子母剪式举升机设计毕业论文

子母剪式举升机设计 摘要 本设计在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，依据有限元、虚拟装配技术及结构优化设计等理论，建立举升机 三维实体模型， 图，并进行虚拟装配，获得举升机在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况，进一步提高举升机的稳定性及安全性 。 关键词 子母剪式举升机 7,23003， a of in of on of on of E to of to of E 目录 第 1 章 绪 论 . 1 择背景、研究目的及意义 . 1 内外研究现状 . 2 升机的发展历史 . 2 内外研究状况 . 2 究内容及研究方法 . 3 究内容 . 3 究方法 . 3 第 2 章 剪刀式举升机结构设计 . 3 升机结构确定 . 3 升机整体结构形式及基本组成 . 3 升机各零部件之间的连接关系 . 4 定剪刀式举升机的各结构尺寸 . 5 立轿车模型 . 5 母剪式举升机主要结构尺寸确定 . 5 机的选用 . 8 刀式举升机各部件重量 . 8 本章小结 . 9 第 3 章 剪式举升机机构建模 . 10 刀式举升机构力学模型 . 10 升机构力学模型建立与分析 . 10 算液压缸的推力 . 11 升机的力学分析与计算 . 11 升机最低状态时，各臂受力情况 . 12 升机举升到最高位置时，各臂受力情况 . 13 刀式举升机构主要受力杆件强度校核计算 . 13 接螺栓的校核 . 17 构加强措施 . 20 章小结 . 20 第 4 章 液压系统和电气系统的 选择 . 21 压系统 . 21 压系统组成 . 21 压系统的选择 . 23 车举升机液压系统设计要求 . 23 压系统的设计 . 24 压缸的计算与选型 . 25 压缸的安装位置 . 25 举升机液压缸推力及行程的确定 . 26 液压缸的选型 . 26 压泵的计算与选型 . 26 压泵工作压力的计算 . 27 液压泵功率的计算 . 27 油泵流量的计算 . 28 油泵的选型 . 28 气系统设计 . 29 气系统组成 . 29 气系统控制设计 . 30 动机类型的选择 . 32 功率 . 32 电动机的选择与验算 . 33 第 5 章 结 论 . 34 致 谢 . 35 参考文献 . 35 第 1 章 绪 论 择背景、研究目的及意义 近年来 ， 我国汽车业蓬勃发展 ,尤其是轿车行业 ， 多年来轿车进入普通家庭的梦想已经成为现实 ， 汽车维修行业也随之得到大力发展 ， 汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备， 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街边店（如轮胎店），几乎都配备有举升机。 它的主要作用就是为发动机、底盘、变速器等 养护和维修提供方便。 举升机的重要性和普及性，决定了它是一种备受专业人士和经营管理者重视的设 备。 举升机一般有柱式、剪式的，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等。 目前，使用的汽 车 剪刀式 举升机可能发生汽车坠落的原因较多，有安装基础不牢、自锁装置失效、举升臂变形、两侧举升臂上升速度不等、液压油路爆裂、汽车拖垫打滑等，经过对失效的剪刀式举升机进行检测分析发现 ,这些事故的主要原因往往是设计上存在着缺陷，如果 做工不好或者设计不好就容易导致台面不平、 导致 单边升降等危险发生， 因此 ， 进一步 提高 剪刀式举升机 产品 的 性能与可 靠性，是国内举升机任重道远且亟需改进的地方 。 本设计采用计算机 剪刀式举升机进行结构设计，提高产品的综合性能和安全可靠性。 计算机 术是一 种崭新的产品开发 技术， 是国际上 20世纪 80年代随着计算机技术的发展而迅速发展的一项计算机辅助工程技术。该技术一出现，立即受到了工业发达国家的有关科研机构和企业公司的极大重视，许多著名的制造厂商纷纷将计算机仿真技术引入各自的产品开发，取得了良好的经济效益。 计算机 术在一些发达国家 ,如美国、德国、日本等已得到广泛应用 ,应用领域极广， 如汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防工业、医学及工程咨询等多方面。目前 ,计算机 术已在我国得到了应用与推广 ,主要在汽车、航天航空、武器制造、机械工程等方面。而从我国目前的情况来看 ,计算机 术主要在汽车制造业和武器装备制造业中应用较为广泛 ,但只停留在初步应用阶段。现今，在我国利用 术 对汽车举升机进行设计研究还尚未见成果发表 。 只有将汽车举升机的工程实践和计算机 术结合起来，才能真正加快汽车举升机产品的发展历程，为此，本课题基于计算 机 术平台，利用当前 域内应用比较广泛的三维软件 、有限元软件 行汽车举升机的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机有限元分析与研究，可以代替剪刀式举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高国产汽车举升机的稳定性和可靠性，提高产品的市场竞争力。该设计的研究方法，也可应用于汽车举升机及其他新产品的研究开发中，可以缩短新产品研制周期，减少研制经费，提高设计精度和效率，对于国内举升机的发展具有重大的现实意义。 内外研究现状 升机的发展历史 汽车举升机在世界上已经有了 70 年历史。 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，由于当时采用的气压较低，因而缸体较大；同时采用皮革进行密封，因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。直到 10 年以后，即 1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始采用。发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等。其中 剪式举升机使用方便， 占地 空间 较小 ，受到很多实力雄厚的特约维修站的 欢迎，这也是未来举升机的发展方向。 在市场上可以看到的型式各异、尺寸不同的举升机中，有一些特别适合于从事特殊类型的维修作业，也有少数的举升机适合进行一些其它的维修作业。 内外研究状况 目前，发达国家（如美国）生产的汽车举升机 质量 较 好、性能 较 稳定、设备操作简单，在经销商中口碑良好。 我国的汽车举升机是 20世纪 90年代 依据国外的产品技术生产的 ， 国内最早研究剪式举升机的是上海宝得宝， 1999年开始，宝得宝机型比较笨重，主要 的 质量问题集中在油管易爆和平台不同步， 2000年后质量有了改进。但由于不是批量，所 以价格偏高。 到现在举升机市场已经拥有近百个中外品牌，产品系列成百上千。 然而国内汽车举升机 虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多， 可靠性差， 外观 不够美观，在 产品设计、技术开发 等方面 都还有很多地方有待改 进。 剪刀式 举升机是一个 使用较广 的举升机，在最近几年所有新销售的举升机中，至少二 分之 一 都是这种类型的。这种设计之所以很流行，有几方面的原因的：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， 它适用于大多数轿车的维修和保养。三是 剪式举升机 使用方便， 占地 空间 较小。四是经济实惠， 剪式举升机较为精密 。 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街边店（如轮胎店） 都适用。 究内容 本设计在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，依据有限元、虚拟装配技术及结构优化设计等理论，建立举升机 三维实体模型，并进行虚拟装配，将关键零部件模型导入 得举升机在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况，进一步提高举升机的稳定性及安全性 。 设计中我们研究的主要内容如下： （ 1）子母剪式举升机 工作原理与结构形式的研究与分析； （ 2） 子母剪式 举升机二维结构设计； 究方法 资料收集及总体方案制定举升机工作原理与结构形式分析举升机二维结构设计（对各个机构零件进行强度分析）整机虚拟装配撰写设计说明书 第 2 章 剪刀式举升机结构设计 升机结构确定 升机整体结构形式及基本组成 此次课题设计的内容为 子母剪式举升机 ，剪刀式举升机的发展较迅速，种类也很齐全。按照剪刀的大小分为 大剪 式举升机（又叫 子母式）， 还有 小剪 （单剪）举升机 ；按照驱动形式又可分为机械式、液压式、气液驱动式；按照安装形式又可以分为藏地安装，地面安装。因为此次设计所要举升的重量为 下的轿车 ，所以采用 子母剪式液压驱动举升机就完全可以。为了适合大小维修厂，对地基没有过多要求，地面安装即可。整体结构形式如图 示。 图 体结构形式 子母剪式液压平板举升机由机架、液压系统、电气三部分组成。 设置限位装置、升程自锁保护装置等以保证举升机安全使用，保障维修工人的生命安全。举升机由电气系统控制，由液压系统输出液压油作为动力驱 动活塞杆伸缩，带动举升臂上升、下降、锁止。 举升机一侧上下端为固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。另一侧上下端为滑轮滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。举升机在工作过程中，以固定铰支座一侧为支点，滑轮向内或向外滑动，使举升机上升下降，当达到适当的举升位置时，利用液压缸上的机械锁锁止。 子母剪式 举升机使用方便，结构简单，占地面积小 ，适用于大多数轿车、汽车的检测、维修及保养，安全可靠。 升机各零部件之间的连接关系 举升机的工作是靠液压缸活塞杆的运动实现举升下降的。液压缸固定在下外侧举升臂上通过轴连接 ，活塞杆作用在上端轴上，轴直接连接两举升臂。如图 示，活塞杆向外伸出时，带动举升臂向上运动。各举升臂必须相互联系，采用螺栓连接，图中左侧用轴连接，因各铰接处均有摩擦，所以采用润滑脂润滑。举升臂向上运动时，通过轴带动滑轮滑动，举升臂、轴与滑轮之间需使用键进行周向固定，力才能相互传递，滑轮 轴上还放有套筒，并采用锁止螺钉进行轴向固定，轴两端用弹性挡圈固定，防止臂和滑轮外移；连接螺栓处用止动垫圈固定锁止；固定铰支座处用销链接，销通过锁止螺钉锁止；底座通过地脚螺栓固定于地面上；这样举升机才能正常工作。 定剪刀式举升机的各结构尺寸 立轿车模型 为使举升机使用范围广，本设计首先建立了一个轿车模型 1。根据表 列车身参数信息。 表 数信息 根据丰田和大众轿车的车身信息确定一个使用较广的车模：它的车身参数是：车身长 距 后轮距平均为 自重 轿车模型集丰田轿车外型，奥迪外型，大众车系于一体，具有较广的代表性。 1、子母剪式举升机已知的主要技术参数如表 示 表 要技术参数 技术数据 数值 单位 举升重量 举升高度 3002000 升时间 180 S 车身信息 长丰帕杰罗 上海大众劲取 车身长 /宽 /高（ 4830/1895/1885 4200/1650/1465 前轮距 1575 1460 后轮距 1560 1460 轴距 2775 2460 前轮规格 215/6095/55轮规格 215/6095/55 型 要求举升机的提升速度是 经 3间内举升机能升高到 考虑到实际修理时 3长不利于维修，设上升时间为 1际升高 且举升机在各高度工作时，都能自锁。 2、 举升机压缩到最低位置时各部分尺寸 1）支撑平台尺寸 大剪举升平台 由于车身全部停于平台台面，所以平台尺寸应大于汽车轴距，右，轿车轮胎直径一般不超过 700取 3000适，外型高为 70厚为 15 小剪举升平台 根据轿车轴距为 车轮胎直径一般不超过 700避免干涉，举升机小剪平 台两端与轮胎边缘要有一定距离，取平台边距轮胎边缘之间距离为 150平台外型长 L a = 2 6 0 0 - 3 5 0 2 - 1 5 0 2 = 1 6 0 0 m m。平台宽一般为 50000右，我们取平台宽为 50升时，重量作用在整个平台上，力并不集中，所以平台不宜过厚，增加举升机重量，取外型高为 50厚为 10在四周加工凸台边缘。 2）举升臂尺寸 大剪举升臂 因大剪平台长 000固定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，降低到最低点时举升臂不能超出平台边缘，取支座距平台边缘的距离为 150则固定铰支座与滑动滚轮之间距离 000=2700升机压缩到最低位置时，举升机高为 350底座到平台面的距离 )。底座厚为15轮直径 D=50滚轮处轴径 4 为了避免滚轮直接磨损底座，设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为 10道宽 35道长为 750下两滚轮之间的距离为 00=160据勾股定理求举升臂长 L ,求得 L=2705举升臂宽 110为 20 小剪举升臂 因为小剪平台 600固定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，大剪平台内，降至最低点时，内嵌于大剪平台内，固定铰支座和滑动滚轮要与平台有一定的距离，取支 座 距 平 台 边 缘 的 距 离 为 150 则 固 定 铰 支 座 与 滑 动 滚 轮 之 间 距 离L b = 1 6 0 0 - 1 5 0 2 = 1 3 0 0 m m。 举升机压缩到最低位置时，举升机高度为 300座厚 10轮直径 D=30设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为 2道宽 35道长为 750下两滚轮之间的距离为 0046据勾股定理求举升臂 长 L ,求得 L=1306臂宽 90为 15 3、举升机升高到 尺寸变化 举升机向上举升时，滑轮向内侧滚动，液压系统向上伸缩，固定铰支座和滑动铰支座之间距离缩短，平台与底座之间距离越来越大。举升机升高到 剪举升机升高 1300剪举升机上下两滑轮之间的距离为 300160 因举升臂长 L=2705定铰接处与滑轮之间的距离为 勾股定理得 444 因为我们的举升臂宽为 110以连接处螺栓轴径适当取 0滑动滚轮处轴径取 5轮总宽为 30滑道实际接触尺寸为 25外 5阶梯凸台 ,直接与举升臂接触，减小摩擦。 升机在地面上安装尺寸 考虑到维修厂的地面情况，剪刀式举升机平放于地面就可以，采用地脚螺栓固定，举升机两端各焊接一三角台，便于汽车上升。根据轿车宽为 左右两轮台内侧边缘之间的距离为 800举升机之间要有一定的距离供维修工人走动，为了满足以上 尺寸要求， 举升机平台之间的距离取 900 平台长 1600举升机左右结构完全相同，设备控制箱可以左右互换。如果举升机平台直接与汽车底盘接触，对汽车底盘磨损严重 ,所以平台上端放硬质橡胶，硬质橡胶块距边缘为 20硬质橡胶长 10 宽 50升机在地面安装情况如图 图 举升机占地情况及安装示意图 机的选用 子母剪式举升机举升 重量 举升机自身 及其附件的重量 以取 W= 举升平台上方放有汽车时，设计上升速度为 S=2000700 ( 由公式（ 0=s= 载车板上升功率 : 60 （ Fw=m g （ 其中 m=g=10N/公式（ 10 =42m/公式（ 42 0= 刀式举升机 各部件重量 查工程材料手册所知，举升、起重机械的板形材料多用 的材料性能如下： 表 275 钢材料性能 弹性模量 泊松比 抗拉强度 密度 20090 610/量基本计算公式 9： 11000W F L （ 式中： W（ 表示钢的理论质量 F（ 型钢截面积 L（ m） 钢材的长度 （ g/ 所用材料钢的密度 1、平台的质量 5*550/1000=194平台加工有较薄的边缘，所以计算时数据较多，取 余量，则实际质量94*90 2、举升臂的质量 10*20/1000=在实际运用中，连接处都加工有加强肋，连接处还携带一些附件所以取举升臂质量为 侧和右侧举升机完全相同，每侧共有四个举升臂，则举升臂重量和为 =整 10、底座重量 在实图中举升机底座并非实体，但为了计算方便，我们按实体计算，则 *15*550/1000=我们取底座重量为 95升机总重 * (b+1390整理前面计算的数据如表 刀式举升机主要技术参数 举升重量 3500升高度 300 2000际上升 高度 1700宽 1500长 3000台长 /宽 3000/550升臂长 2705台 间宽 1000升时间 50s 下降时间 40s 电机功率 源 220V/380V/50定油压 18机重量 1390轮移动距离 260本章小结 本章主要将剪刀式举升机的外型尺寸，各部分结构尺寸，各结构的安装位置确定出来，为后续的设计工作做好准备。在设计过程中我们参考了广力牌 小剪式举升机，上海繁宝剪式举升机， T 剪 式举升平台的设计，并根据现今社会上使用普遍的轿车种类的车身结构尺寸，确定了我所设计的剪刀式举升机的组成结构，包括控制机构、传动机构、执行机构，还有所需的零部件。本章还叙述了剪刀式举升机是如何运动的，实现举升，将车举到我们希望的高度。 第 3 章 剪式举升机机构建模 刀式举升机构力学模型 剪刀式举升机构具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点 ,因此在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护中得到广泛应用。剪刀式举升机构作为举升平台钢结构的关键组成部分 ,其力学特性对平台性能产生直接影响。对于剪 刀式举升机构来说 ,影响其力学性能的关键因素是举升油缸的安装位置。计算、分析剪刀式起升机构的传统方法通常为手工试算或整体有限元分析方法。但手工试算法精度不高 ,效率低 ;整体有限元分析法较适用于后期的验算分析 ,但在设计分析初期 ,存在建模困难和较难快速调整模型参数的问题。在建立力学模型时，我们利用 件所具有的强大矩阵计算功能 ,对影响剪刀式起升机构力学特性的关键参数展开研究 ,从而 得到剪刀式举升机构的力学模型 5。 升机构力学模型建立与分析 举升机之所以斜置，是因为举升机右侧为固定铰支座， 左侧为滑动铰支座，平台上放有荷载，举升机上升过程中，荷载重心相对前移，在高空中容易前翻，对工作人员十分危险，斜置安装可以抵制荷载前翻的情况。 为计算剪刀式举升机构内每个支架铰接点的内力和油缸推力 ,以研究该机构各内力、油缸推力与角之间的关系 ,并找出其最恶劣工况 ,我们将该机构拆分为 4个独立的隔离体 ,分别对应该机构从上到下的各段剪叉杆 5,如图 图 各剪杆受力分析图 1、 举升机升高到 2m 时液压缸的推力 举升机升高到 2 2 o 举升机的重心不变 间的距离为 1103由式（ （ 得 f=500 d=250 = o 、 F= ，我们得到 P= 2、举升机在最低点时液压缸的推力 根据 图（ 示的举升机结构尺寸，可求出角度 , 再根据式（ 2t a n t a 解得 5 0 0 6 5 3 1 7 0t a n t a n 5 . 4 9 1 6 . 2 21 7 0 6 5 3 5 0 0 = = L=1306f=500 d=250，解得 液压缸的最大推力为 P=N。 由前面分析可知，举升机在最低点时，此时 液压缸的推力是整个举升过程中所需推力最大值，选择液压系统时根据推力最大值确定。 升机的力学分析与计算 剪刀式 举升机是一种可以广泛用于 维修厂 的举升机 ， 具有结构紧凑、外形美观、操作简便等特点 ， 只需用此种安全可靠的举升设备将汽车举升到一定的高度 ， 即可实现 对汽车的发动机、底盘、变速器等进行养护和维修 功能 。 随着我国私家车保有量越来越大 ，此种型式的举升机需求量也会日益增大。本机主要性能参数为 ： 额定举升载荷 在载重 况下 ， 由最低位置举升到最高位置需 60s； 当 按下下降按钮使三位四通 阀 右位 接通 ， 车辆 由最高位置降到最低位置需 40s； 电动机功率 举升机 在最低位置时的举升高度为 350最大举升高度为 1500 工作行程为 1150 剪刀式 举升机的结构型式有多种 ， 本设计中的举升机 结构 系指液压驱动的 小剪式 举升机 构。 举升机 构 的传动系统 为 液压系统驱动和控制 ， 由 举升臂 内安装的液压油缸实现上下运动 ， 推动 连接两侧举升臂的轴， 使安装 在上下位置 的滑 轮 沿 滑道 滚动 ， 实现 举升机 的上下移动 。 设备的主要部分有 ：控制 机构、 传动 机构、 执行机构、 平衡机构和安全锁机构。 分析剪式举升机不同举升高度的受力情况可知，在 给 定载荷下 ,举升机举升到不同高度时，所需油缸推力不同，各举升臂与轴所受的力也不同。为分析方便， 在计算过程中，我们只分析举手机最低点和举升到最高位置的受力情况即可。 升机最低状态时，各臂受力情况 1、与平台接触处的两铰接点的力学分析与计算 由前一节分析可知，举升机在最低点时，举升机重量均匀的分布在平台上，平台钢结构和平台有效载荷之和 最低点时，举升臂并不水平放置。存在一很小的角度。 因很小，所以计算过程中我们可以将 似看成 作用在平台中心位置， 举升重量与平台重量之和，即 p ） g=（ 2） 10=g 取 10 N/举升重量和平台质量之和由两侧举升机共同承受，所以 代入式（ （ 的一半 ， 解得 4=、 计算各举升臂的受力 图 举升臂受力图 图 杆 1 的受力情况， 用处为滑动铰支座，根据受力分析图列力和力矩平衡方程。方程如下 : 350+350=0 3*1350+0=350 解得 2+ 5 5= 5 分析计算结果，我们可以看到， k1,k2,要确定出 他就都能解出。观察图 3学方案示意图，我们能够很快分析出，举升重量全部作用在平台上，在举升机起升瞬间， 乎为零，对杆件只 起连接作用，我们将 0 N。 升机举 升到最高位置时，各臂受力情况 举升机升高到 ，举升机向内滑动 260脚支座之间的距离为 下两滑轮之间的距离为 1160升臂与水平方向夹角为 =压缸与水平方向夹角为 o ，液压缸推力 P= 分析和计算方法同上。解得 3*1350+350=80 3*1350+80=350 解得 2+ 5 5= 5 因举升到 ，举升臂与水平方向夹角为 =以竖直方向力和水平方向力应近似相等。取 66k 。则 2= 剪刀式举升机构主要受力杆件强度校核计算 1、位于上端的滑轮轴的强度校核 滑轮轴通过滑轮与平台接触，作用在滑动端的力 匀作用在两个滑动轮上。滑动的两轮之间距离为 405动轮外侧与举升臂接触。举升机最低点时，对于滑轮轴而言，与举升臂接触处，相当于固定支点，即被约束。图 力图、弯矩图。由图可知，滑轮轴只受竖直方向力，没有水平方向的力，所以滑轮轴不发生扭转变形。我们从剪力图和弯矩图中还可分析出，在长度为 405Q=0，而弯矩 M 为一常数，这种只 有弯矩的的情况，称为纯弯曲。所以长度为405线段内只发生弯曲变形，而没有发生剪切变形。是弯曲理论中最简单的一种情况。由上面的计算可以知道，上滑轮轴在举升机升高到 力最大， 以 我们只校核举升机升到 的滑轮轴强度即能说明轴的强度是否合格。 图 滑轮轴的剪力图与弯矩图 对滑轮轴进行强度校核，轴的材料为 45钢，抗拉强度 600b 355s 弹性模量 9 6 2 1 6 ， 一般取 210E 。轴的直径 d=24机械设计手册。 （ 1）轴的弯矩图如图 由图可知 ，最大正弯矩 M= 3 2 7 . 5 5 . 8 7 5 2 7 . 5 1 6 1 . 5 62F k N m m N m （ 2） 轴的强度校核 331 6 1 . 5 6m a x 1 1 6 . 8 6 6 0 00 . 1 0 . 1 2 4M M M M P a b M P 3 M 为横截面上的弯矩 W 轴的抗弯截面系数 经校核可以看出，轴的截面强度足够。 2 位于下端的滑轮轴的强度校核 最下端轴的校核和最上端轴的校核方法一样， 下端滑轮轴最低点和最高点时受 力情况一样。受力图、剪力图、弯矩图如图 示。 图 滑轮轴的剪力图与弯矩 下滑轮轴的材料也是 45钢， 抗拉强度 600b 。下滑轮轴受的力为： = 9 . 2 5 4 . 6 2 52N，轴的直径 d=24 （ 1）弯矩图如图 示 由图可知 最大弯矩 5 2 7 . 5 1 2 7 . 1 8 72 m (2 )下滑轮轴的强度校核 331 0 4 . 0 6 2 5m a x 9 2 6 0 00 . 1 0 . 1 2 4M M M M P a b M P 3 3、对举升臂进行强度校核 图 升臂 1 的剪力图与弯矩图 因举升臂为板材，近似梁。所以分析过程中，我们按梁的强度校核方法来分析举升臂。由图 升臂的受力图可以看到，举升臂既有水平方向的力，又有竖直方向的力，并且两个方向的力在同一平面， 属拉伸（压缩）与弯曲组合变形 11。我们将力进行分解，沿举升臂轴线方向和垂直轴线方向。 举升臂的受力图、剪力图、弯矩图、轴力图如图 示。由图所知，举升臂在中间截面组合变形 最大 11。举升臂的材料为 ,抗拉强度 4 9 0 6 1 0b M P a , 弹性模量 E=200220 L 为举升臂长 L=2700举升臂在最低状态时（ o ），校核过程如下： 1）举升臂的弯矩图如图 举升臂最大负弯矩 3 8 . 1c o s c o s 5 . 4 9 6 5 3 2 6 3 2 . 5 22 2 2 m o 定举升臂 1中性轴的位置 截面形心距底边为 2 0 1 1 0 5 5 552 0 1 1 0y m m 因举升臂 1结构可近似一方钢，所以通过截面中心的中心线 3）截面对中性轴的惯钜 3 642 0 1 1 0 2 . 2 1 8 1 012I z m 4）举升臂的最大弯曲应力为 3362 . 6 3 2 1 0 5 5 1 0 6 5 . 2 72 . 2 1 8 1 0 M P a 5）最大轴向正应力 ( 2 c o s 1 s i n 3 s i n ) ( 8 4 . 2 4 c o s 5 . 4 9 8 . 1 s i n 5 . 4 9 8 . 1 s i n 5 . 4 9 ) 4 2 . 722Nk k N 1 1 0 2 0 2 2 0 0A m m ，则正应力为 42700 1 9 . 4 02200 M P a6）校核举升臂的 强度 两种变形产生的总应力 m a x 1 9 . 4 0 6 5 . 2 6 8 4 . 6 7 4 9 0 P a b M P 结果表明最大弯矩处截面强度足够。 举升机升高到 的强度校核情况：（ = 3 1 1 . 7 5c o s 6 5 3 c o s 4 6 . 6 7 5 6 5 3 2 6 3 2 . 2 722 m g 最大弯曲应力为 3362 . 6 3 2 1 0 5 5 1 0 6 5 . 2 62 . 2 1 8 1 0 M P a 轴力为： ( 2 c o s 1 s i n 3 s i n ) ( 6 c o s 4 6 . 6 7 5 1 6 . 6 9 s i n 4 6 . 6 7 5 1 1 . 7 5 s i n 4 6 . 6 7 5 ) 1 2 . 422N k k N o o 12400 5 . 6 42200F N M P 总应力为 m a x 5 . 6 4 6 5 . 2 6 7 0 . 8 9 4 9 0F N M P a b M P 强 度充分满足条件 （ 3）主推力轴校核 图 塞杆推力轴弯矩图和剪力图 因此轴只承受液压缸推力，推力垂直于轴线方向，为示图方便，我们将力竖直作用到轴上，两端固定处为支座处。因轴只受推力作用，属于纯弯曲情况，所以轴只发生弯曲变形。受力如图 示 : 轴的材料为 40抗拉强度 1000b M 981s ，轴径为 60升机在最低点时 ,推力最大只校核此刻强度即可。 （ 1）轴的弯矩图如图 由图可知 ， 最大正弯矩 M= 3 2 4 . 0 88 1 9 1 1 4 7 4 5 . 6 422P k N m m N m (2) 轴的强度校核 331 4 7 4 5 . 6 4m a x 6 8 2 . 6 6 8 1 0 0 00 . 1 0 . 1 6 0M M M M P a b M P 3 工加强肋合理。 接螺栓的校核 螺栓在举升机中起连接作用，主要承受剪切变形。校核时只考虑剪切变形就可以。以下是对图 的 1、 3、 4 处的螺栓进行强度校核。螺栓材料为 ， 许用剪切应力 =98 1、 1 处螺栓受的剪切力如图 示 图 处螺栓所受剪切力图 （ 1）举升机在最低点时螺栓剪切力强度计算 水平方向承受的应力为2 8 4 . 2 4 31022 5 9 . 6 21 22 3044 P aA 竖直方向承受的应力为1 8 . 1 31022 5 . 7 32 22 3044 P aA 根据第三强度理论 = 12 9 8 M 满足强度要求。 （ 2）举升到 螺栓剪切力强度计算 水平方向承受的应力为2 1 6 . 6 9 31022 1 1 . 8 11 22 3044 P aA 竖直