液压式汽车双柱举升机设计,设计说明书

关键词液压式，双柱举升机，机械结构设计，液压驱动，
Abstract
Double-columnautomobile lifting machine iscommonlyused lifting equipment in automobilerepairand maintenanceorganization, widelyused in car’s and smalltruck’srepairandmaintenance. Themanufacturersand the types of the automobile lifting are bothnumerous, forinstance, double-columnlifting, forth-columnlifting, shearinglifting,mobile carcombinationlifting and soon. Thepaper makes acomprehensive introduction to the classificationof the lifting and when the lifting’s design program isidentified, thispaper gives the design and descriptionagainstthe structure and characteristicsof the lifting. Andthenthe main column’ssection characteristicsofthe hydraulicdouble-columnlifting areanalyzed, andthe strength and stiffnessofthe main columnandthestrengthof the armandpiston rodof the hydraulic cylinderare also checked tomeet the requirementof the designed lifting machine.
本科毕业设计
题目名称：液压式汽车双柱举升机设计
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二XXX年六月十日
摘要
双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明。然后分析了液压式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强度和刚度和托臂的强度进行了校核验算。同时对液压缸活塞杆强度也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。
表1-1汽车举升机的主要参数
额定举升质量 最大举升高度 盘距地高度 全程上升时间 全程下降时间
t mm mm s s
普通式双柱 2.5-41700-1800110-18050-7020-60
龙门式双柱 2.5-41700-1800110-18050-7020-60
四立柱式 2.5-4.51700-1800110-18050-7020-60
图4托臂的工作范围示意图
托臂的长度是可以伸缩的这个也可以增加他的工作范围。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以保证托臂的强刚度和强度都非常重要。
2.4
由于到左右两边两个液压缸的液压油量不可能每时每刻都相等，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点，确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在立柱内安装两副钢丝绳，确保工作时两个液压缸同时举升。
图1普通式双柱举升机的结构示意图
本次设计的是由液压驱动的龙门双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。龙门双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。
Keywordshydraulic; double-columnlifting machine;mechanical structure design;hydraulicdriving
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1举升机方案设计
1.1
1.1.1
目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。
（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。
（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。
1.3
通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。如下图1所示：
3.1.2.3
从图7看出，整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和剪力图。由F1引起的剪力图和弯矩见图8：
图8立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图
由F2引起的弯矩图和剪力图见图9：
图9立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图
l=2600mmb=1890mma=710mm
由FBY产生的M引起的弯矩图见图10：
2普通式双柱汽车举升机的结构设计
2.1
本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动设备的举升动作。图2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：
图2普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图
从图中可以看到，液压式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动滑台达到举升的目的。
……………………………(4.5)
……………………………(4.6)
…………………………………………………(4.7)
由式4.7得， ，代入式4.6
假定
则由式4.5得：
综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为50kg。单侧托臂受到的最大载荷为1500kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为1550kg，F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，则：
3液压式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算
双柱式汽车举升机的结构形式有多种，举升机系是指液压驱动的龙们式双柱举升机。此类举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的导向轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构和平衡机构。
图5举升机主立柱横截面示意图
∴重心C到相应边的距离e：
[19]………………(4.1)
整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：
…(4.2)
3.1.1.2
设三截面的形心分别为C1、C2、C3，其形心轴为Z1、Z2、Z3（图4.1），它们距Z轴的距离分别为：
由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为：
…………(4.3)
截面上半部分静矩S＝171.24cm3， …………(4.9)
立柱壳体用钢板整体压制成形，其上部与加长立柱用螺栓连接，下部与底座焊接后部还与立柱后盖相焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。
3.1.1.1
将整个截面分为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z′轴为参考轴（见图5举升机主立柱横截面示意图），Z1、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至Z＇轴的距离分别为：
、 、 为三截面对各自心轴Z1、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩 ：
3.1.1.3
（1）立柱整个截面上半部分的静矩S1：
………………(4.4)
其中 、 、 分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为：
（2）立柱整个截面下半部分的静矩S2：
。
3.1.2.2
主立柱受力情况（见图7液压式双柱举升机主立柱受力情况示意图），F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力（图示为最高位置），FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力（压力），RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：
图7液压式双柱举升机主立柱受力情况示意图
RHX=0 RHY=FBY=1550kg
本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷3吨，最大举升高度为1900mm，工作行程为1750mm。
3.1
3.1.1
立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。
3.1.2
举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析（见图6滑台部件受力情况示意图）：
图6滑台部件受力情况示意图
3.1.2.1
图4.2中，单侧托臂受到的最大载荷为1.5吨，加上自重，托臂端部受力为1050kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有：