基于虚拟样机技术的四柱式汽车举升机毕业设计.docx

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基于虚拟样机技术的四柱式汽车举升机毕业设计

摘要

本文通过对我国汽车举升机现状的调查、研究、分析，参考国内外解决举升机安全与稳定性问题的解决措施，对几种举升机进行了分析，并结合我国举升机存在的实际情况，提出了适合我国汽车修理行业的四柱式汽车举升机设计方案。

本文首先阐述了四柱式汽车举升机设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。

分析论证了一种举升承载质量为3.5t的四柱式汽车举升机总体设计方案，进行了举升机构的机械系统、液压系统、电气系统等主要机构的方案分析和选择，并对机械部分进行了运动分析以及强度和刚度的校核计算，对液压系统及电气系统进行了设计和计算。

本课题基于计算机仿真平台，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的二维软件AutoCAD、三维软Pro/E、有限元软件ANSYS及动力学仿真软件ADAMS，进行汽车举升机二维图纸设计、三维实体建模、举升机的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，可以代替举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高国产汽车举升机的稳定性和可靠性，提高产品的市场竞争力。

关键词：

四柱式举升机；虚拟样机技术；三维设计；有限元；动态仿真

ABSTRACT

Inthispaper,thestatusquoofChina'sautomotiveliftinvestigation,research,analysis,refertoliftathomeandabroadtoresolvetheissueofsecurityandstabilityofthesolutionsofseveralliftanalysis,combinedwiththeexistenceofourcountrylifttheactualsituation,putforwardforChina'sautorepairindustry,four-postcarliftdesign.

Thispaperdescribedthefirstfour-postcarliftforthepurposeandsignificanceofdesign,developmentandapplicationprospects.Analysisdemonstratedthatthequalityofa3.5tloadliftingthefour-postcarliftdesignprogram,aliftingmechanismofthemechanicalsystem,hydraulicsystem,electricalsystemandothermajorinstitutionsofprogramanalysisandselection,andmechanicalpartsofthemotionanalysis,aswellasstrengthandstiffnessofthecalculationofthecalibrationofthehydraulicsystemandelectricalsystemdesignandcalculation.Thesubjectofcomputer-basedsimulationplatform,theapplicationofcurrentCAD/CAEbroaderfieldofapplicationoftwo-dimensionalsoftware,AutoCAD,three-dimensionalsoft-Pro/E,thefiniteelementsoftwareANSYSanddynamicsimulationsoftwareADAMS,two-dimensionaldrawingsforthedesignofcarlift,three-dimensionalSolidModeling,liftthestrength,stiffness,stabilityanddynamiccharacteristicsofsuchareasasresearchandanalysisofcomputersimulation,canreplacetheliftofthepre-physicalprototypetesting,carliftforourproductdesign,technologydevelopmenttheorytoprovidemoreinformationtofurtherimproveChina-madeautoliftstabilityandreliability,andincreasemarketcompetitiveness.

Keywords:

Four-postTypeLift;VirtualPrototypingTechnology;Three-dimensionalDesign；FiniteElement；DynamicSimulation

第1章绪论

1.1选题背景、研究目的和意义

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，各种维修设备的需求迅速扩大，汽车举升机是维修厂必备的，也是最重要的维修机械。

汽车举升机一般分为立柱式和剪式两种，无论哪一种，它的作用都是将需要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，正因为维修人员要在汽车的下面，因此要求举升机一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。

因此，对汽车举升机的安全性进行研究将具有重大的意义。

目前使用的汽车举升机可能发生汽车坠落的原因较多，有安装基础不牢、自锁装置失效、立柱或拖臂变形、单侧托臂突然下落、板式链断裂、液压油路爆裂、汽车拖垫打滑等，经过对失效的举升机进行检测分析发现,这些事故的主要原因往往是设计上存在着缺陷。

因此，如何提高汽车举升机设计上的稳定性及可靠性是摆在我们面前的一个重要研究课题。

计算机仿真技术是一种崭新的产品开发技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展的一项计算机辅助工程技术，该技术一出现，立即受到了工业发达国家的有关科研机构和企业公司的极大重视，许多著名的制造厂商纷纷将计算机仿真技术引入各自的产品开发，取得了良好的经济效益，它是建造物理样机之前，通过建立机械系统的数字模型（即虚拟样机）进行仿真分析，并用图形显示该系统在真实工作条件下的运动特性，辅助修改设计方案。

本课题研究利用计算机仿真技术，对汽车举升机进行强度、刚度、稳定性、可靠性及动态特性等方面进行研究与分析，修正设计上存在的缺陷并提出结构优化设计方案，不仅可以为汽车举升机的设计制造提供重要的理论依据，而且对于提高举升机的安全性具有重大的现实意义。

该项目的研究方法，也可应用于汽车举升机新产品的研究开发中，可以缩短新产品研制周期，减少研制经费，提高设计精度和效率，与此同时该方法还可以被同类产品所应用与借鉴，经济效益和社会效益显著。

1.2国内外研究现状

随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来巨大的市场需求。

在维修领域中，常以汽车举升机作为重要工具。

它的作用都是将需要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，正因为维修人员要在汽车的下面，因此要求举升机一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。

我国生产的举升机性能还不算稳定。

举升时存在保险不可靠、举升不平衡、钢丝绳断裂、横梁脱落等。

是影响举升安全的不稳定因素。

因此加强举升机的安全性和稳定性是我国举升机行业迫切解决的问题。

而本课题研究运用虚拟样机技术对车辆举升设备的虚拟设计，在产品制造之前运用ANSYS、ADAMS软件进行仿真研究，可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持[2]。

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。

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（如轮胎店），几乎都配备有举升机。

举升机的重要性和普及性，决定了它是一种备受专业人士和经营管理者重视的设备。

目前，发达国家（如美国）生产的汽车举升机质量较好、性能较稳定、设备操作简单，在经销商中口碑良好。

我国的汽车举升机是20世纪90年代依据国外的产品技术生产的，到现在举升机市场已经拥有近百个中外品牌，产品系列成百上千。

然而国内汽车举升机虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多，可靠性差，外观不够美观，在产品设计、技术开发等方面都还有很多地方有待改进。

因此，进一步提高产品性能与可靠性，是国内举升机任重道远且亟需改进的地方。

计算机仿真技术在一些发达国家,如美国、德国、日本等已得到广泛应用,应用领域从汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防工业、医学及工程咨询等多方面。

目前,计算机仿真技术已在我国得到了应用与推广,主要在汽车、航天航空、武器制造、机械工程等方面。

但从我国目前的情况来看,计算机仿真技术主要在汽车制造业和武器装备制造业中应用较为广泛,但只停留在初步应用阶段。

我国对于计算机仿真技术的应用领域和技术水平还很低,但是却有很大的提升空间。

计算机仿真技术在工程中的应用是通过界面友好、功能强大、性能稳定的商业化计算机软件来实现的。

目前，在我国还没有出现利用计算机仿真技术对汽车举升机进行研究，只有将汽车举升机的工程实践和计算机仿真技术结合起来，才能真正加快汽车举升机产品的发展历程，为此，本课题基于计算机仿真平台，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的三维软件Pro/E、有限元软件ANSYS及动力学仿真软件ADAMS，进行汽车举升机的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，可以代替举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高国产汽车举升机的稳定性和可靠性，提高产品的市场竞争力。

1.3举升机的发展方向与前景

对汽车维修保养行业而言，举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。

而传统的机械式举升机安全性较差，所需的维护工作较多，已基本被液压式举升机取代。

它具有安全性能好、维护周期长以及工作效率高等优点。

国内汽车举升机品牌繁多，质量高低参差不齐，除少数大型专业化企业具有较强的研发队伍、完备地制造设施、完善地质量监控手段外，大多数生产厂场地狭小、制造设施落后、监控手段单一。

国内举升机结构上大同小异，在安全保护上也比较雷同。

主要零部件有立柱、升降臂、液压动力单元、油缸、保险。

在安全保护装置上，不能做到在任何时候都能起到作用。

在智能化、人性化上涉及较少。

　国外举升机在结构、选材上比国内有优势外，在安全性上有比较明显的优势。

国外举升机在钢丝绳断裂、油管爆裂、下降过程意外情况等可能情况的安全研究和应用都有涉足。

随着汽车技术开发的日新月异，举升机在设计方面越来越智能化和人性化，将会向遥控、电脑控制方向发展。

同时随着技术的不断成熟，其标准也将逐步统一化。

技术先进、质量稳定的产品将占领市场。

1.4研究内容和研究方法

1.4.1研究内容

本课题在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，将研究内容如下。

（1）利用二维软件设计绘制举升机的总体