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長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)固定形狀管件的舉升，設(shè)計(jì)了一種舉升車(chē)。舉升車(chē)運(yùn)用雙層剪式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)舉升過(guò)程，此種雙層剪式結(jié)構(gòu)所應(yīng)用的桿件比單層剪式結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，增加了桿件的各種力學(xué)屬性，也增加了桿件的壽命。對(duì)該舉升車(chē)的舉升結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概述，并對(duì)重點(diǎn)受力零件進(jìn)行了力學(xué)的分析和計(jì)算。
舉升機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：舉升管件下沿高度850mm~2000mm，管件長(zhǎng)度為5m，管件重量約為186kg，舉升機(jī)可以水平方向移動(dòng)。此次設(shè)計(jì)主要完成舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：剪式舉升車(chē) 管件舉升 雙層剪式
ABSTRAET
In order to achieve the fixed shape pipe lifting, design of a lifting vehicle. Lift truck with double shear type structure to realize the lifting process, the double shear type structure of rod than single shear type structure length short, increases the bar of various mechanical properties, also increased the life bar. On the lift truck lifting structure are summarized, and the key parts of the mechanical stress analysis and calculation.
The main design parameters of lifting machine for lifting pipe: along the height of 850mm~2000mm, length of 5m pipe fittings, weight is 186KG, lifting machine can be moved horizontally. This design mainly completes the lifting machine structure design.
Keywords: Shearing Type Elevator Machine Fittings Lifting Double Shear Type
長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
緒 論 1
第一章 機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4
1.1總體方案 4
1.2方案確定 6
第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.1腳輪選擇 7
2.2托架設(shè)計(jì) 7
2.2.1托架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.2.2托架軌道設(shè)計(jì) 8
2.3底座設(shè)計(jì) 9
2.4升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.4.1剪叉式臂架的工作原理及問(wèn)題 9
2.4.2剪叉式臂架的設(shè)計(jì) 10
2.5電動(dòng)推桿的選擇 12
2.5.1電動(dòng)推桿的概述 12
2.5.2電動(dòng)推桿的結(jié)構(gòu)與性能 12
2.6彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
第三章 計(jì)算與校核 16
3.1 U槽的校核 16
3.2剪支架校核 17
3.3彈簧的選擇 18
結(jié) 論 21
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 24
7
緒 論
一、研究背景
近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是轎車(chē)行業(yè)，多年來(lái)轎車(chē)進(jìn)入普通家庭的夢(mèng)想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，汽車(chē)維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，汽車(chē)舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車(chē)維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備，無(wú)論整車(chē)大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開(kāi)它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù)企業(yè)中，無(wú)論是維修多種車(chē)型的綜合類(lèi)修理廠，還是經(jīng)營(yíng)范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機(jī)。它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專(zhuān)業(yè)人士和經(jīng)營(yíng)管理者重視的設(shè)備。
舉升機(jī)一般有柱式、剪式的，其驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)等。目前，使用的汽車(chē)剪刀式舉升機(jī)可能發(fā)生汽車(chē)墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效、舉升臂變形、兩側(cè)舉升臂上升速度不等、液壓油路爆裂、汽車(chē)拖墊打滑等，經(jīng)過(guò)對(duì)失效的剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn),這些事故的主要原因往往是設(shè)計(jì)上存在著缺陷，如果做工不好或者設(shè)計(jì)不好就容易導(dǎo)致臺(tái)面不平、導(dǎo)致單邊升降等危險(xiǎn)發(fā)生，因此，進(jìn)一步提高剪刀式舉升機(jī)產(chǎn)品的性能與可靠性，是國(guó)內(nèi)舉升機(jī)任重道遠(yuǎn)且亟需改進(jìn)的地方。
二、本課題研究的目的和意義
起升機(jī)是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，可用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線，下線，共件裝配時(shí)部件的舉升，大型機(jī)庫(kù)上料，下料，倉(cāng)儲(chǔ)裝卸等場(chǎng)所，與叉車(chē)等車(chē)輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。剪叉式起升機(jī)作為一種平面升降機(jī)械，主要用于抬升重物，在很多領(lǐng)域都有著廣泛的用，如用于貨場(chǎng)裝卸貨物的升降臺(tái)、各種工程操作人員的工作平臺(tái)、汽車(chē)修理廠對(duì)汽車(chē)的舉升等等。
常用的剪叉式起升機(jī)存在著一定的不足：首先，常用的剪叉式升降平臺(tái)的剪叉式臂架過(guò)短，可升降高度不大，如果需要提高升降高度則需要由兩對(duì)、三對(duì)甚至更多的剪叉式臂架折疊而成，但這樣的組合在升降過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)、晃動(dòng)等現(xiàn)象，穩(wěn)定性和可靠性較差；其次，現(xiàn)在市場(chǎng)中常見(jiàn)的剪叉式升降平臺(tái)尺寸較小，無(wú)法運(yùn)輸及提升外型比較大，長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的工件；第三，大多數(shù)剪叉式升降平臺(tái)的載物端是一個(gè)平臺(tái)，雖然這樣的載物平臺(tái)可以較好的裝載貨物，并且在運(yùn)輸過(guò)程和升降過(guò)程中穩(wěn)定性較好，但是這樣的載物平臺(tái)無(wú)法運(yùn)輸和升降管件、球體等容易滾動(dòng)的物體。由于常用的剪叉式升降平臺(tái)有以上缺點(diǎn)，為了解決長(zhǎng)管件的運(yùn)輸，裝卸問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)了本款管件運(yùn)輸車(chē)。
三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1、舉升機(jī)的分類(lèi)
我國(guó)的汽車(chē)舉升機(jī)是20世紀(jì)80年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，由于移動(dòng)和拆裝方便，也便于維修中小型汽車(chē)，逐漸代替了以前維修汽車(chē)通用的“地溝”模式。汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品種類(lèi)較多： 按提升動(dòng)力來(lái)分：有液壓和機(jī)械兩種形式。 按結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)分：有單柱式、雙柱式、四柱式和剪式。
2、舉升機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析
機(jī)械式舉升機(jī)的特點(diǎn)：同步性好，但機(jī)械維護(hù)成本高（換銅螺母及軸承）。機(jī)械連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設(shè)計(jì)有一個(gè)缺點(diǎn)：如果鋼絲繩或者鏈條在工作中伸長(zhǎng)了，從而導(dǎo)致升降時(shí)拖架的移動(dòng)不能同步。 液壓式舉升機(jī)的特點(diǎn)：維護(hù)成本低，單缸同步性好，但雙缸同步性較差。液壓式又分單缸和雙缸式，單缸也分兩種：老單缸和新單缸，雙缸分龍門(mén)式和無(wú)地板式。單缸同步性雖很好，但油缸機(jī)械式地連接在對(duì)面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機(jī)的特點(diǎn)：液壓舉升，維修少。質(zhì)量穩(wěn)定，下降時(shí)需要兩邊拉開(kāi)保險(xiǎn)才能下降。油缸置下部占用下面的空間。 四柱式舉升機(jī)的特點(diǎn)：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機(jī)的特點(diǎn)的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)四輪定位的檢測(cè)，安裝升舉更加的方便，中大型的修理場(chǎng)有廣泛的應(yīng)用[1]。
3、國(guó)外研究現(xiàn)狀
汽車(chē)舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)汽車(chē)舉升機(jī)，它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī)，由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后，即1935年這種單柱舉升機(jī)才在美國(guó)以外的其它地方開(kāi)始采用。發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn)，種類(lèi)也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)等。其中剪式舉升機(jī)使用方便，占地空間較小，受到很多實(shí)力雄厚的特約維修站的歡迎，這也是未來(lái)舉升機(jī)的發(fā)展方向。在市場(chǎng)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(lèi)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)。
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)）生產(chǎn)的汽車(chē)舉升機(jī)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡(jiǎn)單，在經(jīng)銷(xiāo)商中口碑良好。
4、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)舉升機(jī)逐漸開(kāi)始普及，隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的增加，舉升機(jī)作為汽車(chē)維修的重要工具，需求量也大大增加?，F(xiàn)在舉升機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。國(guó)外品牌價(jià)格較高，但依靠其產(chǎn)品質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、設(shè)備操作簡(jiǎn)單，在經(jīng)銷(xiāo)商中建立了良好的口碑。隨著近幾年國(guó)內(nèi)舉升機(jī)行業(yè)的發(fā)展，無(wú)論在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)還是售后服務(wù)方面，都進(jìn)行了很多的改進(jìn)，銷(xiāo)量也大大提高
國(guó)內(nèi)最早研究剪式舉升機(jī)的是上海寶得寶，1999年開(kāi)始，寶得寶機(jī)型比較笨重，主要得質(zhì)量問(wèn)題集中在油管易爆和平臺(tái)不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量，所以價(jià)格偏高。其他舉升機(jī)廠目前也正在研究之中，但往往技術(shù)不行，不在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。國(guó)內(nèi)質(zhì)量最好得剪式舉升機(jī)為深圳高昌大小剪，上海得天大小剪，序士達(dá)的小剪，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同步型好，和國(guó)外不相上下。
四、 設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施?
當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù)，如自動(dòng)控制\光電開(kāi)關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，因而在設(shè)計(jì)制造舉升機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)，積極采用先進(jìn)可靠實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)[2]。
以下僅列舉多數(shù)舉升機(jī)普遍采用的安全措施：?
（1）舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支撐)，一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此時(shí)舉升機(jī)的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。?
（2）所有的操作控制機(jī)構(gòu)均采用“雙重保險(xiǎn)”，以防誤操作，即舉升機(jī)運(yùn)行前必需操作兩個(gè)控制機(jī)構(gòu)(或按鈕開(kāi)關(guān))后才能驅(qū)動(dòng)。?
（3）所有的控制電路均采用失效保護(hù)，即任何單個(gè)元件失效，也不會(huì)使舉升機(jī)墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。?
（4）所有的舉升機(jī)器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時(shí)，它能自動(dòng)進(jìn)行有效的支撐。?
（5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設(shè)置的保護(hù)罩內(nèi)傳動(dòng)。?
（6）所有的運(yùn)動(dòng)零件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。?
（7）所有舉升機(jī)的設(shè)計(jì)均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度[3]。
第一章 機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
1.1總體方案
根據(jù)要求，管件運(yùn)輸車(chē)最小高度為850mm，最大高度為2000mm，所運(yùn)輸?shù)墓ぜ睆綖?0mm，壁厚7mm，材料為玻璃鋼。有如下方案：
方案1：剪式結(jié)構(gòu)，內(nèi)測(cè)向外雙向驅(qū)動(dòng)，如圖1.1所示。
圖1.1 原理方案1
原理說(shuō)明：A2、A3、、、B3、C2、D2端為鉸鏈，交叉兩桿中心進(jìn)行鉸接。根據(jù)要求，管件運(yùn)輸車(chē)最小高度為850mm，最大高度為2000mm，所運(yùn)輸?shù)墓ぜ睆綖?0，壁厚7mm，材料為玻璃鋼。根據(jù)多次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使管件運(yùn)輸車(chē)滿足了要求、C3、、D3為滑動(dòng)連接， 以左邊桿架為例當(dāng)C1端受到水平向左的力時(shí)，A1、C1之間距離變小，又因?yàn)锳1C2與A2C1中心鉸接，所以∠C1A1C2、∠A1C1A2都會(huì)變大，4個(gè)桿件均為定長(zhǎng)，C3為滑動(dòng)端，那么A1C2與A2C1中心鉸接處即會(huì)升高，右側(cè)桿架在D1向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)得到同樣效果。桿架同時(shí)運(yùn)動(dòng)，即可使托架穩(wěn)定上升，從而實(shí)現(xiàn)舉升運(yùn)動(dòng)；反之，當(dāng)C1向右運(yùn)動(dòng)，D1向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，托架下降，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)托架下降運(yùn)動(dòng)。
這個(gè)方案的特點(diǎn)是：
結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單；
運(yùn)動(dòng)時(shí)需要提供兩個(gè)反向的力；
穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中。
總結(jié)： 需要提供兩個(gè)相反方向的力的動(dòng)力可以用兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)力源提供，這樣兩個(gè)動(dòng)力源的同步行不能保證，托架上升或下降時(shí)不能保證水平；也可以用一個(gè)動(dòng)力源來(lái)實(shí)現(xiàn)，將電動(dòng)推桿的動(dòng)力源置于D1上，推動(dòng)C1，如此也可使C1、D1同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng)，不過(guò)動(dòng)力源與D1的固定不太方便[1]。
方案2：剪式結(jié)構(gòu)，單側(cè)單向驅(qū)動(dòng)，如圖1.2所示。
圖1.2 原理方案2
原理說(shuō)明：A2、、C2、C3、、B2、、端為鉸鏈連接，、A3、、D3為滑動(dòng)連接。以左側(cè)桿架為例，當(dāng)A1受到水平向右的力時(shí)A1端會(huì)向C1靠近，與原理一類(lèi)似，交叉兩桿中間鉸接，A3為滑動(dòng)端，那么∠C2A1C1、∠A2C1A1都會(huì)變大，各桿件為定長(zhǎng)，所以交叉兩桿間的鉸接處即會(huì)上升，右側(cè)D1向右運(yùn)動(dòng)，同樣可使桿架實(shí)現(xiàn)舉升運(yùn)動(dòng)；反之，將A1、D1向同時(shí)向左側(cè)運(yùn)動(dòng)，桿架總體高度減小，托架就會(huì)下降。這樣使A1、D1同時(shí)向右或向左運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)托架上升或下降的功能。
特點(diǎn)：穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中；
能很好的實(shí)現(xiàn)舉升的目的；
結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單；
運(yùn)動(dòng)時(shí)需要提供兩個(gè)同向的力。
總結(jié)：此種設(shè)計(jì)可以將A1、D1用拉桿連接，如此一來(lái)使一個(gè)動(dòng)力源即可使兩側(cè)桿架同時(shí)運(yùn)動(dòng)。
方案3：剪式結(jié)構(gòu)，外側(cè)向內(nèi)雙向驅(qū)動(dòng)，如圖1.3所示。
圖1.3 原理方案3
原理說(shuō)明：A2、、C2、C3、、D2、D3、B2端為鉸鏈連接，交叉兩桿中間為鉸鏈連接。、A3、、為滑動(dòng)連接。以左側(cè)桿架為例，當(dāng)端受到水平向右的力時(shí)，A3端會(huì)向C3靠近，那么∠、∠都會(huì)變大，A1C2、A2C1為定長(zhǎng)，所以A1C2、A2C1鉸接處即會(huì)上升，則A2、A3都會(huì)變大，右側(cè)B1向左運(yùn)動(dòng)時(shí)即可實(shí)現(xiàn)右側(cè)桿架的舉升，這樣就實(shí)現(xiàn)了托架的舉升運(yùn)動(dòng)；反之，當(dāng)A1向左，B1向右時(shí)，托架即會(huì)下降。
特點(diǎn)：穩(wěn)定性和可靠性較好；
工藝性較好；
升降平穩(wěn)；
成本適中；
能很好的實(shí)現(xiàn)舉升的目的；
結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單；
運(yùn)動(dòng)時(shí)需要提供兩個(gè)反向的力。
1.2方案確定
總結(jié)： 需要提供兩個(gè)相反方向的力的動(dòng)力可以用兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)力源提供，這樣兩個(gè)動(dòng)力源的同步行不能保證，也可以用一個(gè)電動(dòng)推桿的收縮與伸長(zhǎng)進(jìn)行控制，不過(guò)需要增加連接件，誤差較大。
根據(jù)以上分析，方案2在動(dòng)力源的設(shè)計(jì)方面比其他兩個(gè)方案簡(jiǎn)單，故選擇方案2作為設(shè)計(jì)方案。