二柱液壓式汽車舉升機的設(shè)計

1、前 言汽車發(fā)明后不久，汽車維修機械師就在想：怎樣才能夠把汽車舉升到空中，從而可以在其下面工作？舉升機的發(fā)展史告訴我們，發(fā)明第一臺自動舉升機的靈感來自理發(fā)師的椅子，因為它可以快速升降和旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓舉升機，大大地提高了比它問世還早的千斤頂和臺架的功能，這種早期舉升機的旋轉(zhuǎn)功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉(zhuǎn)360°。也許你經(jīng)常去的一個汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種舉升機為客戶提供日常的汽車維修服務(wù)，這種舉升機大多已經(jīng)工作了75年了。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式舉升機設(shè)計上的局限性很快就顯露出來了。如果只是在汽車四周進(jìn)行檢測維修工作的話，這種舉升機也就足

2、夠了，但是這種舉升機的起重臂和中央立柱會妨礙進(jìn)入汽車底部的大部分區(qū)域。針對單柱式舉升機的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多舉升機的設(shè)計方案并作了許多改進(jìn)工作?，F(xiàn)在，舉升機的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅(qū)動式、接觸車架式、對稱式、非對稱式、小行程、大升程、隊列式以及其它的各種舉升機設(shè)計方案。某些舉升機可能同時具有這些設(shè)計方案中的幾個特點。同樣汽車舉升設(shè)備按汽車被舉升的部位不同，可以分為車橋舉升設(shè)備、車輪舉升設(shè)備和車架舉升設(shè)備。車橋舉升設(shè)備是通過汽車的前后橋或者橫梁把整車舉升的。這類設(shè)備的主要特點是裝有支撐前后橋或者橫梁的專用支座或者托架。車橋

3、舉升設(shè)備一般由一個以上的獨立的舉升裝置組成，舉升裝置可以做成固定式的，也可以做成移動式的。這類舉升機的舉升重量一般較大，最大重量可達(dá)30噸，所以主要用于大型汽車的舉升作業(yè);缺點是造價較高，穩(wěn)定性較低。車輪舉升設(shè)備是通過車輪把汽車舉升到一定的高度的，它的特點是具有支撐汽車車輪的軌道或者托架，可以采用移動式單輪舉升設(shè)備成組使用，也可以采用固定式整車舉升結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是，只要把汽車開到舉升機的軌道或者托架上，或者將移動式單輪舉升器推到輪胎處，就可以進(jìn)行舉升作業(yè)，所以具有安全和高效的特點；其缺點是，由于車輛的支撐部位是車輪，因此不能在舉升機上直接進(jìn)行輪胎和制動器的保修作業(yè)。車輪舉升設(shè)備主要用于小客車的維

4、修作業(yè)，但大型汽車的使用也很方便。車架舉升設(shè)備是通過車架或者縱梁把整部汽車舉升的，舉升后，汽車的輪胎、前后橋、傳動系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和懸掛裝置全部懸空，因此可以方便地在車下進(jìn)行多項保修作業(yè)。車架舉升設(shè)備所用承重機構(gòu)多為V形、X形或H形承重支臂。為了便于調(diào)整和供多種類型的汽車使用，承重支臂大多做成伸縮式或者旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。這種設(shè)備的缺點是受承重支臂的限制，舉升重量較小，一般不超過4噸，主要是供小客車或者輕型載汽車的舉升作業(yè)使用。畢業(yè)設(shè)計過程中，主要是在老師的指導(dǎo)下，通過查閱相關(guān)資料，以了解舉升機的相關(guān)知識，根據(jù)舉升機現(xiàn)有的一些形式，確定本設(shè)計的傳動方案、聯(lián)動方案等；然后通過對汽車參數(shù)的調(diào)研，從而確定舉升

5、機的部分參數(shù)；隨后根據(jù)所用于的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算，對主要的零部件進(jìn)行設(shè)計計算和校核。同時用從新學(xué)習(xí)了CAD電子圖版這個軟件，方便了后來裝配圖和零件圖繪制。最后再根據(jù)有關(guān)的知識，畫出舉升機的裝配圖，并繪制所有的非標(biāo)零件零件圖；最后完成設(shè)計計算說明書。§1設(shè)計要求§1.1 該機的用途二柱舉升機用途主要是用于汽車的維修，也可以用于汽車的停放。§1.2 該機的工作原理本機在工作時，由電動機提供源動力驅(qū)動液壓泵工作，液壓泵輸出的液壓油經(jīng)過所需要的一些液壓元件進(jìn)入液壓缸，驅(qū)動液壓缸推動活塞桿移動，這時即可推動鋼絲繩移動，從而升降架移動，最終可將所需維修的汽車舉升一定的高度，以便

6、于維修，提高維修效率。§1.3 設(shè)計技術(shù)參數(shù)及要求（1）所設(shè)計的二柱液壓舉升機應(yīng)該能夠適應(yīng)所有小汽車的舉升的重量、長寬尺寸的要求；（2）舉升機的最大舉升高度為1800mm；（3）舉升機升降過程中及停留在空中時，要保證升降平穩(wěn)，工作可靠，鎖定可靠； （4）進(jìn)行必要的支承結(jié)構(gòu)件的強度與剛性驗算，保證結(jié)構(gòu)合理。（5）液壓傳動系統(tǒng)工作可靠，操縱方便，結(jié)構(gòu)緊湊。§2 該機主要參數(shù)的確定§2.1 汽車的主要參數(shù)該機的作用是為了將所要維修的汽車舉升到所要求的高度，因此首先將汽車的主要參數(shù)調(diào)查清楚。汽車的主要參數(shù)是長、寬、高、軸距、輪距、重量等，對它們的解釋如下：一，長（mm）汽

7、車長是垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠在汽車前，后最外端突出部位的兩垂面之間的距離。簡單的說,就是沿著汽車前進(jìn)的方向，最前端到最后端的距離。如（圖2.1）所示： 圖2.1汽車的長度示意圖 二，寬（mm）汽車寬是平行于車輛縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠車輛兩側(cè)固定突出部位的兩平面之間的距離。簡單的說，就是汽車最左端到最右端的距離。其中所說的“兩側(cè)固定突出部位”并不包括后視鏡，側(cè)面標(biāo)志燈，示燈示位燈，轉(zhuǎn)向指，撓性擋泥板，防滑鏈以及輪胎與地面接觸部分的變形。如（圖2.2）所示：圖2.2 汽車寬度示意圖三，高（mm）汽車高是車輛支承平面與車輛最高突出部位相抵靠的水平面之間的距離。簡單的說就是從地面到汽車最高點

8、的距離。如（圖2.3）所示：圖2.3 汽車高度示意圖四， 軸距(mm)軸矩,是通過車輛同一側(cè)相鄰兩車輪的中點,并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的二垂線之間的距離.簡單的說,就是汽車前軸中心到后軸中心的距離。五， 汽車輪距（mm） 汽車輪距是車輪在車輛支承平面(一般就是地面)上留下的軌跡的中心線之間的距離。如果車軸的兩端是雙車輪時，輪距是雙車輪兩個中心平面之間的距離。汽車的輪距有前輪距和后輪距之分，前輪距是前面兩個輪中心平面之間的距離，后輪距是后面兩個輪中心平面之間的距離，兩者可以相同，也可以有所差別。 六，胎寬胎的寬度以毫米為單位（例如175 mm）。一般轎車輪胎的名義斷面寬度從125mm（例如125

9、/80 R 12）到大約335mm（例如335/30 R 19）。每個寬度之間都相差10mm。新的“車輪輪胎技術(shù)”所用的特殊輪胎（例如鄧祿普的TD輪胎與米其林的TRX與TDX輪胎）有其他的寬度參數(shù)，也已毫米為單位。寬度從160mm到240mm。真正的寬度會比標(biāo)出的名義寬度有所不同，因生產(chǎn)上會出現(xiàn)一些可接受的誤差，各廠家的輪胎會出現(xiàn)不同的誤差，范圍不會超過幾毫米。輪胎的寬度也要看此輪胎安裝在哪個輪轂上。大部分輪胎可安裝在不同寬度的輪轂上。一些汽車只可以安裝一定品牌的輪胎或必須與一定輪轂配套的輪胎，因為只有指定的品牌輪胎可以在任何情況下保證安全。§2.2 各種小型汽車的主要參數(shù)對現(xiàn)在國內(nèi)

10、的各種轎車、小型越野車、小型休閑車等小型汽車的長、寬、高、軸距、車重、輪距進(jìn)行調(diào)研。具體情況如（表2.1）所示：表2.1 幾種具有代表性汽車的主要參數(shù)車牌長（mm）寬（mm）高（mm）軸距（mm）車重（kg）輪距（mm）寶馬Z4 Coupe 3.0Si409117811268249514951473/1523新梅賽德斯奔馳E系481818221452285416901577/1570奔馳GL450越野車508819201840307523551645/1648寶馬3系 320i452018171421276013951500/1513寶馬 5523Li498118461477302815951

11、558/1582廣州本田 飛度三廂1.3430016901495245014891455/1455廣州田  雅閣2.4 EX494518451480280015151590/1585廣州本田思迪439016901495245010681455/1455一汽豐田 普拉多 4.0GX4970 18751905279020501575/1575金杯07款銳馳 2.4豐田50701690193525901700一汽豐田 花冠EX 1.6 G453017051490260016001470/1460現(xiàn)代 雅紳特1.443101695148025001130北京現(xiàn)代雅紳特.4

12、AT GL431016981480250011601470/1460賽歐 SCX402616081448244310691387/1388別克凱越 04款 1.6451517251445260012201475/1476馬自達(dá)6 2.3467017801435267514751540/1540馬自達(dá)5456517451620275015161530/1515馬自達(dá)2 1.538851695147524901470/1445海馬福美來43651705141026101470/1470海馬福美來2446617051410261011801470/1470奧迪quattro 4.2481119331

13、57527561575/1585奧迪A8 4.2519218941455307417801619/1605奧迪A6L2.0T501218551485294517301612/1618一汽大眾 新寶來1.6438317421446251313101513/1494帕薩特 2.0AT478017401470280314251500/1500東風(fēng)日產(chǎn)駿逸1.8XL442016901590260012801470/1475尼桑(日產(chǎn)) 350Z 3.5 MT 431718151324265015451535/1540紅旗新明仕奧運之星479218141422268712801476/1483紅旗HQ3

14、496517961485285017301535/1535奇瑞開瑞系列461016931855270013001456/1446奇瑞 旗云1.3439316821424246810501425/1419比亞迪F8449017801405252015251520/1515比亞迪F6 2.0484618221465274014351511/1511§2.3 對該機主要參數(shù)的初步確定根據(jù)（表2.1）所述可總結(jié)得：汽車的最大長度取為5192mm，最大寬度取為1933mm，最大高度取為1935mm；軸距的最小值為2443mm,最大值為3040mm；最大重量為2355kg；輪距的最小值取為142

15、5mm，最大距離取為1648mm。輪胎的寬度一般在160240mm之間。通過上表所列的幾款汽車的外形參數(shù)可以初步確定：1,舉升的最大重量為3000kg2,舉升的高度為1800mm3,托架的長度4000mm,托架的寬度為400mm，使用材料為鋼板與槽鋼焊接件;4,升降架的長度2600mm，使用材料為矩形空心型鋼；5,立柱高度為2500mm，使用材料為內(nèi)卷邊槽鋼。§3 方案的確定§3.1 聯(lián)動裝置方案的確定聯(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的舉升托架，保證兩舉升托架的同步運動。在二柱汽車舉升機的聯(lián)動裝置有很多，例如：螺母絲杠聯(lián)動裝置、齒輪鏈條聯(lián)動裝置、鋼絲繩聯(lián)動

16、裝置等。而能夠適合以液壓為動力的舉升機來說，齒輪鏈條和鋼絲繩聯(lián)動裝置比較合適。對于這兩種方案，各有優(yōu)缺點：齒輪鏈條聯(lián)動裝置能夠比較精確的保證舉升同步，但是鏈條的使用壽命比較短，而且造價比較高。對于鋼絲繩聯(lián)動裝置，不但能夠保證同步舉升，而且使用壽命長，成本比較低，并且比較容易調(diào)整鋼絲繩的長度。通過這兩種方案的比較，對于該機械而言鋼絲繩聯(lián)動比較合適。鋼絲繩升降聯(lián)動裝置主要由鋼絲繩、滑輪、螺套和螺母等構(gòu)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上部的頂板上；螺母可以用來調(diào)整鋼絲繩的長短，以使承重托架保證水平位置。§3.2 驅(qū)動機構(gòu)方案的確定驅(qū)動機

17、構(gòu)是液壓舉升機的動力執(zhí)行元件，它主要是驅(qū)動鋼絲繩運動，從而帶動升降架上下運動。驅(qū)動元件主要是由液壓缸組成的，它的驅(qū)動方式主要有兩種，一是拉鋼絲繩，二是推鋼絲繩。由于舉升機的行程為1800mm，如果不采取一定的特殊方式的話，那么做出的活塞桿的長度就要1800mm，那么對活塞桿的剛度要求就比較高。而且運動起來也不穩(wěn)定。因此采用動滑輪的原理，可以將活塞桿的長度減為原來的一半。在活塞桿的端部安裝一個滑輪，使其成為一個動滑輪，再將鋼絲繩繞過滑輪，如（圖3.1）所示：通過利用動滑輪原理可以減少活塞桿的行程，同時提高了活塞桿的剛度和穩(wěn)定性。圖3.1 驅(qū)動裝置的示意圖最終確定活塞在向外推的時候為升降架上升，而且活塞