基于ANSYS的框架式汽车大梁校正仪设计

目 录第1章绪论. 选题背景，研究目的及意义. 国内外研究现状.梁校正仪的发展历史.内外研究状况及结果. 研究内容及研究方法.究内容.究方法. 简述框架式汽车大梁校正仪工作原理. 举升机构主要结构确定.升机构整体结构形式及基本组成.升机构各零部件安装位置及润滑. 举升平台及定位夹具主要结构确定.升平台整体结构形式及基本组成.位夹具整体结构形式及基本组成. 拉塔的主要结构确定.塔横梁处整体结构形式及基本组成.塔柱的结构形式及基本组成. 其它附件. 确定框架式大梁校正仪各结构尺寸及材料.立待修汽车基本参数模型.正仪底部结构部分主要尺寸及材料的确定.正仪中间结构部分尺寸及材料的确定.正仪上部平台结构尺寸及材料的确定.位夹具的尺寸及材料的确定.塔组件的尺寸及材料的确定.凳及斜坡板凳的尺寸确定. 设备各部件质量的估算及设计举升质量.算拉塔组件的质量.算平台上设备的质量.算平台中部的质量.算底板处的质量.际设计举升质量. 本章小结. 双铰接剪刀式举升机构的力学模型.升机构力学模型建立与分析.升机构主要关系参数的确定. 液压机构力的分析与计算.定载荷与液压缸推力的关系.算液压缸的推力. 举升机构的力学分析与计算.升机最低状态时，各臂受力情况.升机举升到最高位置时，各臂受力情况. 定位夹具及拉塔的力学分析与计算.位夹具的受力分析.塔的受力分析. 主要零部件的强度校核.升臂.升臂.压缸上端支承轴的强度校核.接举升臂销轴的强度校核.台内横梁的强度校核.位夹具的强度校核.位夹具支撑横梁的强度校核.塔的强度校核.塔处液压缸支撑销轴的强度校核. 本章小结. 液压系统的选择. 液压系统的计算.升处液压缸行程的计算.升处液压系统工作压力的计算.于拉塔处液压系统的相关选择. 本章小结. 利用.坐板的建立.升臂.压缸支承轴的建立.平台的建立.具的建立.塔柱的建立. 整机装配.配的. 本章小结.利用. 本章小结.择背景、研究目的及意义随着汽车市场的不断发展与壮大，与之相协调的汽车维修行业也迅速发展起来。目前在汽车事故中对大梁及钣金的修复十分常见。而随着对售后服务的要求的不断提升，也为了更好的发展企业，各维修厂家已经开始了激烈的服务竞争。汽车大梁校正仪是在因交通事故碰撞所致车身损坏，以及大梁变形等的技术数据恢复中重要的维修设备。在以往的事故后维修时，很多企业选择了更换零部件，但是这样往往会增加客户的损失及保险公司的负担。汽车大梁校正仪的出现避免了高额的更换费用，这样既减少了顾客的损失，也可促进制造设备企业市场的发展。利用大梁校正仪专业设备方可保证对汽车大梁的维修的质量水平。然而对于在维修中为了保证汽车安全的定位，方便的使用，高维修水平等众多关键要素，必须设计质量及安全可靠的设备。因此，为了满足维修企业对占地空间的要求及保证维修质量。对框架式汽车大梁校正仪进行深入研发将对我国在这一领域发展有实质性的意义。本课题基于计算机仿真平台，应用用了当前先进的三维设计软件产品投入生产之前运用及时发现并更改设计中的缺陷，完善设计方案，减少产品开发周期，提高研发的质量和效率，为此设备的生产实际提供一些有价值的理论支持。的出现主要是基于剪式汽车举升机的框架的改装。由于举升机历史较长，技术较成熟，所以在80年代期间，美国及欧洲就率先通过对剪式举升机的改造而研发出框架式大梁校正仪。九十年代欧洲通过出口到中国市场逐渐把它的产品推向亚洲地区。90年代中期，在我国山东地区逐渐出现了很多此类设备制造企业，目前在国内市场发展史已经是标新立异。经过几十年的发展，剪式举升机及一些定位夹具已经更新了很多代，框架式汽车大梁校正仪至今也经历了许多变化与改进。目前欧美已经将其产品出口至全世界，我国山东地区少数企业也已经打破传统局面，将设备出口至芬兰等北欧国家。而框架式大梁校正仪使用方便，占地空间较小，也受到很多实力雄厚的特约维修站的欢迎。洲及美国目前在这方面的技术处于领先地位，并且不断的主导市场的发展方向。所以市面上此产品主要由欧洲及美国设计制造，他们已经在精确恢复技术方面取得了很大成就。在这其中美式大梁校正仪凭借价格优势及外观而市场占有率较高，但随着维修质量要求的提高，夹具设备的不断升级，欧式凭借其功能的强大，操作灵活及占地面积小等优势逐渐在市场上走俏。但由于进口设备的高价格及售后服务不方便等因素，仍然只是少数大型维修企业及汽车40年代末，在我国山东地区出现了一些制造汽车大梁校正仪的中小型企业。由于起步较晚，所以目前多数企业是借鉴国外的先进技术。随着时间的推移，目前市场上自主的品牌已经逐渐成熟起来，并且在不断地扩大销售网络于全国，基本在各大省会城市均有销售代理，且价格范围较广，多数在3质量水平，技术创新性等方面与进口品牌还有一定的差距，而且产品类型主要以平台式为主。但是自主品牌却已经出口至欧洲及非洲。由此可见目前中国汽车维修设备市场对框架式汽车大梁校正仪的需求将会不断上升。目前框架式汽车大梁校正仪主要有以下功能特点：（1）能实现单拉臂可多角度拉伸，同时能对事故车进行360遥控拉伸；（2）定位系统是模块式，能具有高通用性；（3）定位夹具高度可调，能方便上下车辆的准确定位；（4）配备举升平台和上车导板，移动支架，电脑底盘测量系统等附属件。随着市场的发展，提高汽车大梁校正仪的高水平技术与整体制造水平是在市场上获得良好口碑的关键要素。）分析框架式汽车大梁校正仪的结构形式及工作原理，根据以下参数：最大举升高度1060作台长度 2300作台高度230作台宽度950到最低点为230塔工作范围360度，液压系统最大工作压力16塔牵引最大拉力70成方案设计及质量校核计算。利用后将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入得校正仪在载荷工况作用下的应力、应变及变形状，然后用2）拟解决的主要问题1）框架式汽车大梁校正仪总体方案设计；2）利用）利用）利用） 塔等装配成的。汽车通过斜坡式方凳驶上一定高度后，通过可调位置的夹具夹紧不同的汽车裙边后定位汽车。然后驱动液压系统通过支撑横轴推举汽车至一定高度，此时因为大梁受损的部位不同，需要调整拉塔的方向。拉塔是通过卡钳卡在平台上的，因此可实现360范围工作。拉塔定位后把拉链一端的钩子钩在受损部位，通过驱动另一个液压缸使拉塔向后拉动链子实现拉伸大梁的作用。刀式举升机的市场较成熟，类型也很丰富。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、电控液压式、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2以采用双铰接剪叉式液压驱动举升机就完全符合设计理念。为了适合大小维修企业，对地基没有过多要求，采用平板直接放在地面安装即可。上平台举升臂 液压系统滑道角钢 底座固定铰支座从整体结构来看，双铰接剪叉式举升机由举升臂、滑动装置，上下平台，电控液压系统四大部分组成。在达到举升高度时，由于选择的液压系统中活塞杆的行程要大于实际举升所需行程，所以必须在滑道处加以挡块来限制其举升高度。由于本次设计采用斜坡式方凳来使汽车上升到举升位置，再加之利用安全性较高的电控液压系统来控制，所以避免了另加液压缸自锁装置，即节省成本有保证安全操作。双铰接式举升机有两组完全相同的举升臂机构，分别放于左右两侧滑轮之间。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。举升机一侧上下端为焊接在横梁及底板上的固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。另一侧上下端为滑轮在角钢内滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。液压缸通过举升横向支承轴来举升整个平台，举升臂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，利用电控台及挡块锁止。剪刀式举升机操作方便，结构简单且易于维修，占地面积小，适用于大多数轿车的维修，且安全可靠。板是一块中间去除材料的矩形钢板，绞支座通过销轴固定举升臂，在连接处个留有间隙以便润滑及减少摩擦。另一侧通过与举升臂焊接的短轴套进滚针轴承来实现滚动，并且在滑道加厚板及不等边角钢上涂有脂润滑剂。每侧两个举升臂通过销轴连接，为减少剪应力的作用，在举升臂连接处焊有钢板，其中摩擦处都要油脂润滑。液压缸底部固定在底板的固定支座上，活塞杆作用在上端支撑轴上，活塞杆由三个套筒来固定位置，并留有一定的间隙。为了在聚生过程中更加稳定，每侧整个举升臂安装位置均在同一水平平面内，且在两侧举升臂之间焊有横向稳定板。整个装置虽然要求装配精度不高，但是各铰接处均有一定的摩擦，所以必须采用润滑脂润滑。两侧分别有一对卡钳及托盘卡在钢板上。在平台中间则通过方管横梁来稳定，且在横梁上焊有固定绞支座。在平台内壁槽钢上焊有槽型钢滑道，两侧对称焊接。在卡钳的侧面上各焊接一个方管，作为举升梁和夹具支撑。外横梁托盘 过四个卡钳分别卡住汽车的裙边。其中为了满足不同汽车的车宽及裙边的后度差异，需要把其中一个卡钳设计为可移动式。两个卡钳由螺栓连接。卡钳固定在一个方形钢板上，钢板下端焊接有一个圆柱体，圆柱放在一个粗型螺栓内，螺栓可以通过伸缩来控制夹具的高度，以适应不同的车高。夹具底端通过方形钢板焊接在一个方管上，方管套在另一个方管上，这样可以实现左右灵活移动。卡钳连接螺栓 夹具螺栓柱夹具支撑柱 加强筋近平台一端的固定是靠一个卡钳与托盘掐在平台钢板上，其中为了满足拉塔的可旋转性，在横梁一端平板上开有三个销轴孔。液压缸支承座焊接在横梁上，且留有一定的间隙，同时需要脂润滑减少摩擦。横梁的另一端是连接拉塔柱的两块钢板。拉塔柱夹板拉塔横梁 固定铰支座活动插销 固定插销托盘支撑立板卡钳压活塞杆通过推拉塔柱上的销轴来驱动拉塔，拉塔往后倾同时拉动了挂在拉塔柱上的铁链，铁链一头通过钩子来拉大梁。拉塔柱由方管构成，其竖向焊有方块用来挂住铁链。这个结构较为简单，但是每个衔接处及销轴连接处都需要脂润滑。挡块拉塔立柱 拉链夹板 汽车准备进入维修阶段时候，我们还需要将其举升至一定的高度，以便举升机将其举升。因此需要几个长条方凳及一对斜坡式方凳，将汽车开上去之后方可进行下一步。方凳结构简单，均为钢板与方管焊接而成（其他拉链及钩子均为选购件，满足使用强度即可，这里不做详细的介绍了。设计首先建立了一个常见乘用车车模型。参数信息表 值 单位工作台长/宽 2300/950 301060 60 ）1480920为12料为了节省材料，中间去除部分材料。达先锋 吉利帝豪（4415/1674/1415 4635/1789/1470前/后轮距 1429/1422 1502/1492轴距 2602 2650车重 1114 1310最小离地间隙 137 ：此说明书中所有图中尺寸均代表实际尺寸，单位（2）在底板一端焊有支座及轴承滑道，因举升装置中举升臂一端需要固定在绞支座上，而另一端为滑动装置，为了使举升臂尺寸相同，需保证其各端处于同一高度。参考举升机的绞支座确定其主要尺寸：高806015考销轴规格），销轴长取78压缸处销轴长度100心孔距底板55片采用848料为标准35钢（以下销轴材料均同）。加厚滑道厚度25面焊有角钢，其安装位置由内侧举升臂及焊接在举升臂上的短轴来确定。）首先设定举升到最大高度时，两举升臂夹角为90。举升臂上支点设定在上平台中心线的位置，上平台高度钢板取90板厚度取12此计算举升臂的长度L=（1060里取L=1420度取70度取18料为45钢。其中安装举升臂的绞支座距离取25 每两个交叉的举升臂连接处之间各焊接一个长1607018中间处均开有直径为30于穿插销轴。销轴的尺寸参照0，长为100中两个内侧的举升臂还需要有与液压缸配合的孔，孔径即需要穿插的液压缸支承轴轴径，初选D=40料为40片及开口销采用国标值，销轴长度在后面小节计算。（2）举升臂内侧稳定横梁焊接钢板长度等于两侧举升臂距离。宽4510料为45钢。焊接位置距离举升臂端部取1103）两个液压缸的活塞杆据离内侧举升臂为120塞杆顶部套管与横轴装配处有两个长85径40一个长265径40压缸底部安装位置跟上部对应相同。）举升平台是整个平台的基础，为了满足拉塔在360度内均可工作，需要设计一定的转角，内横梁槽型钢滑道 内贴槽型钢由技术参数可知平台长度2300950里高度取90度20板材料使用台钢板的内部焊接有热轧槽型钢，槽型钢的型号采用五号，其具体尺寸参照707各段长度以完全焊接在钢板的内壁上为准，。（2）举升平台内部横向需要稳定及安装绞支座和滑道，所以焊接两个长835309470装位置因上部槽型钢滑道的影响，两个横梁采用非对称安装方式（3）内壁焊接滑道槽型钢由 7076340举升位置最低点高230以求得在最低点时举升臂与地面的夹角：230 解得=7。因举升最大高度时夹角为90。所以1420*1420*里取525安装位置由举升最大高度时上端绞支座的位置确定。（4）在举升汽车时我们需要在平台上安装举升支撑臂来支撑起裙边，举升臂与平台的连接需要必须满足随汽车的不同的轴距而移动。所以需要用卡钳及托盘连接来二者。卡钳及卡盘卡在高90且卡钳及托盘顶端恰好接触高50二者材料均选45钢。梁方管参照标准规格表取厚度670盘宽度130销长100料为45钢。卡盘立柱中心位置据卡钳表面255）举升臂的移动是通过焊接在一端侧面的短轴来插入滚针轴承内孔中来实现的，为了限定滚针轴承的轴向位置，采用阶梯轴，其在滑道方向的限制通过焊接一个铁块即可，其结构简单，尺寸没有严格规定，一端与焊接在平台内壁的槽型钢有50此底端支座间距，液压支撑轴尺寸也可确定。取液压缸支承轴长度为L=635片及销轴端面尺寸由40确定其标准值。滚针轴承型号参照厂家实际可提供的型号为308径25径4530先选购耐磨的材料。（6）上部横梁处支座尺寸：高度754515料为装位置以根据上平台举升臂安装尺寸确定。两个支座距离与下部绞支座相同。）定位夹具结构较为复杂，我们这里主要参照里说明最低时H=240位夹具体的卡钳，圆柱螺栓，加强筋，坐板等均为45钢。因其需要随不同车宽而移动，所以只需要满足对称装配即可。其中控制卡钳移动的螺栓及垫片参照 加长度拉塔组件的尺寸及材料的确定（1）拉塔立柱选用的方管按3094长80度8个长度取1200料45钢。拉塔立柱上焊接的定位块由高303040料撑轴夹板厚20料轴按标准规格取30，长度145料为40）拉塔横梁采用正方形截面方管，边长708720料接处对称焊接的钢板厚度分为205中从焊接端到横梁一端厚度为25料轴与上节销轴尺寸相同，材料为40）横梁处两个液压缸位置绞支座的厚均为15坐板宽均为80支座边缘与底板边缘对齐焊接，材料均为）主视图俯视图材料除横梁采用45钢外其余均为轴直径均采用标准值20，垫片及开口销由直径参照手册确定。（5）拉链的选择厂家提供的直径10长50宽34子选择开口尺寸40圈为一个长180150度25接链子处焊接一个厚15料选为链与钩子及挂圈连接处销轴采用16标准值，长度70料由选购的厂家确定，这里不作详细介绍。）方凳采用高400800300坡方凳坡长1000是由钢板及方管组成。二者材料均为数量可根据实际需求选定，其余不作详细介绍。）经查方管规格表可知：宽为80m。宽70m。由此计算拉塔柱和拉塔横梁总质量G=）。拉塔柱上的焊接板及焊接方块的总质量约为153）液压系统，支座，卡钳，卡盘，支板等附件总重不作详细计算，总重G20计算平台上设备的质量（1）平台外横梁的方管由查规格表计算其总重G=40销总重约2以总重2），因其结构复杂，这里估算G=303）m。所以内横梁总重 G=），+）=质量 G=7860）。6）轴承，销轴，垫片及滑道等质量和约为15计算平台中部的质量（1）估算其体积为142 7 2=1988创 总质量为 41988000=2）