【正文】 子母剪式舉升機(jī)設(shè)計(jì) [摘要]本設(shè)計(jì)在考慮典型的汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和實(shí)際工況條件基礎(chǔ)上，依據(jù)有限元、虛擬裝配技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，建立舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型，CAD作圖，并進(jìn)行虛擬裝配，獲得舉升機(jī)在載荷工況作用下的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀況，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性。[關(guān)鍵詞]子母剪式舉升機(jī) 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(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 舉升機(jī)的發(fā)展歷史 2 國內(nèi)外研究狀況 2 3 研究內(nèi)容 3 研究方法 3第2章 剪刀式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定 4 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 4 舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)系 5 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸 5 建立轎車模型 5 6 電機(jī)的選用 8 剪刀式舉升機(jī)各部件重量 8 本章小結(jié) 10第3章 剪式舉升機(jī)機(jī)構(gòu)建模 11 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型 11 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型建立與分析 11 12 舉升機(jī)的力學(xué)分析與計(jì)算 12 舉升機(jī)最低狀態(tài)時，各臂受力情況 13 舉升機(jī)舉升到最高位置時，各臂受力情況 14 剪刀式舉升機(jī)構(gòu)主要受力桿件強(qiáng)度校核計(jì)算 14 連接螺栓的校核 18 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施 21 本章小結(jié) 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(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 25 26 液壓缸的計(jì)算與選型 27 液壓缸的安裝位置 27 舉升機(jī)液壓缸推力及行程的確定 28 液壓缸的選型 28 液壓泵的計(jì)算與選型 28 液壓泵工作壓力的計(jì)算 29 液壓泵功率的計(jì)算 29 油泵流量的計(jì)算 30 油泵的選型 30 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 31 電氣系統(tǒng)控制設(shè)計(jì) 32 電動機(jī)類型的選擇 34 功率 34 電動機(jī)的選擇與驗(yàn)算 35第5章 結(jié) 論 37致 謝 38參考文獻(xiàn) 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(jìn)入普通家庭的夢想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)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(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機(jī)。它的主要作用就是為發(fā)動機(jī)、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)備。舉升機(jī)一般有柱式、剪式的，其驅(qū)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(jī)可能發(fā)生汽車墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車拖墊打滑等，經(jīng)過對失效的剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行檢測分析發(fā)現(xiàn),這些事故的主要原因往往是設(shè)計(jì)上存在著缺陷，如果做工不好或者設(shè)計(jì)不好就容易導(dǎo)致臺面不平、導(dǎo)致單邊升降等危險(xiǎn)發(fā)生，因此，進(jìn)一步提高剪刀式舉升機(jī)產(chǎn)品的性能與可靠性，是國內(nèi)舉升機(jī)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。本設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)CAD/CAE 對剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的綜合性能和安全可靠性。計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，是國際上20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。該技術(shù)一出現(xiàn)，立即受到了工業(yè)發(fā)達(dá)國家的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)公司的極大重視，許多著名的制造廠商紛紛將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開發(fā)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家,如美國、德國、日本等已得到廣泛應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域極廣，如汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)學(xué)及工程咨詢等多方面。目前,計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)已在我國得到了應(yīng)用與推廣,主要在汽車、航天航空、武器制造、機(jī)械工程等方面。而從我國目前的情況來看,計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)主要在汽車制造業(yè)和武器裝備制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛,但只停留在初步應(yīng)用階段?，F(xiàn)今，在我國利用CAD/CAE技術(shù)對汽車舉升機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究還尚未見成果發(fā)表。只有將汽車舉升機(jī)的工程實(shí)踐和計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)結(jié)合起來，才能真正加快汽車舉升機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展歷程，為此，本課題基于計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)平臺，利用當(dāng)前CAD/CAE領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的三維軟件Pro/E、有限元軟件ANSYS進(jìn)行汽車舉升機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及動態(tài)特性等方面的計(jì)算機(jī)有限元分析與研究，可以代替剪刀式舉升機(jī)物理樣機(jī)的前期試驗(yàn)，為我國汽車舉升機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)方面提供更多的理論參考，進(jìn)一步提高國產(chǎn)汽車舉升機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，提高產(chǎn)品的市場競爭力。該設(shè)計(jì)的研究方法，也可應(yīng)用于汽車舉升機(jī)及其他新產(chǎn)品的研究開發(fā)中，可以縮短新產(chǎn)品研制周期，減少研制經(jīng)費(fèi)，提高設(shè)計(jì)精度和效率，對于國內(nèi)舉升機(jī)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 舉升機(jī)的發(fā)展歷史汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機(jī)，它是一種由氣動控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方開始采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。其中剪式舉升機(jī)使用方便，占地空間較小，受到很多實(shí)力雄厚的特約維修站的歡迎，這也是未來舉升機(jī)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(jī)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(shù)的舉升機(jī)適合進(jìn)行一些其它的維修作業(yè)。 國內(nèi)外研究狀況目前，發(fā)達(dá)國家（如美國）生產(chǎn)的汽車舉升機(jī)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡單，在經(jīng)銷商中口碑良好。我國的汽車舉升機(jī)是20世紀(jì)90年代依據(jù)國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，國內(nèi)最早研究剪式舉升機(jī)的是上海寶得寶，1999年開始，寶得寶機(jī)型比較笨重，主要的質(zhì)量問題集中在油管易爆和平臺不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量，所以價(jià)格偏高。到現(xiàn)在舉升機(jī)市場已經(jīng)擁有近百個中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而國內(nèi)汽車舉升機(jī)雖然也相對定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。剪刀式舉升機(jī)是一個使用較廣的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)中，至少二分之一都是這種類型的。這種設(shè)計(jì)之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機(jī)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(jìn)行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機(jī)使用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，剪式舉升機(jī)較為精密。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店）都適用。 研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)在考慮典型的汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和實(shí)際工況條件基礎(chǔ)上，依據(jù)有限元、虛擬裝配技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，建立舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝配，將關(guān)鍵零部件模型導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，獲得舉升機(jī)在載荷工況作用下的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀況，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性。設(shè)計(jì)中我們研究的主要內(nèi)容如下： （1）子母剪式舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式的研究與分析； （2）子母剪式舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 研究方法資料收集及總體方案制定→舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式分析→舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（對各個機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行強(qiáng)度分析）→整機(jī)虛擬裝配→撰寫設(shè)計(jì)說明書 第2章 剪刀式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為子母剪式舉升機(jī)，剪刀式舉升機(jī)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(jī)（又叫子母式），還有小剪（單剪）舉升機(jī) ；按照驅(qū)動形式又可分為機(jī)械式、液壓式、氣液驅(qū)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(qū)動舉升機(jī)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(jī)由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設(shè)置限位裝置、升程自鎖保護(hù)裝置等以保證舉升機(jī)安全使用，保障維修工人的生命安全。舉升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動力驅(qū)動活塞桿伸縮，帶動舉升臂上升、下降、鎖止。舉升機(jī)一側(cè)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(cè)上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。舉升機(jī)在工作過程中，以固定鉸支座一側(cè)為支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e升位置時，利用液壓缸上的機(jī)械鎖鎖止。子母剪式舉升機(jī)使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，適用于大多數(shù)轎車、汽車的檢測、維修及保養(yǎng)，安全可靠。 舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)系舉升機(jī)的工作是靠液壓缸活塞桿的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側(cè)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(yùn)動。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左側(cè)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(yùn)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(jìn)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(jìn)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(jī)才能正常工作。 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸 建立轎車模型為使舉升機(jī)使用范圍廣，本設(shè)計(jì)首先建立了一個轎車模型[1]。 參數(shù)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