1、湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目： 汽車舉升機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化1184 學(xué)生姓名： 胡敏 學(xué) 號：201113010420完成日期： 指導(dǎo)教師： 許志偉 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱教師： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 2015 年 5 月 湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目： 汽車舉升機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化1184 學(xué)生姓名： 胡敏 學(xué) 號： 2011130420 完成日期： 指導(dǎo)教師： 許志偉 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱教師： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 2015 年 5 月 湖南工程學(xué)院應(yīng)

2、用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠 信 承 諾 書本人慎重承諾和聲明：所撰寫的汽車舉升機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下自主完成，文中所有引文或引用數(shù)據(jù)、圖表均已注解說明來源，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)責(zé)任。設(shè)計(jì)(論文)的研究成果歸屬學(xué)校所有。 學(xué)生(簽名)胡敏 2015 年5月20 日 摘 要當(dāng)前在汽車維修中所使用的液壓同步升降平臺在汽車的維修方面發(fā)揮著重要的作用，通過對同步升降平臺的各種液壓閥、液壓缸、液壓泵站的創(chuàng)新改進(jìn)，使得液壓同步升降平臺擁有運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、響應(yīng)速度快、同步精度高等優(yōu)點(diǎn)，對于在我國汽車的維修與保養(yǎng)中起著不可替代的作用，應(yīng)用前景廣泛。4S 店汽車維修專用升降機(jī)是雙

3、鉸接剪叉式升降機(jī)，它是在原由的剪叉式升降機(jī)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)在的靈活性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)；結(jié)構(gòu)以能夠滿足靈活性要求較高的汽車維修需要為前提而設(shè)計(jì)的。通過對雙鉸接剪叉式升降機(jī)機(jī)構(gòu)位置參數(shù)和動力參數(shù)的分析，結(jié)合具體實(shí)例，對機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較，并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸，通過對叉桿的各項(xiàng)受力分析確定臺板與叉桿的載荷要求，最終完成剪叉式液壓升降機(jī)的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵字：升降臺；剪叉式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓Abstract Hydraulic synchronizing lifting platform currently used in automob

4、ile repair plays animportant role in automobile repair, by improving the innovation of various hydraulic valves,synchronous lifting platform hydraulic cylinder, hydraulic station, hydraulic synchronizing liftingplatform with the smooth running, low noise, fast response speed, synchronous precision,

5、it playsan irreplaceableroleintherepairandmaintenance of cars in China, extensiveapplication prospect.Double-hinged scissors lifts in the design of the previously scissors lifts on the basis of thepresent application flexibility, security, economic and other indicators, structural flexibility to mee

6、thigher requirements of vehicle maintenance the need for premise, and the response by differentmodels to meet vehicle maintenance, and otherperformance requirements.Through the double-hinged scissors lifts Position parameter and the dynamic parameters oftechnology, combined with specific examples, t

7、he agency improved in the hydraulic cylinder layoutanalysis and comparison, and in accordance with the requirements of part of a hydraulic systemdesign and calculation of final Pressure implementation components - hydraulic cylinder, throughanalysis of the fork-defined plate and fork-load requiremen

8、ts, the final completion of scissorshydraulic liftsthedesign requirements.KeyWords： lifting platform ；scissorsforks ；configurationdesign ； hydraulicpressure 目 錄第一章 緒 論 . 11.1 研究背景 . 11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 11.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及方法 . 21.4 設(shè)計(jì)的目的和意義 . 2第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 32.1 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定 . 32.1.1 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成.52.1.2舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)

9、系. .62.2 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸 . . 4 2.2.1建立轎車模型. .3 2.2.2子母剪式舉升機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸確定. .82.3舉升機(jī)在地面上安裝尺寸. . 42.4 電機(jī)的選擇 . 52.5 剪刀式舉升機(jī)各部件重量. . .62.6本章總結(jié). . . . . .3 第三章 液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的選擇 . 143.1 液壓系統(tǒng) .3.1.1液壓系統(tǒng)組成. 3.2液壓系統(tǒng)的選擇 . 22 3.2.1 汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求. 3.2.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì).3.3 液壓缸的計(jì)算與選型 . 26 3.3.1 液壓缸的安裝位置.3.3.2 舉升機(jī)液壓缸推力及行程的確定.3.4 液壓泵

10、的計(jì)算與選型. . .3.4.1 液壓泵工作壓力的計(jì)算. 3.4.2 液壓泵功率的計(jì)算.3.4.3 油泵流量的計(jì)算.3.4.4 油泵的選型.3.5 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì).3.5.1 電氣系統(tǒng)組成.3.5.2 電氣系統(tǒng)控制設(shè)計(jì).3.5.3 電動機(jī)類型的選擇.3.5.4 功率. .3.5.5 電動機(jī)的選擇與驗(yàn)算. .3.6 本章小結(jié).第四章 結(jié)論.。. 304.1 結(jié)論 . 30參考文獻(xiàn) . 31致 謝 . 32附 錄 . 33第一章 緒論1.1 研究背景近年來，我國汽車業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是轎車行業(yè)，多年來轎車進(jìn)入普通家庭的夢想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不

11、可少的設(shè)備，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù)企業(yè)中，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），幾乎都配備有舉升機(jī)。它的主要作用就是為發(fā)動機(jī)、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)備。舉升機(jī)一般有柱式、剪式的，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。目前，使用的汽車剪刀式舉升機(jī)可能發(fā)生汽車墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車拖墊打滑等，經(jīng)過對失效的剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行檢測分析發(fā)現(xiàn),這些事故的主要原因往往是設(shè)計(jì)上

12、存在著缺陷，如果做工不好或者設(shè)計(jì)不好就容易導(dǎo)致臺面不平、導(dǎo)致單邊升降等危險(xiǎn)發(fā)生，因此，進(jìn)一步提高剪刀式舉升機(jī)產(chǎn)品的性能與可靠性，是國內(nèi)舉升機(jī)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 舉升機(jī)的發(fā)展歷史汽車升降機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車升降機(jī)，它是一種由氣動控制的單柱升降機(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)動時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱升降機(jī)才在美國以外的其它地方開始采用。 1966年，一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱升降機(jī)，這是升降機(jī)設(shè)計(jì)上的又一突破性進(jìn)展，但是直到1977

13、這種升降機(jī)才在德國以外的其它國家出現(xiàn)。現(xiàn)在雙柱升降機(jī)在市場上以占據(jù)牢固的地位，其銷量還在持續(xù)增長。它和四柱升降機(jī)相比，既有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)，以下將作簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)升降機(jī)均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上升降機(jī)。在移動式升降機(jī)方面也有幾項(xiàng)成功設(shè)計(jì)，如剪式升降機(jī)、菱架式升降機(jī)等。但這類升降機(jī)仍存在兩個(gè)主要問題，接近汽車下部較難；在車間移動升降機(jī)時(shí)難逾越地面上的障礙物。當(dāng)然，可移動性是這類升降機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱升降機(jī)已在維修現(xiàn)場廣泛采用，而移動式升降機(jī)卻相對要少得多。38 最初設(shè)計(jì)單柱升降機(jī)外，車輛較大，其底盤也能明顯辨認(rèn)，因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舉升器

14、件。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)域接近主要升降機(jī)器件而不便操作。但在南美洲卻屬例外，那里仍然采用較大的車輛，這可能是單柱升降機(jī)在該地區(qū)的市場上仍然受到歡迎的重要原因。單柱升降機(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；汽車可在升降機(jī)上轉(zhuǎn)動。但美國卻受到了責(zé)難，主要是升降機(jī)的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險(xiǎn)。單柱升降機(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。舉升用的油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題：第一是檢修這些零部件頗為困難；其次是由于油缸所處的

15、環(huán)境條件差，容易生銹，特別是地下水位較高時(shí)更是如此。 雙柱升降機(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。雙柱升降機(jī)的缺點(diǎn)是：第一為確保安全，安置升降機(jī)時(shí)要求非常嚴(yán)格，否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆；第二，由于升降機(jī)常采用車輪自由型的方式支撐汽車，如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便，如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)行車輪定位檢驗(yàn)等；第三，由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，其承力件易于磨損，因而雙柱升降機(jī)的安全工

16、作壽命一般要比四柱升降機(jī)低。 四柱升降機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個(gè)臺板。舉升前，汽車很容易正確無誤地駛上四柱升降機(jī)的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣，當(dāng)汽車駛上臺板時(shí)也不致墜入其間的空隙中。車輪支撐型四柱升降機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：第一，升降機(jī)裝載汽車時(shí)勿需較高的技術(shù)，操作也很簡便；第二，承載時(shí)非常穩(wěn)定；第三，支撐載荷受力簡單，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(jià)值，從經(jīng)濟(jì)上來看也是合算的；第五，易于維修；第六，在車間現(xiàn)場進(jìn)行安裝也較方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能夠固牢立柱的地腳螺栓即可。四柱升降機(jī)的缺點(diǎn)是：和雙柱升降機(jī)相比，戰(zhàn)地面積教大，對汽車檢修區(qū)域可接近性較差

17、。 解放后，特別是改革開放以來，我國的汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)不斷發(fā)展壯大。各種升降機(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。 有人說，對于汽車維修企業(yè)來說，汽車升降機(jī)可能是除廠房而外的最重要的投資，因?yàn)樗哂兄陵P(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。汽車升降機(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升降機(jī)，為汽車維修企業(yè)服務(wù)。1.2.2 國內(nèi)外研究狀況國內(nèi)舉升機(jī)結(jié)構(gòu)上大同小異，在安全保護(hù)上也比較雷同。主要零部件有立柱，升降臂，液壓動力單元，油缸，保險(xiǎn)。在安全保護(hù)作用上不能做到

18、任何時(shí)候都能起到作用。在智能化，人性化上涉及的比較少。但不過也處于成熟階段了，相對來說已經(jīng)比較成熟穩(wěn)定了。在設(shè)計(jì)中采用了液壓控制系統(tǒng)，更穩(wěn)定，更安全了。 國外舉升機(jī)在結(jié)構(gòu)，選材上比國內(nèi)有優(yōu)勢外，在安全性上有比較明顯的優(yōu)勢。國外舉升機(jī)在鋼絲繩斷裂，油管爆裂，下降過程以外情況等可能情況的安全研究和應(yīng)用都有涉及。隨著汽車技術(shù)開發(fā)的日新月異，舉升機(jī)在設(shè)計(jì)方面越來越智能化和人性化，將會向遙控，電腦控制方向發(fā)展。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷成熟，其標(biāo)注也將不斷統(tǒng)一化。1.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及方法1.3.1 研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)在考慮典型的汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和實(shí)際工況條件基礎(chǔ)上，依據(jù)有限元、虛擬裝配技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，

19、建立舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝配，將關(guān)鍵零部件模型導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，獲得舉升機(jī)在載荷工況作用下的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀況，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性。設(shè)計(jì)中我們研究的主要內(nèi)容如下： （1）剪刀式舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式的研究與分析； （2）剪刀式舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 1.3.2 研究方法資料收集及總體方案制定舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式分析舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（對各個(gè)機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行強(qiáng)度分析）整機(jī)虛擬裝配撰寫設(shè)計(jì)說明書第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定2.1.1 舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為剪刀式舉升機(jī)，剪刀式舉升機(jī)的發(fā)展較迅速，種類也很齊全

20、。按照剪刀的大小分為大剪式舉升機(jī)（又叫子母式），還有小剪（單剪）舉升機(jī) ；按照驅(qū)動形式又可分為機(jī)械式、液壓式、氣液驅(qū)動式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝，地面安裝。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)所要舉升的重量為2t以下的轎車 ，所以采用小剪式液壓驅(qū)動舉升機(jī)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(jié)構(gòu)形式如圖2.1所示。圖2.1 剪刀式舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式 剪刀式液壓平板舉升機(jī)由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設(shè)置限位裝置、升程自鎖保護(hù)裝置等以保證舉升機(jī)安全使用，保障維修工人的生命安全。剪刀式舉升機(jī)有兩組完全相同的舉升機(jī)構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)車輪之間，因兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全相同，可以左右互換。舉

21、升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動力驅(qū)動活塞桿伸縮，帶動兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止。舉升機(jī)一側(cè)上下端為固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上2。另一側(cè)上下端為滑輪滑動，舉升臂通過軸與滑輪連接。舉升機(jī)在工作過程中，以固定鉸支座一側(cè)為支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e升位置時(shí)，利用液壓缸上的機(jī)械鎖鎖止。剪刀式舉升機(jī)使用方便，結(jié)構(gòu)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。2.1.2 舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)系舉升機(jī)的工作是靠液壓缸活塞桿的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側(cè)舉升臂上通過軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接

22、兩舉升臂。如圖2.1所示，活塞桿向外伸出時(shí)，帶動舉升臂向上運(yùn)動。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左側(cè)用軸連接，因各鉸接處均有摩擦，所以采用潤滑脂潤滑。舉升臂向上運(yùn)動時(shí)，通過軸帶動滑輪滑動，舉升臂、軸與滑輪之間需使用鍵進(jìn)行周向固定，力才能相互傳遞，滑輪軸上還放有套筒，并采用鎖止螺釘進(jìn)行軸向固定，軸兩端用彈性擋圈固定，防止臂和滑輪外移；連接螺栓處用止動墊圈固定鎖止；固定鉸支座處用銷鏈接，銷通過鎖止螺釘鎖止；底座通過地腳螺栓固定于地面上；這樣舉升機(jī)才能正常工作。2.2 確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸2.2.1 建立轎車模型為使舉升機(jī)使用范圍廣，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型1。根據(jù)表2.1所列車

23、身參數(shù)信息。 表2.1 參數(shù)信息車身信息 車型長豐帕杰羅3.0GLS手動上海大眾勁取車身長/寬/高（mm）4830/1895/18854200/1650/1465前輪距15751460后輪距15601460軸距27752460前輪規(guī)格215/60R16195/55R15后輪規(guī)格215/60R16195/55R15根據(jù)豐田和大眾轎車的車身信息確定一個(gè)使用較廣的車模：它的車身參數(shù)是：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 剪刀式舉升機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸確定1、剪刀式舉

24、升機(jī)已知的主要技術(shù)參數(shù)如表2.2所示表2.2 主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)值單位舉升重量2T舉升高度3501500mm提升時(shí)間180S要求舉升機(jī)的提升速度是經(jīng)3min時(shí)間內(nèi)舉升機(jī)能升高到1.5m，但考慮到實(shí)際修理時(shí)3min太長不利于維修，設(shè)上升時(shí)間為1min。實(shí)際升高1.15m，并且舉升機(jī)在各高度工作時(shí)，都能自鎖。2、 舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)各部分尺寸 1）支撐平臺尺寸因剪刀式舉升機(jī)放于兩輪胎之間的下部，所以舉升機(jī)在使用過程中要保證舉升機(jī)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(jī)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150

25、mm，則平臺外型長。平臺寬一般為500mm600mm左右，我們?nèi)∑脚_寬為Bp=550mm。舉升時(shí)，重量作用在整個(gè)平臺上，力并不集中，所以平臺不宜過厚，增加舉升機(jī)重量，取外型高為70mm，實(shí)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 2）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(diǎn)時(shí)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。舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)，舉升機(jī)高為350mm,(底座到平臺面的距離)。 如圖2.3所示底

26、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(shè)計(jì)時(shí)，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)勾股定理求舉升臂長L , 求得L=1306mm，設(shè)舉升臂寬110mm，厚為20mm。圖2.3 舉升機(jī)壓縮到最低點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)3）舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)尺寸變化舉升機(jī)向上舉升時(shí)，滑輪向內(nèi)側(cè)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(jī)升高到1.5m時(shí)，舉升機(jī)上下兩滑輪之間的距離為Hg=1500-15*2-35*2=1400mm 因舉升臂長L=1306mm，固定

27、鉸接處與滑輪之間的距離為Lb,由勾股定理得Lb=896.15mm，滑動輪滑動距離Lx=1300-1102.56=403.75mm。舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖2.4所示。圖2.4 升高到 1.5m 時(shí)舉升機(jī)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(dāng)取Ds=30mm，滑動滾輪處軸徑取Dz=24mm，滑輪總寬為30mm，與滑道實(shí)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。2.3 舉升機(jī)在地面上安裝尺寸考慮到維修廠的地面情況，剪刀式舉升機(jī)平放于地面就可以，采用地腳螺栓固定，舉升機(jī)兩端各焊接一三角臺，便于汽車上升。根據(jù)轎車寬為1.75m，前后

28、輪距平均為1.5m，左右兩輪臺內(nèi)側(cè)邊緣之間的距離為800mm，舉升機(jī)之間要有一定的距離供維修工人走動，為了滿足以上尺寸要求，舉升機(jī)平臺之間的距離取900 mm ,平臺長1600mm ，舉升機(jī)左右結(jié)構(gòu)完全相同，設(shè)備控制箱可以左右互換。如果舉升機(jī)平臺直接與汽車底盤接觸，對汽車底盤磨損嚴(yán)重,所以平臺上端放硬質(zhì)橡膠，硬質(zhì)橡膠塊距邊緣為20mm,則硬質(zhì)橡膠長Lj=510mm， 寬Bj=150mm。舉升機(jī)在地面安裝情況如圖2.5所示。 圖2.5 舉升機(jī)占地情況及安裝示意圖2.4 電機(jī)的選用剪刀式舉升機(jī)舉升重量2t，舉升機(jī)自身及其附件的重量再加上一部分的余量為0.7t，所以取 W=2.7t 。舉升平臺上方放

29、有汽車時(shí)，設(shè)計(jì)上升速度為 Vw = （2.1）S=1500-350 =1150 (mm) 由公式（2.1）得 Vw=1.15/60=0.0196m/s=1.15m/min 載車板上升功率: Pw= FwVw /60 （2.2）Fw=mg （2.3）其中m=2.7t，g=10N/kg 由公式（3.3）Fw =2.710 =27 KNVw取1.15 m/min由公式（2.2）得 Pw= 271.15/60=0.517（KW）2.5 剪刀式舉升機(jī)各部件重量 查工程材料手冊所知，舉升、起重機(jī)械的板形材料多用Q275鋼。Q275鋼的材料性能如下： 表2.3 Q275鋼材料性能彈性模量泊松比抗拉強(qiáng)度密度2

30、00-220/GPa0.3490610/MPa7.85g/cm3質(zhì)量基本計(jì)算公式9： （2.4）式中： W（kg）表示鋼的理論質(zhì)量 F（mm2）型鋼截面積 L（m）鋼材的長度 （g/cm3）所用材料鋼的密度 1、平臺的質(zhì)量因平臺加工有較薄的邊緣，所以計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)較多，后續(xù)計(jì)算中我們?nèi)∑脚_質(zhì)量為Wp=120kg 2、舉升臂的質(zhì)量kg在實(shí)際運(yùn)用中，連接處都加工有加強(qiáng)肋，連接處還攜帶一些附件所以取舉升臂質(zhì)量為23kg。左側(cè)和右側(cè)舉升機(jī)完全相同，每側(cè)共有八個(gè)舉升臂，則舉升臂重量和為 3、底座重量在實(shí)圖中舉升機(jī)底座并非實(shí)體，但為了計(jì)算方便，我們按實(shí)體計(jì)算，則 kg，我們?nèi)〉鬃亓繛閃d=104kg。舉升機(jī)

31、總重 。整理前面計(jì)算的數(shù)據(jù)如表2.4表2.4 剪刀式舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)舉升重量3000kg舉升高度3501500mm實(shí)際上升高度1650mm總寬1500mm總長2060mm平臺長/寬1600/550mm舉升臂長1306mm平臺間寬900mm上升時(shí)間50s下降時(shí)間40s電機(jī)功率0.517KW電源220V/380V/50Hz額定油壓18MPa整機(jī)重量800kg滑輪移動距離896.15mm2.6 本章小結(jié)本章主要將剪刀式舉升機(jī)的外型尺寸，各部分結(jié)構(gòu)尺寸，各結(jié)構(gòu)的安裝位置確定出來，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)過程中我們參考了廣力牌GL3.0/A小剪式舉升機(jī)，上海繁寶剪式舉升機(jī)， Jumbo Lif

32、t NT 剪式舉升平臺的設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)今社會上使用普遍的轎車種類的車身結(jié)構(gòu)尺寸，確定了我所設(shè)計(jì)的剪刀式舉升機(jī)的組成結(jié)構(gòu)，包括控制機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還有所需的零部件。本章還敘述了剪刀式舉升機(jī)是如何運(yùn)動的，實(shí)現(xiàn)舉升，將車舉到我們希望的高度。第三章 液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的選擇3.1液壓系統(tǒng)3.1.1 液壓系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)是舉升機(jī)的動力裝置。它具有傳遞動力大、運(yùn)動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。液壓系統(tǒng)主要由液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和輔助裝置等四大部分組成。1、液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)液壓泵它是由液壓系統(tǒng)中供給有壓力油的裝置和壓力傳動的機(jī)械動力。它的作用是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流動液體的壓力能

33、。液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)在液壓系統(tǒng)中的位置和作用如圖4.2所示。2、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸液壓缸主要有缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置8。它是液壓傳動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)又稱液壓機(jī)，其作用是將液能變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，這種裝置有兩種。此剪式舉升機(jī)所采用的是液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動機(jī)械能的單作用推力油缸。它既能節(jié)省動力、又能頻繁地進(jìn)行換向。液壓發(fā)生裝置泵液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)缸活塞液壓控制裝置方向閥壓力閥 圖4.1 液壓系統(tǒng)方框圖像3、液壓控制調(diào)節(jié)裝置各種液壓控制閥它是由來控制和調(diào)解液壓系統(tǒng)中液油流動，方向、壓力、流量和滿足工況要求的裝置。根據(jù)用途和特點(diǎn)控制可分為三類。方向控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中的油流方向和經(jīng)由

34、路徑；根據(jù)實(shí)際情況利用單向閥或換向閥的作用來改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方向和工作順序；壓力控制閥（包括溢流閥、減壓閥和順序閥等）用來控制液壓系統(tǒng)的壓力以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的動力或?qū)σ簤合到y(tǒng)起安全保護(hù)作用；流量控制閥（包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流和集流閥），用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的流量，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)運(yùn)動速度的要求。由于液壓系統(tǒng)控制閥種類很多，為使用方便和結(jié)構(gòu)緊湊，在設(shè)計(jì)時(shí)合理的將各種閥類元件組合在一起構(gòu)成組合閥。（1）單向閥單向閥是用以防止液流倒流的元件。按控制方式不同，單向閥可分為普通單向閥和液控單向閥兩類。普通單向閥又稱止回閥，其作用是使液體只能向一個(gè)方向流動，反向截止。液控單向閥又稱單向閉鎖

35、閥，其作用是使液流有控制的單向流動。液控單向閥分為普通型和卸荷型兩類。液控單向閥的主要以下兩種作用。1）保壓作用當(dāng)活塞向下運(yùn)動完成工件的壓制任務(wù)后，液壓缸上腔仍需保持一定的高壓，此時(shí)，液控單向閥靠其良好的單向密封性短時(shí)保持缸上腔的壓力。2）支撐作用當(dāng)活塞以及所驅(qū)動的部件向上抬起并停留時(shí)，由于重力作用，液壓缸下腔承受了因重力形成的油壓，使活塞有下降的趨勢。此時(shí)，在油路串一液控單向閥，以防止液壓缸下腔回流，使液壓缸保持在停留位置，支撐重物不致于落下。（2）溢流閥溢流閥是節(jié)流閥與溢流閥并聯(lián)而成的組合閥，它能補(bǔ)償因負(fù)載變化而引起的流量變化。使用溢流閥的系統(tǒng)效率較高。因?yàn)椴捎靡缌鏖y的系統(tǒng)，泵的供油壓力隨

36、負(fù)載的增大而增加，能量損失小，系統(tǒng)發(fā)熱少。（3）節(jié)流閥流量控制閥是通過改變節(jié)流口面積的大小，改變通過閥流量的閥。在液壓系統(tǒng)中，流量閥的作用是對執(zhí)行元件的運(yùn)動速度進(jìn)行控制。常見的流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流閥等。溢流閥是結(jié)構(gòu)最為簡單的流量閥，常與其它形式的閥相結(jié)合，形成單向節(jié)流閥或行程節(jié)流閥。4、輔助裝置管道、油箱、過濾器及控制儀表（1）液壓管道液壓管道是連接液壓泵和液壓動力機(jī)的通道，它們對液壓機(jī)械的使用性能有很大的影響，在工藝安裝過程上，除了進(jìn)行細(xì)致的檢查外，對管道布局必須平行垂直正齊。對液壓系統(tǒng)中的任何一段管道或管件要求都能自由拆裝，也必須按照其工藝過程和技術(shù)要求進(jìn)行。關(guān)于壓力控制回路和

37、速度控制回路，是由液壓元件所組成，可起到完成運(yùn)動速度調(diào)節(jié)壓力等特定作用。任何一種液壓機(jī)械，不論其結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜，它都是由基本回路構(gòu)成的液壓系統(tǒng)，只要熟悉和掌握這些基本回路，才能正確的使用和分析事故及故障發(fā)生的原因。 關(guān)于液壓油的選擇，一般液壓傳動系統(tǒng)都是選用普通液壓油。常用的是20#機(jī)油，當(dāng)氣溫低于-15oC時(shí)，應(yīng)采用25#變壓油或有條件的可選用14#稠化液壓油。（2）濾油器在液壓系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)內(nèi)的形成或系統(tǒng)外的侵入，液壓油中難免會存在這樣或那樣的污染物，這些污染物的顆粒不僅會加速液壓元件的磨損，而且會堵塞閥件的小孔，卡住閥芯，劃傷密封件，使液壓閥失靈，系統(tǒng)產(chǎn)生故障。因此，必須對液壓油中的雜質(zhì)

38、和污染物的顆粒進(jìn)行清理。目前，控制液壓油清潔程度的最有效方法就是采用過濾器。過濾器的主要功用就是對液壓油進(jìn)行過濾，控制油的潔凈程度。（3）油箱油箱的主要功用是儲存油液，同時(shí)箱體還具有散熱、沉淀污物、析出油液中滲入的空氣以及作為安裝平臺等作用。油箱屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，在實(shí)際情況下常根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。油箱設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮油箱的容積、結(jié)構(gòu)、散熱等問題。3.2 液壓系統(tǒng)的選擇3.2.1 汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)，除要求能在一定的范圍內(nèi)從汽車兩側(cè)將汽車同步舉升和下降外，還要求其能使汽車在任意高度停止并保持不動。以便不同身高的工人，在維修不同位置時(shí)可以任意調(diào)整高度，最方便的進(jìn)行維修。因此，液壓

39、系統(tǒng)必須具有定位保持功能。另外，因汽車的重量較大，一但液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，舉升機(jī)舉升臂在汽車重力的作用下會迅速下滑，可能會對車下維修工人的生命安全造成威脅，舉升機(jī)上面的汽車也有被摔壞的危險(xiǎn)。所以，為了防止這樣的情況發(fā)生，舉升機(jī)必須具有機(jī)械鎖裝置。機(jī)械鎖由分別安裝在舉升油缸外側(cè)和活塞桿頂部與舉升臂相聯(lián)的銷軸上的兩根鋸齒形齒條組成。安裝在油缸外側(cè)的齒條固定不動，而安裝在銷軸上的齒條則隨活塞桿上下移動，并且能繞銷軸做一定角度的擺動，已實(shí)現(xiàn)兩根齒條的分離和嚙合。當(dāng)舉升臂處于定位狀態(tài)或液壓系統(tǒng)出現(xiàn)障礙、油壓低于一定數(shù)值時(shí)，動齒條就會在自身重力和彈簧力的作用下與靜齒條嚙合，機(jī)械鎖鎖死，使舉升臂不會下滑，這樣

40、就確保維修工人和汽車不會出現(xiàn)危險(xiǎn)。3.2.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，要保證汽車被水平舉起而不發(fā)生側(cè)偏，兩側(cè)舉升機(jī)上升過程中必須始終保持同一高度，活塞的運(yùn)行速度必須時(shí)刻保持相等。舉升機(jī)液壓回路必須同步。 舉升機(jī)的液壓回路如圖3.2所示，主要有兩部分組成：機(jī)械鎖回路、升降回路16。圖3.2 汽車舉升機(jī)液壓控制回路1.左機(jī)械鎖液壓缸 2.右機(jī)械鎖液壓缸3. 兩位三通電磁閥4.液壓泵 5.溢流閥6.三位四通電磁閥 7.普通調(diào)速閥 8.比例調(diào)速閥 9. .左升降缸 10.右升降缸1、機(jī)械鎖回路機(jī)械鎖回路由油缸1、油缸2和兩位三通電磁閥3組成。當(dāng)電磁閥YA1得電時(shí)，兩位三通電磁閥3左位工作，壓力油進(jìn)入

41、液壓缸1、2下腔，驅(qū)動活塞向上移動，將機(jī)械鎖打開，此時(shí)舉升臂可自由上升或下降。當(dāng)YA1失電時(shí)，兩位三通閥處于右位工作時(shí)，油缸下腔與郵箱直接相通，腔內(nèi)油壓為零時(shí)，油缸活塞在缸內(nèi)彈簧和機(jī)械鎖動齒條自重的作用下收回，機(jī)械鎖閉合，舉升臂被鎖住，不能移動。此時(shí)工人可以進(jìn)行各種維修工作。2 、升降回路升降回路由三位四通閥6、普通調(diào)速閥7、比例調(diào)速閥8、左升降液壓缸9、右升降液壓缸10組成。當(dāng)三位四通閥6的YA2得電時(shí)，YA3失電時(shí)，油液上升，通過調(diào)速閥到達(dá)缸9、10。當(dāng)YA2失電時(shí)，YA3得電時(shí)，兩油缸下降。汽車舉升機(jī)液壓控制回路是用電液比例調(diào)速閥控制的同步回路，回路中使用了一個(gè)普通調(diào)速閥7和一個(gè)比例調(diào)速

42、閥8.它們裝在由多個(gè)單向閥組成的橋式回路中，并分別控制著液壓缸9、10的運(yùn)動，當(dāng)兩個(gè)活塞出現(xiàn)位置誤差時(shí)，檢測裝置就會發(fā)出信號，調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的開度，使液壓缸10的活塞跟上液壓缸9的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)同步。這種回路的同步精度較高位置精度可達(dá)0.5mm，費(fèi)用低，系統(tǒng)對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。下面是剪刀式舉升機(jī)液壓控制回路進(jìn)行總結(jié)后的工作行程表3.1。表3.1 工作行程表電磁鐵舉升機(jī)上升舉升機(jī)下降YA1+YA2+-YA3-+剪刀式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響舉升的性能和效率。剪刀式舉升機(jī)液壓系統(tǒng)主要是舉升液壓系統(tǒng)。本次剪刀式舉升機(jī)的設(shè)計(jì)主要偏重于機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與ANSYS分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的液壓泵、液壓缸、液

43、壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在本設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件計(jì)算選型。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關(guān)控制閥的選型等。3.3 液壓缸的計(jì)算與選型油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是舉升機(jī)構(gòu)的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔茫涓左w長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有25個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達(dá)35MPa），易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，

44、因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級油缸。3.3.1 液壓缸的安裝位置由第三章對舉升機(jī)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型的分析與建立，我們已經(jīng)大致確定出液壓缸的安裝位置。d為液壓缸下安裝點(diǎn)與舉升臂中心銷孔距離(平行于舉升臂) , f為上安裝點(diǎn)與舉升臂端銷孔的距離, d= 250mm, f = 500mm。舉升臂與水平面的夾角為，液壓缸與水平方向之間的夾角為 由tan=舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，舉升重量均勻分布在平臺上。但當(dāng)舉升機(jī)開始工作向上舉升時(shí)，左側(cè)滑輪向內(nèi)側(cè)移動，上升過程舉中舉升重量不變，但相對舉升機(jī)向上作用力方向，舉升重物的質(zhì)心前移，舉升機(jī)向前傾，為防止發(fā)

45、生前翻狀況，液壓缸活塞桿端作用在滑動輪一側(cè)的上方舉升臂上。左側(cè)也為轎車的車頭方向。舉升機(jī)在最低位置時(shí)，液壓缸的安裝如圖3.3所示圖3.3 液壓缸的安裝方向3.3.2 舉升機(jī)液壓缸推力及行程的確定由前面的計(jì)算可知，液壓缸所需的最大的推力為 P=324.08KN。液壓缸行程的確定 ：我們所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)從最低位置350mm升高到1500mm，實(shí)際上升行程為1650mm。因舉升機(jī)活塞桿與水平方向夾角與有如下關(guān)系：，當(dāng)舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)液壓缸的長度。當(dāng)舉升機(jī)達(dá)到1500mm時(shí)， tan= 經(jīng)計(jì)算得液壓缸總長度為 ，則液壓缸活塞桿伸長量為560mm，取600mm。（Hg=1900mm f=500mm d=1

46、70mm L=1306mm Lb=896mm） 3.3.3 液壓缸的選型根據(jù)上述計(jì)算的液壓缸安裝距Sc和液壓缸所需的最大推力P=324.08KN，查閱資料9舉升機(jī)構(gòu)液壓缸選用雙作用單級活塞桿缸HSG-L-180/90×1450-E2831-600-455。這種工程用液壓缸主要用于各種工程機(jī)械、起重機(jī)械及礦山機(jī)械等的液壓傳動。3.4 液壓泵的計(jì)算與選型舉升機(jī)構(gòu)常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍1635MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。中輕型舉升機(jī)構(gòu)上多采用齒輪泵，重型舉

47、升機(jī)構(gòu)常采用柱塞泵。3.4.1 液壓泵工作壓力的計(jì)算 （3-1）液壓泵的最大工作壓力 （N/m2）；1液壓缸的最大工作壓力，（Mpa）； Mpa （3.2）式中： 油缸最大作用力，（N）；油缸橫截面積，（m2）。由式（3.2）解得 MPa為液壓泵的出油口到缸進(jìn)油口處的壓力損失。用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)這里取,則=13.741.5mPa。3.4.2 液壓泵功率的計(jì)算當(dāng)忽略輸送管路及液壓缸中的能量損失時(shí)，液壓泵的輸出功率應(yīng)等于液壓缸的輸入功率又等于液壓缸的輸出功率。但在實(shí)際工作中，機(jī)械損失和能量損失是不可避免的，在計(jì)算中，我們必須要考慮。液壓泵的輸出功率為： （3.3） 式中： 0 液壓泵的輸出功率（W） Pg液壓缸的輸出功率 (W) V液壓缸勻速伸長的速度 (m/s)液壓泵輸出到液壓缸的端的機(jī)械損失，取0.75液壓缸中及管路能量損失，取0.7舉升時(shí)間，(s)，取t=60s；由式（4.3）得 =6.17kW