大型液压式四柱汽车汽车举升机设计

论文（设计）题目大型液压式四柱汽车汽车举升机设计子课题题目（12吨；举升速度：1.4米/分钟；举升高度：1.7米；四柱式结构）摘要自21世纪以来，汽车的大规模普及使用带动了汽车工业的快速发展，而随着汽车工业的迅速发展，汽车维修保养行业也迅速壮大，液压式汽车举升机对于汽车维修保养行业，实为基本汽车修理工具器械之一，在汽车正常维修保养中发挥着极为重要，的作用，无论是整车大规模修理，还是汽车平时常规的维修保养，都得用到汽车举升机。此外，在经营规模不同的各类车辆维修企业中，无论是维修各类车辆的综合性汽车修理厂，还是维修单一或较少车型的小型汽车修理厂，基本上都配备有汽车举升机，可以说汽车举升机已经成为汽保行业的一种必备工具，也可以说汽车举升机已经成为了经营汽车维修保养店面的一种象征，介于举升机的重要性和不可替代性，已经决定了它是一个受专业人士和业务管理者高度重视的工具。本设计是大型液压四柱汽车举升机的设计，通过对课题的分析和思考，结合现有各种汽车升降机的通用机构和液压系统，结合现有大型液压四柱汽车升降机的研究知识和相关信息的查询，对现有的方案设计选型和确定进行了探讨，进行可用的方案设计选择及确定，并且对其中的重要零部件进行参数设计校核，再用autoCAD画出零件图和装配图，从而完成液压式四柱汽车举升机的设计。关键词：汽车；维修保养；液压式；四柱；举升机AbstractSincethe21stcentury,therapiddevelopmentofautomobileindustryhasbeendrivenbythelarge-scalepopularizationanduseofautomobiles.Withtherapiddevelopmentofautomobileindustry,theautomobilemaintenanceindustryhasgrownrapidly.Hydraulicautomobileliftisoneofthebasicautomobilerepairtoolsandinstrumentsforautomobilemaintenanceindustry.Itplaysanextremelyimportantroleinthenormalmaintenanceofautomobiles.Vehicleliftsareusedforlarge-scalerepairsorroutinemaintenanceofautomobiles.Inaddition,inallkindsofvehiclemaintenanceenterpriseswithdifferentscalesofoperation,whethertheyarecomprehensiveautomobilerepairfactoriestorepairallkindsofvehiclesorsmallautomobilerepairfactoriestorepairsingleorfewertypesofvehicles,theyarebasicallyequippedwithautomobilelifts.Itcanbesaidthatautomobileliftshavebecomeanecessarytoolintheautomobileinsuranceindustry,orthatautomobileliftshavebecometheoperationofautomobilemaintenance.Theimportanceandirreplaceabilityofahoistasasymbolofshopmaintenancehavedeterminedthatitisatoolhighlyvaluedbyprofessionalsandbusinessmanagers.Thisdesignisthedesignoflarge-scalehydraulicfour-columnautomobilelift.Throughtheanalysisandconsiderationofthesubject,combinedwiththegeneralmechanismandhydraulicsystemofvariousexistingautomobilelifts,combinedwiththeresearchknowledgeandrelatedinformationoftheexistinglarge-scalehydraulicfour-columnautomobilelift,theselectionanddeterminationoftheexistingschemedesignarediscussed,andtheavailableschemedesignselectionanddeterminationarecarriedout.Andtheparametersoftheimportantpartsaredesignedandchecked,andthenthepartsandassemblydrawingsaredrawnbyautoCAD,soastocompletethedesignofthehydraulicfour-columnautomobilelift.Keywords:VehicleMaintenance；Hydraulic；Fourpillars；Theliftingmachine目录第一章绪论 11.1选题背景及意义 11.2举升机的发展历史及其发展现状 1第二章汽车举升机概述及工作原理 22.1汽车举升机的作用与分类 22.1.1汽车举升机的功能作用 22.1.2汽车举升机的分类 2第三章汽车举升机方案设计及选择 63.1联动方案的确定 63.2驱动方案的确定 63.3导向装置的确定 73.4安全保险机构的确定 7第四章四柱式汽车举升机液压系统设计 74.1液压系统的确定 74.1.1液压缸的设计和校核 94.1.2缸壁强度校核 104.1.3液压缸活塞杆的强度校核 114.1.4液压泵的选择 114.1.5油箱的选择 134.2传动系统的选定与设计 144.2.1钢丝绳的选定与校核 144.2.2滑轮的选定与设计 154.2.3滑轮转轴的设计计算 16第五章主要机构、零部件参数设计与计算校核 215.1立柱的参数计算与校核 215.2承车跑板的参数计算与校核 235.3升降架参数计算与校核 255.4安全保险装置的设计与校核 285.4.1棘爪的设计计算 295.4.2棘爪转轴的设计计算 31第六章创新、特色和毕业设计总结 33参考文献 35答谢致辞 36大型液压式四柱汽车举升机设计第一章绪论1.1选题背景及意义随着汽车工业的迅速发展，汽车的售后服务市场迅速扩大，相应的汽车维修保养行业也迅速壮大。特别是改革开放以后，我国汽车维修业取得了长足的发展，汽车维修设备业已成为我国的一个热门产业，并随着潮流的兴起而不断发展壮大。对于大部分汽车维修企业来说，在举升机上的投入可能是除了维修、生产厂房之外的最重要，最大，也是最基础的投资，甚至会直接影响到汽车维修保养业务的兴衰。现阶段汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一，若可以设计生产出种类更多、质量更好，使用起来更放心更安全、更受行业用户欢迎的汽车举升机，便可更好的为汽车制造与维修企业提供帮助与服务。汽车举升机是汽车修理厂的一种基本通用设备。它将把要维修和保养的车辆提升到离地面所需的高度，为了便于维修人员进行轮胎的拆卸和更换、制动器的保养、四轮定位等工作或进入车底进行操作。汽车举升机的出现给维修人员及其修理工作带来极大的方便，大大加快了人们的工作效率，加之价格适中、操作使用方法简单，因此，大到汽车综合修理厂、汽车4S店、汽车制造商、小到一个规模的汽车修理厂都提出了对汽车举升机的需求。巨大的需求促进了汽车升降机的生产和销售，曾一段时间内，国内汽车举升机制造企业纷纷涌现，举升机系列产品成百上千。1.2举升机的发展历史及其发展现状汽车举升机在世界上诞生距今已经有了80多年的历史，经过长时间的发展，汽车举升机无论是在种类形式，作用功能，操控使用上都有了很大的提高与进步。世界上第一台汽车举升机诞生于19世纪20年代，产于美国，它形式上采用单柱的形式，驱动方式为气压驱动，采用皮革密封，由于当时技术条件有限，所以制造出来的举升机缸体直径较大，密封性也较差，所以实际运行使用时弹跳现象颇为严重，且工作起来不太稳定，举升机的安全性不能保证，顾在当时并没有被大规模采纳使用。直到多年之后，才重新在美国其他地方被改进并投入使用。19世纪30年代，第一台四柱汽车举升机诞生，也是世界上第一台机械式举升机，采用丝杆螺母传动，用链条实现同分举升。40年代，人们把机械式的丝杆螺母改为用单个液压缸进行驱动，用钢丝绳保证同步，第一台液压式举升机就此诞生。到20世纪50年代，德国设计并生产了第一台双柱举升机，这是举升机历史上的一次突破。到目前为止，双柱举升机机仍然牢牢地占据着举升机市场的主要位置。自20世纪90年代以来，汽车举升机逐渐开始在国内市场上得到广泛应用，但由于我国汽车维修检测保养设备行业起步较晚、起点较低，整体上来说相比国外稍差。改革开放后，汽车保有量的急速上升带动了相关产业的发展，国内举升机市场开始快速扩大，举升机生产厂家相继出现，举升机技术也日趋成熟，举升机系列相关产品越来越趋于多元化、多样化。目前，汽车举升机市场拥有国内外近百个品牌，产品系列数十万。虽然国外品牌的价格偏高，但由于其产品质量好、性能稳定、安全性高、设备操作简单，在经销商和用户中树立了良好的声誉，一度在市场上占有一定的份额。近年来，随着国内四柱举升机行业的发展，产品设计、技术开发、售后服务等方面都有了很大的改进，销售量也有了较大的提高。第二章汽车举升机概述及工作原理2.1汽车举升机的作用与分类2.1.1汽车举升机的功能作用汽车举升机的作用是将需要维修的车辆水平提升到适当的高度，方便维修人员在底盘下进行维修检查。考虑到汽车举升机的基本要求，要求车辆能水平同步举升，无侧滑，底盘下必须是空的，以便维修人员进行维修检查。工作时，汽车升降机两侧的升降装置必须分开，且两侧的升降必须完全同步。2.1.2汽车举升机的分类目前市场上的汽车举升机按其结构形式的不同，一般分为柱式、菱形框架式（剪切式）和其他类型。以下分别是它们的结构特点。1.柱式举升机柱式汽车举升机的结构特点是有一个立柱。升降部分（滑动平台组件）通过液压或机械动作上下移动立柱，实现车辆的升降。根据不同的传动方式，立柱式举升机分为机械传动和液压传动。按立柱数量可分为单柱、双柱、四柱和多柱。按安装方式不太可分为固定式和移动式。带机械传动的立柱举升机采用丝杆螺母机构实现举升功能。它由电动机驱动，减速器减速，螺杆传动，螺母驱动起重部件。它结构简单，成本低，是早期汽车举升机的主要形式。但在工作过程中，机械磨损较大（主要是丝杆与工作螺母之间），工作寿命有限，人员维修工作量大，传动效率低，工作噪音大。近年来，这种结构形式除了应用于一些大吨位机械（8吨以上）或专用举升机外。这种类型的举升机已很少用于其他用途，特别是小吨位类型举升机上，逐渐被先进实用的液压传动装置所取代。液压传动的柱式举升机是目前举升机的主要形式。生活中最常见的式双柱和四柱，它是利用安装于立柱内部的液压缸推动（或拉动）升降架来实现升降功能的。它采用电动液压泵驱动，结构紧凑合理、工作平稳、传动效率高、机械磨损少，比较受用户青睐，使用最多，是近年来生产使用的举升机产品的主要型式。单柱式汽车举升机的特点是只有一根立柱，其代表型式是单柱地基式液压举升机它在地基中埋有一根立柱和一个液压缸，通过液压或机械的作用实现对汽车的举升。图2.1单柱举升机它有固定安装于地面上的，也有方便可移动式的。这种举升机的优点不仅在于其结构简单，更在于它将车辆举升起来之后的旋转功能，它可以在汽车被举起以后将其旋转360度，这一特点是其它形式的举升机所不具备的。另外，由于它的大部分部件都埋在地下，因此可以最大限度的减少对工作场地空间的占用，更便于维修人员开展工作。但有利就有弊，它的缺点也是显而易见的，一方面由于这种举升机的立柱举升部件都在汽车底部，大大缩小了在汽车底部的空间，从而妨碍了修理人员进入汽车底部进行作业。另一方面，由于它只有一根立柱，进行车辆举升时受力状况不好，工作稳定性差，安全隐患大，所以目前很少使用这种类型的举升设备，只有在少数移动式举升设备上应用。双柱举升机是汽车举升机市场上的主要类型，特别是双柱液压举升机是汽车修理企业的主要设备。其特点是它有两个立柱，通过液压缸或丝杆螺母驱动来实现汽车的升降。两个支柱位于地面两侧，被提升的车辆位于两个支柱之间。大多数双柱升降机用四个提升臂提升汽车底部的四个提升点，这样可以使车轮和汽车底部全部暴露在举升部件之外，从而最大限度的给修理人员提供了作业空间。它有3t、3.5t、4t等几种举升重量，是目前轿车修理中最常用的品种，占据了举升机拥有量的绝大多数。图2.2双柱举升机四柱式汽车举升机是一种专用机械举升设备，常用于大吨位汽车、客车、大型客车和卡车的维修保养单位。按其结构可分为上油缸式和下油缸式两种。上油缸式四柱举升机的液压油缸放置在两立柱顶部（带横梁）之间。它主要依靠四条链条来拉起四个角。这种结构简单，但举升机自重增加。下油缸式举升机液压油缸放在承车跑板下面。它主要依靠四根粗钢丝绳拉起四个角，通过六个圆盘将力传递到四根立柱上。这种结构紧凑，重量减轻。现在常见的四柱升降机，是带有用于四轮定位的辅助二次举升装置。二次举升一般为电动液压举升，与主泵相连。只要转动转换阀便可实现，它提升速度快，其安全装置呈楔形。四个立柱的楔块由手动拉杆联动，拉杆可打开安全保险装置，方便耐用。图2.3四柱举升机四柱举升机的特点是拥有四根立柱，通过液压缸运动或丝杠螺母传动实现对汽车的举升。它主要用于对20t以下的各种汽车进行举升。多柱式汽车举升机是指立柱多于四根（6根、8根等）的柱式汽车举升机。它主要用于对铰接式客车、电车等进行举升，应用范围不大，是较少见的品种。2.菱型框架式（剪式）举升机菱形框架式（剪式）举升机的结构特点是以一个或多个菱形框架作为举升机的主要部件。菱形框架由作用在架上的液压缸进行驱动来举升汽车。其优点是收缩后体积小，菱形框架可降到槽内，其顶部可与地面平齐，既方便车辆上下，又不占用空间。但是，菱形框架举升后占用很大的空间，与车辆底部有较大的接触面，不方便维修人员在车下开展工作。它不适用于汽车修理，而是更适用于换油和四轮定位。图2.4剪式（菱架）举升机第三章汽车举升机方案设计及选择3.1联动方案的确定联动装置将升降架的提升运动传递到支撑立柱上，保证两侧升降架的同步运动。四柱举升机有许多联动装置。一般有齿轮链条传动装置、螺杆螺母传动装置和钢丝绳联动装置。其中，齿轮链传动装置和钢丝绳传动装置更适合液压传动，它们各有自己的优点和缺点。齿轮链传动装置可以更准确地保证传动同步，但链条的使用寿命较短，成本较高，性能价格比较低。钢丝绳传动不仅能同步准确起升，而且使用寿命长。而且成本较低，钢丝绳长度可调，性价比较高。通过比较两种机构的优缺点，更适合选用该机构的钢丝绳联动装置。钢丝绳联动装置主要由钢丝绳、滑轮、螺母套和丝杆组成。钢丝绳滑轮通过滑轮轴安装在升降架上，钢丝绳末端固定在螺母套内，螺母安装在立柱顶板上。螺母可用于调整钢丝绳的长度，使承车跑板保持水平，实现同步提升。3.2驱动方案的确定驱动机构是液压举升机的执行部件。目前，大多数的驱动方式是电控液压驱动，主要是通过驱动钢丝绳的运动来驱动升降。驱动元件主要由液压缸组成。主要有两种驱动方式：一种是拉动钢丝绳运动，另一种是促进钢丝绳运动。因为举升机的行程很大，所以需要活塞杆的长度较长。由于活塞杆较长，活塞杆刚度要求较高，所以在活塞杆顶部安装固定滑轮，缩短了活塞杆的长度和刚度要求。3.3导向装置的确定导向装置的设计是为了防止升降架在升降时前后左右摆动。导向装置很多，如导向轴和套筒导向装置。而此处采用轴端轴承和导向槽来进行导向，由于该机构安装方便，制造简单，工艺性能较好，故采用轴端轴承和导向槽进行导向。3.4安全保险机构的确定在举升机工作过程中，汽车的全部重力都压在举升机上，由于通常汽车吨位较重，并且车辆是高附加值的产品，所以需要高的安全系数；同时，由于汽车维修人员要在托架下进行工作，若发生事故，对人身伤害较大，所以对举升设备的安全要求相当严格，以保证安全。对于钢丝绳传动装置而言，通常采用棘爪和齿条来进行锁紧，顾此处选用棘爪和齿条进行锁紧。第四章四柱式汽车举升机液压系统设计4.1液压系统的确定液压系统由以下五个主要部分组成：1．能量装置：为液压系统提供压力油，将机械能转化为液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2．执行机构：是将液压能转换为机械能的装置。其形式包括直线运动的液压缸和旋转运动的液压马达。它们也被称为液压系统的执行器。3.控制调节装置：控制或调节系统内压力、流量或流向的装置。如安全阀、节流阀、换向阀、开关阀等。4．辅助装置：除上述三部分外的其它装置，如油箱、滤油器、油管等，是保证系统正常运行的必要装置。5．工作介质：传递能量的流体，如液压油等。液压系统的工作原理及示意图如下：当启动电动机时，液压泵开始工作并吸收液压油。油通过油管进入液压缸。油的运动促进液压缸的伸展和收缩。液压缸驱动带动钢丝绳的运动。钢丝绳的另一端固定在滑轮周围的四根立柱上。由于钢丝绳的拉伸运动，产生拉力及其反作用力，然后将升降架和承车跑板提升运动，实现汽车的升降。图4.1液压系统工作原理示意图1—液压泵2—先导式溢流阀3——二位二通电磁换向阀4—压力表5—三位四电磁换向阀6、7—液控单向电磁阀8—液压缸如上图所示为四柱汽车液压举升机的液压系统工作原理图，系统采用定量液压泵供油。系统的工作压力由先导式安全溢流阀设定，值大小由压力表显示，双向电磁换向阀控制系统卸荷，三向四通电磁阀控制液压缸的运动方向。液压系统配有两级液压控制电磁单向阀，以保证液压泵停止或发生其他故障时，液压缸不影响举升安全，保证人的人身安全和车辆财产安全。安装在立柱上的按钮控制箱用于控制液压缸的升降。四个液压油缸通过油管相互连接，液压油通过单向阀在四个油缸里面流动，起到同步作用。四个规格相同的液压缸要实现同步，就需要保证进入四个液压油缸的流量相等，普通的同步只需将油源分成四个油路分别进入四个液压缸，要精确一点的话可用分流集流阀实现，若要更高一个层次的精确同步则就要靠比例阀或者伺服阀实现了。液压系统具有以下优点：（1）液压系统工作平稳，响应迅速，无较大换向冲击。最大限度地实现频繁换向，起动时间短，制动速度快。（2）液压系统工作时更容易实现过载保护。另外，液压元件本身可以润滑，使用寿命更长。（3）液压系统在运行中可无级调速，方便快捷，调速范围广。（4）液压控制系统简单，操作方便，省力，易于实现自动化，与电气控制相结合，更容易实现各种复杂的自动工作循环。（5）在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。（6）由于液压元件已经系列化、标准化、通用化，更便于制造、使用、更换和维护。4.1.1液压缸的设计和校核液压缸的工作压力等于承车跑板和升降架的重力加上被举升的重力，即：F=G+12000㎏其中G为承车跑板和升降架的重力，则：F=G车+G承车跑板+G升降架=12000*9.8+2*6.5*58.15+2*3.8*34.375*9.8=117600+755.95+2560.25=120916.2N此处采用4个液压缸同时工作，则平均每个液压缸的工作压力为:F根据负载选择执行元件工作压力:表4.1：工作压力选择表负载F/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力p/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5>5~7选择工作压力为p=4.5mpa由公式:得:其中F为推力，p为工作压力。已知：F工作压力=3F工作压力=A=F=31.16∗=6.9*10由A=πD24D=4A=4∗6.9∗=93.75mm根据GB/T2348中液压缸应符合的缸内直径应符合的值，选取D=100mm，据中、低压液压缸活塞杆直径推荐值：表4.2：活塞杆直径推荐值活塞杆受力情况受拉伸受压缩，工作压力p/MPap≤55＜p≤7p＞7活塞杆直径d（0.3~0.5）D(0.5~0.55)D(0.6~0.7)D0.7D由于p=4.5mpa,所以活塞杆直径d=0.55*D=0.55*100=55mm,液压缸取壁厚为=10mm。4.1.2缸壁强度校核因为,所以采用下面的公式来进行校核：δ≥σ其中取安全系数n=5,，则：δ=4.5∗=2.67mm10mm>>2.67mm所以壁厚强度符合要求。4.1.3液压缸活塞杆的强度校核根据活塞杆只受压力的工作情况，，用液压传动课本《液压机的设计与应用》活塞直径校核公式为：d≥F为活塞杆上的作用力，[σ]为活塞杆材料的许用应力。σσn为安全系数，一般取1.4。活塞杆材料选用Q235钢，其抗拉强度为375.46mpa,取σb=420σ=420=300mpa已知F=30229.05N所以d≥=4∗30229.05=11.33mm实际使用活塞杆d=55mm>>11.33mm,所以符合强度要求。4.1.4液压泵的选择液压泵是一种由发动机或电动机（马达）驱动的能量转换装置。也可以说是液压系统的动力元件。它从油箱中吸收油，形成压力油输出，并通过油管将其传输到执行器。它将电动机的机械能转换为液压系统使用的抽油压力能。液压泵按单位时间内的出油量可分为定量泵和变量泵。可根据需要调节的输出流量称为变量泵，不能根据需要调节的输出流量称为定量泵。根据泵的结构可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。叶片泵有单作用叶片泵和双作用叶片泵。与齿轮泵相比，该泵具有流量均匀、运行平稳、噪声低、工作压力高、容积效率高等特点，但其结构比齿轮泵复杂。柱塞泵具有体积效率高、泄漏小的特点，主要用于高压工况。其中大部分用于大功率液压系统。柱塞泵结构最复杂，材料和加工精度要求高，价格高，对油的清洁度要求高。一般情况下，当齿轮泵和叶片泵不能满足使用要求时，采用柱塞泵。泵电机的选择取液压系统的机械效率为95%，已知举升机的最大承受力为12000kg，经计算可得承车跑板的质量为756kg，升降架的质量为262kg,所以所有举升重量为13018kg，由设计参数知，举升机举升速度为1.4米/分钟，则所需电机功率为：P=F∗VP==13018∗9.8∗1.4=188kw所以选择Y315L2-2型异步电机，额定功率为200kw,同步转速为3000r/min,取系统的泄漏系数K=1.3，由P’≥Kpmax=5.85mpa5.85mpa>4.5mpa,所以可选用此电机。几何流量的确定将电机直接与液压泵连接，得出液压泵的转速为3000r/min，每转一转所需的时间为0.02s，出活塞杆的运行距离为L=0.04*1.4=0.056m.则液压缸的体积变化为：V=πD=3.14∗0.1=0.0004396m则几何流量：qt=Vn（液压传动第四章62页）=0.0004396*3000=0.13188m3/=131.88L/min取安全系数K=1.1,则：qp=k*=1.1*131.88=145.068L/min采用4个液压缸，则平均每个液压缸的几何流量为37L/min。已知液压缸的最高工作压力为4.5mpa,液压泵的工作压力根据液压缸的最高工作压力来确定，考虑到液压泵到液压缸管路中压力损失取系数K=1.4，则p’=KPmax,Pmax为执行元件的最高工作压力，所以p’=1.4*4.5=6.3mpa。根据流量和压力选择CPA内啮合齿轮泵，其排量范围1.76-63.6ml，额定压力10mpa，转速范围500-3000r/min。4.1.5油箱的选择1、油箱的功能：1）整个系统工作循环所需要油液的储存2）散发系统工作时油液所产生的热量3）逸出混在油液中的气体4）沉淀油液中的杂质、防止外界杂质进入2、油箱的结构：液压系统中的油箱按其结构可分为整体式液压油箱和分离式液压油箱，根据油箱内的液位是否与大气相通，可分为开启式液压油箱和关闭式液压油箱。整体式油箱是利用主机的空腔部分作为油箱，这在一定程度上增加了主机的复杂件，但是其结构紧凑，泄漏的油液方便回收，不过不利于维修，散热条件不好，会使主机受热而产生变形；独立油箱与主机分离，因为它可以单独设置，所以布置和维护更加灵活方便。减少了油箱发热和液压源振动对主机工作精度的影响。目前，它得到了广泛的应用。开式油箱液面与大气互通，多应用于一般的液压系统中，应用最广。闭式油箱是油箱液面和大气隔绝，整个油箱密封。根据汽车举升机的工作特点和其工作环境，这里选择用分离式油箱。3、油箱的容量：油箱高度的五分之四作为油箱的有效容积。油箱的有效容积是液压泵每分钟流量的三倍。低压工作系统中油箱的有效容积为每分钟流量的2-4倍，中高压工作系统中油箱的有效容积为每分钟流量的5-7倍。根据液压系统工作时的发热和散热平衡来看，对一般情况而言，油箱的容量可根据液压泵的额定流量估算出来，油箱的容积可以用下面的公式进行计算：V=ξqp，经计算油箱总容积V=37*2=74L,设计油箱形状为长方体形状，长*宽*高相应尺寸为40cm*40cm*50cm，油箱容量在100L以内，所以取其壁厚为3mm。4.2传动系统的选定与设计4.2.1钢丝绳的选定与校核选钢丝绳的型号为6×19W+FC，直径为21.5mm，材料为绳纤维芯钢丝绳，其称抗拉强度为1960mpa,钢丝绳破断拉力为343490KN。每个立柱由一根钢丝绳来抬升，所以每一根钢丝所要承受的力为：F=14(m汽车+=14（12000+2*58.15*6.5+2*34.375*3.8=14=31892.14N每一根钢丝绳所承受的拉应力为：σ=31892.14=87.89mpa取安全系数为10，则：σ=10*87.89=878.9mpa≤1960mpaFmax=10*31892.14=318921.4N≤343490N所以所选钢丝绳符合要求。4.2.2滑轮的选定与设计滑轮可以改变钢丝绳的方向和拉力的传递，或者平衡钢丝绳分支的拉力，起到导向和支撑作用。一般来说，实心滑轮是由小尺寸的、承载力小的滑轮组成，由材质为Q235-A或铸铁制成。带肋、孔或辐条的结构是带大负荷的滑轮。它们通常是用铁球或铸钢铸造的。大滑轮通常与钢板焊接在一起。根据工作情况的不同，滑轮的安装方式也不一样，一般受力不大的滑轮直接装于心轴；受力较大的滑轮则装在滑动轴承或滚动轴承上，后者一般用在转速较高，载荷较大的工况。此汽车举升机工作情况属非高速大载荷工况，顾所选滑轮可直接装于心轴。查《实用机械设计师手册》1200-1211页得滑轮尺寸：滑轮直径D=d∗h=21.5*18=387mm常数h=18为按标准表来选取，其中的安全系数为5。滑轮绳槽半径为钢丝绳半径得7%确定：R=21.5*7%=23mm滑轮的材料选用为40Cr的钢，其抗拉强度为981MPa，屈服强度为：785MPa。图4.2滑轮截面4.2.3滑轮转轴的设计计算初选材料为45钢，其弯曲强度为600mpa.1.活塞杆顶部的滑轮轴的设计计算其长度为200mm，其受力如下所示：F=2*4*F=2*4*31892.14=255137.12N100100FFFN200F200FF图4.3滑轮转轴受力图剪力图和弯矩图如下：图4.4弯矩图和剪力图在AB段的剪力方程和弯矩方程为：（0<x≤100mm）（0<x≤100mm）在BC段的剪力方程和弯矩方程为：(100mm<x≤200mm)Mx==F2X−F(X−100)(100mm<x根据弯矩图可知X=100mm所受的弯矩为最大，其值为：=235137.122*0.1=12756.856mpa由公式wmin=12756.856600∗取安全系数为k=5,W=πW≥21.26∗10−6W=πD332D=43mm有两根钢丝绳绕过的转轴其长度为160mm，受力分析如下所示：902044.59N902044.59NFF902044.59N902044.59N图4.5滑轮转轴受力图F拉==2∗31892.14=90204.59N剪力图和弯矩图如下：图4.6弯矩图和剪力图在AB段的剪力方程和弯矩方程为：（0<x≤100mm）（0<x≤100mm）在BC段的剪力方程和弯矩方程为：(100mm<x≤200mm)Mx==F2X−F(X−100)(100mm<x根据弯矩图可知X=100mm所受的弯矩为最大，其值为：=90204.592*0.1=4510.23mpa由公式wmin=4510.2600∗106取安全系数为k=5,W=πW≥7.517∗10−6W=πD332D=40.79mm取D=41mm3.有一根钢丝绳绕过的滑轮转轴其长度为200mm，受力分析如下所示：45102.30N45102.30NFF45102.30N45102.30N图4.7滑轮转轴受力图F拉==31892.14=45102.30N剪力图和弯矩图如下：图4.8弯矩图和剪力图在AB段的剪力方程和弯矩方程为：（0<x≤100mm）（0<x≤100mm）在BC段的剪力方程和弯矩方程为：(100mm<x≤200mm)Mx==F2X−F(X−100)(100mm<x根据弯矩图可知X=100mm所受的弯矩为最大，其值为：=45102.302*0.1=2255.12mpa由公式wmin=2255.12600∗106取安全系数为k=10,W=πW≥3.76∗10−6W=πD332Dmin取D=38mm第五章主要机构、零部件参数设计与计算校核5.1立柱的参数计算与校核立柱承受了升降机本身的重量和提升的重量。它是汽车举升机承载力的主要组成部分。主要承受来自安全锁定机构的向下压力和立柱上升降架的弯矩。因此，在这两种力的共同作用下，立柱倾向于向内弯曲，底部的焊缝在张力的作用下可能被拉伸。因此，有必要在立柱底座的四个角安装地角螺栓和加强筋。图5.0立柱三维图立柱高度取2500mm，材料为Q235牌号钢板，其弹性模量E=206Gpa,σp=200Mpa惯性矩Iλ1=截面面积A=42.96cmλ1=π2E立柱受力为：图5.1立柱受力图立柱长度因素μ所以惯性半径i=IyA=λ=μ∗ιi=2∗2500因为λ>所以采用欧拉公式:σcr=πFN=FcrFn>10所以安全稳定系数适合5.2承车跑板的参数计算与校核承车跑板长度为6500mm，所用的是钢板和槽钢焊接而成，槽钢型号选用18b，其理论质量为=23，横截面积为29.299cm2,截面模数为W=152cm3；钢板选用Q235牌号花纹钢板，其理论质量=12.15。取最小轴距为5875mm,承车跑板主，俯视图如下图：图5.2承车跑板主视图，俯视图则，由公式:q=ρ∗g=(2ρ1=(2*23+12.15)*9.8=569.87(NmFF1=1429400NFN1=FN=31252.0775N对于AB段（0<x<0.312）:FM=31252.0775x-12q对于BC段（0.312<x<6.188）：FS=FN=31252.0775-569.87x-29400M=FN1x−对于CD段（6.188<x<6.5）:FS=FN2=31252.0775-569.87(6.86-x)M=FN2画其弯矩图和剪力图如下：图5.3弯矩图和剪力图由弯矩图可知：E点（x=3.25m时）所受的弯曲应力为最大所以M=FN1x-12qx=31252.0775*3.25-12*5669.87*3.25=101569.252-3009.626-86377.2=12182.426(Nm所以承车跑板所要承受的最大弯曲应力为σmax=MW=由于举升机安全要求相对严格，所以安全系数取为K=10，则所选材料应满足：σmin>σ查《工程材料手册》知:可以选用Q235牌号钢板，其抗拉强度为375-500Mpa。5.3升降架参数计算与校核升降架长度取3800mm，材料为矩形空心型钢，选取矩形空心型钢边长A=200mm，B=100mm，壁厚T=8mm，查《机械设计手册》得，其理论重量ρ=34.375kg/m，其截面系数W=230.60cm3900900FFFF900BACDql图5.4升降架受力图q=ρg=34.375∗9.8=336.875N/mFN1=FN2=FFN1F1=F2=14(m=1=31252.0775N所以FN1=F=31252.0775+336.875∗6.532346.92N所以在AB段中（0<x<0.9）:FS=FN1M=FN1-12qx2在BC段中（0.9<x<2.9）:FS=FN=32346.92-336.875xM=FN1x-F2=32346.92x-31252.0775(x-0.9)-在CD段中（2.9<x<3.8）:FS=FN2=32346.92-336.875(ι−x)M=FN2(ι−x)-1=32346.92(ι−x)-由剪力方程和弯矩方程可画出剪力图和弯矩图：图5.5弯矩图和剪力图从弯矩图可看出：x=1.9m时升降架受到的弯曲应力最大所以M=FN1x-F2=32346.92x-31252.0775(x-0.9)-=32346.92*1.9-31252.0775-12=30207.07-608.06=29599.01（N/m）因此升降架所要承受的最大弯曲应力为：σmax=MW=取安全系数为10，则所选材料的抗弯强度应满足：σmin>σ查工程材料手册[2]，机械工程材料[3]得可选牌号16MnCr5钢，其抗弯强度σlim=1373Mpa5.4安全保险装置的设计与校核当活塞杆推动钢丝绳移动时，升降架和承车跑板也上升。此时，锁紧机构可自动分离，使举升机平稳上升。同时，棘爪和立柱齿条之间没有干涉。当棘爪移动到下一个槽时，弹簧确保棘爪和齿条的可靠夹紧状态。当升降架被提升时或当升降架架停止时，棘爪可被齿条自动推开。举升机停止运行时自动夹紧，当需要下降时，可以用手柄转动凸轮，释放自锁状态。图5.6锁止机构示意图1为齿条；2为棘爪；3为棘爪转轴；4为弹簧；5为凸轮；6为凸轮转轴其工作原理为，如下简图：图5.7锁紧机构简图l-棘爪与齿条的接触长度；h1-棘爪能够向上抬起的最大高度；h2-棘爪能够向下摆动的最大高度；a-棘爪的长度；e-偏心距；b-棘爪轴的右端长度；d1-偏心圆的直径；d2-偏心圆轴的直径。由图：ℎ1=2*e*ba−bιℎ1=ℎ联立（1）（2）得e=a−b其中，取b=12a，e=a−b=a−=12*如果取a=150mm则：e=12*=12*=13.46mm取e=15mm5.4.1棘爪的设计计算对其进行受力分析，其受力图如下所示：图5.8棘爪受力图其中转轴处所受的力F的值如下：F=12*14(m汽车=12*14（12000=18=15946.07N所以FN=1=12=7973.035N在AB段0mm<x≤75mm:FS=FM=FS*X*在BC段，75mm<x<150mm:FS=FM=FS(150-X)*由以上方程画出剪力图和弯矩图：图5.9弯矩图和剪力图由图可知：在x=75mm处，所受的弯矩最大M=FS*X*=7973.035*0.075=597.978mp所以选取Q275碳素结构钢，其抗弯强度为490-610mpa。选取安全系数为K=5,σmin=600由公式：W=Mσ≥597.928=4.98×取棘爪的截面形状为矩形，其厚度为h=20mm，再由矩形抗弯截面系数的公式:W=b得：b=7.47mm,取b=10mm。5.4.2棘爪转轴的设计计算棘爪受力如下所示：图5.10棘爪受力图由受力的示意图可知，转轴主要受到的是剪切力，选转轴的材料为Q275碳素结构钢，取其σ=600，由最大切应力理论得：τ=300mpa由剪应力公式得其中Fs取安全系数K=10,则：A=Fs=15946.07300∗=531.54mm其截面为圆形，其直径为：D=4A=677.121=26mm第六章创新、特色和毕业设计总结此次毕业设计是普通大型液压式四柱汽车举升机的设计，最终确定方案为驱动方式采用电控液压驱动，举升装置为四个相同规格的液压油缸，同步装置采用钢丝绳和动滑轮联动，安全保险装置采用液控单向电磁阀和棘爪、齿条锁紧双保险。图5-11四柱举升机三维图从设计题目可确定此次设计选用此机构工作系统为液压系统，现在液压系统在汽车举升机市场上被大规模应用，因为液压系统较其他系统相比优点突出，优越之处显而易见，一方面液压系统在工作运行过程中易于实现无级调速，调速范围大且调速方便，另一方面，液压系统的操作、控制和调整更加方便、省力、简单。它易于实现各种复杂的自动工作循环，更容易实现自动化和智能化。。此外，在同等功率的情况下，液压传动装置的重量相对更轻、体积更小、布置结构更为紧凑，而且工作时比较平稳、启动、制动反应时间短、无较大的换向冲击，能够频繁换向。而且液压系统易于实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长。此次设计采用四个液压缸同时工作，可使举升过程更平稳，更安全，动力更足。此外，此设计所有材料均为型材，从而降低了一些不必要的加工成本，可使产品总体成本降低。当然，本设计也存在一些不足，如不能进行维修时车辆的四轮定位、车辆的二次提升等，需要在以后的设计中加以改进，以满足现代维修检查和维修的要求。本设计首先简单阐述了各种汽车举升机的现状，介绍了各种汽车举升机的结构特点。首先，对汽车举升机有了初步的了解，然后根据各类汽车升降机的各种使用要求，结合以往各类汽车举升机的设计，根据自身设计的要求，从结构、液压系统设计、安全装置设计等方面对汽车升降机进行了设计，经过初步计算以后，从而确定了立柱、升降架、承车跑板、轴等通过选择结构参数，初步选择设计主要部件的结构参数后，然后选择各种方案，从而初步草绘出装配图、书写计算说明书，到最终确定设计计算参数及所用材料后，开始修改完善说明书，画总装配图以及零件图等，完成本次设计。通过这次毕业设计，我对自己也了解很多。在我没有做毕业设计之前，我觉得毕业设计只是对你四年来所学知识的一个全面总结。但是通过亲自做毕业设计，我意识到毕业设计不仅是对以前知识的一种考验，也是对我能力的一种提高。万事开头难，开始的时候不知道该如何入手，一团乱麻，之后通过老师的指导，自己查阅资料以及参阅以往学者的学术资料，开始慢慢的有了头绪，最后终于做完了竟有种如释重负的感觉。在这个过程中，我意识到我的知识仍然很不足，我需要学习很多东西。学习是一个长期积累的过程，在今后的工作、学习和生活中也需要不断学习和再学习，努力提高自己的知识和综合素质。另外，让我深刻地了解到，学习知识必须运用才能达到它的价值，有些事情认为自己已经学会了，但是到实际使用时才发现它是两件事，能够真正使用时才是真正学会。在设计过程中，我查阅了很多关于汽车举升机的信息资料，并与老师和同学相互交流意见。虽经历了很多困难，但