双层四轮定位汽车举升机设计1【全套CAD图纸+word说明书】
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黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘 要 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 汽车修理行业的双层四轮定位 汽车举升机 设计方案。 本文首先阐述了 双层四轮定位 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 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 较广泛 二维软件 三维软 件 、有限元软件 态 仿真软件 行 了 汽车举升机二维 结构 设计、三维实体建模、举升机 强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究 与分析。本设计、研究与分析 可以代替举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品 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。 关键词 ： 双层四轮定位 举升机 ； 二维结构设计 ； 三维 建模 ； 有限 元 ； 动态仿真 黑龙江工程学院本科生毕业设计 n s to at of to of of s of of a a of of of as as of of of of of AE of of , of of as of of to to 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 I 1 章 绪论 1 择背景、研究目的及意义 5 内外研究现状 5 升机的发展历史 5 内外研究现状 6 车举升机的设计特点 6 车举升机的安全保证措施 7 计制造方面的安全保证措施 7 用维护方面的安全保证措施 7 究内容及研究方法 8 究内容 8 究方法 9 第 2 章 举升机总体结构设计 9 升机结构确定 10 升机整体结构形式及基本组成 10 升机各零部件之间的连接关系 11 定剪刀式举升机的各结构尺寸 11 立轿车模型 11 刀式举升机主要结构尺寸确定 11 升机在地面上安装尺寸 13 刀式举升机各部件重量 14 定电机功率 15 升机主要技术参数 15 本章小结 16 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 3 章 举升机结构设计及校核 17 刀式举升机构力学模型 17 升机构力学模型建立与分析 17 升机构关键参数研究与确定 19 算液压缸的推力 19 升机的力学分析与计算 19 升机最低状态时，各臂受力情况 20 升机举升到最高位置时，各臂受力情况 21 刀式举升机构主要受力杆件强度校核计算 22 接螺栓的校核 28 章小结 30 第 4 章 举升机 三维建模 31 件简介 31 用 进行三维建模 32 的建立 32 升臂 2 的建立 32 板的建立 33 承滑道的建立 34 机装配 34 配概述 34 实体建模后的整体装配图 35 涉检查 37 章小结 37 第 5 章 析与 真 38 与 口的创建 38 用 举升机进行有 限元受力分析 40 轮轴有限元受力分析 40 塞杆作用轴的有限元受力分析 44 台有限 元分析 46 平板有限元分析 48 黑龙江工程学院本科生毕业设计 建立 与 口 50 简介 51 件的介绍 51 件的优点 52 导入模型 53 真模拟 55 置工作环境 55 加运动副 55 加滑动副 56 加驱动及仿真计算 56 仿真结果对比分析 58 本章小结 60 第 6 章 液压传动系统的设计计算 62 确设计要求 制定基本方案 62 定液压系统的基本方案 62 定液压执行元件的形式 62 定液压缸的类型 64 定液压缸的安装方式 64 盖联接的类型 64 订液压执行元件运动控制回路 64 压源系统 64 定液压系统的主要参数 64 荷的组成与计 算 65 选系统压力 67 算液压缸的主要结构尺寸 67 定液压泵的参数 69 道尺寸的确定 71 箱容量的确定 71 压缸主要零件结构、材料及技术要求 72 体 72 塞 73 塞杆 73 黑龙江工程学院本科生毕业设计 塞杆的导向、密封和防尘 74 压缸的排气装置 75 压缸安装联接部分的型式及尺寸 75 章小结 77 结论 78 参考文献 79 致谢 81 附录 A 82 附录 B 84 附录 C 86 附录 D 88 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 1 章 绪 论 究目的及意义 我国的汽车举升机是 20 世纪 80 年代依据国外的产品技术生产的，由于移动和拆装方便，也便于维修中小型汽车，逐渐代替了以前维修汽车通用的“地沟”模式。 90 年代开始，国内举升机逐渐开始普及，随着我国汽车保有量的增加，举升机作为汽车维修的重要工具，需求量也大大增加。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。随着竞争的激烈汽车销售越来越走向微利时代，而汽车后市场则随着汽车消费结构的变化和消费者消费理念的成熟而呈现出巨大的发展潜力和美好的前景。 汽车举升机作为汽车保养品的一种，在汽车维修行业应用 较广泛，目前我国的汽车举升机产品系列丰富，主要为三大类别：气动类、机械类、液压类等，以液压类使用最为广泛，机械次之，气动最少 1。 随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来巨大的市场需求。在维修领域中，常以汽车举升机作为重要工具。它的作用都是将需要维修的汽车水平 提升到合适 高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修，正因为维修人员要在汽车的下面，因此要求举升机一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。因此，对汽车举升机的安全性进行研究将具有重大的意 义。本课题研究运用虚拟样机技术对车辆举升机进行 设计，在产品制造 前运用 件进行仿真研究，可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。 为此，本课题基于计算机仿真平台，应用当前 域应用比较广泛的三维软件 、 有限元软件 动力学仿真软件 行汽车举升机 强度、刚度、稳定 性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，为我国汽车举升机产品 设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高汽车举升机的稳定性和可靠性 1。 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 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 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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 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 1。 内外研究 现状 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 汽车举升机是 20世纪 90年代 依据国外 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 1。 车举升机的设计特点 2 （ 1）举升机台板降到下位时，与地面应尽可能在同一平面上，为达到此目的，虽然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投资费用，也破坏了车间地面的平整性。为此，在保证强度和刚度的前提下，应尽可能降低举升机台板和横梁的高度；这样，既便于汽车驶上举升机，又使驶上台板的斜面长度尽可能短，节约车间的占地。在条件许可时，举升机台板（或横梁）应选择专用型钢或用钢板拆弯成形。 （ 2）正确选择传动方 式。采用机械传动（螺母、螺杆）或液压传动（油缸），均 用电动机驱动。机械传动的成本较高，耗能较多，但安全性较好。经验证明：机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍（在举升载荷、举升时间均相同的条件下）。机械式举升机的螺母、螺栓磨损较快，而液压式举升机的维修量却相对要小些。虽然液压式举升机的技术难度较大，但多数零部件（液压泵、液压缸、阀门、密封元件等）均可外购或外协，当然一定要选用优资产品。 （ 3）丝绳的选择。为了减少滑轮直径从而缩小寄生机立柱的断面尺寸，应该选用高柔度的钢丝绳。钢丝绳应有较高的安全系数，一般应 达 8。为此，应增加钢丝绳钢丝的数目。如英国某公司 3t 系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为 9根并列，每黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 根 37 股，每股 6 根钢丝。滑轮通常用钢材制成，而该公司采用玻璃纤维与尼龙混合制成（ 50%的玻璃纤维、 50%的尼龙）。这样，不仅价格便宜，还能减轻钢丝绳的磨损，延长其使用寿命。 车举升机的安全保证措施 今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险，因为人们要在其下面工作；当其升降时如不小心，也会碰伤手足。近年来不少国家还制定了专门性法规，以防止或至少使安 全事故的可能性降低到最低限度。 汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取措施，好提高汽车举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程 ，保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确地运行。 计制造方面的安全保证措施 3,4 当今世界上的许多先进技术，如自动控制 光电开关等，已广泛应用到各种安全装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极采用先进可靠实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施。 （ 1）举升机应能经受超 负荷试验 (包括举升和支撑 )，一般应为最大举升能力的 125%此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏。 （ 2）所有的操作控制机构均采用 “双重保险 ”，以防误操作，即举升机运行前必需操作两个控制机构 (或按钮开关 )后才能驱动。 （ 3）所有的控制电路均采用失效保护，即任何单个元件失效，也不会使举升机坠或上升所造成非常危险的局面。 （ 4）所有的举升机器件均应有第二支撑系统。原有的提升系统失效时，它能自动进行有效的支撑。 （ 5）所有的柔性提升手段，如钢丝绳，链条等，均应有足够的安全系数，并在制造厂设置的保护罩内传动。 （ 6）所有 运动零件均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特别是手，足，衣服等。 （ 7）所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降低到最低限度。 用维护方面的安全保证措施 4 使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，包括举升机有使用前的准备工作，举升汽车时应该注意的事项，承载时的稳定性，降下汽车时的注意事项，日常和定期维修检查工作等。虽然汽车举升机已有 70 年的历史，其设计原理并无多大改变 ;但如果忽视安全要求，超载使用，疏忽大意，仍然会造成严重事故，甚至发生人身伤亡。因此安黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 全问题一定 要引起使用单位和操作人员的高度重视。首先，应选购 那些安全性能良好的汽车举升机，另外，还应认真学习和理解说明书中 各项安全注意事项并认真贯切执行。这里仅就使用维护举升机时普遍应当注意的事项说明于后。 （ 1）使用中的举升机每天都应进行检查。发现有效故障或零部件损坏时，不得再使用。维修时应采用该举升机的制造厂所提供的配件，不得随意代替或自制。 （ 2）举升机不得超载使用。每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷。故欲举升那些前后轴载荷严重分配不均的 汽车时应特别注意，能满足要求的才能装载使用。 （ 3）安置汽车和使用举升机均应由经过培训并经考核合格的人员操作。 （ 4）举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员应远离举升机。 （ 5）举升机区域内不得有任何障碍物，如油脂、废物、瓦砾等。 （ 6）当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂，连接器，车轴支撑器等，以防损坏举升机或汽车。 （ 7）在举升机上承载汽车时应仔细操作。将举升机的支撑 器安置到汽车制造厂推荐的举升机逞力接触点。只有当支撑器与汽车 的承力点接触严密后才能将举升机升起 ;对其 接触的严密性进行认真检查后，才能将汽车举升到需要的工作高度。 （ 8）要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的急剧变化，从而导致举升汽车时的不稳定。 （ 9）举升机降下前，应将汽车下面的工具 箱，台架及其它设备全部移开。要降下举升机前，还必须松开锁紧装置，如果 在汽车下面进行维修作业时，应将举升机提升到足够的高度，以便锁紧装置啮合。 研究方法 究内容 利用 虚拟样机技术， 分析双层四轮定位汽车举升机 结构形式及工作原理，完成举升机二维结构设计并建立 三维实体模型， 并进行虚拟装配及干涉检查，将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入 得举升机在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况，将装配模型通过专用数据接口导入到 动力学仿真分析，获 得举升机的升降速度、加速度 及升降耗时等状况。 设计研究的 内容如下： （ 1）剪刀式 举升机工作原理与结构形式的研究与分析； （ 2）剪刀式举升机二维结构设计； （ 3）剪刀式举升机 三维建模 与虚拟装配 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 （ 4）剪刀式举升机关键部件 限元分析 ； （ 5） 剪 式举升机 动 /动力学仿真。 究方法 研究采用的技术流程如图 示。 图 研究技术流程 第 2 章 举升机 总体 结构 设计 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 升机结构 确定 升机整体结构 形式 及基本组成 本 设计的内容为 双层 剪刀式举升机，剪刀式举升机的发展较迅速，种类 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。因为本 设计所要举升的重量 为 下的轿车 ，所以采用大 剪式 液压驱动 举升机。为了适合大小维修厂，对地基没有过多要求，地面安装即可。 示。 图 刀式举升机整体结构形式 1- 底板， 2， 34， 5， 67， 89 剪刀式液压平板举升机由机架、液压系统等 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。剪刀式举升机有两组完全相同的举升机构，分别放于左右两 侧车轮之间，因两侧结构完全相同，可以左右互换。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，带动两侧举升臂同时上升、下降、锁止 5。 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。剪刀式举升机使用方便，结构简单，占地面积小 ，适用 大多数轿车、黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 汽车的检测、维修及保养，安全可靠 4。 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 ， 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。 根据表 列车身参数信息 。 表 数信息 根据奥迪和尼桑 轿车的车身信息确定一个使用较广的车模 ： 它的车身 参数有 距 后轮距平均为 自重 轿车模型集尼桑轿车外型，奥迪外型于一体， 具有较广的代表性。 刀式举升机主要结构尺寸 确定 1、 剪刀式举升机已知的主要技术参数 如表 示 表 主要技术参数 技术数据 数值 单位 举升重量 举 升高度 3301850 升时间 60 S 要求 举升机 的提升速度 是经 1间 内 举升机能升高到 2m， 实际升高 并车身信息 车型 奥迪 准版 日产尼桑骐达 车身长 /宽 /高（ 4763/1826/1426 4250/1695/1535 前轮距 1564 1480 后轮距 1550 1485 轴距 2869 2600 前轮规格 225/5585/65轮规格 225/5585/65龙江工程学院本科生毕业设计 12 且举升机在各高度工作时，都能自锁。 2、 举升机 各部分尺寸 （ 1） 支撑平台尺寸 5 因剪刀式举升机放于两轮胎 的下部，所以举升机在使用过程中要保证举升机 平板不能短于轿车轴距 。根据轿车轴距为 车轮胎直径一般不超过 700 了 避免过短 ，举升机 平台两 端与轮胎边缘要有一定 的 距离，取平台边距轮胎边缘之间距离为450平台外型长 100+4502+7002+20=4420。 平台宽一般为 50000设计 取平台宽为 00举升时，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 180厚为 5在四周加工凸台 边缘 ，平台尺寸如图 示。 图 平台尺寸 （ 2） 附录 A A of a of r in at to of a of of It is a he In to to be In to o of of at to to in of of s an of in so he of a of in to it of of of to in is Its ut to is a in of of is no is a if of an be on s to a it be of to as to At if an to t be to be if of be is at a it is to of to be if be to of to be to of as in of a to a we to of is is no is a so a of as it in of is of as as is no to is of In to of to a of o do .1 to to of 附录 B n s a a of he of is he be of i s of of o a so in on be nd of 1. No of of of at be so as to ar on of be or on be he of of a it is Is on a in to in on of or at to in be to to In to of in he be a to of he of in to r a In at of of of in on to a of to do in o at a or of a in of so so o be 黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘 要 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 汽车修理行业的双层四轮定位 汽车举升机 设计方案。 本文首先阐述了 双层四轮定位 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 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 较广泛 二维软件 三维软 件 、有限元软件 态 仿真软件 行 了 汽车举升机二维 结构 设计、三维实体建模、举升机 强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究 与分析。本设计、研究与分析 可以代替举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品 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。 关键词 ： 双层四轮定位 举升机 ； 二维结构设计 ； 三维 建模 ； 有限 元 ； 动态仿真 黑龙江工程学院本科生毕业设计 n s to at of to of of s of of a a of of of as as of of of of of AE of of , of of as of of to to 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 I 1 章 绪论 1 择背景、研究目的及意义 1 内外研究现状 1 升机的发展历史 1 内外研究现状 2 车举升机的设计特点 2 车举升机的安全保证措施 3 计制造方面的安全保证措施 3 用维护方面的安全保证措施 3 究内容及研究方法 4 究内容 4 究方法 5 第 2 章 举升机总体结构设计 6 升机结构确定 6 升机整体结构形式及基本组成 6 升机各零部件之间的连接关系 7 定剪刀式举升机的各结构尺寸 7 立轿车模型 7 刀式举升机主要结构尺寸确定 7 升机在地面上安装尺寸 9 刀式举升机各部件重量 10 定电机功率 11 升机主要技术参数 11 本章小结 12 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 3 章 举升机结构设计及校核 13 刀式举升机构力学模型 13 升机构力学模型建立与分析 13 升机构关键参数研究与确定 15 算液压缸的推力 15 升机的力学分析与计算 15 升机最低状态时，各臂受力情况 16 升机举升到最高位置时，各臂受力情况 17 刀式举升机构主要受力杆件强度校核计算 18 接螺栓的校核 24 章小结 26 第 4 章 举升机 三维建模 27 件简介 27 用 进行三维建模 28 的建立 28 升臂 2 的建立 28 板的建立 29 承滑道的建立 30 机装配 30 配概述 30 实体建模后的整体装配图 31 涉检查 33 章小结 33 第 5 章 析与 真 34 与 口的创建 34 用 举升机进行有 限元受力分析 36 轮轴有限元受力分析 36 塞杆作用轴的有限元受力分析 40 台有限 元分析 42 平板有限元分析 44 黑龙江工程学院本科生毕业设计 建立 与 口 46 简介 47 件的介绍 47 件的优点 48 导入模型 49 真模拟 51 置工作环境 51 加运动副 51 加滑动副 52 加驱动及仿真计算 52 仿真结果对比分析 54 本章小结 56 第 6 章 液压传动系统的设计计算 58 确设计要求 制定基本方案 58 定液压系统的基本方案 58 定液压执行元件的形式 58 定液压缸的类型 60 定液压缸的安装方式 60 盖联接的类型 60 订液压执行元件运动控制回路 60 压源系统 60 定液压系统的主要参数 60 荷的组成与计 算 61 选系统压力 63 算液压缸的主要结构尺寸 63 定液压泵的参数 65 道尺寸的确定 67 箱容量的确定 67 压缸主要零件结构、材料及技术要求 68 体 68 塞 69 塞杆 69 黑龙江工程学院本科生毕业设计 塞杆的导向、密封和防尘 70 压缸的排气装置 71 压缸安装联接部分的型式及尺寸 71 章小结 73 结论 74 参考文献 75 致谢 77 附录 A 78 附录 B 80 附录 C 82 附录 D 84 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 究目的及意义 我国的 汽车举升机是 20 世纪 80 年代依据国外的产品技术生产的，由于移动和拆装方便，也便于维修中小型汽车，逐渐代替了以前维修汽车通用的“地沟”模式。 90 年代开始，国内举升机逐渐开始普及，随着我国汽车保有量的增加，举升机作为汽车维修的重要工具，需求量也大大增加。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。随着竞争的激烈汽车销售越来越走向微利时代，而汽车后市场则随着汽车消费结构的变化和消费者消费理念的成熟而呈现出巨大的发展潜力和美好的前景。 汽车举升机作为汽车保养品的一种，在汽车维修行业应用较广泛，目前我国的汽 车举升机产品系列丰富，主要为三大类别：气动类、机械类、液压类等，以液压类使用最为广泛，机械次之，气动最少 1。 随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来巨大的市场需求。在维修领域中，常以汽车举升机作为重要工具。它的作用都是将需要维修的汽车水平 提升到合适 高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修，正因为维修人员要在汽车的下面，因此要求举升机一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。因此，对汽车举升机的安全性进行研究将具有重大的意 义。本课题研究运用虚拟样机技术对车辆举升机进行设计，在产品制造 前运 用 件进行仿真研究，可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。 为此，本课题基于计算机仿真平台，应用当前 域应用比较广泛的三维软件 、 有限元软件 动力学仿真软件 行汽车举升机 强度、刚度、稳定 性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，为我国汽车举升机产品 设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高汽车举升机的稳定性和可靠性 1。 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 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 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 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 1。 内外研究 现状 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 汽车举升机是 20世纪 90年代 依据国外 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 1。 车举升机的设计特点 2 （ 1）举升机台板降到下位时，与地面应尽可能在同一平面上，为达到此目的，虽然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投资费用，也破坏了车间地面的平整性。为此，在保证强度和刚度的前提下，应尽可能降低举升机台板和横梁的高度；这样，既便于汽车驶上举升机，又使驶上台板的斜面长度尽可能短，节约车间的占地。在条件许可时，举升机台板（或横梁）应选择专用型钢或用钢板拆弯成形。 （ 2）正确选择传动方式。采用机械传动（螺 母、螺杆）或液压传动（油缸），均 用电动机驱动。机械传动的成本较高，耗能较多，但安全性较好。经验证明：机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍（在举升载荷、举升时间均相同的条件下）。机械式举升机的螺母、螺栓磨损较快，而液压式举升机的维修量却相对要小些。虽然液压式举升机的技术难度较大，但多数零部件（液压泵、液压缸、阀门、密封元件等）均可外购或外协，当然一定要选用优资产品。 （ 3）丝绳的选择。为了减少滑轮直径从而缩小寄生机立柱的断面尺寸，应该选用黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 高柔度的钢丝绳。钢丝绳应有较高的安全系数，一般应达 8。为此，应增加钢 丝绳钢丝的数目。如英国某公司 3t 系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为 9根并列，每根 37 股，每股 6 根钢丝。滑轮通常用钢材制成，而该公司采用玻璃纤维与尼龙混合制成（ 50%的玻璃纤维、 50%的尼龙）。这样，不仅价格便宜，还能减轻钢丝绳的磨损，延长其使用寿命。 车举升机的安全保证措施 今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险，因为人们要在其下面工作；当其升降时如不小心，也会碰伤手足。近年来不少国家还制定了专门性法规，以防止或至少使安全事故的可能性降低到 最低限度。 汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取措施，好提高汽车举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程 ，保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确地运行。 计制造方面的安全保证措施 3,4 当今世界上的许多先进技术，如自动控制 光电开关等，已广泛应用到各种安全装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极采用先进可靠实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施。 （ 1）举升机应能经受超负荷试验 (包括举升和 支撑 )，一般应为最大举升能力的 125%此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏。 （ 2）所有的操作控制机构均采用 “双重保险 ”，以防误操作，即举升机运行前必需操作两个控制机构 (或按钮开关 )后才能驱动。 （ 3）所有的控制电路均采用失效保护，即任何单个元件失效，也不会使举升机坠或上升所造成非常危险的局面。 （ 4）所有的举升机器件均应有第二支撑系统。原有的提升系统失效时，它能自动进行有效的支撑。 （ 5）所有的柔性提升手段，如钢丝绳，链条等，均应有足够的安全系数，并在制造厂设置的保护罩内传动。 （ 6）所有 运动零件 均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特别是手，足，衣服等。 （ 7）所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降低到最低限度。 用维护方面的安全保证措施 4 使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，包括举升机有使用前的准备工作，举升汽车时应该注意的事项，承载时的稳定性，降下汽车时的注意事项，日常和定期维黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 修检查工作等。虽然汽车举升机已有 70 年的历史，其设计原理并无多大改变 ;但如果忽视安全要求，超载使用，疏忽大意，仍然会造成严重事故，甚至发生人身伤亡。因此安全问题一定要引起使用单位和操作 人员的高度重视。首先，应选购 那些安全性能良好的汽车举升机，另外，还应认真学习和理解说明书中 各项安全注意事项并认真贯切执行。这里仅就使用维护举升机时普遍应当注意的事项说明于后。 （ 1）使用中的举升机每天都应进行检查。发现有效故障或零部件损坏时，不得再使用。维修时应采用该举升机的制造厂所提供的配件，不得随意代替或自制。 （ 2）举升机不得超载使用。每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷。故欲举升那些前后轴载荷严重分配不均的汽车时应特别注意，能 满足要求的才能装载使用。 （ 3）安置汽车和使用举升机均应由经过培训并经考核合格的人员操作。 （ 4）举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员应远离举升机。 （ 5）举升机区域内不得有任何障碍物，如油脂、废物、瓦砾等。 （ 6）当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂，连接器，车轴支撑器等，以防损坏举升机或汽车。 （ 7）在举升机上承载汽车时应仔细操作。将举升机的支撑 器安置到汽车制造厂推荐的举升机逞力接触点。只有当支撑器与汽车 的承力点接触严密后才能将举升机升起 ;对其接触的严密性进行认真 检查后，才能将汽车举升到需要的工作高度。 （ 8）要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的急剧变化，从而导致举升汽车时的不稳定。 （ 9）举升机降下前，应将汽车下面的工具 箱，台架及其它设备全部移开。要降下举升机前，还必须松开锁紧装置，如果 在汽车下面进行维修作业时，应将举升机提升到足够的高度，以便锁紧装置啮合。 研究方法 究内容 利用 虚拟样机技术， 分析双层四轮定位汽车举升机 结构形式及工作原理，完成举升机二维结构设计并建立 三维实体模型，并进行虚拟装配及干涉 检查，将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入 得举升机在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况，将装配模型通过专用数据接口导入到 动力学仿真分析，获 得举升机的升降速度、加速度 及升降耗时等状况。 设计研究的 内容如下： （ 1）剪刀式 举升机工作原理与结构形式的研究与分析； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 （ 2）剪刀式举升机二维结构设计； （ 3）剪刀式举升机 三维建模 与虚拟装配 ； （ 4）剪刀式举升机关键部件 限元分析 ； （ 5） 剪式举升机 动 /动力学仿真。 究方法 研究采用的技术流程如图 示。 图 研究技术流程 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 第 2 章 举升机 总体 结构 设计 升机结构 确定 升机整体结构 形式 及基本组成 本 设计的内容为 双层 剪刀式举升机，剪刀式举升机的发展较迅速，种类 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（
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