双柱液压式汽车举升机液压系统设计毕业设计（论文） - 图文

目 录

1绪论 ................................................................................................................................................... 1 2液压举升机概述概述 ....................................................................................................................... 4

2.1举升机的介绍 ........................................................................................................................ 4 2.2举升机的作用 ........................................................................................................................ 5 2.3举升机的种类 ........................................................................................................................ 5 3液压系统在工程中的应用及优缺点 ............................................................................................... 6

3.1液压系统在工程中的应用 .................................................................................................... 6 3.2液压系统的优点 .................................................................................................................... 7 4液压系统的设计步骤与要求 ........................................................................................................... 8

4.1设计步骤 ................................................................................................................................ 8 4.2设计要求 ................................................................................................................................ 9 5制定基本方案和绘制液压系统图 ................................................................................................... 9

5.1基本方案 ................................................................................................................................ 9

5.1.1调速方案的选择 ......................................................................................................... 9 5.1.2压力控制方案 ........................................................................................................... 10 5.1.3顺序动作方案 ........................................................................................................... 10 5.1.4选择液压动力源 ....................................................................................................... 11 5.2绘制液压系统图 .................................................................................................................. 11 6双柱液压式汽车举升机液压系统工作原理及特点 ..................................................................... 13

6.1液压系统的工作原理 .......................................................................................................... 13 6.2液压系统的工作特点 ......................................................................................................... 15 7液压系统主要参数的确定及工况分析 ......................................................................................... 15

7.1升降机的工艺参数 .............................................................................................................. 15 7.2工况分析 .............................................................................................................................. 15 8 液压系统主要参数的计算 ............................................................................................................ 15

8.1初步估算系统工作压力 ...................................................................................................... 16 8.2 液压执行元件的主要参数 ................................................................................................. 16

8.2.1液压缸的作用力 ....................................................................................................... 16 8.2.2缸筒内径的确定 ....................................................................................................... 17 8.2.3活塞杆直径的确定 ................................................................................................... 17 8.2.4液压缸壁厚的确定 ................................................................................................... 19 8.2.5液压缸的流量 ........................................................................................................... 20 8.3速度和载荷计算 .................................................................................................................. 20

8.3.1执行元件类型、数量和安装位置 ........................................................................... 20 8.3.2速度计算及速度变化规律 ....................................................................................... 21 8.3.3执行元件的载荷计算及变化规律 ........................................................................... 21

9液压元件的选择及计算 ................................................................................................................. 23

9.1液压泵的选择 ...................................................................................................................... 23

9.1.1泵的额定流量 ........................................................................................................... 23 9.1.2泵的最高工作压力 ................................................................................................... 24 9.1.3确定驱动液压泵的功率 ........................................................................................... 24 9.2选择电机 .............................................................................................................................. 26 9.3连轴器的选用 ...................................................................................................................... 27 9.4 控制阀的选用 ..................................................................................................................... 27

9.4.1 压力控制阀 .............................................................................................................. 28 9.4.2 流量控制阀 .............................................................................................................. 28 9.4.3 方向控制阀 .............................................................................................................. 29 9.5 管路，过滤器选择计算 ................................................................................................... 29

9.5.1 管路 .......................................................................................................................... 29 9.5.2 过滤器的选择 .......................................................................................................... 30 9.6 辅件的选择 ......................................................................................................................... 31

9.6.1温度计的选择 ........................................................................................................... 31 9.6.2压力表选择 ............................................................................................................... 31 9.6.3油箱 ........................................................................................................................... 32

10 液压系统性能验算 .................................................................................................................... 32

10.1系统压力损失验算 ............................................................................................................ 32

10.2 计算液压系统的发热功率 ............................................................................................... 34 总 结 ................................................................................................................................................ 35 致 谢 ................................................................................................................................................ 36 参考文献 ............................................................................................................................................ 37

1 绪 论

本次毕业设计是根据我们机电一体化专业的学生，所掌握的专业知识而编写的。它突出了液压技术的特点，实现机械和电气控制的有机地融合在一起，从而实现机电一体。本文主要介绍音乐池升降台的液压系统的设计思路、液压系统的工作原理及各种液压元件的选用。近年来，我国汽车业蓬勃发展，尤其是轿车行业。多年来轿车进入普通家庭的梦想已经成为现实。汽车维修行业也随之得到大力发展，各种维修设备的需求迅速扩大，汽车举升机是维修厂的必备品，也是重要的维修机械。

汽车举升机的作用是将维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。汽车举升机一般分为双柱和四柱两种。无论哪一种，都要求其能够从两侧将汽车水平同步举升，不能发生侧偏。而汽车底盘下方必须为空的，以方便工人进行维修作业。这就要求汽车举升机两侧的举升装置必须是分离的，而两侧上升或下降又必须是完全同步的。由于汽车的重量一般都较大，而且升降时要求非常平稳，所以汽车举升机一般都采用液压系统进行驱动。本毕业设计就双柱液压式汽车举升机的液压系统进行设计。

2 液压举升机概述概述

2.1举升机的介绍

液压举升机是用于汽车维修行业的汽车修理机械。汽车举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，整车大修及修保养，都离不开液压汽车举升机，随着我国汽车销售量的增加液压汽车举升机作为汽车维修的重要工具，需求量也大大增加。 汽车举升机是指汽车维修行业用于汽车举升的汽保设备。举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它，，其产品性质、质量好坏直接影响维修人员的人身安全。在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的街边店（如轮胎店），几乎都配备有举升机。

2.2举升机的作用

汽车举升机的作用是将维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。

2.3举升机的种类

随着近几年国内汽修工具举升机行业的发展，无论在产品设计、技术开发还是售后服务方面，都进行了很多的改进，销量也大大提高。国外品牌尽管价格较高，但依靠其产品质量好、性能稳定、设备操作简单，在经销商中建立了良好的口碑。

举升机按照功能和形状来分，一般可分为，两柱，四柱，剪式三大类。

1双柱液压式汽车举升机，如图1-1。

用于举升小型重量不超过3000kg的汽车

图1-1

2四柱液压式汽车举升机，如图1-2。

用于举升大中型汽车

图1-2

3剪式液压举升机，如图1-3。

用于举升小型汽车

如图1-3

3液压系统在工程中的应用及优缺点

3.1液压系统在工程中的应用

液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出

现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。 解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。

现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。 3.2液压系统的优点

（1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。

（2）质量轻体积小 重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比

采用机械传动时的质量减轻了1t。

（3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。

（4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且调速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。

（5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。

（6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。

（7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件．

（8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。

（9）便于实现自动化 当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。

（10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化．也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。

4 液压系统的设计步骤与要求

4.1设计步骤

（1）明确设计方案； （2）确定液压执行元件的形式；

（3）进行工况分析，确定系统的主要参数； （4）制定基本方案，拟定液压系统原理图； （5）选择液压元件；

（6）液压系统的性能验算； （7）绘制工作图，编制技术文件。

4.2设计要求

液压系统的设计在双柱液压式汽车举升机的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。

本举升机对液压系统的设计要求可以总结如下：

举升机的升降运动采用液压传动，手动控制，举升机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为双臂的起降，其工作负载变化范围为0-3000Kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行的升降速度：0.05-0.1m/s; 机械同步误差：±2mm机械定位误差：±1m液压执行元件有两组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，适用于小型汽车的举升，工作精度要求一般。

5 制定基本方案和绘制液压系统图

5.1基本方案

5.1.1调速方案的选择

调速方案对液压系统的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。

常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本举升机采用节流调速回路，节流调速一般采用定量泵，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。节流调速又分别有进油节流、回油节流

和旁路节流三种形式。进油节流启动冲击小，回油节流常用于有负载的场合，旁路节流多用于高速。节流调速一般采用开试循环形式，在开试系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，在排回油箱。开试回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。节流调速回路具有以下特点：承载能力好、成本低、调速范围大、适用于小功率、轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差、效率低、发热大。节流调速适合举升机的液压系统的调速方案，故选择节流调速、回路效率低、功率损失大。 5.1.2压力控制方案

液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或一定压力范围内工作，也有的需要多级连续或无级连续调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。

在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。

在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。所以升降台的压力控制由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。 5.1.3顺序动作方案

主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。使用分流阀，既可以使两个液压缸的进油流量相等，也可以使两缸的回油量相等，从而液压缸往返均同步。为满足两个液压缸的流量需要，本回路即是。分流集流阀亦只能保证速度同步，同步精度一般为2～5% 。按下上升启动两个液压缸同步上升，液压缸上升到上限位置碰到行程开关换向阀换中位，系统压力保持不变。按下下降按钮两个液压缸同步下降，下降到下限位置碰到行程开关换向阀换中

位，实现系统卸荷。 5.1.4选择液压动力源

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵，它将机械能转变为液压能。由于机械作用，油泵在其进油口产生局部真空。油液在大气压力的作用下通过进油口进入油泵内部。油液再推动油液进入液压系统。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。

5.2绘制液压系统图

根据上述分析，可以基本拟订本次所设计的液压控制系统的原理图

6双柱液压式汽车举升机液压系统工作原理及特点

6.1液压系统的工作原理

举升机的液压回路如图1所示，共部分组成：升降回路，补油回路和机械锁回路。

机械锁回路机械锁回路由油缸1油、缸2和两位三通阀3组成，油缸1控制左举升臂机械锁的开合，油缸2控制右举升臂机械锁的开合，当两位三通阀3处于图示右位工作时，两油缸下腔与油箱直接相通，腔内油压为0。油缸活塞在腔内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回，机械锁闭合，举升机的举升臂被锁住，不能移动。此时，工人可以进行各种维修工作，当电磁铁YA1得电，两位三通阀3左位工作，压力油进入液压缸1,2的下腔，驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可以自由的上升或下降。升降回路，升降回路由左升降液压缸13、右升降液压缸14、三位四通换向阀6以及节流阀8、单向阀9组成，其中，液压缸13和14分别驱动举升机的左右两个举升臂升降，两缸串联，缸13的上腔与缸14的下腔直接相连。在无泄漏的情况下，活塞上升时，左缸13上腔流出的液压油全部流入右缸14的下腔，而在下降时，缸14下腔流出的液压油全部流入缸13的上腔。这样，两缸的活塞就会同时升降。如果两油缸内径及活塞杆直径设计合理，就会使两缸活塞完全同步地上升或下降，举升机的两个举升臂也就始终处于相同的高度。

液压缸13、14活塞的升降由三位四通换向阀6控制，当电磁铁YA2得电时，换向阀6处于左位，液压油经过单向阀9驱动油缸13和14的活塞同步上升，举升臂把汽车举起，当电磁铁YA3得电时换向阀6处于右位，液压油驱动油缸13和14的活塞同步下降，缸13下腔排出液压油经节流阀8流回油箱，举升臂将汽车放下，此处，单向阀9和节流阀8的作用是当举升臂推动汽车上升时，液压油经单向阀9大量流入缸13的下腔，以较快的速度推动活塞上升；而当修理完毕，将汽车放下时，缸13的下腔流出的液压油需经过节流阀8流回油箱，形成节流阀出口调速回路，节流阀的节流及背压作用可以防止举升机在汽车重力和举升臂自重的作用下过快下降，避免发生事故。当YA2和YA3都不得电时，换向阀6处于中位，此时，油缸13和14的活塞位置被锁定，不能移动。相对应两举升臂也就停止不动。

补油回路假如液压油无泄漏，而油缸的设计和制造精度有达到要求的话，以上回路足以保证两举升臂的同步上升和下降。但由于泄漏不可避免，油缸和活塞之间，两油缸之间的管路联接等处，都会产生一定的泄漏，压力越大，使用时间越长，泄漏就会越厉害，由于液压油的泄漏，两活塞的移动必将产生误差。随着时间的推移，误差不断累积当累积达到一定程度，就会超出两举升臂允许的高度误差。为了使两举升臂能够长时间的同步运行，必须消除这种同步误差，由于误差主要是由液压油泄漏引起的，所以我们设计了补油回路。

补油回路由两个二位三通电磁阀10和11、液位单向阀12、溢流阀7及行程开关15和16组成。行程开关15和16安装在举升机两侧举升臂行程的最上端。当换向阀6的左位工作，油缸13和14的活塞在液压油的驱动下同时上升，假若两活塞完全同步，同时到达最高点，两行程开关同时接通，补油回路不工作，若液压缸13的活塞首先到达最高点，行程开关15被接通，但缸14却未到达顶点，开关16仍处于断开状态，则电磁铁YA4得电，二位三通电磁阀10右位工作，液压油通过电磁阀10和液控单向阀12想液压缸14下腔补油，使缸14的活塞继续上行，直到到达最高点时，行程开关16被接通，电磁铁YA2和YA4同时失电，三位四通阀6回到中位，二位三通阀10也返回左位，液控单向阀12闭合，补油结束。反之，若缸14活塞首先到达行程的最高点，而缸13活塞还未到达时，行程开关16导通但15处于断开状态，电磁阀YA5得电，其上位工作，压力油通过阀11通至液控单向阀12的控制口，将单向阀12打开。此时，缸13活塞继续上行，其上腔多余的液压油通过液控单向阀12和换向阀10的左位以及溢流阀7排入油箱。当缸13活塞到达其行程上端，行程开关15接通时，YA5和YA2同时失电，阀6回到中位，阀11恢复下位，液控单向阀12关闭，补油结束，此处溢流阀7的作用是产生一定的背压，避免液控单向阀12打开时因缸14下腔直接连通油箱而可能产生的右升降臂在重力作用下下降的情况。

由于左右两缸在结构上是分离的，两缸之间封闭腔具有一定的体积，当举升机负重上升时，两缸之间封闭腔内的压力会突然增加，由于油液具有可压缩性，此封闭腔体积会有所减少，使左缸的开始位置上升时就会高于右缸，产生一定高度误差，但因为油液的可压缩性小，两缸之间产生的高度误差也很小，又因为举升机对两举升臂间的高度误差要求不高，而且两举升臂间的跨度又较大，所以因油液

压缩而产生的两缸间高度差对举升机的正常工作不会产生任何影响。假如对两缸之间的误差要求较高的话，可以在起始位置加装两个行程开关，控制补油回路工作进行补油即可。 6.2液压系统的工作特点

双油缸驱动,板式链承载负荷,安全系数大， 双保险机械自锁结构,确保举升时安全。设有补油回路，直接避免了可能产生的升降臂在重力情况下下降的情况。经济效益好、结构简单、操作维护方便。

7 液压系统主要参数的确定及工况分析

7.1升降机的工艺参数

本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为： 举升重量 3000kg 总高度 2608mm 举升高度 1800mm

托盘距地面最小高度 110mm 电机功率 2.2kw

全行程上升下降时间 50~60s 电压 380v/50Hz 机器总重 650kg 7.2工况分析

通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作工程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据，液压系统的主要参数压力和流量，他们是设计液压系统选择液压元件的主要依据，压力取决于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。-

8 液压系统主要参数的计算

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