【正文】 由技術(shù)參數(shù)可知平臺(tái)長度 2300mm，寬 950mm，這里高度取 90mm，厚度 20mm，鋼板材料使用 Q235。 （ 3）兩個(gè)液壓缸的活塞桿據(jù)離內(nèi)側(cè)舉升臂為 120mm。 （ 2）舉升臂內(nèi)側(cè)穩(wěn)定橫梁焊接鋼板長度等于兩側(cè)舉 升臂距離。在中間處均開有直徑為 30mm 的孔，用于穿插銷軸。由此計(jì)算舉升臂的長度L=（ 106090/212） /cos45176。材料為 Q235 鋼 .銷軸處孔直徑為 30mm（參考銷軸規(guī)格），銷軸長取 78mm，液壓缸 處銷軸長度 100mm，中心孔距 車型 捷達(dá)先鋒 吉利帝豪 EC718 車身長 /寬 /高（ mm） 4415/1674/1415 4635/1789/1470 前 /后輪距 1429/1422 1502/1492 軸距 2602 2650 車重 1114 1310 最小離地間隙 137 167 10 底板 55mm，墊片采用 GB/T 84820xx，材料為標(biāo)準(zhǔn) 35 鋼（以下銷軸材料均同）。如圖 所示。 參數(shù)信息表 9 本設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)吉利轎車和大眾轎車的車身信息確定框架式大梁校正儀相關(guān)配合的尺寸適用范圍。方凳結(jié)構(gòu)簡單，均為鋼板與方管焊接而成（如圖 ）。這個(gè)結(jié)構(gòu)較為簡單，但是每個(gè)銜接處及銷軸連接處都需要脂潤滑。橫梁的另一端是連接拉塔柱的兩塊鋼板。結(jié)構(gòu)如圖 所示。其中為了滿足不同汽車的車寬及裙邊的后度差 異，需要把其中一個(gè)卡鉗設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式。在平臺(tái)內(nèi)壁槽鋼上焊有槽型鋼滑道，兩側(cè)對(duì)稱焊接。整個(gè)裝置雖然要求裝配精度不高，但是各鉸接處均有一定的摩擦，所以必須采用潤滑脂潤滑。另一側(cè)通過與舉升臂焊接的短軸套進(jìn)滾針軸承來實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)，并且在滑道加厚板及不等邊角鋼上涂有脂潤滑劑。另一側(cè)上下端為滑輪在角鋼內(nèi)滑動(dòng)，舉升臂通過軸與滑輪連接。由于本次設(shè)計(jì)采用斜坡式方凳來使汽車上升到舉升位置，再加之利用安全性較高的電控液壓系統(tǒng)來控制，所以避免了另加液壓缸自鎖裝置，即節(jié)省成本有保證安全操作。為了適合大小維修企業(yè)，對(duì)地基沒有過多要求，采用平板直接放在地面安裝即可。拉塔定位后把拉鏈一端的鉤子鉤在受損部位，通過驅(qū)動(dòng)另一個(gè)液壓缸使拉塔向后拉動(dòng)鏈 5 子實(shí)現(xiàn)拉伸大梁的作用。汽車通過斜坡式方凳駛上一定高度后，通過可調(diào)位置的夾具夾緊不同的汽車裙邊后定位汽車。利用 AutoCAD完成校正儀的二維總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后 CATIA建立三維模型，在將關(guān)鍵零部件模型通過專用模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口導(dǎo)入 ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析， 獲得校正儀在載荷工況作用下的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀，然后用 CATIA整機(jī) 虛擬裝配。目前框架式汽車大梁校正儀主要有以下功能特點(diǎn)：（ 1）能實(shí)現(xiàn)單拉臂可多角度拉伸，同時(shí)能對(duì)事故車進(jìn)行 360176。隨著時(shí)間的推移，目前市場上自主的品牌已經(jīng)逐漸成熟起來， 并且在不斷地?cái)U(kuò)大銷售網(wǎng)絡(luò)于全國，基本在各大省會(huì)城市均有銷售代理，且價(jià)格范圍較廣，多數(shù)在 36 萬元左右。在這其中美式大梁校正儀憑借價(jià)格優(yōu)勢及外觀而市場占有率較高，但隨著維修質(zhì)量要求的提高，夾具設(shè)備的不斷升級(jí)，歐式憑借其功能的強(qiáng)大，操作靈活及占地面積小等優(yōu)勢逐漸在市場上走俏。而框架式大梁校正儀 使用方便， 占地 空間較小 ， 也 受到很多實(shí)力雄厚的特約維修站的歡迎 。九十年代歐洲通過出口到中國市場逐漸把它的產(chǎn)品推向亞洲地區(qū)。本課題基于計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)，應(yīng)用 CAD/CAE 領(lǐng)域比較領(lǐng)先的設(shè)計(jì)軟件 AutoCAD 進(jìn)行二維草圖繪制，使用了當(dāng)前先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件 CATIA 進(jìn)行三維建模及整機(jī)裝配，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前運(yùn)用 ANSYS 軟件進(jìn)行質(zhì)量分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更改設(shè)計(jì)中的缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，減少產(chǎn)品開發(fā)周期，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率，為此設(shè)備的生產(chǎn)實(shí)際提供一些有價(jià)值的理論支持。利用大梁校正儀專業(yè)設(shè)備方可保證對(duì)汽車大梁的維修的質(zhì)量水平。而隨著對(duì)售后服務(wù)的要求的不斷提升，也為了更好的發(fā)展企業(yè)，各維修廠家已經(jīng)開始了激烈的服務(wù)競爭。目前在汽車事故中對(duì)大梁及鈑金的修復(fù)十分常見。汽車大梁校正儀的出現(xiàn)避免了高額的更換費(fèi)用，這樣既減少了顧客的損失，也可促進(jìn)制造設(shè)備企業(yè)市場的發(fā)展。對(duì)框架式汽車大梁校正儀進(jìn)行深入研發(fā)將對(duì)我國在這一領(lǐng)域發(fā)展有實(shí)質(zhì)性的意義。由于舉升機(jī)歷史較長，技術(shù)較成熟，所以在 80 年代期間，美國及歐洲就率先通過對(duì)剪式舉升機(jī)的改造而研發(fā)出框架式大梁校正儀。目前歐美已經(jīng)將其產(chǎn)品出口至全世界，我國山東地區(qū)少數(shù)企業(yè)也已經(jīng)打破傳統(tǒng)局面，將設(shè)備出口至芬蘭等北歐國家。所以市面上此產(chǎn) 品主要由歐洲及美國設(shè)計(jì)制造，他們已經(jīng)在精確恢復(fù)技術(shù)方面取得了很大成就。由于起步較晚，所以目前多數(shù)企業(yè)是借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)。由此可見目前中國汽車維修設(shè)備市場對(duì)框架式汽車大梁校正儀的需求將會(huì)不斷上升。 研究內(nèi)容及研究方法 研究內(nèi)容 （ 1）分析框架式汽車大梁校正儀的結(jié)構(gòu)形式及工作原理，根據(jù)以下參數(shù)： 最大舉升 3 高度 1060mm，工作臺(tái)長度 2300mm， 工作臺(tái)高度 2301060mm， 工作臺(tái)寬度 950mm， 降到最低點(diǎn) 為 230mm， 拉塔工作范圍 360度 ， 液壓系統(tǒng)最大工作壓力 16Mpa， 氣源壓力要求 ， 拉塔牽引最大拉力 70KN， 完成方案設(shè) 計(jì)及質(zhì)量校核計(jì)算。 4 圖 研究流程圖 第 2 章 校正儀整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 框架式汽車大梁校正儀工作原理 框架式汽車大梁校正儀是基于舉升機(jī)基礎(chǔ)上附加定位夾具，拉塔等裝配成的。范圍工作。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)所要舉升的重量為 2t 以下的乘用車，所以采用雙鉸接剪叉式液壓驅(qū)動(dòng)舉升機(jī)就完全符合設(shè)計(jì)理念。在達(dá)到舉升高度時(shí)， 由于選擇的液壓系統(tǒng)中活塞桿的行程要大于實(shí)際舉升所需行程，所以必須在滑道處加以擋塊來限制其 舉升高度。 舉升機(jī)一側(cè)上下端為焊接在橫梁及底板上的固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。 舉升機(jī)構(gòu)各零部件安裝位置及潤滑 舉升臂一側(cè)底端通過焊接在底板上的固定支座及上部橫梁上的絞支座來固定，底板是一塊中間去除材料的矩形鋼板，絞支座通過銷軸固定舉升臂，在連接處個(gè)留有間隙以便潤滑及減少摩擦。為了在聚生過程中更加穩(wěn)定，每側(cè)整個(gè)舉升臂安裝位置均在同一水平平面內(nèi)，且在兩側(cè)舉升臂之間焊有橫向穩(wěn)定板。在平臺(tái)中間則通過方管橫梁來穩(wěn)定，且在橫梁上焊有固定絞支座。 ① — 外橫梁 ② — 托盤 ③ — 橫梁卡鉗 定位夾具整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 夾具是用來支撐整個(gè)汽車的關(guān)鍵零部件，通過四個(gè)卡鉗分別卡住汽車的裙邊。夾具底端通過方形鋼板焊接在一個(gè)方管上，方管套在另一個(gè)方管上，這樣可以實(shí)現(xiàn)左右靈活移動(dòng)。液壓缸支承座焊接在橫梁上，且留有一定的間隙，同時(shí)需要脂潤滑減少摩擦。拉塔柱由方管構(gòu)成，其豎向焊有方塊用來掛住鐵鏈。因此需要幾個(gè)長條方凳及一對(duì)斜坡式方凳，將汽車開上去之后方可進(jìn)行下一步。根據(jù)表 所列車身參數(shù)信息。材料為 Q235 鋼，為了節(jié)省材料，中間去除部分材料。參考舉升機(jī)的絞支座確定其主要尺寸：高 80mm，寬 60mm，厚 15mm。舉升臂上支點(diǎn)設(shè)定在上平臺(tái)中心線的位置，上平臺(tái)高度鋼板取 90mm，底板厚度取 12mm。 每兩個(gè)交叉的舉升臂連接處之間各焊接一個(gè)長 160mm，寬 70mm，厚 18mm 的加厚板。墊片及開口銷采用國標(biāo)值，銷軸長度在后面小節(jié)計(jì)算。焊接位置距離舉升臂端部取 110mm。 校正儀上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸及材料的確定 （ 1）舉升平臺(tái)是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)，為了滿足拉塔在 360 度內(nèi)均可工作，需要設(shè)計(jì)一定的轉(zhuǎn)角，如圖 所示。 （ 2）舉升平臺(tái)內(nèi)部橫向需要穩(wěn)定及安裝絞支座和滑道，所以焊接兩個(gè)長 835mm 的方 11 管，由 GB/T 309420xx 選擇高 50mm，寬 70mm 型。解得α =7 176。 =，這里取 525mm 作為槽型鋼滑道長度?？ㄣQ及卡盤卡在高 90mm 的平臺(tái)鋼板上安裝，并且卡鉗及托盤頂端恰好接觸高 50mm 的槽型鋼上，其二者材料均選 45 鋼?？ūP立柱中心位置據(jù)卡鉗表面 25mm。滾針軸承型號(hào)參照廠家實(shí)際可提供的型號(hào)為 308226C，內(nèi)徑 25mm，外徑 45mm，厚 30mm，優(yōu)先選購耐磨的材料。 定位夾具的尺寸及材料的確定 （ 1）定位夾具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，我們這里主要參照 CAD 二維草圖來說明詳細(xì)尺寸。因其需要隨不同車寬而移動(dòng)，所以只需要滿足對(duì)稱裝配即可。支撐軸夾板厚 20mm，材料 Q235 鋼。 連接處對(duì)稱焊接的鋼板厚度分為 20mm， 25mm 兩處，其中從焊接端到橫梁一端厚度為25mm，材 料 Q235 鋼。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖 。 （ 5）拉鏈的選擇廠家提供的直徑 10mm，外長 50mm，外寬 34mm，長度 左右。材料由選購的廠家確定，這里不作詳細(xì)介紹。二者材料均為 Q235 鋼，其數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求選定，其余不作詳細(xì)介紹。 拉塔柱上的焊接板及焊接方塊的總質(zhì)量約為 15kg。 （ 2）夾具體 45 鋼密度 *3，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這里估算 G=30kg。 長度 ， 密度為 *3。 估算其體積為 142 7 2=1988創(chuàng) cm179。 所以可得質(zhì)量為 179。 Q235 鋼密度 g/cm179。 （ 3） 根據(jù)參考舉升系統(tǒng)實(shí)物，兩個(gè)液壓系統(tǒng)總質(zhì)量約為 30kg。綜上我們可以知道實(shí)際舉升的重量應(yīng)該去除底板處的質(zhì)量，所以我們計(jì)算出實(shí)際舉升質(zhì)量為 1500+（ ） = 為留有安全空間，本設(shè)計(jì)要求大梁校正儀能夠舉升 20xxkg。在確定框架式大梁校正儀的主要內(nèi)容中，我們參照了豐田中心的剪式舉升機(jī)，煙臺(tái)優(yōu)利公司的 UL300 型框架式大梁校正儀，及煙臺(tái)萬騰 VE900 型等商品的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。剪刀式舉升機(jī)構(gòu)作為舉升平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分 ,其力學(xué)特性對(duì)平臺(tái)性能產(chǎn)生直接影響。 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型建立與分析 舉升機(jī)夠右側(cè)為固定鉸支座，左側(cè)為滑動(dòng)鉸支座，平臺(tái)上放有總荷載，舉升機(jī)上升過程中，荷載重心相對(duì)上移，達(dá)到最高位置時(shí)舉升臂夾角為 90176。液壓缸支撐點(diǎn)距離 L1=250mm，臂長L=1420mm， L2為變化值。所以我們設(shè)如下公式 FA =FD =W /4 （ ） FB =FC = W /4 （ ） 舉升機(jī)構(gòu)主要關(guān)系參數(shù)的確定 通過分析剪刀式舉升機(jī)構(gòu) ,發(fā)現(xiàn)液壓缸推力 FP和油缸軸線與水平面之間的夾角 β及舉升臂與水平面夾角α 有直接關(guān)系。其 受力分析如圖 所示。α =45176。因此由反余弦定理可得出液壓缸軸線與水平面夾角β =176。 =1409mm， 同理根據(jù)余弦定理我們可求得此時(shí)的液壓缸長度 b2為 471mm，利用反余弦定理求的此時(shí)的 β=15176。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示。這就是說當(dāng)整個(gè)裝置舉升 550mm 減去 430mm等于 120mm 以后才開始承受汽車載荷。α 。通過活塞的伸縮來實(shí)現(xiàn)高度變化，舉升時(shí)間由所選液壓系統(tǒng)型號(hào)決定。 舉升機(jī)構(gòu)最低狀態(tài)時(shí)，各臂受力情況 由之前的章節(jié)分析可知，這里的最低狀態(tài)指的是升高 120mm 開始承受載荷之時(shí)。 因舉升重量和平臺(tái)質(zhì)量之和 W 由兩側(cè)舉升機(jī)共同承受，所以舉升臂一側(cè)的載荷為 W1= 1/2W=1/2 20xxkg= KN (1)計(jì)算舉升臂 AOB 的受力 ，如圖 所示。 （ 2）計(jì)算舉升臂 COD 的受力，如圖 所示。ox=FBX=F180。p sinβ = KN Fc=FD=W/4= KN 因在最低點(diǎn)時(shí)α角很小， D 點(diǎn)主要承受縱向載荷，絞支座主要起連接作用，這里 FDX 值很小，可忽略不計(jì)。計(jì)算方程如下 FDX+FP cosβ = F180。OX= KN Foy=F180。受力見圖 所示。因其舉升臂中間通過銷 軸連接，故在中間點(diǎn)處產(chǎn)生最大彎矩。 =NFA 26 93 0 5 .51 2 6 0 m mN M P a≈ 6） 兩種變形的總應(yīng)力 m a x = 5. 5+ 16 7= 17 2. 5MPad 經(jīng)查材料表可知 45 鋼的抗拉強(qiáng)度為 600MPa，屈服強(qiáng)度為 300Mpa。 FOX=。 舉升臂 COD 的強(qiáng)度校核 （ 1）在舉升至最高位置時(shí)，α =45176。 圖 舉升臂 COD 的剪力圖及彎矩圖 1）舉升臂的彎矩圖如圖 所示，舉升臂最大彎矩為 ?????? KNKNM 27 2) 確定舉升臂 1 中性軸的位置，截面形心距底邊為 mm357018 357018 ?? ?? 因舉升臂 1 結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過截面中心的中心線即為中性軸。 （ 2）舉升臂在最低位置時(shí)（剛開始承受載荷時(shí)），α =121