【正文】 .................45參考文獻(xiàn) ...............................................................461 / 54第 一 章 緒 論汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。本章就從舉升機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。1925 年在美國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車舉升機(jī)，它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。1966 年，一家德國(guó)公司生產(chǎn)出第一臺(tái)雙柱舉升機(jī)，這是舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的又一突破性進(jìn)展，但是直到 1977 這種舉升機(jī)才在德國(guó)以外的其它國(guó)家出現(xiàn)。它和四柱舉升機(jī)相比，既有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)，以下將作一簡(jiǎn)要說明。在舉升前汽車必須駛上舉升機(jī)。但這類舉升機(jī)仍存在兩個(gè)主要問題，接近汽車下部較難；在車間移動(dòng)舉升機(jī)時(shí)難逾越地面上的障礙物?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用，而移動(dòng)式舉升機(jī)卻相對(duì)要少得多。而今絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型” ，導(dǎo)致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機(jī)器件而不便操作。單柱舉升機(jī)有兩大優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)其下降后，不致成維修車間的障礙物；汽車可在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)。單柱舉升機(jī)的主要缺點(diǎn)是：第一，它需要在車間的地面挖掘一個(gè)相當(dāng)大的坑穴后才能安裝；其次，它只能為使用提供車輪支撐方式；第三，使用時(shí)難于接近汽車下部的一些重要檢修區(qū)域。雙柱舉升機(jī)（包括液壓式或機(jī)械式） ，均具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，檢修汽車下部具有很高的可接近性（幾乎達(dá)到 100%） ；其次，采用車輪自由型的方式支撐汽車，因而拆卸車輪時(shí)不需要其它輔助性的舉升措施；第三，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面小。四柱舉升機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個(gè)臺(tái)板。由于臺(tái)板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣，當(dāng)汽車駛上臺(tái)板時(shí)也不致墜入其間的空隙中。四柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是：和雙柱舉升機(jī)相比，戰(zhàn)地面積教大，對(duì)汽車檢修區(qū)域可接近性較差。各種舉升機(jī)設(shè)備如雨后春筍，不斷涌現(xiàn)，質(zhì)量不斷提高，銷量逐年增加。汽車舉升機(jī)是汽車維修設(shè)備行業(yè)的支柱設(shè)備之一，讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機(jī)，為汽車維修企業(yè)服務(wù)。為此，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺(tái)板和橫梁的高度；這樣，既便于汽車駛上舉升機(jī)，又使駛上臺(tái)板的斜面長(zhǎng)度盡可能短，節(jié)約車間的占地。（2）正確選擇傳動(dòng)方式。機(jī)械傳動(dòng)的成本較高，耗能較多，但安全性較好。機(jī)械式舉升機(jī)的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機(jī)的維修量卻相對(duì)要小些。（3）絲繩的選擇。鋼絲繩應(yīng)有較高的安全系數(shù)，一般應(yīng)達(dá) 8。如英國(guó)某公司 3t 系列的舉升機(jī)所采用的鋼絲繩的直徑為 9mm，兩根并列，每根 37 股，每股 6 根鋼絲。這樣，不僅價(jià)格便宜，還能減輕鋼絲繩的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。汽車舉升機(jī)具有潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)槿藗円谄湎旅婀ぷ?；?dāng)其升降時(shí)如不小心，也會(huì)碰傷手足。汽車舉升機(jī)的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設(shè)計(jì)制造方面采取措施，好提高汽車舉升機(jī)的安全技術(shù)特性；另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程，保證汽車舉升機(jī)能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確地運(yùn)行。 設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施 當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù)，如自動(dòng)控制\光電開關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，因而在設(shè)計(jì)制造舉升機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)，積極采用先進(jìn)可靠實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)。（1）舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支撐)，一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此時(shí)舉升機(jī)的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。（3）所有的控制電路均采用失效保護(hù)，即任何單個(gè)元件失效，也不會(huì)使舉升機(jī)墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。原有的提升系統(tǒng)失效時(shí)，它能自動(dòng)進(jìn)行有效的支撐。（6）所有的運(yùn)動(dòng)零件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。 使用維護(hù)方面的安全保證措施使用維護(hù)方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機(jī)有使用前的準(zhǔn)備工作，舉升汽車時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，承載時(shí)的穩(wěn)定性，降下汽車時(shí)的注意事項(xiàng)，日常和定期維修檢查工作等。但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會(huì)造成嚴(yán)重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。首先，應(yīng)選購(gòu)那些安全性能良好的汽車舉升機(jī)，另外，還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解說明書中的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)并認(rèn)真貫切執(zhí)行。（1）使用中的舉升機(jī)每天都應(yīng)進(jìn)行檢查。維修時(shí)應(yīng)采用該舉升機(jī)的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。每臺(tái)舉升機(jī)的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。故欲舉升那些前后軸載荷嚴(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。（4）舉升汽車時(shí)，車內(nèi)不得有人。（5）舉升機(jī)區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。（7）在舉升機(jī)上承載汽車時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作。只有當(dāng)支撐器與汽車上的承力點(diǎn)接觸嚴(yán)密后才能將舉升機(jī)升起。（8）要注意某些汽車上的零部件由于移動(dòng)或安裝位置的不同會(huì)引起重心的急劇5 / 54變化，從而導(dǎo)致舉升汽車時(shí)的不穩(wěn)定。要降下舉升機(jī)前，還必須松開鎖緊裝置。第 2 章 剪 叉 式 升 降 臺(tái) 的 應(yīng) 用 及 其 受 力 分 析 的 討 論 剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式本討論的目的通過分析氣液動(dòng)類的剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍。在民航、交通運(yùn)輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)的過程中，一般我們會(huì)考慮如下三種設(shè)計(jì)方案，如簡(jiǎn)圖 21 所示： 圖 21 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖中表示氣液動(dòng)剪叉式升降平臺(tái)的三種結(jié)構(gòu)形式。圖中的三種結(jié)構(gòu)形式的不同之處在于驅(qū)動(dòng)件液壓缸的安裝位置不同。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿控制平臺(tái)鉛直升降。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿可控制平臺(tái)鉛直升降。直立固定剪叉式結(jié)構(gòu)，液壓缸的行程等于平臺(tái)的升降行程，整體結(jié)構(gòu)尺寸龐大，且球鉸鏈加工負(fù)載，在實(shí)際種應(yīng)用較少。而且活塞桿所承受的載荷力要比實(shí)際平臺(tái)上的載荷力要大的多。雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)。因此，在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算由圖 22 可知圖 22 位置參數(shù)示意圖 （1）21/sin(cos),CLHll???? （2）22()cos。?以下相同。 （3）221/[()]HLTCll???設(shè) 代入（3）式得00/,/,H??。雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算：圖 23 運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖圖中， 是 F 點(diǎn)的絕對(duì)速度； 是 B 點(diǎn)絕對(duì)速度； 是 AB 支撐桿的速度；VV1?是液壓缸活塞平均相對(duì)速度； 是升降平臺(tái)升降速度。在（5）式中，——液壓缸活塞平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；1——升降平臺(tái)升降速度；2V——支撐桿與水平線的夾角。9 / 54 雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算圖 24 動(dòng)力參數(shù)示意圖圖中，P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力，Q 是升降平臺(tái)所承受的重力載荷。由于滾動(dòng)輪與導(dǎo)向槽之間為滾動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)很?。╢=）,為簡(jiǎn)化計(jì)算，或忽略不計(jì)，由（6） 、 （7）式簡(jiǎn)化為：。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減??；當(dāng) 、 減小時(shí)，P/Q 值隨之增大，??在液壓缸行程不變的情況下，升降平臺(tái)升降行程會(huì)減小；反之，則會(huì)使液壓缸行程受力增大。在滿足升降行程及整體結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，選取較高的 、 初始值。液壓缸可采用單作用缸也可以采用雙作用缸，不過要看具體情況。采用單作用柱塞缸時(shí)考慮到在空載荷時(shí)，上平板的自重應(yīng)能克服液壓缸活塞與缸體間的密封阻力。 針對(duì)性比較小實(shí)例：如某自動(dòng)生產(chǎn)線上， 需設(shè)計(jì)一種升降平臺(tái)，要求升降平臺(tái)最大升降行程應(yīng)大于620mm，升降平臺(tái)面最低高度應(yīng)小于 300mm，最大承重載荷 0050kg根據(jù)實(shí)際使用要求，我們選取了單作用柱塞缸式液壓缸。升降太機(jī)構(gòu)尺寸：升降臺(tái)面最低高度0CmaxS=281mm。支撐桿長(zhǎng)度 L=1 按照上述尺寸，結(jié)合以上公式分別對(duì)雙鉸接剪叉式和水平固定剪叉式兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了計(jì)算。水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)公式如下： 221/[()]。其中，S—— 液壓缸的實(shí)際行程， T——機(jī)架長(zhǎng)度（A 點(diǎn)到 G 點(diǎn)的距離） 。hmax由于采用了雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺(tái)，在設(shè)備安裝時(shí)避免了挖地坑，不僅節(jié)省了費(fèi)用，還給以后了設(shè)備維護(hù)和檢修帶來方便。圖 25 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 雙鉸接剪叉式升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析比較剛剛我們已經(jīng)簡(jiǎn)單的分析并討論了雙鉸接剪叉式液壓升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)與其他兩種機(jī)構(gòu)的區(qū)別以及在實(shí)際應(yīng)用中所存在的利和弊，但是在考慮各方面條件如單作用柱塞式液壓缸、雙鉸連接、雙支撐桿、相同的升降平臺(tái)等都不改變的基礎(chǔ)之上，能否將設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化呢？為證明這一點(diǎn)，我們可以從該機(jī)構(gòu)的布置方式考慮，將結(jié)構(gòu)略改動(dòng)一下。因此，我們針對(duì)實(shí)際升降臺(tái)剪叉機(jī)構(gòu)中液壓缸常用的布置方式存在的問題，提出了另一種相對(duì)布置方式，將13 / 54液壓缸布置在與之相對(duì)稱的左側(cè)，即與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，來進(jìn)一步分析討論。根據(jù)升降臺(tái)剪叉機(jī)構(gòu)的工程實(shí)例做了幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的對(duì)比計(jì)算和液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇。根據(jù)文獻(xiàn)《甘肅大學(xué)學(xué)報(bào)》的有關(guān)液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析一章，得知在這種布置方式的情況下，如圖：圖 27 液壓缸布置在左側(cè)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式為 （1） 2cos2in()yalv vl???????活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式為 （2） 2cossin()i()lPWa????式中， 111,tan[t],sin(i)hlal d???? ????。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是液壓缸的有效行程比較短，這在臺(tái)面升程范圍比較大的場(chǎng)合較為適用。在液壓缸最高工作?壓力限定的情況下，這將使得所用的液壓缸的直徑增大，以致在折合后的剪叉機(jī)構(gòu)中難以布置；或采用兩個(gè)直徑較小的液壓缸取代一個(gè)大直徑的液壓缸，不過這將增加一對(duì)液壓缸的支座，同時(shí)帶來機(jī)械加工、液壓缸安裝以及液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個(gè)裝置的成本。如圖：圖 28 液壓缸布置在右側(cè)這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。可見，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來的。 實(shí)例計(jì)算根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。當(dāng)起始角為最小值 、 時(shí)，活塞推力為最大值0??。如果載荷量不是很大的話（即載荷量W） ，這時(shí)可以考慮采用左側(cè)的布置方案，因?yàn)檫@樣可以縮短液壓缸的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度。綜合以上考慮，可以初步設(shè)想采用液壓缸布置在左側(cè)的方案。為了彌補(bǔ)在速度方面的不足，以及減小舉升及整體/v左 右的體積，可以考慮采用雙級(jí)支撐桿共同舉升平臺(tái)以達(dá)到提升速度的目的。圖 211 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程那么首先我們就要計(jì)算一下這樣的設(shè)計(jì)方案所采用的液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。為了使舉升機(jī)使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型，它的有關(guān)參數(shù)是：車自重 , 寬 ,高 ,軸距 。為了工作安全起見，要求舉升機(jī)在各高度上工作時(shí)都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)快速下降，這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會(huì)探討到。為此，可以選擇采用雙升降臺(tái)同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求，此布置方案需要兩個(gè)液壓缸，16 根支撐桿舉升。由于這樣平均每個(gè)液壓缸承受的臺(tái)面載荷僅2980W/N?總為 9800N，所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。以下列出了本設(shè)計(jì)——剪式液壓升降臺(tái)的一些基本要求：1) 主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升，便于維修，占地面積小，適用于室外，總體布局簡(jiǎn)潔；2) 主要完成起升與下降重物的動(dòng)作，速度較緩，液壓沖擊小；3) 最大載荷量定為 2 噸，采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降動(dòng)作。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見下表。常用的擴(kuò)程機(jī)構(gòu)有如下二種形式： 鏈 輪鏈 條柱 塞 缸（a） (b)圖 31 擴(kuò)程機(jī)構(gòu)它們同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)增速，常用于電梯的升降、高低位升降臺(tái)等液壓設(shè)備。本設(shè)計(jì)要完成的剪叉式液壓升降臺(tái)綜合了擴(kuò)程、回轉(zhuǎn)這兩種工作形式。根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表 3775 選擇液壓缸的類型為：直線運(yùn)動(dòng)單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸?；钊谐探K了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。由于本設(shè)計(jì)中液壓缸在作用過程中是一端固定，一端在垂直面上自由擺動(dòng)的形式，因此根據(jù)表3776 選擇液壓缸的安裝方式為：尾部耳環(huán)聯(lián)接。這里采用法蘭聯(lián)接。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制閥的組合來實(shí)現(xiàn)。 液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況下，則采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)于油液的凈化：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾或其他形式濾油器。 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)軸距 ，將支撐桿的長(zhǎng)度選定 。1tan[t]l?????0?9.?圖 32 機(jī)構(gòu)各參數(shù)現(xiàn)在 值還是一個(gè)未知量，但 值的大小必須在 之內(nèi)，初步設(shè)定 。若cossin()i()PWl?????設(shè) 的話，就得出 P=。即在 值不變的條件下， 與 P 是成反比的。因此，