普通式双柱汽车举升机设计

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目录

摘要 (1)

1 举升机的方案拟定 (1)

1．1 举升机的基本情况 (1)

1．1．1 常用汽车举升机的结构类型 (1)

1．1．2 汽车举升机的主要参数 (1)

1．2 汽车举升机的主要结构与要求 (2)

1．2．1举升装置的要求 (2)

1．3 普通式双柱汽车举升机结构方案的确定 (2)

2 普通式双柱汽车举升机的结构设计 (3)

2．1 举升装置 (3)

2．2 立柱 (4)

2．3 支撑机构 (5)

2．4 平衡机构 (6)

2．5 保险机构 (6)

3 普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算 (7)

3．1 普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算 (7)

3．1．1 主立柱的截面特性分析与计算 (7)

3．1．2 主立柱的强度分析与验算 (9)

3．1．3 主立柱的刚度计算 (15)

3.2 托臂的强度校核 (15)

3．2．1 托臂的截面特性 (15)

3．2．2 托臂的强度核算 (16)

3．2．3 从托臂处考虑挠度情况 (18)

4 液压系统 (19)

4．1 液压系统工作原理 (19)

4．2 液压缸活塞杆受压校核 (20)

4．2．1 液压缸活塞杆强度验算 (20)

4．2．2 液压缸活塞杆受压稳定性校核 (20)

5 结论 (21)

参考文献 (21)

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普通式双柱汽车举升机设计

摘要：双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。

本课题所设计的是液压驱动的普通式双柱汽车举升机。它的特点是：①性能可靠，低能耗，操作方便；②无横梁，结构简单；③非对称托臂可伸缩，保证了安全性；④托脚的最低位置低，使得车辆的底盘可以比较低，

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对各种车辆的适应性扩大了；⑤与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；

⑥价格低廉，拥有的市场份额较大。

关键词：普通式，双柱举升机，结构特点，非对称式，机械结构设计，液压驱动，截面特性。

1 举升机的方案拟定

1.1 举升机的基本情况

1.1.1常用汽车举升机的结构类型

目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。

仅从举升机的外型来分类的基本形式就有：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机

按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机。

从举升机的驱动方式分，主要有：电机驱动式举升机和液压驱动式举

升机。

1.1.2 汽车举升机的主要参数

普通式双柱举升机、龙门式双柱举升机和四立柱式举升机这三种目前市场上主要的汽车举升机的主要技术参数统计如表1.2所示。

表1.2汽车举升机的主要参数

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额定举升质量最大举升高度盘距地高度全程上升时间全程下降时间普通式双柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec 龙门式双柱 2.5-4 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec 四立柱式 2.5-4.5 T 1700-1800mm 110-180mm 50-70 Sec 20-60 Sec

1.2汽车举升机的主要结构与要求

举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式；（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。

1.2.1举升装置的要求

在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。

举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。

我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：

（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。

（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。

（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。

（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。

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（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。

（6）举升机工作环境温度为0—40℃，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60℃。

（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。

（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。

1.3普通式双柱汽车举升机结构方案的确定

通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。如下图1.10所示：

图1.10普通式双柱举升机的结构示意图

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本次设计的是由液压驱动的QJY04-02B型普通式双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。QJY04-02B型普通式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。

2 普通式双柱汽车举升机的结构设计

2.1 举升装置

本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图2.1所示：

图2.1驱动举升装置示意图

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图2.1是本次设计的普通式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。图2.2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：

图2.2普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图

从图中可以看到，普通式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。

2.2 立柱

普通式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。图2.3是左边立柱的俯视图。整个举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一

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定的强度和刚度。（强刚度的设计计算在第四章）。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度等。

图2.3左立柱的俯视图

2.3 支撑机构

托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图2.4所示：

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图2.4非对称式托臂的工作范围示意图

1—托臂原始工作位置，2—托臂伸长后的工作位置

其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1

来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂

的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于

支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证

托臂的强刚度了。非对称式托臂的详细结构如下图2.5所示：

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图2.5非对称式托臂的结构图

2.4 平衡机构

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-- 由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平

衡。单个立柱里的钢丝绳的走向如图2.6所示：

钢丝绳

下滑轮

2件上滑轮

滑台

图2.6单个立柱内钢丝绳的走向示意图

2.5 保险机构

汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护[10]。

本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图2.7所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线

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上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用[7]。

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图2.7电磁铁安全锁

1—电磁铁，2—保险孔板，3—保险孔支撑座

作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。

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3普通式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算

双柱式汽车举升机的结构形式有多种，QJY04-02B型举升机系是指液压驱动的双柱举升机。此类举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构。

本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，4吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于50秒；电动机功率2.2 KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为1850mm，工作行程为1730mm。

3.1 普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算

3.1.1 主立柱的截面特性分析与计算[5]

主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机

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