1、 . 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 四柱液壓汽車舉升機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程與自動(dòng)化 年 級(jí) 2004 級(jí) 2 班 學(xué)生 新令 指導(dǎo)教師 延 民 2008 年 06 月 2 日 . 摘 要隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來的汽車維修的任務(wù)也愈來愈重。在汽車舉升機(jī)沒有出現(xiàn)之前，一般汽車維修工人都要趴在汽車底盤下面進(jìn)行維修，在這樣的環(huán)境下，不但維修活動(dòng)圍受到限制，而且維修質(zhì)量、維修效率也同樣受到一定程度的影響。隨著汽車維修業(yè)的迅猛發(fā)展，這樣的維修方法已經(jīng)不能夠滿足繁忙的汽車維修工作。于是就有了汽車舉升機(jī)的出現(xiàn)，這種機(jī)器是將整輛汽車舉升到一定高度，這樣可以使維修工人很方便的在

2、汽車底部工作。本設(shè)計(jì)是四柱液壓汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先對(duì)題目進(jìn)行分析，再結(jié)合現(xiàn)有的汽車舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，加上對(duì)汽車舉升機(jī)的深入研究，然后對(duì)其中的方案進(jìn)行擬定選擇，并且對(duì)其中的重要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，并且畫出裝配圖與零件圖，從而將四柱液壓汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)完成。關(guān)鍵詞： 汽車維修 四柱 液壓 舉升機(jī) . - 2 - / 43AbstractWith the continuous development of the automotive industry, followed by the vehicle maintenance tasks also increasing. Before th

3、e life did not appear ,The general vehicle maintenance workers must expense under the car below the chassis for maintenance, in the environment, not only maintenance activities were restricted, and maintenance of quality and efficiency of maintenance is also to a certain extent affected. As the vehi

4、cle maintenance industry is rapidly developing, the maintenance of this has not be able to meet peak of vehicle maintenance work. So there is the emergence of the automobile lift, this machine is to give the whole vehicles rose to a certain height, so maintenance workers can make it convenient to wo

5、rk in the car at the bottom. The design is of four-post hydraulic car lift the structural design, the first topic for analysis, combined with the existing car lift the structure and the hydraulic system, coupled with the car lift-depth research, and then The programme for development of choice, and

6、one of the important parts of the design verification, and painted parts and assembly plans, which will lift of four-post hydraulic car design is completed.KeyKey Words:Words: VehicleVehicle MaintenanceMaintenance，F(xiàn)our-PostFour-Post，HydraulicHydraulic，LiftLift . - 3 - / 43目 錄摘要摘要 I IABSTRACTABSTRACT

7、IIII前言前言- - 1 1 - -11 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求- - 3 3 - -1.1 該機(jī)的用途- 3 -1.2 該機(jī)的工作原理- 3 -1.3 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)與要求- 3 -22 該機(jī)主要參數(shù)的確定該機(jī)主要參數(shù)的確定- - 4 4 - -2.1 汽車的主要參數(shù)- 4 -2.2 各種小型汽車的主要參數(shù)- 6 -2.3 對(duì)該機(jī)主要參數(shù)的初步確定- 7 -33 方案的確定方案的確定- - 9 9 - -3.1 聯(lián)動(dòng)裝置方案的確定- 9 -3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的確定- 9 -3.3 導(dǎo)向裝置方案的確定- 10 -3.4 安全保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)- 10 -44 重要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算重要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算- - 11

8、11 - -4.1 對(duì)托架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算- 12 -4.2 對(duì)升降架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算- 14 -4.3 對(duì)立柱進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算- 17 -4.4 對(duì)鋼絲繩進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算- 19 -4.5 對(duì)滑輪的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算- 19 -4.5.1 活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸- 20 -4.5.2 需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸：- 21 -4.5.3 有一根鋼絲繩繞過的滑輪的轉(zhuǎn)軸：- 23 -55 重要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算重要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算- - 2626 - -5.1 鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 26 -5.2 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算- 27 -5.2.1 棘爪的設(shè)計(jì)計(jì)算- 28 -5.2.2 棘爪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：- 30 -5.2.3

9、 凸輪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：- 31 -6.6. 繪制有關(guān)零件圖和裝配圖繪制有關(guān)零件圖和裝配圖- - 3333 - -7.7. 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié)- - 3434 - - . - 4 - / 438.8.總結(jié)總結(jié)- - 3535 - -致致- - 3636 - -參考資料參考資料- - 3737 - -前 言汽車明后不久，汽車維修機(jī)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(jī)的發(fā)展史告訴我們，發(fā)明第一臺(tái)自動(dòng)舉升機(jī)的靈感來自理發(fā)師的椅子，因?yàn)樗梢钥焖偕岛托D(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(jī)，大提高了比它問世還早的千斤頂和臺(tái)架的功能，這種早期舉升機(jī)的旋

10、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(gè)汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種舉升機(jī)為客戶提供日常的汽車維修服務(wù)，這種舉升機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)也就足夠了，但是這種舉升機(jī)的起重臂和中央立柱會(huì)妨礙進(jìn)入汽車底部的大部分區(qū)域。針對(duì)單柱式舉升機(jī)的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多舉升機(jī)的設(shè)計(jì)方案并作了許多改進(jìn)工作。現(xiàn)在，舉升機(jī)的選擇圍很大，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(dòng)式、接觸車架式、對(duì)稱式、非對(duì)稱式、小行程、大升程、隊(duì)列式以與

11、其它的各種舉升機(jī)設(shè)計(jì)方案。某些舉升機(jī)可能同時(shí)具有這些設(shè)計(jì)方案中的幾個(gè)特點(diǎn)。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(diǎn)是裝有支撐前后橋或者橫梁的專用支座或者托架。車橋舉升設(shè)備一般由一個(gè)以上的獨(dú)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(dòng)式的。這類舉升機(jī)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(diǎn)是造價(jià)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(diǎn)是具有支撐汽車車輪的軌道或者托架，可以采用移動(dòng)式單輪舉升設(shè)備成

12、組使用，也可以采用固定式整車舉升結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是，只要把汽車開到舉升機(jī)的軌道或者托架上，或者將移動(dòng)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(diǎn)；其缺點(diǎn)是，由于車輛的支撐部位是車輪，因此不能在舉升機(jī)上直接進(jìn)行輪胎和制動(dòng)器的保修作業(yè)。車輪舉 . - 5 - / 43升設(shè)備主要用于小客車的維修作業(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(dòng)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(xiàng)保修作業(yè)。車架舉升設(shè)備所用承重機(jī)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

13、伸縮式或者旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。這種設(shè)備的缺點(diǎn)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。針對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目來說，車輪式的舉升機(jī)比較適合要求，因此這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是圍繞著車輪式舉升機(jī)來展開的。在市場上可以看到的型式各異、尺寸不同的舉升機(jī)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(jī)適合進(jìn)行一些其它的維修作業(yè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)的相關(guān)知識(shí)，根據(jù)舉升機(jī)現(xiàn)有的一些形式，確定本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案、聯(lián)動(dòng)方案等；然后通過對(duì)汽車參數(shù)的調(diào)研，從而確定舉升機(jī)的部分參數(shù)；隨后根據(jù)所用于的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)主要

14、的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。同時(shí)用從新學(xué)習(xí)了CXCA電子圖版這個(gè)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(shí)，畫出舉升機(jī)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(jì)計(jì)算說明書。 . - 6 - / 4311 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求1.1 該機(jī)的用途四柱舉升機(jī)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(jī)的工作原理本機(jī)在工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)提供源動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)液壓缸推動(dòng)活塞桿移動(dòng)，這時(shí)即可推動(dòng)鋼絲繩移動(dòng)，從而升降架移動(dòng)，最終可將所需維修的汽車舉升一定的高度，以便于維修，提高維修效率。1.3 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)與要求（

15、1）所設(shè)計(jì)的四柱液壓舉升機(jī)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(jī)的最大舉升高度為 1800mm；（3）舉升機(jī)升降過程中與停留在空中時(shí)，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(qiáng)度與剛性驗(yàn)算，保證結(jié)構(gòu)合理。（5）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作可靠，操縱方便，結(jié)構(gòu)緊湊。 . - 7 - / 432 該機(jī)主要參數(shù)的確定2.1 汽車的主要參數(shù)該機(jī)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(duì)它們的解釋如下：一，長（mm）汽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

16、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，防滑鏈以與輪胎與地面接觸部分的變形。如（圖 2.2）所示： . - 8 - / 43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(diǎn)的距離。如（圖 2.3）所

17、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(diǎn),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 . - 9 - / 43兩端是雙車輪時(shí)，輪距是雙車輪兩個(gè)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(gè)輪中心平面之間的距離，后輪距是后面兩個(gè)輪中心平面之間的距離，兩者可以一樣，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

18、125/80 R 12）到大約 335mm（例如 335/30 R 19）。每個(gè)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(huì)比標(biāo)出的名義寬度有所不同，因生產(chǎn)上會(huì)出現(xiàn)一些可接受的誤差，各廠家的輪胎會(huì)出現(xiàn)不同的誤差，圍不會(huì)超過幾毫米。輪胎的寬度也要看此輪胎安裝在哪個(gè)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?yàn)橹挥兄付ǖ钠放戚喬タ梢栽谌魏吻闆r下保證安全。2.2 各種小型汽車的主

19、要參數(shù)對(duì)現(xiàn)在國的各種轎車、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 5523Li49811

20、8461477302815951558/1582本田 飛度三廂 1.3430016901495245014891455/1455田 雅閣 2.4 EX494518451480280015151590/1585本田思迪439016901495245010681455/1455 . - 10 - / 43一汽豐田 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 1.443101695148025

21、001130現(xiàn)代雅紳特.4AT 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 q

22、uattro 4.248111933157527561575/1585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(yùn)之星47921814142

23、2268712801476/1483紅旗 HQ3496517961485285017301535/1535奇瑞開瑞系列461016931855270013001456/1446奇瑞 旗云 1.3439316821424246810501425/1419比亞迪 F8449017801405252015251520/1515比亞迪 F6 2.0484618221465274014351511/15112.3 對(duì)該機(jī)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 3040

24、mm；最大重量為 . - 11 - / 432355kg；輪距的最小值取為 1425mm，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 3000kg;2,舉升的高度為 1800mm;3,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，使用材料為卷邊槽鋼。 . - 12 - / 433 方案的確定3.1 聯(lián)動(dòng)裝置方案的確定聯(lián)動(dòng)裝置的作用是將舉升托架的升降運(yùn)動(dòng)傳遞給支撐立柱的舉升托架，保證兩

25、舉升托架的同步運(yùn)動(dòng)。在四柱汽車舉升機(jī)的聯(lián)動(dòng)裝置有很多，例如：螺母絲杠聯(lián)動(dòng)裝置、齒輪鏈條聯(lián)動(dòng)裝置、鋼絲繩聯(lián)動(dòng)裝置等。而能夠適合以液壓為動(dòng)力的舉升機(jī)來說，齒輪鏈條和鋼絲繩聯(lián)動(dòng)裝置比較合適。對(duì)于這兩種方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)：齒輪鏈條聯(lián)動(dòng)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(jià)比較高。對(duì)于鋼絲繩聯(lián)動(dòng)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(duì)于該機(jī)械而言鋼絲繩聯(lián)動(dòng)比較合適。鋼絲繩升降聯(lián)動(dòng)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

26、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(dòng)機(jī)構(gòu)方案的確定驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓舉升機(jī)的動(dòng)力執(zhí)行元件，它主要是驅(qū)動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)升降架上下運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)元件主要是由液壓缸組成的，它的驅(qū)動(dòng)方式主要有兩種，一是拉鋼絲繩，二是推鋼絲繩。由于舉升機(jī)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(duì)活塞桿的剛度要求就比較高。而且運(yùn)動(dòng)起來也不穩(wěn)定。因此采用動(dòng)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(gè)滑輪，使其成為一個(gè)動(dòng)滑輪，再將鋼絲繩繞過滑輪，如（圖 3.1）所示：通過利用動(dòng)滑輪原理可以減少活塞桿的行程，

27、同時(shí)提高了活塞桿的剛度和穩(wěn)定性。 . - 13 - / 43圖 3.1 驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖最終確定活塞在向外推的時(shí)候?yàn)樯导苌仙一钊瞬坎捎没喲b置。3.3 導(dǎo)向裝置方案的確定導(dǎo)向裝置的作用是為了防止升降架在升降時(shí)前后左右搖擺而設(shè)定的。導(dǎo)向裝置有很多，例如采用導(dǎo)向軸和套筒。在這里打算采用軸端軸承和導(dǎo)向槽來進(jìn)行導(dǎo)向，這種機(jī)構(gòu)不但安裝方便，而且制造比較簡單，工藝性能比較好。3.4 安全保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)由于汽車維修工人需要在托架底下進(jìn)行工作，因此對(duì)舉升機(jī)的安全機(jī)構(gòu)要求比較嚴(yán)格。通常對(duì)于鏈條傳動(dòng)的，它的安全機(jī)構(gòu)比較好設(shè)計(jì)，可以直接利用鏈條進(jìn)行自鎖。而對(duì)于鋼絲繩傳動(dòng)而言，就要采取期的自鎖機(jī)構(gòu)。通常采用棘爪和

28、齒條的比較多，初步也采用棘爪和齒條的鎖緊機(jī)構(gòu)。 . - 14 - / 434 重要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算下面將要對(duì)主要的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最終將要設(shè)計(jì)出的機(jī)械如（4.1）所示：圖 4.1 四柱液壓舉升機(jī)的總裝圖1、主立柱 2、副立柱 3、動(dòng)力裝置4、托架 5、擋板 6、斜坡 7、升降架 . - 15 - / 434.1 對(duì)托架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算由于前面已經(jīng)知道托架的長度為 5400mm，所用的是鋼板和槽鋼焊接而成，其截面如圖所示，槽鋼型號(hào)選用 16，其理論質(zhì)量為=19.752,截面系數(shù)為 117cm3；鋼板選1/kg m用花紋鋼板，圖案為圓豆型，理論質(zhì)量=12.15為而且取最小軸距為 2400mm。因2/

29、kg m此分析托架的受力情況如（圖 4.2）所示： 圖 4.2 托架的截面圖由于： q=g=（2+）9.8N/m12=（219.752+12.15）9.8N/m=506.209 N/m又因： FN1+FN2=F1+F2+ql (1)FN1=FN2 (2) 聯(lián)立(1),(2)可得：（其中 F1=F2=g= 30009.8 N=7350 N）14m汽車14所以： FN1=FN2=（F1+F2+ql）/2 =7350 + 506.209 42 =8362.418N . - 16 - / 43所以在 AB 段中：（0 x0.8m） Fs=FN1-qx=(8362.418-506.209x) N M=F

30、N1x- qx2=(8362.418x- 506.209x2) N.m1212在 BC 段中：（0.8mx3.2m）Fs=FN1-qx-F1=(1012.418-506.209x) NM=FN1x-F1(x-0.8)- qx212=(1012.418x- 506.209x2+5880) N.m12在 CD 段中：（3.2mx4m）Fs=FN2-q(l-x)=( 8362.418-506.209(4-x) NM=FN2(l-x)- q(l-x)212=(8362.418(l-x)- 506.209(l-x)2) N.m12因此其剪力圖和彎矩圖如（圖 4.3）所示。 . - 17 - / 43圖

31、4.3 托架的受力圖、剪力圖和彎矩圖a)為托架的受力圖；b)為托架的剪力圖；c)為托架的彎矩圖。由彎矩圖可知：E 點(diǎn)所受的彎曲應(yīng)力為最大（其中 x=2m） 。其中 M=FN1x-F1(x-0.8)- qx212=1012.418x- 506.209x2+588012=1012.4182- 506.20922+588012=2024.836-1012.418+5880=6892.218 N.m . - 18 - / 43因此：所要承受的最大彎曲應(yīng)力為： max= = MPaMW66892.2182 117 10 =29.455MPa 由于舉升機(jī)是要汽車維修工人在托架下面進(jìn)行工作，因此盡量將安全系

32、數(shù)取大一點(diǎn)，因此取安全系數(shù) K=10所以將要選取的材料的抗彎強(qiáng)度（lim應(yīng)該滿足以下條件）limmaxK=294.55 MPa經(jīng)過查工程材料手冊(cè)（黑色金屬材料卷）可得：可以選用 Q235（A）,其抗彎強(qiáng)度 lim =375500 Mpa4.2 對(duì)升降架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算由于前面已經(jīng)知道升降架的長度 2600mm，使用材料為矩形空心型鋼，初選矩形空心型鋼為邊長 A=150mm，B=100mm，壁厚 t=8mm，理論重量為 =28.096kg/m，截面系數(shù)為：W=138.546 cm3。輪距的最小值取為 1400mm。因此分析升降架的受力情況如（圖 4.4）中a 圖所示： . - 19 - / 43圖

33、4.4 升降架的受力圖、剪力圖和彎矩圖a) 為升降架的受力圖；b) 為升降架的剪力圖；c) 為升降架的彎矩圖。由于： q=g=28.0969.8N/m=275.3408N/m又因： FN1+FN2=F1+F2+ql (1)FN1=FN2 (2) 聯(lián)立(1),(2)可得：（其中 F1=F2= (+2) g14m汽車m托架= (3000+2451.19)9.8 N14=8353.324 N） 所以： FN1=FN2=（F1+F2+ql）/2 =8353.324+ 275.2408 2.62 . - 20 - / 43 =8711.137N所以在 AB 段中：（0 x0.6m） Fs=FN1-qx=

34、(8711.137-275.3408x) N M=FN1x- qx2=(8711.137x- 275.3408x2) N.m1212在 BC 段中：（0.6mx2m）Fs=FN1-qx-F1=(357.813-275.3408x) NM=FN1x-F1(x-0.6)- qx212=(357.813x- 275.3408x2+5011.994) N.m12在 CD 段中：（2mx2.6m）Fs=FN2-q(l-x)=( 8711.137-275.3408(2.6-x) NM=FN2(l-x)- q(l-x)212=(8711.137(2.6-x)- 275.3408(2.6-x)2) N.m12

35、由上述的剪力方程和彎矩方程可以畫出剪力圖和彎矩圖如（圖 4.3）中 b、c 圖所示，由彎矩圖不難看出 E 點(diǎn)既為危險(xiǎn)截面（即 x=1.3m 在受到的彎曲應(yīng)力為最大）其中 M= FN1x-F1(x-0.6)- qx212=357.813x- 275.3408x2+5011.99412=357.8131.3- 275.34081.32+5011.99412=465.1569-232.663+5011.994=5244.488 MPa因此：所要承受的最大彎曲應(yīng)力為： . - 21 - / 43max= = MPaMW65244.488138.546 10 =37.853MPa 由于舉升機(jī)是要汽車維修

36、工人在托架下面進(jìn)行工作，因此盡量將安全系數(shù)取大一點(diǎn)。因此取安全系數(shù) K=10所以將要選取的材料的抗彎強(qiáng)度（lim應(yīng)該滿足以下條件）limmaxK=378.53MPa經(jīng)過查工程材料手冊(cè)（黑色金屬材料卷）可得：可以選用 Q235（A）,其抗彎強(qiáng)度 lim =375500 Mpa4.3 對(duì)立柱進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算立柱的高度為 2500mm，而且所選的材料為鋼板，其結(jié)構(gòu)如（圖 4.5）所示：為利于購買型材同樣初選用型材的材料為 Q235（A） ，其彈性模量 E=206 Gpa, p=200 Mpa,慣性矩：IY=527.214 cm4,截面面積：A=20.40 cm2。 . - 22 - / 43圖 4.5

37、立柱的截面圖所以： 1=2pE =296(206 10 )200 10100立柱所受力的情況如（圖 4.6）所示： 由于立柱屬于一端固定，另一端自由，所以立柱的長度因數(shù)：=2 . - 23 - / 43圖 4.6 立柱的受力圖所以慣性半徑： = =50.83mmiIA42527.214 1020.40 10所以： = =78.69li2 200050.83而 Q235 的，304,1.12aMPa bMPa235sMPa因此 230423561.611.12sab由于： ,即該立柱屬于中等柔度壓桿。21所以應(yīng)選用的公式為：=(鴻文主編.：高等教育，crab9.42004)因此臨界應(yīng)力為： =c

38、rab=304-1.12 78.69 = 215.867 Mpa則臨界壓力為：2215.867 20.40 10440369.088crcrFAN所以工作的安全系數(shù)為： . - 24 - / 43max440369.0888711.13750.55crFnF由于關(guān)于穩(wěn)定性的安全系數(shù)一般取 10 以上即可，因此適合。4.4 對(duì)鋼絲繩進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算每個(gè)立柱由一根鋼絲繩來抬升，因此每根鋼絲繩所要受的力 F1(22) g414Fmmm 汽車托架升降架（3000+2 51. 19 4+2 28. 096 2. 6）9. 8=8711. 247 N如果初選鋼絲繩的型號(hào)為，直徑為 6mm，材料為鋼芯鋼絲繩，其

39、鋼絲繩的6 19SFC近似質(zhì)量為 14.60，公稱抗拉強(qiáng)度為 1870 Mpa，最小破斷拉力為 23.90KN。1.(100 )kgm所以每一根鋼絲所要承受的拉應(yīng)力為：3228711.2478711.247173.398 10()()22FMPaDA安全系數(shù) K=10，則：max10 173.391733.91870kMPaMPamax87112.47239000Fk FNN因此所選的鋼絲繩合適。4.5 對(duì)滑輪的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算初選材料為 45 鋼，其彎曲強(qiáng)度為 600；MPa4.5.1 活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸其長度為 160mm，受力分析如（圖 4.7）所示：2 42 4 8711.24769

40、689.976FFNN 鋼絲繩 . - 25 - / 43圖 4.7 活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖、剪力圖和彎矩圖a) 為活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖；b) 為活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸的剪力圖；c)c)為活塞桿端部滑輪的轉(zhuǎn)軸的彎矩圖。在 AB 段的剪力方程和彎矩方程為： ( )2sFF x (080)xmm( )2FM xx(080)xmm在 CB 段的剪力方程和彎矩方程為：( )2sFF xF(80160)mmxmm( )(80)(160)22FFM xxF xx(80160)mmxmm根據(jù)彎矩圖可知 B 點(diǎn)所受的彎矩為最大，其值為： . - 26 - / 43=2787.600( )2FM x

41、x69689.9760.082MPa由公式(鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1 橫力彎曲時(shí)的正maxmaxMW5.3應(yīng)力 143 頁)所以最小的截面系數(shù)為：63maxmin62787.6004.646 10600 10MWm如果取安全系數(shù)為 K=10,則：6334.646 101046.46Wmcm再由截面為圓形的截面系數(shù)公式： (鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1 橫力彎曲時(shí)的正應(yīng)力 143 頁)3d32W5.3得：433min3232 4.646 1034.177Wdmm最終取其直徑為：35dmm4.5.2 需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸：其長度為 160mm，受力分析

42、如（圖 4.8）所示：圖 4.8 需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力分析圖所以 22 8711.24724639.127sin(45 )22oFFN拉 . - 27 - / 43因此其剪力圖和彎矩圖如（圖 4.9）中 b)、c)圖所示：圖 4.9 需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖、剪力圖和彎矩圖a) 為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖；b) 為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的剪力圖；c) 為需要繞過兩根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的彎矩圖。在 AB 段的剪力方程和彎矩方程為：( )2sFF x (080)xmm( )2FM xx(080)xmm在 CB 段的剪力方程和彎矩方程為：( )2s

43、FF xF(80160)mmxmm( )(80)(160)22FFM xxF xx(80160)mmxmm根據(jù)彎矩圖可知 B 點(diǎn)所受的彎矩為最大，其值為：=985.565( )2FM xx24639.1270.082MPa . - 28 - / 43由公式(鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1 橫力彎曲時(shí)的正maxmaxMW5.3應(yīng)力 143 頁)所以最小的截面系數(shù)為：63maxmin6985.5651.643 10600 10MWm如果取安全系數(shù)為 K=10,則：6331.643 101016.43Wmcm再由截面為圓形的截面系數(shù)公式： (鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1

44、 橫力彎曲時(shí)的正應(yīng)力 1433d32W5.3頁)得：333min3232 1.643 1025.58Wdmm最終取其直徑為：30dmm4.5.3 有一根鋼絲繩繞過的滑輪的轉(zhuǎn)軸：其長度為 160mm，受力分析如（圖 4.10）所示：圖 4.10 只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力分析圖 . - 29 - / 43所以 8711.24712319.564sin(45 )22oFFN拉圖 4.11 只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖、剪力圖和彎矩圖d) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的受力圖；a) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的剪力圖；b) 為只繞過一根鋼絲繩的滑輪的轉(zhuǎn)軸的彎矩圖。在 AB 段的

45、剪力方程和彎矩方程為：( )2sFF x (080)xmm( )2FM xx(080)xmm在 CB 段的剪力方程和彎矩方程為：( )2sFF xF(80160)mmxmm . - 30 - / 43( )(80)(160)22FFM xxF xx(80160)mmxmm根據(jù)彎矩圖可知 B 點(diǎn)所受的彎矩為最大，其值為：=492.783( )2FM xx12319.5640.082MPa由公式(鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1 橫力彎曲時(shí)的正maxmaxMW5.3應(yīng)力 143 頁)所以最小的截面系數(shù)為：63maxmin6492.7830.821 10600 10MWm如果取安全系數(shù)為

46、 K=10,則：6330.821 10108.21Wmcm再由截面為圓形的截面系數(shù)公式： (鴻文編.材料力學(xué) .：高等教育，2004.1 橫力彎曲時(shí)的正應(yīng)力 1433d32W5.3頁)得：333min3232 0.821 1020.30Wdmm為了轉(zhuǎn)軸一至，從而形成批量生產(chǎn)，所以最終取其直徑為：30dmm5 重要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在活塞桿推動(dòng)鋼絲繩移動(dòng)時(shí)，托架和升降架也跟著上升，此時(shí)鎖緊機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)脫開，使舉升機(jī)順利上升，同時(shí)棘爪與齒條之間不能夠發(fā)生干涉，當(dāng)棘爪移動(dòng)到下一個(gè)齒槽時(shí)由彈簧保證棘爪和齒條的可靠卡拔狀態(tài)，當(dāng)舉升托架時(shí)，棘爪可被齒條自動(dòng)推開；停止時(shí)可自行卡止；當(dāng)需

47、要下降時(shí)，則可利用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，解除自鎖狀態(tài)。其工作原理如（圖 5.1）所示： . - 31 - / 43圖 5.1 鎖緊機(jī)構(gòu)的原理圖1 棘爪；2 凸輪l 為棘爪與齒條的接觸長度；h1 為棘爪能夠向上抬起的最大高度；h2 為棘爪能夠向下擺動(dòng)的最大高度；a 為棘爪的長度；e 為偏心距；b 為棘爪軸的右端長度；d1 為偏心圓的直徑；d2 為偏心圓軸的直徑。由圖可知： （1）12bheab （2）11hlhal聯(lián)立（1）和（2）得：()()2aballeb其中，取，5lmm12ba . - 32 - / 43()()21()(5) 521221(5) 52aballebaaaaa如果取，則：130a

48、mm1(5) 521(1305) 5212.5()eamm最終取。15emm5.2 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算鎖緊機(jī)構(gòu)的示意圖如（圖 5.2）所示：圖 5.2 鎖緊機(jī)構(gòu)的示意圖1 為齒條；2 為棘爪；3 為棘爪轉(zhuǎn)軸；4 為彈簧；5 為凸輪；6 為凸輪轉(zhuǎn)軸 . - 33 - / 435.2.1 棘爪的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)其進(jìn)行受力分析，其受力圖如（圖 5.3）所示：圖 5.3 棘爪的受力圖其中轉(zhuǎn)軸處所受的力F的值如下：11(22) g2418Fmmm 汽車托架升降架（3000+2 51. 19 4+2 28. 096 2. 6）9. 8=4355. 735 N即： 114355.7352177.86722NFFN

49、在 AB 段，即（）065Xmm2177.687sNFFN310SMFX在 BC 段，即（）65130mmXmm2177.687sNFFN3(130) 10SMFX由以上方程，作出其剪力圖和彎矩圖如（圖 5.4）所示，由圖上不難看出，B 點(diǎn)既為受到彎矩最大點(diǎn)（即當(dāng) X=65mm 時(shí)） ，所以根據(jù)式： . - 34 - / 4333102177.687 65 10141.550SMFXN M初選棘爪的材料為 Q235，其抗彎強(qiáng)度為 375MP500MP，選用強(qiáng)度為的lim400MPQ235，同時(shí)取安全系數(shù)為 K=5。則由公式得：MW636141.55050.707 10400 10MWKm如果取

50、棘爪的截面形狀為矩形，其厚度為，再由矩形抗彎截面系數(shù)的公式15hmm（鴻文主編.，第 143 頁，：高等教育，2004）得：26bhW 5.3 . - 35 - / 43圖 5.4 棘爪的剪力圖和彎矩圖a) 為棘爪的受力圖；b) 為棘爪的剪力圖；c) 為棘爪的彎矩圖。623 266 0.707 1018.8(15 10 )Wbmmh取。20bmm5.2.2 棘爪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：轉(zhuǎn)軸的受力圖如（圖 5.5）所示：圖 5.5 棘爪轉(zhuǎn)軸的受力示意圖由受力的示意圖可知，轉(zhuǎn)軸主要受到的是剪切力，初選轉(zhuǎn)軸的材料為 45 鋼，其，由最大切應(yīng)力理論得：500sMP。max2502sMP所以由剪應(yīng)力公式(鴻文主

51、編.，第 51 頁，：高等教育，SFA2.132004)得：(其中)4355.735SNFFFNmaxsFA如果其安全系數(shù)為10K 26max4355.73510174.230250 10SFAkmm其截面形狀為圓形，所以其直徑： . - 36 - / 4344 174.23014.9003.14ADmm取15Dmm5.2.3 凸輪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：轉(zhuǎn)軸的受力圖如（圖 5.6）所示：圖 5.6 凸輪轉(zhuǎn)軸的受力示意圖由受力的示意圖可知，轉(zhuǎn)軸主要受到的是剪切力，初選轉(zhuǎn)軸的材料為 45 鋼，其，由最大切應(yīng)力理論得：500sMP。max2502sMP所以由剪應(yīng)力公式(鴻文主編.，第 51 頁，：高等教育

52、，SFA2.132004)得：(其中)2177.687SNFFFNmaxsFA如果其安全系數(shù)為10K 26max2177.6871087.115250 10SFAkmm其截面形狀為圓形，所以其直徑：44 87.11510.5353.14ADmm取12Dmm . - 37 - / 436. 繪制有關(guān)零件圖和裝配圖有關(guān)零件圖和裝配圖見附圖 . - 38 - / 437. 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)過程是個(gè)非常復(fù)雜的過程。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須有全局觀念，在每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須注意它與其它環(huán)節(jié)的關(guān)系，要知道事物之間是相互聯(lián)系的哲學(xué)道理。作為系統(tǒng)的一部分，它將會(huì)影響到周圍的相聯(lián)系的其它部分，如果一部分出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)都可能崩潰。在本設(shè)計(jì)過程中，我就犯了上述錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)過程中，往往不能考慮到與之相關(guān)的因素，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計(jì)的不夠合理。我想：通過此次設(shè)計(jì)，將會(huì)使我不僅是在知識(shí)層面上有較大的提高，而且在生活方面，也