双柱液压举升机设计说明书

2021年2月28日发(作者：不为人知)

毕业设计

（

论文

）

计算说明书

题

目

双柱液压举升机结构设计

专

业

机械设计制造及其自动化

班

级

08

级

3

班

学

生

黄

富

指导教师

丰

博

2012

年

液压式双柱汽车举升机设计

摘要

汽车举 升机是用以支撑汽车底盘或车身的某一部分，使汽车升降的设

备。它在汽车维修保养中发 挥至关重要的作用，无论是整车大修还是小修

保养，都离不开它。液压式汽车举升机作为 汽车举升机家族中的一员，它

有着其他举升机无法比拟的优势，如它的结构工作范围广， 可维修高顶棚

车辆，工作空间空旷等，本文较全面的介绍了举升机的分类，在确定了所< /p>

要设计的方案之后，

即针对了举升机的结构及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问题进行补充说明，然后对汽车

举升机立柱，横梁的截面特性，并对主立柱，横梁的强度和托臂的强度进

行了校核验算。设计并对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了

验算，以及对 链条和钢丝绳等的选择计算，以保证设计的举升机满足使用

要求。本课题所设计的是液压 式双柱汽车举升机。

关键字：

液压式

汽车举升机

液压驱动

稳定性

截面特性

Stream-actuated Bibcock Type Automobile Lift.

ABSTRACT

Automobile lift is an equipment that is intended to bearing one region of

automobile chassis or unit construction ,and leading automobile rise and fall .It

entire car overhaul just the same turnaround service, both can not get away it to

automobile life at automobile service curing suffer exert vital action ,so ever .As

lift

familial

one

key

member

,bibcock

type

automobile

lift

has

any

other

lift

cannot analogical advantage :Such as, it adopt large bibcock structure ,scope of

work expand, can repair high scaffold vehicle, operating space open, and so on.

This

text

roundly

introduce

lift's

sort,

after

ascertain

want

designed

scheme,

namely aim at lift's structure and require proceed design and explanation, at the

same time, at the lift design process, it is need to proceed additional remarks be

involved in usability problem. And then analyses bibcock type automobiles lift's

main upright, section characteristic, and check strong rigidity with bracket. Both

that of design with hydraulic cylinder piston perch intensity also proceed proven

with compressed bar, as well as select and count with chain and wire rope to be

sure satisfy the lift operating requirement. This test is stream-actuated bibcock

type automobile lift.

KEY

WORDS:

Bibcock

type,

Automobile

lift

,

Hydraulic

drive

,

Stability

,

Section characteristic

目录

第一章

绪

论

............... ................................... 5

§1.1

举升机的现状

.......................................... 5

§1.2

举升机的发展趋势

...................................... 6

第二章

举升机的方案拟定

....................................... 6

§2.1

举升机的分类

.......................................... 7

§2.2

汽车举升机的主要结构与要求

............................ 7

§2.3

双柱汽车举升机结构方案的确定

.......................... 8

第三章

双柱汽车举升机的结构设计

............................... 8

§3.1

举升装置结构设计

...................................... 8

§3.2

立柱结构设计

......................................... 10

§3.3

支撑结构设计

......................................... 11

§3.4

平衡结构设计

......................................... 11

§3.5

保险结构设计

......................................... 12

第四章

双柱液压举升机的强刚度分析与验算

...................... 14

§4.1

双柱举升机立柱的结构分析和验算

....................... 14

§4.1.1 主立柱的截面特性分析与计算

....................... 14

§4.1.2 主立柱的强度分析与验算

........................... 17

§4.

1.3

主立柱的刚度计算

................................. 21

§4.2

托臂部分的强度校核

................................... 22

§4.2.1 托臂部分截面特性

................................. 22

§4.2.2 托臂部分强度核算

................................. 22

§4.2.3 从托臂处考虑挠度情况

............................. 25

第五章

双柱举升机液压系统设计

................................ 26

§5.1

液压系统工作原理

..................................... 26

§5.2

液压缸活塞杆受压校核

................................. 27

§5.2.1 液压缸活塞杆强度验算

............................. 27

§5.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核

....................... 28

结论

.............. ........................................... 30

参考文献

............ ......................................... 30

致

谢

......................................... ............... 32

第一章

绪

论

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。

< p>

本课题所设计的是液压驱动的双柱汽车 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，对各< /p>

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

< br>格低廉，拥有的市场份额较大。

经过调研了解到国内市场对于维修用举升机的需求量比较大，考虑到

国内的特 点，从实用角度出发，确定如下方案：

一、考虑到大多数维修是屋内作业，野外作业有，但是少，故采用两立

柱升举， 尽量在满足升举条件的情况下，节省空间。

< p>
二、为了减少噪音及其达到升降的平稳性采用液压动力升举装置。

三、由于升举的同时，两个同步液压缸的设计不可能完全 一样，将导致

升举的同时车会发生倾斜，故采用钢丝绳平稳系统，以消除该影响。

四、在满足上述要求的同时，尽量结 构简单，操作方便，适用于整体或

解体搬运尽量做到标准化，通用化，系列化。

设计的目的和意义：随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中< /p>

国的家庭市场。鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给

< br>小客车的维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多

不便，浪 费人力物力，还有占地面积，为了解决上述的所有问题，从而设

计出了汽车液压举升机， 为未来社会的发展带来方便。小客车维修用升举

装置主要应用于家庭和出租车类。应用十 分的广泛，主要用途是通过升举

实现维修的方便和安全。

§

1.1

举升机的现状

汽车举升机是用以支撑汽车底盘或 车身的某一部位，是汽车升降的设

备。汽车举升机作为使用方便、可靠、经济的汽车升移 设备在汽车维修、

保养和存放等行业被广泛高效的使用。随之汽车数量的日益增加。汽车 的

维修。保养和存放依赖于汽车举升机的程度也越来越大。目前。稍有规模

的汽车维修，保养和存放企业都配备有汽车举升机，是汽车举升机的数量

增加 的迅猛，并已成为汽车维修保养设备的重要组成部分。

§

1.2

举升机的发展趋势

尽管国内有不少举升机生产单位，

其产品占有了国内一定的市场份额，

但总体质量有待提高。经市场调研、分析，本设备预计有一定的国外市场

需求，有较好的国内外应用前景，价格适中，适合在国内外推广应用。双

柱式举升机是一 种广泛用于轿车等小型车维修用的举升设备。随着轿车工

业的发展和轿车等小型车的使用 日趋普及，此种型式的举升机需求量也会

日益增大。

第二章

举升机的方案拟定

举升机的种类有很多，每一种都有一些主要的结构、构件，综合考虑

到国内市场 的需求和设计的成本，

以及使用过程中的空间要求和维护费用，

最终确定研究方案。本章主要介绍举升机的分类、主要结构要求和双柱举

升机的结构方案。

§

2.1

举升机的分类

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< /p>

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

< br>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。

§

2.2

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

< p>
）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；

< br>（

6

）托盘结构。

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。

< br>

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。

（< /p>

4

）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。

（

5

）举升机正常运行时的噪音不得超过

80dB

。

（

6

< br>）举升机工作环境温度为

0

—

4 0

℃，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。

§

2.3

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。

< /p>

本次设计的是由液压驱动的

QJY04-02B

< br>型双柱汽车举升机。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

< p>
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。

第三章

双柱汽车举升机的结构设计

液压传动的柱式举升机是目前举升机的主要形式。它是利用安装于柱

子 内部的液压缸推动（或拉动）滑台部件实现升降功能的。它采用电动液

压站驱动，结构合 理、工作平稳、传动效率高、机械磨损少，是近年来生

产的举升机的主要型式。本章主要 介绍了双柱液压举升机各个主要部件的

结构设计。

§

3.1

举升装置结构设计

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

3.1

所示：

图

3.1

驱动举升装置示意图

图

3.1

是 本次设计的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

3.2

是双柱汽车举升机 的举升装置的结构图：

图

3.2

双柱汽车举升机的举升装置结构图

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。

§

3.2

立柱结构设计

双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各有一个立柱。整

个汽车举升机的 重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强

度和刚度。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是比较高，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。

§

3.3

支撑结构设计

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

3.3

所示：

< br>图

3.3

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

< p>
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。

§

3.4

平衡结构设计

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

< br>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

3.4

所示：

上滑轮

滑台

钢丝绳

2件

下滑轮

图

3.4

单个 立柱内钢丝绳的走向示意图

§

3.5

保险结构设计

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。

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

3.5

所示，并且这两个安全锁

所装的位置不在同一 直线上而是互相错开在对角线上，

起到双保险的作用。

1

2

3

图

3.5

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。

第四章

双柱液压举升机的强刚度分析与验算

液压传动的柱式举升机是利用安装于柱子内部的液压缸推动滑台部件

实现升降功能的，所 以立柱和托臂部分为主要的受力部件。由于时间有限，

本章主要针对立柱的截面特性、强 度、刚度和托臂的强度、刚度做了具体

的分析计算，最终保证满足使用要求。

< p>

§

4.1

双柱举升机立柱的结构分析和验算

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。此类汽车双柱举升机构的传 动系统由液压系统驱动和

控制的，通过两个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着立柱滚动，实现滑台的上下移动。

举升机的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

铁安全锁机构等。

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，

2.5

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

2000mm

，工作行程为

1730mm

。

§

4.1.1

主立柱的截面特性分析与计算

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

于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。

因此，

立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉 压应力的

作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。

立柱壳体用钢板整体压制成形，

其内部相应位置焊有保险装 置支承板，

用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有

液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进

行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。

一、确定立柱截面形心和中性轴的位置

将立柱整个截面分可以为

A1

、

A2

、

A3

三个部分，取与截面底边互相重

合的

Z

轴为参考轴（见图

4.1

举升机主立柱 横截面示意图）

，

Z1

、

Z2

、

Z3

分别为三个组合 截面的中性轴，

则三个截面的面积及其形心至

Z

＇

轴的距离

分别

为：

y

1

2

A

2

C

2

1

2

A

2

1

2

1

2

A

3

Y

< br>3

′

C

3

Y

2

′

Z

2

Z

3

A

1

e

2

A

3

C

C

1

Y

c

′

Z

Z

< br>1

Y

1

=

e

1

′

Z

图

4.1

举升机主立柱横截面示意图< /p>

2

A

?

194

?

6

?

194

?

6

?

270

?

6

?

3948

(

mm< /p>

)

1

2

2

A

?

(

35

?

6

)

?

6

?

< p>
2

＝

348

(

< p>
mm

)

A

?

(

57

?

< p>
6

)

?

6

?

2

＝

612

(

mm

)

3

< br>2

∴重心

C

到相应边的距离

< br>e

：

aH

2

?

bd

2

12

?

194

2

＋

270

?

6

2

'

'

Y

1

?

e

1

?< /p>

?

＝

58

.

429

(

mm

)< /p>

2

(

aH

?

bd

)

（

2

12

?

194

＋

270

?

6

）

…

…< /p>

…

…

′

(4.1 )

'

'

e

?

H

?

e

?

194

?

58

.< /p>

429

?

135

.

571

(

mm

)

2

1

'

Y

(

mm< /p>

)

…………

(4.2)

2

?

194

?

3

?

191

'

Y

3

?

194

?

6

?

14

.

5< /p>

?

173

.

5< /p>

(

mm

)

……… …

(4.3)

整个截面形心

C

在对称轴

Y

上的位置则为：