普通式双柱汽车举升机设计论文Word格式.docx
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参考文献……………………………………………………………………21
摘要：
双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。
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、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。
本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与讲明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充讲明。
然后分析了一般式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。
对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。
本课题所设计的是液压驱动的一般式双柱汽车举升机。
它的特点是：
①性能可靠，低能耗，操作方便；
②无横梁，结构简单；
③非对称托臂可伸缩，保证了安全性；
④托脚的最低位置低，使得车辆的底盘能够比较低，对各种车辆的适应性扩大了；
⑤与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；
⑥价格低廉，拥有的市场份额较大。
关键词：
一般式，双柱举升机，结构特点，非对称式，机械结构设计，液压驱动，截面特性
1举升机的方案拟定
1.1举升机的差不多情况
1.1.1常用汽车举升机的结构类型
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差不多形式就有：
一般双柱式、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专门多种，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，要紧有：
电机驱动式举升机和液压驱动式举
升机。
1.1.2汽车举升机的要紧参数
一般式双柱举升机、龙门式双柱举升机和四立柱式举升机这三种目前市场上要紧的汽车举升机的要紧技术参数统计如表1.2所示。
表1.2汽车举升机的要紧参数
额定举升质量最大举升高度盘距地高度全程上升时刻全程下降时刻
一般式双柱2.5-4T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec
龙门式双柱2.5-4T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec
四立柱式2.5-4.5T1700-1800mm110-180mm50-70Sec20-60Sec
1.2汽车举升机的要紧结构与要求
举升机的结构形式要紧有：
（1）整体结构形式；
（2）举升方式；
（3）驱动方式；
（4）平衡方式；
（5）保险与爱护方式；
（6）托盘结构。
1.2.1举升装置的要求
在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和爱护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。
而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。
举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。
在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。
他们至少应承受该压力的2倍（采纳液压驱动时）或是该压力的3倍（采纳气压驱动时）同时要没有永久变形。
软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。
我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：
（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。
（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。
（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。
（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。
（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。
（6）举升机工作环境温度为0—40℃，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60℃。
（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不同意有永久变形、漏油及其他异常现象。
（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用接着进行到3000次，则液压举升机能够接着进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，同意更换损坏件，同意添加润滑剂。
1.3一般式双柱汽车举升机结构方案的确定
通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。
如下图1.10所示：
图1.10一般式双柱举升机的结构示意图
本次设计的是由液压驱动的QJY04-02B型一般式双柱汽车举升机。
它的结构要紧包括以下几个部分：
举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。
QJY04-02B型一般式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和操纵的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。
用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。
托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。
2一般式双柱汽车举升机的结构设计
2.1举升装置
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操纵液压单元，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是本次设计的一般式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中能够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，它的一个不足的地点确实是左右两个液压缸在开始举升时有一个时刻差，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，用如此的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。
图2.2是一般式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：
图2.2一般式双柱汽车举升机的举升装置结构图
从图中能够看到，一般式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
一般式双柱汽车举升机的立柱有两个，分不是左、右两边各一个立柱。
图2.3是左边立柱的俯视图。
整个举升机的重量几乎差不多上由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。
（强刚度的设计计算在第四章）。
立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。
整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图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等。
图2.3左立柱的俯视图
2.3支撑机构
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一直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，如此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差不多上有一定的伸缩性的。
如图2.4所示：
图2.4非对称式托臂的工作范围示意图
1—托臂原始工作位置，2—托臂伸长后的工作位置
其中，图中方格阴影部分确实是托臂的工作范围。
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1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是能够伸缩的。
然而由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，因此本次设计采纳非对称式的结构就更能保证托臂的强刚度了。
非对称式托臂的详细结构如下图2.5所示：
图2.5非对称式托臂的结构图
2.4平衡机构
此处省略
NN
NNNNN
NNN
字
图4.10托臂示意图
按照A,B,C,D几个典型截面进行分析，各个截面的截面图如下：
（a）A-A截面（b）B-B截面（同D-D截面）（c）C-C截面
图4.10典型截面示意图
（1）A截面：
惯性矩：
I=129.225cm4；
Wx=36.92cm3
保险系数较小可满足强度要求。
（2）B截面：
92*92方钢
A1=80×
15=1200mm2
yA1=92+15/2=99.5mm
A2=92×
92-76×
76=8464-5776=2688mm2
yA2=92/2=46mm
YC=（1200×
99.5+2688×
46）/（1200+2688）=243048/3888=62.51mm
IA1=80×
153/2+（99.5-62.51）2×
1200=1664412.12mm4
IA2=（924-764）/12+（62.51-46）2×
2688=392.46cm4
因此
cm4
W=89.41cm3
（3）C截面：
A1=12cm2
yA1=92+15/2+60=15.95cm
A2=26.88cm2
yA2=4.6cm
A3=60×
10=6cm2
yA3=92+60/2=12.2cm
yC=（12×
15.95+26.88×
4.6+6×
12.2）/（12+26.88+6）=8.56cm
IA1=50×
153/2+（15.95-8.56）2×
12=641.73cm4
IA2=（924-764）/12+（8.56-4.6）2×
16.88=759.875cm4
IA3=1*63/12+（12.2-8.56）2×
6=183.615cm4
因此IA总=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4
W=I总/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3
MC=2066.37×
94=194238.78kgcm
满足强度要求。
（4）D截面：
I=318.976cm4；
W=69.342cm3
MD=2066.37×
53=109517.61kgcm
保险系数较小可满足强度要求。
3.2.3从托臂处考虑挠度情况
托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力P＝2066.37kg，托臂部件由大臂和小臂组成，将从大臂和小臂处分不考虑：
小臂端部处挠度：
…（4.23）
大臂端部处挠度：
经受力分析，大臂端部受一个力P＝2066.37kg和一个弯矩M＝2066.37×
70＝144645.9kgcm；
…………………………（4.24）
因载荷引起的挠度为：
因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度：
主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算，
。
故托臂端部总下沉量为：
在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。
4液压系统
4.1液压系统工作原理
启动电动机按钮后电机起动并带动油泵从油箱中吸入压力油送到举升缸中使活塞杆移动，现在安全溢流阀关闭。
此阀的压力在出厂前差不多调好，以保证起重的额定载荷的要求。
当系统中压力超过极限时，自动溢流卸油阀松开，起动按钮停止供油，提升结束，开始作业工作。
假如拉动滑台上两个机械安全锁后再按手动式下降阀便开始卸油下降，其工作原理图见图5.1：
图5.1液压系统工作原理图
1-齿轮泵，2-电动机，3-滤油器，4-单向阀，5-溢流阀，6-手动式下降阀，7-伺服限流阀，8-软管，9-防油管爆裂阀，10-举升缸，11-液位计，12-空气滤清
4.2液压缸活塞杆受压校核
4.2.1液压缸活塞杆强度验算
依照活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为：
d≥35.7（F/[σ]）1/2mm……………………………………………………（5.1）
式中：
F—载荷力KN。
那个地点F=1/2G=（4000/2）×
g=2000Kgf=19.62KN…………………………………（5.2）
[σ]—活塞杆材料应用应力MPa
[σ]=σs/n………………………………………………………………………（5.3）
其中：
σs—材料屈服极限，n=安全系数。
取σs=315MPa，n=3，[σ]=105MPa。
则d≥35.7（19.62/105）1/2=15.432mm
实际采纳之活塞杆直径d=38mm＞＞15.432mm，因此符合受压强度要求。
4.2.2液压缸活塞杆受压稳定性校核
液压缸压杆安装形式如下图示：
图5.2液压缸压杆安装图
已知：
缸体长度L=1078mm
工作行程l=914mm
活塞杆直径d=38mm
计算长度l′=L+l=1992mm
活塞杆截面积A=（π/4）×
d2
活塞杆转动惯量J=（π/64）×
d4
活塞杆回转半径K=（J/A）1/2=d/4
柔性系数m=85
末端条件系数n=2
则l′/K=4×
l′/d=4×
1992/38=209.684
m×
n1/2=85×
21/2=120.21
由于l′/K＞m×
n1/2，则可按下列公式计算临界载荷
PK=π2nEJ/L′2……………………………………………………………………（5.4）
E—材料弹性模量，取E=2.1×
105MPa，J—mm4，l′—mm
则：
PK=[3.14162×
2×
2.1×
1011×
（3.1416/64）×
0.0384]/19922=106924.616N
取安全系数nK=3,临界稳定载荷PK/nK=106924.616/3=35641.539N
实际工作载荷F=1/2G=2000Kgf=19620N
F=1/2G=2000Kgf=19620N＜PK/nK，因此满足压杆稳定条件。
5结论
本文首先对所有的汽车举升机的情况进行了简单的阐述，并介绍了各类汽车举升机的结构特点，对汽车举升机有了初步了认识。
然后再依照各类汽车举升机的各种使用要求，结合前人设计的举升机的各种结构，按照自己所要设计的举升机的要求对汽车举升机进行了结构方面的设计。
本次所设计的举升机是采纳以液压驱动、液压缸为举升装置以及钢丝绳为同步装置的一般式双柱汽车举升机。
液压驱动是由液压系统以及电箱组成的。
整个举升机的外形是双柱式的，同时它的支撑机构是非对称式的托臂。
通过电磁铁安全锁将立柱内的滑台固定住，起到爱护的作用。
总结这次一般式双柱汽车举升机的设计，大体能够归纳为以下几点：
⑴通过市场调查，首先了解了汽车举升机种类，并熟悉了各类汽车举升机的外形以及它们的功能特点、使用要求等。
在对汽车举升机有了一定的了解后，将各类汽车举升机的装配结构作了对比，最终确定了本次设计的一般式双柱汽车举升机的设计方案。
⑵在确定了设计方案之后，就对一般式双柱汽车举升机的结构进行了设计。
在设计过程中通过参考其它形式的举升机的结构特点，再结合了自己的设计思想，最终把此次一般式双柱汽车举升机的结构设计成由举升装置、立柱、支撑机构、平衡机构和保险机构五大部分组成。
⑶由于汽车举升机是一种将汽车抬升到一定高度后用于汽车维修或保养的举升设备。
因此，在工作的情况下它必须要承受一定的载荷。
因此，在设计了汽车举升机的结构之后，还对它的强度、刚度进行验算，以保证举升机有足够的承载能力来安全有效地工作。
⑷除了对一般式双柱汽车举升机的机械结构进行设计、验算外，还进行了液压部分的验算。
因为本次设计的一般式双柱汽车举升机的驱动系统采纳的是液压驱动，而且它的举升装置采纳了液压缸举升。
而液压缸受压的活塞杆是属于细长杆，因此设计时必须要考虑到细长杆的稳定性，所设计的方案必须要通得过验算。
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