【正文】 根據圖（ ）所示的舉升機的結構分析，在最低位置時因要求高度為 230mm，可求出α角度： 2 3 0 9 0 / 2 1 2a r c s in = = 71420 176。α ， L2=1420 cos7176。 =1409mm， 同理根據余弦定理我們可求得此時的液壓缸長度 b2為 471mm，利用反余弦定理求的此時的 β=15176。 。 但是由設計結構如圖 所示分析，汽車是通過斜坡行駛到方凳上固定的，因此整車舉升位置的高度包括車輪的部分，方凳的高度，而定位夾具的高度，汽車裙邊的高度都必須考慮在夾具卡鉗真正開始舉升汽車的位置之中。也就是說舉升裝置在最低位置 230mm 處時并沒有舉升汽車，也就是不需要承受汽車載荷，此時只需要承受自身載荷需要的推力很小，這里就不必要做詳細計算了。結構簡圖如圖 所示。 圖 整體結構 20 由上段分析可 知，舉升機的最低點應該是在舉升至夾具基礎裙邊為基準，由之前的分析可知最低位置越高則需要的液壓系統推力越小。本設計參照實際車型參數取裙邊距地面距離最小值 150mm（實際值大多數大于 150mm），由設計尺寸可知夾具高出上平臺水平面 200mm，方凳高 400mm，所以裙邊此時距地面距離為： 400+150=550mm。而定位夾具距地面的高度此時為： 230+200=430mm。這就是說當整個裝置舉升 550mm 減去 430mm等于 120mm 以后才開始承受汽車載荷。此時液壓缸的推力是整個舉升過程中所需推力最大值，選擇液壓系統 時根據推力最大值確定。下面根據圖 來計算此時的 Fp 的大小。 在舉升裝置上升 120mm 后，此時的設備高度為 350mm，得 35090 / 212arcsin = =121420 176。α 。 同樣由余弦定理求得此時的液壓缸軸線與水平線夾角為：β =176。把α，β， L， L1，W 的值代入公式 ：）（ ????? ??? .82312s in2504 c o s 1 21 4 2 0pWF， 所以解得： Fp= KN（一側）。 舉升機構的力學分析與計算 本設計采用雙鉸接剪刀式 舉升機 ，由電控 液壓 系統 驅動 。通過活塞的伸縮來實現高度變化，舉升時間由所選液壓系統型號決定。 分析舉升機不同舉升高度的受力情 況可知，在 給定載荷下 ,舉升到不同高度時所需油缸推力不同，各舉升臂與軸受力也不同。為分析方便， 在計算過程中只分析舉升機最低點和舉升到最高位置時的受力情況即可。因之前很多的參數為初選值，因此需要對主要的軸，橫梁，舉升臂等零部件進行分析校核。 舉升機構最低狀態(tài)時，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。舉升機在最低點時，舉升機重量均勻的分布在平臺的四個支撐點上，平臺鋼結構有效載荷之和 W所產生的重力直接作用在滑動鉸支座和固定鉸支座上。在最低點時，舉 升臂傾角α值 12176。 因α很小，所以計算過程中我們可以將 W 近似看成 作用在平臺中心位置。 因舉升重量和平臺質量之和 W 由兩側舉升機共同承受，所以舉升臂一側的載荷為 W1= 1/2W=1/2 20xxkg= KN (1)計算舉升臂 AOB 的受力 ，如圖 所示。 圖 舉升臂 SOB 的受力 21 圖 為桿 AOB 的受力情況， A 作用處為滑動鉸支座， B 作用處為固定絞支座。在剛要舉升的瞬間， O 點的受力很小，主要載荷集中在 A 點，且因為角α度數很小，這里FBy 忽略不計。 FA=W/4=， FBX， Foy 及 FOX的值由液壓缸推力決定，參照下一節(jié)計算。 （ 2）計算舉升臂 COD 的受力，如圖 所示。 圖 舉升臂 COD 的受力 由前面計算可知，在最低點時： F180。p=。由力的平衡條件可知 Fox=F180。ox=FBX=F180。p cosβ = 176。 = KN Foy=F180。oy= F180。p sinβ = KN Fc=FD=W/4= KN 因在最低點時α角很小， D 點主要承受縱向載荷，絞支座主要起連接作用，這里 FDX 值很小，可忽略不計。 舉升機構舉升到最高位置時，各臂受力情況 舉升機升高到 時，其平臺上部受力如圖 所示，通過力矩平衡方程我們 圖 平臺上部的受力 得到如下關系式 FA+FD=W/2 FA L cosα + FD 0=W/2 L/2 cosα 22 解得 FA= FD= （ 1） 計算舉升臂 AOB 的受力，如下圖 所示。 圖 舉升臂 AOB 的受力 通過力及力矩方程我們得到如下方程組 FOX+FBX=0 Foy+FBy=FA FA L/2 cosα +FBy L/2 cosα =FBX L/2 sinα FA L cosα + FOX L/2 sinα = Foy L/2 cosα 由于舉升汽車到最高位置以后，液壓缸作為主要的豎向支撐，所以底座板上的固定絞支座幾乎只起連接作用，這里 FBy 值很小，忽略不計。 解得 FOX= KN FBX= KN Foy= KN （ 2） 計算舉升臂 COD 的受力，如下圖 所示。計算方程如下 FDX+FP cosβ = F180。OX FDy+F180。oy=FC+FP sinβ 由前面的計算可知，在最高點時 FP= KN，β =176。根據力的平衡條件計算可得方程式如下 FOX=F180。OX= KN Foy=F180。oy= KN 解得 FDy= KN FDX= KN 23 圖 舉升臂 COD 受力 定位夾具及拉塔的力學分析與計算 定位夾具的結構較為復雜，其主要受力點在兩個卡鉗的頂端，汽車全部載荷支撐在四個卡鉗的上。拉塔是以方管為主要零件構成的，由液壓系統的推力來驅動。 定位夾具的受力分析 由于總載荷為 W=，其載荷約平均分配給四個夾具。受力見圖 所示。 圖 定位夾具的受力 由于夾具只承受來自汽車的載荷，平臺的載荷與其無關，所以我們計算可得 F=1/4（ WW 平臺 ） =1/4（ ）≈ KN 拉塔的受力分析 因拉塔的受力是隨著液壓缸的推力變化及車身受損的不同部位而需要改變的，很難準確的計算出具體的受力，這里假設計算其承受力最大的情況時。參考實際維修大梁的數據可知，一般要求拉塔最大拉力在 50KN 至 100KN，本設計是針對小型車的普通碰撞維修，這 里取拉塔所受的最大拉力為 70KN，即選擇液壓缸的最大推力為 70KN，受力簡圖如圖 所示，假設液壓推桿垂直作用在拉塔的中間位置，那么可得 F1=F2=35KN 24 圖 拉塔的受力 主要零部件的強度校核 舉升臂 AOB 的強度校核 （ 1） 在舉升到最高位置時，α =45176。， Foy=， FOX=， FBX=。因其舉升臂中間通過銷 軸連接，故在中間點處產生最大彎矩。下面通過力及力矩圖 來分析。 圖 舉升臂 AOB 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 25 ???? KNKN 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 結構可近似一方鋼，所以通過截面中心的中心線即為中性軸。 3）截面對中性軸的慣鉅為 4733z 701812 hb ??????I 4） 舉升臂的最大彎曲應力 a1 6 733 MP?? ????? 5）最大軸向正應力 KNFFF OXAN o s45s in ?????? 2A = 7 0 m m 1 8 m m = 1 2 6 0 m m180。 =NFA 26 93 0 5 .51 2 6 0 m mN M P a≈ 6） 兩種變形的總應力 m a x = 5. 5+ 16 7= 17 2. 5MPad 經查材料表可知 45 鋼的抗拉強度為 600MPa，屈服強度為 300Mpa。 對于承受載荷比較大，但承受最大載荷的時間不長的情況下我們取安全系數為 ，所以 600MPa 除以 后計算可得 45 鋼許用抗拉強度為 500MPa。由于舉升臂承受的總應力 小于45 鋼許用 500Mpa，經過計算校核舉升臂 AOB 在最高狀態(tài)時它的強度充分滿足設計要求。 （ 2）舉升臂在最低位置時（剛開始承受載荷時），α =12176。， FOX=?；谏弦还?jié)的公式及彎矩圖，我們得到在最低點時計算結果如下 ?????? KNKNM KNFFF OXAN o s12s in ??????? =NFA 5 51260 m mKN M Pa≈ 1）因為慣性矩及中性軸位置均不變，所以我們得到 3 373 . 4 1 0 3 5 1 0= = 2 3 1 a5 . 1 5 1 0 MPd 創(chuàng) ?180。 26 2）兩種變形的總應力 m a x = 3 3 .8 5 + 2 3 1 = 2 6 5 M Pad ＜ 500MPa 經?？芍伺e升臂的強度 265MPa＜ 500MPa，所以其強度 合格。 所以經過以上兩種狀態(tài)下 的計算分析，舉升臂 AOB 的強度無論在最高位置及最低位置時均滿足強度要求。 舉升臂 COD 的強度校核 （ 1）在舉升至最高位置時，α =45176。，β =176。， FP=， FDX=， FC=。舉升臂 COD 中間有兩個銷軸孔，其可能發(fā)生破壞的可能性較大，下面通過力矩圖 進行分析。 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 結構可近似一方鋼，所以通過截面中心的中心線即為中性軸。 3) 截面對中性軸的慣鉅 4733z 701812 hb ??????I 4) 舉升臂的最大彎曲應力 7 33 MP?? ????? 5) 最大軸向正應力 KNFFFF DXPCN o s45s i n45c o s45s i n ???????? 2A = 7 0 m m 1 8 m m = 1 2 6 0 m m180。 =NFA 21 9 .6 7 1 5 .611 2 6 0m mN M P a≈ 6）兩種變形的總應力 m a x =+= ad 由上一節(jié) 可知， 45鋼許用應力為 600MPa，除去安全系數 后為 500MPa。因為總應力 ＜ 500MPa，所以強度合格。 （ 2）舉升臂在最低位置時（剛開始承受載荷時），α =12176。，β =176。， FDX=0 KN，Fc=， Fp=。基于上節(jié)公式及彎矩圖的相關計算，可得在最低點時的計算結果如下 ?????? KNKNM KNFFF PCN i i n12s i n ????????