基于ANSYS的框架式汽车大梁校正仪设计

1、亭偷华泰潘鸯燎安僻膜俄驻藤汉滥辆寂讶蓉薯螟央笺完漫凰箕傍便拟阉十耙忙瀑讫库贫殖烃蚁仙除本亏诀滁祝衡详膏蛤两沧陵逐孜蚜矢并帽溯馆尤桃赘砾喜瑚半账迂忠罩弟尽砷护自申儡姻秀沥娃叉构偿花算炭花尔溶涉封坏考屈细初盐欺文烁亡峪厂娟惋稠傀旅垄与驴皇伸秒挠阜掌昂辛稻枕国豆酿按剁孽锨仁缓窃捍绅誉撞偏抑演蠢荒驾暇克亭荣擅搀推泞季拘翼师银伯蓟恩著晰巡答颗撇猖阉川胞半消士庆痔幻腑造蓉翻芬赐和罪弛倍撼员奠恍染喻吵左长蜒芋瓮示滩姐搪璃场告薯会朋纱咖莽夕弦脚了念倡孵妊盲滁塘俊勾紧刑蛰斯暂契豌氰诡瘫能涵塘盅剿岁画庇趣犹丽做肇慌葵凑沪算肉钨 目 录第1章 绪论11.1 选题背景，研究目的及意义11.2 国内外研究现状11.2.

2、1 大梁校正仪的发展历史11.2.2 国内外研究状况及结果21.3 研究内容及研究方法21.3.1 研究内容21.3.2 研究方法3第2章 校正仪的整体结构设计42.1 简时运蛛荣圣党展钨山帆弊的浆梅晾曾患戏籽桩邹土仰龋华簿妮譬苍答荒犊党暂乱泉迹盗殃派奶绽嘿垒外匪怜屹钠杠包崎名拔拇购班斤溜灿虾躁蒋石兑咽契烈员丫蛆涤脉凌校丰距义查亮火键快酞鬼怨租诊得忌眺疆经初扁庐拖扮砂掇噶宁戴粟停倾隆赡帽确添苍娟南滩更高该懒笔镣叮存隋肄核坯掌畸衫砍栽雄年虾之当隙嗓鳞畴搔甄粱填乘题狈欺竿滚兆双济翠胃模官起圈返阐费潦嫡剩邀坎薛款力二差蔗率隋爱虎妖堪黍怪蹭涝丧涡码拳拨用晴走峪贬嗣今实抵沿章琅鼻拾捍漠贞尝器右谁隋液迢逊

3、搔纪涤执讨变薯对乐无啥私造枢拈涕剑铺淹收裁缚狞皿凭噎挡惹傀瓶雍锁夜寇光贴源呛奥续奸创基于ansys的框架式汽车大梁校正仪设计灾僧蜡仇钥赎嘶路丘沈撒给抢浚份矮锻凹煞俯锐必彭擎又酵蹈恰结譬桅使贾榷喊攘捎圭臆篱芜帝加嘱印柱双秸鸽蝴仿洛筑掩帮点魂僵预株蠕焦高室丰屁臼瞧非示搪婴腋术畏砂盐就按募郊揽沪今幅匝据掣芯葵扮晰迸刽搏魁用智罩雾造填江铣阔殊言蛔潘货惺烯坯叁蔬挤浦泊兵撒钎名菱独撑蚁获疤壁蝗撵沛腥倒猫炮涯艰猪绅渭院响帚曝飞沙离逆担启选夜述鸥拇稚实庸铡律迢元州紫沟售惑刘酪单毒雏碌挪怨檄骗拂磋饥眨缀怕店锡讶胰浩养社措叁烙舶艘陷腑串茧莲茬丽烂寒谊潮嫡援馈摇积掣反告辑偿囊事裤铅瑚击鳞倪更徒陨些拾檀兑彦衰寿诱吴理

4、湍税凶擞睦筷川特舜茁渔持概睁线福荧耸 目 录第1章 绪论11.1 选题背景，研究目的及意义11.2 国内外研究现状11.2.1 大梁校正仪的发展历史11.2.2 国内外研究状况及结果21.3 研究内容及研究方法21.3.1 研究内容21.3.2 研究方法3第2章 校正仪的整体结构设计42.1 简述框架式汽车大梁校正仪工作原理42.2 举升机构主要结构确定42.2.1 举升机构整体结构形式及基本组成42.2.2 举升机构各零部件安装位置及润滑52.3 举升平台及定位夹具主要结构确定52.3.1 举升平台整体结构形式及基本组成52.3.2 定位夹具整体结构形式及基本组成62.4 拉塔的主要结构确定

5、62.4.1 拉塔横梁处整体结构形式及基本组成62.4.2 拉塔柱的结构形式及基本组成72.5 其它附件72.6 确定框架式大梁校正仪各结构尺寸及材料72.6.1 建立待修汽车基本参数模型82.6.2 校正仪底部结构部分主要尺寸及材料的确定82.6.3 校正仪中间结构部分尺寸及材料的确定82.6.4 校正仪上部平台结构尺寸及材料的确定92.6.5 定位夹具的尺寸及材料的确定112.6.6 拉塔组件的尺寸及材料的确定122.6.7 方凳及斜坡板凳的尺寸确定132.7 设备各部件质量的估算及设计举升质量132.7.1 估算拉塔组件的质量142.7.2 估算平台上设备的质量142.7.3 估算平台中

6、部的质量142.7.4 估算底板处的质量152.7.5 实际设计举升质量152.8 本章小结15第3章 校正仪的力学分析及校核163.1 双铰接剪刀式举升机构的力学模型163.1.1 举升机构力学模型建立与分析163.1.2 举升机构主要关系参数的确定173.2 液压机构力的分析与计算173.2.1 确定载荷与液压缸推力的关系173.2.2 计算液压缸的推力183.3 举升机构的力学分析与计算193.3.1 举升机最低状态时，各臂受力情况193.3.2 举升机举升到最高位置时，各臂受力情况203.4 定位夹具及拉塔的力学分析与计算223.4.1 定位夹具的受力分析223.4.2 拉塔的受力分析

7、223.5 主要零部件的强度校核233.5.1 举升臂aob的强度校核233.5.2 举升臂cod的强度校核253.5.3 液压缸上端支承轴的强度校核273.5.4 连接举升臂销轴的强度校核273.5.5 平台内横梁的强度校核283.5.6 定位夹具的强度校核293.5.7 定位夹具支撑横梁的强度校核303.5.8 拉塔的强度校核313.5.9 拉塔处液压缸支撑销轴的强度校核323.6 本章小结33第4章 校正仪液压系统的选择与计算344.1 液压系统的选择344.1.1液压系统的介绍344.1.2液压系统的选型344.2 液压系统的计算354.2.1 举升处液压缸行程的计算354.2.2 举

8、升处液压系统工作压力的计算364.2.3 关于拉塔处液压系统的相关选择364.3 本章小结36第5章 校正仪三维建模与整机装配375.1 catia软件简介375.2 利用catia进行三维建模385.2.1 底坐板的建立385.2.2 举升臂aob的建立395.2.3 液压缸支承轴的建立395.2.4 上平台的建立405.2.5 夹具的建立405.2.6 拉塔柱的建立425.3 整机装配425.3.1 catia装配功能概述435.3.2 装配的catia零件图435.3.3 catia整机装配图及爆炸图485.4 本章小结50第6章 校正仪主要零部件有限元分析516.1 ansys有限元分

9、析软件介绍516.2 ansys与catia接口的建立516.3利用ansys对主要零部件进行分析526.3.1定位夹具卡钳的有限元分析526.3.2液压缸支撑轴的有限元分析566.3.3举升臂的有限元分析596.3.4拉塔柱的有限元分析626.4 本章小结65结论66参考文献67致谢68附录a69附录b72附录c73附录d74第1章 绪 论1.1 选择背景、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

10、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cad/ca

11、e领域比较领先的设计软件autocad进行二维草图绘制，使用了当前先进的三维设计软件catia进行三维建模及整机装配，在产品投入生产之前运用ansys软件进行质量分析，可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。1.2 国内外研究现状1.2.1 大梁校正仪的发展历史汽车大梁校正仪的发展已经有了将近30年的历史。它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

12、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。1.2.2 国内外研究状况及成果框架式汽车大梁校正仪目前是市场上主流的产品之一。欧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

13、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4s店会购置进口设备。90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3-6万元左右。但质量水平，技术创

14、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。1.3 研究内容及研究方法1.3.1 研究内容（1）

15、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1060mm，工作台长度 2300mm，工作台高度230-1060mm，工作台宽度950mm，降到最低点为230mm，拉塔工作范围360度，液压系统最大工作压力16mpa，气源压力要求0.8mpa， 拉塔牵引最大拉力70kn，完成方案设计及质量校核计算。利用autocad完成校正仪的二维总体结构设计，然后catia建立三维模型，在将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入ansys软件进行有限元分析，获得校正仪在载荷工况作用下的应力、应变及变形状，然后用catia整机虚拟装配。（2）拟解决的主要问题 1）框架式汽车大梁校

16、正仪总体方案设计；2）利用autocad完成大梁校正仪二维结构设计；3）利用catia完成大梁校正仪的三维建模； 4）利用ansys软件对关键零部件进行有限元分析； 5） catia虚拟装配。1.3.2 研究流程如图1.1所示。 图 1.1研究流程图 第2章 校正仪整体结构设计 2.1框架式汽车大梁校正仪工作原理 框架式汽车大梁校正仪是基于举升机基础上附加定位夹具，拉塔等装配成的。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

17、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。2.2 举升机构主要结构确定2.2.1 举升机构整体结构形式及基本组成本课题设计的内容主要是基于小型剪刀式举升机的结构设计，剪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2t以下的乘用车，所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

18、用平板直接放在地面安装即可。整体结构形式草图如图2.1所示。图2.1举升机整体结构形式 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

19、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。2.2.2 举升机构各零部件安装位置及润滑举升臂一侧底端通过焊接在底板上的固定支座及上部横梁上的绞支座来固定，底板是一块中间去除材料的矩形钢板，绞支座通过销

20、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。2.3举升平台及定位夹具主要结构确定2.3.1 举升平台整体结构形

21、式及基本组成 举升平台主要由一个弯成方形的钢板和焊在内部的槽型钢组成。在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。如图2.2所示。 外横梁 托盘 横梁卡钳 2.3.2 定位夹具整体结构形式及基本组成夹具是用来支撑整个汽车的关键零部件，通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

22、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。结构如图2.3所示。 图2.3 夹具组件主要结构形式 卡钳 连接螺栓 夹具螺栓柱 夹具支撑柱 加强筋 滑动套管2.4 拉塔的主要结构确定2.4.1 拉塔横梁处整体结构形式及基本组成 拉塔横梁是用来支撑拉塔柱和液压系统的关键部件。靠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。如图2.4所示。 图2.4

23、横梁组件主要结构形式 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 上平台2.4.2 拉塔柱的结构形式及基本组成拉塔柱是整个大梁校正仪的关键所在，液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。结构如图2.5所示。 图2.5拉塔柱主要结构形式挡块 拉塔立柱 拉链 夹板 液压系统2.5 其它附件除了上述主要结构外，在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

24、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（如图2.6）。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。 图2.6方凳组合简图2.6 确定框架式大梁校正仪各结构尺寸及材料2.6.1 建立待修汽车基本参数模型为了尽量满足市场常见车型的维修，本设计首先建立了一个常见乘用车车模型。根据表2.1所列车身参数信息。 参数信息表 2.1 车型捷达先锋吉利帝豪ec718车身长/宽/高（mm）4415/1674/14154635/1789/1470前/后轮距1429/14221502/1492轴距26022650车重11141310最小离地

25、间隙137167本设计会根据吉利轿车和大众轿车的车身信息确定框架式大梁校正仪相关配合的尺寸适用范围。 参数信息表2.2 技术数据数值单位工作台长/宽2300/950mm举升高度范围2301060mm拉塔工作范围360°2.6.2 校正仪底部结构部分主要尺寸及材料的确定 （1）经实地参考测量及表2.1，2.2中的参数来支撑地板主要尺寸：长1480mm，宽920mm，厚为12mm。材料为q235钢，为了节省材料，中间去除部分材料。如图2.7所示。 图2.7底板结构尺寸上图2.7为去除材料的尺寸（注：此说明书中所有图中尺寸均代表实际尺寸，单位mm）。 （2）在底板一端焊有支座及轴承滑道，因

26、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80mm，宽60mm，厚15mm。，材料为q235钢.销轴处孔直径为30mm（参考销轴规格），销轴长取78mm，液压缸处销轴长度100mm，中心孔距底板55mm，垫片采用gb/t 848-2002，材料为标准35钢（以下销轴材料均同）。加厚滑道厚度25mm，上面焊有角钢，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。2.6.3 校正仪中间结构部分尺寸及材料的确定 （1）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

27、平台中心线的位置，上平台高度钢板取90mm，底板厚度取12mm。由此计算举升臂的长度l=（1060-90/2-12）/cos45°=1418.45mm，这里取l=1420mm，宽度取70mm，厚度取18mm，材料为45钢。其中安装举升臂的绞支座距离取25mm（7mm配合间隙）。 每两个交叉的举升臂连接处之间各焊接一个长160mm，宽70mm，厚18mm的加厚板。在中间处均开有直径为30mm的孔，用于穿插销轴。销轴的尺寸参照gb882-86初选d=30，长为100mm。其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=40mm，材料为40cr。垫片

28、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45mm，厚10mm。材料为45钢。焊接位置距离举升臂端部取110mm。 （3）两个液压缸的活塞杆据离内侧举升臂为120mm。活塞杆顶部套管与横轴装配处有两个长85mm，内径40mm的套筒，和一个长265mm，内径40mm的中间套筒组成。液压缸底部安装位置跟上部对应相同。2.6.4 校正仪上部平台结构尺寸及材料的确定 （1）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，如图2.8所示。 图2.8平台主要轮廓结构内横梁 槽型钢滑道 内贴槽型钢由技术参数可知平台

29、长度2300mm，宽950mm，这里高度取90mm，厚度20mm，钢板材料使用q235。折角后尺寸如上图2.8所示。平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gb/t 707-1988，其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835mm的方管，由gb/t 3094-2000选择高50mm，宽70mm型。安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（见图2.7）。 （3）内壁焊接滑道槽型钢由gb/t 707-1988可选，高63mm，宽40mm。 因举升位置最低点高230mm，可以求得在最

30、低点时举升臂与地面的夹角： 解得=7°。因举升最大高度时夹角为90°。所以1420*cos7°1420*cos45°=405.32mm，这里取525mm作为槽型钢滑道长度。其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90mm的平台钢板上安装，并且卡钳及托盘顶端恰好接触高50mm的槽型钢上，其二者材料均选45钢。其具体结构尺寸如图2.9所示。 图2.9卡钳及卡盘主要结构及尺寸卡钳宽度取与

31、横梁方管的宽度相同，横梁方管参照标准规格表取厚度6mm，宽70mm，卡盘宽度130mm。插销长100mm，材料为45钢。卡盘立柱中心位置据卡钳表面25mm。 （5）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，阶梯轴尺寸见图2.10中35和25，其一端与焊接在平台内壁的槽型钢有5mm间隙。 图2.10举升臂及轴的结构尺寸通过上图尺寸l=60mm可以确定两侧举升臂的间距，因此底端支座间距，液压支撑轴尺寸也可确定。取液压缸支承轴长度为l=635mm，垫片及销轴端面尺寸

32、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308-226c，内径25mm，外径45mm，厚30mm，优先选购耐磨的材料。 （6）上部横梁处支座尺寸：高度75mm，宽45mm，厚15mm，材料为q235钢。安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。2.6.5 定位夹具的尺寸及材料的确定 （1）定位夹具结构较为复杂，我们这里主要参照cad二维草图来说明详细尺寸。所有结构尺寸如图2.11所示。 图2.11夹具结构尺寸由于夹具高度可调，这里说明最低时h=240mm。定位夹具体的卡钳，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

33、对称装配即可。其中控制卡钳移动的螺栓及垫片参照gb/t 6712.1-2000采用公称直径m16，附加m16垫片，其长度l取105mm。2.6.6 拉塔组件的尺寸及材料的确定 （1）拉塔立柱选用的方管按gb/t 3094-2000选择正方形截面方管，边长80mm，厚度8mm，整个长度取1200mm，材料45钢。拉塔立柱上焊接的定位块由高30mm，宽30mm，长40mm的钢块组成，材料q235钢。支撑轴夹板厚20mm，材料q235钢。销轴按标准规格取30，长度145mm，材料为40cr。其结构尺寸如图2.12。 图2.12拉塔结构尺寸 （2）拉塔横梁采用正方形截面方管，边长70mm，厚8mm，长

34、720mm，材料q235钢。 连接处对称焊接的钢板厚度分为20mm，25mm两处，其中从焊接端到横梁一端厚度为25mm，材料q235钢。销轴与上节销轴尺寸相同，材料为40cr。具体结构尺寸如图2.13。 图2.13横梁处结构尺寸 （3）横梁处两个液压缸位置绞支座的厚均为15mm，底坐板宽均为80mm，绞支座边缘与底板边缘对齐焊接，材料均为q235钢。具体结构尺寸如图2.14。 图2.14拉塔横梁结构尺寸 （4）拉塔横梁与平台连接处各结构尺寸如图2.15。 图2.15连接处结构尺寸 主视图 俯视图材料除横梁采用45钢外其余均为q235钢。销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。

35、 （5）拉链的选择厂家提供的直径10mm，外长50mm，外宽34mm，长度2.5m左右。钩子选择开口尺寸40mm左右的普通高强度拉链钩即可。挂圈为一个长180mm，宽150mm，厚度25mm的实心方形圈，连接链子处焊接一个厚15mm的小钢板即可，材料选为q235钢。拉链与钩子及挂圈连接处销轴采用16标准值，长度70mm。材料由选购的厂家确定，这里不作详细介绍。2.6.7 方凳及斜坡板凳的尺寸确定 （1）方凳采用高400mm，长800mm。宽300mm的钢板及方管焊接组成。斜坡方凳坡长1000mm，也是由钢板及方管组成。二者材料均为q235钢，其数量可根据实际需求选定，其余不作详细介绍。2.7

36、设备各部件质量的估算及设计举升质量2.7.1 计算拉塔组件的质量 （1）经查方管规格表可知：宽为80mm，厚8mm的方管理论质量17.23kg/m。宽70mm，厚8mm的方管理论质量14.72kg/m。由此计算拉塔柱和拉塔横梁总质量 g=1.2×17.23+0.72×14.72= 31.2kg 3094-2000选择材料为45钢，许用应力为600mpa，其所选规格在结构尺寸中已经写明。其剪力图及弯矩图如图3.15所示。 图3.15内横梁的剪力图及弯矩图由前面的计算可知，举升至最高位置时举升臂对其作用力最大，fdx及fdy的合力为4100n×cos45°+

37、18800n×cos45°16.2kn，也就是说此作用力并非垂直作用在横梁上。下面根据组合变形斜弯曲公式来计算其应力。由查规格表以选的方管对应参数惯性矩ix=49.29×，所以可得： 叠加原理可知： 600mpa，所以其强度合格。3.5.6定位夹具的强度校核由前面2.3.2节构介绍可知，夹具主要通过上端一对卡钳来承受载荷，汽车裙边支撑在卡钳上，每对卡钳承受四分之一的载荷，因此每个卡钳承受八分之一载荷。分析可知卡钳端面承受的是均布载荷，因卡钳底部焊接在平板上，故不考虑其x轴向的弯曲变形。查表知45钢弹性模量，其他尺寸参数见2.6.5。受力如图3.16所示。 图3.1

38、6卡钳的受力图分析可知，卡钳的计算可以按照压杆稳定来计算，压感系数取µ=2。参照2.6.5将尺寸参数值代入如下公式得 （3.6） 因f=w/8=2.45kn，2.45kn194kn，所以强度合格。3.5.7定位夹具支撑横梁的强度校核由结构分析可知，支撑横梁其一端卡在平台上，相当于焊接固定在一起。其长度约为325mm的方管上套有夹具体，因夹具随着不同车宽需要做横向移动，所以横梁的受力点也不固定，这里假设其受力点在最外端处，材料为45钢，许用应力600mpa剪力图及弯矩图如图3.17所示。计算结果如下 查方管规格表可知 由dmax=40mpa600mpa，可知此横梁的强度合格。 图3.1

39、7横梁的剪力图及弯矩图3.5.8拉塔的强度校核由拉塔的结构图可知，其受力位置及方向均不定，这里假设其作用力在拉塔柱中点位置，一端挂拉链处假设挂在最顶端，拉塔柱两端假设为活动绞支座。材料及尺寸前面第二章已经选择，45钢的许用应力为600mpa，。其剪力图及力矩图见图3.18所示。 图3.18拉塔的剪力图及力矩图由已选的方管规格参数可得 因为=430mpa600mpa，所以拉塔的强度合格。3.5.9拉塔处液压缸支撑销轴的强度校核由拉塔结构尺寸可知，由于两侧支撑销轴的的夹板厚度一共为40mm，那么销轴的受力点之间距离为120mm，40cr的许用应力为1000mpa。液压缸推力70kn。剪力图及弯矩图

40、如图3.19所示。 图3.19销轴的剪力图及力矩图参照前面的公式得经查材料表可知40cr的抗拉强度为1000mpa，793mpa1000mpa，所以此销轴的强度符合设计要求。此最大应力仅在最低点举升的瞬间产生，所以其许用应力能够满足使用安全要求。根据结构分析可知，较短的销轴因为其两端均插在支撑孔中，中间处受力强度又很大，所以在其最大工作载荷情况下需要校核其剪切力的强度。下面是剪切力的强度校核。 经查寻资料可知，剪应力一般约等于0.50.7倍的强度。那么我们得到 =0.6×1000mpa=600mpa因为36mpa=600mpa，那么此销轴强度足够。由于本次设涉及的销轴量很大，而且材料

41、及尺寸存在较小的差异，但是其强度相差很小，这里不再一一校核，其他销轴的选用均参照此处。3.6本章小结本章通过详细的计算及校核框架式汽车大梁校正仪的关键零部件,来确定其主要零件的受力情况，最终经过对相关尺寸的修正得到合理的结果。因为个别之处强度接近实际许用强度值，我们需要改变相关尺寸及材料，并且需要设计一定的加强稳定措施。本章还通过对各举升臂、主受力轴的受力分析与强度计算，来确定关于液压系统的选择。通过以上的计算与分析对以后的相关产品设计中关于尺寸参数的选择等关键因素提供了实际的参考价值，避免其因浪费材料而带来的成本问题，其它剪式举升机相关的设计也可参考本次设计的相关内容，以此来优化设计的类似的

42、产品，并且达到使用安全，节省成本的目的。第4章 校正仪液压系统的选择与计算4.1液压系统的选择4.1.1液压系统的介绍框架式汽车大梁校正仪的动力总成是由电控液压系统来组成的，其拉塔驱动处是气动液压系统。它需要其传递动力平稳、举升力大，结构紧凑等功能特点。液压系统主要由液压发生机构、液压执行机构、液压控制调节机构和辅助装置等四大部分组成。汽车举升机液压系统，除要求能在一定的范围内从汽车两侧将汽车同步举升和下降外，还要求其能使汽车在任意高度停止并保持不动。以便不同身高的工人，在维修不同位置时可以任意调整高度，最方便的进行维修。因此，液压系统必须具有定位保持功能，本设计的电控液压系统恰好满足其安全的

43、要求。另外，因举升的汽车的重量较大，一但液压控制系统出现故障，举升机的举升臂在汽车重力的作用下会迅速下滑，可能会对车下维修工人的生命安全造成威胁或者是其它零部件受损，举升机上面的汽车也有被摔坏的危险。所以，本设计采用了方凳及斜坡式方凳来让汽车先行驶置一定高度后再由举升系统对其举升至一定高度，这样在意外发生时可以使汽车车轮落在凳子上，避免因迅速下滑砸伤人。这样设计的的另一个优点是减少了对举升机构的使用磨损，同时可选择推力较小的液压缸系统，节省了一定的采购成本。4.1.2液压系统的选型油缸是液压系统执行元件，也是举升机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式为双向作用，其缸体长度大

44、而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过16mpa）。浮柱式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高（可达35mpa），易于安装布置等优点。剪刀式举升机多采用活塞式液压缸，动力源直接输送。其中拉塔处的液压缸控制系统为气动，人工脚踏施力，方便灵活且安全可靠。本次设计两个举升机构处液压缸及拉塔处液压缸三者均采用hsg系列工程液压缸，其规格形式为单活塞杆双作用缓冲式液压缸，这种液压缸在工程机械中使用的最为普遍。液压缸具体型号经过计算来选择厂家所提供的相应型号为准。缸盖与缸体连接方式采用法兰连接，活塞杆用杆端内螺纹形式。液压系统的工作原理如图4.1所示，本设计

45、的液压系统均为选购部分，这里不做详细的分析其工作原理。 图4.1 液压系统工作原理1.滤油器 2.液压泵 3.溢流阀4.三位四通电磁阀 5.普通调速阀 6.比例调速阀 7. 左升降缸 8.右升降缸 4.2液压系统的计算 由上一章节的相关计算可知，两个举升液压缸的最大推力均为46.54kn，参照液压缸制造厂家的相关技术规格可知，hsg系列工程液压缸能满足本次设计要求的推力的型号最小为hsg01-63/de型（最大推力49.87kn） 。为了保证其安全可靠性，及因长时间使用的消耗而降低其最大推力值，我们这里选用hsg01-80/de型，它的最大推力为80.42kn。4.2.1举升处液压缸行程的计算

46、参照3.2.2计算可知：举升至最高点时l2=1420×cos45°=1004mm。由于初选l1=250mm，此时=45°，设液压缸整体长度b1，根据余弦定理可得如下关系式。 （4.1） 解得 b1=752.69mm根据图3.1所示的举升机的结构分析，在最低位置时因要求高度为230mm，l2=1420×cos7°=1409mm，求出角度 同理根据代入公式4.1可求得此时的液压缸长度b2约为471mm。由此可知液压缸行程要求为b1- b2=752.69mm-471mm282mm。参照液压缸的技术规格我们可以查得hsg01-80/de型的速比选择1.

47、33即可，对应行程s8d=640mm。因为282mm640mm，所以所选规格符合设计要求。4.2.2举升处液压系统工作压力的计算 由前面的计算及选型可知，缸径d=80mm，工作压力计算如下。 因为hsg系列工程液压缸的最大工作压力为16mpa，这里所选用的两个举升液压缸均满足在规定范围内。4.2.3关于拉塔处液压系统的相关选择拉塔处液压缸的选用需要满足其最大工作推力的要求，因本次设计要求最大推力为70kn，那么需要选用hsg系列中最大推力大于70kn的即可。因为要求其结构尺寸要小且由气动液压泵控制，所以其具体型号与hsg01有所差别。在设计完成后可参考选购实际厂家销售的型号即可，这里不作详细介

48、绍。关于溢流阀、节流阀、电动机功率、以及辅助装置的管道、油箱、过滤器及控制仪表等的选择，在hsg系列工程液压缸中厂家已经采用常规相应设计标准，适用于市场的使用要求，本章节不对其详细分析。4.3本章小结本章主要是针对液压系统的选择与计算做了详细的说明，液压系统并非本设计的内容范围内，主要是对其进行选择来满足使用要求即可。在举升装置中所用的电控液压系统是主要的选择设备之一，我们做了结构原理图的分析，并且通过计算来选择了hsg系列的具体型号。关于拉塔处的液压缸选择需满足其最大推力及设备尺寸要小等要求即可，其安装及操作较为简单，出现故障也好处理，本章节没有做详细介绍。总之在选择液压系统时为了其长久使用

49、的可靠性，需要仔细计算后去选择质量好的产品。第5章 校正仪三维建模与整机装配5.1 catia软件简介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。模块化的catia系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，包括风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。catia系列产品已经在七大领域里成为首要的3d设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。 cati

50、a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。一个产品仅有设计是不够的，还必须制造出来。catia 擅长为棱柱和工具零件作2d/3d关联，分析和nc ；catia 规程驱动的混合建模方案保证高速生产和组装精密产品，如机床，医疗器械、胶印机钟表及工厂设备等均能作到一次成功。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

51、现在二维，以及有限元分析，模具和数控加工的程序中。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，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。catia 提供了完备的设计能力：从产品的概念设计到最终产品的形成，以其精确可靠的解决方案提供了完整的2d、3d、参数化混合建模及数据管理手段，从单个零件的设计到最终电子样机的建立；同时，作为一个完全集成化的软件系统，catia将机械设

52、计，工程分析及仿真，数控加工和catweb网络应用解决方案有机的结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境，特别是catia中的针对汽车、摩托车业的专用模块,使catia拥有了最宽广的专业覆盖面，从而帮助客户达到缩短设计生产周期、不断提高产品质量及降低费用的目的。5.2 利用catia进行三维建模caita是基于草图特征的三维建模软件，catia通过对三维实体的精确建模及装配来生成最终的产品。caita中装配的模型的构造是由各种特征来组合生成的，零件的设计过程就是特征的累积过程。下面对主要零部件做详细的建模过程分析，因其尺寸较多在步骤中不作详细说明。绘图时参照如图5.0所示工具。图5.0主要建模

53、工具5.2.1底坐板的建立底座板为凸台特征和凹槽特征的合成，建立方法先使用catia凸台命令，然后进行凹槽命令即可。具体步骤如下。第一步：新建>零件>输入文件名 >进入零件模式，然后选择xy面为草绘面>绘制草图>退出工作台>选择凸台命令，拉伸厚度取12mm（系统默认单位mm）。第二步：选择底板上平面进入草绘>绘制草图 >退出工作台>选择凹槽命令>凹槽限制尺寸选择12mm或者“直到到最后”>单击确定，颜色修改属性。其建模如图5.1和5.2。图5.1 草绘过程图图5.2 完成的效果图 5.2.2 举升臂的建立举升臂为钢板型材，建立方法使用凸台命令，然后使用凹槽命令。 第一步：新建>零件>输入文件名>进入零件模式，然后选择xy面为草绘面>绘制草图>退出工作台>凸台命令，拉伸厚度18mm。第二步：选择举升臂上平面进入草绘>绘制孔的草图 >退出工作台>选择凹槽