汽车维修液压式双柱举升机设计.docx

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汽车维修液压式双柱举升机设计

毕业设计（论文）任务书

课题名称

汽车维修液压式双柱举升机设计

学院

机械工程学院

专业班级

姓名

学号

毕业设计（论文）的主要内容及要求：

1.撰写开题报告（也是毕业设计说明书的绪论部分内容），综述与设计课题相关的国内外发展状况或新技术新产品状况，介绍本设计课题的应用领域、主要技术参数、主要设计内容和工作计划。

2.所设计的汽车维修液压式双柱举升机，其主要技术参数推荐：

对象为小汽车维修，举升力为3000kgf，举升速度自定，结构形式建议为双柱式。

3.完成整体方案设计、液压系统原理图设计、油缸参数确定、系统压力流量确定，绘制液压系统原图图和产品整体方案草图。

4.根据主要技术参数（推力和速度）完成上述相关设计计算，选有关液压元件和有关结构件设计（含机械图）

5.绘制出所设计的汽车维修液压式双柱举升机整套图纸，包括装配图、零件图、液压系统图、使用说明书等。

6.撰写设计说明书。

说明书内容包括：

绪论、方案设计、设计计算、元件选型、结构设计（附图说明）、有关验算、毕业设计小结、参考资料、外文资料翻译等。

指导教师签字：

摘要

汽车举升机是用以支撑汽车底盘或车身的某一部分，使汽车升降的设备。

他在汽车维修保养中发挥至关重要的作用，无论是整车大修还是小修保养，都离不开它。

液压式汽车举升机作为汽车举升机家族中的一员，它有着其他举升机无法比拟的优势，如它的结构工作范围广，可维修高顶棚车辆，工作空间空旷等，本文较全面的介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的方案之后，即针对了举升机的结构及特点要求进行了设计与说明。

同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺问题进行补充说明，然后对汽车举升机立柱，横梁的截面特性，并对主立柱，横梁的强度和托臂的强度进行了校核验算。

并对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以及对链条和钢丝绳等的选择计算，以保证设计的举升机满足使用要求。

本课题所设计的是液压式双柱汽车举升机。

关键字：

液压式汽车举升机液压驱动稳定性

ABSTRACT

Automobileliftisanequipmentthatisintendedtobearingoneregionofautomobilechassisorunitconstructionandleadingautomobileriseandfall.Itentirecaroverhauljustthesameturnaroundservice,bothcannotgetawayittoautomobilelifeatautomobileservicecuringsufferexertvitalaction,soever.Asliftfamilialonekeymember,hydraulictypeautomobilelifthasanyotherliftcannotanalogicaladvantage:

Suchas,itadoptlargehydraulicstructure,scopeofworkexpand,canrepairhighscaffoldvehicle,operatingspaceopen,andsoon.Thistextroundlyintroducelift'ssort,afterascertainwantdesignedscheme,namelyaimatlift'sstructureandrequireproceeddesignandexplanation,atthesametime,attheliftdesignprocess,itisneedtoproceedadditionalremarksbeinvolvedinusabilityproblem.Andthenanalyseshydraulictypeautomobileslift'smainupright,sectioncharacteristic,andcheckstrongrigiditywithbracket.Boththatofdesignwithhydrauliccylinderpistonperchintensityalsoproceedprovenwithcompressedbar,aswellasselectandcountwithchainandwireropetobe

suresatisfytheliftoperatingrequirement.Thistestisstream-actuatedbibcocktypeautomobilelift.

Keywords:

Hydrauliccope，Automobilelift，Hydraulicdrive，Stability

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1举升机的介绍

本次毕业设计是根据我们机械类专业的学生所掌握的专业知识而编写的。

它突出

了液压技术的特点，实现机械和电气控制的有机地融合在一起，从而实现机电一体。

本文主要介绍汽车升降台的液压系统的设计思路，液压系统的工作原理及各种液压元件的选用。

近年来，我国汽车业蓬勃发展，尤其是轿车行业。

多年来轿车进入普通家庭的梦想已经成为现实。

汽车维修行业也随之得到大力发展各种维修设各的需求迅速扩大，汽车举升机是汽修厂的必备品，也是重要的维修机械。

汽车举升机的作用是将维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。

汽车举升机一般分为双柱和四柱两种。

无论哪一种，都要求其能够从两侧将汽车水平同步举升，不能发生侧偏。

而汽车底盘下方必须为空的，以方便工人进行维修作业。

这就要求汽车举升机两侧的举升装置必须是分离的，而两侧上升或下降又必须是完全同步的。

由于汽车的重量一般都较大，而且升降时要求非常平稳，所以汽车举升机一般都采用液压系统进行驱动。

本毕业设计就双柱液压式汽车举升机的液压系统进行设计。

设计的目的和意义:

随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中国的家庭市场.鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给小客车的维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上述的所有问题，从而设计出了液压式汽车举升机，为未来社会的发展带来方便。

小汽车维修用举升装置主要应用于家庭和出租车类。

应用十分的广泛，主要用途是通过举升实现维修的方便和安全。

液压举升机是用于汽车维修行业的汽车修理机械。

汽车举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，整车大修及修保养，都离不开液压汽车举升机，随着我国汽车销售量的增加，液压汽车举升机作为汽车维修的重要工具。

需求量也大大增加、汽车举升机是指汽车维修行业用于汽车举升的汽保设备。

举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修。

还是小修保养，都离不开它，其产品性质、质量好坏直接影响维修人员的人身安全。

在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的街边店，几乎都配备有举升机。

1.2举升机的种类

随着近几年国内汽修工具举升机行业的发展，无论在产品设计、技术开发还是售后服务方面，都进行了很多的改进，销量也大大提高。

国外品牌尽管价格较高，但依靠其产品质量好、性能稳定、设备操作简单，在经销商中建立了良好的口碑

目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。

仅从举升机的外型来分类的基本形式就有:

普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机。

按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机。

从举升机的驱动方式分，主要有:

电机驱动式举升机和液压驱动式举升机。

1双柱液压式汽车举升机如图1-1，用于举升小型重量不超过3000kg的汽车

图1-1双柱液压式举升机

2四柱液压式汽车举升机，如图1-2，用于举升大中型汽车

图1-2四柱液压式举升机

3剪式液压式举升机，如图1-3，用于举升小型汽车

图1-3剪式液压式举升机

1.3影响举升机性能的主要因素

1.3.1　制造工艺

目前很多生产厂家在设计举升机时主要采用经验类比法,对不同举升吨位的举升机按照一定的经验公式进行比例加大或缩小相应构件的尺寸。

这种设计方法不仅难以保障产品的性能和安全,而且设计制造周期长,成本高。

举升机的关键制造工序包括板材切割、板材焊接。

板材切割方面,国内举升机的下料技术和下料方式过于陈旧落后,基本上处于传统的手工切割生产方式,主要采用的切割方法为气割和数控切割,其中气割主要依靠熟练的放样工人和放样经验,由于手工放样效率低,且工厂缺乏熟练的放样工人,使得企业经常发生放样错误,导致返工、窝工而延误工期。

同时,手工气割的切割效率低,从而导致钢材浪费严重,严重制约企业的发展。

许多企业未能较好地管理和重复利用剩余钢材,使得剩余钢材堆积如山,导致钢材浪费严重。

板材焊接方面,由于举升机的机械结构设计未能考虑到后续焊接工艺而使得焊接后工件容易出现变形和裂纹,使得产品性能不稳定。

以一种移动式车辆举升机底板加工为例,许多厂家采用基座钢板与上部立柱、两侧腿管相互焊接结构的形式。

此种结构主要缺点:

（1）在焊接过程中易出现受热变形现象,且工件较大,焊接后无法借助工艺手段来消除变形,导致立柱底部与地面接触较少。

（2）在长期使用过程中,因立柱中部的油缸顶压底板,会导致地板中部变形严重,出现“锅底”现象。

为了消除以上变形,厂家加大了基座钢板的厚度,但是该方案不仅增加成本,而且会增加设备高度,影响后续的举升机标准集装运输;同时还增加了自身质量,不利于使用。

同时这种结构在承载运行过程中,如地面不平整,或者立柱下方的底板设计不合理或者焊接变形严重时,均易导致举升机举升运行过程中出现滑移现象,甚至引起摔车等严重后果。

因此合理的举升机结构设计、切割、焊接工艺、工装及设备等对举升机产品的质量具有重要影响。

1.3.2　保险装置

举升机升到预定高度后,必须采用锁紧装置将维修汽车锁定,使其在维修过程中不会因液压系统的干扰、维修过程中的振动而使汽车掉落或剧烈振动。

举升机的稳定性以及保险装置设计合理,对维修人员的安全具有重要的保护作用。

能否设计出经济且安全的保险装置是举升机生产厂家提高市场竞争力的又一因素。

在现有技术中,大部分厂家在机械结构上设置包含电磁铁、弹簧或制动板的自锁保险装置。

电磁铁保险装置,由于电磁铁的设计制造质量问题,易使电磁铁工作噪声过大,且易出现被烧毁等问题,给用户带来安全隐患。

包含弹簧的保险装置,常因扭转弹簧本身的制造缺陷、使用寿命等从根本上降低了举升机安全锁紧性能,给设备使用带来很大的安全隐患。

在举升机立柱的不同高度上分别设置若干止动板以及升降臂端部对应于止动板处则分别设置有可转动的锁钩,当升降臂需作上下运动时,锁钩同时向内缩进或者升降臂停止运动时,锁钩则向外伸出并钩住止动板的顶部,防止升降臂和车辆沿立柱下滑。

但此类升降臂保险装置易受结构设计的限制,使得锁钩不能承受太大的载荷,容易影响举升机的最大承载能力;同时,由于举升机的升降臂在作上下运动时,其相对应的锁钩受外力作用而向里收缩,而需定位时,其外作用力撤去,此时锁钩依靠自重伸出,使锁钩与止动板相抵并将升降臂定位,但是由于这种结构形式的锁钩有可能在伸出时不能全部及时地复位,因此此类举升机也容易产生各种事故隐患。

针对这些保险装置面前存在的相关问题,很多厂家经过探索,已申请了多项相关保险装置专利,这充分说明保险装置的重要性。

1.3.3　同步装置

举升机的同步性及升降是否平稳,是衡量举升机性能的重要标准。

汽车举升机的作用是将需要维修的汽车水平地提升到合适的位置,这要求举升机两侧的上升或下降必须是完全同步的,且升降要求非常平稳。

目前大多数厂家采用的是链条牵引、钢丝绳平衡两侧升降架的举升机高度。

但存在的问题主要有:

液压缸爬行现象严重,钢丝绳和导轮有咯咯作响的声音,钢丝绳磨擦严重,车辆举升时有抖动。

第二章双柱汽车举升机的结构设计

液压传动的柱式举升机是目前举升机的主要形式。

它是利用安装于柱子内部的液压缸推动（或拉动）滑台部件实现升降功能的。

它采用电动液压站驱动，结构合理、工作平稳、传动效率高、机械磨损少，是近年来生产的举升机的主要形式。

本章主要介绍了双柱液压举升机各个主要部件的结构设计。

2.1举升装置结构设计

本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。

通过电

箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连

接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图2-1所示:

图2-1驱动举升装置示意图

图2.1是本次设计的双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。

因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。

图2-2是双柱汽车举升机的举升装置的结构图

图2-2双柱汽车举升机的举升装置结构图

双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。

2.2立柱结构设计

双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各有一个立柱。

整个汽车举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。

立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。

整个立柱部分的形位公差要求也是比较高，水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度。

2.3支撑结构设计

托臂部分是属于举升机的支撑机构。

当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。

本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。

如图2-3所示:

图2-3非对称式托臂的工作范围示意图

1一托臂原始工作位置，2一托臂伸长后的工作位置

其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。

托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动;托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动:

而且，图中的轨迹l和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。

但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强度刚度了。

2.4平衡结构设计

由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。

本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里而的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。

要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平衡。

单个立柱里的钢丝绳的走向如图2-4所示:

图2-4单个立柱内钢丝绳的走向示意图

2.5保险结构设计

汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。

通常设有多种保险装置和保护措施:

液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。

机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护。

本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是:

在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图2-5所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用。

图2-5电磁铁安全锁

1—电磁铁，2—保险孔板，3—保险孔支撑座

作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。

其中主要的几个零件包括:

保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。

当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。

当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。

第三章液压系统的设计步骤与要求

3.1设计步骤

（1）明确设计方案:

（2）确定液压执行元件的形式

（3）进行工况分析，确定系统的主要参数:

（4）制定基本方案，拟定液压系统原理图

（5）选择液压元件

（6）液压系统的性能验算

（7）绘制工作图，编制技术文件。

3.2设计要求

液压系统的设计在双柱液压式汽车举升机的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求还应满足组成结构简单，工作安全可靠。

操纵维护方便，经济性好等条件。

本举升机对液压系统的设计要求可以总结如下：

举升机的升降运动采用液压传动，手动控制，举升机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为双臂的起降，其工作负载变化范围为0-3000Kg.负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行的升降速度:

0.05-0.1m/s;机械同步误差:

±2mm机械定位误差:

±lmm,液压执行元件有两组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，适用于小型汽车的举升，工作精度要求一般。

第四章基本方案和液压系统图

4.1基本方案

4.1.1调速方案的选择

调速方案对液压系统的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。

常用的调速方案有三种:

节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。

本举升机采用节流调速回路，节流调速一般采用定量泵，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。

节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。

进油节流启动冲击小，回油节流常用于有负载的场合，旁路节流多用于高速。

节流调速一般采用开式循环形式，在开式系统中，液压泵从油箱吸油。

压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。

开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。

节流调速回路具有以下特点：

承载能力好、成本低、调速范围大、适用于小功率、轻载或中低压系统，但其速度刚度差、效率低、发热大。

节流调速适合举升机的液压系统的调速方案，故选择节流调速、回路效率低、功率损失大。

4.1.2压力控制方案

液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或一定压力范围内工作，也有的需要多级连续或无级连续调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。

在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。

在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。

液压执行元件在工作循环中，某段时问不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。

在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。

所以升降台的压力控制由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。

4.1.3顺序动作方案

主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行。

工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。

加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。

使用分流阀。

既可以使两个液压缸的进油流量相等也可以使两缸的回油量相等，从而液压缸往返均同步。

为满足两个液压缸的流量需要，本回路即是。

分流集流阀亦只能保证速度同步，同步精度一般为2-5%。

按下上升启动两个液压缸同步上升，液压缸上升到上限位置碰到行程开关换向阀换中位，系统压力保持不变。

按下下降按钮两个液压缸同步下降，下降到下限位置碰到行程开关换向阀换中位，实现系统卸荷。

4.1.4选择液压动力源

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵，它将机械能转变为液压能。

由于机械作用，油泵在其进油口产生局部真空。

油液在大气压力的作用下通过进油口进入油泵内部。

油泵再推动油液进入液压系统。

节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量。

多余的油经溢流阀流回油箱。

溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。

对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一股采用多泵供油或变量泵供油。

对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。

油液的净化装置是液压源中不可缺少的。

为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。

4.2绘制液压系统图

根据上述分析，可以基本拟定本次毕业设计的液压控制系统的原理图

图4-1液压原理图

1左机械锁液压缸2右机械锁液压缸3二位三通电磁换向阀4液压泵5,7溢流阀6三位四通电磁换向阀8节流阀9单向阀1011二位三通电磁换向阀12液控单向阀13左升降缸14右升降缸15左行程开关16右行程开关

第五章液压系统工作原理及参数

5.1液压系统的工作原理

举升机的液压回路如上图所示，三部分组成：

升降回路，补油回路和机械锁回路。

机械锁回路机械锁回路由油缸1，油缸2和两位三通阀3组成，油缸1控制左举升臂机械锁的开合，油缸2控制右举升臂机械锁的开合，当二位三通阀3处于图示右位工作时，两油缸下腔与油箱直接相通，腔内油压为0。

油缸活塞在腔内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回，机械锁闭合，举升机的举升臂被锁住，不能移动。

此时，工人可以进行各种维修工作，当电磁铁YAl得电，两位三通阀3左位工作，压力油进入液压缸1,2的下腔，驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可以自由的上升或下降。

升降回路，升降回路由左升降液压缸13、右升降液压缸14、三位四通换向阀6以及节流阀8.单向阀9组成，其中。

液压缸13和14分别驱动举升机的左右两个举升臂升降，两缸串联，缸13的上腔与缸14的下腔直接相连。

在无泄漏的情况下，活塞上升时，左缸13上腔流出的液压汕全部流入右缸14的下腔，而在下降时，缸14下腔流出的液压油全部流入缸13的上腔。

这样，两缸的活塞就会同时升降。

如果两油缸内径及活塞杆直径设计合理，就会使两缸活塞完全同步地上升或下降，举升机的两个举升臂也就始终处于相同的高度。

液压缸13,14活塞的升降由三位四通换向阀6控制，当电磁铁YA2得电时，换向阀6处于左位，液压油经过单向阀9驱动油缸13和14的活塞同步上升，举升臂把汽车举起，当电磁铁YA3得电时换向阀6处干右位，液压油驱动油缸13和14的活塞同步下降，缸13下腔排出液压油经节流阀8流回油箱，举升臂将汽车放下，此处，单向阀9和节流阀8的作用是当举升臂推动汽车上升时，液压油经单向阀9大量流入缸13的下腔，以较快的速度推动活塞上升;而当修理完毕，将汽车放下时，缸13的下腔流出的液压油需经过节流阀8流回油箱，形成节流出口调速回路，节流阀的节流及背压作用可以防止举升机在汽车重力和举升臂自重

的作用下过快下降。

避免发生事故。

当YA2和YA3都不得电时，换向阀6处于中位，此时油缸13和14的活塞位置被锁定，不能移动。

相对应两举