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目 录
摘 要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 选题背景，研究目的及意义1
1.2 设计主要内容4
1.2.1设计的基本内容4
1.3 研究采用的技术流程图5
第2章汽车改装式升降台举升机构设计6
2.1汽车改装式升降台车体选择6
2.2升降台整体结构形式及基本组成6
2.3举升机各零部件之间的连接关系7
2.4确定剪刀式举升机的各结构尺寸8
2.4.1剪刀式举升机已知的主要技术参数8
2.5举升机各部分尺寸8
2.5.1支撑平台尺寸8
2.5.2举升臂尺寸8
2.5.3举升机升高到6000mm时尺寸变化9
2.6举升机在车板上安装尺寸10
2.6 确定汽车改转式升降台各结构尺寸及材料10
2.7汽车改装式升降台各部件重量10
2.7.1平台的质量10
2.7.2滚道质量10
2.7.3举升臂的质量10
2.8初定电机功率11
2.9 本章小结12
第3章汽车改装式升降台机构建模13
3.1汽车改装式升降台机构力学模型13
3.1.1 汽车改装式升降台力学模型建立与分析13
3.2汽车改装式升降台处于最低位置时的受力分析14
3.2.1对举升臂进行受力分析15
3.2.2对举升臂（II）进行校核16
3.2.3对臂（I）进行校核17
3.2.4活塞杆顶端支承轴的强度校核19
3.2.5连接举升臂销轴的强度校核20
3.3 本章小结20
第4章 液压系统的选择与计算21
4.1明确设计要求21
4.1.1主机的动作要求21
4.1.2主机的性能要求21
4.1.3液压系统的工作环境21
4.1.4其他要求21
4.1.5液压系统的选型21
4.2 液压系统方案的确定22
4.2.1 举升处液压缸行程的计算22
4.2.2 举升处液压系统工作压力的计算22
4.3 液压系统的计算23
4.3.1 举升处液压缸行程的计算23
4.3.2 举升处液压系统工作压力的计算23
4.3.3 支腿处液压缸行程的选择24
4.3.4 支腿处液压系统工作压力的计算24
4.4 液压动力元件的选择24
4.4.1 液压泵的选择24
4.4.2 计算液压泵的最大流量25
4.4.3 液压泵规格的选择25
4.4.4计算液压泵的驱动功率并选择电动机25
4.5液压执行元件的选择26
4.5.1液压缸的选择26
4.5.2液压马达的选择26
4.6液压控制阀的选择26
4.7液压辅助元件的选择26
4.7.1油箱的选择26
4.7.2油管和油管接头的选择27
4.7.3蓄能器的选择28
4.7.4液压工作介质、过滤器和压力表的选择28
4.8本章小结29
第5章 CATIA三维建模与整机装配30
5.1 CATIA软件简介30
5.2 利用CATIA进行三维建模31
5.2.1车体建模31
5.2.2与车板固定的大工字钢设计32
5.2.3支脚钢建模33
5.2.4其他零部件的建模34
5.3 整机装配34
5.4 本章小结35
第6章 主要零部件有限元分析36
6.1 ANSYS有限元分析软件介绍36
6.2 ANSYS与CATIA接口的建立36
6.3利用ANSYS对主要零部件进行分析38
6.3.1滑轮处连接销有限元受力分析38
6.3.2加强杆的有限元受力分析42
6.3.3液压支撑杆有限元分析46
6.3.4剪差杆有限元分析49
6.4本章小结53
第7章 运动仿真及干涉校核55
7.1将Pro/E装配模型导入ADAMS中55
7.2 设置模型属性及加约束56
7.2.1给模型设置重力的大小和方向56
7.2.2给模型加载运动副约束56
7.2.3给模型加载平移驱动57
7.3仿真结果分析57
7.3.1对横支腿液压缸的运动进行分析58
7.3.2对竖支腿液压缸的运动进行分析59
7.3.3对上车板运动进行分析61
7.4本章小结63
参考文献64
致谢66
附录A67
附录B73
第1章 绪论
1.1选择的背景、研究目的及意义
升降台是一种多功能起重装卸机械设备、是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。升降平台可分为：固定式、移动式、导轨式和曲臂式。固定式有：剪叉式升降货梯、链条式升降机、装卸平台等。移动式分为：四轮移动式升降平台、二轮牵引式升降平台、手推式升降平台、手摇式升降平台、交直流两用升降平台、电瓶车载式升降平台、 自行式升降平台、柴油机曲臂自行式升降平台、折臂式升降平台、套缸式升降平台、铝合金升降平台和汽车改装式升降平台，起升高度从1米至20米不等。铝合金升降平台可分为单柱铝合金，双柱铝合金，三柱和四柱铝合金。汽车改装式升降台可用于工厂、自动仓库、停车场、市政、码头、建筑、装修、物流、电力、交通，石油、化工、酒店、体育馆、工矿、企业等的高空作业及维修。升降平台升降系统，是靠液压驱动，也被称作液压升降平台。
在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降平台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降台。除作为不同高度的以下步骤中我们驱动将液货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降平台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降台。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。
目前，发达国家生产的汽车改装式升降台质量较好、性能较稳定、设备操作简单，在经销商中口碑良好。我国的汽车改装式升降台是20世纪90年代依据国外的产品技术生产的，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。然而汽车改装式升降台虽然也相对定型，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。因此，进一步提高产品性能与可靠性，是国内汽车改装式升降台任重道远且亟需改进的地方。然而目前，在我国还没有出现利用虚拟样机技术对汽车改装式升降台进行研究，只有将汽车举升机的工程实践和虚拟样机技术结合起来，才能真正加快汽车举升机产品的发展历程。为此，本课题基于计算机仿真平台，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的三维软件CATIA、有限元软件ANSYS及动力学仿真软件ADAMS，进行汽车改装式升降台的强度、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的设计、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。目前国内的高空作业平台产品主要集中在车载式、剪叉式、牵引式。但无论从结构上还是功能上都无法与国外同类产品相比。自行履带式高空作业平台目前在国内还是空白，自行轮载式平台也只有少数厂家在生产，并且存在产品种类少，臂型结构单一，起升高度低，适应场地能力差等不足之处，因此在功能上与国外先进产品相比还有较大的差距。
随着中国经济的蓬勃发展，举升设备也迎来巨大的市场需求。在高空作业领域中，常以汽车改装式升降台作为重要工具。它的作用都是将需要升高的人或物水平提升到合适的高度，以便于维修工人对待修设备进行维修或将待运物品举升到合适的高度，正因为人员要在举升设备上工作，因此要求举升设备一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。因此，对举升设备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汽车改装式升降台的虚拟设计，在产品制造之前运用ANSYS、ADAMS软件进行仿真研究。
CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。
设计对象的混合建模：在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的互操作；变量和参数化混合建模：在设计时，设计者不必考虑如何参数化设计目标，CATIA提供了变量驱动及后参数化能力。几何和智能工程混合建模：对于一个企业，可以将企业多年的经验积累到CATIA的知识库中，用于指导本企业新手，或指导新车型的开发，加速新型号推向市场的时间。CATIA具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性，无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于CATIA来说，都是非常容易的事。CATIA所有模块具有全相关性，CATIA的各个模块基于统一的数据平台，因此CATIA的各个模块存在着真正的全相关性，三维模型的修改，能完全体现在二维，以及有限元分析，模具和数控加工的程序中。并行工程的设计环境使得设计周期大大缩短，CATIA 提供的多模型链接的工作环境及混合建模方式，使得并行工程设计模式已不再是新鲜的概念，总体设计部门只要将基本的结构尺寸发放出去，各分系统的人员便可开始工作，既可协同工作，又不互相牵连；由于模型之间的互相联结性，使得上游设计结果可做为下游的参考，同时，上游对设计的修改能直接影响到下游工作的刷新。实现真正的并行工程设计环境。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如CATIA, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力； 后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额,现已经并入美国MSC公司。
软件应用：ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动
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