[CAD图纸全套]汽车改装式升降台设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 题背景，研究目的及意义 . 1 计主要内容 . 4 基本内容 . 4 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 . 6 . 6 . 7 . 8 . 8 . 8 . 8 臂尺寸 . 8 000. 9 . 10 定汽车改转式升降台各结构尺寸及材料 . 10 . 10 . 10 . 10 . 10 . 11 章小结 . 12 第 3 章 汽车改装式升降台机构建模 . 13 . 13 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 车改装式升降台力学模型建立与分析 . 13 . 14 . 15 行校核 . 16 I）进行校核 . 17 . 19 . 20 章小结 . 20 第 4 章 液压系统的选择与计算 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 压系统方案的确定 . 22 升处液压缸行程的 计算 . 22 升处液压系统工作压力的计算 . 22 压系统的计算 . 23 升处液压缸行程的计算 . 23 升处液压系统工作压力的计算 . 23 腿处液压缸行程的选择 . 24 腿处液压系统工作压力的计算 . 24 压动力元件的选择 . 24 压泵的选择 . 24 算液压泵的最大流量 . 25 压泵规格的选择 . 25 . 25 . 26 择 . 26 . 26 . 26 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 . 26 . 26 . 27 . 28 滤器和压力表的选择 . 28 . 29 第 5 章 维建模与整机装配 . 30 . 30 用 行三维建模 . 31 . 31 . 32 . 33 建模 . 34 机装配 . 34 章小结 . 35 第 6 章 主要零部件有限元分析 . 36 . 36 口的建立 . 36 主要零部件进行分析 . 38 . 38 . 42 . 46 . 49 章小结 . 53 第 7 章 运动仿真及干涉校核 . 55 装配模型导入 . 55 置 模型属性及加约束 . 56 模型设置重力的大小和方向 . 56 . 56 模型加载平移驱动 . 57 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 . 57 横支腿液压缸的运动进行分析 . 58 . 59 . 61 . 63 参考文献 . 64 致谢 . 66 附录 A . 67 附录 B . 73 摘 要 汽车改装式升降台是一种应用前景很广的机械设备，它是以液压元件为动力部件，以支撑杆为主要承载部件，通过在二类底盘上改装的高 空作业及运输的专用设备。 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 所以发展前景很好。 本设计应用 件对其进行三维建模，在将各零部件通过 后再将整体装配图导入到利用上述三种软件进行汽车改装式升降台虚拟设计及仿真分析，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。 各种软件的应用能够大大缩短设计周期，也一定是以后机械行业发展的方向。 关键词：升降台；液压；承载部件；二类底盘；专用设备；受力分析；干涉分析 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 is a of is on to by of be is by as so of in A of it be of of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 买文档送全套 纸，扣扣 414951605 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 1 章 绪论 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，广泛应用于黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 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 域应用比较广泛的三维软件 限元软件动力学仿真软件 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 件进行仿真研究。 法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为 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 设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 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， 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 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。 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 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 说 ，都是非常容易的事。 有模块具有全相关性，各个模块基于统一的数据平台，因此 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， 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。 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 发，它能与多数 件接口，实现数据的共享和交换，如 I ， 是现代产品设计中的高级 具之一。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 龙江工程学院本科生毕业设计 12 。 机械系统动力学自动分析 (该软件是美国 司 (开发的虚拟样机分析软件。目前， 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，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 软件应用： 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力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。 利用上述三种软件进行汽车改装式升降台虚拟设计及仿真分析，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。 计主要内容 选取某品牌汽车改装后的升降台设计，要求升降台 接取汽车引擎动力，实现升降台的升降功能 ，平台还需具有 360旋转功能。最大举升高度为 6000低高度为 950形尺寸根据选配汽车尺寸自定，上升时间 50s，额定载荷300机重量 1450压 24V，电机功率 用 用 件对关键零部件进行强度、刚度及稳定性校核，利用 计的基本内容 （ 1）升降台总体方案设计； （ 2）利用 件完成升降台二维总体结构设计及零部件设计； （ 3）校核计算； （ 4）利用 （ 5）利用 （ 6）利用 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 究采用的技术流程图如图 示。 图 术流程图 调研、收集资料及总体方案论证 汽车改装式举升机结构设计及校核 维实体建模 转换接口 是否合理 机装配及干涉检查 是否合理 仿真结论分析 撰写设计说明书 N 限元分析 力学析仿真 转换接口 是否合理 N Y Y Y N 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 第 2 章 汽车改装式升降台举升机构设计 车改装式升降台车体选择 汽车改装式升降台车体底盘按总体性能可分为通用汽车底盘、专用汽车底盘二种。通用汽车底盘指通用汽车的二类底盘。由于原汽车车架的强度和刚度满足不了作业时的要求，故需要在原汽车底盘上增设副车架以实现对上车的支撑，所以整个高空作业车的重心较高，重量也较大，从而导致整机性能下降。但由于通用底盘的价格较低，在中小型的高空作业车上比较常用。 专用的汽车底盘是按高空作业车要求专门设计制造的。专用底盘轴距较长，车架刚性好，其驾驶室的布置有三种形式，一是正置驾驶室 (与通用汽车一样 )，二是侧置的偏头式驾 驶室，三是前悬下沉式驾驶室。 据设计要求 最大举升高度为 6000低高度为 950升时间 50s，额定载荷 300机重量 1450压 24V，电机功率 形尺寸根据选配汽车尺寸自定， 由已知的参数可知，待改装式汽车可在 2t 之间选择，属于 2N 类，即属于中型的载货机动车，即选用二类底盘（通用汽车底盘）。选用二类底盘不但可以缩短开发周期，而且也降低了制造的成本，再根据已知条件中给的整车整备质量、轴数、轴距、外型尺寸等，在查取的二类底 盘中选用了 金杯 经调研，该金杯牌卡车，发动机型号： 大设计总质量 3600动机额定功率 车整备质量 1825厢厂3300厢宽 1800足使用要求。 降台整体结构形式及基本组成 此次课题设计的内容为剪刀式举升机，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。整体结构形式如图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 图 剪刀 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。剪刀式举升机有两组完全相同的举升机构，分别放于左右两侧举升臂之间，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 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。 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。液压缸固定在两举升臂内侧，通过轴连接，活塞杆作用在上端轴上，轴直接连接两举升臂。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；固定铰支座黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 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 刀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 300 升高度 6000 升时间 50 S 要求举升机的提升速度是经 50m ,并且举升机在各高度工作时，都能自锁。 升机各部分尺寸 撑 平台尺寸 因升降台是放于金杯汽车的车厢上，所以要保证升降台的长和宽不能超过汽车车厢的长和宽。根据车厢长为 3300 1800降台平台前后两端与车厢前后边缘要有一定距离，且满足举升到最高处时的高度是 6000际高度是6840平台外型长为 2100台宽一般为 1740据要求，工作时上部平台可以进行 360 度旋转，重量作用在整个平台上，力并不集中，所以平台不宜过厚，设计为 20台下部设计环形滚槽，滚槽厚为 20 图 平台尺寸 升臂尺寸 因平台长 2100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，所以固定铰支座和滑动滚轮要与平台有一定的距离 。 固定铰支座与滑动滚轮之间距离 1950 举升机压缩到最低位置时，举升机高为 880底座到平台面的距离 )。 如图 示底座厚为 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龙江工程学院本科生毕业设计 18 滑道长为 750下两滚轮之间的距离为 400据勾股定理求举 升臂长 L, 求得 L=2050升臂宽 100为 20 图 升机压缩到最低点时的状态 升机升高到 6000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 6840升机上下两滑轮之间的距离为 6000举升臂长 L=2000定铰接处与滑轮之间的距离为 勾股定理得 22 1500 则 动轮滑 动距离 升机升高到 6构状态如图 图 高到 6m 时举升机主视图和左视图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 因我们的举升臂宽为 100以连接处螺栓轴径适当取 0滑动滚轮处轴径取 0轮总宽为 40 升机在车板上安装尺寸 考虑到待改装车型车板的情况，剪刀式升降台平放于车板上就可以，采用 根据待改装车厢宽为 为，举升机上平板要有一定的空间供载人及货物，为了满足以上尺寸要求，升降台两侧支撑杆 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。 车改装式升降台各部件重量 查工程材料手册所知，举升、起重机械的板形材料多用 。 性模量（ 200松比为 拉强度 (490 610；密度 (g/ 质量基本计算公式 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。 台的质量 47) 道质量 1 6) 因平台加工有较薄的边缘，所以计算时数据较多，后续计算中我们取平台质量 20 举升臂的质量 在实际运用 中，左侧和右侧举升机完全相同，每侧共有八个举升臂，则举升臂重量和为 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 定电机功率 汽车改装式升降台举升 重量 举升机自身 及其附件的重量 再加上一部分的余量为 以取 W=1t 。初定电机功率，不考虑工作过程损失。 举升平台上方放有待举升物时，设计上升速度为 ： 将 S=6000(入，由公式（ 506000=s g=10N/公式 10 =37 （ .2 m/公式（ 60 取 理前面计算的数据如表 表 刀式举升机主要技术参数 举升重量 300升高度 900际上升 高度 6100宽 2000长 2060台长 /宽 1600/550升臂长 2000台 间宽 900升时间 60s 下降时间 60s 电机功率 源 220V/380V/50定油压 18机重量 800轮移动距离 龙江工程学院本科生毕业设计 21 本章小结 本章主要将汽车改装式升降台的外型尺寸，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，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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 第 3 章 汽车改装式升降台机构建模 车改装式升降台机构力学模型 汽车改 装式升降台机构具有结构紧凑、通过性强和操控性好的特点 ,因此在现代物流、航空装卸、大型设备的举升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。对于汽车改装式升降台机构来说 ,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。 车改装式升降台力学模型建立与分析 举升机左侧为固定铰支座，右侧为滑动铰支座，平台上放有荷载，受力情况如图，图中 用点分别对应平台和底座的固定铰支座位置 , 用点分别对应平台和底座的滑动铰支座位置， 图 学方案示意图 为分析方便 ,我们将平台钢结构和平台有效载荷之和简化为 剪刀式举升黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 机 构自重载荷为 油缸自重载荷为 根据分析 ,假设举升臂机构自重载荷为油缸自重载荷为 图所示 ,根据上一章所定举升臂两端销孔中心连线长度为 L ,L=2000剪差杆与水平夹角为 ，液压缸与水平面夹角为 ， 当升降台处于最低位置时，由几合运算知 = 2000100 = 600235 液压缸长度 L=升降台上升到最高位置处时 = 50 = 600235 液压缸长度 L=50co s )20050=压缸起升速度 V=50 )=10mm/s 活塞有效行程： 车改装式升降台处于最低位置时的受力分析： 将对整个平台的分析转换为对最底部两根举升臂的分析，由于一共有四个支点共同承担所有的重力，所以每个支点所承担的重力为总重力的四分之一。 图 低点时双臂受力图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 再通过力学原理将对两根杆的分析转换为对一根杆的分析，如图 示。 图 4121211 8 7152 0 0 7211 举升臂进行受力分析 图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 1 2c o 010003504200041 1） 0700110003504200041 2） 170032 0 0 0)2()1( 举升臂（ 行校核 图 核图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 1 举升臂的弯矩图如图 21 0 . 1 8 c o s 2 . 8 7 m 1 0