自用家庭泊車升降裝置設(shè)計

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1、自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 昆明學院 2013屆畢業(yè)設(shè)憂論文） 設(shè)計（論文）題目 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 子課題題目 舉升重量：2噸；舉升速度：0.5米/ 分鐘；舉升高度：1.7米，雙柱式結(jié)構(gòu) 姓 名 學 號 所屬院（系） 自動控制與機械工程學院 專業(yè)年級 指導教師 2013 年12 月 雙柱式自用家庭泊車系統(tǒng)采用單缸液壓舉升裝置， 依靠一個液壓缸提供托舉 力，再靠拖臂的剛性連接來實現(xiàn)同步上升和下降， 這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，布局合理, 采用一個單向柱塞缸，一個供油機構(gòu)，兩個單向閥，一個電控單元，一個電磁閥 等共同控制，由于采用單缸，且不用大精度，所以采用機械同

2、步，用單向柱塞缸 也省去了換向閥，使用密封的裝置控制停機下沉，再加上定量閥和單向閥的組合， 更能控制下沉。液壓傳動的柱式舉升機是目前舉升機的主要形式。它是利用安裝 于柱子內(nèi)部的液壓缸推動滑臺部件實現(xiàn)升降功能。這種設(shè)計不用考慮復雜同步問 題，且設(shè)計成本低廉，維修簡單。 關(guān)鍵詞：單液壓缸，電控單元，機械同步。 Abstract Double column occupied home parking system adopts hydraulic lifting cylinderdevice, rely on a hydraulic cylinder provide support force

3、, and then rely on the trailing arm rigid connection to realize synchronous rise and fall, this design has the advantages of simple structure, reasonable layout, using asingle plunger cylinder, an oil supply mechanism, two one-way valve, an electronic control unit electromagnetic valve, a common con

4、trol, because of the single cylinder, and do not have high precision, so adopting the mechanical synchronous, with unidirectional piston cylinder also eliminates thereversing valve, the use of sealed device control stop sinking, combined withquantitative valve and check valve, can control the sinkin

5、g. Post lift hydraulic transmission is the main form of lifting machine. It is installed in the hydraulic cylinder with internal impetus slide column components to achieve the lifting function. This design without considering the complex synchronization problem,and the design of low cost, simple rep

6、air. Keywords: Single hydraulic cylinder; electronic control unit mechanical synchronization 第一章緒論 6 1.1 前言 6 1.2 自用家庭泊車系統(tǒng)概述 6 第二章工藝參數(shù)和工況分析 7 2.1 工藝參數(shù) 7 2.2 工況分析 7 2.3 舉開裝置要求 7 第三章舉開機的方案擬定 8 3.1.1 常用汽車舉升機的結(jié)構(gòu)類型 8 3.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù) 8 3.2舉升機方案的確定 8 第四章自用家庭泊車升降裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 4.1 舉升裝置 9 4.2

7、立柱 10 4.3 拖盤支撐結(jié)構(gòu) 10 4.4 平衡機構(gòu) 11 4.5 保險機構(gòu) 11 第五章自用家庭泊車升降裝置剛強度的分析與計算 13 5.1 立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算 13 5.1.1 立柱的截面特性分析與驗算 13 5.1.1.1 確定立柱截面形心和中性軸的位置 13 5.1.1.2 確定慣性矩 14 5.1.1.3 立柱靜距S的計算 15 5.1.2 立柱的強度分析 16 5.1.2.1 滑臺部件受力情況分析 16 5.1.2.2 主立柱受力情況分析 18 5.1.2.3 主立柱強度校核計算 18 5.1.3 立柱剛度計算 22 5.2 拖

8、盤部分的強度校核 23 5.2.1 拖盤部分截面特性 23 5.2.2 拖盤部分計算 23 5.2.2.1 擬定托盤托舉質(zhì)量 23 5.2.2.2 托盤主體結(jié)構(gòu)的材料選擇 24 5.2.2.3 托盤強度計算 25 5.2.3 拖臂擾度情況 28 5.2.4 導軌的選擇 28 5.3 鋼絲繩的選擇和計算 29 5.4 限位裝置的選定 29 第六章液壓系統(tǒng)的計算 30 6.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 30 6.2 液壓活塞桿受壓校核 31 6.2.1 液壓缸活塞桿強度驗算 31 6.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核 31 6.2.3 活塞與活塞桿的計算 32

9、 6.2.4 活塞與缸筒的密封結(jié)構(gòu) 33 6.2.5 活塞桿的結(jié)構(gòu) 33 6.3 液壓缸流量計算 33 6.4 液壓系統(tǒng)的選擇 34 6.4.1 油路循環(huán)方式的選擇 34 6.4.1.1 確定油路循環(huán)的方式 35 6.4.2 油泵的選擇 35 6.4.2.1 額定流量 35 6.4.2.2 泵的最高工作壓力 35 6.4.2.3 電機功率的確定 36 第七章設(shè)計結(jié)論與總結(jié) 39 7.1 設(shè)計結(jié)論 39 7.2 總結(jié) 40 參考文獻 41 辭謝 43 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 第一章緒論 1.1 前言 近年國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高 ，我國汽

10、車擁有量急劇增長，城 市中有限的地面已經(jīng)無法提供足夠的停車車位 ，停車問題已成為許多大城市亟待 解決的難題，建造立體停車庫無疑是解決這一難題的重要途徑。汽車舉升機是用 以支撐汽車底盤或車身的某一部分，使汽車升降的設(shè)備。它在汽車維修保養(yǎng)和車 庫停靠中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，無論是整車大修還是小修保養(yǎng)，車庫停車升降都 離不開它。選擇液壓升降系統(tǒng)是因其功率重量比大、易實現(xiàn)無級調(diào)速以及安全可 靠等優(yōu)勢在車庫上得到廣泛應(yīng)用。因此，設(shè)計成本較低、高效、可靠、節(jié)能的液 壓系統(tǒng)對推進液壓技術(shù)在立體停車工程中的應(yīng)用有重要意義， 比如垂直升降停車 場，橫移式停車場和立體停車場等等，雙柱式舉升機是一種廣泛用于轎車等小

11、型 車泊車的舉升設(shè)備。隨著轎車工業(yè)的發(fā)展和轎車等小型車的使用日趨普及， 泊車 時，此種型式的舉升機需求量也會日益增大。 本次設(shè)計的主要任務(wù)是液壓升降機的設(shè)計， 升降機是一種升降性能好，適用 范圍廣的舉升機構(gòu)。它采用全液壓系統(tǒng)控制，采用液壓系統(tǒng)有以下特點： (1)在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動力，在同等的 功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達的體積 和重量只有同等功率電機的12% (2)液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易 于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向。 (3)液壓裝置可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，(調(diào)速范圍可達到2

12、000),還可 以在運行的過程中實現(xiàn)調(diào)速。 (4)液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，他對液體壓力，流量和流動方向易于進行 調(diào)解或控制。 (5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 (6)液壓元件以實現(xiàn)了標準化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng)的設(shè)計制造和 使用都比較方便。 第二章工藝參數(shù)和工況分析 該升降臺主要有兩部分組成：機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機械機構(gòu)主要起傳遞和 支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動力，他們兩者共同作用實現(xiàn)升降機的功能。 2.3舉升機要求 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)

13、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 罪。 (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 80dR (6)舉開機工作環(huán)境溫度為0—40C,全行程連續(xù)舉開額定質(zhì)量 20次，油溫不 得高于

14、60Co 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 (7)在試驗臺上對液壓系統(tǒng)施高150%勺額定使用壓力，維持2min,不允許有永 久變形、漏油及其他異?，F(xiàn)象。 第三章舉升機的方案擬定 3.1 舉升機的基本情況 3.1.1 常用汽車舉升機的結(jié)構(gòu)類型 目前，全國生產(chǎn)汽車舉升機的廠家較多，生產(chǎn)的舉升機的形式也比較繁多， 有雙柱式舉升機、四柱式、剪式、組合移動汽車式等。 僅從舉升機的外型來分類的基本形式就有：普通雙柱式、龍門雙柱式、四立 柱式、剪式、移動式和單立柱式等汽車舉升機 按照舉升機的舉升裝置的形式分類也有很多種，包括絲杠螺母舉升式、鏈條 傳動舉升式、液壓缸舉升式、齒輪齒條舉升式等舉升機。

15、從舉升機的驅(qū)動方式分，主要有：電機驅(qū)動式舉升機和液壓驅(qū)動式舉 升機。 3.1.2 汽車舉升機的主要參數(shù) 普通式雙柱舉升機、龍門式雙柱舉升機和四立柱式舉升機這三種目前市場上 主要的汽車舉升機的主要技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計如表 3.1所示。 表3.1汽車舉升機的主要參數(shù) 額定舉升質(zhì)量最大舉升高度盤距地高度全程上升時間全程下降時間 普通式雙柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 龍門式雙柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 2.5-4.5 T 1700-1

16、800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 3.2 舉升機方案的確定 通過對舉升機的了解，確定了采用龍門雙柱式的結(jié)構(gòu) 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 第四章 自用家庭泊車升降裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 舉升裝置 舉開裝置通過電控單元的開關(guān)啟動電動機來控制液壓單元，液壓油進出液 壓缸，并通過鏈條連接液壓缸和滑臺來帶動整個設(shè)備的舉升動作。 如圖4.1就是 該裝置的簡圖；液壓缸帶動鑲嵌在滑輪槽內(nèi)的鏈條實現(xiàn)舉開，由于采用的是單缸， 僅僅考托盤的剛性連接還不夠來托舉， 且不安全，所以還要鋼絲繩來做牽引和同 步，如圖4.2. 圖4.1液壓缸 圖4.

17、2鋼絲繩連接方式 4.2 立柱 普通式雙柱汽車舉升機的立柱有兩個，左、右兩邊各一個立柱。圖2.3是左 邊立柱的俯視圖。整個舉升機的重量幾乎都是由立柱來支撐的， 因此它必須要有 一定的強度和剛度。立柱中間的空間是用來放置舉升裝置以及滑臺部件的。 整個 立柱部分的行位公差要求也比較高，如圖水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁 要求要保持一定的直線度和平行度， 立柱內(nèi)外表面還要有一定的粗糙度等。 如圖 4.3為立柱俯視圖 圖4.3支柱俯視圖 4.3 拖盤支撐結(jié)構(gòu) 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 /,限位器 暗稅圖 4.4 平衡機構(gòu) 由于舉升機在上升或下降時必須要采用

18、強制性的平衡裝置來確保汽車整體 的水平位置保持一致，所以本次設(shè)計采用了鋼絲繩來作為整個舉升機的平衡機 構(gòu)。本次設(shè)計所采用的是在單個立柱內(nèi)安裝兩副左右對稱的鋼絲純， 但是在這個 單個立柱里面的鋼絲繩的走向確是兩個相反的方向， 用戶可以通過改變鋼絲繩的 張力來使左右兩邊的滑臺在抬升的過程中保持平衡。 要注意的是兩邊確定的鋼絲 純的張力必須一致，這樣才能真正的平衡。 4.5 保險機構(gòu) 汽車舉升機是一種對安全性能要求特別高的舉升設(shè)備。通常設(shè)有多種保險裝 置和保護措施：液壓回路的保壓、機械鎖止保險裝置、機械自鎖裝置、舉開過載 保護、沖頂保護、防滑等等。機械自鎖是指失去驅(qū)動力后，利用機械機構(gòu)的重

19、力 來自動阻礙其運動的保護。 本次設(shè)計中電磁鐵安全鎖機構(gòu)的組成是：在兩個滑臺上均有安裝安全卡位 條，當汽車升起后，卡位條與電磁鐵連接的支撐板構(gòu)成機械自鎖機構(gòu)， 由于兩個 立柱上均裝有電磁鐵安全鎖，如圖4.5所示，并且這兩個安全鎖所裝的位置不在 同一直線上而是互相錯開在對角線上，起到雙保險的作用。 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 1 2 3 圖4.5電磁鐵安全鎖 1—電磁鐵，2—保險孔板，3一保險孔支撐座 作為保險裝置的電磁鐵安全鎖是由好幾個零件組成的。其中主要的幾個零件包 括：保險孔板、保險孔支撐座和電磁鐵。當電磁鐵得電將保險孔支撐座吸住時， 它和鎖緊板之間沒有接觸

20、，此時的舉升機處于保險打開狀態(tài)，整個滑臺可以自由 地上下移動。當電磁鐵失電時，保險孔支撐座處于圖示狀態(tài)，此時的保險孔支撐 座將與滑臺上的鎖緊板互相頂住，使滑臺固定在一個位置而不能上下移動， 起到 保險的作用。 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 第五章 自用家庭泊車升降裝置剛強度的分析與計算 本次設(shè)計的自用家庭泊車升降裝置的傳動系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制的， 通 過一側(cè)立柱內(nèi)安裝的液壓油缸實現(xiàn)上下運動， 推動連接立柱與滑臺的鏈條，使滑 臺上安裝的大滾輪沿立柱滾動并且?guī)愉摻z繩的位移使另一側(cè)的大滾輪也跟著 滾動，從而實現(xiàn)滑臺的上下移動。舉升設(shè)備的主要部分有：舉升機構(gòu)、支承機構(gòu)、 平衡機構(gòu)和

21、電磁鐵安全鎖機構(gòu)。 主要參數(shù)：舉升最大高度1.7m,最大載重量2噸，最大速度0.5m/分鐘。 5.1 立柱的結(jié)構(gòu)分析和驗算 5.1.1 主立柱的截面特性分析與驗算 主立柱體是舉升機主要的受力承重部件。舉升機立柱在工作時受來自于保險 鎖機構(gòu)處因承重的壓力和升降滑臺滾輪作用在立柱上的彎矩。 所以，立柱在這兩 種力的共同作用下，有向內(nèi)彎的變形趨勢，底部焊口在拉壓應(yīng)力的作用下有開裂 的傾向，因此立柱底部與底座處焊有加強筋。 立柱殼體用鋼板整體壓制成形，其內(nèi)部相應(yīng)位置焊有保險裝置支承板，用于 鎖定狀態(tài)時受力和承重，下部與底座焊接。其中一個立柱體上還裝有液壓泵站和 電氣控制箱。主立柱作為主要的

22、承重部件，對其截面特征進行分析，主要是確定 立柱截面形心的位置和截面的慣性矩。 5.1.1.1 確定立柱截面形心和中性軸的位置 將整個截面分為A、A A三個部分，取與截面底邊互相重合的 Z軸為參考 軸如圖5.1 ,乙、乙、乙分別為三個組合截面的中性軸，則三個截面的面積及其 形心至Z，軸的距離分別為: 圖5.1舉升機主立柱橫截面示意圖 2、 A =194 6 194 6 270 6 =3948(mm2) 2、 A2 =(57 -6) 6 2= 612(mm2) 2、 A3 =(35 - 6) 6 2=348(mm2) 丁?重心C到相應(yīng)邊的距離e： 2 2 aH2

23、bd2 2(aH bd) 2 2 12x1942 + 270x62 2(12 194+ 270 6) = 58.429(mm)[19] (5.1) e2 -H -e1 -194 -58.429 -135.571(mm) Y2 =194-3 =191(mm) Y3 =194-6 -14.5 =173.5(mm) 整個截面形心C在對稱軸Y上的位置則為： Z AiYi A1Y1' +A2Y2 +A3Y3 3948M58.429 +612M191 + 348M173.5 ... Yc = = 2 2 = =83.119(mm) A A1 A2 A3 3948 612 34

24、8 (5.2) 5.1.1.2 確定慣性矩 設(shè)三截面的形心分別為 G、G、G,其形心軸為 乙、乙、乙(圖5.1),它們 距Z軸的距離分別為： a1 =CC1 =83.119-58.429 = 24.69(mm) a2 =CC2 =191 -83.119 =107.881(mm) a3 =CC3 =173.5 -83.119 =90.381(mm) 由平行移軸公式，三截面對中性軸 Z的慣性矩分別為: 3 2 __2 _ 4 2 24.69 3948= 1815.36(cm ) 3 . . 3 (5.3) ’ 2 Be1 - bh ae I Z1 = I zi

25、 a〔 Ai 二 ' 2 51 63 2 4 Iz2 =Iz2 a2A2 = 2 107.881 612=712.448(cm ) 12 Iz3 =Iz3 a2A3 =6—2^ 2 90.3812 348= 286.711(cm4) 12 Izi、Iz2、IZ3為三截面對各自心軸Z1、Z2、Z3的慣性矩，將三截面對中性軸 Z的慣性矩相加，可得立柱整個截面對中性軸 Z的慣性矩 IZ =IZ1 IZ2 IZ3 =1815.36 712.448 286.711 =2814.519(cm4) 5.1.1.3 立柱靜矩S的計算： (1)立柱整個截面上半部分的靜矩 Si： 194

26、 -83.119 o SA1 = 2父6 x(194-83.119)父 二73767.577(mm3) (4.(4) SA2 =2父51M6 x (110.881—3)=66023.172(mm3) SA3 = 2」29乂 6乂 (110.881 -6-14.5) = 31452.588(mm3) 其中SA1、SA2、Sa3分別為三截面各自的靜矩，所以立柱整個截面上半部分 的靜矩S為： — — — — _ _ _ _ _ _ 3 S =Sa1 Sa2 Sa3 =171243.337(mm ) (2)立柱整個截面下半部分的靜矩 S2: S' = 2 6 83.119 83

27、.119 9 = 41452.609(mm3) S" =270^6 父(83.119-3)=12979278(mm3) S2 = S S =171245.389(mm3) 5.1.2立柱的強度分析與驗算 舉開機工作主要的受力部位在拖臂的端部，所以先對滑臺部件進行受理分 析，如圖5.2。 滑臺主要部件選用的是滑輪，相比別的滑塊之類的滑臺，這個使用比較的簡 單和方便固定鎖死。 5.1.2.1 滑臺部件受力情況分析 滑臺部件自身重量近似估算如下： 滑臺組合件尺寸：采用160X 160方鋼，壁厚8 mm 高800mm 滑臺體積：VHT =16 16 80—14.4 14.

28、4 80=3891.2(cm3) 搖臂座尺寸：采用100X100方鋼，壁厚8 mm，長440mm 搖臂座體積：VYBZ =10 10 44- 8.4 8.4 44= 1295.36(cm3) 托臂近似尺寸：采用100X 100方鋼，壁厚8 mm長( 800+ 310) = 1110mm 托臂體積：Vtb =10 10 111—8.4 8.4 111= 3267.84(cm3) 鋼材比重選?。?.85t/m3(kg/dm3, g/cm3) 所以，滑臺部件、搖臂座和托臂的重量為 Ght =3891.2 7.85 = 30.55kg GYBZ =1295.36 7.85 = 10.1

29、7kg Gtb =3267.84 7.85= 25.65kg 將滑臺、搖臂座和托臂所有部件一起考慮 Ght Gybz Gtb =30.55 10.17 25.65 = 66.37(kg) 圖5.2中，單側(cè)托臂受到的最大載荷為 1噸，加上自重，托臂端部受力為 1066.37kg,F 1和F2是立柱通過滾輪給予的反力，F(xiàn)bx和Fby為保險支承板給予的支 承力，B處為支承點，假定自重全部集中在負載處，有: Z Mb =0 f1M685- F2 M160=1066.37父1330 (5.5) '、Mc =0 F1 525 Fbx 160=1066.37 1330 (5.6)

30、 (5.7) -X=0 F1=F2 FBX Fby = 1066.37kg 由式5.7得，F(xiàn)bx =F1 — F2,代入式5.6 Fi 525+160Fi -Fz) =1066.37 1330 假定 F1 =F2，F(xiàn)BX =0 F1 -2701.470kg 則由式 5.5 得：F2 = 2701.470kg Fby = 1066.37kg 綜上所述，考慮滑臺部件中滑臺、搖臂座和托臂的總自重，假定自重全部集 中在負載處，近似估算值為66.37kg。單側(cè)托臂受到的最大載荷為1000kg，加上 滑臺部件的自重，托臂端部受力大小為 1066.37kg, F1和F2是立柱通過滾輪

31、給予 的反力，F(xiàn)1 = F2, Fbx和Fby為保險支承板給予的 F1 =F2 =2701.470kg,FBx "Fby -1066.37kg 支承力，B處是支承點位置，則: 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 5.1.2.2主立柱受力情況分析 主立柱受力情況(見圖 5.3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖)，F(xiàn)l 和F2是滑臺通過滾輪作用在立柱上的力(圖示為最高位置),FBX和FBY為滑臺作 用在立柱上的支承力(壓力)，Rx、Ry和MH為底部支座反力。針對立柱受力情況， 經(jīng)計算得： F i ■ IBM ■■ ■■ ■ ■ F2 Mh 33 ' I 彳- ? / RhxQ.J

32、 I 1r 產(chǎn) jF ■r*1" Rhy 圖5.3普通式雙柱舉升機主立柱受力情況示意圖 '、Mh =0,Mh F2 1890 - Fi (1890 525) Fby (83.119-12)=0 “ Y =0,Fby - Rhy =0 Rx=0 R HY=『Y=1066.37kg Mh=F1 525 - Fby 71.119 =23785165(kgmm) 5.1.2.3 主立柱強度校核計算 從圖5.3看出，整個立柱體相當于一個懸臂梁，可畫出立柱的彎矩圖和 剪力圖。由F1引起的彎矩圖和剪力圖見圖5.4: 圖5.4立柱上F1作用力及其彎矩圖和剪力圖 l=2600mm

33、b=2415mm a=185mm M max = P(l - a) = 2701.470 (2600 -185)= 6524050.05(kgmm) Qmax =P = 2701.470kg 由F2引起的彎矩圖和剪力圖見圖5.5 : 2701. 47OIEE [=2 金。0 --LLL^LkuiLLL[j? I H I [ 1 I I [1

34、= -P = -2701.470kg 由Fby產(chǎn)生的M引起的彎矩圖見圖4.6 : A M B . J r~n m 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖如圖 4.7所示。 合成彎矩圖 圖5.7立柱受力的合成彎矩圖和合成剪力圖 圖5.6立柱上M作用力及其彎矩圖 M =Fby 71.119 =75686kg M max = -M = -Fby (83.119-12) --5382712.634(kgmm) 綜上所述, (5.10) 從圖中可以得出 M = P(a1 -a2) =5234.804 525= 274

35、82721(kgmm) MD =27482721 -146958.168 = 26013139(kgmm) 在截面 C處，剪力最大(Q=5234.804kg),彎矩最大(M=2748272.1kg) 所以此處是危險截面。前面計算已經(jīng)得到 Iz = 2814.519cm4 ,抗彎截面模數(shù)為: W =心 e2 2814.519 104 110.881 =253.83cm3 (5.8) (5.9) 截面上半部分靜矩S= 171.24cm3,絕空但=16.436mm S 171.24 以下進行強度校核: (1)校核正應(yīng)力強度： max max 274

36、8272.1 104 253.83 2 = 1082.72(kg/cm ) 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 許用應(yīng)力選; ? 1 541 100 2 k J= = 1102.04kg / cm 9.8 5 (5.11) 歸],滿足強度條件。 (2)校核剪應(yīng)力強度: QmaxS max = IZb Qc 2701.470 kg IZb/S 16.436 28.2cm 2 = 5.828(kg/cm ) (5.12) (5.13) 選crS =235MPa ,而許用應(yīng)力 5r 】=235 *100 = 479.59(kg/cm2) S 9.

37、8 5 工max/],滿足強度條件。 (3)折算應(yīng)力強度校核: 主立柱橫截面上的最大正應(yīng)力^max產(chǎn)生在離中性軸最遠的邊緣處，而最大剪應(yīng)力 max則產(chǎn)生在中性軸上，雖然通過上面的校核說明在這兩處的強度都是滿足要求 的，但是因為在截面C處，M和Q都具有最大值，正應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大，因 取該 此這里的主應(yīng)力就比較大，有必要根據(jù)適當?shù)膹姸壤碚撨M行折算應(yīng)力校核, 截面邊緣處某點K進行計算: -一甄一 — — x I 2748272 10,11.0881 2814.519 = 1082.71( kg / cm2) (5.14) QS x 一 Ib 照4.80”171.

38、255, 2) 2814.519 28.2 (5.15) 可以采 由于點K處在復雜應(yīng)力狀態(tài)，立柱體材料采用的 30鋼是塑性材料, 用第四強度理論即，將6x,J的數(shù)值代入，用統(tǒng)計平均剪應(yīng)力理論對此應(yīng)力狀態(tài) (5.16) 建立的強度條件為： 二j = 2 3.2 ： LT 所以二j ^1082.712 3 11.292 =1082.71kg/cm2 ［二］=1104.082kg/cm2 (5.17) ??.按第四強度理論所算得的折算應(yīng)力也滿足許用強度要求。 1890 =0.727 2600 5.1.3立柱的剛度計算 用迭加法： ,a、 x a

39、 710 -…八-b (1) V= — ,a=—= = 0.273; B =一 l l 2600 l 由F2引起的繞度： （往外彎）用式: fA 的(3」) 6EI (5.18) E:彈性模量的選擇：碳鋼取：196 —206Gpa 取 201Gpa=20.1xi06N/cm2 Pb2l fA1 = 6EI (3一：)5234.804 1892 260 9.8 2.273 = 7 =3.2(cm) ?? (5.19) 6 20.1 106 2814.519 (2) a 710 2600 =0.27"十黑=0.929 （往內(nèi)彎）由 Fi引起的繞度:

40、 — 2 Pb2l 6EI (3」) 2 5234.804 241.5 260 9.8 2.071 ,、 6 = 4.7(cm) 6 20.1 10 2814.519 （3）由M引起的繞度: 2 2 (5.20) Ml 2 14695.82 2602 9.8 6 = 0.086(cm) 2EI 2 20.1 106 2814.519 （往外彎）此植可忽略不計。 實際往內(nèi)彎的繞度 fA = fA1 ? fA2 =4.7-3.2 = 1.5(cm) 5.2.1托舉部分截面特性 托舉部分截面屬于變截面，以下先計算截面特性數(shù)據(jù)： (1)小臂截面尺

41、寸：70X70方鋼，壁厚8mm a=70,b=54 慣 性 矩 4 ,4 a - b 4 4 70 -54 =129.225cm4 12 12 (5.(21) 6a 6 70 =36.92cm3 (5.(22) 靜矩計算：S=2 8 35 17.5 54 8 27 4 =23.192cm3 (2)大臂截面尺寸：92X92方鋼，壁厚8mm a=92,b=76 4 i 4 4 4 慣性矩：I ^a ~b = 92 -76 = 318.976cm4 12 12 4 , 4 a - b Wx = 924 -764 6a 6 92 3 =69

42、.342cm 5.2.2托盤調(diào)查大眾普遍型轎車參數(shù)，參數(shù)由表 3-1確定本課題轎車的幾何 參數(shù)為：車身長為小于 5000mm車身寬為小于1900mm車身高為小于1700mm, 總重是小于1600Kg托盤為載車容器，其尺寸應(yīng)該大于轎車的尺寸，故托盤的 尺寸初步定為：長L=5400mm寬W=2500mmfe了保證托盤的自由運動，左右兩個 立柱間的距離應(yīng)該大于托盤的寬度，因為這樣既有利于轎車的存取，也有利于托 盤的安放，所以把左右兩個立柱間的距離定為 2700mm車庫總長度為8500mm , 寬度為5800mm高4440mm單個車位尺寸為長 5600m 寬2700m 高2000m，這是 托盤和

43、車庫框架的大體尺寸。 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 轎車普遍的尺寸與質(zhì)量: 轎車等級 品牌列舉 長(mm) 寬(mm) 高(mm) 質(zhì)量(kg) 3460 1618 1465 870 微型車 3550 1495 1530 897 小型車 長安CX20 3900 1710 1570 1100 標志207 4260 1680 1468 1079 緊湊車型 雪鐵龍C4 4273 1769 1458 1315 4308 1725 1453 1255 中型車 馬自達6 4670 1780 1435

44、 1386 凱美瑞 4825 1820 1485 1490 大型車 凱尊 4965 1850 1475 1500 標志607 4902 1835 1442 1570 多用途車 林肯MKT 4980 1712 1700 1580 本田時韻 4570 1695 1590 1410 越野車 豐田RAV4 4630 1855 1700 1495 本田CR-V 4570 1820 1680 1475 跑車 保時捷911 4435 1808 1310 1505 寶馬Z4 4239 1790 1284 1480

45、 表3-1 5.2.2.2 托盤主體結(jié)構(gòu)的材料選擇 托盤示意簡圖見零件圖(A1) (1)外框空心鋼管的選擇 選用的結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心鋼管(GB-6728-86) 選擇的尺寸180 nlmX 100mm,壁厚t=4.00 mm,理論重量16.758 kg/m. (2)托盤中用于承載汽車的鋼板的選擇 根據(jù)GB3277-82選擇菱形花紋鋼板，以增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦 力。厚度5 nlm，寬420 nlm，其它鋼板，如承載用的平行與水平面的鋼板。根據(jù) (GB709-88),選擇厚度 5 mm0 對于鋼板厚度4 mm,理論重量31.4 kg/m2 菱形花紋鋼板 厚度4 mm

46、,理論重量33.4 kg/m2 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 (3)角鋼的選擇 根據(jù)GB9787-88選擇碳素鋼Q235-A,尺寸為50*50*5 mm的熱軋鋼等，邊角 鋼理論重量1.822 kg/m. ⑷托盤整體采用焊接的方法： 焊縫均采用手工電弧焊，焊縫不能有透、熔、蝕等缺陷，修刺倒棱，綜 上所述得出 菱形鋼板寬W=0.47m長L=5.4m 矩形鋼管 長L=5.4m 中間鋼板寬W=1.4m 長L=5.4m 角鋼 長L=2.5m 得出： 矩形鋼管：M2=16.758 kg/mX4X5.4m=361.97 kg 中間鋼板：M3=31.4 kg/m2x 5.4mX 1.4m

47、=237 kg 菱形鋼板：M=33.4 kg/m2x2X0.47mX 5.4m=169kg 角鋼： M 5=1.822 kg/mX2X2.4m=8.7 kg 其它重量：M7= 3 kg 所以上層托盤總重量為 乂總=陽乂+同+此+乂+帚+吊=779 kg. 由于底層托盤上有滾輪和齒條： 估算滾輪重量M滾=0.8 X 4=3.2 kg 齒條采用45號鋼，淬火，密度為7.9X103kg/m3 長度為L=2150mm,寬度為 W=100nm,高度為H=60mm M齒條=2150 mm X 100 nlm X 60 mm X 7.9 X 103 kg/m3 X 10-12=101.91

48、 kg 底層托盤總重量為=779kg+101.91kg=880 kg 故底層托盤的重量初步定為880 kg . 圖中的A、R C分別對應(yīng)著托臂示意圖中的 A B、C四個截面: 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 下圖是托盤下梁的示意圖: 按照A,B,C幾個典型截面進行分析，各個截面的截面圖如下: B-B截面（同D-D截面） (b) (a) A-A截面 (c) C-C截面 圖4.10典型的截面示意圖 (1) A截面： 慣性矩：I=129.225cm4 ; VW=36.92cm3 Ma =1066.37 31 = 33057.47kg cm 二 maxA 3305

49、7.47 36.92 2 =895.38kg / cm _ 540 100 一- 9.8 3 . 2 =1836.73 kg/cm 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 保險系數(shù)較小可滿足強度要求 (2) B截面：92*92方鋼 2 A=80X 15=1200mm yA1=92+15/2=99.5mm A2=92X 92-76 X 76=8464-5776=2688m2n yA2=92/2=46mm Yc=(1200 X 99.5+2688 乂 46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm I a1=80X 153/2+(

50、99.5-62.51) 2X 1200=1664412.12mim I a2=(924-764)/12+(62.51-46) 2 2688=392.46c前 所以 Ib =Iai +口=392.46 +166.44=558.9 cm4 W=89.41cm Mb =1066.37 61 =65048.57 kg cm Mb maxB 二…. Wx 65048.57 89.41 . 2 = 727.53kg/cm 540 100 2 上 1 = =1574.34 kg / cm 9.8 3.5 保險系數(shù)較小可滿足強度要求。 (3) C截面： 2 A1

51、=12cm yA1=92+15/2+60=15.95cm 2 A2=26.88cm yA2=4.6cm 2 A3=60X 10=6cm yA3=92+60/2=12.2cm y(=(12 X 15.95+26.88 X 4.6+6 乂 12.2)/(12+26.88+6)=8.56cm I ai=50X 153/2+(15.95-8.56) 2X 12=641.73cm4 I a2=(924-764)/12+(8.56-4.6) 2X 16.88=759.875cm4 I A3=1*63/12+(12.2-8.56) 2X 6=183.615cm4 所以 I A總=I

52、A1+I A2+I A3=1585.22cm 3 W=I 總/8.65=1585.22/8.65=183.26cm M=1066.37 X 94=194238.78kgcm 、-maxC MC 100238.78 2 C = = 546.97kg/cm2 Wx 183.26 u = 540.J00=1574.34kg/cm2 9.8 3.5 滿足強度要求。 (4) D截面: 慣性矩：I=318.976cm4 ; W=69.342cm3 M=1066.37 x 53=56517.61kgcm maxD Md Wx 56517.61 69.342 2

53、 = 815.05kg/cm 卜540 x100 =i620.64kg/cm2 ,保險系數(shù)較小可滿足強度要求。 9.8 3.4 5.2.3 梁的擾度情況 端部受力P= 1066.37kg,托盤部件由大臂和小臂組成，從大臂和小臂處分 別考慮： 3 3 小臂端部處撓度：f1 =」=1066.37 父 41 父9.8 =0.0924(cm) …(5.23) 3EI 3 20.1 106 129.225 大臂端部處撓度：經(jīng)受力分析后得知大臂端部受一個力 P= 1066.37kg和一 個彎矩 M =1066.37 X70= 74645.9kgcm； fP pi3 3EI

54、1066.37 703 9.8 3 20.1 106 318.976 = 0.186(cm) fM Ml 1 2EI 1066.37 70 702 9.8 2 20.1 106 31 8.976 = 0.279(cm) (5.24) 因載荷引起的撓度為: f載荷=f1 f 2 f 3 =0.092 0.186 0.279 = 0.557 (cm) 因托盤的大小臂之間有1mm句隙，由此產(chǎn)生撓度：f間隙=1.864(mm) 主立柱的彎曲繞度使滑臺產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，滑臺的轉(zhuǎn)動又使托盤有一定的下沉量, 經(jīng)計算，f轉(zhuǎn)動=26.325(mm)。 故托盤端部總下沉量為： f總=f載荷

55、f間隙 f轉(zhuǎn)動=0.557 1.864 1.082-3.503 ： 3.5(cm)〈6(cm) 在舉升機行業(yè)標準中，此值滿足距立柱最遠點的托臂支承面下沉量要求。 5.2.4 導軌的選擇 由于轎車和托盤的重量達到 2379 kg,故選擇GB11264-89中的輕軌，型號 30。查其總高是108 nlm，總寬是108 nlm，總長是車庫的長度，本設(shè)計車庫長度為 8500 nlm，具截面如圖3-4所示： 潤滑方式：采用人工加油的方式直接向?qū)к壣蠞灿?，不需要專門的潤滑裝置, 圖3-4托盤的軌道 6.1 鋼絲繩的選擇和計算 托盤是由2根鋼絲繩承載，所以每根鋼絲繩所受的拉力 F為： F=

56、(G1+G2 /2= (779+2000) X 9.8/2=13617N=13.617KN 由《鋼絲純中國標準匯編》查得表 4-1知道得： 鋼絲繩選擇公稱直徑為4.8mm最小破斷拉力為18.6KN。 上層托盤下降到最底下，所需要的最大高度為 1700mm托盤上兩個滑輪之間 的距離為2500mm^以鋼絲繩長度為L: L=2500+1700X 2=5800mm 考慮其他安裝則取鋼絲繩長度為 5800mm 表6-2鋼絲純中國標準匯編 結(jié)構(gòu) 公稱直徑 允許偏差 最小破斷拉力 不松散直徑增大值 不大于 參考重量 MM KN MM KG/100M 6X+IWS 2.4

57、0 0.30 4.45 0.25 2.6 3.20 0.30 8.90 0.28 6.3 4.00 0.40 12.45 0.43 6.7 4.80 0.40 18.60 0.48 9.7 5.60 0.40 24.90 0.51 12.8 6.40 0.40 31.20 0.53 16.4 8.00 0.60 43.60 0.61 25.8 9.50 0.70 64.10 0.69 36.2 表6-2 6.2 限位裝置的選定 這里在托盤上安裝兩個個普通限位器即可，車輛在倒入托盤過程

58、中起一個提 醒和限位的作用，能有效阻止車輛滑移和意外事故的發(fā)生。 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 第六章液壓系統(tǒng)的計算 6.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 啟動電動機按鈕后電機起動帶動油泵從油箱中吸入液壓油送到舉開缸中使 活塞桿移動，此時安全溢流閥關(guān)閉。此閥的壓力在出廠前已經(jīng)調(diào)好，保證起重的 額定載荷的要求。當系統(tǒng)中壓力超過極限時，自動溢流卸油閥松開，起動按鈕停 止供油，提升便結(jié)束，開始作業(yè)工作。如果拉動滑臺上兩個機械安全鎖后再接手 動式下降閥便開始卸油下降，其工作原理圖見圖 6.1 圖6.1液壓系統(tǒng)工作原理 1-齒輪泵，2-電動機，3-濾油器，4-單向閥，5-溢流閥，6-手

59、動式下降閥, 7-伺服限流閥，8-軟管，9-防油管爆裂閥，10-舉開缸，11-液位計，12-空氣濾 6.2 液壓缸活塞桿受壓校核 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 6.2.1 液壓缸活塞桿強度驗算 根據(jù)活塞桿只受壓力的工作情況，強度驗算公式為: d>35.7 (F/[ (r]) 1/2mm ( 6.1) 式中：F一載荷力KN 這用 F=1/2G=(4000/2) Xg=2000Kgf=19.62KN ( 6.2) [①]—活塞桿材料應(yīng)用應(yīng)力MPa [(t]= (Ts/n ( 6.3) 其中：n—材料屈服極限，n-安全系數(shù)。取(rs=315MPa n=3, [(r]=105

60、MPa 則 d >35.7 (19.62/105 ) 1/2 =15.432 mm 實際采用之活塞桿直徑d=38mm> > 15.432mm所以符合受壓強度要求。 6.2.2 液壓缸活塞桿受壓穩(wěn)定性校核 液壓缸壓桿安裝形式如下圖示: J 圖6.2液壓缸壓桿安裝圖 已知: 缸體長度 L=1078mm 工作行程 l=914mm 活塞桿直徑 d=38mm 計算長度 l ' =L+l=1992mm 活塞桿截面積 A=（九/4 ） x d2 活塞桿轉(zhuǎn)動慣量 J=（兀/64 ） x d4 活塞桿回轉(zhuǎn)半徑 K= （J/A） 1/2=d/4 柔性系數(shù) m=85 末端條件

61、系數(shù) n=2 WJ l ' /K=4 X l ' /d=4 X 1992/38=209.684 mx n1/2=85X 21/2=120.21 由于l ' /K> mxn1/2,則可按下列公式計算臨界載荷 P C/L，2 ( 5.4) 式中：E—材料彈性模量，取 E=2.1 X 105 MPa, J—mrm l' -mm 則：Pk=[3.1416 2X 2X2.1 乂 1011 X (3.1416/64 ) X 0.0384]/1992 2=106924.616N 取安全系數(shù)n"3,臨界穩(wěn)定載荷 P/ n k=106924.616/3=35641.539N 實際工作載荷 F=1/

62、2G=2000Kgf=19620N F=1/2G=2000Kgf=19620N： Pk/ n k,所以滿足壓桿穩(wěn)定條件。 6.2.3 活塞與活塞桿的計算 活塞與活塞桿螺紋連接時，活塞桿危險截面處的拉應(yīng)力為： KFi d, / 4 1.3 20000 2 0.235672 二/4 = 59634157 Pa 螺紋處的切應(yīng)力為: K〔KFd 0 0.2d； 0.12 1.3 20000 0.24 3 0.2 0.23567 =286037Pa 合成應(yīng)力為: 二 n-，；- 2 3 2 = ； 596341572 3 2860372 = 59636215 Pa

63、」；7 自用家庭泊車升降裝置設(shè)計 n 355 106 = 208.8 106Pa 1.7 式中K一螺紋擰緊系數(shù)，靜載時K=1.25~1.5;動載時K=2.54; Ki一螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 Ki=0.12; d o —螺紋外徑，R] di一螺紋內(nèi)經(jīng)，mi 一般采用普通螺紋時，di=do-1.0825t （t為螺紋 螺距，mj）; D 一液壓缸內(nèi)經(jīng)，m； [仃]—螺紋材料許用應(yīng)力，Pa； J一螺紋材料屈服點，Pa； n —安全系數(shù)，通常取n=1.5~2.5; F 一液壓缸輸出的拉力，N; 6.2.4 活塞與缸筒的密封結(jié)構(gòu) 活塞與缸筒之間既有相對運動，

64、有需要使液壓缸兩腔之間不漏油。根據(jù)液壓 缸的工作壓力及作用選擇 Yx型密封圈進行密封。見文獻[5],表8-49孔用Yx 形密封圈尺寸，表8-50Yx形孔用密封圈溝槽形式與尺寸；表 8-52軸用Yx形密 封圈尺寸，表8-53軸用Yx形密封圈溝槽尺寸。根據(jù)公稱直徑進行選取。溝槽的 公差選取為h9或H9。 6.2.5 活塞桿的結(jié)構(gòu) 液壓缸通常通過活塞桿的端部與其驅(qū)動機構(gòu)相連接。參見文獻 [5],表4-13 常用活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式，選用法蘭結(jié)構(gòu)形式。 6.3 液壓缸流量的計算 如要保持0.5m/min的舉升速度，則要計算流量，液壓缸的流量余缸徑和活 塞的運動有關(guān)系，當液壓缸的供油量 Q不變時

65、，，活塞在行程的中間大多數(shù)時間 保持恒定速度vm,液壓缸的流量可以計算如下： vA .. IT o 式中：A 活塞的有效工作面積 A= —D2 4 “cv活塞的容積效率 采用彈形密封圈時，v = 1,采用活塞 環(huán)時 cv=0.98 cv 代入數(shù)據(jù): 2 3.14 1.92 0.5 Q = = 1.44L / m i n 0.98 4 即液壓缸要達到0.5m/min值時，所需要的流量1.44L/min . 6.4 液壓系統(tǒng)的選擇 6.4.1 油路循環(huán)方式選擇 油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種，具各自特點及相互比較見下表: 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較

66、油液循環(huán)方式 開 式 閉 式 散熱條件 較方便，但油箱較大 較好，需用輔泵換油冷卻 抗污染性 較差，但可用壓力油箱或其它改善 較好，但油液過濾要求高 系統(tǒng)效率 ,路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速效率 低 管路壓力損失較小，容積調(diào)速效率高 限速制動形式 用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進 行能耗制動，可引起油液發(fā)熱 液壓泵由電機拖動時，限速及制動過程 中拖動電機能向電網(wǎng)輸電，回收部分能 量 其 它 對泵的自吸性能要求較高 對主泵的自吸性能要求低 表6.1 6.4.1.1 確定油路循環(huán)方式 比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降機的性能要求，可以選擇的油路循環(huán) 方式為閉式系統(tǒng)，因為該升降機主機和液壓泵不分開安裝， 不具備較大的空間存 放油箱，而且要求該升降機的結(jié)構(gòu)盡可能簡單，所以選擇閉式循環(huán)更好。 6.4.2 油泵的選擇 6.4.2.1 額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需 要的最大流量和泄漏量來確定： qp - KQaxn 式中：qp 泵的輸出流量 L/min K 系統(tǒng)泄漏系數(shù) 一般取K= 1.1-1.