汽车检修升降台架设计Word下载.docx
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2.4.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算3.2.4缸筒径向变形计算21
2.4.4活塞杆强度的计算22
2.4.5管路的设计22
3负载图和速度图22
4各主要零部件强度的校核23
4.1升降台的强度校核24
5汽车检修升降台架的控制原理26
结论27
致谢28
参考文献29
1绪论
1.1课题的来源与研究的目的和意义
由于液压工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。
但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。
封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。
因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。
人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。
液压工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的液压产品。
在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。
机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。
现代液压工程液压和液压设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。
人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。
电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。
这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。
人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。
又一方面实践促进人脑智力。
在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。
大脑和手之间的人工智能和液压工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用液压制造。
在过去，各种液压离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。
相互促进，计算机科学和液压工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使液压工程。
在第十九世纪，液压工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。
在第二十世纪，随着液压工程和知识增长的发展开始分解，液压工程专业，有分支机构。
在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。
由于液压工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。
但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。
封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。
综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。
从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。
综合和专业水平。
有液压工程全面而专业的冲突；
在综合性工程技术也有综合和专业问题。
在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。
1.2本课题研究的内容
本次设计主要针对汽车检修升降台架进行设计，从汽车检修升降台架的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：
（1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类汽车检修升降台架的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。
（2）分析汽车检修升降台架的结构与参数。
（3）确定设计总体方案。
（4）确定具体设计方案（包括四连杆机构的设计，液压传动的设计，控制系统的设计，液压缸，轴承等的选型设计等等）。
（5）汽车检修升降台架的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。
（6）说明书的整理。
1.3汽车检修升降台架的发展现状
当今社会，随着机械和液压工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新，不断地完善，汽车检修升降台架同样在发展着，传统的汽车检修升降台架是采用固定的方式，这样劳动效率低，运煤效率同样低下，不适合大批量的检修汽车的场合。
现代汽车检修升降台架是用来代替传统的检修汽车检修升降台架的一种新型的汽车检修升降台架。
随着机械行业的大发展，汽车检修升降台架的使用也越来越广泛。
如果使用传动的临时的固定式汽车检修升降台架的的话，不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量通用型的检修要求。
所以使用一个专用的汽车检修升降台架已成为发展趋势。
汽车检修升降台架的产品图片如图1-1,1-2所示：
图1-1
图1-2
1.4液压传动的基础知识
广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械领域，液压缸的使用非常广泛，几乎无处不在。
传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展的需要。
总之，现代液压工程有五个业务领域：
能源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液压开发和交付，在各种液压服务的开发和交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的发展，液压臂的开发和交付。
水利工程的理论基础的建立和发展。
例如，在工程力学、流体动力学流体和压力的研究；
金属和非金属材料性能的研究，材料科学与工程中的应用；
热生成热力学，传导和开关；
各种液压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科学设计计算；
研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。
研究，并开发新的液压产品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前和未来的需求设计。
液压产品包括：
规划和实施生产设施；
生产调度生产计划的发展和实施的准备；
制造工艺；
设计和制造工具，模具和材料定额；
确定工作定额；
组织加工，装配，测试和包装运输；
产品质量的有效控制。
液压机制造企业的经营管理。
液压系统的液压部件通常是由许多独特的形状组合，精密零件的加工工艺复杂的产品。
一个单件、小批量的生产量，而且在批量，大批量生产，直到。
销售目标在所有行业和个人，家庭。
还卖的社会经济条件影响下，可能会出现大的波动。
因此，液压元件制造企业的管理和经营特别复杂，和生产管理的研究，规划和管理等企业都开始在液压行业。
液压产品的应用。
这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和用于各种工业和成套液压设备的液压改造，液压产品保证长期使用的可靠性和经济。
这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和改造各种工业用液压及成套液压设备，液压产品，保证长期使用的可靠性和经济性。
2汽车检修升降台架总体结构的设计
2.1汽车检修升降台架的总体方案图
汽车检修升降台架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，这样人就可以方便地站在下面进行汽车的底盘相关的维修了，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汽车检修升降台架总体方案图
2.2.汽车检修升降台架的总体设计
2.2.1确定检修升降台架参数的原则
1、要满足配套设备的相关要求；
2、与汽车检修升降台架的工作方式（即时支护或滞后支护）相适应；
3、结构紧凑，人操作方便；
4、汽车检修升降台架的工作稳定性好。
2.2.2确定汽车检修升降台架结构参数的内容
1、确定正常工作条件下，汽车检修升降台架与相应设备的位置关系；
2、确定汽车检修升降台架总体与主要部件的布置与尺。
2.2.3汽车检修升降台架主要尺寸的确定
1、汽车检修升降台架高度
汽车检修升降台架最小高度为：
Hm=1.7m
汽车检修升降台架最大高度为：
Hn=2.3m
2、汽车检修升降台架伸缩比
汽车检修升降台架的伸缩比指最大与最小汽车检修升降台架高度之比值为：
代入数据得m=2。
2.2.4
汽车检修升降台架间距
所谓汽车检修升降台架间距，就是相邻两汽车检修升降台架中心线间的距离。
按下式计算：
bc=Bm+n∙C3；
式中：
bc—汽车检修升降台架间距（汽车检修升降台架中心距）；
Bm—每架汽车检修升降台架升降台总长度；
C3—相邻汽车检修升降台架（或框架）升降台之间的间隙；
n—每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式汽车检修升降台架。
汽车检修升降台架间距bc要根据汽车检修升降台架型式来确定，本次设计取汽车检修升降台架的中心距为1.4m。
2.3四连杆机构的设计
2.3.1四连杆机构的设计
1、汽车检修升降台架高度在最大和最小范围内变化时，如图所示，升降台端点运动轨迹的最大宽度e应小于或等于70mm好为30mm。
2、汽车检修升降台架在最高位置时和最低位置时，升降台与掩护梁的夹角P和后连杆与底平面的夹角
Q，如图一所示，应满足如下要求。
汽车检修升降台架在最高位置时，P≤52°
～62°
，Q≤75°
～85°
，汽车检修升降台架在最低位置时为有利于石头下滑，防止石头停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求TGP>
W，如果钢和石头的摩擦系数W=0.3，则P=16.7°
。
为了安全可靠，最低工作位置应使P≥25°
为宜。
而Q角主要考虑后连杆底部距底板要有一定距离，防止汽车检修升降台架后部冒落岩石卡住后连杆，使汽车检修升降台架不能下降。
一般取Q≥25°
～30°
在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。
四连杆机构的特征
3、从上图可知，掩护梁和升降台铰点e’和瞬时中心O之间的连线与水平夹角为θ时，要使
θ满足tgθ≤0.35的范围，其原因是θ角直接影响汽车检修升降台架承受附力。
4、应取升降台前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为汽车检修升降台架工作段，如上图所示的h段。
其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使升降台有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在升降台上的摩擦力指向采空区。
同时底板阻止底座向后移，使整个汽车检修升降台架产生顺时针转动的趋势，从而增加了升降台前端的支护力，防止升降台前端上方顶板冒落。
并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。
水平力的合力也相应减少，所以减轻了掩护梁的外负荷。
5、从以上分析得知，为使汽车检修升降台架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使e值减小，取双纽线向前凸的一段为汽车检修升降台架工作段。
所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，运用作图法就可以，下图即为掩护梁和后连杆构成的曲柄滑块机构。
2.3.2四连杆机构的几何作图法
四连杆机构设计的作图法按如下步骤进行。
1.确定掩护梁上铰点至升降台顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。
一般按同类型汽车检修升降台架用类比法来确定，关于这两个尺寸的大小对汽车检修升降台架受力的影响，后面进行专门研究。
2.掩护梁和后连杆长度的确定。
用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度。
如图4—3所示。
设：
G——掩护梁长度，A——后连杆长度，L2——e’点引垂线到后连杆下铰点之距，
H1——汽车检修升降台架最高位置时的计算高度，H2——汽车检修升降台架最低位置时的计算高度，
从几何关系可以列出如下2式：
GcosP1—AcosQ1=L2
GcosP2—AcosQ2=L2
将以上两式联立可得：
A/G=（cosP2—cosPI）/（cosQ2—cosQ1）
说明：
汽车检修升降台架计算高度为汽车检修升降台架高度减去掩护梁上铰点至升降台顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。
按四连杆机构的几何特征要求，选定P1、
P2、Q1、Q1、代入上式，可以求得A/G的比值。
由于汽车检修升降台架型式不同，一般A/G的比值按以下范围来取。
掩护式汽车检修升降台架：
A/G=0.45～0.61
支撑式掩护式汽车检修升降台架：
A/G=0.61～0.82
汽车检修升降台架最高位置时的计算高度为：
H1=GsinP1+AsinQ1
根据A/G的比值和（4—7）可以求得掩护梁的长度G和后连杆长度A,经过取整后，再重新计算出P1、P2、Q1Q2的角度，这几个参数就确定了。
3.几何作图法的作图过程用几何作图法确定四连杆机构的各部尺寸，具体作法如图4—4所示。
作图步骤如下
（1）确定后连杆下铰点O点的位置，使他大体比底座底面高200mm～250mm（或类比同类型汽车检修升降台架确定）。
（2）过O点作与底面平行的水平线H—H线。
（3）过O点作与H—H线的夹角为Q1的斜线。
（4）在此斜线上截取线段oa，oa长度等于A,a点为后连杆与掩护梁的铰点。
（5）过A点作与H—H线有交角a1的斜线，以A点为圆心，以G为半径作弧交此斜线一点'
e，此点为掩护梁与升降台的交点。
（6）过e点作H—H线的平行线F—F线，则H—H线与F—F线的距离为H1，为液压汽车检修升降台架最高位置时的计算高度。
（7）以a点为圆心，以（0.2～0.3）G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b，为前连杆上铰点的位置。
（8）过'
e点作F—F线的垂线（认为液压汽车检修升降台架由高到低变化时，'
e点在此直线上滑动）。
（9）在垂线上作液压汽车检修升降台架在最低位置时，升降台与掩护梁的交点'
'
e。
（10）取'
ee线中间某点'
e，为液压汽车检修升降台架降到此高度时掩护梁与升降台的铰点（液压汽车检修升降台架由高低变化时，升降台前端点运动轨迹为近似双纽线，中间这一点的位置直接影响升降台前端运动轨迹的形状、变化宽度等）。
（11）以o点为圆心，oa为半径作圆弧。
（12）以'
e点为圆心，掩护梁长'
ae为半径作弧，交前圆弧上一点'
a，此点为液压汽车检修升降台架降到中间某一位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
（13）以'
ae为半径作弧，交最前圆弧上一点'
e，此点为汽车检修升降台架降到最低点位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
（14）连接'
ea、'
ea，并以'
a点为圆心。
ab长为半径作弧，交'
ae上一点'
b点；
以'
a点为圆心，ab长为半径作弧，交'
b点。
则b、'
b、'
b三点为液压汽车检修升降台架在三个位置时，前连杆的上铰点。
（15）连接'
ao、'
ao为液压汽车检修升降台架降到中间某一位置和最低位置时后连杆的位置。
（16）分别作。
bb和合'
bb的垂直平分线，其交点c即为前连杆下铰点，bc为前连杆长度。
（17）过c点向H—H线作垂线，交点d，则线段oa、ab、bc、cd和do为液压汽车检修升降台架四连杆机构。
（18）按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸，再用几何作图法画出液压汽车检修升降台架掩护梁与升降台铰点'
e的运动曲线，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，便可以画出不同的曲线来，再按液压汽车检修升降台架四连杆机构的几何特征进行校核，最后选出最优的四连杆机构尺寸来。
在设计实践中，可以按图4—5所示的方法进行。
把硬纸板按1:
∶10或1∶5的剪成掩护梁和前、后连杆三个板块，再根据前连杆下铰点c点的位置，前、后连杆长度，曲线最大宽度，曲线的形状及θ角的要求，不断调整3个板块的位置，一直找到合适的几何尺寸为止。
2.4液压缸的选型计算
液压缸的设计计算：
由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。
表3.1
液压缸工作压力与活塞杆直径
液压缸工作压力p/MPa
<
5
5～7
>
7
推荐活塞杆直径d
（0.5～0.55）D
（0.6～0.7）D
0.7D
强度校核的项目包括缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径ds。
当D/δ>
10时为薄壁，δ按下式校核:
式中，D-缸筒内径；
当D/δ<
10时为厚壁，δ按下式校核:
2.活塞杆直径d
式中，F—活塞杆上的作用力；
[σ]—活塞杆材料的许用应力，[σ]=σb/1.4。
3.缸盖固定螺栓直径ds
k—螺纹拧紧定螺栓个数；
[σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]=σs/（1.22~2.5），σs为材料的屈服点。
2.4.1缸体壁厚的计算
⑴按薄壁筒计算：
⑵按中等壁厚计算：
⑶按厚壁筒计算：
［σ］缸体材料许用应力；
［σ］＝σb/
n；
σb缸体材料的抗拉强度。
对于45钢正火处理，σb＝580
Mpa；
n安全系数；
一般取3.5～5；
ψ强度系数；
对于无缝钢管ψ＝1；
c计入管壁公差及侵蚀的附加壁厚；
一般按标准圆整缸体外圆值；
D缸体内径（mm）;
2.4.2缸底厚度的计算
⑴平形无油孔：
;
⑵平形有油孔：
d0油口直径（mm）；
2.4.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算
Ppl缸筒发生完全塑性变形的压力；
σs缸体材料的屈服强度。
对于45钢正火处理，σs＝340
D1缸体外径
2.4.4缸筒径向变形计算
△D
缸体材料在试验压力下的变形量；
E
缸体材料弹性模数；
对于钢材E＝2.1×
105Mpa；
γ缸体材料的泊松系数；
对于钢材γ＝0.3；
2.4.5活塞杆强度的计算
活塞杆强度计算公式为：
d1活塞杆危险截面直径；
整体式活塞杆的各种类型分别如下图所示：
1、耳环连接
2、端部铰轴连接
3、中部铰轴连接
4、端部法兰连接
5、中部法兰连接
6、底部法兰连接
2.4.5管路的设计
各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。
由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如下表所示。
油液在压油管中的流速取3m/min，
d≥2
=2×
mm=9.3mm
油液在吸油管中的流速取1m/min,
d≥2
mm=11.3mm
两个油管都按GB/T2351-2005选用外径Φ15mm、内径Φ12mm的无缝钢管。
流量、速度
快进
工进
快退
输入流量L/min
q1=（A1qp）/（A1-A2`）
=（19.63x6）/（19.63-10.01）
=12.24
q1=0.5
q1=qp=6
排出流量L/min
q2=（A2q1）/A1
=（10.01x12.24）/19.63
=6.24
=（0.5x10.01）/19.63
=0.25
q2=（A1q1）/A2
=（19.63x6）/10.01
=11.76
3负载图和速度图
查相关表格可知，液压缸的工作
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