第1章緒論1.1汽車換胎液壓頂升裝置的發(fā)展方向與前景汽車汽車換胎液壓頂升裝置在世界上已經(jīng)有了80多年的歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車汽車換胎液壓頂升裝置，它是一種由氣動控制的單柱汽車換胎液壓頂升裝置，由于我國汽車換胎換胎設(shè)備行業(yè)起步晚、起點低，整體上仍然相當落后。汽車換胎液壓頂升裝置制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟技術(shù)力量薄弱、各自為政、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作;技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期行為嚴重；市場營銷及服務(wù)水平低等問題還普遍存在，致使全行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差、結(jié)構(gòu)不合理、總量增長受到限制。“十一五”規(guī)劃的發(fā)展思路和目標是：建立和完善一整套適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟要求的汽車換胎檢測設(shè)備行業(yè)管理體制；密切結(jié)合汽車技術(shù)的發(fā)展及汽車作業(yè)的實際需要，力爭在產(chǎn)品質(zhì)量提高、品種配套、高新技術(shù)含量增大等三個方面，使汽車汽車換胎液壓頂升裝置整體上接近國際水平。對汽車換胎保養(yǎng)行業(yè)而言，汽車換胎液壓頂升裝置一定要安全可靠、維護簡單，否則在一定程度上會影響工作效率。而傳統(tǒng)的機械式汽車換胎液壓頂升裝置安全性較差，所需的維護工作較多，已基本被液壓式汽車換胎液壓頂升裝置取代。它具有安全性能好、維護周期長以及工作效率高等優(yōu)點。國內(nèi)汽車汽車換胎液壓頂升裝置品牌繁多，質(zhì)量高低參差不齊，除少數(shù)大型專業(yè)化企業(yè)具有較強的研發(fā)隊伍、完備地制造設(shè)施、完善地質(zhì)量監(jiān)控手段外，大多數(shù)生產(chǎn)廠場地狹小、制造設(shè)施落后、監(jiān)控手段單一。國內(nèi)汽車換胎液壓頂升裝置結(jié)構(gòu)上大同小異，在安全保護上也比較雷同。主要零部件有立柱、升降臂、液壓動力單元、油缸、保險。在安全保護裝置上，不能做到在任何時候都能起到作用。在智能化、人性化上涉及較少。國外汽車換胎液壓頂升裝置在結(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。國外汽車換胎液壓頂升裝置在鋼絲繩斷裂、油管爆裂、下降過程意外情況等可能情況的安全研究和應(yīng)用都有涉足。隨著汽車技術(shù)開發(fā)的日新月異，汽車換胎液壓頂升裝置在設(shè)計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。同時隨著技術(shù)的不斷成熟，其標準也將逐步統(tǒng)一化。技術(shù)先進、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將占領(lǐng)市場。1.2設(shè)計內(nèi)容一.基本方案：由液壓驅(qū)動的X式汽車換胎液壓頂升裝置；各干受力分析與長度計算，液壓系統(tǒng)原理圖。二．液壓缸的選型三.液壓元件的選擇與專用件設(shè)計：（1）液壓泵的選擇（2）液壓閥的選擇（3）管道尺寸的確定（4）液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求（5）液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算（6）活塞桿穩(wěn)定性校核；

第二章機構(gòu)部件計算2.1連桿的長度計算根據(jù)任務(wù)要求，本人學號102，將102帶入公式計算得出一、設(shè)計參數(shù)

1.頂升載荷w:每個學生學號的后三位數(shù)x41[N](如:某個學生的學號的后三位數(shù)為112，則W=112x41=4592[N])

2.頂升高度H:每個學生學號的后三位數(shù)x3[mm](如:某個學生的學號的后三位數(shù)為112，則H=112x3=336[mm])

3.液壓缸的壓力p:每個學生學號的后三位數(shù)x5/137[MPa](如;某個學生的學號的后三位數(shù)為112，則p=112x5/137=4.08[MPa])4.液壓缸的速比φ=1.25

5.桿長度:

AC=DG，AB=BG=

=4BC，CE=DE=BC;

各桿重量不計6.頂升到高度H時的角度:

a=γ=25°頂升載荷w=102×41=4182N2.頂升高度H=102×3=306mm3.液壓缸的壓力p=102*5/137=3.72Mpa根據(jù)余弦定理計算出AB=226.7mmBC=BD=CE=DE=56.675mm

2.2連桿受力分析頂升裝置構(gòu)由兩根中間用樞軸連接，可在平面內(nèi)相互轉(zhuǎn)動的剪桿組成，每根剪桿又可以認為由兩段一端鉸接和一端固接的梁單元連接而成。剪桿作為機構(gòu)折疊變化的對象，鉸點約束剪桿的變化，折疊過程即剪桿圍繞鉸點旋轉(zhuǎn)，最后達到指定位置，從而完成一個折疊過程。頂升裝置主要由底座、頂升裝置構(gòu)和工作臺三個部分組成，其中頂升裝置構(gòu)是頂升裝置的主體，也是主要承力構(gòu)件。以單片頂升裝置為研究對象，如下圖所示，分析滑塊B水平速度vB與升降平臺CD在垂直速度v之間的關(guān)系。該運動為平面運動，采用速度瞬心法進行求解。因為D點速度垂直向上，B點速度水平向左，所以剪桿BD運動瞬心為點C，令其瞬時角速度為ω，則D、B點的速度為：由(1)、(2)式可得：由幾何關(guān)系可得：將(4)代入(3)可得：式中，K為速度放大系數(shù)。由(5)式可以得出，當B點的運動速度確定，即vB為已知時，某一時刻t對應(yīng)的LAB確定，則t時刻平臺的升降速度v確定。因此，調(diào)整vB可使升降臺具備良好的運動性能。初定設(shè)計條件：一對單片剪叉每條連桿長度AC=283.375mm，A處為可沿前后方向移動的滑塊，平臺處于最低點時連桿AB與GB夾角為50°，最大橫向滑動距離為95mm。如下圖所示。AABBAC桿的受力分析1)受力簡圖，如下圖所示。連桿的受力分析簡圖計算支承反力在水平面上在垂直面上故

液壓控制系統(tǒng)設(shè)計3.1液壓舉升機液壓控制系統(tǒng)工作原理上升時，閥在C位壓力油進入液壓缸壓力增大柱塞上升舉升車輛；停止時，閥在B位泵出的油直接流回油箱柱塞保持原位停止上升；下降時，閥在A位液壓缸與油箱接通柱塞下降。1液壓缸2手動閥3液壓泵4先導式溢流閥5濾清器6油箱液壓系統(tǒng)圖選用4WMM10T型手動閥，工作壓力10兆帕，通徑10毫米；型先導式溢流閥，壓力范圍0.6到35兆帕，額定流量60到120升每分鐘，公稱通徑10毫米。3.2液壓系統(tǒng)組成3.2.1液壓系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)主要由液壓發(fā)生機構(gòu)、液壓執(zhí)行機構(gòu)、液壓控制調(diào)節(jié)機構(gòu)和輔助裝置等四大部分組成[13]。1、液壓發(fā)生機構(gòu)—油泵它是由液壓系統(tǒng)中供給有壓力油的裝置和壓力傳動的機械動力。它的作用是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為流動液體的壓力能[10]。2、液壓執(zhí)行機構(gòu)—油缸它是液壓傳動的執(zhí)行機構(gòu)又稱液壓機，其作用是將液能變?yōu)闄C械能的轉(zhuǎn)換裝置，這種裝置有兩種。此液壓舉升機所采用的是液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復運動機械能的單作用推力油缸。它既能節(jié)省動力、又能頻繁地進行換向[10]。液壓控制裝置方向閥壓力閥液壓發(fā)生裝置泵液壓執(zhí)行機構(gòu)液壓控制裝置方向閥壓力閥液壓發(fā)生裝置泵液壓執(zhí)行機構(gòu)缸——活塞圖4.2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)由路徑；根據(jù)實際情況利用單向閥或換向閥的作用來改變執(zhí)行機構(gòu)的運動方向和工作順序；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)行機構(gòu)所需要的動力或?qū)σ簤合到y(tǒng)起安全保護作用；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)行機構(gòu)工作時運動速度的要求。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)計時合理的將各種閥類元件組合在一起構(gòu)成組合閥[10]。3.2.2油箱油箱的主要功用是儲存油液，同時箱體還具有散熱、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。油箱屬于非標準件，在實際情況下常根據(jù)需要自行設(shè)計。油箱設(shè)計時主要考慮油箱的容積、結(jié)構(gòu)、散熱等問題。液壓汽車舉升機液壓系統(tǒng)設(shè)計的好壞，將直接影響舉升的性能和效率。液壓汽車舉升機液壓系統(tǒng)主要是舉升液壓系統(tǒng)。3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計算3.3.1初步估算系統(tǒng)工作壓力液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定：表4.1液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系牽引力F（能）<55～1010～2020～3030～50>50工作壓P(MPa）<0.8～101.5～22.5～33～44～5>5～7表4.2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機床類型機床農(nóng)業(yè)機械液壓機小型工程機械大型挖掘機械磨床組合機床龍門機床拉床建筑工程重型機械液壓鑿巖機起重運輸機械工作壓\MPa0.8～23～52～88～1010～1820～32由于該液壓缸的推力即牽引力為10KN，根據(jù)上面兩個表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為：p=2MPa。液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)3.3.2液壓缸的作用力液壓缸的作用力及時液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺工作時液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計算時只取液壓油進入無桿腔時產(chǎn)生的推力[4]：F=式中：p—液壓缸的工作壓力Pa取p=D—活塞內(nèi)徑m，0.09m—液壓缸的效率，0.95代入數(shù)據(jù):F=F=10.3KN即液壓缸工作時產(chǎn)生的推力為10.3KN。3.3.3缸筒內(nèi)徑的確定該液壓缸宜按照推力要求來計算缸筒內(nèi)經(jīng)，計算式如下：要求活塞無桿腔的推力為F時，其內(nèi)徑為：式中：D—活塞桿直徑缸筒內(nèi)經(jīng)mF—無桿腔推力，NP—工作壓力，MPa—液壓缸機械效率，0.95代入數(shù)據(jù)：D==0.083mD=83mm取圓整值為D=90mm液壓缸的內(nèi)徑，活塞的的外徑要取標注值是因為活塞和活塞桿還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經(jīng)標準化，有專門的生產(chǎn)廠家，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標準化，以便選用標準件。3.3.4活塞桿直徑的確定（1）活塞桿上的工作阻力為36000N，行程95mm，活塞上升速度=14.2mm/s,下降速度=28.3mm/s,速比.柱塞直徑mm，選63mm。（2）活塞桿的強度計算活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行：式中：F—活塞桿的推力，Nd—活塞桿直徑，m—材料的許用應(yīng)力，MPa活塞桿用45號鋼代入數(shù)據(jù)：=6.3MPa<故活塞桿的強度滿足要求。（3）穩(wěn)定性校核該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其細長比為：時，在該設(shè)計及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為：將上述值代入式中得：故校核采用的式子為：式中：n=1安裝形式系數(shù)E—活塞桿材料的彈性模量，鋼材取J—活塞桿截面的轉(zhuǎn)動慣量，L—計算長度，1.06m，代入數(shù)據(jù)：=371KN其穩(wěn)定條件為：式中：—穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取=2—4取=3F—液壓缸的最大推力，N代入數(shù)據(jù)：=123KN故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。3.3.5確定缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度，缸頭等厚度1.由前面的計算可知內(nèi)徑D=48mm，活塞桿直徑mm，活塞行程95mm，流量m2/s。（1）液壓缸儲油量L(4.1)液壓缸行程95mm,液壓缸作用面積。油箱容積為儲油量的3-5倍，雙液壓缸因此為10.8的3-5倍，取40L符合要求。（2）液壓缸輸出功率：kw(4.2)N液壓缸輸出功率KW,F液壓缸輸出力KN，液壓缸輸出速度m/s。液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度，缸頭厚度等[4]。（1）缸筒壁厚計算按中等壁厚計算：(4.3)取mm。式中：—缸筒壁厚—試驗壓力MPa，因工作壓力P=5MPa<16MPa取MPa—缸體材料許用應(yīng)力鋼管MPa，取110MPa—強度系數(shù)，無縫鋼管C—計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度檢驗：因滿足中等壁厚。（2）缸體外徑的計算mm缸體外徑mm，選108mm，同時確定mm。（3）液壓缸油口直徑的計算液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度及油口最高液流速度而定mm(4.4)取mm。式中：—液壓缸油口直徑m—液壓缸內(nèi)徑0.09m—液壓缸最大輸出速度1.698m/s—油口液流速度5m/s（3）缸底厚度的計算平行缸底有油孔則厚度式中：—缸底厚度m—液壓缸內(nèi)徑0.09m—試驗壓力MPa—缸體材料許用應(yīng)力選鑄鋼100MPa（4）缸頭厚度的計算采用整體法蘭式缸頭，式中：—螺紋孔分布圓直徑0.122m—法蘭根部直徑0.108m—密封環(huán)內(nèi)徑0.09m—系統(tǒng)工作壓力14MPa—缸頭材料許用應(yīng)力60MPamm選密封圈內(nèi)徑90.0mm，外徑90+2*2.65=95.3mm。（5）缸蓋的計算直徑=90mm，=64mm，=95.3mm，圓柱度公差選9級。，與的同軸度公差值為0.03mm。端面A,B與直徑軸心線的垂直度公差值按7級精度選取。導向孔的表面粗糙度為m。缸體端部連接采用焊接。液壓缸缸體采用對焊時焊縫的拉應(yīng)力為式中：F—液壓缸輸出的最大推力NN式中：—液壓缸內(nèi)徑0.09m—系統(tǒng)最大工作壓力14MPa—液壓缸外徑0.108m—焊接效率取—焊縫底徑mmPa缸頭采用角焊，則焊縫應(yīng)力為MPa2.活塞與柱塞桿尺寸的確定活塞寬度為外徑的0.6-1.0倍，取0.8則活塞寬度為0.8D=22mm,活塞內(nèi)孔徑為22mm，活塞材料為耐磨鑄鐵。柱塞桿尺寸的確定，采用實心桿，端部采用外螺紋結(jié)夠，柱塞桿采用45號鋼。柱塞桿總長63+2+72+95+50+48.21+2+63=1150.21mm。3.活塞與柱塞桿連接的計算活塞與柱塞桿連接采用螺紋連接(1)柱塞桿危險截面處的拉應(yīng)力MPaN切應(yīng)力為MPa(4.12)MPa=因為柱塞桿材料的許用應(yīng)力在100-120MPa滿足要求。拉應(yīng)力Pa，螺紋擰緊系數(shù)，按動載，螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)0.12，螺紋外徑0.048，螺紋內(nèi)徑0.045835m，D液壓缸內(nèi)徑0.09m，P液壓系統(tǒng)壓力14MPa，活塞桿直徑0.063m，液壓缸輸出拉力N,活塞桿材料的許用應(yīng)力。(2)活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力。材料強度滿足要求。式中：—活塞上的孔徑55mm，C—活塞上孔的倒角尺寸0.002m，—活塞桿材料的許用壓應(yīng)力450MPa。3.柱塞桿未定性驗算計算長度mm=2.03046m桿徑63mm。當柱塞桿的計算長度與桿徑之比大于10，應(yīng)校核柱塞桿的穩(wěn)定性。當按歐拉公式計算臨界載荷實心桿45號鋼，柱塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷，KN臨界載荷97.4KN。因，。安全系數(shù)應(yīng)在2-4之間，滿足要求。柱塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷N,末端條件系數(shù)，一端固定一端自由取1/4，E柱塞桿材料彈性模量，鋼取Pa，J柱塞桿截面的轉(zhuǎn)動慣量，實心桿m4，柱塞桿直徑，柱塞桿計算長度，柱塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑，柔性系數(shù)鍛鋼取110。管道尺寸的確定管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為：主管路：包括吸油管路，壓油管路和回油管路，用來實現(xiàn)壓力能的傳遞。泄油管路：將液壓元件泄露的油液導入回油管或郵箱.控制管路：用來實現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路。本設(shè)計中只計算主管路中油管的尺寸。（1）吸油管尺寸油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速，油管直徑d由下式確定：式中：d—油管直徑，mmQ—油管內(nèi)液體的流量，—油管內(nèi)的允許流速，對吸油管，取，本設(shè)計中取：代入數(shù)據(jù)：取圓整值為：（2）回油管尺寸回油管尺寸與上述計算過程相同：，取為代入數(shù)據(jù)：取圓整值為：（3）壓力油管壓力油管：，本設(shè)計中取為：代入數(shù)據(jù)：取圓整值為：（4）油管壁厚：舉升機系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下：內(nèi)徑：10mm外徑：型，17.5-19.7mm工作壓力：型，16最小彎曲半徑：130mm4.3.6.油箱容量的確定由經(jīng)驗公式L