机械毕业设计（论文）汽车用四轮定位举升机液压系统控制设计【说明书+cad+solidworks】

1、本科毕业设计（论文）题 目：汽车用四轮定位举升机液压控制系统设计 _ 英文题目：Design of hydraulic control system for four wheel positioning and lifting machine for automobile学 院：_专 业：_姓 名：_学 号：_指导教师：_2015年12月7日毕业设计（论文）独创性声明该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。

2、作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 本篇设计是汽车用四轮定位举升机液压控制系统设计,主要是通过液压缸来驱动连接杆，而连接杆是说主连杆固接，这样就等于说控制了连杆在升降，而主连杆是一端通过滚轮支撑主大剪台一端是通过销轴固定在大剪台下面，这样就同时带动了大剪台的升降，而大剪台的

3、升降行程与液压缸的行程有直接关系。文章主要介绍了汽车用四轮定位举升机液压控制系统的类型以及结构和液压缸的选型计算等等。车用四轮定位举升机液压控制系统作为液压控制系统的一个重要组成的部分，随时时代的发展和工业的进步，液压工业对其提出了新的要求。车用四轮定位举升机液压控制系统在汽车的维修方面起着重要的作用，它直接影响着汽车维修的工作效率和成本，因此车用四轮定位举升机液压控制系统的设计是当今机械工业发展的必然趋势，在以后的若干年里，也会起到越来越重要的作用。 本次设计是关于车用四轮定位举升机液压控制系统的设计，通过对新式的车用四轮定位举升机液压控制系统的结构和液压方面进行创新设计，使得此种类型的车用

4、四轮定位举升机液压控制系统的使用范围更广泛，在汽车维修领域也会起到越来越重要的作用。关键词：设计；汽车用四轮定位举升机；液压缸；作用Abstract For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement t

5、he robot.Its a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start .an important po

6、sitionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea complicated shape of precision plastic forming parts is

7、the adsl surface hella a design model . Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the

8、 robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking. Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process全套设计，请加12401814目 录摘要IAbstractII1引言11462汽车用四轮定位举升机总体结构的设计7 汽车用四轮定位举升机的总体方案图9汽车用四轮定位举升机的工作原理103四连杆机构的辅助设计1011121214 3.5分析高度，工作载荷，流量与时间的关系164液压系统的设计181

9、9215液压缸的设计计算22232426 5.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算272830313233结论34致谢35参考文献361 绪论1.1 本课题研究的主要内容 由于我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作；技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；折叠双四连杆液压举升机在现代维修中占有越来越重要的地位，市场需求也大。本设计是汽车用四轮定位举升机液压控制系统设计，首先对题目进行分析，分析液压力，流量与时间的关系。再结合现有的车用四轮定位举升机液压控制系统的结构和

10、液压系统，加上对车用四轮定位举升机液压控制系统的深入研究。然后对其中的方案进行拟定选择，并且对其中的重要零部件进行设计校核，并且画出装配图及零件图，从而将汽车用四轮定位举升机液压控制系统设计完成。 从国内外目前发展状况来看，液压式举升机可以分为二柱普通薄底板举升机（双缸）、二柱单缸液压举升机、二柱龙门式液压举升机、四柱普通式举升机、四柱举升机（配四轮定位），手动或气动二次举升系列、四柱举升机（配四轮定位），电动液压二次举升系列、小剪举升机、大剪（子母双层）液压举升机系列（配四轮定位仪）、巴士移动式举升机这几大类型。因为本次毕业设计举升能力只有4.8-5t，上升高度为1.8到1.83m,举升时间

11、1分20秒1分30秒,所以是小功率场合。因此采用折叠双四连杆式举升机，主要是它占用的空间小、设备运行比较平稳、安全可靠。液压技术的优点：a）在相同的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在相同的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑，功率密度大，液压式马达的体积和重量只有相同功率电机的12%。b）液压装置工作相对平稳，而由于重量较轻，惯性小，反应快，液压装置容易实现快速启动，制动和频繁的换向。c）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），并且可以在运行的过程中实现调速。d）液压传动容易实现自动化，它对液体压力，流量和流动方向容易进行调解或控制。e）液压装置容易实现

12、过载保护。f）液压元件已经实现了标准化，通用化，系列化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在不少缺点，比如，液压在传动过程中会有较多的能量损失，液压传动容易泄露，不仅会污染工作场地，限制其应用范围，还有可能引起失火事故，并且影响执行部分的运动平稳性以及正确性。它对油温的变化比较敏感，液压元件制造精度的要求较高，造价昂贵，如果出现故障不容易找到原因，但是在实际的应用中，却可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。由于液压式传动有其突出的优点，所以目前在国内外机械工程上已经获得了广泛的应用。而工程机械采用液压传动后，普遍比原来同规格机械传动产品减小了外型尺寸，减轻了重量，提高了

13、产品的性能，并且使操纵大大简化、轻巧、灵便。比如起重机采用了液压伸缩臂后增加了运输状态的机动性和作业时的灵活以及作业环境的适应性；挖掘机工作装置采用液压式传动，使得铲斗可以转动，即增加了作业的自由度，也提高了作业质量；装载机采用液压传动后使铰接车架的结构形式从而得到广泛应用。液压技术的采用大大促进工程机械的发展，这既表现在产品结构上的改进、性能上的提高，而且也表现在产品的规格、品种和数量的增加，即工程机械效率的发展速度上。而要发展一种新的工程机械品种，一般来说，采用液压式传动比机械传动所需要用的研制过程要短得多，原因是液压元件容易实现“三化”，元件在整机上的布置容易，并且使整机的结构简单，所以

14、说，工程机械的发展，液压技术起到了非常重要的作用。2 汽车用四轮定位举升机总体结构的设计2.1 汽车用四轮定位举升机的总体方案图汽车用四轮定位举升机一般常见于汽车维修场所，当待修理的汽车开到检修台架上面后，呈两组对称分布的液压缸开始动作，在连杆机构的作用下，带动汽车缓缓上升，同时上面装有小型的剪式平台，可以把汽车托起更高，从而可以方便维修工人对汽车车轮的维修和更换。当汽车检修好后，液压缸缓缓缩回行程，这样汽车就被慢慢地放回底面。其总体方案图如下图2-1所示： 2-1 汽车用四轮定位举升机总体方案图当待修理的汽车开到检修台架上面后，呈两组对称分布的液压缸开始动作，在连杆机构的作用下，带动汽车缓缓

15、上升，同时上面装有小型的剪式平台，可以把汽车托起更高，从而可以方便维修工人对汽车车轮的维修和更换。3 四连杆机构的辅助设计3.1 四连杆机构简图这种折叠式液压举升机其实是平面的四连杆机构的变态形式。平面四连杆机构是若干个刚性构件用平面低副（转动副或转动副和移动副）连接而成，各构件均在相互平行的平面内运动的机构。由于平面连杆机构能实现多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损，而又易于加工及能由本身几何形状保证接触等优点，因此广泛应用于机械领域。连杆机构设计通常包括选型、运动设计、承载能力计算、结构设计和绘制机构装配图与零件工作图等内容。其中运动设计又是重中之重，它是确定机构运动简图的参数，包括

16、各运动副之间的相对位置尺寸以及描绘连杆曲线的点的位置尺寸等等。 3.2 四连杆机构运动学分析杆EB与杆FA杆BC杆AD等长，D点可以作水平方向的滑动，E点只能作垂直于地面方向的上下运动，F点作相对于E点的水平运动。该折叠双四连杆机构由液压缸驱动作升降运动，此液压缸一端固定于地面或者铰接在杆BC上，另一端铰接与杆EB。对系统建模，分析各杆的受力状况和杆上各点的运动学方程和动力学方程。根据得出的方程计算出液压力的大小以及液压缸的长度。EB杆上点的位置，设点距B点距离为 (2.1) (2.2)轨迹方程为 （2.3）举升高度为 （2.4）液压杆长度L1）另一端固定于杆上 固定点距离A点距离为 （2.5

17、）2）另一端固定于地面 固定点距离A点距离为 （2.6）3.3 受力分析 对系统进行受力分析，可以利用虚位移原理计算出液压力F图2.2整体受力图可以看出系统所受的外力只有液压力F和自重G做功，可得： （2.7） （2.8） 3.4 液压系统的数学模型 由于举升机各构件均属于刚性元件，因此系统的整体刚度K近似的可以被忽略，而只考虑等效总粘性阻尼系数B。建立液压系统的数学模型如下： 图液压系统数学模型这个系统在液压缸流量发和负载发生变化时，活塞运动速度产生变化的过程根据液压缸工作腔的流量连续方程为 （2.9）式中：活塞有效工作面积 活塞移动速度 液压缸工作腔的泄漏系数 液压缸工作腔压力 液压缸工作

18、腔和进油管内油液体积以上式子中等好右边为活塞移动所需流量，第二项是泄漏量，第三项是因油液被压缩所引起的体积变化率。活塞上的动力平衡方程为 （2.10）式中：液压缸所驱动的工作部件（包括活塞、活塞杆等移动部件质量） 粘性阻尼系数。上式中为液压缸产生的推力，等号右边第一项为惯性力，第二项为阻尼力，第三项为外负载力。将式（2.9）、（2.10）取拉氏变换后得到 （2.11） （2.12）根据以上两式可作出该液压缸系统的方框图如图2.4，并综合成下式： = （2.13）其中的和分别代表液压缸系统的无阻尼固有频率和阻尼比，其值为： ， （2.14）图液压缸系统方框图由总体部分得知在举升机举升动作过程中外

19、负载是恒定的即=0，液压缸系统的闭环传递函数为 （2.15）3.5 分析高度，工作载荷，流量与时间的关系由总体设计知道，杆长=3.16m，=0.58m,b=0.44m,起始角度=6，最高角度=26，重量G=5，设计上升的速度v与时间/s加速运动，25-85s以速度v=0.018m/s匀速运动。高度H与时间t的函数关系：t=0-25s t=25-85s 液压杆长： 液压缸活塞移动速度： (2.16)前0-25s加速阶段 代入式子（）得:(2.17) 后25-85s匀速阶段 代入式子（）得: （2.18） 由此可得到液压缸流量公式0-25s: （）25-85s: （） 式中 液压缸工作面积 直径

20、由下面液压设计部分得到数据直径工作载荷与时间t的函数关系：代入（2.8）式得 (2.21)0-25s 25-85s 利用编程计算求出在相应时间所需要的工作载荷和流量，如下表：V（m/s）123456789101112131431516171819320212223242526272829 30313233343536373839234041424324445464748495051525325455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485由上面表格用Exces生成示意图由上图可知流量Q，工作载荷F随着时间t的变化曲

21、线图。由上述曲线可知，工作载荷F随着时间t的增大而减小，流量Q随着时间t的增大而增大。3液压系统的设计3.1 确定系统方案a) 执行机构的确定液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，前者实现直线运动，后者完成回转运动。本系统选择双作用单活塞杆液压缸。b) 执行机构的运动控制回路液压执行元件确定后，其运动方向和速度的控制是拟定液压回路的核心问题。由于本系统工作在小流量场合，因此采用适合此流量的方向控制回路，即通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。速度控制的相应调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合的容积节流调速。节流调速一般定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度，这种

22、调速方式结构简单，适用于功率不大的场合，本系统就是采用这种方式。缺点是效率低，发热量交大，但是对于不是频繁工作的系统来说，只要按发热功率计算出合适的油箱即可解决。正是因为其发热量大，所以节流调速一般用开式循环。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路，结构简单，散热性好，但就是油箱体积大。c) 其它回路因为为了保证整个系统的可靠性和安全性，所以必须设置安全锁止机构。这需要锁紧即保压回路。锁紧回路的主要功用是使液压缸能在任意位置上停留，且不因外力作用而移动位置，本系统采用液控单向阀的锁紧回路。压力油经左边液控单向阀进入液压缸左腔，同时通过控制口打开右边液控单向

23、阀，使液压缸右腔的回路可经右边液控单向阀及换向阀流回油箱，活塞向上运动。反之，活塞则向下运动。到了需要停留的位置，只要使换向阀处于中位，因阀的中位为H型机能，所以两个液控单向阀均关闭，使活塞双向锁紧。回路中由于液控单向阀的密封性好，泄漏极少，锁紧的精度主要取决于液压缸的泄漏。为加强安全系数，还用到了平衡回路，功用是机构不工作时，不致因受负载重力作用而使执行机构自行下落。本系统采用液控单向阀串连单向节流阀的平衡回路，这种回路锁定性好，工作可靠。卸荷回路采用M型中位机能，切换时液压冲击小。3.2 拟定液压系统图液压执行元件及各基本回路确定之后，把它们有机地组合在一起，去掉重复多余的元件即可。具体的

24、液压系统图如下（图31）： 图 31 液压系统图 本液压系统主要实现举重机的上升，下降和锁止这几个动作，它的液压油流向不一样。 要实现液压缸的上升动作，首先要把三位四通换向阀打到左位液压油从油箱通过过滤器过滤被液压泵吸收。经过换向阀左位运行到节流阀和单向阀的交接处，因为单向阀只允许液压油从上往下流动，所以液压油经过节流阀，同时节流阀可以通过调节流量来调节举升机举升的速度。液压油流到双控液压阀左边液控单向阀经过单向阀进入液压缸左腔，同时通过控制口打开右边液控单向阀，使液压缸右腔的回路可经右边液控单向阀及换向阀流回油箱，活塞向右运动，实现举升机举升的动作。 要实现液压缸的下降动作，则要把三位四通换

25、向阀打到右位液压油从油箱通过过滤器过滤被液压泵吸收。经过换向阀右位流到双控液压阀右边液控单向阀进入液压缸右，同时通过控制口打开右边液控单向阀，使液压缸左腔的回路经过节流阀，液控单向阀，单向阀及换向阀流回油箱，活塞向左运动，实现举升机下降的动作。液压缸和液控单向阀之间的节流阀可以改变举升机下降的速度。要实现锁止的动作，举升机动作时到了需要停留的位置，只要使换向阀处于中位，因阀的中位为H型机能，所以两个液控单向阀均关闭，使活塞双向锁紧。回路中由于液控单向阀的密封性好，泄漏极少，锁紧的精度主要取决于液压缸的泄漏。对于此液压系统一般都是把换向阀至于中位，打开液压泵，由于换向阀中位卸荷能力，所以液压泵打

26、开之后液压油也会流到油箱。而如果先开液压泵，换向阀没有调整，则可能会引起事故，如果换向阀左位举升机就会举升，如果在右位举升机就会下降。所以液压泵的开启要等换向阀调到中位才可以。5 液压缸的设计计算5.1 液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种

27、典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒，活塞，活塞杆，缸盖，密封圈，导向套，压板等主要零件成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销与空心活塞杆连接，并用堵头堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环，用于阻止压板向外移动，从而通过螺栓将缸盖与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中

28、没有画出）相连的排气孔，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=q/A3F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=q/A3F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸-以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸双活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p

29、2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2单边有杆，双向液压驱动，u1V U2，F1F2伸缩液压缸-双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合液压缸弹簧复位液压缸-单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增 压 缸-由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸-活塞的移动通过传动

30、机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 300度双叶片液压缸W=4q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 150度注：b叶片宽度；D叶片的底端 、顶端直径；w叶片轴的角速度；T- 理论转矩 5.2 液压缸的工作压力根据负载并查表，初选工作压力P1=3MPa。5.3 计算液压缸的尺寸 鉴于磨头要求快进、快退速度相等，可选用单杆式轻负载型油缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。

31、回油路上背压P2油路压力损失A1=此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814)s- 式中 D1,D-液压缸外径和内径，m 或cm ； s s -缸筒材料的屈服强度， 。 = （2） 为了避免缸筒工作时发生塑性变形，液压缸的额定工作压力应与塑性变形压力有一定的比例关系： 符合条件缸筒的径向变形量 值应该在允许范围内，而不能超过密封件允许的范围：=为确保液压缸安全的使用，缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力 =缸筒壁厚符合条件结 论光阴似箭，日月如梭，通过这次对于汽车检修升降台架的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是汽车用