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16 屆畢業(yè)設(shè)計
四柱液壓式汽車舉升機的設(shè)計
學(xué)生姓名 古力米然·艾熱提
學(xué) 號 8031212330
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 16-3
指導(dǎo)老師 王紅飆
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制
前 言
由于我國汽車維修檢測設(shè)備行業(yè)起步晚、起點低，整體上仍然相當落后。舉升機制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟技術(shù)力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作；技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴重；四柱式液壓舉升在現(xiàn)代維修中占有越來越重要的地位，市場需求也大。
本設(shè)計是四柱液壓汽車舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先對題目進行分析，再結(jié)合現(xiàn)有的汽車舉升機的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，加上對汽車舉升機的深入研究，然后對其中的方案進行擬定選擇，我們采用單缸進行拉動鋼纜進行上升和下降，并且對其中的重要零部件進行設(shè)計校核，并且畫出裝配圖及零件圖，從而將四柱液壓汽車舉升機設(shè)計完成。
關(guān)鍵詞： 汽車維修；四柱；液壓缸；舉升機
目 錄
1．引言 1
1.1 該機的用途 1
1.2 該機的工作原理 1
1.3 舉升機的設(shè)計要求 2
1.4該機的要求的設(shè)計參數(shù) 2
2．總體方案的確定 3
2.1.機械裝置的確定 3
2.2聯(lián)動裝置的確定 6
2.3.驅(qū)動方案的確定 6
2.4液壓傳動方案的確定 7
2.5安全保險裝置 7
3.主要部件的設(shè)計計算和校核 8
3.1立柱的截面的分析計算 8
3.2對底板進行設(shè)計計算 9
3.3升降架的設(shè)計計算 11
3.4傳動部分的設(shè)計 13
3.5液壓缸的設(shè)計和校核 14
3.6液壓泵的選擇 15
4.本設(shè)計的經(jīng)濟成本核算以及使用說明 16
總 結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻 19
1．引言
隨著時代的不斷進步，經(jīng)濟的發(fā)展，汽車在整個社會中占據(jù)著舉足輕重的地位，但隨著汽車的不斷增加汽車維修也是必不可少的。在現(xiàn)在的汽車維修中機械師總在考慮怎樣提升工作效率和維修的便利性，比如把汽車舉升到空中，從而可以在其下面工作，舉升機的發(fā)展史告訴我們第一臺舉升機的設(shè)計的靈感來自理發(fā)師的椅子因為他可以快速升降和旋轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的顧客。早期的單柱式液壓舉升機功能就比古老的千斤頂和臺架結(jié)構(gòu)的要好的多。
隨著工業(yè)的發(fā)展，單柱舉升機設(shè)計上的局限性就很快顯露出來，這種舉升機只適用于在車輛四周進行檢測維修，但是這種舉升機的起重臂和中央立柱會影響維修師傅的操作，針對這類舉升機的不足，設(shè)計師已經(jīng)設(shè)計了很多方案進行了許多改進工作，有地基式，剪式，平行四邊行式，便攜式，單柱，雙柱式，四柱式，驅(qū)動式對稱，非對稱，小行程，大行程等等。有些舉升機可能同時具有其中幾個特點，同樣舉升機根據(jù)汽車被舉升部位的不同可分為車輪舉升設(shè)備，車橋舉升設(shè)備和車架舉升設(shè)備。
四柱式舉升機是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備,廣泛用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。
它是一種把整車裝備重量不大于3噸的各種轎車、面包車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。
由于升舉的同時，兩個同步液壓缸的設(shè)計不可能完全一樣，將導(dǎo)致升舉的同時車會發(fā)生傾斜，故采用鋼絲繩平穩(wěn)系統(tǒng)，以消除該影響。
在滿足上述要求的同時，盡量結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于整體或解體搬運盡量做到標準化，通用化，系列化。
1.1 該機的用途
在工作時由電動四柱舉升機的主要用途用于汽車的維修，但也可用于汽車的停放。
1.2 該機的工作原理
該設(shè)備由電機提供原動力驅(qū)動液壓泵工作，液壓泵輸出的液壓油經(jīng)過一些液壓閥的控制進到液
1
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
壓缸，驅(qū)動液壓缸推動活塞桿運動，從而推動鋼絲繩運動，帶動升降架的移動，最終可將要維修的汽車舉升到一定高度，以便維修，提高效率。
1.3舉升機的設(shè)計要求
在我國的規(guī)定中講到舉升機的設(shè)備安裝電器系統(tǒng)的絕緣、耐壓和保護電路的連續(xù)性都要符合有關(guān)規(guī)定。而在歐美地區(qū)同樣也有其相應(yīng)的明文規(guī)定。舉升機的設(shè)計中液壓系統(tǒng)的設(shè)計也是至關(guān)重要的。在歐洲地區(qū)液壓缸、氣缸、管路及接頭受調(diào)壓閥設(shè)定的最大壓力的限制。他們至少應(yīng)承受該壓力的2倍（采用液壓驅(qū)動時）或是該壓力的3倍（采用氣壓驅(qū)動時）并且要沒有永久變形。軟管、氣袋、膜盒的尺寸在設(shè)計時應(yīng)使之承受至少3倍的調(diào)壓閥設(shè)定的最大壓力值的爆破壓力。
我國對舉升機的性能要求也比較繁多，例如：
（1）舉升機應(yīng)設(shè)有限制行程限位裝置，如有需要則該裝置應(yīng)動作靈敏、安全 ，可靠。
（2）液壓系統(tǒng)工作應(yīng)平穩(wěn)、無振動、無爬行現(xiàn)象。
（3）液壓式舉升機除液壓系統(tǒng)能自鎖外還應(yīng)沒有機械鎖止裝置。
（4）機械式舉升機任意時刻都能安全自鎖。
（5）舉升機正常運行時的噪音不得超過80dB。
（6）舉升機工作環(huán)境溫度為0—40℃，全行程連續(xù)舉升額定質(zhì)量20次，油溫不得高于
60℃。
（7）在試驗臺上對液壓系統(tǒng)施高150%的額定使用壓力，維持2min，不允許有永久變
形、漏油及其他異常現(xiàn)象。
(8) 在無故障工作基礎(chǔ)上，機械式舉升機的使用繼續(xù)進行到3000次，則液壓舉升機可以繼續(xù)進行到9000次，以安全可靠為前提，檢查零部件損壞程度，允許更換損壞件，允許添加潤滑劑。
1.4該機的要求的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計的四柱舉升機應(yīng)該能夠滿足所有小型汽車的重量，同時也適合一些稍大型的汽車。舉升機在升降過程中以及在停留時都要保證平穩(wěn)和鎖緊，重要部件和關(guān)鍵部位必須進行相應(yīng)的校核和驗算液壓系統(tǒng)的工作要可靠，而且要操作方便。
舉升重量4T ，長度綜合各類汽車的長度取立柱之間的長度為4300mm，高度取立柱高度為2500mm，柱寬取柱寬為280mm,采用槽鋼 舉升高度1800mm，底盤寬度480mm到地面的高度為110-180mm，底盤長度4100mm舉升行程為1680mm，升降架長度2600mm，材料為空心型鋼上升時間50-70s，取50s,下降時間20-60s取45s。
2．總體方案的確定
舉升機的機構(gòu)通常由以下幾部分組成，舉升機形式，機械裝置，驅(qū)動部分，聯(lián)動裝置，保險裝置等部分組成。
四柱舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個臺板。舉升前，汽車很容易正確無誤的駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣，當汽車駛上臺板時也不致于墜入其間的空隙中，車輪支承型四柱舉升機的優(yōu)點是：第一，舉升機裝載汽車時勿需較高的技術(shù)，操作又很簡單；第二，承載時非常穩(wěn)定；第三，支承載荷受力簡單，應(yīng)力較低，從而延長了設(shè)備的使用壽命；第四，由于具有較高的使用價值，從經(jīng)濟上來看也是合算的；第五，易于維修；第六，在車間現(xiàn)場進行安裝也較方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能夠牢固立柱的地腳螺栓即可。四柱舉升機的缺點是:和雙柱舉升機相比，占地面積較大，對汽車檢修區(qū)域的可接近性差。
2.1.機械裝置的確定
機械裝置包括純機械機構(gòu)，液壓結(jié)構(gòu)，氣壓結(jié)構(gòu)等，各類結(jié)構(gòu)由不同的結(jié)構(gòu)形式組成，同時也有不同的優(yōu)缺點，根據(jù)所需形式和設(shè)計選擇要求而選擇不同的結(jié)構(gòu)形式。
2.1.1純機械機構(gòu)
設(shè)想由齒輪——齒條結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)或者絲桿驅(qū)動等等，由電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪與固結(jié)在升降板上的齒條嚙合，帶動齒條上下運動 從而達到舉升的目的。
此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，傳動精度高，響應(yīng)快等等，但也存在著十分巨大的問題：第一，由于是四柱舉升，按照上面結(jié)構(gòu)，勢必要在每個柱上都設(shè)計此結(jié)構(gòu)，并可能需配置4個電動機，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟性也不好，同時對同步舉升存在缺陷。第二，由于是齒輪——齒條嚙合的舉升，所以汽車的重量都由輪齒間的嚙合力平衡，對齒輪齒條的剛度要求很高，而且長期負載，容易產(chǎn)生疲勞失效還會出現(xiàn)自動下降等現(xiàn)象，在給微修人員當中是十分危險的。
2.1.2氣壓傳動
氣壓傳動，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量傳遞和信號傳遞的一門技術(shù)。氣壓傳動的工作原理是利用空壓機把電動機或其它原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運動或回轉(zhuǎn)運動形式的機械能，從而完成各種動作，并對外做功。
一、氣壓傳動系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)類似，也是由四部分組成的，它們是：
(1)氣源裝置 是獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能；
(2)控制元件 是用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的，以便使執(zhí)行機構(gòu)完成預(yù)定的工作循環(huán)，它包括各種壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等；
(3)執(zhí)行元件 是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它包括實現(xiàn)直線往復(fù)運動的氣缸和實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動或擺動的氣馬達或擺動馬在等；
(4)輔助元件 是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件間的連接及消聲等所必須的，它包括過濾器、油霧器、管接頭及消聲器等。
二、 氣壓傳動的優(yōu)缺點
氣動技術(shù)在國外發(fā)展很快，在國內(nèi)也被廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門。氣動機械手、組合機床、加工中心、生產(chǎn)自動線、自動檢測和實驗裝置等已大量涌現(xiàn)，它們在提高生產(chǎn)效率、自動化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因為氣壓傳動與機械、電氣、液壓傳動相比有以下特點：
1、 氣壓傳動的優(yōu)點
(1)工作介質(zhì)是空氣，與液壓油相比可節(jié)約能源，而且取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用之后可將其隨時排人大氣中，不污染環(huán)境；
(2)空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，對空氣的粘度影響極小，故不會影響傳動性能；
(3)空氣的粘度很小(約為液壓油的萬分之一)，所以流動阻力小，在管道中流動的壓力損失較小，所以便于集中供應(yīng)和遠距離輸送；
(4)相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應(yīng)快，一般只需0．02～0．3s就可達到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動速度一般為1～5m／s，而氣體的流速最小也大于10m／s，有時甚至達到音速，排氣時還達到超音速；
(5)氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變；
(6)氣動元件可靠性高、壽命長。電氣元件可運行百萬次，而氣動元件可運行2000～4000萬次；
(7)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越；
(8)氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便，過載能自動保護。
2、氣壓傳動的缺點
(1)由于空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差，外載變化時，對工作速度的影響較大；
(2)由于工作壓力低，氣動裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動裝置的輸出力不宜大于10—40kN；
(3)氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線路中。同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對一般的機械設(shè)備，氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的；
(4)噪聲較大，尤其是在超音速排氣時要加消聲器。
2.1.3 液壓結(jié)構(gòu)
設(shè)想由液壓結(jié)構(gòu)帶動固定在立柱上的滑輪，而鋼索又隨著滑輪進行滾動進而伸縮運動，我們設(shè)想液壓缸固結(jié)在地板上，由于液壓缸的收縮和伸長，拉動鋼索，產(chǎn)生反作用力，舉升汽車。其優(yōu)點如下：
（1）液壓傳動可在運行過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。
（2）在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。
（3）液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊,能快速啟動、制動和頻繁換向。
（4）液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化，當其與電氣控制結(jié)合，更易實現(xiàn)各種復(fù)雜的自動工作循環(huán)。
（5）液壓傳動易實現(xiàn)過載保護，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長。
（6）由于液壓元件已實現(xiàn)了系列化、標準化和通用化，過制造、使用和維護都比較方便。
主要缺點：
（1）由于流體流動的阻力損失和泄漏較大,所以效率較低。如果處理不當,泄漏不僅污染場地,而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。
（2）工作性能易受溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作通過綜合考慮和對比，利用液壓結(jié)構(gòu)在汽車舉升機構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢。
2.2聯(lián)動裝置的確定
聯(lián)動裝置的作用是將舉升托架的升降運動傳遞給支撐立柱，保證兩舉升托架的同步運動。四柱舉升機構(gòu)的聯(lián)動裝置有許多，如螺母絲桿傳動，齒輪鏈條傳動裝置，鋼絲繩聯(lián)動裝置。而能適合液壓傳動的傳動裝置有齒輪鏈條傳動和鋼絲繩傳動裝置，對于兩種傳動裝置各有優(yōu)缺點，齒輪鏈條傳動裝置能比較精確的保證傳動同步，但是鏈條的使用壽命比較短，而且造價高， 對鋼絲繩傳動不僅能夠精確的同步舉升，使用壽命也長，而且造價比較低，并且能夠調(diào)整鋼絲繩的長度。
對兩種機構(gòu)的優(yōu)缺點進行比較，對于該機構(gòu)而言鋼絲繩傳動裝置比較合適，鋼絲繩聯(lián)動裝置主要由鋼絲繩、滑輪、螺套和螺桿等組成。鋼絲繩滑輪利用滑輪軸安裝在升降架上，鋼絲繩的端部固定在螺套中，并且用螺母安裝在立柱的頂板上，螺母可以用來調(diào)節(jié)鋼絲繩的長短，以使承重托架保持水平。
2.3.驅(qū)動方案的確定
驅(qū)動機構(gòu)是液壓舉升機的執(zhí)行元件，他主要是驅(qū)動鋼絲繩運動，從而帶動升降架上下運動，驅(qū)動元件主要由液壓缸組成，驅(qū)動方式主要有兩種，一是拉動鋼絲繩運動，另外是推動鋼絲繩運動，由于舉升機的行程很大，這就需很長的活塞桿，而且對活塞桿的剛度要求也很高，所以采用在活塞桿的頂部安裝一個動滑輪以縮短活塞桿的長度和剛度要求。
2.4液壓傳動方案的確定
當啟動電機時，液壓泵運作吸油，從而推動液壓缸的運動，繼而使升降架運動，液壓系統(tǒng)主要包括以下幾部分，油箱，液壓泵，液壓閥，液壓缸等。
液壓系統(tǒng)的工作原理和工作示意圖：
1.油箱 2.過濾器 3.葉片泵4溢流閥 5壓力表 6單向閥 7電磁換向閥
8.節(jié)流閥 9.液壓缸
圖2.2液壓原理圖
2.5安全保險裝置
由于汽車維修要在托架下進行，所以對舉升設(shè)備的安全要求很嚴格，對于鋼絲繩傳動裝置要采用一些鎖緊裝置，以保證安全，通常采用繼電器得電把卡板彈出，然后立柱上有凸臺，卡板可以卡在立柱上的凸臺上，達到鎖緊的目的，繼電器不得電，卡板彈回，從而達到下降功能。我們繼電器得電通常由人工操作，大概圖紙如下：
3.主要部件的設(shè)計計算和校核
3.1立柱的截面的分析計算
主立柱是舉升機的主要承力部件，舉升機的主立柱在工作時受來自保險鎖緊機構(gòu)處的因承重的壓力和升降滑臺作用在立柱上的彎矩。因此，立柱在兩種力的作用下有向內(nèi)彎的趨勢，底部的焊口在拉力的作用下有被拉伸的跡象，故在立柱底座處加加強筋，厚度30mm。
對立柱采用Q235鋼，其彈性模量E=206GPa [1] =200MPa慣性矩
=527.124 截面面積A=24.48 由公式
由于立柱一端固定，所以立柱的長度因素
所以慣性半徑
由于
故采用歐拉公式
........................(4)
.............................(5)
N>10所以安全穩(wěn)定系數(shù)適合
3.2對底板進行設(shè)計計算
前面參數(shù)說明底板的長度為4200mm，由鋼板和槽鋼焊接而成，截面如圖所示
圖3.3托臂截面圖
圖3.4
由 .........................................................(1)
=（2*23.0+12.15）*9.8
=569.87N/m
又因
.......................(2)
對于AB段（0
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