毕业设计（论文）-剪式汽车举升机设计.pdf

诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导 下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中 列出。 本人签名：年月日 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目：剪式汽车举升机设计 系部：机械工程系专业：机械设计制造及自动化学号：112011118 学生：赵伟志指导教师（含职称） ：许鑫（讲师） 1课题意义及目标 设计一个剪式汽车举升机，通过完成本课题，了解机械设计的全过程，掌握设计 的基本理论知识， 培养理论联系实际的设计思想； 同时培养自己独立思考、 分析问题、 解决问题的能力，提高自己的调查研究、文献检索、计算机绘图等多方面的能力。 2主要任务 1）通过对双铰接剪叉式举升机机构位置参数和动力参数的技术，结合具体实例，对 机构中两种液压缸布置方式分析比较。 2）根据要求对液压传动系统个部分进行设计计算最终确定液压执行元件-液压缸。 3）通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载荷要求，最终完成剪叉式液压升 降台的设计要求。 3主要参考资料 1潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础M.南京大学出版社，2007.05 2廖嘉璞，液压传动M.北京航空航天大学出版社,1997. 3张展.机械设计通用手册M.机械工业出版社，2008.05 4王裕清，韩成石.液压传动与控制技术M.煤炭工业出版社,1997. 4进度安排 设计各阶段名称起止日期 1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告 2014-12-01 至 2014-12-31 2 了解剪式汽车举升机的结构形式2015-01-01 至 2015-03-10 3 完成剪式汽车举升机设计2015-03-11 至 2015-04-30 4 完成相应的工程图设计说明书等整体设计2015-05-01 至 2015-05-15 5 撰写毕业设计说明书，准备答辩2015-05-16 至 2015-06-10 审核人审核人：年月日 I 剪式汽车举升机设计 摘要：双铰接剪叉式升降台的设计是在原有的剪叉式升降台的基础上，运用了现在的 灵活性、安全性、经济性等指标；举升机的结构是以能够满足灵活性要求较高的汽车 维修需要为前提,通过不同型号和响应元件达到满足物流、汽车维修等性能要求。 通过对双铰接剪叉式升降台机构位置参数和动力参数的技术，结合具体实例，对 机构中两种液压缸布置方式分析比较，并根据要求对液压传动系统个部分进行设计计 算， 最终确定液压执行元件-液压缸， 通过对叉杆的各项受力分析确定台板与叉杆的载 荷要求，最终完成剪叉式液压升降台的设计要求。 关键字：关键字：升降台；剪叉式 ；液压 Design of cutting vehicle lift Abstract：On the basis of orginal lifting piatform, The design of double hinged scissors table use the current flexibility, security, and other indicators of economy. The lifting machine structure should meet the demands of vehicle maintenance, which is of high flexibility. Lifting machine through the different types and response elements to satisfy the performance requirements of logistics, vehicle maintenance and repair etc. Through calculation and analysis of the double hinged scissors lifts position parameters and dynamic parameters. Analysis is presented with the specific example, we analysis and compare two kinds of hydraulic cylinder arrangement in mechanism, According to the requirements, We design and calculation of hydraulic transmission system parts. Eventually, We determine the hydraulic actuators - hydraulic cylinder. Through the force analysis of the fork bar that to determine the load plate and fork requirements. and finally, the design requirements of the hydraulic lift table of the fork lift is finished. Keywords: Lifting platform; Scissors forks are dyadic ; Hydraulicpressure II 目录 1绪 论.1 1.1举升机的发展简史.1 1.2汽车举升机的设计特点.2 1.3汽车举升机的安全保证措施.2 1.3.1设计制造方面的安全保证措施.3 1.3.2使用维护方面的安全保证措施.3 2举升机机械部分受力分析.5 2.1剪叉式升降平台的三种结构形式.5 2.2双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算.6 2.3双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算.9 2.4剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题.10 2.5双铰接剪式升降平台机构中两种液压缸布置方式的分析比较.10 2.5.1问题的提出：.11 2.5.2两种布置方式的分析和比较：.12 2.5.3实例计算.14 3台板与叉杆的设计计算.18 3.1确定叉杆的结构材料及尺寸.18 3.2横轴的选取.22 4液压传动系统的设计计算.24 4.1明确设计要求 制定基本方案：.24 4.2制定液压系统的基本方案.24 4.2.1确定液压执行元件的形式.24 4.2.2确定液压缸的类型.26 4.2.3确定液压缸的安装方式.26 4.2.4缸盖联接的类型.27 4.2.5拟订液压执行元件运动控制回路.27 4.2.6液压源系统.27 4.3确定液压系统的主要参数.27 4.3.1载荷的组成与计算：.28 III 4.3.2初选系统压力.30 4.3.3计算液压缸的主要结构尺寸.31 4.3.4确定液压泵的参数.33 4.3.5管道尺寸的确定.35 4.3.6油箱容量的确定.35 4.4液压缸主要零件结构、材料及技术要求.36 4.4.1缸体.36 4.4.2活塞.36 4.4.3活塞杆.37 4.4.4活塞杆的导向、密封和防尘.38 4.4.5液压缸的排气装置.38 4.4.6液压缸安装联接部分的型式及尺寸.39 5结论.40 参考文献.41 致谢.42 太原工业学院毕业设计 1 1绪 论1绪 论 在汽车维修工作中举升机成了不可或缺的机器，它的功能主要对汽车的底盘，变 速器，发动机等保养和检查带来便利。举升机的发展时间并不是很悠久，从上个世纪 到现在，举升机的种类有很多种，同时也不断创新。其类型就有柱式，剪式。然而， 它的驱动包括了链式，液压以及气动传动等。针对举升机，这一章就从它的诞生，发 展以及制造等方面进行大概的阐述。 1.1举升机的发展简史举升机的发展简史 汽车举升机从产生到现在经历了近乎半个多世纪，就在 1925 这一年，一台以气 压传动为驱动方式的单柱举升机在美国诞生出来了，由于当时的技术不是很先进，采 用的气压也不是很稳定， 这就导致了气压缸的体型过于庞大， 对其密封只能采用皮革， 这种种原因导致了在驱动时气压缸弹跳频繁不稳定。单柱式举升机在世界各范围开始 采用是在 10 年以后。 1966 年，第一台双柱举升机在德国诞生，在举升机的发展史上又是一次突破。目 前，双柱式举升机在世界范围各地很受欢迎，对其的需求量也是稳步上升，可见它在 市场上占有很大的地位。 目前大多部分我们所目睹过的举升机都是采用固定安装这一方式，也有很少一部 分采用移动式。这少数的一部分中剪式，菱架式举升机是比较成功的两个。然而这种 移动式举升机面临两个问题，不容易接近汽车下部，还有就是它在逾越障碍物时很困 难。相反，它的突出优点就是可移动性。在维修作业中广泛应用的举升机主要是固定 安装的举升机。相比之下，移动式举升机不是很受欢迎，很少用到。 现在的汽车车型都是属于小巧玲珑型，这种状况就带来了维修过程中的不便操 作。也有些地方单柱举升机应用很广泛，这得益于他们那的大型汽车了。单注举升机 有两个优点，第一个是就是它不占太大的空间，节约占地面积；其次就是它可以让汽 车旋转。事物有利就有弊，它的弊端有几个方面。首先，它的安装是有条件的，必须 挖很大的坑穴；其次，它的支撑方式只提供为使用，最后它在使用时一些地方不便于 维修。由于单柱举升机的油缸是安装在地下的，这就带来了对其的检查维修有了一定 的困难，其次油缸放在地下也会加快其生锈速度，寿命也会降低。 太原工业学院毕业设计 2 双柱举升机具有很多优点，第一个就是很容易接近汽车下部；其次，采用车轮自 由型的方式支撑汽车，因而拆卸车轮时不需要其它辅助性的举升措施；第三，结构紧 凑，占地面小。双柱举升机第一个弊端就是安置过程很精密，不能有差错，不然容易 造成摇晃在举升过程中；其次，由于支撑方式导致在维修过程中有些不便；最后，汽 车举升过程中，举升机的举升部件要受到很大的力，所以有些零件磨损会很严重。 四柱举升机主要构件是横梁，两个台板以及两个立柱。由于有两个台板，所以便 于汽车驶过去。台板内侧都设有凸缘，防止了一些问题的发生。这种举升机有很多优 点，其一，不需要繁琐的操作技术，容易上手；其二，举升过程很稳定；其三，举升 的各部件受力均匀，工作寿命长；其四，它的使用价值很高且有经济实惠；最后，它 便于维修。他的缺点主要是体型较大，所以占地面积很大。 1.2汽车举升机的设计特点汽车举升机的设计特点 （1）在安装举升机时，应保证它的台板时刻平行于地面，为此可以增加额外的 花费在挖个凹坑，但这样增加了总体的费用。因此，在强度和刚度都符合的条件下， 应使举升机台板和横梁的尽可能满足条件。这样，不但能解决占地面积，而且还能缩 短台板长度。 （2）根据情况合理选择一种传动方式。除了气压传动外剩下的两种驱动都是用 电动机来实现的。这两种传动相比较而言，液压传动综合性能比较好一点，因为机械 传动在能耗消耗方面的消耗量比较大，而且零部件也相对磨损的快一些，而这些液压 传动就比较好一点，所以尽可能的选择液压传动。 1.3汽车举升机的安全保证措施汽车举升机的安全保证措施 人们时刻都在关心着工作安全这一重大问题，对于举升维修行业也是存在着一 定的危险性。针对这种潜在的危险许多国家都已经制定了相应的法规来预防一些事故 的发生。根据情况制定的规则主要有两个方面，一个就是从制造源头上出发，通过提 高举升机的安全性能来降低危险系数；另一方面就是从外部着手，强调操作人员认真 仔细的严格遵守操作。 太原工业学院毕业设计 3 1.3.1设计制造方面的安全保证措施设计制造方面的安全保证措施 随着时代的发展，很多技术达到了很高的领域，如自动控制光电开关等，先进 技术应用到了不同的安全设计范畴，因而在设计举升机时，应根据产品的功能，把这 种先进可靠的技术充分应用。 （1）举升机应能有一定的过载能力，即在过载的情况下保证其主要构件不得有 任何的变形和损坏。 （2）从安全角度看，为了避免错按开关而导致事故的发生，就必须规定了举升 机工作时有两个控制开关同时启动才能运行。 （3）对于整体的控制电路，他们之间应有失效保护这一特性，一个损坏，并不 影响其他的工作。 （4）工作时，任何情况都可能出现，所以在支撑这一方面，应该有备用的系统。 （5）从安全出发，为了确保工作人员人身安全，举升机的运动部分必须有防护 设备。 （6）进行设计时，应考虑到稳定性，把不稳定的因素降到最小。 1.3.2使用维护方面的安全保证措施使用维护方面的安全保证措施 可以从很多方面着手来维护举升机的安全问题，通过熟知说明书在举升机工作时 应该注意的事项，这样可以降低危险程度。举升机从生产到现在已经有了半个多世纪 的时间了，在设计时若是忽视了安全要求，并没有仔细检查，会导致设计的部分在工 作时发生重大的事故。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，选择安全性能好的举升机，其次，在使用前仔细阅读说明书中的各项注意事项和 操作说明。 （1）要经常对举升机进行仔细排查，若有损坏的，选择同型号的且符合要求的 进行更换。 （2）在举升重物的时候，应注意检查是否对举升臂有过载的现象，保证不能对 举升机的各受力部件有过载现象发生。 （3）应该有专业的人员来操作举升机。 （4）开始工作时，保证一切无关人员离开工作区域，确保人身安全。 太原工业学院毕业设计 4 （5）举升前应保证举升区域没有障碍物。 （6）为了防止损坏举升机或汽车去，汽车不能驶过规定的范围。 （7）认真熟知举升机的操作说明书。 （8）为避免举升汽车时左右摇摆不定，要注意由于汽车的零件移动所造成的重 心变化。 （9）为保证不损坏举升机，应把一切不相关的物体远离举升机。 太原工业学院毕业设计 5 2举升机机械部分受力分析2举升机机械部分受力分析 2.1剪叉式升降平台的三种结构形式剪叉式升降平台的三种结构形式 这一章主要针对剪叉式举升机设计时所要解决的难题以及分析它的结构特点。联 系实际情况，主要设计的对象侧重于家用小汽车。液压缸的放置有三种方案，如简图 2.1 所示： 图 2.1三种剪叉式升降台结构简图 上面的三个图就是液压缸的三中放置方式。长度相等的两根支撑杆 AB 和 MN 铰接 于二杆的中点 E，两杆的 M、A 端分别铰接于平板和机架上，两杆的 B、N 端分别与两 滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。图中的三种结构形式的不同之处 在于驱动件液压缸的安装位置不同。 图 a 中的驱动液压缸的下面固定在机架上，上部的活塞杆以球头与上平板球窝接 触。液压缸通过活塞杆使上平板铅直升降。 图 b 中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆 MN 铰接于 N 处。液压缸驱动活塞杆控制平 台铅直升降。 图 c 中的液压缸缸体尾部与机架铰接于 G 处，活塞杆头部与支撑杆 AB 铰接于 F 处。液压缸驱动活塞杆可控制平台铅直升降。 按照液压缸的安装形式，称图 a 的形式为直立固定剪叉式结构，图 b 的形式为水 平固定剪叉式，图 c 的形式为双铰接剪叉式结构。 直立固定剪叉式结构，总体的上升高度取决于液压缸的行程，液压缸行程多大， 举升高度就是多高，由于这种结构尺寸较大，很少被应用。 太原工业学院毕业设计 6 水平固定剪叉式机构， 这种机构举升的高度大于液压缸的行程， 这是它一个优点， 它还可以快速举升和降落所举的汽车，很节约时间。但与此同时，它的密封件的使用 寿命会大打折扣。综合考虑下，在实际工作中，这种方案也是很少用到。 双铰接剪叉式结构，这种结构在实际工程中是应用最关广泛的一种。因为它的举 升高度比另外两种结构都要高得多，整体的布局也很合理，很受维修行业的欢迎。 2.2双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算 由图 2.2 可知 图 2.2位置参数示意图 21/2 sin(1 cos) , CLCL H ll （式 2.1） 222 () cos; 2 TCl TC （式 2.2） 上式中： H任意位置时升降平台的高度； 太原工业学院毕业设计 7 C铰接点 F 到液压铰接点 G 的长度； L支撑杆的长度； l支撑杆固定铰支点 A 到铰接点 F 的距离； T机架长度（A 到 G 点的距离） ； 活塞杆与水平线的夹角。 以下相同。 将（式 2.2）代入（式 2.1） ，并整理得 222 2 1/2 () 2 HLTCl l ClTC 。（式 2.3） 设 00 /,/,C CH H代入（式 2.3）式得 222 1/2 00 00 () ()2 2 HTClL l ClT C 。（式 2.4） 在（式 2.4）中， 0 H 升降平台的初始高度； 0 C 液压缸初始长度。 双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算： 太原工业学院毕业设计 8 图 2.3运动参数示意图 图中，F 点的绝对速度式 F V ；B 点绝对速度是 B V；AB 杆的角速度是 1 ； 液压缸活塞平均相对速度是 1 V ；升降平台升降速度 2 V 。由图 2-3 可得： 1 11 1 1 1 2 , sin()sin(), , sin() cos cos, sin() F F B B Vl VVl V L VL l V L VV l （式 2.5） 2 1 cos sin() VL Vl 。（式 2.6） 在（式 2.5）式中， 1 V 液压缸活塞平均相对运动速度； 2 V 升降平台升降速度； 支撑杆与水平线的夹角。 太原工业学院毕业设计 9 以下相同。 2.3双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算 图 2.4动力参数示意图 图中，P 是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q 是升降平台所承受的重力载荷。 通过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出： 升降平台上升时 coscossincostan tan()() sin()222cossincos QLfLbfbb Pbfb lf ；（式 2.7） 升降平台下降时 coscossincostan tan()() sin()222cossincos QLfLbfbb Pbfb lf ；(式 2.8) 太原工业学院毕业设计 10 在（式 2.7） 、 （式 2.8）式中， P液压缸作用于活塞杆的推力； Q升降平台所承受的重力载荷； f滚动摩擦系数； b载荷 Q 的作用线到上平板左铰支点 M 的水平距离。 由于导向槽与滚动轮之间是滚动摩擦，摩擦系数很小（f=0.01）,为方便计算， 这个值可以省略，由（式 2.6） 、 （式 2.7）式简化为： cos sin() PL Ql 。（式 2.9） 2.4剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题 由（式 2.6）和（式 2.9）可知：当、增大时， 21 /VV 值随之减小；当、 减小时，P/Q 值随之增大。在确定整体结构值随之减小；当、减小时，P/Q 值随 之增大，在液压缸行程不变的情况下，升降平台升降行程会减小；反之，则会使液压 缸行程受力增大。根据上述分析的结果，我们知道在进行设计时升降行程和液压缸这 两因素是不可忽视的。所以在保证整体的尺寸和升降行程的前提下，选择较大的、 值。而且在整个机构中 AB 支撑杆是主要受力杆件，承受有最大的弯矩，所以应重 点对其进行强度校核。 液压缸缸体有很多种，如单作用缸和双作用缸。选择这两种要根据具体的情况来 合理选择。从经济角度看，单作用柱塞缸是比较实惠的，相对于双作用缸具有很大的 优势，如密封件的使用寿命更长，密封条件也很好，总体的泄露量也很低；同时既然 选择单作用柱塞缸，就要考虑在空载时，为了避免升降台降不下来的现象发生，必须 要保证上平板的重量大于密封阻力。 2.5双铰接剪式升降平台机构中两种液压缸布置方式的分析比较双铰接剪式升降平台机构中两种液压缸布置方式的分析比较 上一节通过讨论双铰接剪式举升机的三种不同的机构的区别以及各自的优缺点， 但是在考虑各方面条件如单作用柱塞式液压缸、双铰连接、双支撑杆、相同的升降平 太原工业学院毕业设计 11 台等都不改变的基础之上，设计能否优化呢？ 为了进一步优化，我们尝试将结构做略微的变动，进一步证明。 从直观的角度分析考虑，如下图 2.5 所示： 图 2.5液压缸工作示意图 我们可以从图上看出，液压缸的尾部是连接在右侧支撑杆活动的区域的，液压缸 的头部是连接在杆 1 的右端（偏向杆 1 的活动铰连接） 。为此，针对这种布置方式所 存在的问题，可以想到与它对称的另一种布置方式是否能解决这些问题，即液压缸底 部和剪叉式机构固定点都在右侧。利用瞬时速度中心法和虚位移原理，推导出这两种 布置方式液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式及活塞推力与台面荷重的关 系式，并对两种布置方式进行了分析比较，指出了它们各自的优缺点以及适用场合。 2.5.1问题的提出：问题的提出： 这种以液压驱动为动力的剪式机构在很多升降台中得到很大的应用，根据不同的 安装方式，其最终折合后的高度也截然不同。因此，它的折合后的高度约束了液压缸 的布置方式。通过参考有关动力学分析和液压缸剪式机构的运动学的有关书籍，在这 种布置方式的情况下，如图 2.6： 太原工业学院毕业设计 12 图 2.6液压缸布置在左侧 液压缸活塞运动速度与台面升降速度的关系式为 22 2cos2sin() 2 cos y alal vv l （式2.10） 活塞推力与台面荷重的关系式为 2 cos sin()sin() l PW al （式 2.11） 式中， 111 sin,tan tan,sin (sin2 ) 2 hlaa llad 。（式 2.12） 以上两式的推导基于工程中常用的液压缸布置方式，即液压缸下支点与剪叉机构 的固定支点在同一侧，如上图 2.6。这种布置方式的优点是液压缸的有效行程比较短。 适合于升程范围比较大的场合。再剪式机构折合时，如是高度很小，会导致液压缸的 推力增大。在总的限定压力下，上述情况也会带来液压缸直径的选取会很大的问题， 这样的话很不利于液压缸的布置。为了解决一个大直径的液压缸的难题，我们可以采 用两个小直径的液压缸。但这种方法带来了很多的后续问题，比如给其加工，安装增 加了难度，同时也提高了经济成本，很不划算。 2.5.2两种布置方式的分析和比较：两种布置方式的分析和比较： 采取第一种设计布置方案，通过计算有关参数，然后在于上述的方案进行比较， 太原工业学院毕业设计 13 看能否解决所提出的问题为了解决以上提出的问题。 如图 2.7： 图 2.7液压缸布置在右侧 2 () D A vl vla (式 2.13) 台面升降速度： cos2cos yD vvl（式 2.14） 点的运动速度： () 2 cos y A la v v l （式 2.15） 活塞运动速度： ()sin() cos 2 cos A la vv l （式 2.16） 式中， 11 ()sin sin,tan 2()cos hla lLla （式 2.17） 依据虚位移原理有： 太原工业学院毕业设计 14 ()0 0 ixiixiixi xpypW FxFyFz PxPyWy （式 2.18） 由图 2 分析可得： cos ,sin ()cos ,()sin,2 sin xy ppw PPPP xlaylayl （式 2.19） 经变分后： ()sin ()cos 2 cos p p w xla yla yl （式 2.20） 代入式（2.13） ，整理后得活塞推力： 2 cos ()sin() l PW la （式 2.21） 式（2.13）和式（2.14）由机械能守恒原理可得 y vPv W（式 2.22） 将（式 2.13）与（式 2.11）进行比较，再 , , , , y l aW v 各参数都相同的条件下， 显然，液压缸布置在右侧时的推力较液压缸布置在左侧时小；而（式 2.14）与（式 2.12）比较，则液压缸布置在右侧时的活塞速度较液压缸布置在左侧时高。为了减少 活塞杆的推力，就必须增大活塞的速度。 液压缸布置在剪叉机构的右侧，使得液压缸的活塞推力减小，这就可以选用直径 较小的液压缸，有利于液压缸在剪叉机构中的布置；这种布置方式也有一个缺点，就 是增大了活塞杆的行程， 如果举升高度较小， 则活塞杆的行程增大也是有一定的限制。 2.5.3实例计算实例计算 参照上述的结果，再根据一些例子进行计算对比，实例结构简图如图 2-9 所示， 其中左右两侧分别为两种布置情况。 太原工业学院毕业设计 15 图 2.8剪叉机构实例结构简图 剪叉机构的结构尺寸： h=4001 200mm,l=2 000mm,a=535mm,e=770mm, f =3210mm.两种布置方式主要参 数计算结果见下表 2.1 表 2.1两种布置方式主要参数计算结果 参数液压缸布置在左侧液压缸布置在右侧 杆 FD 倾角 1 sin 2 h l 1 sin 2 h l 液压缸倾角 1 ()sin tan ()cos la lae 1 ()sin tan ()cos la fla 起始角 0 /()5.7395.739 起始角 0 /()20.23620.236 起始活塞速度 0 v0.185 y v0.279 y v 起始活塞推力 0 P5.42W3.58W 终止角 max /()17.45817.458 终止角 max /()50.47322.262 活塞有效行程 L/mm253365 从统计表中可以清楚的指导，液压缸两种布置的方式对其运动参数和动力参数有 很大的差异。当起始角为最小值 0 、 0 时，活塞推力为最大值 0 P 。在台面荷重 W 相 同的情况下，液压缸布置在右侧时的推力明显小于液压缸布置在左侧时的情况，两者 的比值为 0.66，而活塞的有效行程 L 则是液压缸布置在右侧时较长，比在左侧时增加 太原工业学院毕业设计 16 了 112mm 1。如果载荷量不是很大的话（即载荷量 W1.5kN） ，这时可以考虑采用左侧 的布置方案，因为这样可以缩短液压缸的伸长长度。综合比较下，可预先选择液压缸 布置在左侧这一方式，虽然该方案中活塞起始速度比较小，但为了解决这一问题，可 以通过采取减小举升机的整体尺寸。如图 2.9 所示： 图 2.9机构各项参数 其转换过程如图 2.10 所示,将两根支撑杆的右侧部分折合到左侧，产生四根相对 比较短的支撑杆，即可达到目的。 太原工业学院毕业设计 17 图 2.10参数转化过程 为了确定这种转换后的设计方案是否符合要求，通过计算液压缸的各项参数来检 查是否合理。 本设计首先建立了一个载荷更具有代表性轿车模型，它的有关参数是：车自重 1.5t, 宽 1.8m,高 1.4m,轴距 2.8m。为了工作安全起见，要求举升机在各高度上工作 时都应自锁，完工后可原速或缓速下降，在空载时也可实现快速下降。 为了更好地方便维修人员进行维修，不但再设计时考虑举升高度的合理化，也要 考虑维修人员站立位置的合适性。为此，可以选择采用双升降台同步举升并采用共同 底板的方式以满足要求，此布置方案需要两个液压缸，16 根支撑杆举升。为了增强其 安全可靠性， 可以设其总承载量为21000 9 819600Wt.N 总 ， 则平均每个升降台的 承载量为29800WW /N 总 。由于这样平均每个液压缸承受的台面载荷仅为 9800N， 所以采用左侧布置液压缸是完全可以的。 太原工业学院毕业设计 18 3台板与叉杆的设计计算3台板与叉杆的设计计算 在剪式举升机中，台板是汽车能稳稳当当的停放的关键组成部分。由于台板的特 殊，它就不仅仅是一个普通钢板这么简单了，它的机构下面还有着专门设计的滑道， 这个滑道是用来使叉杆上的滑轮在滑道上滑动所设计出来的。上下两个台板的结构是 完全一样的。 结合上一章给出的汽车模型， 初步确定台板的长度为 1600mm， 宽度 550mm 的热轧钢板。 剪式举升机在举升过程中主要的受力机构就是叉杆了。叉杆的设计关乎到整体的 设计结果。根据设计，叉杆的材料选为 45 号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图 3.1 所示 10。 图 3.1叉杆的外形图 3.1确定叉杆的结构材料及尺寸确定叉杆的结构材料及尺寸 1.对支撑叉杆进行受力分析 首先定义每根杆的名称编号，如图 3.2： 太原工业学院毕业设计 19 图 3.2支撑叉杆受力分析图 活动铰由于在水平方向上只受摩擦力，而且摩擦力小的可以忽略不计。故对于杆 3、杆 4 所受的只有竖直方向的力。现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过 分析杆 3 的受力情况如图： 计算其最大弯矩及轴向力： 经力学分析，当升降台处于最低位置，5 时，所受弯矩最大，如图。 22 2 2562 7 8 max Wl l cos W cos Ml. Nm l (式 3.1) 当升降台处于最高位置，30 时，轴向力最大，如图 太原工业学院毕业设计 20 1225 4 D B W NsinN，(式 3.2) 1225 BA NN （正值为拉力，负值为压力） 。杆 4 受力情况同杆 3。 下面再分析一下杆 1,对杆 1 作受力分析，如图 对 D 点做力矩分析： 42 22 3 Ax PWW ll F l sinlcoscossin()(式 3.3) 可得 Ax F = -110.1N。 计算弯矩，由上图可转化成下图来分析： 根据以上条件画弯矩图，如下： 太原工业学院毕业设计 21 图 3.3杆 1 弯矩图 从上图可以清楚的看出，在 C 点的弯矩最大。经计算当5 时， c R有最大值， 即拥有最大弯矩和最大的轴向力。首先将5 ，W=9800N，P=13.3W, P 与 W 的关系 值根据上述的公式 2 cos sin()sin() l PW al (式 3.4) 求得代入以上各式，求得的值如下图： 则 21 5112 36 maxAB M(RR )lNm 。(式 3.5) 涉及求轴向力时，可以将杆 1 的受力分析图做一定的改变后，可转化为轴向力图 进行分析。如图： 太原工业学院毕业设计 22 通过计算可以得到，轴向压缩力最大的部位在 CD 段，54929 CD TN。而且这个 值大于杆 3 与杆 4 的最大弯矩和最大轴向力， 故不只需对杆 1 进行计算校核就可以了。 计算杆 1 该状态下的工作应力，设叉 z 杆横截面积 A=bh,如图： 则该状态下的工作应力为 max 22 65112 654929 , Cs Nh M bhAbhn (式 3.6) 其中，叉杆实际工作应力, 材料许用应力， s 材料的极限应力，对于 45 号钢，为 340Mpa n安全系数,一般为大于 1 的值，这里取 n=2。 根据经验初选 h=0.1m。 从此式中可以得到对工作应力影响最为显著的是弯矩。所以在往后的设计计算 时，最大弯矩是必须计算的一步。杆 1 所承受的最大工作应力。杆 1 的 C 截面拥有最 大弯矩，即可以认为 C 截面拥有最大的工作应力。在选择叉杆截面式可参考它的最大 工作应力来选择合适的。将 h=0.1m 代入上式： 最大工作应力 36165 17021.3 0.01 MPabmm b 。(式 3.7) 这里取25bmm，即叉杆的横截面为h b10025 2 mm。(式 3-8) 3.2横轴的选取.横轴的选取. 选取套联在活塞杆端部的横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要 220mm，由 于是单耳环联接，其内径 CD=50，横轴的外径也应为 50mm,但考虑到二者需要相对滑 太原工业学院毕业设计 23 动，应使横轴的外径略小于 50mm,这里取 d=48mm。单耳环的宽度值 EW=60mm。对叉杆 上要与横轴连接的孔作进一步的处理。为了减少弯曲应力和剪应力，适当的增大两者 的接触面积 8。因此可按下图分析横轴所受应力： 当5 时，P=113680N，可求得 56840 2 AB P RRN。(式 3-9) 作用于横轴上的力 P 是均匀分布的，分布距离为 60mm，故集度为： 6 113680 1.89 10/ 0.06 qN m，(式 3.10) 截面 O 上的最大弯矩为 0.03 0.080.033696.7 2 A MRqNm ，(式 3.11) 截面 C 和 D 上的剪力56840 A QRN（这里没有考虑剪力与弯矩的正负） 。 其弯曲应力为 3 32 131 MMpa d (式 3.12) 剪应力 22 56840 31.4 48 44 Q MPa d (式 3.13) 对于其他销轴的选择和上述的计算方法大致一样，在弯曲应以和剪应力都符合所 给的条件下，可以选择直径都一样的。 太原工业学院毕业设计 24 4液压传动系统的设计计算4液压传动系统的设计计算 4.1明确设计要求 制定基本方案：明确设计要求 制定基本方案： 在确定一个产品的制定方案前，首先要了解产品的基本情况，结合以往的设计， 了解剪式举升机的基本要求。 1)由于设计的举升对象是家用型小汽车，所以主机的体型占地面积小； 2)举起和举下的速度要稳定和缓慢； 3)举升重物的重量为 2 吨，为了方便维修人员占位置，举升高度应合理； 4)运动平稳性好； 5)人工控制操作，按钮启