【正文】 子母剪式舉升機設計 [摘要]本設計在考慮典型的汽車舉升機的結構形式和實際工況條件基礎上，依據有限元、虛擬裝配技術及結構優(yōu)化設計等理論，建立舉升機Pro/E三維實體模型，CAD作圖，并進行虛擬裝配，獲得舉升機在載荷工況作用下的應力、應變及變形狀況，進一步提高舉升機的穩(wěn)定性及安全性。[關鍵詞]子母剪式舉升機 Pro/E CADShear type elevator machine design Authors: Chu Bin（Grade 07,Class1,Major machine design manufacture and autormation，school of Mechanical Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Tutor: He Ya Juan Abstract：The design of the car lift in considering the structure of the typical form and on the basis of actual working conditions, based on finite element method, structural optimization of virtual assembly technology and design theory, the Lift Pro / E threedimensional solid model, CAD Mapping, and the virtual assembly, access to lift the load under conditions of stress, strain and deformation conditions, to further improve the stability and safety of lift. Key words：Picture Scissor Lift Pro / E CAD目錄第1章 緒 論 1 選擇背景、研究目的及意義 1 國內外研究現(xiàn)狀 2 舉升機的發(fā)展歷史 2 國內外研究狀況 2 3 研究內容 3 研究方法 3第2章 剪刀式舉升機結構設計 4 舉升機結構確定 4 舉升機整體結構形式及基本組成 4 舉升機各零部件之間的連接關系 5 確定剪刀式舉升機的各結構尺寸 5 建立轎車模型 5 6 電機的選用 8 剪刀式舉升機各部件重量 8 本章小結 10第3章 剪式舉升機機構建模 11 剪刀式舉升機構力學模型 11 舉升機構力學模型建立與分析 11 12 舉升機的力學分析與計算 12 舉升機最低狀態(tài)時，各臂受力情況 13 舉升機舉升到最高位置時，各臂受力情況 14 剪刀式舉升機構主要受力桿件強度校核計算 14 連接螺栓的校核 18 結構加強措施 21 本章小結 21第4章 液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的選擇 23 23 液壓系統(tǒng)組成 23 液壓系統(tǒng)的選擇 25 汽車舉升機液壓系統(tǒng)設計要求 25 26 液壓缸的計算與選型 27 液壓缸的安裝位置 27 舉升機液壓缸推力及行程的確定 28 液壓缸的選型 28 液壓泵的計算與選型 28 液壓泵工作壓力的計算 29 液壓泵功率的計算 29 油泵流量的計算 30 油泵的選型 30 電氣系統(tǒng)設計 31 31 電氣系統(tǒng)控制設計 32 電動機類型的選擇 34 功率 34 電動機的選擇與驗算 35第5章 結 論 37致 謝 38參考文獻 39第1章 緒 論 選擇背景、研究目的及意義近年來，我國汽車業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是轎車行業(yè)，多年來轎車進入普通家庭的夢想已經成為現(xiàn)實，汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車舉升機是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設備，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機。它的主要作用就是為發(fā)動機、底盤、變速器等養(yǎng)護和維修提供方便。舉升機的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經營管理者重視的設備。舉升機一般有柱式、剪式的，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。目前，使用的汽車剪刀式舉升機可能發(fā)生汽車墜落的原因較多，有安裝基礎不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車拖墊打滑等，經過對失效的剪刀式舉升機進行檢測分析發(fā)現(xiàn),這些事故的主要原因往往是設計上存在著缺陷，如果做工不好或者設計不好就容易導致臺面不平、導致單邊升降等危險發(fā)生，因此，進一步提高剪刀式舉升機產品的性能與可靠性，是國內舉升機任重道遠且亟需改進的地方。本設計采用計算機CAD/CAE 對剪刀式舉升機進行結構設計，提高產品的綜合性能和安全可靠性。計算機CAD/CAE技術是一種嶄新的產品開發(fā)技術，是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展的一項計算機輔助工程技術。該技術一出現(xiàn)，立即受到了工業(yè)發(fā)達國家的有關科研機構和企業(yè)公司的極大重視，許多著名的制造廠商紛紛將計算機仿真技術引入各自的產品開發(fā)，取得了良好的經濟效益。計算機CAD/CAE技術在一些發(fā)達國家,如美國、德國、日本等已得到廣泛應用,應用領域極廣，如汽車制造業(yè)、工程機械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機械電子工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)學及工程咨詢等多方面。目前,計算機CAD/CAE技術已在我國得到了應用與推廣,主要在汽車、航天航空、武器制造、機械工程等方面。而從我國目前的情況來看,計算機CAD/CAE技術主要在汽車制造業(yè)和武器裝備制造業(yè)中應用較為廣泛,但只停留在初步應用階段。現(xiàn)今，在我國利用CAD/CAE技術對汽車舉升機進行設計研究還尚未見成果發(fā)表。只有將汽車舉升機的工程實踐和計算機CAD/CAE技術結合起來，才能真正加快汽車舉升機產品的發(fā)展歷程，為此，本課題基于計算機CAD/CAE技術平臺，利用當前CAD/CAE領域內應用比較廣泛的三維軟件Pro/E、有限元軟件ANSYS進行汽車舉升機的強度、剛度、穩(wěn)定性及動態(tài)特性等方面的計算機有限元分析與研究，可以代替剪刀式舉升機物理樣機的前期試驗，為我國汽車舉升機產品的設計、技術開發(fā)方面提供更多的理論參考，進一步提高國產汽車舉升機的穩(wěn)定性和可靠性，提高產品的市場競爭力。該設計的研究方法，也可應用于汽車舉升機及其他新產品的研究開發(fā)中，可以縮短新產品研制周期，減少研制經費，提高設計精度和效率，對于國內舉升機的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。 國內外研究現(xiàn)狀 舉升機的發(fā)展歷史汽車舉升機在世界上已經有了70年歷史。1925年在美國生產的第一臺汽車舉升機，它是一種由氣動控制的單柱舉升機，由于當時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進行密封，因而壓縮空氣驅動時的彈跳嚴重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始采用。發(fā)展至今經歷了許多的變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。其中剪式舉升機使用方便，占地空間較小，受到很多實力雄厚的特約維修站的歡迎，這也是未來舉升機的發(fā)展方向。在市場上可以看到的型式各異、尺寸不同的舉升機中，有一些特別適合于從事特殊類型的維修作業(yè)，也有少數的舉升機適合進行一些其它的維修作業(yè)。 國內外研究狀況目前，發(fā)達國家（如美國）生產的汽車舉升機質量較好、性能較穩(wěn)定、設備操作簡單，在經銷商中口碑良好。我國的汽車舉升機是20世紀90年代依據國外的產品技術生產的，國內最早研究剪式舉升機的是上海寶得寶，1999年開始，寶得寶機型比較笨重，主要的質量問題集中在油管易爆和平臺不同步，2000年后質量有了改進。但由于不是批量，所以價格偏高。到現(xiàn)在舉升機市場已經擁有近百個中外品牌，產品系列成百上千。然而國內汽車舉升機雖然也相對定型，但很多產品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產品設計、技術開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進。剪刀式舉升機是一個使用較廣的舉升機，在最近幾年所有新銷售的舉升機中，至少二分之一都是這種類型的。這種設計之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對維修廠的整體布局進行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，它適用于大多數轎車的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機使用方便，占地空間較小。四是經濟實惠，剪式舉升機較為精密。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊店（如輪胎店）都適用。 研究內容本設計在考慮典型的汽車舉升機的結構形式和實際工況條件基礎上，依據有限元、虛擬裝配技術及結構優(yōu)化設計等理論，建立舉升機Pro/E三維實體模型，并進行虛擬裝配，將關鍵零部件模型導入ANSYS軟件進行有限元分析，獲得舉升機在載荷工況作用下的應力、應變及變形狀況，進一步提高舉升機的穩(wěn)定性及安全性。設計中我們研究的主要內容如下： （1）子母剪式舉升機工作原理與結構形式的研究與分析； （2）子母剪式舉升機二維結構設計； 研究方法資料收集及總體方案制定→舉升機工作原理與結構形式分析→舉升機二維結構設計（對各個機構零件進行強度分析）→整機虛擬裝配→撰寫設計說明書 第2章 剪刀式舉升機結構設計 舉升機結構確定 舉升機整體結構形式及基本組成此次課題設計的內容為子母剪式舉升機，剪刀式舉升機的發(fā)展較迅速，種類也很齊全。按照剪刀的大小分為大剪式舉升機（又叫子母式），還有小剪（單剪）舉升機 ；按照驅動形式又可分為機械式、液壓式、氣液驅動式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝，地面安裝。 ，所以采用子母剪式液壓驅動舉升機就完全可以。為了適合大小維修廠，對地基沒有過多要求，地面安裝即可。 子母剪式液壓平板舉升機由機架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設置限位裝置、升程自鎖保護裝置等以保證舉升機安全使用，保障維修工人的生命安全。舉升機由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動力驅動活塞桿伸縮，帶動舉升臂上升、下降、鎖止。舉升機一側上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。另一側上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。舉升機在工作過程中，以固定鉸支座一側為支點，滑輪向內或向外滑動，使舉升機上升下降，當達到適當的舉升位置時，利用液壓缸上的機械鎖鎖止。子母剪式舉升機使用方便，結構簡單，占地面積小，適用于大多數轎車、汽車的檢測、維修及保養(yǎng)，安全可靠。 舉升機各零部件之間的連接關系舉升機的工作是靠液壓缸活塞桿的運動實現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側舉升臂上通過軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接兩舉升臂。，活塞桿向外伸出時，帶動舉升臂向上運動。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左側用軸連接，因各鉸接處均有摩擦，所以采用潤滑脂潤滑。舉升臂向上運動時，通過軸帶動滑輪滑動，舉升臂、軸與滑輪之間需使用鍵進行周向固定，力才能相互傳遞，滑輪軸上還放有套筒，并采用鎖止螺釘進行軸向固定，軸兩端用彈性擋圈固定，防止臂和滑輪外移；連接螺栓處用止動墊圈固定鎖止；固定鉸支座處用銷鏈接，銷通過鎖止螺釘鎖止；底座通過地腳螺栓固定于地面上；這樣舉升機才能正常工作。 確定剪刀式舉升機的各結構尺寸 建立轎車模型為使舉升機使用范圍廣，本設計首先建立了一個轎車模型[1]。 參數信息車型車身信息上海大眾勁取車身長/寬/高（mm）4830/1895/18854200/1650/1465前輪距15751460