[信息與通信]基于cadcae技術(shù)的剪刀式汽車舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 03:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 定鉸支座位置, F3 與F5 作用點(diǎn)分別對應(yīng)平臺和底座的滑動(dòng)鉸支座位置。 力學(xué)方案示意圖為分析方便,我們將平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和簡化為W1 ,剪刀式舉升機(jī)構(gòu)自重載荷為W3 ,油缸自重載荷為Wcy ,根據(jù)分析,假設(shè)舉升臂機(jī)構(gòu)自重載荷為W3和 油缸自重載荷為Wcy忽略不計(jì)。如圖所示,根據(jù)上一章所定舉升臂兩端銷孔中心連線長度為L ,L=1306mm 其與水平線夾角為α。定義d為液壓缸下安裝點(diǎn)與舉升臂中心銷孔距離(平行于舉升臂) , f為上安裝點(diǎn)與舉升臂端銷孔的距離,定義上下兩鉸接點(diǎn)高度為Hg，定義滑動(dòng)鉸支座與固定鉸支座之間的距離為Lb，根據(jù)幾何關(guān)系,液壓缸軸線與水平線夾角θ與α有以下函數(shù)關(guān)系： （） 由式()可知,液壓缸軸線與水平線夾角θ是d、f、的函數(shù),而當(dāng)d、f這2個(gè)參數(shù)確定時(shí),在舉升機(jī)構(gòu)升降過程中θ隨α變化。為平臺簡化模型[5]。 平臺簡化模型 假定W1 作用于平臺中心位置,則當(dāng)平臺起升,剪刀機(jī)構(gòu)變幅帶動(dòng)滑輪內(nèi)移時(shí),則WFF4和α有如下關(guān)系[15]（B近似等于L/2）。 （） （） 剪刀機(jī)構(gòu)外載情況。剪叉舉升機(jī)構(gòu)外載狀況如圖 。為計(jì)算剪刀式舉升機(jī)構(gòu)內(nèi)每個(gè)支架鉸接點(diǎn)的內(nèi)力和油缸推力,以研究該機(jī)構(gòu)各內(nèi)力、油缸推力與α角之間的關(guān)系,并找出其最惡劣工況,我們將該機(jī)構(gòu)拆分為4個(gè)獨(dú)立的隔離體,分別對應(yīng)該機(jī)構(gòu)從上到下的各段剪叉桿[5],。 圖 各剪桿受力分析圖該圖使用的符號說明如下:Kx 為剪叉機(jī)構(gòu)各鉸接點(diǎn)內(nèi)力, x = 1, 2, 3??8。其中奇數(shù)為該鉸接點(diǎn)Y方向受力,偶數(shù)為對應(yīng)鉸接點(diǎn)X 方向受力。 Fx 為作用在剪刀式舉升臂 機(jī)構(gòu)上的外力, x = 3, 4, 5, 6。 P為液壓缸的推力。據(jù)此,在不考慮摩擦力的情況下,建立力學(xué)平衡方程如下面矩陣所示[5]： 在上面的矩陣中,設(shè)。由于油缸的自重忽略不計(jì),故設(shè)F = F3 = F4 = F5 = F6 =W1 /4。以上矩陣給出了外載、剪刀式舉升機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)與油缸推力及各剪刀舉升臂受力的相互關(guān)系,為剪刀式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及關(guān)鍵參數(shù)的研究提供理論依據(jù)。通過編寫的 MATLAB程序矩陣解以上多元方程得以下結(jié)果: （） 舉升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)研究與確定分析前述剪刀式舉升機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)Pmax和油缸軸線與支架梁之間的夾角(θα)有較大關(guān)系。給定載荷下,起升油缸夾角越小,則所需推力越大。由式()可知,起升油缸的最小夾角由d, f這2個(gè)關(guān)鍵的幾何參數(shù)決定[5]。因此,上述4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)可在一定范圍內(nèi)調(diào)整而不產(chǎn)生干涉。根據(jù)剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型式及編制的MATLAB運(yùn)算程序,在d, f這2個(gè)關(guān)鍵幾何參數(shù)允許調(diào)整的范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算,研究它們與起升油缸推力Pmax的關(guān)系。經(jīng)對d, f 這2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的研究,結(jié)合防止機(jī)構(gòu)幾何干涉，并且不發(fā)生死角現(xiàn)象及制造工藝方面的考慮,確定其值: 。 計(jì)算液壓缸的推力 舉升機(jī)升高到2m時(shí)液壓缸的推力舉升機(jī)升高到2m時(shí)，tanα== 由式（）得舉升機(jī)的重心不變 F3和F4之間的距離為896mm ，由式（）和（）求得F3 =，則F4=。將f=500mm 、d=250mm、F= F3 =（）中，我們得到P=。舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)液壓缸的推力根據(jù)圖（）所示的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，可求出α角度 , tanα= 再根據(jù)式（）， 解得將α=176。、θ=176。、L=1306mm、f=500mm 、d=250mm代入到式（）中，解得液壓缸的最大推力為 P= KN。由前面分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)液壓缸的推力是整個(gè)舉升過程中所需推力最大值，選擇液壓系統(tǒng)時(shí)根據(jù)推力最大值確定。 舉升機(jī)的力學(xué)分析與計(jì)算剪刀式舉升機(jī)是一種可以廣泛用于維修廠的舉升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操作簡便等特點(diǎn)，只需用此種安全可靠的舉升設(shè)備將汽車舉升到一定的高度，即可實(shí)現(xiàn)對汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速器等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修功能。隨著我國私家車保有量越來越大，此種型式的舉升機(jī)需求量也會日益增大。本機(jī)主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷3t；在載重3t情況下，由最低位置舉升到最高位置需60s；當(dāng)按下下降按鈕使三位四通閥右位接通，車輛由最高位置降到最低位置需40s；；舉升機(jī)在最低位置時(shí)的舉升高度為350mm，最大舉升高度為2000 mm，工作行程為1650 mm。剪刀式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有多種，本設(shè)計(jì)中的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)系指液壓驅(qū)動(dòng)的小剪式舉升機(jī)構(gòu)。舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制，由舉升臂內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接兩側(cè)舉升臂的軸，使安裝在上下位置的滑輪沿滑道滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)的上下移動(dòng)。設(shè)備的主要部分有：控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和安全鎖機(jī)構(gòu)。分析剪式舉升機(jī)不同舉升高度的受力情況可知，在給定載荷下,舉升機(jī)舉升到不同高度時(shí)，所需油缸推力不同，各舉升臂與軸所受的力也不同。為分析方便，在計(jì)算過程中，我們只分析舉手機(jī)最低點(diǎn)和舉升到最高位置的受力情況即可。 舉升機(jī)最低狀態(tài)時(shí)，各臂受力情況 與平臺接觸處的兩鉸接點(diǎn)的力學(xué)分析與計(jì)算由前一節(jié)分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，舉升機(jī)重量均勻的分布在平臺上，平臺鋼結(jié)構(gòu)和平臺有效載荷之和Wz1所產(chǎn)生的重力直接作用在滑動(dòng)鉸支座和固定鉸支座上。在最低點(diǎn)時(shí)，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度α。 tanα=因α很小，所以計(jì)算過程中我們可以將Wz1 近似看成作用在平臺中心位置，Wz1為舉升重量與平臺重量之和，即 （g取10N/kg）因舉升重量和平臺質(zhì)量之和由兩側(cè)舉升機(jī)共同承受，所以代入式（）和（）中的W1只是Wz1的一半，W1= 解得 計(jì)算各舉升臂的受力 舉升臂受力圖，F(xiàn)3 作用處為滑動(dòng)鉸支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平衡方程。方程如下:解得 分析計(jì)算結(jié)果，我們可以看到，k1,k2,k6三個(gè)未知量都與k5有關(guān)，只要確定出k5，其他就都能解出。，我們能夠很快分析出，舉升重量全部作用在平臺上，在舉升機(jī)起升瞬間，很小，則k5鉸接孔處豎直方向分力很小，幾乎為零，對桿件只起連接作用，我們將k5取0 N。則。 舉升臂2受力情況，液壓缸的推力直接作用在連接兩側(cè)舉升臂之間的軸上，間接作用在舉升臂2上。 k3,k4,F4x為未知量，P= KN。列力和力矩平衡方程: 解得 通過計(jì)算結(jié)果，我們可以看出液壓缸在瞬間舉升時(shí)，水平方向的分力和固定鉸支座處的水平方向分力都很大。所以舉升機(jī)的剛度強(qiáng)度一定要滿足要求，否則維修工人在作業(yè)時(shí)將很危險(xiǎn)。 舉升臂3受力圖舉升臂3在實(shí)際工作過程中，對整個(gè)舉升機(jī)受力情況沒有太多影響，主要起連接件的作用。F5和F6支撐上面所有的重量 （初步確定）。圖中k7和k8為未知量。列方程如下： 解得 舉升臂4的受力圖 舉升臂4的力F6作用處是固定鉸支座，所以有兩個(gè)方向作用力。液壓缸的固定端作用在連接舉升臂的軸上。舉升臂承受液壓缸的重力，并不承受液壓缸的推力。液壓缸的推力有輸入的液壓油來平衡。在這個(gè)受力圖中，只有F6x是未知的。 解得 舉升機(jī)舉升到最高位置時(shí)，各臂受力情況舉升機(jī)升高到2m時(shí)，
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