畢業(yè)論文終稿-剪式汽車舉升機設計 雙剪叉式升降臺（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯摘 要汽車舉升機是指汽車維修行業(yè)用于汽車舉升的汽保設備。舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著至關重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它，其產品性質、質量好壞直接影響維修人員的人身安全。本次本是對剪式汽車舉升機進行設計，首先確定了該剪式汽車舉升機結構的結構；接著調查汽車尺寸建立汽車模型以確定舉升機的整體結構尺寸；其次建立了舉升機構的力學模型并對舉升機構不同位置狀態(tài)進行了受力分析及校核桿件、銷軸、螺栓的強度是否滿足要求；然后對該剪式汽車舉升機的液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)進行了設計；最后采用 AutoCAD 軟件繪制了該剪式汽車舉升機的裝配圖及主要零部件圖。本次設計中所采用的研究思路與方法對今后各類剪式舉升機的設計及改進均有較好的指導意義。關鍵字：汽車；舉升機；剪式；液壓AbstractCar Lift refers Qibaoshebei automotive repair industry for lifting the car. Lift play in the automotive repair and maintenance in a crucial role, regardless of vehicle overhaul or minor repairs and maintenance, are inseparable from it, the nature of their products, quality directly affects the safety of maintenance personnel.The car this is a scissor lift design, first determine the structure of the car scissor lift structure; then the size of the establishment survey automobile car model to determine the size of the overall structure of the lift; secondly to establish a lift mechanical model of state agencies and different positions were lifting mechanism stress analysis and checking rod, pin, bolt strength meets the requirements; then the hydraulic system and electrical control systems were scissor car Lift design; Finally, AutoCAD software to draw the scissor car lift assembly drawing and main parts diagram.Research ideas and methods used in this design for the future design of various types of scissor lifts and improvements have better guidance.Keywords: Car; Lift; Scissors; Hydraulic買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄摘 要 ...........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................I第一章 緒 論 .............................................................................................................................11.1 選題背景、研究目的及意義 ........................................................................................11.2 國內外研究現(xiàn)狀 ...........................................................................................................11.2.1 舉升機的發(fā)展歷史 .............................................................................................11.2.2 國內外研究狀況 ..................................................................................................1第二章 結構及尺寸設計 ...........................................................................................................32.1 舉升機結構確定 ...........................................................................................................32.2 確定各結構尺寸 ...........................................................................................................42.2.1 建立轎車模型 .....................................................................................................42.2.2 主要結構尺寸確定 ..............................................................................................42.3 初定電機功率 ................................................................................................................62.4 平臺與叉桿的設計計算 ................................................................................................72.4.1 確定平臺的結構材料及尺寸 ..............................................................................72.4.2 確定叉桿的結構材料及尺寸 ..............................................................................82.4.3 橫軸的選取 ........................................................................................................11第三章 受力分析與校核 .......................................................................................................133.1 力學模型 ......................................................................................................................133.1.1 力學模型建立與分析 ........................................................................................133.1.2　 關鍵參數(shù)研究與確定 .....................................................................................153.2 力學分析與校核 ..........................................................................................................163.2.1 最低狀態(tài)時各臂受力情況 ................................................................................163.2.2 最高位置時各臂受力情況 ................................................................................183.2.3 主要受力桿件強度校核計算 ............................................................................193.2.4 連接螺栓的校核 ...............................................................................................24第四章 液壓、電氣系統(tǒng)的設計與選擇 .................................................................................284.1 液壓系統(tǒng)設計與選擇 ..................................................................................................284.1.1 液壓系統(tǒng)設計要求 ............................................................................................284.1.2 液壓系統(tǒng)的設計 ................................................................................................284.2 液壓缸的計算與選型 ..................................................................................................294.2.1 液壓缸的安裝位置 ...........................................................................................294.2.2 液壓缸推力及行程的確定 ................................................................................304.2.3 液壓缸的選型 ....................................................................................................30買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4.3 液壓泵的計算與選型 ..................................................................................................304.3.1 液壓泵工作壓力的計算 ...................................................................................314.3.2 液壓泵功率的計算 .........................................................................................314.3.3 油泵流量的計算 .............................................................................................324.3.4 油泵的選型 .....................................................................................................324.4 電氣系統(tǒng)設計 ..............................................................................................................324.4.1 電氣系統(tǒng)控制設計 ...........................................................................................334.4.2 電動機的選擇與驗算 ........................................................................................34總 結 .........................................................................................................................................36參考文獻 ...................................................................................................................................37致 謝 .........................................................................................................................................38買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 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年在美國生產的第一臺汽車舉升機，它是一種由氣動控制的單柱舉升機，由于當時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革進行密封，因而壓縮空氣驅動時的彈跳嚴重且又不穩(wěn)定。直到 10 年以后，即1935 年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。其中剪式舉升機使用方便，占地空間較小，受到很多實力雄厚的特約維修站的歡迎，這也是未來舉升機的發(fā)展方向。在市場上可以看到的型式各異、尺寸不同的舉升機中，有一些特別適合于從事特殊類型的維修作業(yè)，也有少數(shù)的舉升機適合進行一些其它的維修作業(yè)。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯1.2.2 國內外研究狀況目前，發(fā)達國家（如美國）生產的汽車舉升機質量較好、性能較穩(wěn)定、設備操作簡單，在經(jīng)銷商中口碑良好。我國的汽車舉升機是 20 世紀 90 年代依據(jù)國外的產品技術生產的，國內最早研究剪式舉升機的是上海寶得寶，1999 年開始，寶得寶機型比較笨重，主要的質量問題集中在油管易爆和平臺不同步，2000 年后質量有了改進。但由于不是批量，所以價格偏高。到現(xiàn)在舉升機市場已經(jīng)擁有近百個中外品牌，產品系列成百上千。然而國內汽車舉升機雖然也相對定型，但很多產品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產品設計、技術開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進。剪切式舉升機是一個使用較廣的舉升機，在最近幾年所有新銷售的舉升機中，至少二分之一都是這種類型的。這種設計之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對維修廠的整體布局進行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機使用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟實惠，剪式舉升機較為精密。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店）都適用。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第二章 結構及尺寸設計2.1 舉升機結構確定此次課題設計的內容為剪切式汽車舉升機，剪切式舉升機的發(fā)展較迅速，種類也很齊全。按照剪切的大小分為大剪式舉升機（又叫子母式） ，還有小剪（單剪）舉升機 ；按照驅動形式又可分為機械式、液壓式、氣液驅動式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝，地面安裝。因為此次設計所要舉升的重量為 2t 以下的轎車 ，所以采用小剪式液壓驅動舉升機就完全可以。為了適合大小維修廠，對地基沒有過多要求，地面安裝即可。整體結構形式如圖 2.1 所示。圖 2.1 剪切式舉升機整體結構形式 剪切式液壓平板舉升機由機架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設置限位裝置、升程自鎖保護裝置等以保證舉升機安全使用，保障維修工人的生命安全。剪切式舉升機有兩組完全相同的舉升機構，分別放于左右兩側車輪之間，因兩側結構完全相同，可以左右互換。舉升機由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動力驅動活塞桿伸縮，帶動兩側舉升臂同時上升、下降、鎖止[2]。舉升機一側上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。另一側上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。舉升機在工作過程中，以固定鉸支座一側買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯為支點，滑輪向內或向外滑動，使舉升機上升下降，當達到適當?shù)呐e升位置時，利用液壓缸上的機械鎖鎖止。剪切式舉升機使用方便，結構簡單，占地面積小，適用于大多數(shù)轎車、汽車的檢測、維修及保養(yǎng)，安全可靠[3]。2.2 確定各結構尺寸2.2.1 建立轎車模型為使舉升機使用范圍廣，本設計首先建立了一個轎車模型[1]。根據(jù)表 2.1 所列車身參數(shù)信息。 表 2.1 參數(shù)信息根據(jù)豐田和大眾轎車的車身信息確定一個使用較廣的車模：它的車身參數(shù)有車身長 4.7m，寬 1.75m，高 1.5m，軸距 2.1m，前后輪距平均為 1.5m，車自重 1.5t，該轎車模型集豐田轎車外型，奧迪外型，大眾車系于一體，具有較廣的代表性。2.2.2 主要結構尺寸確定（1）剪切式舉升機已知的主要技術參數(shù)如表 2.2 所示表 2.2 主要技術參數(shù)技術數(shù)據(jù) 數(shù)值 單位舉升重量 3 T車身信息 車型帕杰羅 3.0GLS 手動 大眾勁取車身長/寬/高（mm） 4830/1895/1885 4200/1650/1465前輪距 1575 1460后輪距 1560 1460軸距 2775 2460前輪規(guī)格 215/60R16 195/55R15后輪規(guī)格 215/60R16 195/55R15買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯舉升高度 350~2000 Mm提升時間 60 S要求舉升機的提升速度是經(jīng) 1min 時間內舉升機能升高到 1m，實際升高 1.65m，并且舉升機在各高度工作時，都能自鎖。設計過程中參考了廣力牌 GL3.0/A 小剪式舉升機，上海繁寶剪式舉升機， Jumbo Lift NT 剪式舉升平臺的外形及運動形式。（2）舉升機各部分尺寸（a）支撐平臺尺寸因剪切式舉升機放于兩輪胎之間的下部，所以舉升機在使用過程中要保證舉升機不能與輪胎發(fā)生干涉[2]。根據(jù)轎車軸距為 2.6m，轎車輪胎直徑一般不超過 700mm，為避免干涉，舉升機平臺兩端與輪胎邊緣要有一定距離，取平臺邊距輪胎邊緣之間距離為 150mm，則平臺外型長 。平臺寬一般為La=260-35102=6 m?500mm~600mm 左右，我們取平臺寬為 Bp=550mm。舉升時，重量作用在整個平臺上，力并不集中，所以平臺不宜過厚，增加舉升機重量，取外型高為 70mm，實厚為15mm，只在四周加工凸臺邊緣，平臺尺寸如圖 2.2 所示。圖 2.2 平臺尺寸 （b）舉升臂尺寸因平臺長 La=1600mm，固定鉸支座和滑動滾輪分別放于平臺下，降低到最低點時舉升臂不能超出平臺邊緣，與汽車相干涉，所以固定鉸支座和滑動滾輪要與平臺有一定的距離，取支座距平臺邊緣的距離為 150mm。則固定鉸支座與滑動滾輪之間距離。Lb=160-52130 m?舉升機壓縮到最低位置時，舉升機高為 350mm,(底座到平臺面的距離)。 如圖 2.3所示底座厚為 15mm，滾輪直徑 D=50mm ，滾輪處軸徑 Dz=24mm ，為了避免滾輪直接磨損底座，設計時，加工滾輪滑道，滑道厚為 10mm，滑道寬 35mm，滑道長為750mm。上下兩滾輪之間的距離為 根據(jù)勾股定理求舉升臂Hd=350-12=50 m?長 L , 求得 L=1306mm，舉升臂寬 110mm，厚為 20mm。2250=b()?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 2.3 舉升機壓縮到最低點時的狀態(tài)（3）舉升機升高到 1m 時尺寸變化舉升機向上舉升時，滑輪向內側滾動，液壓系統(tǒng)向上伸縮，固定鉸支座和滑動鉸支座之間距離縮短，平臺與底座之間距離越來越大。舉升機升高到 1m 時，舉升機上下兩滑輪之間的距離為 ，因舉升臂長 L=1306mm，固定鉸Hg=20-1532=190m ?接處與滑輪之間的距離為 Lb,由勾股定理得 ，則 Lb=896.15mm，滑220Lb()?動輪滑動距離 Lx=1300-896.15=403.75mm。舉升機升高到 1m 時，結構狀態(tài)如圖 2.4 所示。圖 2.4 升高到 1m 時舉升機主視圖和左視圖因我們的舉升臂寬為 110mm，所以連接處螺栓軸徑適當取 Ds=30mm，滑動滾輪處軸徑取 Dz=24mm，滑輪總寬為 30mm，與滑道實際接觸尺寸為 25mm，另外 5mm為階梯凸臺,直接與舉升臂接觸，減小摩擦。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2.3 初定電機功率剪切式舉升機舉升重量 2t，舉升機自身及其附件的重量再加上一部分的余量為0.8t，所以取 W=3.8t 。初定電機功率，不考慮工作過程損失。舉升平臺上方放有汽車時，設計上升速度為 Vw = （2.2）tSS=2000-350 =1650 (mm) 由公式（2.2）得 Vw= =0.0275m/s=1.65m/min 1.650載車板上升功率 Pw= （2.3）FwV?Fw=m g （2.4）?其中 m=4.6kg，g=10N/kg 由公式（2.4）Fw =3.8 10 =38 KN Vw 取 1.65 m/min由公式（2.3）得 Pw= =1.04（KW） 取381.650?1.WPK?整理前面計算的數(shù)據(jù)如表 2.4。表 2.4 剪切式舉升機主要技術參數(shù)舉升重量 2000kg舉升高度 350—2000mm實際上升高度 1650mm總寬 2000mm總長 2060mm平臺長/寬 1600/550mm舉升臂長 1306mm平臺間寬 900mm上升時間 50s下降時間 40s電機功率 1.1KW電源 220V/380V/50Hz額定油壓 18MPa整機重量 800kg滑輪移動距離 896.15mm買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2.4 平臺與叉桿的設計計算2.4.1 確定平臺的結構材料及尺寸平臺位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。汽車能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是平臺起了關鍵的作用。在進行維修作業(yè)之前首先得駛上平臺。需要說明的是平臺并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。下底板也如此，如下圖 4-1。圖 4-1 下底板結構簡圖根據(jù)上面汽車尺寸參數(shù)，確定平臺的長度為 2600mm，寬度 450mm，材料采用熱軋鋼板。其形狀見圖紙。需要說明的是平臺并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。叉桿是升降臺最主要的舉升部件，是主要的受力機構。對其設計的成功與否關系到整個設計工作的成敗，選材 45 號鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如圖 4-2 所示。圖 4-2 叉桿的外形圖2.4.2 確定叉桿的結構材料及尺寸對支撐叉桿進行受力分析：首先定義每根桿的名稱編號，如圖 4-3：圖 4-3 支撐叉桿受力分析圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯對于桿 3、桿 4 的活動鉸聯(lián)接在水平方向上除了摩擦力沒有其它外力，所以可以忽略不計，現(xiàn)在只考慮其豎直方向上的受力就可以了。經(jīng)過分析桿 3 的受力情況如圖：計算其最大彎矩及軸向力：經(jīng)力學分析，當升降臺處于最低位置， 時，所受彎矩最大，如圖。5???225678maxWlcoscosMl.Nm???當升降臺處于最高位置， 時，軸向力最大，如圖30?， （正值為拉力，負值為壓力） 。1254D'BWNsinN??125BA'N??桿 4 受力情況同桿 3。下面再分析一下桿 1,對桿 1 作受力分析，如圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯對 D 點做力矩分析： ，可得 = 423AxPWllFlsinlcoscsin()??????AxF-110.1N。計算彎矩，由上圖可轉化成下圖來分析： 根據(jù)以上條件畫彎矩圖，如下：圖 4-4 桿 1 彎矩圖由此圖可知，桿 1 的最大彎矩在 C 點。經(jīng)計算當 時， 有最大值，即擁有5???cR買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯最大彎矩，同樣此時也擁有最大的軸向力。首先將 ，W=9800N ，P=11.6W（P 與5???W 的關系值根據(jù)上述的公式 求得）代入以上各式，求得2cossin()i()lPWa????的值如下圖：則 。215236maxABM(R)lNm?????計算軸向力，同樣將桿 1 的受力分析圖再轉化為軸向力圖分析，如圖：經(jīng)分析計算，CD 段受到的軸向壓縮力最大， 。由于剛剛計算出的桿5492CDTN?3 與桿 4 的最大彎矩和最大軸向力都小于桿 1 的值，故不對桿 3 桿 4 計算工作應力。計算桿 1 該狀態(tài)下的工作應力，設叉桿橫截面積 A=bh,如圖： 則該狀態(tài)下的工作應力為 max22651649[],C sNhMbhAbn?????????其中， ——叉桿實際工作應力,——材料許用應力，[]——材料的極限應力，對于 45 號鋼，為 340Mpa s?n——安全系數(shù),一般為大于 1 的值，這里取 n=2。根據(jù)經(jīng)驗初選 h=0.1m。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯由此式可以看出彎矩對工作應力 的影響較軸向力要顯著的多，所以在計算時應?以最大彎矩為主要計算對象。桿 1 所承受的最大工作應力。桿 1 的 C 截面擁有最大彎矩，即可以認為 C 截面擁有最大的工作應力。我們按照最大工作應力來選取合適的叉桿截面。將 h=0.1m 代入上式：最大工作應力 。這里取 ，即叉桿的橫36517021.3.MPabmb?????25bm?截面為 100 25 。hb?2m2.4.3 橫軸的選取選取套聯(lián)在活塞桿端部的橫軸，根據(jù)總體結構布局確定橫軸長度需要 220mm，由于是單耳環(huán)聯(lián)接，其內徑 CD=50，橫軸的外徑也應為 50mm,但考慮到二者需要相對滑動，應使橫軸的外徑略小于 50mm,這里取 d=48mm。單耳環(huán)的寬度值 EW=60mm。將叉桿要聯(lián)接到橫軸處的孔進行加長處理，使兩者接觸面積適當?shù)脑龃笠詼p小彎曲應力及及剪應力。因此可按下圖分析橫軸所受應力：當 時，P=113680N ，可求得 。作用于橫軸上的力 P 是5???568402ABPRN?均勻分布的，分布距離為 60mm，故集度為： ，截面 O 上的613.91/.qm??最大彎矩為 ，截面 C 和 D 上的剪力0.30.8542.AMRqNm?????（這里沒有考慮剪力與彎矩的正負） 。564AQN其彎曲應力為 32540.16[]Mpad??????剪應力2268.[]4P??對于其它幾個銷軸，由于所受的應力都小于上述值，在不改變材料的基礎上選擇買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯直徑各為 35mm、40mm 是完全可以的，這里就不一一校核了。第三章 受力分析與校核3.1 力學模型3.1.1 力學模型建立與分析舉升機之所以斜置，是因為舉升機右側為固定鉸支座，左側為滑動鉸支座，平臺上放有荷載，舉升機上升過程中，荷載重心相對前移，在高空中容易前翻，對工作人員十分危險，斜置安裝可以抵制荷載前翻的情況。安裝情況如圖 3.1，圖中 F4 與 F6 作用點分別對應平臺和底座的固定鉸支座位置, F3 與 F5 作用點分別對應平臺和底座買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯的滑動鉸支座位置。 圖 3.1 力學方案示意圖為分析方便,我們將平臺鋼結構和平臺有效載荷之和簡化為 W1 ,剪切式舉升機構自重載荷為 W3 ,油缸自重載荷為 Wcy ,根據(jù)分析,假設舉升臂機構自重載荷為 W3 和 油缸自重載荷為 Wcy 忽略不計。如圖所示 ,根據(jù)上一章所定舉升臂兩端銷孔中心連線長度為L ,L=1306mm 其與水平線夾角為 α;定義 d 為液壓缸下安裝點與舉升臂中心銷孔距離(平行于舉升臂) , f 為上安裝點與舉升臂端銷孔的距離,定義上下兩鉸接點高度為 Hg，定義滑動鉸支座與固定鉸支座之間的距離為 Lb，根據(jù)幾何關系 ,液壓缸軸線與水平線夾角θ 與 α 有以下函數(shù)關系：（3.1） 2tantanLfdf??????由式(3.1)可知 ,液壓缸軸線與水平線夾角 θ 是 d、f 、的函數(shù),而當 d、f 這 2 個參數(shù)確定時,在舉升機構升降過程中 θ 隨 α 變化。平臺和剪切式舉升機構建立其力學模型如圖 3.2 所示。為平臺簡化模型[5]。圖 3.2 平臺簡化模型 假定 W1 作用于平臺中心位置,則當平臺起升,剪切機構變幅帶動滑輪內移時,則W1、F3、F4 和 α 有如下關系[15]（B 近似等于 L/2） 。（3.2）341FW??買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（3.3）3cos401FLWB?????圖 3.3 剪切機構外載情況圖 3.2 和圖 3.3 為剪切舉升機構力學模型圖。剪叉舉升機構外載狀況如圖 3.3 所示。為計算剪切式舉升機構內每個支架鉸接點的內力和油缸推力,以研究該機構各內力、油缸推力與 α 角之間的關系,并找出其最惡劣工況,我們將該機構拆分為 4 個獨立的隔離體,分別對應該機構從上到下的各段剪叉桿[5],如圖 3.4 所示。圖 3.4 各剪桿受力分析圖該圖使用的符號說明如下:Kx 為剪叉機構各鉸接點內力, x = 1, 2, 3??8; 其中奇數(shù)為該鉸接點 Y 方向受力,偶數(shù)為對應鉸接點 X 方向受力; Fx 為作用在剪切式舉升臂 機構上的外力, x = 3, 4, 5, 6; P 為液壓缸的推力。據(jù)此,在不考慮摩擦力的情況下,建立力學平衡方程如下面矩陣所示[5] ：買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯010001-Lcscosin0002f (1-) (+)L1-00Lcs00sin11co2i(+) Lss ????? ?? ??? ?? ??? ??? ?0K1cos234s 560K7cos8FP -sF???????????????????在上面的矩陣中,設 。由于油缸的自重忽略不計 ,故設 F = c =os, nF3 = F4 = F5 = F6 =W1 /4。以上矩陣給出了外載、剪切式舉升機構幾何參數(shù)與油缸推力及各剪切舉升臂受力的相互關系,為剪切式舉升機構的設計計算及關鍵參數(shù)的研究提供理論依據(jù)。通過編寫的 MATLAB 程序矩陣解以上多元方程得以下結果 :（3.4）4cos2sin()in()in()LPFf L??????????3.1.2　關鍵參數(shù)研究與確定分析前述剪切式舉升機構,發(fā)現(xiàn) Pmax 和油缸軸線與支架梁之間的夾角 (θ-α)有較大關系。給定載荷下,起升油缸夾角越小,則所需推力越大。由式(3.4)可知,起升油缸的最小夾角由 d, f 這 2 個關鍵的幾何參數(shù)決定[5]。因此,上述 4 個關鍵參數(shù)可在一定范圍內調整而不產生干涉。經(jīng)對 d, f 這 2 個關鍵參數(shù)的研究,結合防止機構幾何干涉，并且不發(fā)生死角現(xiàn)象及制造工藝方面的考慮,確定其值: 。d= 170m, f5計算液壓缸的推力（1）升高到 1m 時液壓缸的推力舉升機升高到 1m 時，tanα= = 由式（3.1）得2HgLb95046.758???o72.8??o舉升機的重心不變 F3 和 F4 之間的距離為 896mm ，由式（3.2）和（3.3）求得F3 =11.7509KN，則 F4=4.45KN。將 f=500mm 、d=250mm、 、 、F= F3 =11.7509KN 代入式（3.4）中，我們得46.75??o2.78??o買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯到 P=136.643KN。（2）最低點時液壓缸的推力根據(jù)圖（3.3）所示的舉升機結構尺寸，可求出 α 角度 , tanα=12530.49???α再根據(jù)式（3.1） ， 2tantanLfdf??????解得506317tant5.4916.????oo將 α=5.49°、 θ=16.22°、L=1306mm 、f=500mm 、d=250mm 代入到式（3.4）中，解得液壓缸的最大推力為 P=324.08 KN。由前面分析可知，舉升機在最低點時，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(tǒng)時根據(jù)推力最大值確定。3.2 力學分析與校核本機主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷 2t；在載重 2t 情況下，由最低位置舉升到最高位置需 60s；電動機功率 1.1kW；舉升機在最低位置時的舉升高度為 350mm，最大舉升高度為 2000 mm，工作行程為 1650 mm。3.2.1 最低狀態(tài)時各臂受力情況（1）與平臺接觸處的兩鉸接點的力學分析與計算由前一節(jié)分析可知，舉升機在最低點時，舉升機重量均勻的分布在平臺上，平臺鋼結構和平臺有效載荷之和 Wz1 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，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度 α。tanα=12530.49???α因 α 很小，所以計算過程中我們可以將 Wz1 近似看成作用在平臺中心位置，Wz1為舉升重量與平臺重量之和，即（g 取 10N/kg）1(3)(30.12)/32.4WztpgNkg????因舉升重量和平臺質量之和由兩側舉升機共同承受，所以代入式（3.2）和（3.3）中的 W1 只是 Wz1 的一半，W1=16.2kN 解得 8.1FkN（2）計算各舉升臂的受力 買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 3.5 舉升臂受力圖圖 3.5 為桿 1 的受力情況，F(xiàn)3 作用處為滑動鉸支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩平衡方程。方程如下:解得 2605362.51.10kFk???????? 18.5240.6..kk????分析計算結果，我們可以看到，k1,k2,k6 三個未知量都與 k5 有關，只要確定出k5，其他就都能解出。觀察圖 3.1 力學方案示意圖，我們能夠很快分析出，舉升重量全部作用在平臺上，在舉升機起升瞬間， 很小，則 k5 鉸接孔處豎直方向分力很小，幾?乎為零，對桿件只起連接作用，我們將 k5 取 0 N。則。18.24.684.2kNkk???圖 3.6 舉升臂 2 受力情況圖 3.6 為舉升臂 2 的受力圖，液壓缸的推力直接作用在連接兩側舉升臂之間的軸上，間接作用在舉升臂 2 上。 k3,k4,F4x 為未知量，P=324.08 KN。列力和力矩平衡方程: 41sin3cocoisicos26.510412530FkPkxffkFx?????????????????解得 74.21398.6kkNFx??買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯通過計算結果，我們可以看出液壓缸在瞬間舉升時，水平方向的分力和固定鉸支座處的水平方向分力都很大。所以舉升機的剛度強度一定要滿足要求，否則維修工人在作業(yè)時將很危險。圖 3.7 舉升臂 3 受力圖舉升臂 3 在實際工作過程中，對整個舉升機受力情況沒有太多影響，主要起連接件的作用。F5 和 F6 支撐上面所有的重量 式中的12840.9218.5WzkN????0.92KN 為液壓缸重量產生的重力（初步確定） 。圖中 k7 和 k8 為未知量。列方程如下：解得 56780FWzk?????? 569.2784.FKNk??圖 3.8 舉升臂 4 的受力圖 舉升臂 4 的力 F6 作用處是固定鉸支座，所以有兩個方向作用力。液壓缸的固定端作用在連接舉升臂的軸上。舉升臂承受液壓缸的重力，并不承受液壓缸的推力。液壓缸的推力有輸入的液壓油來平衡。在這個受力圖中，只有 F6x 是未知的。解得 13.9784260kKNFx??????? 670.843FxKN?3.2.2 最高位置時各臂受力情況舉升機升高到 1m 時，舉升機向內滑動 403.75mm，兩腳支座之間的距離為買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯896.15mm。上下兩滑輪之間的距離為 1900mm。舉升臂與水平方向夾角為 46.75??o液壓缸與水平方向夾角為 ，液壓缸推力 P=136.643KN。 72.8??o分析和計算方法同上。先求舉升臂 1 的受力情況如圖 3.5，由式（3.2）和（3.3）解得 ，31.75FKN?4.5F解得 2604867395148kk???????? 23.05166..7kk???因舉升到 1m 時，舉升臂與水平方向夾角為 ，所以豎直方向力和水平方45??o向力應近似相等。取 。則6kKN?16.925.3kKN?舉升臂 2 的受力情況如圖 3.6 所示，41sin3cocoisicos247518495086FPkxffkFx????????????????解得309.54812.6KNkFx?舉升臂 3 的受力情況如圖 3.7，解得 57680WzkF??????73.25KN??85.39KN??舉升臂的受力情況如圖 3.8，解得43.95860kNFx???????628.5x??3.2.3 主要受力桿件強度校核計算（1）位于上端的滑輪軸的強度校核滑輪軸通過滑輪與平臺接觸，作用在滑動端的力 F3 均勻作用在兩個滑動輪上。滑動的兩輪之間距離為 405mm。滑動輪外側與舉升臂接觸。舉升機最低點時，對于滑輪軸而言，與舉升臂接觸處，相當于固定支點，即被約束。圖 3.9 是滑輪軸的受力圖、剪買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯力圖、彎矩圖。由圖可知，滑輪軸只受豎直方向力，沒有水平方向的力，所以滑輪軸不發(fā)生扭轉變形。我們從剪力圖和彎矩圖中還可分析出，在長度為 405mm 的線段內橫街面上的剪力 FQ=0，而彎矩 M 為一常數(shù)，這種只有彎矩的的情況，稱為純彎曲。所以長度為 405mm 的線段內只發(fā)生彎曲變形，而沒有發(fā)生剪切變形。是彎曲理論中最簡單的一種情況。由上面的計算可以知道，上滑輪軸在舉升機升高到 1m 時，受力最大，，所以我們只校核舉升機升到 1m 時的滑輪軸強度即能說明軸的強度是31.75FKN?否合格。圖 3.9 滑輪軸的剪力圖與彎矩圖 對滑輪軸進行強度校核，軸的材料為 45 鋼[19]，抗拉強度 60bMPa??彈性模量 E 為 ，一般取 。軸的直徑35sMPa??1962GPa: 21EGd=24mm。 （1 ）軸的彎矩圖如圖 3.9 所示。由圖可知 ，最大正彎矩 M=37.587.56.2FkNmN?????（2）軸的強度校核 ??3316.max .86600.24MMPabPaWd? ???????3π 2式中：M——為橫截面上的彎矩；W——軸的抗彎截面系數(shù)。經(jīng)校核可以看出，軸的截面強度足夠。（2）位于下端的滑輪軸的強度校核最下端軸的校核和最上端軸的校核方法一樣，下端滑輪軸最低點和最高點時受力情況一樣。受力圖、剪力圖、彎矩圖如圖 3.10 所示。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里