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沈陽化工大學科亞學院
本科畢業(yè)論文
題 目： 小型產(chǎn)品的三維設(shè)計
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 1101
學生姓名： 向巍巍
指導教師： 邱國俊
論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日
論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機制專業(yè)
1101班
學生：向巍巍
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：小型產(chǎn)品的三維設(shè)計(舉升機的三維設(shè)計)
畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： 結(jié)構(gòu)的選擇和尺寸確定，連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，重量計算，支撐臂的力學分析，各部件的強度校核，舉升機運動分析，三維建模。
畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 舉升機的機構(gòu)設(shè)計，舉升機的力學性能分析，舉升機的運動分析，三維模型建立，參考文獻。
起止時間： 3月2日——6月1日
指導教師： 簽字 年 月 日
摘 要
小汽車舉升機的三維設(shè)計是在認真思考了現(xiàn)有的各種起重設(shè)備和實際工作條件的情況下，從而進行的舉升機的剪式結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在設(shè)計中完全考慮到安全和使用要求，結(jié)合計算機技術(shù)來優(yōu)化舉升機設(shè)計，以實現(xiàn)不同客戶需求，不同小汽車型號的需求。
經(jīng)過初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計，參數(shù)設(shè)置以及力學分析給出整體的合理型式，再通過SolidWorks建立各零部件的三維建模，并結(jié)合虛擬裝配，，最后舉升機工作過程的仿真是通過SolidWorks的運動仿真功能來實現(xiàn)，以檢驗整套裝置的合理性和靈活性。
關(guān)鍵詞： 三維設(shè)計; 剪式; 汽車舉升機; SolidWorks
Abstract
Three-dimensional design of the car lift is seriously considering lifting equipment under actual working conditions and the existing design of the scissor lift structure thus conducted. Fully taken into account in the design of the safety and use requirements, combined with computer technology to optimize the lift design to fulfill customer needs, different needs of different car models.
By the preliminary structural design, parameter setting and the mechanical analysis gives a whole reasonable type. Then use SolidWorks establish various parts of the three-dimensional modeling, and realize the Virtual Assembly. Finally, though the motion simulation function of SolidWorks realize the working process simulation of Lifter, to test the rationality, flexibility of the entire device.
Key words: Three-dimensional design; Scissor structure; car repair
Lifter; Solid Works;
目 錄
第一章緒論 1
1.1選題的背景 1
1.1.1 舉升機的發(fā)展 1
1.1.2 計算機輔助設(shè)計的發(fā)展 2
1.2選題目的及其意義 3
第二章舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5
2.1設(shè)計任務(wù) 5
2.2結(jié)構(gòu)的選擇 5
2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7
2.3.1 平臺結(jié)構(gòu) 7
2.3.2 支撐臂長度的確定 8
2.4連接結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
2.4.1 連接方式的選擇 8
2.4.2 材料選擇 9
2.5 重量計算 9
第三章舉升機的力學性能分析 11
3.1 支撐臂的力學分析 13
3.2 各部件的強度校核 17
3.2.1 上滑輪軸的校核 18
3.2.2 支撐臂的強度校核 19
第四章舉升機的運動分析 26
第五章模型的建立 28
5.1 支架部分建模 28
5.2 液壓系統(tǒng) 30
總 結(jié) 33
參考文獻 34
致謝 35
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章緒論
第一章緒論
1.1選題的背景
1.1.1舉升機的發(fā)展狀況
汽車舉升機被用于設(shè)備，車輛維修作業(yè)，它的主要作用是提供發(fā)動機的保養(yǎng)和維修，以及底盤，傳輸?shù)染S修方便。汽車舉升機用于改善員工的工作條件，提高工作效率。
最初的汽車底盤維修需要維修工人員鉆進汽車下面進行作業(yè)，這種方法導致操作空間小，光線照不進來，不利于維修人員很長時間的工作，從而導致工作效率低下。汽車舉升機的發(fā)明改變了現(xiàn)狀和提升機出現(xiàn)在上世紀二十年代，發(fā)展到今天的近100的時間，隨著科學技術(shù)的進步，提升機的設(shè)計一直在進步，有越來越多的。從柱結(jié)構(gòu)分主要在單柱式舉升機，雙柱舉升機，四柱舉升機，剪式舉升機，地溝式舉升機等。
單柱式舉升機 單柱式升降機單柱式舉升機是一個早期的起重設(shè)備，該設(shè)備是停在汽車和其他車輛地面上升到一定高度，維護專用設(shè)備，汽車及工程車輛的部分解除方面是典型的，它是更換各種修理作業(yè)的車輪輪胎或車輛底盤的工具。具有節(jié)省人力物力資源的效果，不用時完全放在地面上，方便汽車倒車和放置物品，是汽車修理不可或缺的工具，但因為缸體較大，而且不易進行密封,如此嚴重和不穩(wěn)定的，因為彈跳壓縮空氣驅(qū)動。
雙柱式舉升機 雙柱式汽車舉升機在汽車維修工作過程中是可以節(jié)省大量的地面空間的，那樣也很方便地面工人人員工作，主要是因為它將汽車舉升到空中。雙柱式汽車舉升機一般情況下都去掉了底板，所以最大的為他節(jié)省了材料。正因為這種沒有底板的結(jié)構(gòu)，所以立柱的扭力需要靠地面來抵消，這樣一來對地基要求很高，所以在投資行業(yè)是相對較高的。
四柱式舉升機 四柱式舉升機專用機械起重設(shè)備，最好的，四柱舉升機大噸位的卡車或貨車修理和保養(yǎng)單位四輪定位已經(jīng)做得也很不錯，因為一般呀四柱式汽車舉升機都有一個四輪定位檔位，他是可以調(diào)整，水平也可以保證，但是這種設(shè)備呢占地面積大，所以并不合適用于私家車的修理保養(yǎng)。
剪式舉升機 剪式舉升機分為單剪式，子母式和超薄型。由于安全性高, 操作方便，單剪式舉升機主要用于小型汽車維修保養(yǎng), 挖槽后與地面相平。大剪舉升機廣泛應用于行業(yè), 是四輪定位儀的黃金搭檔, 不僅可以用于汽車維修, 還可以用于輪胎更換與底盤檢修。溝槽形式都可以使用，它可以直接在地面安裝。 Slim系列剪式舉升機沒有挖溝，適用于任何維修店，即使由于缺乏空間的廠房也可以使用這種類型的舉升機。這種類型的舉升機和地板廣泛接觸面，可以安裝在任何汽車底板上面，為客戶解決問題的場地空間。該機型是未來的主流產(chǎn)品, 國外已大量使用該類產(chǎn)品。
地溝式舉升機 對空間較低的廠房較為實用，而且物美價廉。地溝式汽車舉升機，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動驅(qū)動方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動絲桿、舉升大梁升降。這種舉升機適用于對大巴士、大卡車進行維修的維修企業(yè)。[1]
中國舉升機械行業(yè)發(fā)展較晚，直到上世紀80年代末，我國才漸漸有舉升機制造企業(yè)，基本上引用國外技術(shù)，我國的舉升機制造業(yè)在很長時間內(nèi)發(fā)展狀態(tài)混亂，沒有標準可用，盲目追求經(jīng)濟利益高，且大部分是山寨國外的技術(shù)進行生產(chǎn)制造。隨著我國的經(jīng)濟實力的增強，科技水平的提高，于是有了一些比較正規(guī)的制造企業(yè)。今天，我國計算機技術(shù)的普及、應用與提高，制造業(yè)的計算機技術(shù)也在不斷提高，計算機在模具創(chuàng)新設(shè)計，模型的建立和圖紙的繪制方面提供了巨大方便，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。
1.1.2計算機輔助設(shè)計的發(fā)展
計算機輔助設(shè)計，就是CAD，在計算機剛開始出現(xiàn)的時候，人們說他是計算機輔助設(shè)計，即利用計算機來進行大量繁瑣的計算。當AutoCAD出現(xiàn)并普遍使用以后，人們對CAD的認識才開始走上了正確的道路。
隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展進步，特別是交互式圖形處理技術(shù)的出現(xiàn)推動了計算機輔助設(shè)計的進步，現(xiàn)在CAD技術(shù)已經(jīng)包含了二維繪圖和三維繪圖，并且能夠進行工程分析、幾何造型、模擬仿真、設(shè)計文檔等工作。其發(fā)展主要有以下幾個階段：1960年前后，CAD發(fā)展的起步時期；70年代前后，CAD技術(shù)進入廣泛應用時期；上世紀80年代，CAD技術(shù)進入突飛猛進時期；上世紀90年代，CAD技術(shù)的發(fā)展越來越成熟。
CAD技術(shù)涉及面廣，技術(shù)每天都變化，新的理論、技術(shù)和方法不斷地出現(xiàn)在人們的視野。近年來，先進制造技術(shù)的快速發(fā)展帶動了先進技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在，計算機輔助設(shè)計朝著一體化、智能化的方向發(fā)展、標準化和網(wǎng)絡(luò)化[2]。
Solid Works集CAD/CAE/CAM三大技能于一身，得到三維設(shè)計軟件行業(yè)的認可和推廣，Solid Works不斷的創(chuàng)新設(shè)計為制造業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。Solid works操作軟件是達索公司下的子公司Solid Works公司開發(fā)的CAD/CAM一體化的三維軟件,其以?功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新著稱，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Solid Works采用了模塊方式可以分別進行草圖繪制、裝配設(shè)計零件、鈑金的設(shè)計、制造，加工處理等，確保用戶可以按照自己的需求隨心所欲地選擇使用。
1.2選題的目的及意義
現(xiàn)今世界，汽車制造行業(yè)不斷向前發(fā)展，各國汽車的數(shù)量不斷上升，中國作為一個汽車大國，其汽車的產(chǎn)量及消費數(shù)量也在大幅上升。據(jù)機械工業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，中國自2001年加入WTO來，汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車產(chǎn)量從2000年的2200000萬輛增加至2010年的20000000萬輛，進入了汽車制造工業(yè)大國行列。同時，伴隨著生活水平的提高，社會基礎(chǔ)設(shè)施的完善，我國的汽車保有量也大幅上升，據(jù)國家統(tǒng)計局的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，我國汽車2007年， 2008年，2009年的保有量分別是5698萬輛，6466萬輛和7623萬輛，到了2010年，我國的汽車保有量已經(jīng)突破7200萬輛。
汽車制造業(yè)的發(fā)展以及汽車保有量的上升，推動了作為為汽車提供各種服務(wù)的維修行業(yè)的發(fā)展， 現(xiàn)代汽車維修項目也越來越繁多，越來越復雜，汽車舉升機為這巨大的工作量提供了方便，其適用無論對于維修企業(yè)還是轎車擁有者來說都是一種便利。因此，在舉升機汽車維修行業(yè)有著廣泛的應用。正因為如此，在舉升機結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是非常重要的。正如曾表示，目前大多數(shù)的設(shè)計趨向于剪式舉升機機設(shè)計。我們的任務(wù)是通過全面的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計計算，設(shè)計出適用廣泛，高效率的剪式舉升機?，F(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計計算為以后舉升機的改進提供理論基礎(chǔ)。對整套裝置完整的設(shè)計可以加深對所學知識的理解，并且可以學到新的知識，提高自己三維軟件的應用能力。
1.3研究方法
本課題采用計算機軟件進行三維建模與理論計算相結(jié)合的方法，通過理論計算和力學分析，得出合理的結(jié)構(gòu)尺寸，通過三維軟件SolidWorks將已有的尺寸轉(zhuǎn)化為實際模型。實際模型建立對整體裝置有直觀的認識，以便于分析其結(jié)構(gòu)是否合理，運動是否能實現(xiàn)。
3
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第二章舉升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 設(shè)計任務(wù)
某汽車維修4s店進行汽車維修養(yǎng)護時，需要將小型汽車舉升起來，維護汽車底盤及輪胎等部分。本設(shè)計就是要設(shè)計一臺汽車舉升機，舉升重量大約為3000~4000kg，要求運用solid works軟件進行三維建模和模擬仿真。
有關(guān)本課題的工藝參數(shù)：
設(shè)計一臺小剪式汽車舉升機，參數(shù)如下：
最大舉升高度： 1800mm；
額定舉升重量： 4000 kg；
底盤距離地面距離： 110mm；
整個過程上升時間： 50S；
整個過程下降時間： 40S；
要求具有可靠的鎖止裝置；
2.2 結(jié)構(gòu)的選擇
由前言部分可知道，現(xiàn)在的舉升機主要有如下幾種：單柱和雙柱式，四柱型，剪式和地溝式，而剪式舉升機是現(xiàn)在的應用主流，故本設(shè)計采用剪式舉升機的結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計方案，舉升機是專為滿足汽車修理廠維修車輛底盤和輪胎，以滿足要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計舉升機必須是合理的。所述剪式舉升機屬于該類舉升機，一些支撐臂結(jié)構(gòu)的基本支持平臺，以確保整套裝置的運動，各處的連接采用鉸接。
如圖2.1所示結(jié)構(gòu)，上面為平臺，用于放置汽車，舉升平臺一端采用固定鉸支，一端采用活動鉸支，活動鉸支為滾動軸承。
表2－1 主要技術(shù)參數(shù)
額定舉升重量
最大舉升高度
底盤距離地面距離
整個過程上升時間
整個過程下降時間
4000kg
1800mm
110mm
50s
40s
圖2.1 結(jié)構(gòu)草圖
固定鉸支與活動鉸支之間在最高時應有合適的距離，這樣才能保證裝置中的穩(wěn)定性，采用圖2.1的結(jié)構(gòu)，可以估計，要達到1800mm的舉升高度，需要很長的支撐臂，這樣裝置收縮后，長度較長，占地面積大，因此，改進方法就是將上述結(jié)構(gòu)的支撐臂拆解，變?yōu)閳D2.2的結(jié)構(gòu)。
關(guān)于圖2.2結(jié)構(gòu)的說明,上端為平臺，需維修汽車直接放于平臺上，下部為底座，用于安放支撐臂，液壓裝置等；每臺舉升機共有8根支撐臂，鉸ａ與鉸ｍ為活動鉸支，用軸承代替；鉸ｂ與鉸ｎ為固定鉸支；其他各處采用螺栓連接；ｇｎ為液壓支撐系統(tǒng)，整套裝置由于液壓系統(tǒng)提供動力，通過活塞桿行程的改變實現(xiàn)裝置的上升，與下降。為了保證整套裝置的安全穩(wěn)定工作，各連接處采用橡膠墊，并定期加潤滑脂。舉升機安裝于事先設(shè)置好的地基上，為方便維修人員工作，兩平臺之間距離為900mm。
圖2.2 確定的結(jié)構(gòu)圖
2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定
2.3.1平臺結(jié)構(gòu)
查找資料，綜合各類家用轎車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，特別是汽車的軸距、輪胎規(guī)格為，取平臺長度為1450毫米,寬度為550毫米。平臺下部支撐結(jié)構(gòu)采用一端采用固定鉸支，固定鉸支距離平臺端50毫米，另一端采用滑動鉸支（用軸承代替），為了方便滑輪滑動，在平臺下設(shè)置滑輪槽，長度為600mm，寬度為19mm,厚度為10mm，底板厚度取20mm。底座與平臺結(jié)構(gòu)大致相同。
2.3.2 支撐臂長度的確定
設(shè)舉升機收縮后的總高為,則兩滑輪之間的距離
（2－1）
由材料力學的知識可知，舉升機上升到最大高度的過程中，固定鉸支與滑動鉸支之間應有合適距離，取上升到最高時，則鉸距平臺端為400mm.
當舉升機上升到1800mm時，兩滾動軸承中心之間的距離
（2－2）
則舉升臂長度（長度）
（2－3）
舉升臂的寬度取。
2.4連接結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.4.1 連接方式的選擇
舉升機的舉升需要各部件的相互作用，在舉升機的工作過程中，有一個上升過程和下降過過程，通過液壓系統(tǒng)提供動力，推動舉升臂，支撐臂相對軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)平臺的上升和下降，要保證各處的相對轉(zhuǎn)動，支撐臂之間，支撐臂與其他結(jié)構(gòu)之間必須有合理的連接方式。
圖2.2所示：
b，n處采用的是固定鉸支，采用雙頭螺柱聯(lián)接，綜合考慮，查《機械設(shè)計手冊》取等長雙頭螺柱，螺柱,螺紋長度為54mm,與之配套的螺母取C型六角頭螺母，螺母。
為活動鉸支，采用橫軸連接，軸長530mm,設(shè)置軸肩，以便定位軸承，軸上兩支撐臂之間用軸套定位，并緊定螺釘鎖緊。
c、d、e、f采用滑動軸承連接，此處軸為螺栓，螺栓規(guī)格為螺栓 M24x95,螺紋長度為38mm。
g處為油缸推力作用點采用滑動軸承連接，軸兩端用彈性擋圈定位。
2.4.2 材料選擇
螺栓、平臺下螺柱、平臺和底板選45號鋼，支撐臂選40Cr，液壓系統(tǒng)上支點橫軸以及下安裝點螺柱取40Cr。各種材料的力學性能，物理性能查文獻15得，如表2－2
表2－2 各種材料力學性能，物理性能
名稱
強度極限（）
屈服極限()
密度（）
40Cr
1000
900
7.850
45
600
355
7.850
2.5 重量計算
按每臺計算
（1）舉升臂的重量，由于舉升臂還要加工孔等，先按實體計算，暫取厚度為20mm；
橫截面積：
（2－4）
質(zhì)量：
(2－5)
=8×0.02×1.350×7850
=170kg
（2）平臺與底座按相同結(jié)構(gòu)計算，
橫截面積：
（2－6）
圖2.3 平臺橫截面
平臺質(zhì)量：
(2－7)
（3）其他部件，如螺栓、軸、加強筋等的總質(zhì)量取。
即在沒有安裝液壓系統(tǒng)的條件下，單臺舉升機的重量為
（2－8）
取支撐裝置的重量取。
表2－3 數(shù)據(jù)匯總
名稱
長度/mm
寬度/mm
軸徑/mm
標記
材料
平臺
1450
550
45
支撐臂
1350
70
40Cr
軸
530
25/29
45
軸
380
30
40Cr
螺栓
45
雙頭螺柱
45
螺母
45
角接觸球軸承
10
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章舉升機的力學性能分析
第三章舉升機的力學性能分析
舉升機的力學性能分析，就是對舉升機的各部件的受力分析，包括支撐臂、橫軸，螺栓等的受力分析，并進行強度校核，目的是為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的強度來進行工作，每個臂的符號及受力點標記如圖3.2：
由任務(wù)書顯示，額定舉升重量為4000公斤,一套舉升裝置，包含有兩個舉升機，分別同步升降汽車的兩梁，則每臺舉升機承受的重量為2000公斤
(3－1)
由于平臺重量小于汽車，不考慮力學分析。如圖3.1對平臺的力學分析,設(shè)受力均勻，平臺有四根支撐臂支撐，則單側(cè)舉升臂的承重為：
圖3.1 舉升臂受力分析
（3－2）
（3－3）
由公式（3－2），（3－3）得。
圖3.2 臂的符號及受力點標記
3.1 支撐臂的力學分析
（1）對臂2的受力分析臂2在水平方向上只有摩擦力沒有其他載荷，而摩擦力的相對于系統(tǒng)的其他載荷較小，在本機構(gòu)分析中忽略不計，因此，對于臂2只考慮豎直方向上的力就可以了。
如圖3.3，對臂2受力分析圖如圖3.3
令
則在垂直于臂的方向上有：
圖3.3 對臂2的受力分析圖
即 （3－4）
又； (3－5)
聯(lián)立式（3－4），（3－5）得。
由受力分析可知，臂2的最大彎矩發(fā)生在處，即
（3－6）
由上式可知，當最小時，有最大值，即當舉升機開始對汽車進行舉升時臂2有最大彎矩，此時時有
軸力分析：
CE段受拉
；
圖3.4 軸力分析圖
AC段受壓
即在舉升的最高處有最大軸力。對于臂3，器受力情況與臂2相同，無需再單獨做受力分析。
（2）對臂1的受力分析，由于臂1要在DC段加裝液壓系統(tǒng)的上支點G，所以受力比較復雜，同時還要確定上支點的位置，先假定支點G距D為，找出比較合適的安裝位置。
對臂1的受力分析圖：
圖3.5 對臂1的受力分析圖
對D點取矩，即
（3－7）
得出
（3－8）
對其進行彎矩分析
圖3.6 彎矩分析
則彎矩圖如下：
圖3.7 彎矩圖
同樣有軸力圖：
圖3.8 軸力圖
由以上的彎矩圖，軸力圖可知，最大彎矩發(fā)生在G截面，最大軸力在DG段，彎矩與軸力都隨角度α的改變而改變，且在舉升機開始舉升汽車時有最大彎矩；達到最大高度時，有最大軸力。對于液壓系統(tǒng)的上安裝點，由彎矩圖可知，當越大時，最大彎矩越小，但過大，將使得孔G與孔C的距離較近，這樣會產(chǎn)生應力集中，削弱臂的強度，因此綜合考慮，取
。
由計算可知，當有最大彎矩，如圖3.1計算當舉升高度達到110mm時，GN桿與水平夾角θ的大小。
由得：
由余弦定理可得：
得，
則。
；
同理，可用余弦定理得；則。
由以上的推導過程可知，在彎矩最大時，液壓系統(tǒng)在此時同樣有最大的外載荷，故用此種狀態(tài)求最大推力，如圖3.5對D點取矩：
（3－9）
代入數(shù)據(jù)，得，即液壓系統(tǒng)提供的最大推力為。
在對某機構(gòu)進行受力分析時，通常選擇最復雜的部件進行分析，在本結(jié)構(gòu)中，臂2 的受力情況比臂4的受力情況復雜得多，因此，對于臂4不再單獨做受力分析，當臂2的強度條件滿足時，臂4肯定能滿足強度條件。
3.2 各部件的強度校核
強度校核是通過材料力學的方法，在各零部件所選材料及結(jié)構(gòu)尺寸的條件，能否滿足強度條件，強度校核是機構(gòu)設(shè)計過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，是保證機構(gòu)能否安全，長久工作的重要過程。
3.2.1 上滑輪軸的校核
作用于橫軸上的力作如下簡化，如圖3.9:
(3－10)
圖3.9 軸的受力簡圖
彎矩圖：
圖3.10 彎矩圖
由彎矩圖可知，最大彎矩發(fā)生在支撐臂作用的截面，
許用應力的確定，橫軸的材料選用45號鋼，取安全系數(shù)，則
抗彎截面系數(shù)
強度校核
彎曲正應力
剪切應力
有以上校核可知，滑輪橫軸的強度要求滿足。
3.2.2 支撐臂的強度校核
在所有支撐臂中，臂1的受力情況最為復雜，故選此臂進行強度校核，惹滿足，則其他臂也滿足要求，就不必進行校核。由前面對支撐臂的力學分析可知，當越小，彎矩越大，而越大時軸力越大，故對舉升機在不同狀態(tài)時支撐臂的情況進行分析。
（1）舉升機開始對汽車進行舉升時，對支撐臂的校核
由圖3.7知
（3－11）
最大彎矩發(fā)生在G截面，即液壓系統(tǒng)的上支撐點。
此時的軸力為：
（3－12）
許用應力的確定，取安全系數(shù)n=2,則
則最大彎曲正應力為
（3－13）
其中h=70mm,計算得。
（2）舉升高度達到1800mm時，對支撐臂的校核。為了求出此時的彎矩和軸力，需要知道的值，用對支撐臂1的受力分析中的方法可得
，
此時的最大彎矩
此時液壓系統(tǒng)提供的推力為
代入數(shù)據(jù)得：
最大軸力
與開始對汽車進行舉升時的數(shù)據(jù)相比較，可以看出彎矩、軸力、推力都小，因此選用最低狀態(tài)時的參數(shù)進行設(shè)計更合理。
綜上所訴，取支撐臂的厚度，就可滿足強度要求。
校核彎曲切應力：
許用切應力
對于矩形截面
故通過以上以上的校核過程，可知支撐臂的結(jié)構(gòu)合理，滿足要求。
支撐臂的數(shù)據(jù)匯總
表3—1 支撐臂數(shù)據(jù)匯總
長度（L/mm）
寬度(h/mm)
厚度（b/mm）
孔徑（r/mm）
1350
70
25
25
3.3聯(lián)接螺栓的校核
c、d、e、f采用相同的螺栓連接，但無預緊力，故對螺栓的校核轉(zhuǎn)化為對軸的校核,對其的受力分析如圖3.11
圖3.11 軸的受力分析圖
剪力圖
圖3.12 剪力圖
彎矩圖
圖3.13 彎矩圖
許用應力的確定
校核正應力與切應力
螺栓連接部分出了受剪與彎曲外，還會發(fā)生擠壓，因此還要校核其擠壓應力，由于螺栓材料的強度比支撐臂材料的強度低，故對螺栓進行校核。
對于塑性材料其許用擠壓應力為
最大擠壓應力
則由校核過程可知，螺栓的強度滿足要求。
3.4 g處橫軸的校核
由于g處橫軸聯(lián)接液壓系統(tǒng)的上支點，其強度是否滿足，對整個裝置來說至關(guān)重要。橫軸的材料為40Cr，對橫軸的受力分析如圖3.14
圖3.14 對橫軸的受力分析圖
可得剪力圖
圖3.15 剪力圖
彎矩圖
圖3.16 彎矩圖
材料許用應力 取安全系數(shù)，則
抗彎截面系數(shù)
強度校核
擠壓強度校核，許用擠壓應力
最大擠壓應力為
故桿的強度滿足。
通過以上的校核過程可知，舉升機個部件能夠滿足強度要，能夠安全穩(wěn)定的工作。
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沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章舉升機的運動分析
第四章舉升機的運動分析
舉升機在對汽車進行舉升的過程中應保持比較平穩(wěn)的上狀態(tài)，一平臺為研究對象，設(shè)計如下運動方程：
平臺前5秒按正弦規(guī)律運動，5秒到45秒勻速上升，45秒到50秒按余弦規(guī)律運動
速度運動曲線如圖4.1
圖4.1 速度運動曲線
通過求導與積分可以得到加速度與位移方程。
加速度方程
位移方程
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沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章模型的建立
第五章模型的建立
本設(shè)計三維模型的建立通過Solid Works軟件，模型建立完成后，再通過其實現(xiàn)運動仿真，以檢驗結(jié)構(gòu)的合理性。
舉升機三維模型的建立主要分為兩大部分，一部分為支架部分，一部分為液壓為液壓系統(tǒng)部分。本模型建立所需的主要特征有拉伸、旋轉(zhuǎn)掃描、倒角、圓角、拉伸切除等等。
5.1 支架部分建模
主要零部件的模型如下
（1）舉升臂，通過拉伸和拉伸切除特征即可實現(xiàn)
圖5.1 舉升臂
（2）平臺
圖5.2 平臺
（3）底座
圖5.3 底座
（4）軸承
圖5.4 軸承
5.2 液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)的零部件主要有液壓缸、活塞桿、活塞、導向套等，主要模型及裝配圖如下
（1）缸筒
圖5.5 缸筒
（2）活塞桿
圖5.6 活塞桿
（3）活塞桿裝配圖
圖5.7 活塞桿裝配圖
（4） 總裝配圖
圖5.8 總裝配圖
圖5.9 總裝配圖
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沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結(jié)
總 結(jié)
剪式舉升機因為其經(jīng)濟性，實用性以及占用空間小等特點越來越受廣大汽車維修企業(yè)的青睞，漸成舉升機實用的主流。本設(shè)計是在市場原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對原有的設(shè)計進行改進，增加其經(jīng)濟性，靈活性以及滿足不同型號家用轎車客戶的需求。
本設(shè)計的剪式舉升機主要有三部分組成:支撐裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，其中支撐裝置是設(shè)計的重點。支撐裝置的結(jié)構(gòu)是否合理直接關(guān)系到整套裝置的安全性。本設(shè)計先從結(jié)構(gòu)的選型開始，確定裝置結(jié)構(gòu)，按照材料的選用經(jīng)驗，給出各部分的材料以及部分參數(shù)，在對裝置進行受力分析，最后通過校核各部件的強度是否合適再給出安全狀態(tài)下的參數(shù)。液壓系統(tǒng)是為支撐裝置的上升下降提供推力的部分，其主要包括液壓缸、活塞、活塞桿，泵，電機等零部件，其各部件結(jié)構(gòu)在滿足各項要求的前提下按照經(jīng)濟性原則選擇。電氣部分是工作人員對舉升機進行操作的部分。對于所有參數(shù)給定了之后再通過solidworks建立三維模型并且實現(xiàn)運動仿真，這一步是對整個結(jié)構(gòu)的檢驗。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學會了怎么去查詢、收集、整理資料。知道了如何解決問題，怎么實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)。由于本人的知識所限，設(shè)計中難免有不妥之處，還望老師批評指正。
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沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻
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沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝
致 謝
經(jīng)過三個月的苦戰(zhàn)，我的本科畢業(yè)論文終于完成，。在此，謹向幫助過我的老師、同學、朋友表示最誠摯的感謝！
由衷感謝我的畢業(yè)導師邱國俊老師在整個過程中對我的悉心指導，從最開始的任務(wù)書的制定到最后畢業(yè)設(shè)計的全部完成，時時刻刻都離不開他的諄諄教導，他工作認真、以身作則、嚴謹治學的態(tài)度和精神為我做出了良好的表率。今年我們的畢業(yè)設(shè)計時間與往屆相比縮短了，任務(wù)緊、工作量大。一開學，老師就將我們組的同學召集起來，給我們明確任務(wù)，工作量以及如何開頭，并且每周周五過來給我們檢查任務(wù)及指導，我的畢業(yè)設(shè)計能完成得這么順利。與老師的不斷督促和指導是分不開的，
在此同時，也感謝大學四年里，給予我知識和教誨的所有老師表示感謝！正是由于有他們的教導，才讓我積累了很多知識，使得我在畢業(yè)設(shè)計中遇到困難不退縮，使得我考慮問題更加全面，解決問題的方法更加多樣。
由于本人的能力有限，在設(shè)計中有難免有錯誤和不妥，還望老師、同學批評指正。
馬上就要離開學校了，在此，再次對四年來培養(yǎng)我，幫助我成長的沈陽化工大學科亞學院表示感謝，祝明天更加美好！
沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述
舉升機文獻綜述
姓名：向巍巍 班級：機制1101 指導老師：邱國俊
摘要
從上個世紀90年代開始，我國舉升機逐漸發(fā)展。舉升機大到企業(yè)小到家居，隨處可見。舉升機應用極其廣泛，為人們生產(chǎn)，生活都提供了很大幫助。伴隨著我國汽車數(shù)量的增加，舉升機作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加，現(xiàn)在舉升機市場已經(jīng)擁有近百個中外品牌，系列成百上千，各種舉升機優(yōu)勢特點也各不相同。隨著近幾年國內(nèi)舉升機行業(yè)的發(fā)展，無論在產(chǎn)品設(shè)計，技術(shù)開發(fā)還是售后服務(wù)方面，都進行了很多改進，達到了一定的水平。本文主要介紹汽車舉升機，包括他的分類和特點等。
正文
汽車舉升機簡介：
汽車舉升機是用于汽車維修過程中舉升汽車的設(shè)備，汽車開到舉升機工位，通過人工操作可使汽車舉升一定的高度，便于汽車維修。舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著非常重要的作用，現(xiàn)在的維修廠都配備了舉升機，舉升機是汽車維修廠的必備設(shè)備。
立柱結(jié)構(gòu)
一、單柱式舉升機
單柱式舉升機是將停放在地面上的轎車等交通工具舉升到一定的高度進行維修的專用設(shè)備,是一種典型的用于汽車及工程車輛的局部舉升，以便更換車輪輪胎或?qū)囕v底盤進行各種維修作業(yè)的機具。單柱舉升機操作容易、美觀、不占用空間便能將重物方便省力的舉起。具有省時省力的效果,不用時完全放置于地面，方便汽車倒車和放置物品,是汽車修理不可缺少的機具。 單柱車輛舉升機分可移動式的和固定式的兩種型號。單柱移動式舉升機適用于室內(nèi)外場地，單柱固定式舉升機適用于室內(nèi)面積較為緊湊的場所。
二、雙柱式舉升機
雙柱式汽車舉升機是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設(shè)備，廣泛應用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。雙柱式汽車舉升機將汽車舉升在空中的同時可以節(jié)省大量的地面空間，方便地面作業(yè)。但是雙柱式汽車舉升機為了最大的節(jié)省材料，一般都去掉了底板。由于沒有底板，使得立柱的扭力需要靠地面來抵消，所以對地基要求很高，若是有橫梁（龍門舉升機）就靠橫梁抵消。
雙柱式舉升機有對稱式和非對稱式兩種。對稱式舉升機四根臂的臂長大致相等，這樣使得汽車中心（或質(zhì)心）處于立柱的中間位置，對于皮卡和箱式貨車等類型的汽車的日常維修來說這種對稱式舉升機可能是最佳的選擇。但是對于一些柱間寬度不夠大的對稱式雙柱式舉升機來說，汽車舉升后不能打開車門是一個很大的缺點。非對稱式舉升機的立柱向后旋轉(zhuǎn)了一個角度（大約30°），并且前臂比后臂稍微短一些。當把汽車停放到這種非對稱式的舉升機適當位置時，車的位置就向后移動了一些，因此，我們就很容易地從車門進出。而且，這種非對稱式舉升機轉(zhuǎn)動的立柱，可以確保車輛的重心安全地定位在立柱之間。
三、四柱式舉升機
四柱式汽車舉升機是一種大噸位汽車或貨車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設(shè)備，四柱式汽車舉升機也很適合于四輪定位用，因為一般四柱式汽車舉升機都有一四輪定位檔位，可以調(diào)整，可以確保水平。四柱舉升機按其結(jié)構(gòu)又分為上油缸式以及下油缸式兩種。上油缸式四柱舉升機其油缸置于立柱頂部（帶橫梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱舉升機主要依靠四根鏈條拉起四個角，拉力油缸置于頂部，這種結(jié)構(gòu)簡單，但自重增加。多數(shù)上油缸式四柱舉升機二次舉升為手動或氣動，修理工需要跑到底下操作，這對于經(jīng)常使用二次舉升的用戶不方便和不安全。保險裝置為氣動裝置，若沒有氣源則比較麻煩。下油缸四柱舉升機主要依靠四根粗鋼索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通過六個圓盤將力傳達四面。這種結(jié)構(gòu)比較緊湊，自重降低。二次舉升一般為電動液壓，和主泵連接在一起，只要轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換閥即可，升降速度快，保險裝置為楔塊式，四個楔塊利用拉桿聯(lián)動，扳動拉桿就可打開保險裝置，方便耐用。
四、剪式舉升機
剪式舉升機執(zhí)行部分采用剪式疊桿形式,電力驅(qū)動機械傳動結(jié)構(gòu)，目前廣泛用于大型車輛維修。剪式舉升機的舉升速度適中且不占用車坑位置，對于一些車型相對固定，工作強度大（如在公共汽車）的修理領(lǐng)域無疑是最好的選擇。而且由于結(jié)構(gòu)簡單，同步性好，一般常用作四輪定位儀的平臺。
剪式舉升機分為大剪（子母式），小剪（單剪）舉升機，超薄系列剪式舉升機等幾種類型。 小剪舉升機主要用于汽車維修保養(yǎng)，安全性高，操作方便。挖槽后與地面相平。 大剪舉升機涌出比較多，是配合四輪定位儀德最佳設(shè)備，并可以做為汽車維修，輪胎，底盤檢修用?？梢酝诓?，也可以直接安裝在地面上。 超薄系列剪式舉升機無需挖槽，適用于任何修理廠，有一些樓板上不適合安裝二柱舉升機以及普通四柱舉升機，而本機器與樓板接觸面廣，這樣可以安裝在任何可以開車的樓板上面，解決客戶場地問題。這類機器是今后的主流產(chǎn)品，國外大規(guī)模使用本類產(chǎn)品。
五、地溝式舉升機
地溝式舉升機是大型客車維修的理想設(shè)備，對空間較低的廠房更為實用,且物美價廉。地溝式汽車舉升機，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動驅(qū)動方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動絲桿、舉升大梁升降。這種設(shè)計方式使得地溝式舉升機移動更靈活，舉升力更大，升降平穩(wěn)，操作安裝極為方便，是各種針對大客車、貨車進行維修的維修企業(yè)最為理想的舉升設(shè)備。地溝跑道式四輪定位舉升機前輪轉(zhuǎn)角盤(選購件)位置可調(diào)，加長后輪滑板，適合各種車型定位測量。
驅(qū)動類型
從舉升機的驅(qū)動類型來分類，目前主要分為氣動、液壓、機械式三大類。其中尤以液動居多，機械式次之，氣動最少，下面簡單介紹下液壓類和機械類的舉升機優(yōu)劣。[1]?
一、機械式舉升機
機械式舉升機主要有單電機驅(qū)動的螺紋傳動舉升機和雙電機驅(qū)動的螺紋傳動舉升機。機械式舉升機流行于1992-1998年間，主要由寶得寶,衡臣,中大,申俠生產(chǎn)，該類舉升機特點是同步性好，由于一般多為電機驅(qū)動，螺桿傳動，它不存在漏油污染問題，且自鎖保護簡單易行。但由于機械磨損維護成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺舉升機的維修更換需要1000元左右，客戶最終會將該產(chǎn)品更換為維護成本小的液壓舉升機。
二、液壓式舉升機
液壓式舉升機的特點是平穩(wěn)、噪音小、力量大，缺點是用久之后易漏油，污染工作環(huán)境。但是液壓式舉升機維護成本低，油缸使用5－10年沒問題，而且就舉升機的發(fā)展趨勢而言，一定是朝著安全、簡便、使用壽命長、噪音小、價格低廉的方向發(fā)展，因此液壓式舉升機必將是今后舉升機市場發(fā)展的主流。
液壓舉升機分為兩種一種是單缸舉升機，一種是雙缸舉升機。
單缸液壓舉升機的優(yōu)點是：同步性好，不存在顛簸現(xiàn)象，帶厚底板，舉升機得扭力靠底板抵消，容易調(diào)平，整機安全性好，適用于地基較差的地方。
雙缸舉升機又分為兩種：龍門式舉升機和薄地板舉升機，由于是雙缸，同步問題難以解決，往往靠兩根鋼絲繩來平衡，油缸以及鋼絲繩要調(diào)整得松緊一致，舉升機才可以同步。
舉升機的分類依據(jù)不同的標準還有許多方法，但立柱的構(gòu)造是任何一種舉升機最明顯的特征，而它的驅(qū)動升降系統(tǒng)也是不同用戶群體選購舉升機最重要的考慮因素。
總結(jié)
舉升機確實給我們生活帶來很多益處，尤其是汽車舉升機在汽車維修方面的用處，使工作更加方便快捷。我國舉升機發(fā)展較晚，與國際上的一些舉升機存在差距，舉升機的加工精度，使用壽命等。但是在我國大量的人力物力下，快速發(fā)展，相信不久就會趕上國際水平。
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