双柱式举升器的设计

摘要双柱式举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备,广泛用于轿车等小型车的维修和保养。它是一种把整车装备重量不大于4吨的各种轿车、面包车、工具车等举升到一定高度内供汽车维修和安全检查作业的保修设备。本文通过对我国汽车举升机现状的调查、研究、分析，参考国内外解决举升机安全与稳定性问题的解决措施，对几种举升机进行了分析，并结合我国举升机存在的实际情况，提出了适合我国汽车修理行业的双柱式汽车举升机设计方案。本文首先阐述了双柱式汽车举升机设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。分析论证了一种举升承载质量为3.2t的双柱式汽车举升机总体设计方案，进行了举升机构的机械系统、液压系统、电气系统等主要机构的方案分析和选择，并对机械部分进行了运动分析以及强度和刚度的校核计算，对液压系统进行了设计和计算。本课题基于计算机仿真平台，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的二维软件AutoCAD进行绘图。关键词： 升举机；CAD绘图；液压系统；液压系统；计算校核ABSTRACTDouble column type elevator machine is a car repair and maintenance units of the commonly used lifting device, widely used in cars compact car repair and maintenance. It is a vehicle weight is not more than four tons of equipment of all kinds of cars, vans, such as vehicle lifting to a certain height for cars in maintenance and safety inspection of homework maintenance equipments. This article through to our country auto lift machine, the investigation of the present situation of research, analysis, reference to solve lifting machine at home and abroad with the stability safety measures to resolve the problem of several lifting machine is analyzed, and in combination with the lifting of the machine are the actual situation, proposed the suitable for Chinas car repair industry double column type auto lift machine design. This paper expounds the double column type auto lift machine design of purpose and meaning, development situation and application prospect. The paper analysis the bearing quality for a lifting of the 3.2 t double column type auto lift machine, the overall design scheme of lifting mechanism of mechanical system, hydraulic system, electrical system, the main institution of the scheme and options, and analysis of the mechanical parts of the movement analysis and the strength and stiffness of the hydraulic system to check calculation, the design and calculation. This subject is based on the computer simulation platform, the application of the current CAD/CAE field is widely 2 d software for drawing AutoCAD.Key words: Rise for machine; CAD drawing; Hydraulic system; Mechanical system; Check calculation 第1章 绪 论1.1 选题背景近年来,我国汽车市场十分活跃, 2002年之后,中国汽车工业的增长一直在以2位数的速度攀升。预计未来的10多年里,中国的汽车需求量仍将保持以10%15%的增幅攀升。随着我国城市化的发展,汽车保有量迅速增加。而加速研究开发和生产拥有自主知识产权的产品和品牌，将我国建成世界级汽车制造基地和销售基地，并逐步建立起汽车一条龙售后服务体系，关键是从生产技术含量高的汽车零部件和汽车维修保养工具做起。开发研制汽车举升机产品适应了这种形势的需要。举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它。在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的汽车维修店，几乎都配备有举升机。双柱托举接触车架式举升机是一个被广泛采纳的举升机，在最近几年所有新销售的举升机中，至少三分之二都是这种类型的。这种设计之所以很流行的原因：一就是这种举升机安装起来很快，不需要大范围的开挖，也不需要对维修厂的整体布局进行一些永久性的变动。二是功能的多样性，一台双柱托举接触车架式举升机几乎可以用来进行所有汽车的维修作业。这种举升机的悬臂和接触衬垫的布局，使得维修工能够很容易地进入汽车的整个底部，进行车底的维修操作。双柱型汽车维修液压同步升降平台作为一种液压技术新产品开发设计研究 ,是利用现代液压技术和计算机控制技术来改善日益兴旺发达的汽车维修产业界劳动者的工作条件,降低劳动强度和维修成本, 提高汽车维修保养整体服务质量。现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异，新工艺、新材料、新技术广泛运用，特别是电子技术、液压技术在汽车上的应用，使当今的汽车是集各种先进技术的大成，新颖别致的汽车时时翻新。而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸，汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺，而是利用各种新技术的过程。随着汽车技术的快速发展，日益呈现出汽车维修的高科技特征，与其同时汽车维修理念也不断更新。随着汽车技术的发展，维修设备也随之产生了质的变化。汽车保修设备的生产，也不再是多以机具类为主。20世纪90年代以来，一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑平衡机等，这些昔日人们十分陌生的检测设备，已经成为现代维修企业的必备工具。而这些检测设备，本身就是高科技化的产品，是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练地操作使用这些检测设备，技术人员需要经过严格的培训，并掌握外语和电脑技术，才能掌握正确的使用方法，充分发挥检测设备的各项功能。这种高科技化的现代汽车检测设备，使现代汽车维修的科技含量大为提高。加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。为了适应售后服务的要求，国外汽车维修业将相继进入中国市场，国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境，对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程，将起到良好的推动作用。传统的汽车维修方式、维修制度以及经营模式必然被现代汽车维修方式所代替。以往的汽车维修往往就维修谈维修，现代汽车维修是汽车销售、零件销售、资讯销售及售后服务四位一体紧密结合。汽车维修的新趋势是维修对象的高科技化、维修设备现代化、维修咨询网络化、维修诊断专家化、维修管理电脑化及服务对象的社会化。国外汽车维修企业以汽车服务贸易的形式进入国内市场，使我国汽车维修行业将面临严峻形势，而在汽车维修企业发展要素中，起主导作用的因素将是:管理、技术、装配和信息。倡导汽车维修行业的服务优质化、品牌化、现代化，势在必行。随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中国的家庭市场。鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给小客车维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上述的所有问题，为未来社会的发展带来方便，举升机应运而生。1.2 举升机的发展方向与前景汽车举升机在世界上已经有了80多年的历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机，它是一种由气动控制的单柱举升机，由于我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作;技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；市场营销及服务水平低等问题还普遍存在，致使全行业产品质量差、结构不合理、总量增长受到限制。“十一五”规划的发展思路和目标是：建立和完善一整套适应社会主义市场经济要求的汽车维修检测设备行业管理体制；密切结合汽车技术的发展及汽车作业的实际需要，力争在产品质量提高、品种配套、高新技术含量增大等三个方面，使汽车举升机整体上接近国际水平。各种形式各有千秋，适用于不同的场合。最常用的形式是前四种，即：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式和剪式。剪式举升机分为大剪、小剪举升机。双柱式举升机又分为机械式和液压式举升机。机械式举升机曾流行于19921998年间，该举升机特点是同步性好，但由于机械磨损维护成本高（经常需要更换铜锣母以及轴承），每年一台举升机的维修更换需要1000元左右，因此目前不生产此举升级，使用者们最终会将该产品更换为维护成本小的液压举升机。对汽车维修保养行业而言，举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。而传统的机械式举升机安全性较差，所需的维护工作较多，已基本被液压式举升机取代。它具有安全性能好、维护周期长以及工作效率高等优点。国内汽车举升机品牌繁多，质量高低参差不齐，除少数大型专业化企业具有较强的研发队伍、完备地制造设施、完善地质量监控手段外，大多数生产厂场地狭小、制造设施落后、监控手段单一。国内举升机结构上大同小异，在安全保护上也比较雷同。主要零部件有立柱、升降臂、液压动力单元、油缸、保险。在安全保护装置上，不能做到在任何时候都能起到作用。在智能化、人性化上涉及较少。国外举升机在结构、选材上比国内有优势外，在安全性上有比较明显的优势。国外举升机在钢丝绳断裂、油管爆裂、下降过程意外情况等可能情况的安全研究和应用都有涉足。随着汽车技术开发的日新月异，举升机在设计方面越来越智能化和人性化，将会向遥控、电脑控制方向发展。同时随着技术的不断成熟，其标准也将逐步统一化。技术先进、质量稳定的产品将占领市场。1.3 设计内容一.基本方案：由液压驱动的普通式双柱举升机；二.液压系统的传动计算；（1）载荷的组成和计算（2）初选系统工作压力（3）计算液压缸的主要结构尺寸（4）绘制液压系统工况图三.制定基本方案和绘制液压系统图（1）制定基本方案（2）绘制液压系统图四.液压元件的选择与专用件设计：（1）液压泵的选择（2）液压阀的选择（3）管道尺寸的确定（4）液压缸主要零件的结构、材料及技术要求（5）液压缸结构参数的计算（6）活塞杆稳定性校核；五机械部件的校核计算。第2章 双柱式汽车举升机的方案确定2.1 双柱式举升机概述2.1.1 常用汽车举升机的结构类型目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。仅从举升机的外型来分类的基本形式就有：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机12。从举升机的驱动方式分，主要有：电机驱动式举升机和液压驱动式举升机。 汽车举升机的主要参数双柱式举升机、龙门式双柱举升机和四立柱式举升机这三种目前市场上主要的汽车举升机的主要技术参数统计如表2.1所示。表2.1 汽车举升机的主要参数额定举升质量最大举升高度盘距地高度全程上升时间全程下降时间普通式双柱2.5-4 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec龙门式双柱2.5-4 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec四立柱式2.5-4.5 T1700-1800mm110-180mm50-70 Sec20-60 Sec双柱式汽车举升机的结构形式有多种，本次设计的举升机是指液压驱动的双柱举升机13。此类举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构。本次设计的举升机的主要性能参数为：举升重量3200kg，举升高度1700mm，总高度3450mm，总宽3350mm，立柱内宽2800mm，上升时间60s,下降时间30s,电源220v或380v50Hz。活塞杆上的工作阻力为36000N，行程850mm，活塞上升速度 =14.2mm/s(0.0142m/s),下降速度=28.3mm/s(0.0283m/s)。2.2 双柱式汽车举升机的主要结构与要求双柱式举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式；（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。2.2.1 举升装置的要求举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。（6）举升机工作环境温度为040，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60。（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。2.3 双柱式汽车举升机结构方案的确定通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。本次设计的是由液压驱动的双柱式汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。普通式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。2.4 举升装置本次设计的双柱式举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。2.5 立柱双柱式汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。整个举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度等。2.6 支撑机构托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。2.7 平衡机构由于双柱式举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平衡。2.8 保险机构汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护。本次设计采用的是电磁铁安全锁机构。2.9 本章小结本章主要进行双柱式汽车举升机设备总体方案的选择，通过将现有举升机构的结构形式、驱动方式以及传动机构进行了对比，最终选定采用双柱结构的举升类设备，通过液压驱动，工作平稳，操作方便，噪声低，内部设有升程自锁保护保险装置，安全可靠，占地空间小，是举升机的理想设备。第3章 机械部件的计算3.1链条的计算与选择因速度1700/30=56mm/s1m/s，选用片式关节链，安全系数，取，N(3.1)链条承重108000N,依选，公称节距P=25.4,板数组合，极限载荷129KN，链板厚4.09mm，链板孔径9.56mm，销轴直径9.54 mm, 链条通过高度24.38mm，链板高度24.13mm，每米重量3.8kg/m。端接头： ，节数，取。链条总长mm， (3.2)链条质量kg。3.2槽轮的设计槽轮直径mm, 轮缘间宽mm,轮缘直径mm,式中：p公称节距链条通过高度销轴直径 轮缘厚取10mm，槽轮内孔直径为100mm.，内孔与轴承采用过盈配合。3.3槽轮座和槽轮轴的设计 槽轮座孔与槽轮轴直径相同，槽轮轴材料采用45号钢。由，得轴的半径 R=0.01596m，取轴直径32mm，因柱塞杆得螺纹长63mm。图3.1槽轮座槽轮轴直径32mm，长为90 mm。轴与座孔采用过盈配合轴与轴承采用间隙配合。3.4轴承得计算与选择因受得径向载荷大，轴向载荷小因此选用深沟球轴承，要求轴承寿命为20000小时。根据 (3.3)查手册得，求得C=137.349KNKN，选d=35mm，D=100mm，B=25mm，KN,选6407型轴承。3.5钢丝绳的计算与选择根据钢丝绳选用原则（起重工机具8），本设计宜采用线接触钢丝绳6X(19)，6W(19)，8X(19)，8W(19)等（GB110274）。本双柱式汽车举升机采用钢丝绳起吊方式提升动力端，所以选用61911.01850类型钢丝绳。钢丝绳的允许拉力 S= （3.4）钢丝绳的破断拉力 =52 （3.5）式中：d钢丝绳直径，mm;钢丝公称抗拉强度；由于本双柱式举升机丝绳提升过程与起重机相似，所以属起重机械，由于工作载荷不大，所以是轻级机械。根据起重工机具8钢丝绳上的破断拉力由式（3.42）得 =52 =52 =6847.17kg起重时，安全系数k=5,则许用拉力由式（3.42）得S=而实际钢丝绳承重（以主立柱为准）1166Kg所以选用61911.01850类型钢丝绳合理8。3.7 本章小结本次设计以市场上常用的双柱式举升器为参考，通过对液压传动、机械设计、互换性和机械制造基础等知识的运用，完成了双柱式液压举升器的设计。本次设计的举升器优点：采用双液压缸举升，比单液压缸举升的举升重量大且在长期使用可延长同步钢丝绳的寿命。钢丝绳同步机构保证两举升臂同步上升，可防止车辆举升过程中某液压缸突然压力失效而导致的车辆倾翻。通过本次设计了解了举升器的结构特点及设计的常规思路，学会了灵活运用AutoCAD制图软件及如何参考运用画图中常用的标准。第4章双柱式举升机液压控制系统设计4.1 双柱式举升机液压控制系统工作原理 上升时，阀在C位压力油进入液压缸压力增大柱塞上升举升车辆； 停止时，阀在B位泵出的油直接流回油箱柱塞保持原位停止上升； 下降时，阀在A位液压缸与油箱接通柱塞下降。1液压缸 2手动阀 3液压泵 4先导式溢流阀 5滤清器 6油箱图4.1液压系统图选用4 WMM10T型手动阀，工作压力31.5兆帕，通径10毫米；型先导式溢流阀，压力范围0.6到35兆帕，额定流量60到600升每分钟，公称通径10毫米。4.2 液压系统组成4.2.1 液压系统组成液压系统主要由液压发生机构、液压执行机构、液压控制调节机构和辅助装置等四大部分组成13。1、液压发生机构油泵它是由液压系统中供给有压力油的装置和压力传动的机械动力。它的作用是将原动机输入的机械能转换为流动液体的压力能10。2、液压执行机构油缸它是液压传动的执行机构又称液压机，其作用是将液能变为机械能的转换装置，这种装置有两种。此双柱式举升机所采用的是液体压力能转变为直线往复运动机械能的单作用推力油缸。它既能节省动力、又能频繁地进行换向10。液压控制装置方向阀压力阀液压发生装置泵液压执行机构缸活塞图4.2 液压系统方框图像3、液压控制调节装置各种液压控制阀它是由来控制和调解液压系统中液油流动，方向、压力、流量和满足工况要求的装置。根据用途和特点控制可分为三类。方向控制阀用来控制液压系统中的油流方向和经由路径；根据实际情况利用单向阀或换向阀的作用来改变执行机构的运动方向和工作顺序；压力控制阀（包括溢流阀、减压阀和顺序阀等）用来控制液压系统的压力以满足执行机构所需要的动力或对液压系统起安全保护作用；流量控制阀（包括节流阀、调速阀、分流和集流阀），用来控制和调节液压系统中的流量，以满足执行机构工作时运动速度的要求。由于液压系统控制阀种类很多，为使用方便和结构紧凑，在设计时合理的将各种阀类元件组合在一起构成组合阀10。4.2.2 油箱油箱的主要功用是储存油液，同时箱体还具有散热、沉淀污物、析出油液中渗入上去，因此某一阶段的系统总的压力损失为：式中： 系统进油路的压力总损失 系统回油路的压力总损失现在根据上式计算液压系统工作过程中压力损失。液压油在管内的流速：根据油管尺寸的计算项目，取则雷诺数：可见液流为层流。摩擦阻力系数：管子当量长度及总长度：标准弯头2个所以： 进油路的压力损失为：各阀的压力损失为：分流阀： 0.6换向阀为：0.04油路的总压力损失为：由此得出液压系统泵的出口压力为：油箱中油液的温度一般推荐为30-50，最高不超过65，最低不低于15，对于工具机及其它装置，工作温度允许在40-55。4.7.2 计算液压系统的发热功率（1）液压泵的功率损失：式中： P液压泵的输入功率，KW液压泵的实际输出压力，Pa液压泵的实际输出流量， 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，代入数据：（2） 阀的功率损失其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大：式中： P溢流阀的调整压力，Pa q经过溢流阀流回油箱的流量，代入数据：（3） 管路及其它功率损失此项损失包括很多复杂因素，由于其值较小，加上管路散热等原因，在计算时常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即 取 （4）系统的总功率损失为：4.8本章小结本次设计的举升机，主要用于举升汽车。液压举升机的液压系统完成一个完整的工作循环上升、停止、下降、停止的工作过程，实现2个液压缸同步运行。本设计采用等量分流阀与单项节流阀串联，从而提高了2个液压缸同步的精度，满足维修工人对举升机的使用要求。第5章 双柱式汽车举升机校核计算5.1 双柱式举升机立柱的结构分析和验算5.1.1 主立柱的截面特性分析与计算主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。立柱壳体用钢板整体压制成形，其内部相应位置焊有保险装置支承板，用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩12。5.1.1.1 确定立柱截面形心和中性轴的位置将整个截面分为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z轴为参考轴,Z1、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至Z轴的距离分别为： 重心C到相应边的距离e：(5.1)整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：(5.2)5.1.1.2 确定惯性矩设三截面的形心分别为C1、C2、C3，其形心轴为Z1、Z2、Z3，它们距Z轴的距离分别为：由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为： (5.3) 、为三截面对各自心轴Z1、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩：5.1.1.3 立柱静矩S的计算：（1）立柱整个截面上半部分的静矩S1：(5.4)其中、分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为：（2）立柱整个截面下半部分的静矩S2：5.1.2 主立柱的强度分析与验算举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析。在分析之前，对滑台部件进行了调查。其中本次设计的滑台部件的组成之一是大滑轮，滑轮的种类形状有很多，有“两个大圆柱滚轮型”、“四个顶角处是采用四个小滚轮型”、还有最原始的“四个角用四个橡胶滑块”或是“用两个滑块代替两个大圆柱滚轮”，但是用的较多的是“采用两个大圆柱滚轮”的形式，如果采用其他类型的滚轮例如用滑块来代替滚轮，那么整个滑台就不容易锁定，容易滑动；除此之外就是同步性的问题也不容易解决。5.1.2.1 滑台部件受力情况分析滑台部件自身重量近似估算如下：滑台组合件尺寸：采用160160方钢，壁厚8 mm，高800mm滑台体积： 摇臂座尺寸：采用100100方钢，壁厚8 mm，长440mm摇臂座体积： 托臂近似尺寸：采用100100方钢，壁厚8 mm，长（800310）1110mm托臂体积：钢材比重选取：所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为将滑台、摇臂座和托臂一起考虑单侧托臂受到的最大载荷为1.6吨，加上自重，托臂端部受力为1666.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有： (5.5) (5.6) (5.7)由式5.7得，代入式5.6假定 则由式5.5得：综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为66.37kg。单侧托臂受到的最大载荷为1600kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为1666.37kg，F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，则：。5.1.2.2 举升机主立柱受力情况分析主立柱受力情况，F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力，FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力（压力），RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：RHX=0 RHY=FBY=1666.37kg5.1.2.3 普通式双柱举升机主立柱强度校核计算整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和剪力图。由F1引起的弯矩图和剪力图见图5.1：图5.1 立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mm b=2415mm a=185mm由F2引起的弯矩图和剪力图见图5.2：图5.2 立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图l=2600mm b=1890mm a=710mm由FBY产生的M引起的弯矩图见图5.3：图5.3 立柱上M作用力及其弯矩图综上所述，立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图如图5.4所示。图5.4 立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图从图中可以得出 在截面C处，剪力最大（QC=5234.804kg），弯矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此处是危险截面。前面计算已经得到，抗弯截面模数为： (5.8)截面上半部分静矩S171.24cm3， (5.9)以下进行强度校核：（1）校核正应力强度：(5.10)许用应力选：(5.11)，满足强度条件。（2）校核剪应力强度：(5.12)选，而许用应力(5.13)，满足强度条件。（3）折算应力强度校核：主立柱横截面上的最大正应力产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力则产生在中性轴上，虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求的，但是因为在截面C处，M和Q都具有最大值，正应力和剪应力都比较大，因此这里的主应力就比较大，有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核，取该截面边缘处某点K进行计算：(5.14)(5.15)由于点K处在复杂应力状态，立柱体材料采用的30钢是塑性材料，可以采用第四强度理论，将 的数值代入，用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为： (5.16)所以 即 (5.17)按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。5.1.3 主立柱的刚度计算 用迭加法：（1） 由F2引起的绕度：（往外弯）用式 (5.18)E：弹性模量的选择： 碳钢取：196206Gpa取201Gpa=20.1106N/cm2=(5.19)（2） （往内弯）由F1引起的绕度：（3）由M引起的绕度：(5.20)（往外弯）此植可忽略不计。实际往内弯的绕度 5.2 托臂部分的强度校核5.2.1 托臂部分截面特性托臂部分截面属于变截面，以下先计算截面特性数据：（1）小臂截面尺寸：7070方钢，壁厚8mm，a=70,b=54惯性矩： (5.21)(5.22)静矩计算：5.2.2 托臂部分强度核算（1）A截面：惯性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3保险系数较小可满足强度要求。（2）B截面：92*92方钢A1=8015=1200mm2yA1=92+15/2=99.5mmA2=9292-7676=8464-5776=2688mm2yA2=92/2=46mmYC=(120099.5+268846)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mmIA1=80153/2+(99.5-62.51)21200=1664412.12mm4 IA2=(924-764)/12+(62.51-46)22688=392.46cm4所以cm4W=89.41cm3保险系数较小可满足强度要求。（3）C截面：A1=12cm2yA1=92+15/2+60=15.95cmA2=26.88cm2yA2=4.6cmA3=6010=6cm2 yA3=92+60/2=12.2cmyC=(1215.95+26.884.6+612.2)/(12+26.88+6)=8.56cmIA1=50153/2+(15.95-8.56)212=641.73cm4IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)216.88=759.875cm4 IA3=1*63/12+(12.2-8.56)26=183.615cm4 所以IA总=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4W=I总/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3 MC=1666.3794=194238.78kgcm 满足强度要求。5.2.3 从托臂处考虑挠度情况托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力P1666.37kg，托臂部件由大臂和小臂组成，将从大臂和小臂处分别考虑：小臂端部处挠度： （5.23）大臂端部处挠度：经受力分析，大臂端部受一个力P2066.37kg和一个弯矩 M2066.3770144645.9kgcm； （5.24）因载荷引起的挠度为：因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度： 主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算，。 故托臂端部总下沉量为：在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。5.3本章小结本章对双柱式汽车举升机结构特点做了初步的选择，工作原理进行了阐述，主要参数对双柱式举升类设备的主要技术参数进行了确定，并进行了计算和强度、刚度、挠度的校核。结 论本次所设计的举升机是采用以液压驱动、液压缸为举升装置以及钢丝绳为同步装置的普通式双柱汽车举升机。液压驱动是由液压系统以及电箱组成的。整个举升机的外形是双柱式的，通过电磁铁安全锁将立柱内的滑台固定住，起到保护的作用。总结这次普通式双柱汽车举升机的设计，大体可以归纳为以下几点：通过市场调查，首先了解了汽车举升机种类，并熟悉了各类汽车举升机的外形以及它们的功能特点、使用要求等。在确定了设计方案之后，就对普通式双柱汽车举升机的结构进行了设计。在设计过程中通过参考其它形式的举升机的结构特点，再结合了自己的设计思想，最终把此次普通式双柱汽车举升机的结构设计成由举升装置、立柱、支撑机构、平衡机构和保险机构五大部分组成。由于汽车举升机是一种将汽车抬升到一定高度后用于汽车维修或保养的举升设备。因此，在工作的情况下它必须要承受一定的载荷。除了对普通式双柱汽车举升机的机械结构进行设计、验算外，还进行了液压部分的验算。参考文献1 李宝顺，液压与气动J，2005年第4期2 孙成通,液压传动M。北京化学工业出版社，2001.43 王守城，段俊勇，液压元件及选用M，北京化学工业出版社，2007.14张利平，液压传动系统及设计M。化学工业出版社，2005.45 张玉莲，液压和气压传动与控制M，浙江大学出版社，2006.126 陈启松,液压传动与控制手册M.上海科学出版社,2006 7 李笑,液压与气压传动M,北京国防工业出版社,2006.2 8 机械设计手册编委会,起重工机具M,北京机械工业出版社,2007.7 9 郑银环，胡均安，宋庭新，双柱汽车举升机立柱结构的有限元分析J，2000年第3期10 周士昌,液压系统设计图集M,北京机械工业出版社,2003.9 11左健民,液压与气动传动M,北京机械工业出版社,2006.612 张义智，李建国，液压举升机构平稳性的研究J,2002年第3期13路甬祥,液压气动技术手册M,北京机械工业出版社,200214雷天觉,新编液压工程手册M,北京理工大学出版社,199815朱梅,朱光力,液压与气动技术M,西安电子科技大学出版社，2004.16张利平，液压与气动技术M，北京化学工业出版社，2006.1217Rudolf Limpert,BRAKE DESIGN and SAFETY.Warrendale,PA 15096,USA;SAE,inc,199218 Wang Liqing,Cai BingzhengResearch on Integration，chanese Jornal of Aeronautics,2008(21)：411-416致谢值此本科毕业设计完成之际，凝望掘作，感怀颇多，谨向所有给予过我关心、爱护、支持和帮助的老师、同学、朋友和家人表示深深地谢意！衷心感谢我的指导教师臧杰老师给予我的全面指导和关心，在整个毕业设计的过程中，从总体方案的设计到图纸的绘制，我得到了他全面、认真、细致、严格的指导。他那认真工作、以身作则、严谨治学的态度和精神为我做出了良好的表率。感谢指导教师在毕业设计期间给予的学业上的精心指导，治学上的严格要求。我衷心祝愿恩师身体健康、一切顺利！同时感谢四年来给予我很多知识、关怀和帮助的老师们，从他们身上我不仅学到了好多理论实践知识，更学到了做人做事的态度，这些知识以及老师们言传身教的做人做事道理将会伴随我今后的学习和工作！马上就要离开这个学习、生活四年的校园了，感谢那些给予过我关心、帮助的老师和同学，正是有了大家的关怀、鼓励，此毕业设计才得以顺利完成。由于本人知识有限，加之有关本设计题目的资料较少，所以在设计过程中出现的纰漏错误还请各位领导、老师和同学给予指正。再次对我的恩师表示深深的谢意！最后真心的祝愿我的母校黑龙江工程学院发展地越来越好！附录Design hydraulic device, compile technical documents1.The overall layout of the hydraulic deviceOverall layout of the hydraulic system of a centralized, decentralized.Centralized structure will be the source of oil equipment, hydraulic systems, control valves set to host some independent outside or installed in the ground to form the hydraulic station. Decentralized structure is to pump the hydraulic system, control device adjusting device is installed in the appropriate places. Such as machine tools, construction machinery and other mobile devices generally use this structure.2. Hydraulic valve configurations1) The plate configuration is to configure the plate plate hydraulic components on plates with screws, board drilled with holes corresponding to the valve port, through the connection tubing and fittings will be connected to the valve at the system map. This configuration can be changed according to need flexible circuit form. Hydraulic test stand and other commonly used this configuration.2) Integrated hydraulic system configuration most of the current use of an integrated form. It is the hydraulic valve installed in the manifold, the manifold block mounting plate from the role on the one hand, on the other hand played the role of the internal circuit. This configuration is compact and easy to install.3. Manifold Design1) Manifold block structure was usually cast iron or steel materials, iron available mortgage capital equipment, high pressure situations to use forged strong vibration. Block processed into cubes or rectangular.For relatively simple hydraulic system, the valves less can be installed on the same manifold. If the complexity of the hydraulic system, control valve more, we must adopt a number of manifold laminated form. Mutual superimposition of the blocks, usually laminated on the following joints, drilling a hole public pressure P, the public back to the hole T, L, and 4 leaking hole for fastening the bolt hole laminated. P hole, the pressure of the oil pump output through the common pressure regulator into the hole after the P, as the pressure oil supply circuit of the units public oil. T hole, the oil return loop of each unit are through to the public back to port T, flow back to tank. L hole, the hydraulic valve leak oil, uniform flow back into the tank through the public disclosure of hole. Manifold surface of the remaining 4, the general behind the tubing connected to hydraulic actuators, and the other three surfaces for the installation of hydraulic valves. Map within the block according to the requirements of the system, drilling a communication channel of the valve.2) Manifold structure to determine the size dimensions to meet the installation of valves, channel layout, and other process requirements. To reduce the technical hole, shorten the channel length, the valve is installed to be carefully considered so interlinked hole or at the same level as the same vertical plane. For complex hydraulic system that requires multiple integrated block laminated, we must ensure that the coordinates of the three common same hole, so that laminated together to form the three main channels.With the diameter of the hole to allow the flow rate to meet the requirements, in general, communicating directly with the valve of the valve a