普通式双柱汽车举升机毕业设计

河南理工大学毕业设计论文摘要 汽车举升机使用以支撑汽车底盘或车身的某一部分，是汽车升降的设备。汽车举升机在维修保养中发挥至关重要的作用，无论是整车大修还是小修保养。都离不开他。液压式汽车举升机作为汽车举升机家族中的一员，他有着其他举升机无法比拟的优势：如它采用的结构工作范围广，可维修高顶棚车辆，工作空间空旷等，本文较全面的介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的方案之后，即针对了举升机的结构及特点要求进行了设计与所明。同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺问题进行补充说明，然后对汽车举升机立柱，横梁的截面特性，并对主立柱，横梁的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。设计并对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以及对链条和钢丝绳等选择计算等，以保证设计的举升机满足使用要求。本课题所设计的是液压式双柱汽车举升机。关键字：液压式 汽车举升机 液压驱动 稳定性 截面特性ABSTRACT Automobile lift is an equipment that is intended to bearing one region of automobile chassis or unit construction ,and leading automobile rise and fall .It entire car overhaul just the same turnaround service,both can not get away it to automobile life at automobile service curing suffer exert vital action ,soever .As lift familial one key menber ,bibcock type automobile lift has any other lift cannot analogical advantage :Such as,it adopt large bibcock struture ,scope of work expand, can repair high scaffold vehicle, operating space open, and so on. This text roundly introduce lifts sort, after ascertain want designed scheme, namely aim at lifts structure and require proceed design and explanation, at the same time, at the lift design process,it is need to proceed additional remarks be involved in usebility problem. And then analyses bibcock type autumobile lifts main upright, section charateristic, and check strong rigidity with bracket. Both that of design with hydraulic cylinder piston perch intensity also proceed proven with compressed bar, as well as select and count with chain and wire rope to be sure satisfy the lift operating requirement. This test is stream-actuated bibcock type automobile lift.KEY WORDS: Bibcock type, Autumobile lift , Hydraulic drive , Stability , Section characteristic绪 论双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。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、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。本课题所设计的是液压驱动的普通式双柱汽车举升机。它的特点是：性能可靠，低能耗，操作方便；无横梁，结构简单；非对称托臂可伸缩，保证了安全性；托脚的最低位置低，使得车辆的底盘可以比较低，对各种车辆的适应性扩大了；与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；价格低廉，拥有的市场份额较大。 经过调研了解到国内市场对于维修用举升机的需求量比较大，考虑到国内的特点，从实用角度出发，确定如下方案： 一、考虑到大多数维修是屋内作业，野外作业有，但是少，故采用两立柱升举，尽量在满足升举条件的情况下，节省空间。 二、为了减少噪音及其达到升降的平稳性采用液压动力升举装置。 三、由于升举的同时，两个同步液压缸的设计不可能完全一样，将导致升举的同时车会发生倾斜，故采用钢丝绳平稳系统，以消除该影响。 四、在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适用于整体或解体搬运尽量做到标准化，通用化，系列化。 设计的目的和意义：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，给小客车的维修带来了不便，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，为了解决上属的所有问题，为未来社会的发展带来方便。小客车维修用升举装置主要应用于家庭和出租车类。应用十分的广泛，主要用途是通过升举实现维修的方便和安全。 汽车举升机是用以支撑汽车底盘或车身的某一部位，是汽车升降的设备。汽车举升机作为使用方便.可靠，经济的汽车升移设备在汽车维修，保养和存放等行业被广泛高效的使用。随之汽车数量的日益增加。汽车的维修。保养和存放依赖与汽车举升机的程度也越来越大。目前。稍有规模的汽车维修，保养和存放企业都配备有汽车举升机，是汽车举升机的数量增加的迅猛，并已成为汽车维修保养设备的重要组成部分。但是，汽车举升机在使用，管理。维修安全等方面等暴露的问题也日益严重，复杂和频繁，这些问题直接影响到汽车维修，保养和存放企业的效益和声誉。因此，国家有关主管部门加强了对汽车举升机的监督管理工作，把汽车举升机作为机电类特种设备的一种，按特种设备相关管理规定进行规范管理。第二章 举升机的方案拟定2.1 举升机的基本情况 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。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。2.2 汽车举升机的主要结构与要求 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。 在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。 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 普通式双柱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QJY04-02B型普通式双柱汽车举升机。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。QJY04-02B型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。第三章 普通式双柱汽车举升机的结构设计3.1 举升装置 本次设计的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，如图3.1所示：图3.1驱动举升装置示意图图3.1是本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到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。图3.2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：图3.2普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图普通式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。3.2 立柱普通式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各有一个立柱。整个汽车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是比较高，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。3.3 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。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图3.3所示：图3.3非对称式托臂的工作范围示意图1托臂原始工作位置，2托臂伸长后的工作位置其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强刚度了。3.4 平衡机构 由于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，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，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。单个立柱里的钢丝绳的走向如图3.4所示：图3.4单个立柱内钢丝绳的走向示意图3.5 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。本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图3.5所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用。图3.5电磁铁安全锁1电磁铁，2保险孔板，3保险孔支撑座作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。第四章 普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算 4.1 普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算双柱式汽车举升机的结构形式有多种，QJY04-02B型举升机系是指液压驱动的双柱举升机。此类汽车双柱举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两个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着立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升机的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等。本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，2.5吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于50秒；电动机功率2.2 KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为2000mm，工作行程为1730mm。4.1.1 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。一、确定立柱截面形心和中性轴的位置 将立柱整个截面分可以为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z轴为参考轴（见图4.1举升机主立柱横截面示意图），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： 图4.1举升机主立柱横截面示意图 重心C到相应边的距离e： (4.1) (4.2) (4.3) 整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为： 二、 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： 、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： 三、 立柱静矩S的计算： （1）立柱整个截面上半部分的静矩S1： (4.4) 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： 4.1.2 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。 图4.2滑台部件受力情况示意图一、 滑台部件受力情况分析（如图4.2） 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 图4.2中，单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,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： (4.5) (4.6) （4.7） 由式4.7得，代入式4.6 假定 则由式4.5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2000kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为2066.37kg，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： 。二、 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=2066.37kg 三、 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 图4.3立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图由F1引起的弯矩和剪力： l=2600mm b=2415mm a=185mm 图4.4 立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图由F2引起的弯矩和剪力： l=2600mm b=1890mm a=710mm 由FBY产生的M引起的弯矩： 综上所述，立柱受力的合成弯矩和合成剪力可以得出： 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： (4.8)截面上半部分静矩S171.24cm3， (4.9)以下进行强度校核：（1）校核正应力强度： (4.10)许用应力选： (4.11) ，满足强度条件。（2）校核剪应力强度： (4.12)选，而许用应力 (4.13) ，满足强度条件。四、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： (4.14) (4.15) 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20，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： (4.16)所以 即 (4.17)按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。4.1.3 主立柱的刚度计算 用迭加法： （1） （往外弯）用式 (4.18)E：弹性模量的选择：碳钢取：196206Gpa 取201Gpa=20.1106N/cm2= = （4.19) （2） （3） (4.20) 实际往内弯的绕度 4.2 托臂部分的强度校核4.2.1 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： (4.21) (4.22) 静矩计算： （2）大臂截面尺寸：9292方钢，壁厚8mm，a=92,b=76 惯性矩： 4.2.2 托臂部分强度核算 图4.5左后托臂部件图 图中的A、B、C、D分别对应着托臂示意图中的A、B、C、D四个截面，按照A,B,C,D几个典型截面进行分析，各个截面的截面图如下： (a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面图4.6典型截面示意图（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=1200mm2 yA1=92+15/2=99.5mm A2=9292-7676=8464-5776=2688mm2 yA2=92/2=46mm YC=(120099.5+268846)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm IA1=80153/2+(99.5-62.51)21200=1664412.12mm4 IA2=(924-764)/12+(62.51-46)22688=392.46cm4 所以cm4 保险系数较小可满足强度要求。（3）C截面：A1=12cm2 yA1=92+15/2+60=15.95cm A2=26.88cm2 yA2=4.6cm A3=6010=6cm2 yA3=92+60/2=12.2cm yC=(1215.95+26.884.6+612.2)/(12+26.88+6)=8.56cm IA1=50153/2+(15.95-8.56)212=641.73cm4 IA2=(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=1585.22cm4 MC=2066.3794=194238.78kgcm 满足强度要求。（4）D截面： 惯性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3 MD=2066.3753=109517.61kgcm ,保险系数较小可满足强度要求。4.2.3 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P2066.37kg，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： 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； （4.24） 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。第五章 液压系统5.1 液压系统工作原理启动电动机按钮后电机起动并带动油泵从油箱中吸入压力油送到举升缸中使活塞杆移动，此时安全溢流阀关闭。此阀的压力在出厂前已经调好，以保证起重的额定载荷的要求。当系统中压力超过极限时，自动溢流卸油阀松开，起动按钮停止供油，提升结束，开始作业工作。如果拉动滑台上两个机械安全锁后再按手动式下降阀便开始卸油下降，其工作原理图5.1图5.1液压系统工作原理图1. 左机械锁液压缸 2. 右机械锁液压缸 3. 两位三通电磁阀 4. 液压泵 5. 7. 溢流阀 6. 三位四通电磁阀 8. 节流阀 9. 单向阀 10. 11.两位三通电磁阀 12. 液控单向阀 13. 左升降缸 14. 右升降缸 15.左行程开关 16. 右行程开关5.2 汽车举升机液压系统设计要求汽车举升机液压系统 ,除要求能在一定的范围内从汽车两侧将汽车同步举升和下降外 ,还要求其能使汽车在任意高度停止并保持不动。以便不同身高的工人 ,在维修不同位置时可以任意调整高度，最方便地进行维修。因此，液压系统必须具有定位保持功能。另外，因汽车重量较大一旦液压系统出现故障 ,举升机举臂在汽车重力的作用下会迅速下滑 ,可能会对车下维修工人的生命造成威胁，举升机上面的汽车也有破坏的危险。所以，为了防止这样的情况发生，举升机必须具有机械锁定装置. 机械锁由分别安装在举升油缸外侧的活塞杆顶部与举升臂相连的销轴上的两根锯齿形齿条组成. 安装在油缸外侧的齿条固定不动 ,而安装在销轴上的齿条则随活塞上下移动，并且能绕销轴做一定角度的摆动，以实现两根齿条的分离和啮合. 当举升臂处于定位动齿条就会在自身重力和弹簧力的作用下与静齿状态或液压系统出现故障、油压低于一定数值时条啮合，机械锁锁死，使举升臂不会下滑这样就确保维修工人和汽车不会出现危险。5.3 液压系统的设计5. 3. 1机械锁回路机械锁回路由油缸1、油缸2和两位三通阀3组成. 油缸1控制左举升臂机械锁的开合 ,油缸2控制右举升臂机械锁的开合. 当两位三通3 处于图示右位工作时 ,两油缸下腔与油箱直接相通 ,腔内油压为0. 油缸活塞在缸内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回 ,机械锁闭合 ,举升机的举升臂被锁住 ,不能移动. 此时 ,工人可以进行各种维修工作. 当电磁铁 YA1 得电 ,两位三通阀3 左位工作 ,压力油进入液压缸 1、2的下腔 ,驱动活塞向上移动 ,将机械锁打开. 此时举升臂可以自由的上升或下降。5.3.2 升降回路升降回路由左升降液压缸13、右升降液压缸14、三位四通换向阀6 以及节流阀 8、单向阀9 组成. 其中 ,液压缸13和14分别驱动举升机的左右两个举升臂升降 ,两缸串联 ,缸13 的上腔与缸14的下腔直接相连. 在无泄漏的情况下 , 活塞上升时 , 左缸13 上腔流出的液压油全部流入右缸14的下腔 ,而在下降时 ,缸14 下腔流出的液压油全部流入缸13 的上腔. 这样 ,两缸的活塞就会同时升降. 如果两油缸的内径及活塞杆直径设计合理 ,就会使两缸活塞完全同步地上升或下降 ,举升机的两个举升臂也就始终处于相同的高度.液压缸13、14活塞的升降由三位四通换向阀6控制 , 当电磁铁 YA2 得电时 , 换向阀6 处于左位 ,液压油经过单向阀9 驱动油缸13 和14 的活塞同步上升 , 举升臂将汽车举起. 当电磁铁 YA3得电时 ,换向阀6 处于右位 ,液压油驱动油缸13和14 的活塞同步下降 ,缸13 下腔排出的液压油经节流阀8 流回油箱 ,举升臂将汽车放下. 此处 ,单向阀9和节流阀8 的作用是: 当举升臂推动汽车上升时 ,液压油经单向阀9大流量流入缸13 的下腔 , 以较快的速度推动活塞上升; 而当修理完毕 ,将汽车放下时 ,缸13 的下腔流出的液压油需经过节流阀8 流回油箱 ,形成了节流阀出口调速回路 ,节流阀的节流及背压作用可以防止举升机在汽车重力和举升臂自重的作用下过快下降 ,避免发生事故. 当 YA2 和 YA3 都不得电时 ,换向阀6处于中位 ,此时 ,油缸13 和14 的活塞位置被锁定 ,不能移动. 相对应两举升臂也就停止不动.5. 3. 3补油回路假如液压油无泄漏 ,而油缸的设计和制造精度又达到要求的话 ,以上回路足以保证两举升臂的同步上升和下降. 但由于泄漏不可避免 ,油缸和活塞之间、两油缸之间的管路联结等处 ,都会产生一定的泄漏. 压力越大、使用的时间越长 ,泄漏就会越厉害. 由于液压油的泄漏 ,两活塞的移动必将产生误差. 随着时间的推移 ,误差不断累计. 当累计达到一定程度 ,就会超出两举升臂允许的高度误差. 为了使两举升臂能够长时间的同步运行 ,必须消除这种同步误差. 由于误差主要是由液压油泄漏引起的 ,所以我们设计了补油回路.补油回路由两个二位三通电磁阀10 和11、液控单向阀12、溢流阀7 及行程开关15 和16 组成. 行程开关15 和16 安装在举升机两侧举升臂行程的最上端. 当换向阀6 左位工作 ,油缸13 14的活塞在液压油的驱动下同时上升 ,假若两活塞完全同步 ,同时到达最高点 ,两行程开关同时接通 ,补油回路不工作. 若液压缸13 的活塞首先到达最高点 ,行程开关15被接通 ,但缸14却未到达顶点 ,开关 16仍处于断开状态 ,则电磁铁 YA4 得电 ,二位三通电磁阀 10 右位工作 ,液压油通过电磁阀 10右位和液控单向阀12 向液压缸14 下腔补油 ,使缸14的活塞继续上行 ,直到到达最高点.当达到最高点时 ,行程开关16 也被接通 ,电磁铁YA2和 YA4 同时失电 ,三位四通阀6 回到中位 ,二位三通阀10也返回左位 ,液控单向阀 12 闭合 补油结束. 反之 ,若缸 14 活塞首先到达行程的最高点 ,而缸13活塞还未到达时 ,行程开关16 导通但15仍处于断开状态 ,电磁阀 YA5 得电 ,其上位工作 ,压力油通过阀 11 通至液控单向阀12 的控制口 ,将单向阀12 打开. 此时缸13 活塞继续上行 ,其上腔多余的液压油通过液控单向阀12和换向阀10 左位以及溢流阀7 排入油箱. 当缸13 活塞到达其行程上端 ,行程开关15 接通时 , YA5 和YA2同时失电 ,阀 6回到中位 ,阀11恢复下位 ,液控单向阀12 关闭 ,补油结束. 此处溢流阀7 的作用是产生一定的背压 ,避免液控单向阀12打开时因缸14下腔直接连通油箱而可能产生的右升降臂在重力作用下下降的情况.由于左右两缸在结构上是分离的 ,两缸之间封闭腔具有一定的体积. 当举升机负重上升时 ,两缸之间封闭腔内的压力会突然增加. 由于油液具有可压缩性 ,此封闭腔的体积会有所减小 ,使左缸在开始位置上升时就会高于右缸 ,产生一定的高度误差. 但因为油液的可压缩性很小 ,两缸间产生的高度差也很小. 又因为举升机对两举升臂间的高度误差要求不高 ,而且两举升臂间的跨度又较大 ,所以因油液压缩而产生的两缸间高度差对举升机的正常工作不会产生任何影响. 假如对两缸之间的误差要求较高的话 ,可以在起始位加装 2个行程开关 ,控制补油回路工作进行补油即可5.4 液压缸活塞杆受压校核5.4.1 液压缸活塞杆强度验算 根据活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为：d35.7（F/）1/2mm (5.1) 式中：F载荷力KN这里F=1/2G=(4000/2)g=2000Kgf=19.62KN (5.2) 活塞杆材料应用应力 =s/n (5.3)其中：s材料屈服极限，n=安全系数。取s =315MPa，n=3，=105MPa。 则 d35.7（19.62/105）1/2 =15.432 mm 实际采用之活塞杆直径d=38mm15.432mm，所以符合受压强度要求。5.4.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核液压缸压杆安装形式如下图示：图5.2液压缸压杆安装图已知：缸体长度: L=1078mm 工作行程: l=914mm 活塞杆直径: d=38mm 计算长度: l=L+l=1992mm 活塞杆截面积: A=（/4）d2 活塞杆转动惯量: J=（/64）d4 活塞杆回转半径: K=（J/A）1/2=d/4 柔性系数: m=85 末端条件系数: n=2 则 l/K=4l/d=41992/38=209.684 mn1/2=8521/2=120.21 由于 l/K mn1/2，则可按下列公式计算临界载荷 PK=2nEJ/L2 (5.4)式中：E材料弹性模量取E=2.1105 MPa，Jmm4，lmmPK=3.1416222.11011（3.1416/64）0.0384/19922=106924.616N 取安全系数nK=3, 临界稳定载荷PK/ nK=106924.616/3=35641.539N 实际工作载荷F=1/2G=2000Kgf=19620N F=1/2G=2000Kgf=19620NPK/ nK，所以满足压杆稳定条件。 第六章 开关的选择6.1 HZ5B-1型组合开关根据本次设计的升举机的设计要求及其所要达到的目标和运行特点选取HZ5B-1型组合开关，控制电动机的正反转。 HZ5B-1型组合开关，适用于交流50Hz、电压至380v的电路中，作为电源的引入开关、电动机的不频繁起动、停止变速和正反向转换、控制线路的换接之用。 HZ5B-1型组合开关采用组合式结构，可以组装成1 10层。选用时，选用时应指出特征代号。6.2 LXJ6系列接近开关LXJ6系列接近开关为交流二线式，用于交流5060H、电压100250v线路中做设备和自动生产线的定位或检测信号之用，当运动的金属体接近开关的感应面达到作用距离之内时，无接触、无压力的发出检测信号，用以驱动小容量的接触器或中间继电器。开关体积小、重量轻、精度高、寿命长。接近开关本体用环氧树脂封固，耐震，防潮。 第七章 经济效益分析7.1 经济效益分析汽车维修行业规模不断扩大 ,结构不断优化 十年来 ,我国的维修行业整体规模有了较大的发展和提高。目前 ,我国已从根本上解决了 长期存在的“修车难”问题,取而代之的是一些不成形的小企业 ,由于维修设备不完善、人员技术能力差而无法在竞争的环境下生存。国内维修企业已从传统的单一车辆维修发展为车辆维修、车辆检验、配件 销售三位一体的综合体系。近年来 ,配件市场有了 较大的发展 ,配件销售规模越来越大。车辆检测也 从无到有 ,建成了汽车综合检测站 ,拥有了完整先进的检测设备。车辆维修也从过去只能修中型车、国产车、汽油车发展到能维修重型车、小型车、柴油车 和进口车。维修企业小而全、全能的经营方式已向 专业化分工方向发展。十年来 ,各类专业维修中心近 60 家 ,产业结构优化布局更趋合理 ,高档车维修可就地完成，维修网络系统完善 ,为汽车使用单位提 供了便利条件。目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识, 与发达国家相比还存在较大差距, 如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨, 多种经营方式已全面展开, 如特约维修、代理维修、现场维修、专项总成维修, 也将实 现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本, 以专一保证质量和服务的优越性。现在汽车维修，大多采用地沟作业，工作空间狭小，积油积水后排出困难，沟内阴暗，需人工采光，通风不良，工作起来极其不便。有了此类升举装置，将会给维修带来效率，还能减轻工人师傅的劳动强度。故此，小较车维修用升举机具有很大的市场前景。结论 本文首先对所有的汽车举升机的情况进行了简单的阐述，并介绍了各类汽车举升机的结构特点，对汽车举升机有了初步了认识。然后再根据各类汽车举升机的各种使用要求，结合前人设计的举升机的各种结构，按照自己所要设计的举升机的要求对汽车举升机进行了结构方面的设计。 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，同时它的支撑机构是非对称式的托臂。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： 一、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。在对汽车举升机有了一定的了解后，将各类汽车举升机的装配结构作了对比，最终确定了本次设计的普通式双柱汽车举升机的设计方案。 二、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、支撑机构、平衡机构和保险机构部分组成。 三、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。所以，在设计了汽车举升机的结构之后，还对它的强度、刚度进行验算，以保证举升机有足够的承载能力来安全有效地工作。 四、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。因为本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动系统采用的是液压驱动，而且它的举升装置采用了液压缸举升。而液压缸受压的活塞杆是属于细长杆，所以设计时必须要考虑到细长杆的稳定性，所设计的方案必须要通得过验算。参考文献1 孔红梅，等.液压举升机同步系统J.液压气动与密封，2000,(1):20-23.2 刘敏杰,等.几种举升机构的结构与性能分析J.专业汽车，1999,(2):23-25.3 王惠.举升机液压系统的设计J.机械设计，1996,(4)：25-27.4 胡均安,等.汽车举升机立柱结构的神经网络模型建立J.湖北工学院学报，2001,(4):56-58.5 陈耀华.重型自卸汽车多级缸式液压举升系统的设计计算J.汽车研究与开发,1994,(3):22-26.6 王国彪,杨占敏.液压举升机构定位尺寸的分析J.矿山机械,1995,(4):39-41.7 林晨.新型液压汽车举升机J.林产化工通讯,1995,(2):22.8 文嘉性,冯克良,章武烈.QJ-2型汽车举升机的设计与制造J.陕西汽车,1995,(3):17-25.9 钟建琳. Pro/Engineer典型机械设计M.北京：机械工业出版社，2002年(2):1-10.致 谢 伴随着工作的开始,我们在学校的毕业设计也结束了,虽然很累,但是我们都很高兴,两年的大学生活留给我们的是回忆,在大学的生活里,无论是老师还是同学都在我们的生活中给了我很大的帮助,作大学生活和学习中的最后一次作业,它考察的不仅仅是我们所学的知识,更体现出了我们把所学的理论知识应用于实践中的能力. 从定毕业论文题目到论文的结束,我们都不是一个人完成的,我们的背后有我们关爱的父母，亲爱的同学,有我们敬爱的老师,他们在默默的付出着,从来没有什么怨言,每次在设计遇到困难的时候,想起的是我的父母，他们用自己勤劳的汗水挣来的钱供养我上大学，为了回报父母，面对困难我不会轻易退缩；想起了我的毕业论文指导老师范晓彬，范老师曾细心的给我们讲解论文的格式和论文的思路，和她的交谈中我们感受到的是一份份浓浓的感情和责任感,我很高兴因为我有这么好的老师.在这里我发自肺腑的说一句“范老师谢谢你”。同时也感谢在这两年中给予我们知识的所有老师,有你们辛勤的播种才有我们今天灿烂的花朵,在我们即将走出校园时,我忠心的祝福他们身体健康,工作顺利.在我们走向工作岗位后,我们也会用我们的实际行动来回报你们对我的教育之恩!47