【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 參數(shù)： 最大舉升 3 高度 1060mm，工作臺(tái)長(zhǎng)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。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。 （ 2） 擬解決的主要問題 1）框架式汽車大梁校正儀總體方案設(shè)計(jì)； 2）利用 AutoCAD完成大梁校正儀二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3）利用 CATIA完成大梁校正儀的三維建模； 4）利用 ANSYS 軟件對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析； 5） CATIA 虛擬 裝配。 研究流程如圖 所示。 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。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。然后驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)通過支撐橫軸推舉汽車至一定高度，此時(shí)因?yàn)榇罅菏軗p的部位不同，需要調(diào)整拉塔的方向。拉塔是通 過卡鉗卡在平臺(tái)上的，因此可實(shí)現(xiàn) 360176。范圍工作。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。 舉升機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)確定 舉升機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是基于小型剪刀式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，剪刀式舉升機(jī)的市場(chǎng)較成熟，類型也很豐富。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(dòng)形式又可分為機(jī)械式、電控液壓式、氣液驅(qū)動(dòng)式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝，地面安裝。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。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。整體結(jié)構(gòu)形式草圖如圖 所示。 圖 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式 ① — 上平臺(tái) ② — 舉升臂 ③ — 液壓系統(tǒng) ④ — 滑道角鋼 ⑤ — 底座 ⑥ — 固定鉸支座 從整體結(jié)構(gòu)來看，雙鉸接剪叉式舉升機(jī)由舉升臂、滑動(dòng)裝置，上下平臺(tái)，電控液壓系統(tǒng)四大部分組成。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。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。雙鉸接式舉升機(jī)有兩組完全相同的舉升臂機(jī)構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)滑輪之間。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(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞桿伸縮，帶動(dòng)兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止。 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。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。液壓缸通過舉升橫向支承軸來舉升整個(gè)平臺(tái)，舉升臂 以固定鉸支座一側(cè)為支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動(dòng)，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e升位置時(shí)，利用電控臺(tái)及擋塊鎖止。剪刀式舉升機(jī) 6 操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于維修，占地面積小 ，適用于大多數(shù)轎車的維修，且安全可靠。 舉升機(jī)構(gòu)各零部件安裝位置及潤(rùn)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(rùn)滑及減少摩擦。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(rùn)滑劑。每側(cè)兩 個(gè)舉升臂通過銷軸連接，為減少剪應(yīng)力的作用，在舉升臂連接處焊有鋼板，其中摩擦處都要油脂潤(rùn)滑。液壓缸底部固定在底板的固定支座上，活塞桿作用在上端支撐軸上，活塞桿由三個(gè)套筒來固定位置，并留有一定的間隙。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。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(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 舉升平臺(tái)及定位夾具主要結(jié)構(gòu)確定 舉升平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 舉升平臺(tái)主要由一個(gè)彎成方形的鋼板和焊在內(nèi) 部的槽型鋼組成。在兩側(cè)分別有一對(duì)卡鉗及托盤卡在鋼板上。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。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。在卡鉗的側(cè)面上各焊接一個(gè)方管，作為舉升梁和夾具支撐。如圖 所示。 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。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。兩個(gè)卡鉗由螺栓連接?？ㄣQ固定在一個(gè)方形鋼板上，鋼板下端焊接有一個(gè)圓柱體，圓柱放在一個(gè)粗型螺栓內(nèi)，螺栓可以通過伸縮來控制夾具的高度，以適應(yīng)不同的車高。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)。結(jié)構(gòu)如圖 所示。 7 圖 夾具組件主要結(jié)構(gòu)形式 ① — 卡鉗 ② — 連接螺栓 ③ — 夾具螺栓柱 ④ — 夾具支撐柱 ⑤ — 加強(qiáng)筋 ⑥ — 滑動(dòng)套管 拉塔的主要結(jié) 構(gòu)確定 拉塔橫梁處整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成 拉塔橫梁是用來支撐拉塔柱和液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件?？拷脚_(tái)一端的固定是靠一個(gè)卡鉗與托盤掐在平臺(tái)鋼板上，其中為了滿足拉塔的可旋轉(zhuǎn)性，在橫梁一端平板上開有三個(gè)銷軸孔。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(rùn)滑減少摩擦。橫梁的另一端是連接拉塔柱的兩塊鋼板。如圖 所示。 圖 橫梁組件主要結(jié)構(gòu)形式 ① — 拉塔柱夾板 ② — 拉塔橫梁 ③ — 固定鉸支座 ④ — 活動(dòng)插銷 ⑤ — 固定插銷 ⑥ — 托盤⑦ — 支撐立板 ⑧ — 卡鉗 ⑨ — 上平臺(tái) 拉塔柱的結(jié)構(gòu)形式及基本組成 拉塔柱是整個(gè)大梁校正儀的關(guān)鍵所在，液壓活塞桿通過推拉塔柱上的銷軸來驅(qū)動(dòng)拉塔，拉塔往后傾同時(shí)拉動(dòng)了掛在拉塔柱上的鐵鏈，鐵鏈一頭通過鉤子來拉大梁。拉塔柱由方管構(gòu)成，其豎向焊有方塊用來掛住鐵鏈。這個(gè)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是每個(gè)銜接處及銷軸連接處都需要脂潤(rùn)滑。結(jié)構(gòu)如圖 所示。 8 圖 拉塔柱主要結(jié)構(gòu)形式 ① — 擋塊 ② — 拉塔立柱 ③ — 拉鏈 ④ — 夾板 ⑤液壓系統(tǒng) 其它附件 除了上述主要結(jié)構(gòu)外，在汽車準(zhǔn)備進(jìn)入維修階段時(shí)候，我們還需要將其舉升至一定的高度，以便舉升機(jī)將其舉升。因此需要幾個(gè)長(zhǎng)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。方凳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均為鋼板與方管焊接而成（如圖 ）。其他拉鏈及鉤子均為選購件，滿足使用強(qiáng)度即可，這里不做詳細(xì)的介紹了。 圖 方凳組合簡(jiǎn)圖 確定框架式大梁校正儀各結(jié)構(gòu)尺寸及材料 建立待修汽車基本參數(shù)模型 為了盡量滿足市場(chǎng)常見車型的維修，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)常見乘用車車模型。根據(jù)表 所列車身參數(shù)信息。 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。 參數(shù)信息表 技術(shù)數(shù)據(jù) 數(shù)值 單位 工作臺(tái)長(zhǎng) /寬 2300/950 mm 舉升高度范圍 230~1060 mm 拉塔工作范圍 360 176。 校正儀底部結(jié)構(gòu)部分主要尺寸及材料的確定 （ 1）經(jīng)實(shí)地參考測(cè)量及表 ， 中的參數(shù)來支撐地板主要尺寸：長(zhǎng) 1480mm，寬920mm，厚為 12mm。材料為 Q235 鋼，為了節(jié)省材料，中間去除部分材料。如圖 所示。 圖 底板結(jié)構(gòu)尺寸 上圖 為去除材料的尺寸（注：此說明書中所有圖中尺寸均代表實(shí)際尺寸，單位 mm）。 （ 2）在底板一端焊有支座及軸承滑道，因舉升裝置中舉升臂一端需要固定在絞支座上，而另一端為滑動(dòng)裝置，為了使舉升臂尺寸相同，需保證其各端處于同一高度。參考舉升機(jī)的絞支座確定其主要尺寸：高 80mm，寬 60mm，厚 15mm。，材料為 Q235 鋼 .銷軸處孔直徑為 30mm（參考銷軸規(guī)格），銷軸長(zhǎng)取 78mm，液壓缸 處銷軸長(zhǎng)度 100mm，中心孔距 車型 捷達(dá)先鋒 吉利帝豪 EC718 車身長(zhǎng) /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）。加厚滑道厚度 25mm，上面焊有角鋼，其安裝位置由內(nèi)側(cè)舉升臂及焊接在舉升臂上的短軸來確定。 校正儀中間結(jié)構(gòu)部分尺寸及材料的確定 （ 1）首先設(shè)定舉升到最大高度時(shí)，兩舉升臂夾角為 90176。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。由此計(jì)算舉升臂的長(zhǎng)度L=（ 106090/212） /cos45176。 =，這里取 L=1420mm， 寬度取 70mm，厚度取 18mm，材料為 45 鋼。其中安裝舉升臂的絞支座距離取 25mm（ 7mm 配合間隙）。 每?jī)蓚€(gè)交叉的舉升臂連接處之間各焊接一個(gè)長(zhǎng) 160mm，寬 70mm，厚 18mm 的加厚板。在中間處均開有直徑為 30mm 的孔，用于穿插銷軸。銷軸的尺寸參照 GB88286 初選 d=30，長(zhǎng)為 100mm。其中兩個(gè)內(nèi)側(cè)的舉升臂還需要有與液壓缸配合的孔，孔徑即需要穿插的液壓缸支承軸軸徑，初選 D=40mm，材料為 40Cr。墊片及開口銷采用國(guó)標(biāo)值，銷軸長(zhǎng)度在后面小節(jié)計(jì)算。 （ 2）舉升臂內(nèi)側(cè)穩(wěn)定橫梁焊接鋼板長(zhǎng)度等于兩側(cè)舉 升臂距離。寬 45mm，厚 10mm。材料為 45 鋼。焊接位置距離舉升臂端部取 110mm。 （ 3）兩個(gè)液壓缸的活塞桿據(jù)離內(nèi)側(cè)舉升臂為 120mm。活塞桿頂部套管與橫軸裝配處有兩個(gè)長(zhǎng) 85mm，內(nèi)徑 40mm 的套筒，和一個(gè)長(zhǎng) 265mm，內(nèi)徑 40mm 的中間套筒組成。液壓缸底部安裝位置跟上部對(duì)應(yīng)相同。 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。 圖 平臺(tái)主要輪廓結(jié)構(gòu) ① — 內(nèi)橫梁 ② — 槽型鋼滑道 ③ — 內(nèi)貼槽型鋼 由技術(shù)參數(shù)可知平臺(tái)長(zhǎng)度 2300mm，寬 950mm，這里高度取 90mm，厚度 20mm，鋼板材料使用 Q235。折角后尺寸如上圖 所示。平臺(tái)鋼板的內(nèi)部焊接有熱軋槽型鋼，槽型鋼的型號(hào)采用五號(hào)，其具體尺寸參照 GB/T 7071988，其各段長(zhǎng)度以完全焊接在鋼板的內(nèi)壁上為準(zhǔn)。 （ 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(zhǎng) 835mm 的方 11 管，由 GB/T 309420xx 選擇高 50mm，寬 70mm 型。安裝位置因上部槽型 鋼滑道的影響，兩個(gè)橫梁采用非對(duì)稱安裝方式（見圖 ）。 （ 3）內(nèi)壁焊接滑道槽型鋼由 GB/T 7071988 可選，高 63mm，寬 40mm。 因舉升位置最低 點(diǎn)高 230mm，可 以求得在最 低點(diǎn)時(shí)舉 升臂與地面 的夾角： a r c s i n = 2 3 0 9 0 2 1 2 1 4 2 0a 184。解得α =7 176。因舉升最大高度時(shí)夾角為 90176。所以1420*cos7176。－ 1420*cos45176。 =，這里取 525mm 作為槽型鋼滑道長(zhǎng)度。其安裝位置由舉升最大高度時(shí)上端絞支座的位置確定 。 （ 4） 在舉升汽車時(shí)我們需要在平臺(tái)上安裝舉升支撐臂來支撐起裙邊，舉升臂與平臺(tái)的連接需要必須滿足隨汽車的不同的軸距而移動(dòng)。所以需要用卡鉗及托盤連接來二者。卡鉗及卡盤卡在高 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