基于ANSYS的框架式汽車大梁校正儀設(shè)計(jì)

.z目錄TOC\o"1-3"\u第1章緒論11.1選題背景，研究目的及意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1大梁校正儀的開(kāi)展歷史11.2.2國(guó)內(nèi)外研究狀況及結(jié)果21.3研究?jī)?nèi)容及研究方法21.3.1研究?jī)?nèi)容21.3.2研究方法3第2章校正儀的整體構(gòu)造設(shè)計(jì)42.1簡(jiǎn)述框架式汽車大梁校正儀工作原理42.2舉升機(jī)構(gòu)主要構(gòu)造確定4舉升機(jī)構(gòu)整體構(gòu)造形式及根本組成4舉升機(jī)構(gòu)各零部件安裝位置及潤(rùn)滑52.3舉升平臺(tái)及定位夾具主要構(gòu)造確定52.3.1舉升平臺(tái)整體構(gòu)造形式及根本組成52.3.2定位夾具整體構(gòu)造形式及根本組成62.4拉塔的主要構(gòu)造確定62.4.1拉塔橫梁處整體構(gòu)造形式及根本組成62.4.2拉塔柱的構(gòu)造形式及根本組成72.5其它72.6確定框架式大梁校正儀各構(gòu)造尺寸及材料72.6.1建立待修汽車根本參數(shù)模型82.6.2校正儀底部構(gòu)造局部主要尺寸及材料確實(shí)定82.6.3校正儀中間構(gòu)造局部尺寸及材料確實(shí)定82.6.4校正儀上部平臺(tái)構(gòu)造尺寸及材料確實(shí)定92.6.5定位夾具的尺寸及材料確實(shí)定112.6.6拉塔組件的尺寸及材料確實(shí)定122.6.7方凳及斜坡板凳的尺寸確定132.7設(shè)備各部件質(zhì)量的估算及設(shè)計(jì)舉升質(zhì)量132.7.1估算拉塔組件的質(zhì)量142.7.2估算平臺(tái)上設(shè)備的質(zhì)量142.7.3估算平臺(tái)中部的質(zhì)量142.7.4估算底板處的質(zhì)量152.7.5實(shí)際設(shè)計(jì)舉升質(zhì)量152.8本章小結(jié)15第3章校正儀的力學(xué)分析及校核163.1雙鉸接剪刀式舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型16舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型建立與分析16舉升機(jī)構(gòu)主要關(guān)系參數(shù)確實(shí)定173.2液壓機(jī)構(gòu)力的分析與計(jì)算173.2.1確定載荷與液壓缸推力的關(guān)系173.2.2計(jì)算液壓缸的推力183.3舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析與計(jì)算193.3.1舉升機(jī)最低狀態(tài)時(shí)，各臂受力情況193.3.2舉升機(jī)舉升到最高位置時(shí)，各臂受力情況203.4定位夾具及拉塔的力學(xué)分析與計(jì)算223.4.1定位夾具的受力分析223.4.2拉塔的受力分析223.5主要零部件的強(qiáng)度校核233.5.1舉升臂AOB的強(qiáng)度校核233.5.2舉升臂COD的強(qiáng)度校核253.5.3液壓缸上端支承軸的強(qiáng)度校核273.5.4連接舉升臂銷軸的強(qiáng)度校核273.5.5平臺(tái)內(nèi)橫梁的強(qiáng)度校核283.5.6定位夾具的強(qiáng)度校核293.5.7定位夾具支撐橫梁的強(qiáng)度校核303.5.8拉塔的強(qiáng)度校核313.5.9拉塔處液壓缸支撐銷軸的強(qiáng)度校核323.6本章小結(jié)33第4章校正儀液壓系統(tǒng)的選擇與計(jì)算344.1液壓系統(tǒng)的選擇344.1.1液壓系統(tǒng)的介紹344.1.2液壓系統(tǒng)的選型344.2液壓系統(tǒng)的計(jì)算35舉升處液壓缸行程的計(jì)算35舉升處液壓系統(tǒng)工作壓力的計(jì)算364.2.3關(guān)于拉塔處液壓系統(tǒng)的相關(guān)選擇364.3本章小結(jié)36第5章校正儀三維建模與整機(jī)裝配375.1CATIA軟件簡(jiǎn)介375.2利用CATIA進(jìn)展三維建模38底坐板的建立38舉升臂AOB的建立395.2.3液壓缸支承軸的建立395.2.4上平臺(tái)的建立405.2.5夾具的建立405.2.6拉塔柱的建立425.3整機(jī)裝配425.3.1CATIA裝配功能概述435.3.2裝配的CATIA零件圖435.3.3CATIA整機(jī)裝配圖及爆炸圖485.4本章小結(jié)50第6章校正儀主要零部件有限元分析516.1ANSYS有限元分析軟件介紹516.2ANSYS與CATIA接口的建立516.3利用ANSYS對(duì)主要零部件進(jìn)展分析526.3.1定位夾具卡鉗的有限元分析526.3.2液壓缸支撐軸的有限元分析566.3.3舉升臂的有限元分析596.3.4拉塔柱的有限元分析626.4本章小結(jié)65結(jié)論 66參考文獻(xiàn)67致謝68附錄A69附錄B72附錄C73附錄D74-.z緒論選擇背景、研究目的及意義隨著汽車市場(chǎng)的不斷開(kāi)展與壯大，與之相協(xié)調(diào)的汽車維修行業(yè)也迅速開(kāi)展起來(lái)。目前在汽車事故中對(duì)大梁及鈑金的修復(fù)十分常見(jiàn)。而隨著對(duì)售后效勞的要求的不斷提升，也為了更好的開(kāi)展企業(yè)，各維修廠家已經(jīng)開(kāi)場(chǎng)了劇烈的效勞競(jìng)爭(zhēng)。汽車大梁校正儀是在因交通事故碰撞所致車身?yè)p壞，以及大梁變形等的技術(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)中重要的維修設(shè)備。在以往的事故后維修時(shí)，很多企業(yè)選擇了更換零部件，但是這樣往往會(huì)增加客戶的損失及保險(xiǎn)公司的負(fù)擔(dān)。汽車大梁校正儀的出現(xiàn)防止了高額的更換費(fèi)用，這樣既減少了顧客的損失，也可促進(jìn)制造設(shè)備企業(yè)市場(chǎng)的開(kāi)展。利用大梁校正儀專業(yè)設(shè)備方可保證對(duì)汽車大梁的維修的質(zhì)量水平。然而對(duì)于在維修中為了保證汽車平安的定位，方便的使用，高維修水平等眾多關(guān)鍵要素，必須設(shè)計(jì)質(zhì)量及平安可靠的設(shè)備。因此，為了滿足維修企業(yè)對(duì)占地空間的要求及保證維修質(zhì)量。對(duì)框架式汽車大梁校正儀進(jìn)展深入研發(fā)將對(duì)我國(guó)在這一領(lǐng)域開(kāi)展有實(shí)質(zhì)性的意義。本課題基于計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)，應(yīng)用CAD/CAE領(lǐng)域比擬領(lǐng)先的設(shè)計(jì)軟件AutoCAD進(jìn)展二維草圖繪制，使用了當(dāng)前先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件CATIA進(jìn)展三維建模及整機(jī)裝配，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)展質(zhì)量分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更改設(shè)計(jì)中的缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率，為此設(shè)備的生產(chǎn)實(shí)際提供一些有價(jià)值的理論支持。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1大梁校正儀的開(kāi)展歷史汽車大梁校正儀的開(kāi)展已經(jīng)有了將近30年的歷史。它的出現(xiàn)主要是基于剪式汽車舉升機(jī)的框架的改裝。由于舉升機(jī)歷史較長(zhǎng)，技術(shù)較成熟，所以在80年代期間，美國(guó)及歐洲就率先通過(guò)對(duì)剪式舉升機(jī)的改造而研發(fā)出框架式大梁校正儀。九十年代歐洲通過(guò)出口到中國(guó)市場(chǎng)逐漸把它的產(chǎn)品推向亞洲地區(qū)。90年代中期，在我國(guó)**地區(qū)逐漸出現(xiàn)了很多此類設(shè)備制造企業(yè)，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開(kāi)展史已經(jīng)是標(biāo)新立異。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展，剪式舉升機(jī)及一些定位夾具已經(jīng)更新了很多代，框架式汽車大梁校正儀至今也經(jīng)歷了許多變化與改良。目前歐美已經(jīng)將其產(chǎn)品出口至全世界，我國(guó)**地區(qū)少數(shù)企業(yè)也已經(jīng)打破傳統(tǒng)局面，將設(shè)備出口至芬蘭等北歐國(guó)家。而框架式大梁校正儀使用方便，占地空間較小，也受到很多實(shí)力雄厚的特約維修站的歡送。1.2.2國(guó)內(nèi)外研究狀況及成果框架式汽車大梁校正儀目前是市場(chǎng)上主流的產(chǎn)品之一。歐洲及美國(guó)目前在這方面的技術(shù)處于領(lǐng)先地位，并且不斷的主導(dǎo)市場(chǎng)的開(kāi)展方向。所以市面上此產(chǎn)品主要由歐洲及美國(guó)設(shè)計(jì)制造，他們已經(jīng)在準(zhǔn)確恢復(fù)技術(shù)方面取得了很大成就。在這其中美式大梁校正儀憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)及外觀而市場(chǎng)占有率較高，但隨著維修質(zhì)量要求的提高，夾具設(shè)備的不斷升級(jí)，歐式憑借其功能的強(qiáng)大，操作靈活及占地面積小等優(yōu)勢(shì)逐漸在市場(chǎng)上走俏。但由于進(jìn)口設(shè)備的高價(jià)格及售后效勞不方便等因素，仍然只是少數(shù)大型維修企業(yè)及汽車4S店會(huì)購(gòu)置進(jìn)口設(shè)備。90年代末，在我國(guó)**地區(qū)出現(xiàn)了一些制造汽車大梁校正儀的中小型企業(yè)。由于起步較晚，所以目前多數(shù)企業(yè)是借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。隨著時(shí)間的推移，目前市場(chǎng)上自主的品牌已經(jīng)逐漸成熟起來(lái)，并且在不斷地?cái)U(kuò)大銷售網(wǎng)絡(luò)于全國(guó)，根本在各大省會(huì)城市均有銷售代理，且價(jià)格*圍較廣，多數(shù)在3-6萬(wàn)元左右。但質(zhì)量水平，技術(shù)創(chuàng)新性等方面與進(jìn)口品牌還有一定的差距，而且產(chǎn)品類型主要以平臺(tái)式為主。但是自主品牌卻已經(jīng)出口至歐洲及非洲。由此可見(jiàn)目前中國(guó)汽車維修設(shè)備市場(chǎng)對(duì)框架式汽車大梁校正儀的需求將會(huì)不斷上升。目前框架式汽車大梁校正儀主要有以下功能特點(diǎn)：〔1〕能實(shí)現(xiàn)單拉臂可多角度拉伸，同時(shí)能對(duì)事故車進(jìn)展360°遙控拉伸；〔2〕定位系統(tǒng)是模塊式，能具有高通用性；〔3〕定位夾具高度可調(diào)，能方便上下車輛的準(zhǔn)確定位；〔4〕配備舉升平臺(tái)和上車導(dǎo)板，移動(dòng)支架，電腦底盤(pán)測(cè)量系統(tǒng)等附屬件。隨著市場(chǎng)的開(kāi)展，提高汽車大梁校正儀的高水平技術(shù)與整體制造水平是在市場(chǎng)上獲得良好口碑的關(guān)鍵要素。1.3研究?jī)?nèi)容及研究方法1.3.1研究?jī)?nèi)容〔1〕分析框架式汽車大梁校正儀的構(gòu)造形式及工作原理，根據(jù)以下參數(shù)：最大舉升高度1060mm，工作臺(tái)長(zhǎng)度2300mm，工作臺(tái)高度230-1060mm，工作臺(tái)寬度950mm，降到最低點(diǎn)為230mm，拉塔工作*圍360度，液壓系統(tǒng)最大工作壓力16Mpa，氣源壓力要求0.8Mpa，拉塔牽引最大拉力70KN，完成方案設(shè)計(jì)及質(zhì)量校核計(jì)算。利用AutoCAD完成校正儀的二維總體構(gòu)造設(shè)計(jì)，然后CATIA建立三維模型，在將關(guān)鍵零部件模型通過(guò)專用模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)展有限元分析，獲得校正儀在載荷工況作用下的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀，然后用CATIA整機(jī)虛擬裝配。〔2〕擬解決的主要問(wèn)題1〕框架式汽車大梁校正儀總體方案設(shè)計(jì)；2〕利用AutoCAD完成大梁校正儀二維構(gòu)造設(shè)計(jì)；3〕利用CATIA完成大梁校正儀的三維建模；4〕利用ANSYS軟件對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)展有限元分析；5〕CATIA虛擬裝配。1.3.2研究流程如圖1.1所示。圖1.1研究流程圖第2章校正儀整體構(gòu)造設(shè)計(jì)2.1框架式汽車大梁校正儀工作原理框架式汽車大梁校正儀是基于舉升機(jī)根底上附加定位夾具，拉塔等裝配成的。汽車通過(guò)斜坡式方凳駛上一定高度后，通過(guò)可調(diào)位置的夾具夾緊不同的汽車裙邊后定位汽車。然后驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)通過(guò)支撐橫軸推舉汽車至一定高度，此時(shí)因?yàn)榇罅菏軗p的部位不同，需要調(diào)整拉塔的方向。拉塔是通過(guò)卡鉗卡在平臺(tái)上的，因此可實(shí)現(xiàn)360°*圍工作。拉塔定位后把拉鏈一端的鉤子鉤在受損部位，通過(guò)驅(qū)動(dòng)另一個(gè)液壓缸使拉塔向后拉動(dòng)鏈子實(shí)現(xiàn)拉伸大梁的作用。2.2舉升機(jī)構(gòu)主要構(gòu)造確定2.2.1舉升機(jī)構(gòu)整體構(gòu)造形式及根本組成本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是基于小型剪刀式舉升機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)，剪刀式舉升機(jī)的市場(chǎng)較成熟，類型也很豐富。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(dòng)形式又可分為機(jī)械式、電控液壓式、氣液驅(qū)動(dòng)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以下的乘用車，所以采用雙鉸接剪叉式液壓驅(qū)動(dòng)舉升機(jī)就完全符合設(shè)計(jì)理念。為了適合大小維修企業(yè)，對(duì)地基沒(méi)有過(guò)多要求，采用平板直接放在地面安裝即可。整體構(gòu)造形式草圖如圖2.1所示。圖2.1舉升機(jī)整體構(gòu)造形式①—上平臺(tái)②—舉升臂③—液壓系統(tǒng)④—滑道角鋼⑤—底座⑥—固定鉸支座從整體構(gòu)造來(lái)看，雙鉸接剪叉式舉升機(jī)由舉升臂、滑動(dòng)裝置，上下平臺(tái)，電控液壓系統(tǒng)四大局部組成。在到達(dá)舉升高度時(shí)，由于選擇的液壓系統(tǒng)中活塞桿的行程要大于實(shí)際舉升所需行程，所以必須在滑道處加以擋塊來(lái)限制其舉升高度。由于本次設(shè)計(jì)采用斜坡式方凳來(lái)使汽車上升到舉升位置，再加之利用平安性較高的電控液壓系統(tǒng)來(lái)控制，所以防止了另加液壓缸自鎖裝置，即節(jié)省本錢(qián)有保證平安操作。雙鉸接式舉升機(jī)有兩組完全一樣的舉升臂機(jī)構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)滑輪之間。舉升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞桿伸縮，帶動(dòng)兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止。舉升機(jī)一側(cè)上下端為焊接在橫梁及底板上的固定鉸支座，舉升臂由銷連接固定在鉸支座上。另一側(cè)上下端為滑輪在角鋼內(nèi)滑動(dòng)，舉升臂通過(guò)軸與滑輪連接。液壓缸通過(guò)舉升橫向支承軸來(lái)舉升整個(gè)平臺(tái)，舉升臂以固定鉸支座一側(cè)為支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動(dòng)，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)適當(dāng)?shù)呐e升位置時(shí)，利用電控臺(tái)及擋塊鎖止。剪刀式舉升機(jī)操作方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單且易于維修，占地面積小，適用于大多數(shù)轎車的維修，且平安可靠。2.2.2舉升機(jī)構(gòu)各零部件安裝位置及潤(rùn)滑舉升臂一側(cè)底端通過(guò)焊接在底板上的固定支座及上部橫梁上的絞支座來(lái)固定，底板是一塊中間去除材料的矩形鋼板，絞支座通過(guò)銷軸固定舉升臂，在連接處個(gè)留有間隙以便潤(rùn)滑及減少摩擦。另一側(cè)通過(guò)與舉升臂焊接的短軸套進(jìn)滾針軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)，并且在滑道加厚板及不等邊角鋼上涂有脂潤(rùn)滑劑。每側(cè)兩個(gè)舉升臂通過(guò)銷軸連接，為減少剪應(yīng)力的作用，在舉升臂連接處焊有鋼板，其中摩擦處都要油脂潤(rùn)滑。液壓缸底部固定在底板的固定支座上，活塞桿作用在上端支撐軸上，活塞桿由三個(gè)套筒來(lái)固定位置，并留有一定的間隙。為了在聚生過(guò)程中更加穩(wěn)定，每側(cè)整個(gè)舉升臂安裝位置均在同一水平平面內(nèi)，且在兩側(cè)舉升臂之間焊有橫向穩(wěn)定板。整個(gè)裝置雖然要求裝配精度不高，但是各鉸接處均有一定的摩擦，所以必須采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。2.3舉升平臺(tái)及定位夾具主要構(gòu)造確定2.3.1舉升平臺(tái)整體構(gòu)造形式及根本組成舉升平臺(tái)主要由一個(gè)彎成方形的鋼板和焊在內(nèi)部的槽型鋼組成。在兩側(cè)分別有一對(duì)卡鉗及托盤(pán)卡在鋼板上。在平臺(tái)中間則通過(guò)方管橫梁來(lái)穩(wěn)定，且在橫梁上焊有固定絞支座。在平臺(tái)內(nèi)壁槽鋼上焊有槽型鋼滑道，兩側(cè)對(duì)稱焊接。在卡鉗的側(cè)面上各焊接一個(gè)方管，作為舉升梁和夾具支撐。如圖2.2所示。①—外橫梁②—托盤(pán)③—橫梁卡鉗2.3.2定位夾具整體構(gòu)造形式及根本組成夾具是用來(lái)支撐整個(gè)汽車的關(guān)鍵零部件，通過(guò)四個(gè)卡鉗分別卡住汽車的裙邊。其中為了滿足不同汽車的車寬及裙邊的后度差異，需要把其中一個(gè)卡鉗設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式。兩個(gè)卡鉗由螺栓連接?？ㄣQ固定在一個(gè)方形鋼板上，鋼板下端焊接有一個(gè)圓柱體，圓柱放在一個(gè)粗型螺栓內(nèi)，螺栓可以通過(guò)伸縮來(lái)控制夾具的高度，以適應(yīng)不同的車高。夾具底端通過(guò)方形鋼板焊接在一個(gè)方管上，方管套在另一個(gè)方管上，這樣可以實(shí)現(xiàn)左右靈活移動(dòng)。構(gòu)造如圖2.3所示。圖2.3夾具組件主要構(gòu)造形式①—卡鉗②—連接螺栓③—夾具螺栓柱④—夾具支撐柱⑤—加強(qiáng)筋⑥—滑動(dòng)套管2.4拉塔的主要構(gòu)造確定2.4.1拉塔橫梁處整體構(gòu)造形式及根本組成拉塔橫梁是用來(lái)支撐拉塔柱和液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件?？拷脚_(tái)一端的固定是靠一個(gè)卡鉗與托盤(pán)掐在平臺(tái)鋼板上，其中為了滿足拉塔的可旋轉(zhuǎn)性，在橫梁一端平板上開(kāi)有三個(gè)銷軸孔。液壓缸支承座焊接在橫梁上，且留有一定的間隙，同時(shí)需要脂潤(rùn)滑減少摩擦。橫梁的另一端是連接拉塔柱的兩塊鋼板。如圖2.4所示。圖2.4橫梁組件主要構(gòu)造形式①—拉塔柱夾板②—拉塔橫梁③—固定鉸支座④—活動(dòng)插銷⑤—固定插銷⑥—托盤(pán)⑦—支撐立板⑧—卡鉗⑨—上平臺(tái)2.4.2拉塔柱的構(gòu)造形式及根本組成拉塔柱是整個(gè)大梁校正儀的關(guān)鍵所在，液壓活塞桿通過(guò)推拉塔柱上的銷軸來(lái)驅(qū)動(dòng)拉塔，拉塔往后傾同時(shí)拉動(dòng)了掛在拉塔柱上的鐵鏈，鐵鏈一頭通過(guò)鉤子來(lái)拉大梁。拉塔柱由方管構(gòu)成，其豎向焊有方塊用來(lái)掛住鐵鏈。這個(gè)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，但是每個(gè)銜接處及銷軸連接處都需要脂潤(rùn)滑。構(gòu)造如圖2.5所示。圖2.5拉塔柱主要構(gòu)造形式①—擋塊②—拉塔立柱③—拉鏈④—夾板⑤液壓系統(tǒng)2.5其它除了上述主要構(gòu)造外，在汽車準(zhǔn)備進(jìn)入維修階段時(shí)候，我們還需要將其舉升至一定的高度，以便舉升機(jī)將其舉升。因此需要幾個(gè)長(zhǎng)條方凳及一對(duì)斜坡式方凳，將汽車開(kāi)上去之前方可進(jìn)展下一步。方凳構(gòu)造簡(jiǎn)單，均為鋼板與方管焊接而成〔如圖2.6〕。其他拉鏈及鉤子均為選購(gòu)件，滿足使用強(qiáng)度即可，這里不做詳細(xì)的介紹了。圖2.6方凳組合簡(jiǎn)圖2.6確定框架式大梁校正儀各構(gòu)造尺寸及材料2.6.1建立待修汽車根本參數(shù)模型為了盡量滿足市場(chǎng)常見(jiàn)車型的維修，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)常見(jiàn)乘用車車模型。根據(jù)表2.1所列車身參數(shù)信息。參數(shù)信息表2.1車型捷達(dá)先鋒吉利帝豪EC718車身長(zhǎng)/寬/高〔mm〕4415/1674/14154635/1789/1470前/后輪距1429/14221502/1492軸距26022650車重11141310最小離地間隙137167本設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)吉利轎車和群眾轎車的車身信息確定框架式大梁校正儀相關(guān)配合的尺寸適用*圍。參數(shù)信息表2.2技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)值單位工作臺(tái)長(zhǎng)/寬2300/950mm舉升高度*圍230~1060mm拉塔工作*圍360°2.6.2校正儀底部構(gòu)造局部主要尺寸及材料確實(shí)定〔1〕經(jīng)實(shí)地參考測(cè)量及表2.1，2.2中的參數(shù)來(lái)支撐地板主要尺寸：長(zhǎng)1480mm，寬920mm，厚為12mm。材料為Q235鋼，為了節(jié)省材料，中間去除局部材料。如圖2.7所示。圖2.7底板構(gòu)造尺寸上圖2.7為去除材料的尺寸〔注：此說(shuō)明書(shū)中所有圖中尺寸均代表實(shí)際尺寸，單位mm〕?！?〕在底板一端焊有支座及軸承滑道，因舉升裝置中舉升臂一端需要固定在絞支座上，而另一端為滑動(dòng)裝置，為了使舉升臂尺寸一樣，需保證其各端處于同一高度。參考舉升機(jī)的絞支座確定其主要尺寸：高80mm，寬60mm，厚15mm。，材料為Q235鋼.銷軸處孔直徑為30mm〔參考銷軸規(guī)格〕，銷軸長(zhǎng)取78mm，液壓缸處銷軸長(zhǎng)度100mm，中心孔距底板55mm，墊片采用GB/T848-2002，材料為標(biāo)準(zhǔn)35鋼〔以下銷軸材料均同〕。加厚滑道厚度25mm，上面焊有角鋼，其安裝位置由內(nèi)側(cè)舉升臂及焊接在舉升臂上的短軸來(lái)確定。2.6.3校正儀中間構(gòu)造局部尺寸及材料確實(shí)定〔1〕首先設(shè)定舉升到最大高度時(shí)，兩舉升臂夾角為90°。舉升臂上支點(diǎn)設(shè)定在上平臺(tái)中心線的位置，上平臺(tái)高度鋼板取90mm，底板厚度取12mm。由此計(jì)算舉升臂的長(zhǎng)度L=〔1060-90/2-12〕/cos45°=1418.45mm，這里取L=1420mm，寬度取70mm，厚度取18mm，材料為45鋼。其中安裝舉升臂的絞支座距離取25mm〔7mm配合間隙〕。每?jī)蓚€(gè)穿插的舉升臂連接處之間各焊接一個(gè)長(zhǎng)160mm，寬70mm，厚18mm的加厚板。在中間處均開(kāi)有直徑為30mm的孔，用于穿插銷軸。銷軸的尺寸參照GB882-86初選d=30，長(zhǎng)為100mm。其中兩個(gè)內(nèi)側(cè)的舉升臂還需要有與液壓缸配合的孔，孔徑即需要穿插的液壓缸支承軸軸徑，初選D=40mm，材料為40Cr。墊片及開(kāi)口銷采用國(guó)標(biāo)值，銷軸長(zhǎng)度在后面小節(jié)計(jì)算?！?〕舉升臂內(nèi)側(cè)穩(wěn)定橫梁焊接鋼板長(zhǎng)度等于兩側(cè)舉升臂距離。寬45mm，厚10mm。材料為45鋼。焊接位置距離舉升臂端部取110mm?！?〕兩個(gè)液壓缸的活塞桿據(jù)離內(nèi)側(cè)舉升臂為120mm?；钊麠U頂部套管與橫軸裝配處有兩個(gè)長(zhǎng)85mm，內(nèi)徑40mm的套筒，和一個(gè)長(zhǎng)265mm，內(nèi)徑40mm的中間套筒組成。液壓缸底部安裝位置跟上部對(duì)應(yīng)一樣。2.6.4校正儀上部平臺(tái)構(gòu)造尺寸及材料確實(shí)定〔1〕舉升平臺(tái)是整個(gè)平臺(tái)的根底，為了滿足拉塔在360度內(nèi)均可工作，需要設(shè)計(jì)一定的轉(zhuǎn)角，如圖2.8所示。圖2.8平臺(tái)主要輪廓構(gòu)造①—內(nèi)橫梁②—槽型鋼滑道③—內(nèi)貼槽型鋼由技術(shù)參數(shù)可知平臺(tái)長(zhǎng)度2300mm，寬950mm，這里高度取90mm，厚度20mm，鋼板材料使用Q235。折角后尺寸如上圖2.8所示。平臺(tái)鋼板的內(nèi)部焊接有熱軋槽型鋼，槽型鋼的型號(hào)采用五號(hào)，其具體尺寸參照GB/T707-1988，其各段長(zhǎng)度以完全焊接在鋼板的內(nèi)壁上為準(zhǔn)，?！?〕舉升平臺(tái)內(nèi)部橫向需要穩(wěn)定及安裝絞支座和滑道，所以焊接兩個(gè)長(zhǎng)835mm的方管，由GB/T3094-2000選擇高50mm，寬70mm型。安裝位置因上部槽型鋼滑道的影響，兩個(gè)橫梁采用非對(duì)稱安裝方式〔見(jiàn)圖2.7〕?！?〕內(nèi)壁焊接滑道槽型鋼由GB/T707-1988可選，高63mm，寬40mm。因舉升位置最低點(diǎn)高230mm，可以求得在最低點(diǎn)時(shí)舉升臂與地面的夾角：解得α=7°。因舉升最大高度時(shí)夾角為90°。所以1420*cos7°－1420*cos45°=405.32mm，這里取525mm作為槽型鋼滑道長(zhǎng)度。其安裝位置由舉升最大高度時(shí)上端絞支座的位置確定?！?〕在舉升汽車時(shí)我們需要在平臺(tái)上安裝舉升支撐臂來(lái)支撐起裙邊，舉升臂與平臺(tái)的連接需要必須滿足隨汽車的不同的軸距而移動(dòng)。所以需要用卡鉗及托盤(pán)連接來(lái)二者?？ㄣQ及卡盤(pán)卡在高90mm的平臺(tái)鋼板上安裝，并且卡鉗及托盤(pán)頂端恰好接觸高50mm的槽型鋼上，其二者材料均選45鋼。其具體構(gòu)造尺寸如圖2.9所示。圖2.9卡鉗及卡盤(pán)主要構(gòu)造及尺寸卡鉗寬度取與橫梁方管的寬度一樣，橫梁方管參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格表取厚度6mm，寬70mm，卡盤(pán)寬度130mm。插銷長(zhǎng)100mm，材料為45鋼?？ūP(pán)立柱中心位置據(jù)卡鉗外表25mm。〔5〕舉升臂的移動(dòng)是通過(guò)焊接在一端側(cè)面的短軸來(lái)插入滾針軸承內(nèi)孔中來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了限定滾針軸承的軸向位置，采用階梯軸，其在滑道方向的限制通過(guò)焊接一個(gè)鐵塊即可，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，尺寸沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，階梯軸尺寸見(jiàn)圖2.10中φ35和φ25，其一端與焊接在平臺(tái)內(nèi)壁的槽型鋼有5mm間隙。圖2.10舉升臂及軸的構(gòu)造尺寸通過(guò)上圖尺寸L=60mm可以確定兩側(cè)舉升臂的間距，因此底端支座間距，液壓支撐軸尺寸也可確定。取液壓缸支承軸長(zhǎng)度為L(zhǎng)=635mm，墊片及銷軸端面尺寸由φ40確定其標(biāo)準(zhǔn)值。滾針軸承型號(hào)參照廠家實(shí)際可提供的型號(hào)為308-226C，內(nèi)徑25mm，外徑45mm，厚30mm，優(yōu)先選購(gòu)耐磨的材料?！?〕上部橫梁處支座尺寸：高度75mm，寬45mm，厚15mm，材料為Q235鋼。安裝位置以根據(jù)上平臺(tái)舉升臂安裝尺寸確定。兩個(gè)支座距離與下部絞支座一樣。2.6.5定位夾具的尺寸及材料確實(shí)定〔1〕定位夾具構(gòu)造較為復(fù)雜，我們這里主要參照CAD二維草圖來(lái)說(shuō)明詳細(xì)尺寸。所有構(gòu)造尺寸如圖2.11所示。圖2.11夾具構(gòu)造尺寸由于夾具高度可調(diào)，這里說(shuō)明最低時(shí)H=240mm。定位夾具體的卡鉗，圓柱螺栓，加強(qiáng)筋，坐板等均為45鋼。因其需要隨不同車寬而移動(dòng)，所以只需要滿足對(duì)稱裝配即可。其中控制卡鉗移動(dòng)的螺栓及墊片參照GB/T6712.1-2000采用公稱直徑M16，附加M16墊片，其長(zhǎng)度L取105mm。2.6.6拉塔組件的尺寸及材料確實(shí)定〔1〕拉塔立柱選用的方管按GB/T3094-2000選擇正方形截面方管，邊長(zhǎng)80mm，厚度8mm，整個(gè)長(zhǎng)度取1200mm，材料45鋼。拉塔立柱上焊接的定位塊由高30mm，寬30mm，長(zhǎng)40mm的鋼塊組成，材料Q235鋼。支撐軸夾板厚20mm，材料Q235鋼。銷軸按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格取φ30，長(zhǎng)度145mm，材料為40Cr。其構(gòu)造尺寸如圖2.12。圖2.12拉塔構(gòu)造尺寸〔2〕拉塔橫梁采用正方形截面方管，邊長(zhǎng)70mm，厚8mm，長(zhǎng)720mm，材料Q235鋼。連接處對(duì)稱焊接的鋼板厚度分為20mm，25mm兩處，其中從焊接端到橫梁一端厚度為25mm，材料Q235鋼。銷軸與上節(jié)銷軸尺寸一樣，材料為40Cr。具體構(gòu)造尺寸如圖2.13。圖2.13橫梁處構(gòu)造尺寸〔3〕橫梁處兩個(gè)液壓缸位置絞支座的厚均為15mm，底坐板寬均為80mm，絞支座邊緣與底板邊緣對(duì)齊焊接，材料均為Q235鋼。具體構(gòu)造尺寸如圖2.14。圖2.14拉塔橫梁構(gòu)造尺寸〔4〕拉塔橫梁與平臺(tái)連接處各構(gòu)造尺寸如圖2.15。圖2.15連接處構(gòu)造尺寸①—主視圖②—俯視圖材料除橫梁采用45鋼外其余均為Q235鋼。銷軸直徑均采用標(biāo)準(zhǔn)值φ20，墊片及開(kāi)口銷由直徑參照手冊(cè)確定?！?〕拉鏈的選擇廠家提供的直徑10mm，外長(zhǎng)50mm，外寬34mm，長(zhǎng)度2.5m左右。鉤子選擇開(kāi)口尺寸40mm左右的普通高強(qiáng)度拉鏈鉤即可。掛圈為一個(gè)長(zhǎng)180mm，寬150mm，厚度25mm的實(shí)心方形圈，連接鏈子處焊接一個(gè)厚15mm的小鋼板即可，材料選為Q235鋼。拉鏈與鉤子及掛圈連接處銷軸采用φ16標(biāo)準(zhǔn)值，長(zhǎng)度70mm。材料由選購(gòu)的廠家確定，這里不作詳細(xì)介紹。2.6.7方凳及斜坡板凳的尺寸確定〔1〕方凳采用高400mm，長(zhǎng)800mm。寬300mm的鋼板及方管焊接組成。斜坡方凳坡長(zhǎng)1000mm，也是由鋼板及方管組成。二者材料均為Q235鋼，其數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求選定，其余不作詳細(xì)介紹。2.7設(shè)備各部件質(zhì)量的估算及設(shè)計(jì)舉升質(zhì)量2.7.1計(jì)算拉塔組件的質(zhì)量〔1〕經(jīng)查方管規(guī)格表可知：寬為80mm，厚8mm的方管理論質(zhì)量17.23kg/m。寬70mm，厚8mm的方管理論質(zhì)量14.72kg/m。由此計(jì)算拉塔柱和拉塔橫梁總質(zhì)量G=1.2×17.23+0.72×14.72=31.2kg3094-2000選擇材料為45鋼，許用應(yīng)力為600MPa，其所選規(guī)格在構(gòu)造尺寸中已經(jīng)寫(xiě)明。其剪力圖及彎矩圖如圖3.15所示。圖3.15內(nèi)橫梁的剪力圖及彎矩圖由前面的計(jì)算可知，舉升至最高位置時(shí)舉升臂對(duì)其作用力最大，F(xiàn)D*及FDy的合力為4100N×cos45°+18800N×cos45°≈16.2KN，也就是說(shuō)此作用力并非垂直作用在橫梁上。下面根據(jù)組合變形斜彎曲公式來(lái)計(jì)算其應(yīng)力。由查規(guī)格表以選的方管對(duì)應(yīng)參數(shù)慣性矩I*=49.29×，所以可得：疊加原理可知：＜600MPa，所以其強(qiáng)度合格。3.5.6定位夾具的強(qiáng)度校核由前面2.3.2節(jié)構(gòu)介紹可知，夾具主要通過(guò)上端一對(duì)卡鉗來(lái)承受載荷，汽車裙邊支撐在卡鉗上，每對(duì)卡鉗承受四分之一的載荷，因此每個(gè)卡鉗承受八分之一載荷。分析可知卡鉗端面承受的是均布載荷，因卡鉗底部焊接在平板上，故不考慮其*軸向的彎曲變形。查表知45鋼彈性模量，其他尺寸參數(shù)見(jiàn)2.6.5。受力如圖3.16所示。圖3.16卡鉗的受力圖分析可知，卡鉗的計(jì)算可以按照壓桿穩(wěn)定來(lái)計(jì)算，壓感系數(shù)取μ=2。參照2.6.5將尺寸參數(shù)值代入如下公式得〔3.6〕因F=W/8=2.45KN，2.45KN＜194KN，所以強(qiáng)度合格。3.5.7定位夾具支撐橫梁的強(qiáng)度校核由構(gòu)造分析可知，支撐橫梁其一端卡在平臺(tái)上，相當(dāng)于焊接固定在一起。其長(zhǎng)度約為325mm的方管上套有夾具體，因夾具隨著不同車寬需要做橫向移動(dòng)，所以橫梁的受力點(diǎn)也不固定，這里假設(shè)其受力點(diǎn)在最外端處，材料為45鋼，許用應(yīng)力600MPa剪力圖及彎矩圖如圖3.17所示。計(jì)算結(jié)果如下查方管規(guī)格表可知由dma*=40MPa＜600MPa，可知此橫梁的強(qiáng)度合格。圖3.17橫梁的剪力圖及彎矩圖3.5.8拉塔的強(qiáng)度校核由拉塔的構(gòu)造圖可知，其受力位置及方向均不定，這里假設(shè)其作用力在拉塔柱中點(diǎn)位置，一端掛拉鏈處假設(shè)掛在最頂端，拉塔柱兩端假設(shè)為活動(dòng)絞支座。材料及尺寸前面第二章已經(jīng)選擇，45鋼的許用應(yīng)力為600MPa，。其剪力圖及力矩圖見(jiàn)圖3.18所示。圖3.18拉塔的剪力圖及力矩圖由已選的方管規(guī)格參數(shù)可得因?yàn)?430MPa＜600MPa，所以拉塔的強(qiáng)度合格。3.5.9拉塔處液壓缸支撐銷軸的強(qiáng)度校核由拉塔構(gòu)造尺寸可知，由于兩側(cè)支撐銷軸的的夾板厚度一共為40mm，則銷軸的受力點(diǎn)之間距離為120mm，40Cr的許用應(yīng)力為1000MPa。液壓缸推力70KN。剪力圖及彎矩圖如圖3.19所示。圖3.19銷軸的剪力圖及力矩圖參照前面的公式得經(jīng)查材料表可知40Cr的抗拉強(qiáng)度為1000MPa，793MPa＜1000MPa，所以此銷軸的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。此最大應(yīng)力僅在最低點(diǎn)舉升的瞬間產(chǎn)生，所以其許用應(yīng)力能夠滿足使用平安要求。根據(jù)構(gòu)造分析可知，較短的銷軸因?yàn)槠鋬啥司逶谥慰字校虚g處受力強(qiáng)度又很大，所以在其最大工作載荷情況下需要校核其剪切力的強(qiáng)度。下面是剪切力的強(qiáng)度校核。經(jīng)查尋資料可知，剪應(yīng)力一般約等于0.5~0.7倍的強(qiáng)度。則我們得到[]=0.6×1000MPa=600MPa因?yàn)?6MPa＜[]=600MPa，則此銷軸強(qiáng)度足夠。由于本次設(shè)涉及的銷軸量很大，而且材料及尺寸存在較小的差異，但是其強(qiáng)度相差很小，這里不再一一校核，其他銷軸的選用均參照此處。3.6本章小結(jié)本章通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算及校核框架式汽車大梁校正儀的關(guān)鍵零部件,來(lái)確定其主要零件的受力情況，最終經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)尺寸的修正得到合理的結(jié)果。因?yàn)閭€(gè)別之處強(qiáng)度接近實(shí)際許用強(qiáng)度值，我們需要改變相關(guān)尺寸及材料，并且需要設(shè)計(jì)一定的加強(qiáng)穩(wěn)定措施。本章還通過(guò)對(duì)各舉升臂、主受力軸的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算，來(lái)確定關(guān)于液壓系統(tǒng)的選擇。通過(guò)以上的計(jì)算與分析對(duì)以后的相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中關(guān)于尺寸參數(shù)的選擇等關(guān)鍵因素提供了實(shí)際的參考價(jià)值，防止其因浪費(fèi)材料而帶來(lái)的本錢(qián)問(wèn)題，其它剪式舉升機(jī)相關(guān)的設(shè)計(jì)也可參考本次設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，以此來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的類似的產(chǎn)品，并且到達(dá)使用平安，節(jié)省本錢(qián)的目的。第4章校正儀液壓系統(tǒng)的選擇與計(jì)算4.1液壓系統(tǒng)的選擇4.1.1液壓系統(tǒng)的介紹框架式汽車大梁校正儀的動(dòng)力總成是由電控液壓系統(tǒng)來(lái)組成的，其拉塔驅(qū)動(dòng)處是氣動(dòng)液壓系統(tǒng)。它需要其傳遞動(dòng)力平穩(wěn)、舉升力大，構(gòu)造緊湊等功能特點(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)和輔助裝置等四大局部組成。汽車舉升機(jī)液壓系統(tǒng)，除要求能在一定的*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頓并保持不動(dòng)。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)展維修。因此，液壓系統(tǒng)必須具有定位保持功能，本設(shè)計(jì)的電控液壓系統(tǒng)恰好滿足其平安的要求。另外，因舉升的汽車的重量較大，一但液壓控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，舉升機(jī)的舉升臂在汽車重力的作用下會(huì)迅速下滑，可能會(huì)對(duì)車下維修工人的生命平安造成威脅或者是其它零部件受損，舉升機(jī)上面的汽車也有被摔壞的危險(xiǎn)。所以，本設(shè)計(jì)采用了方凳及斜坡式方凳來(lái)讓汽車先行駛置一定高度后再由舉升系統(tǒng)對(duì)其舉升至一定高度，這樣在意外發(fā)生時(shí)可以使汽車車輪落在凳子上，防止因迅速下滑砸傷人。這樣設(shè)計(jì)的的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了對(duì)舉升機(jī)構(gòu)的使用磨損，同時(shí)可選擇推力較小的液壓缸系統(tǒng)，節(jié)省了一定的采購(gòu)本錢(qián)。4.1.2液壓系統(tǒng)的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(dòng)力來(lái)源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式為雙向作用，其缸體長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低〔一般不超過(guò)16MPa〕。浮柱式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有2～5個(gè)伸縮節(jié)，其構(gòu)造緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高〔可達(dá)35MPa〕，易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。剪刀式舉升機(jī)多采用活塞式液壓缸，動(dòng)力源直接輸送。其中拉塔處的液壓缸控制系統(tǒng)為氣動(dòng)，人工腳踏施力，方便靈活且平安可靠。本次設(shè)計(jì)兩個(gè)舉升機(jī)構(gòu)處液壓缸及拉塔處液壓缸三者均采用HSG系列工程液壓缸，其規(guī)格形式為單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸，這種液壓缸在工程機(jī)械中使用的最為普遍。液壓缸具體型號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)選擇廠家所提供的相應(yīng)型號(hào)為準(zhǔn)。缸蓋與缸體連接方式采用法蘭連接，活塞桿用桿端內(nèi)螺紋形式。液壓系統(tǒng)的工作原理如圖4.1所示，本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)均為選購(gòu)局部，這里不做詳細(xì)的分析其工作原理。圖4.1液壓系統(tǒng)工作原理1.濾油器2.液壓泵3.溢流閥4.三位四通電磁閥5.普通調(diào)速閥6.比例調(diào)速閥7.左升降缸8.右升降缸4.2液壓系統(tǒng)的計(jì)算由上一章節(jié)的相關(guān)計(jì)算可知，兩個(gè)舉升液壓缸的最大推力均為46.54KN，參照液壓缸制造廠家的相關(guān)技術(shù)規(guī)格可知，HSG系列工程液壓缸能滿足本次設(shè)計(jì)要求的推力的型號(hào)最小為HSG※01-63/dE型〔最大推力49.87KN〕。為了保證其平安可靠性，及因長(zhǎng)時(shí)間使用的消耗而降低其最大推力值，我們這里選用HSG※01-80/dE型，它的最大推力為80.42KN。4.2.1舉升處液壓缸行程的計(jì)算參照3.2.2計(jì)算可知：舉升至最高點(diǎn)時(shí)L2=1420×cos45°=1004mm。由于初選L1=250mm，此時(shí)α=45°，設(shè)液壓缸整體長(zhǎng)度b1，根據(jù)余弦定理可得如下關(guān)系式?！?.1〕解得b1=752.69mm根據(jù)圖3.1所示的舉升機(jī)的構(gòu)造分析，在最低位置時(shí)因要求高度為230mm，L2=1420×cos7°=1409mm，求出α角度同理根據(jù)代入公式4.1可求得此時(shí)的液壓缸長(zhǎng)度b2約為471mm。由此可知液壓缸行程要求為b1-b2=752.69mm-471mm≈282mm。參照液壓缸的技術(shù)規(guī)格我們可以查得HSG※01-80/dE型的速比選擇1.33即可，對(duì)應(yīng)行程S≤8D=640mm。因?yàn)?82mm＜640mm，所以所選規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求。4.2.2舉升處液壓系統(tǒng)工作壓力的計(jì)算由前面的計(jì)算及選型可知，缸徑D=80mm，工作壓力計(jì)算如下。因?yàn)镠SG系列工程液壓缸的最大工作壓力為16MPa，這里所選用的兩個(gè)舉升液壓缸均滿足在規(guī)定*圍內(nèi)。4.2.3關(guān)于拉塔處液壓系統(tǒng)的相關(guān)選擇拉塔處液壓缸的選用需要滿足其最大工作推力的要求，因本次設(shè)計(jì)要求最大推力為70KN，則需要選用HSG系列中最大推力大于70KN的即可。因?yàn)橐笃錁?gòu)造尺寸要小且由氣動(dòng)液壓泵控制，所以其具體型號(hào)與HSG※01有所差異。在設(shè)計(jì)完成后可參考選購(gòu)實(shí)際廠家銷售的型號(hào)即可，這里不作詳細(xì)介紹。關(guān)于溢流閥、節(jié)流閥、電動(dòng)機(jī)功率、以及輔助裝置的管道、油箱、過(guò)濾器及控制儀表等的選擇，在HSG系列工程液壓缸中廠家已經(jīng)采用常規(guī)相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，適用于市場(chǎng)的使用要求，本章節(jié)不對(duì)其詳細(xì)分析。4.3本章小結(jié)本章主要是針對(duì)液壓系統(tǒng)的選擇與計(jì)算做了詳細(xì)的說(shuō)明，液壓系統(tǒng)并非本設(shè)計(jì)的內(nèi)容*圍內(nèi)，主要是對(duì)其進(jìn)展選擇來(lái)滿足使用要求即可。在舉升裝置中所用的電控液壓系統(tǒng)是主要的選擇設(shè)備之一，我們做了構(gòu)造原理圖的分析，并且通過(guò)計(jì)算來(lái)選擇了HSG系列的具體型號(hào)。關(guān)于拉塔處的液壓缸選擇需滿足其最大推力及設(shè)備尺寸要小等要求即可，其安裝及操作較為簡(jiǎn)單，出現(xiàn)故障也好處理，本章節(jié)沒(méi)有做詳細(xì)介紹?？傊谶x擇液壓系統(tǒng)時(shí)為了其長(zhǎng)久使用的可靠性，需要仔細(xì)計(jì)算后去選擇質(zhì)量好的產(chǎn)品。校正儀三維建模與整機(jī)裝配5.1CATIA軟件簡(jiǎn)介CATIA是法國(guó)達(dá)索公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成局部，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從工程前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。CATIA系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的3D設(shè)計(jì)和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。CATIA具有在整個(gè)產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改能力，尤其是后期修改性，無(wú)論是實(shí)體建模還是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的樹(shù)構(gòu)造，用戶可方便快捷的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展重復(fù)修改，即使是在設(shè)計(jì)的最后階段需要做重大的修改，或者是對(duì)原有方案的更新?lián)Q代，對(duì)于CATIA來(lái)說(shuō)，都是非常容易的事。一個(gè)產(chǎn)品僅有設(shè)計(jì)是不夠的，還必須制造出來(lái)。CATIA擅長(zhǎng)為棱柱和工具零件作2D/3D關(guān)聯(lián)，分析和NC；CATIA規(guī)程驅(qū)動(dòng)的混合建模方案保證高速生產(chǎn)和組裝精細(xì)產(chǎn)品，如機(jī)床，醫(yī)療器械、膠印機(jī)鐘表及工廠設(shè)備等均能作到一次成功。CATIA的各個(gè)模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此CATIA的各個(gè)模塊存在著真正的全相關(guān)性，三維模型的修改，能完全表達(dá)在二維，以及有限元分析，模具和數(shù)控加工的程序中。CATIA提供的多模型的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式已不再是新鮮的概念，總體設(shè)計(jì)部門(mén)只要將根本的構(gòu)造尺寸發(fā)放出去，各分系統(tǒng)的人員便可開(kāi)場(chǎng)工作，既可協(xié)同工作，由于模型之間的互相聯(lián)結(jié)性，使得上游設(shè)計(jì)結(jié)果可做為下游的參考，同時(shí)上游對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的刷新。實(shí)現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。CATIA提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其準(zhǔn)確可靠的解決方案提供了完整的2D、3D、參數(shù)化混合建模及數(shù)據(jù)管理手段，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析及仿真，數(shù)控加工和CATweb網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無(wú)紙工作環(huán)境，特別是CATIA中的針對(duì)汽車、摩托車業(yè)的專用模塊,使CATIA擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶到達(dá)縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。5.2利用CATIA進(jìn)展三維建模CAITA是基于草圖特征的三維建模軟件，CATIA通過(guò)對(duì)三維實(shí)體的準(zhǔn)確建模及裝配來(lái)生成最終的產(chǎn)品。CAITA中裝配的模型的構(gòu)造是由各種特征來(lái)組合生成的，零件的設(shè)計(jì)過(guò)程就是特征的累積過(guò)程。下面對(duì)主要零部件做詳細(xì)的建模過(guò)程分析，因其尺寸較多在步驟中不作詳細(xì)說(shuō)明。繪圖時(shí)參照如圖5.0所示工具。圖5.0主要建模工具5.2.1底坐板的建立底座板為凸臺(tái)特征和凹槽特征的合成，建立方法先使用CATIA凸臺(tái)命令，然后進(jìn)展凹槽命令即可。具體步驟如下。第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制草圖>退出工作臺(tái)>選擇凸臺(tái)命令，拉伸厚度取12mm〔系統(tǒng)默認(rèn)單位mm〕。第二步：選擇底板上平面進(jìn)入草繪>繪制草圖>退出工作臺(tái)>選擇凹槽命令>凹槽限制尺寸選擇12mm或者“直到到最后〞>單擊確定，顏色修改屬性。其建模如圖5.1和5.2。圖5.1草繪過(guò)程圖圖5.2完成的效果圖5.2.2舉升臂的建立舉升臂為鋼板型材，建立方法使用凸臺(tái)命令，然后使用凹槽命令。第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令，拉伸厚度18mm。第二步：選擇舉升臂上平面進(jìn)入草繪>繪制孔的草圖>退出工作臺(tái)>選擇凹槽命令>凹槽限制方向的尺寸填入18mm或者“直到到最后〞>單擊確定。建模后如圖5.3和5.4所示。圖5.3舉升臂凹槽的圖形圖5.4完成的效果圖5.2.3液壓缸支承軸的建立液壓缸支撐軸為旋轉(zhuǎn)體或者是凸臺(tái)均可以，這里依然使用凸臺(tái)命令，及凹槽命令。第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>拉伸厚度10mm>單擊確定。見(jiàn)圖5.5所示。圖5.5第一步效果圖第二步：選擇軸端平面進(jìn)入草繪>繪制軸的草圖>退出工作臺(tái)>選擇凸臺(tái)命令>凸臺(tái)拉伸尺寸選擇634mm>單擊確定。第三步：創(chuàng)立定義平面，點(diǎn)擊創(chuàng)立平面>選擇曲面的切線>選擇軸的曲面>單擊完成，然后選擇此面單擊草繪命令>繪制孔的草圖>退出工作臺(tái)>點(diǎn)擊凹槽命令>限制方向一選擇“直到最后〞>單擊確定。整體效果圖如圖5.6所示。圖5.6最終效果圖5.2.4上平臺(tái)的建立上平臺(tái)主要由一個(gè)鋼板及內(nèi)貼槽型鋼焊接而成，分為凸臺(tái)命令和抽殼命令。第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>限制方向厚度輸入90mm>單擊確定。如圖5.7所示。圖5.7平臺(tái)鋼板效果圖第二步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令，限制方向厚度50mm，然后點(diǎn)擊抽殼命令>選擇實(shí)體兩個(gè)側(cè)面為去除面>分別輸入不同的厚度值>單擊確定。如圖5.8所示。圖5.8平臺(tái)槽型鋼效果圖5.2.5夾具的建立夾具體構(gòu)造較為復(fù)雜，下面依次對(duì)其進(jìn)展建模，期間用到了復(fù)雜的特征。1.夾具底部主體的建立第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制底柱鋼板草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令，限制方向厚度15mm，然后選擇鋼板平面進(jìn)入草繪>繪制圓柱草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>輸入限制方向長(zhǎng)度為90mm>單擊確定。第二步：選擇模塊中的螺紋功能>點(diǎn)擊螺柱頂端面>選擇盲孔>輸入直徑30mm，深度45mm>單擊確定。第三步：選擇加強(qiáng)筋命令>繪制輪廓線>退出工作臺(tái)>輸入限制厚度20mm>單擊完成>選擇剛建立的加強(qiáng)筋特征>單擊圓弧陣列模塊>選擇實(shí)例和角度間距>輸入實(shí)例值4，角度360°>選擇圓柱為軸線>單擊確定。見(jiàn)圖5.9所示。圖5.9夾具底柱效果圖2.夾具上支撐體的建立第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制放置卡鉗的鋼板草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>限制方向厚度15mm>單擊確定，然后在鋼板平面上繪制兩個(gè)凹槽，方法與前面的一樣。第二步：選擇第四步的鋼板平面進(jìn)入草繪界面>繪制螺栓住草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>輸入限制長(zhǎng)度35mm>單擊確定。效果如圖5.10所示。圖5.10夾具上支撐體效果圖3.夾具上伸縮螺旋柱的建立第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制圓柱體草圖>退出工作臺(tái)>旋轉(zhuǎn)命令>選擇草圖與軸線>單擊確定。第二步：選擇螺旋柱上平面單擊草繪>繪制凹槽圓>退出工作臺(tái)>點(diǎn)擊凹槽命令>輸入限制深度35mm>單擊確定。第三步：?jiǎn)螕魟?chuàng)立點(diǎn)命令>確定點(diǎn)的位置>進(jìn)入曲面設(shè)計(jì)界面>選擇繪制螺旋線>返回零件設(shè)計(jì)界面>繪制齒牙形狀>退出工作臺(tái)>單擊開(kāi)槽特征>選擇輪廓線和軌跡線>單擊確定。效果見(jiàn)圖5.11所示。圖5.11夾具伸縮螺旋柱效果圖5.2.6拉塔柱的建立第一步：新建>零件>輸入文件名>進(jìn)入零件模式，然后選擇*Y面為草繪面>繪制方管草圖>退出工作臺(tái)>凸臺(tái)命令>限制方向長(zhǎng)度輸入1200mm>單擊確定。第二步：選擇方管的一個(gè)面單擊草繪>繪制擋塊草圖>退出工作臺(tái)>單擊凸臺(tái)命令>拉伸限制長(zhǎng)度40mm>單擊確定，然后選擇擋塊>單擊插入矩形陣列>輸入?yún)?shù)>單擊確定。第三步：選擇拉塔柱側(cè)面>繪制孔的草圖>退出工作臺(tái)>單擊凹槽命令>限制深度選擇“直到最后〞>單擊確定。整體效果見(jiàn)圖5.12所示。圖5.12拉塔效果圖5.3整機(jī)裝配下面我們將把利用CATIA已經(jīng)建好的所有框架式汽車大梁校正儀的三維零件實(shí)體導(dǎo)入裝配模式進(jìn)展整機(jī)虛擬裝配。這期間需要使用眾多約束及實(shí)例化等功能，并且需要及時(shí)作出對(duì)二維零件的修改及三維零件整體效果的渲染處理，下面的章節(jié)來(lái)做具體的裝配過(guò)程介紹。5.3.1CATIA裝配功能概述裝配是零件形成組件的過(guò)程，其實(shí)是通過(guò)CATIA指定零件間位置的過(guò)程。通過(guò)指定零件間的約束，確定零件的裝配位置關(guān)系來(lái)完成裝配圖。利用CATIA軟件我們可以方便的進(jìn)展約束，并且它可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)度約束，欠約束等特征提示。CATIA還可以在已經(jīng)裝配的零件之間重新定義，或者是將零件的屬性進(jìn)展更改，比方更改顏色，透明度等。同時(shí)為了防止一樣零件的屢次使用而需要的重復(fù)建模問(wèn)題，CATIA提供了快速實(shí)例化功能，以及鏡像一樣零件等功能。其工具欄模塊可以隨處移動(dòng)，方便了用戶的使用。關(guān)于約束我們從設(shè)計(jì)三維零件界面時(shí)可知，它的坐標(biāo)是*，Y，Z三個(gè)方向，當(dāng)引入裝配界面后，我們可以根據(jù)其位置來(lái)確定需要往哪個(gè)方向移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，以便準(zhǔn)確進(jìn)展其他約束。CATIA中的約束主要有：相合約束，角度約束，距離約束，固定約束，固聯(lián)約束，智能移動(dòng)〔*，Y，Z三個(gè)方向〕等。5.3.2裝配的CATIA零件圖1.大梁校正儀底座作為整個(gè)大梁校正儀的根底，需要固定約束。如圖5.13所示。圖5.13底板2.滑道組件利用尺寸約束在底板上即可，同時(shí)鏡像至另一邊。如圖5.14和5.15所示。圖5.14滑道角鋼圖5.15滑道加厚板3.固定絞支座及擋塊作為舉升臂，液壓缸的連接座，需要約束在底板上。如圖5.16和5.17所示。圖5.16固定絞支座圖5.17擋塊4.兩側(cè)舉升臂用相合約束將其軸線與絞支座同軸，其他位置先暫時(shí)不約束。如圖5.18所示。圖5.18兩側(cè)舉升臂5.上平臺(tái)組件利用尺寸約束，把平臺(tái)鋼板與底板的距離約束后，約束槽鋼壁與鋼板內(nèi)壁相合。如圖5.19和5.20所示。圖5.19平臺(tái)鋼板圖5.20平臺(tái)槽型鋼內(nèi)壁6.內(nèi)外橫梁方管約束內(nèi)橫梁與平臺(tái)槽型鋼壁兩面相合，即到兩端距離為零。然后實(shí)例化至另一端，約束二者的各個(gè)相對(duì)距離。外橫梁約束后需要實(shí)例化三個(gè)，約束方法與第一個(gè)一樣。如圖5.21和5.22所示。圖5.21內(nèi)橫梁圖5.22外支撐梁7.內(nèi)橫梁上支座約束其與橫梁的位置及每個(gè)之間的距離，然后快速實(shí)例化另三個(gè)，實(shí)例化后的約束方法與第一個(gè)一樣。如圖5.23所示。圖5.23上部固定絞支座8.銷軸，墊片，開(kāi)口銷及軸承等此處零件全部約束與其配合的零件的軸線相合。如圖5.24所示。圖5.24組件①—銷軸②—開(kāi)口銷③—墊片④—軸承9.液壓缸支承軸軸與舉升臂孔軸線相合。兩端與舉升臂距離約束。如圖5.25所示。圖5.25液壓缸支承軸10.液壓缸支撐軸的套筒與軸軸線相合，兩端與舉升臂距離約束。如圖5.26所示。圖5.26軸的套筒11.夾具組件夾具體帶有軸線的的零件均使用軸線相合約束，其約束完畢后整體采用固聯(lián)。如圖5.27所示。圖5.27夾具組件①—夾具底柱②—夾具上壁板③—夾具螺栓柱④—滑動(dòng)卡鉗⑤—螺栓⑥—螺母⑦—夾具套管⑧—固定卡鉗12.液壓系統(tǒng)活塞桿與支承軸軸線相合，底端約束進(jìn)缸體中，缸體底端與固定絞支座軸線相合。如圖5.28所示。圖5.28液壓系統(tǒng)①—活塞桿②—液壓缸13.卡鉗、支板等組件使用距離及相合約束依次完成期間的位置關(guān)系。如圖5.29所示。圖5.29組件①—托盤(pán)②—卡鉗③—橫板④—插銷⑤—立板14.拉塔處組件使用距離約束及相合約束依次完成期間的位置關(guān)系。其拉鉤與鏈子之間通過(guò)智能移動(dòng)進(jìn)去即可，沒(méi)有固定的位置關(guān)系。如圖5.30和5.31所示。圖5.30拉塔組件①—鉤子②—液壓系統(tǒng)③—固定支座④—鏈子⑤—夾板圖5.31拉塔組件①—掛圈②—銷軸③—插銷④—卡鉗15.拉塔柱與拉塔橫梁二者的銷軸孔約束同軸，橫梁一端將其他的孔需要用相合約束及距離約束把銷軸約束進(jìn)去即可。如圖5.32和5.33所示。圖5.32拉塔橫梁圖5.33拉塔柱16.方凳及斜坡凳斜坡凳及方凳的底面均約束與底板在同一平面,同理實(shí)例化方凳5個(gè)。如圖5.34及5.35所示。圖5.34斜坡凳圖5.35方凳5.3.3CATIA整機(jī)裝配圖及爆炸圖CATIA的整機(jī)裝配中用到的約束主要分為：相合約束，角度約束，距離約束，固定約束，固聯(lián)約束，智能移動(dòng)〔*，Y，Z三個(gè)方向〕等幾種。在涉及軸孔的連接時(shí)，我們主要用到相合命令，選擇二者的軸線相合即可。在同時(shí)涉及面與面的距離約束時(shí)，我們采用距離約束，選擇兩個(gè)面后輸入距離值。在連接每個(gè)零件時(shí)，我們還會(huì)用到角度約束，同理選擇要約束的對(duì)象后輸入角度值。由于三維建模的零件在整個(gè)框架式汽車大梁校正儀中有很多是一樣的，需要重復(fù)使用，這里就需要使用快速實(shí)例化命令。開(kāi)場(chǎng)時(shí)我們首先是建好所有不同的零件，接下來(lái)翻開(kāi)CATIA選擇裝配功能，新建一個(gè)裝配件文件，然后依次導(dǎo)入每個(gè)零件，逐漸按順序裝配。在生成爆炸圖時(shí)點(diǎn)擊自由分解命令，系統(tǒng)會(huì)自行分解所以零件，但是可以按照智能移動(dòng)來(lái)放置理想的位置。下面是關(guān)于模塊的截圖，如圖5.37所示。本次設(shè)計(jì)的裝配主要用到上段中所提到的約束功能。下面來(lái)簡(jiǎn)述一下具體的操作：首先我們將底板采用固定約束在空間，然后把滑道及固定鉸支座等用距離約束在底板上。接下來(lái)在將舉升臂的孔先與絞支座的孔的軸線相合，然后把上平臺(tái)相對(duì)底板固定住。其次再把橫梁等零件與上平臺(tái)用距離約束住，把鉸支座等約束在橫梁上，這樣就可以利用軸線相合完全的固定住舉升臂了。當(dāng)舉升臂固定后，再將液壓缸支承軸與舉升臂的中間孔采用相合約束，然后將液壓缸一端與底板上的固定鉸支座的孔軸線相合，左右間隙距離用距離約束，液壓缸的另一端活塞桿與軸相合，這樣液壓系統(tǒng)就安裝完畢了。最后我們來(lái)安裝拉塔組件，首先要將拉塔處與上平臺(tái)連接的卡鉗及托盤(pán)用距離約束住，再把橫梁與平臺(tái)之間的連接件約束在一起，把插銷等用軸線相合插進(jìn)去，然后再把固定鉸支座及液壓缸系統(tǒng)固定在橫梁上，最后把拉塔柱導(dǎo)入裝配界面，與橫梁用角度及距離約束在一起即可?！?〕其整機(jī)裝配圖如圖5.36所示。圖5.36整機(jī)裝配〔2〕CATIA的爆炸模式是為了清晰地表達(dá)所有零部件，其建立爆炸圖的方式分為自定義及默認(rèn)自由爆炸模式等幾種，本設(shè)計(jì)采用默認(rèn)的自由分解模式，然后通過(guò)自由移動(dòng)各零件來(lái)安排合理的視圖效果。如圖5.37所示。圖5.37整機(jī)爆炸圖5.4本章小結(jié)本章首先通過(guò)CATIA對(duì)框架式大梁校正儀各零件進(jìn)展三維建模，其中一樣的零件不必重復(fù)建立。期間利用了凸臺(tái)，旋轉(zhuǎn)，創(chuàng)立面，凹槽，肋，曲面螺紋等命令特征，并進(jìn)展屬性渲染，已到達(dá)視覺(jué)的美感。然后將所建的零件模型利用相合約束、智能移動(dòng)，偏移距離約束，角度約束，固聯(lián)等，及快速實(shí)例化等復(fù)制特征進(jìn)展整機(jī)的裝配。裝配完成后把所有約束及坐標(biāo)面等符號(hào)標(biāo)識(shí)隱藏，這樣可清晰的看見(jiàn)整機(jī)裝配后的實(shí)體。通過(guò)在CATIA界面的截圖希望能更好的表達(dá)相關(guān)圖形。第6章校正儀主要零部件有限元分析6.1ANSYS有限元分析軟件介紹ANSYS是一種應(yīng)用廣泛的通用有限元工程分析軟件。開(kāi)發(fā)初期時(shí)為了應(yīng)用與電力工業(yè)，現(xiàn)在其功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、電子、汽車、土木工程等各個(gè)領(lǐng)域，能夠滿足各行業(yè)有限元分析的需要。ANSYS有限元分析軟件包括三個(gè)模塊：前處理模塊、分析計(jì)算模塊、和后處理模塊。功能完備預(yù)處理器和后處理器〔又稱與處理模塊和后處理模塊〕使ANSYS具有多種多樣的分析能力，包括簡(jiǎn)單的線性靜態(tài)分析到復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)分析。可用來(lái)求構(gòu)造、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題的解答。它還包括優(yōu)化、估計(jì)分析等模塊將有限元分析、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，已成為解決現(xiàn)代工程學(xué)問(wèn)題必不可少的工具。6.2ANSYS與CATIA接口的建立通過(guò)ANSYS對(duì)主要零部件的有限元分析時(shí)，需要把在CATIA中建的三維零件導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)展受理及變形分析。所以我們需要在二者之間建立連接接口。由于目前軟件之間的接口建立問(wèn)題一直比擬復(fù)雜，其中三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E與ANSYS之間的接口建立技術(shù)最為成熟。但是CATIA與ANSYS之間的接口即使建立了再導(dǎo)入后也會(huì)喪失很多特征，所以為了準(zhǔn)確的分析零部件，我們將CATIA中建好的零件另存為IGS格式，然后用Pro/E軟件將其翻開(kāi)，這樣就可以把Pro/E中的零件導(dǎo)入ANSYS進(jìn)展分析〔這里所做的零件間導(dǎo)入均默認(rèn)單位mm〕。下面是對(duì)其具體操作的圖解，單擊開(kāi)場(chǎng)命令依次找到相關(guān)選項(xiàng)。如圖6.1所示。圖6.1開(kāi)場(chǎng)命令找到相關(guān)選項(xiàng)后，點(diǎn)擊ANS-ADMIN圖標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)下列圖6.2所示的選項(xiàng)框，選擇第一項(xiàng)后單擊OK。圖6.2第二步命令單擊OK選項(xiàng)后出現(xiàn)如下命令圖框6.3，勾選倒數(shù)第二項(xiàng)后，單擊OK完成創(chuàng)立。圖6.3完成圖上述步驟完成后我們就可以去Pro/E中找到已經(jīng)建好的接口。如圖6.4所示。圖6.4接口建立完畢把事先導(dǎo)入Pro/E中的CATIA零件翻開(kāi)后，單擊第二項(xiàng)ANSYSGeom即可翻開(kāi)ANSYS進(jìn)入界面，此時(shí)零件已經(jīng)進(jìn)入ANSYS中。6.3利用ANSYS對(duì)主要零部件進(jìn)展分析本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)主要零部件進(jìn)展有限元分析，包括舉升臂，拉塔，定位夾具，液壓缸支承軸四個(gè)零件。在分析中為了便于網(wǎng)格劃分，我們忽略了一些對(duì)整體受力分析影響很小的特征。下面來(lái)進(jìn)展具體的操作及結(jié)果的分析。6.3.1定位夾具卡鉗的有限元分析由前面的受力分析可知，夾具體主要的受力在卡鉗上，因其直接承受汽車載荷。我們這里單獨(dú)拿出來(lái)進(jìn)展有限元分析。如圖6.5所示。1.定義屬性單元屬性主要包括：?jiǎn)卧愋?、?shí)常數(shù)、材料常數(shù)。典型的實(shí)常數(shù)包括：厚度、橫截面積、高度、梁的慣性矩等。材料屬性主要包括：彈性模量、泊松比以及材料密度等。圖6.5卡鉗的受力圖零件進(jìn)入ANSYS界面后，在左側(cè)命令欄里進(jìn)展如下操作：〔1〕Preferences/Structural；〔2〕Preprocessor/ElementType/ADDEditDelete/LibraryofElementTypes第一對(duì)話框選擇StructuralSolid，第二對(duì)話框選擇Tet10node187；〔3〕Preprocessor/MaterialProps/MaterialModels/Structural/Linear/Elastic/Isotropic/輸入E*(彈性模量)值，輸入PR*Y(泊松比)值。卡鉗材料為45鋼，彈性模量2.09e11Pa，泊松比0.269，抗拉強(qiáng)度600MPa。ANSYS為用戶提供了兩種常用的網(wǎng)格劃分類型：自由和映射。自由劃分表達(dá)在沒(méi)有特定的準(zhǔn)則，對(duì)單元形狀無(wú)限制，生成的單元不規(guī)則，根本適用于所有的模型。本設(shè)計(jì)中主要采用自由網(wǎng)格劃分，軸模型自由劃分可采用以下途徑劃分網(wǎng)格。Meshing/MeshTool選中SmartSize復(fù)選框〔精度設(shè)為3〕，單擊Mesh/PickAll。網(wǎng)格劃分后的有限元模型如圖6.6所示，有限元模型中共有個(gè)1727單元，890個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖6.6網(wǎng)格的劃分3.加載求解對(duì)夾具卡鉗構(gòu)造分析時(shí)我們進(jìn)展面力分析，即加的為外表載荷。加載步驟如下:〔1〕Solution/AnalysisType/NewAnalysis/Static；〔2〕Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Displacement/OnAreas；選擇卡鉗底端面固定約束；Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Pressure/Onareas卡鉗上端面/輸入加載壓強(qiáng)的大小〔注意方向〕，受力輸入的為F產(chǎn)生的壓強(qiáng)值〔4〕求解Solve/CurrentLS/Ok/Close。加載及約束如圖6.7所示。圖6.7卡鉗的加載及約束①—加載面②—約束面4.查看結(jié)果及分析〔1〕查看變形結(jié)果：GeneralPostProc/PlotResults/DeformedShape/Ok；〔PlotCtrls/Animate/DeformedShape/Ok，可直接察卡鉗的變形情況)GeneralPostProc/PlotResults/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu/DOFSolution，*YZ各方向總變形如面6.7所示。圖6.8總位移變形圖圖6.9至6.12是*YZ方向位移及總變形量圖。圖6.9*方向變形圖6.10Y方向變形圖6.11Z方向變形圖6.12總變形變形量分析：從上圖中可以看出*方向的最大變形量為0.134E-09mm，Y方向0.160E-09mm，Z方向最大為0.230E-08mm，總方向最大變形為0.273E-08mm?？梢?jiàn)固定卡鉗的變形量主要為Y方向的變形。且變形量0.160E-09很小，充分滿足剛度要求?！?〕查看應(yīng)力結(jié)果：GeneralPostProc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu/Stress/S*(*方向應(yīng)力)、SY〔Y方向應(yīng)力〕、SZ〔Z方向應(yīng)力〕、SEQV〔綜合應(yīng)力〕，如圖6.13至6.16所示。圖6.13*方向應(yīng)力狀況圖6.14Y方向應(yīng)力狀況圖6.15Z方向應(yīng)力狀況圖6.16綜合應(yīng)力狀況應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。*方向最大應(yīng)力為1.105MPa，Y方向最大應(yīng)力1.256MPa，Z方向最大應(yīng)力為0.440MPa，綜合應(yīng)力最大值為6.501MPa，發(fā)生在卡鉗上端面中間處，且遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力600MPa。無(wú)論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均充分滿足強(qiáng)度要求。通過(guò)有限元分析可知，我們所設(shè)計(jì)的夾具卡鉗尺寸及選用的材料均符合要求。6.3.2液壓缸支撐軸的有限元分析由上一節(jié)關(guān)于定義屬性及網(wǎng)格劃分的詳細(xì)步驟已經(jīng)做了介紹，以下的小節(jié)中就不再重復(fù)一樣步驟。軸的受力這里主要是簡(jiǎn)化其受力情況，假設(shè)軸的兩端固定，在距一端分別為120mm的點(diǎn)處有液壓缸力的作用，如圖6.17所示。圖6.17軸的受力1.定義屬性定義步驟與6.3.1的一樣，這里不重復(fù)介紹。此處選擇StructuralSolid及Tet10node187，輸入E*(彈性模量)值，輸入PR*Y(泊松比)值。軸的材料我們選用40Cr，其中彈性模量為2.11E11Pa，泊松比0.277，抗拉強(qiáng)度為1000MPa。2.網(wǎng)格劃分網(wǎng)格的劃分步驟與6.3.1一樣〔精度設(shè)為3〕。如圖6.18所示卡鉗的網(wǎng)格劃分，有限元模型中共有個(gè)11914個(gè)單元，7318個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖6.18網(wǎng)格劃分3.加載求解對(duì)軸的構(gòu)造分析時(shí)我們進(jìn)展面力分析，即加的為外表載荷，其受力面為圓柱面的一半局部，兩端處約束。加載步驟不再重復(fù)，參照6.3.1。輸入F產(chǎn)生的壓強(qiáng)值約束及加載如圖6.19所示。①、④—約束面②、③—加載面圖6.19軸的約束及載荷4.查看結(jié)果及分析〔1〕查看變形結(jié)果的步驟與6.3.1一樣，*YZ方向的總變形如面6.20所示。圖6.20軸的總變形量圖6.21至6.24是*YZ方向位移及總變形量圖。圖6.21*方向變形圖6.22Y方向變形圖6.23Z方向變形圖6.24總變形量變形量分析：從圖中可以看出*方向的最大變形量為0.004292mm，Y方向0.887908mm，Z方向最大為0.100041mm，總方向最大變形為0.887908mm總方向變形量與Y方一樣，可見(jiàn)軸的變形主要為Y方向變形。變形量0.887908mm很小，充分滿足對(duì)軸的剛度要求。〔2〕查看應(yīng)力結(jié)果的步驟與6.3.1一樣，*YZ方向的應(yīng)力如圖6.25至6.28的表示情況。圖6.25*方向應(yīng)力狀況圖6.26Y方向應(yīng)力狀況圖6.27Z方向應(yīng)力狀況圖6.28綜合應(yīng)力狀況應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。*方向最大應(yīng)力為112MPa，Y方向最大應(yīng)力81.5MPa，Z方向最大應(yīng)力為374MPa，綜合應(yīng)力最大值為424MPa，發(fā)生在接近軸的兩端處。無(wú)論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均小于40Cr許用應(yīng)力1000MPa，充分滿足強(qiáng)度要求。通過(guò)有限元分析可知，我們所設(shè)計(jì)的軸尺寸及選用的材料均符合要求。6.3.3舉升臂的有限元分析參照上面不對(duì)其進(jìn)展詳細(xì)說(shuō)明，分析時(shí)假設(shè)兩端固定，中間孔面為受力面，當(dāng)舉升臂在最低點(diǎn)處時(shí)〔α=12°〕受力最大進(jìn)展分析。受力如圖6.29所示。圖6.29舉升臂的受力1.定義屬性同理具體步驟與6.3.1一樣，選擇StructuralSolid，Tet10node187，輸入E*(彈性模量)值，輸入PR*Y(泊松比)值。舉升臂的材料我們選用45鋼，45鋼的材料屬性與6.3.1一樣。2.網(wǎng)格劃分后的結(jié)果網(wǎng)格的劃分步驟與6.3.1一樣〔精度設(shè)為3〕。如圖6.30所示，有限元模型中共有個(gè)8135個(gè)單元，4341個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖6.30網(wǎng)格的劃分3.加載求解對(duì)舉升臂同理我們進(jìn)展加外表載荷，其受力面為孔面的一半局部，兩端處約束，加載步驟與6.3.1一樣。計(jì)算其壓強(qiáng)值為約束及加載如圖6.31所示。圖6.31加載及約束①、③—約束面②—加載面4.查看結(jié)果及分析〔1〕查看*YZ方向總變形如圖6.32所示。圖6.32舉升臂總變形量圖6.33至6.36是*YZ方向位移及總變形量圖。6.33*方向變形6.34Y方向變形6.35Z方向變形6.36總變形量變形量分析：從圖中可以看出*方向的最大變形量為0.008077mm，Y方向0.179215mm，Z方向最大為0.002569mm，總方向最大變形為2.328mm，因此處最大受力僅在舉升的一瞬間,而且舉升臂的變形量很小，充分滿足剛度要求?！?〕查看應(yīng)力結(jié)果步驟與6.3.1一樣，如圖6.37至6.40的表示情況。6.37*方向應(yīng)力狀況6.38Y方向應(yīng)力狀況6.39Z方向應(yīng)力狀況6.40綜合應(yīng)力狀況應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。*方向最大應(yīng)力為95.7MPa，Y方向最大應(yīng)力256MPa，Z方向最大應(yīng)力為50.7MPa，綜合應(yīng)力最大值為295MPa，發(fā)生在中間孔處。無(wú)論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均小于45鋼許用應(yīng)力600MPa。充分滿足強(qiáng)度要求。通過(guò)有限元分析所設(shè)計(jì)的舉升臂的尺寸及選用的材料均符合要求。6.3.4拉塔柱的有限元分析參照上面不對(duì)其進(jìn)展詳細(xì)說(shuō)明，分析時(shí)假設(shè)拉塔兩端面固定，中間處受力，當(dāng)拉塔承受最大推力時(shí)進(jìn)展分析。受力如圖6.41所示。6．41拉塔的受力1.定義屬性定義屬性的步驟與6.3.1一樣。這里選擇StructuralSolid，Tet4node182，輸入E*(彈性模量)值，輸入PR*Y(泊松比)值。拉塔柱的材料我們選用45鋼，45鋼的材料屬性與6.3.1的一樣。2.網(wǎng)格劃分后的結(jié)果網(wǎng)格的劃分與6.3.1步驟一樣〔精度設(shè)為3〕。如圖6.42所示拉塔的網(wǎng)格劃分，有限元模型中共有個(gè)16767個(gè)單元，8325個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖6.42網(wǎng)格劃分3.加載求解對(duì)拉塔的構(gòu)造分析時(shí)我們進(jìn)展面力分析，即加的為外表載荷，其受力面為管上面的局部，兩端處約束。加載步驟與6.3.1一樣。輸入F產(chǎn)生的壓強(qiáng)值約束及加載如圖6.43所示。圖6.43約束及加載①、⑤—約束面②、③、④—加載面4.查看結(jié)果及分析〔1〕查看*YZ方向總變形如圖6.44所示。圖6.44總變形量圖6.45至6.48是*YZ方向位移及總變形量圖。圖6.45*方向變形圖6.46Y方向變形圖6.47Z方向變形圖6.48總變形量變形量分析：從圖中可以看出*方向的最大變形量為2.005mm，Y方向0.063937mm，Z方向最大為0.158056mm，總的最大變形為2.005mm且主要在*方向，因此處最大受力僅在一瞬間，且因拉塔柱的變形量很小，充分滿足剛度要求。〔2〕查看應(yīng)力結(jié)果步驟與6.3.1一樣，如下圖。圖6.49*方向應(yīng)力狀況圖6.50Y方向應(yīng)力狀況圖6.51Z方向應(yīng)力狀況圖6.52綜合應(yīng)力狀況應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。*方向最大應(yīng)力為164MPa，Y方向最大應(yīng)力370MPa，Z方向最大應(yīng)力為455MPa，綜合應(yīng)力最大值為445MPa，發(fā)生在鋼管中間位置。無(wú)論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均小于45鋼許用應(yīng)力600MPa，且此處加載的情況屬于極限狀態(tài)。所以拉塔柱的尺寸及選用的材料均符合要求。6.4本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容就是首先建好CATIA與ANSYS的接口，由此來(lái)進(jìn)展對(duì)主要零件有限元的分析。在利用ANSYS對(duì)框架式汽車大梁校正儀的幾個(gè)主要零部件進(jìn)展有限元分析時(shí)，通過(guò)設(shè)定參數(shù)及相關(guān)操作步驟來(lái)完成主要設(shè)計(jì)要求的內(nèi)容，明確零件在工況下的強(qiáng)度及剛度是否合格，并且經(jīng)過(guò)詳細(xì)的截圖來(lái)說(shuō)明實(shí)際的位移及應(yīng)力參數(shù)值。最后與實(shí)際許用值進(jìn)展比擬分析。經(jīng)過(guò)有限元分析，本次設(shè)計(jì)的主要零件在受力強(qiáng)度及剛度要求等方面均符合設(shè)計(jì)要求，可以投入到生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中。結(jié)論關(guān)于框架式汽車大梁校正儀的設(shè)計(jì)，本產(chǎn)品參照了目前市場(chǎng)上銷售較好的此類產(chǎn)品，同時(shí)根據(jù)常見(jiàn)車型的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)相關(guān)尺寸等參數(shù)?？蚣苁狡嚧罅盒Ｕ齼x操作方便，占地空間較小，容易維修，受到眾多中小維修企業(yè)的歡送，適合我國(guó)目前汽車市場(chǎng)的現(xiàn)狀和開(kāi)展趨勢(shì)，在我國(guó)及歐洲市場(chǎng)將有著廣闊的開(kāi)展前景，為一些小型事故碰撞解決修復(fù)問(wèn)題。由于在我國(guó)利用計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)對(duì)舉升機(jī)等維修設(shè)備的研究起步較晚，一般在90年代初才剛剛開(kāi)場(chǎng)有產(chǎn)品面試。因此，針對(duì)市場(chǎng)目前的狀況對(duì)大梁校正儀的研究很有實(shí)際意義?？蚣苁狡嚧罅盒Ｕ齼x的設(shè)計(jì)主要完成了以下工作：〔1〕通過(guò)計(jì)算舉升機(jī)構(gòu)、定位夾具、拉塔構(gòu)造及上下平臺(tái)的尺寸，然后畫(huà)出二維構(gòu)造裝配圖及零件圖；〔2〕對(duì)內(nèi)外側(cè)舉升臂、拉塔處銷軸、液壓缸支撐軸、拉塔柱、夾具卡鉗等進(jìn)展受力分析計(jì)算，通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算及更改相關(guān)尺寸及材料，最終產(chǎn)品的主要零部件強(qiáng)度校核均符合要求；〔3〕利用CATIA對(duì)其所有零部件進(jìn)展三維建模，并進(jìn)展渲染；〔4〕利用ANSYS有限元軟件對(duì)舉升臂，定位夾具，拉塔柱，液壓缸支撐軸進(jìn)展有限元分析，經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析以后，我們得到了相關(guān)的位移量變形，應(yīng)力大小等相關(guān)數(shù)據(jù)，最終結(jié)果說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的主要零部件均符合強(qiáng)度要求；〔5〕經(jīng)過(guò)分析有限元分析合格后，我們利用CATIA軟件對(duì)其整個(gè)零部件進(jìn)展虛擬裝配，通過(guò)使用相關(guān)約束、實(shí)例化及智能移動(dòng)等來(lái)完成最終裝配體，最后在對(duì)其進(jìn)展爆炸分解；〔6〕把CATIA中建好的裝配圖及分解后