PAGE1一種液壓驅動的剪叉式汽車底盤升降系統(tǒng)設計摘要汽車作為工業(yè)革命的產(chǎn)物，在科技發(fā)達的今天，已經(jīng)走進人們的日常生活，目前幾乎每家每戶都配備了私家車，以便利我們的出行。但是車輛在使用過程中需要對其進行保養(yǎng)維修，以提高其使用壽命以及維持良好的性能。在進行汽車檢查以及維修保養(yǎng)時，通常需要將車輛底盤進行提升，以保方便工作人員進行檢查。目前常見的汽車底盤其上方式有許多種，但是其性能以及便利性不高，本次設計就是針對一種汽車升降系統(tǒng)進行結構設計。本次設計完成了一種液壓驅動的汽車底盤升降系統(tǒng)的結構設計，包含三維建模分析、二維圖紙裝配圖、零件圖的圖紙輸出以及在對其設計中的關鍵零部件的計算設計校核，校核其穩(wěn)定性以及輸出力，在設計完成后通過使用三維設計軟件完成了對汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的動畫分析，模擬了其動作流程以及對設計結構部分的檢驗，檢驗其是否發(fā)生干涉，通過動畫設計的完成更加形象方便的對汽車底盤升降系統(tǒng)結構的動作有了更加直觀的了解。最后對本次整個設計進行了一個全面的說明，編寫本次設計說明書部分。關鍵詞：汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計設計，液壓系統(tǒng)設計，升降機構，汽車升降機，三維設計，動畫設計分析。目錄第一章緒論 11.1課題研究的背景資料分析 11.2課題研究現(xiàn)狀分析 21.2.1國外研究現(xiàn)狀分析 22.2國內研究現(xiàn)狀分析 31.3課題研究的意義以及主要完成的內容 41.4課題研究存的問題以及發(fā)展趨勢 4第二章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的方案分析 62.1課題研究的方案分析對比一 62.2課題研究的方案分析對比二 72.3課題研究的方案分析對比三 82.4液壓方案設計 92.4.1系統(tǒng)簡述 92.4.2本次設計的液壓系統(tǒng)原理圖分析 10第三章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計與計算分析 123.1剪叉結構分析 123.2剪叉機構的受力分析 133.3液壓缸計算分析 153.3.1初選壓力 153.3.2油缸缸筒的計算 163.3.3活塞組件的計算 193.3.4其它部件的設計 213.4叉板的計算校核 22第四章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的三維設計 264.1三維設計簡述 264.2零件圖的繪制 264.2.1零件建模指令分析 264.2.2汽車底盤支座零件圖的建模 274.3裝配圖的繪制 324.4工程圖的繪制 344.5動畫設計 35結論 38參考文獻 40第一章緒論1.1課題研究的背景資料分析汽車作為一個重要的交通工具目前已經(jīng)十分普及，逐漸進入到尋常百姓家。近幾天我國的汽車保有量逐步升高，在方便了人們出行的同時，由于其車輛需要定期保養(yǎng)以及維護，因此其離不開對汽車的檢查，汽車底盤是汽車結構中十分重要的一部分，起到支撐車身的作用，其性能好壞直接影響乘客的安全以及舒適程度，因此其需要定期進行檢查，由于汽車底盤較矮，維修人員在對底盤檢查時需要借助外部環(huán)境以及工具等，在早些年對汽車底盤的檢查主要是通過使用地坑的形式進行完成的，在地面上上挖掘一個方形的深陷地面的空洞，維修人員可以進入內部，然后車輛開入方向孔洞上部，通過空洞可以觀察汽車底盤的外觀以及進行技術性的檢查。隨著近幾年設備制造業(yè)迅速發(fā)展，目前這個傳統(tǒng)的方式大多被機械設備所替代，逐漸出現(xiàn)了一種汽車底盤升降系統(tǒng)，其可以實現(xiàn)對汽車的升降，并且可以通過對設備的控制，實現(xiàn)不同高度的調節(jié)，十分方便的解決了汽車底盤升高的問題。本次設計就是針對這一汽車底盤升降的結構設計部分和三維建模的過程進行設計，使其更加方便的實現(xiàn)對汽車底盤的升降并且使其更加安全、可靠。如下圖所示是一種常見的汽車升降外觀圖。圖1.1一種汽車底盤升降系統(tǒng)結構外觀圖1.2課題研究現(xiàn)狀分析1.2.1國外研究現(xiàn)狀分析汽車升降系統(tǒng)的發(fā)展距今已經(jīng)有八十年的歷程，其最早出現(xiàn)在美國，主要是通過使用氣動系統(tǒng)實現(xiàn)了對汽車底盤的升降過程，由于氣動系統(tǒng)氣壓較低，為了達到起重的目的，使用的氣缸直徑較大，因此較為笨重并且有與壓縮空氣具有一定的彈性，因此在起重后會產(chǎn)生震動，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著科技的進步，在1966年德國一家機械制造公司設計研發(fā)了世界第一臺雙柱升降系統(tǒng)，并得到了廣發(fā)使用。雙柱升降系統(tǒng)較單柱升降系統(tǒng)其性能更加優(yōu)越，安全性能較高，避免了由于單柱升降系統(tǒng)升降距離發(fā)生偏差導致底盤市區(qū)穩(wěn)定的情況，并且逐漸使用了液壓系統(tǒng)以及電動系統(tǒng)增加了其起重力矩，使得其起重效率和負載質量越來越大，并且其結構類型也逐漸多樣化，比如剪叉式升降系統(tǒng)、四柱升降系統(tǒng)、氣動小負載升降系統(tǒng)以及大型車輛底盤升降系統(tǒng)等。隨著世界范圍內對此類設備的發(fā)展以及推廣，目前在汽車4S店以及維修保養(yǎng)中心等對此類設備的使用十分廣泛，逐漸取代了傳統(tǒng)的地溝方式，其性能以及安全性也越來越優(yōu)秀。

1.2.2國內研究現(xiàn)狀分析我國由于近現(xiàn)代對汽車工業(yè)的發(fā)展較晚，相對于其發(fā)達國家我國在該方面的研究是較為落后的，主要在改革開放以后，我國從起初對國外先進技術的引進以及智能制造技術的發(fā)展，在幾幾十年我國發(fā)展較為迅速，逐漸在汽車制造以及相關設備的自動化制造方面獲得了長足的進步，并逐漸成為世界上的制造大國。據(jù)統(tǒng)計我國汽車行業(yè)的發(fā)展其發(fā)展迅速主要是政策向導、經(jīng)濟增長、技術發(fā)展以及人民需求等方面，首先我國汽車底盤升降系統(tǒng)的發(fā)展是建立在汽車工業(yè)發(fā)展的基礎上，我國汽車保有量逐步升高，并且成為了世界上汽車大國，我國的制造業(yè)技術發(fā)展迅速，一些優(yōu)秀的國產(chǎn)汽車品牌出現(xiàn)，增加了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，提高了我國對汽車制造業(yè)的發(fā)展，并且在汽車附屬配件的發(fā)展方面取得了一定的進步。據(jù)相關統(tǒng)計表面我國目前汽車升降系統(tǒng)中市場規(guī)模已經(jīng)達到7000億元，并且向著穩(wěn)定平穩(wěn)的方向發(fā)展，如下所示是目前江浙滬地區(qū)近幾年的汽車升降系統(tǒng)發(fā)展分析圖。圖1.2我國汽車升降系統(tǒng)增長曲線圖由此可見我國對此類裝置的需求以及發(fā)展是十分巨大的，并且具有逐年正增長的勢頭，這表面了我國市場的廣闊性。在對其制造技術方面，我國目前對其制造技術已經(jīng)十分先進，基本已經(jīng)達到了世界的同時期水平，在對其制造方面已經(jīng)能夠實現(xiàn)技術轉化以及自主研發(fā)能力。雖然我國對相關設備的制造技術已經(jīng)十分成熟但是我國也要加強對其發(fā)展，在自主研發(fā)的同時不斷學習與改進，才能在世界范圍內保持不敗之地。1.3課題研究的意義以及主要完成的內容本次設計是完成了對汽車底盤的升降系統(tǒng)的結構設計部分，完成了對結構部分的三維建模過程，并且對其結構部分進行了圖紙繪制，對整個設計的過程做了一個較為詳細的論述。本次設計中解決了目前汽車底盤的升降問題，可以更加方便快速的實現(xiàn)汽車底盤的升降，保證對汽車底盤進行快速的檢查，并且具有一定的安全性，保證工作人員的安全。通過本次畢業(yè)設計首先鍛煉了自己的設計能力，包括對方案的設計部分、方案的對比選擇、結構設計部分以及傳動系統(tǒng)的分析等內容，并且完成了對其三維建模設計過程，鍛煉了自己的三維繪圖能力，使得自己所學的知識得到了更加全面的回顧，對以后的工作學習幫助較大，使得自己獲取了一個結構設計過程的方式方法，比如對相關資料的檢索，對結構設計過程中的標準件的樣本查閱型號選擇選擇以及使用等有了進一步提高，并且對目前汽車底盤升降結構部分是一個促進作用，能夠結合當前的自動化裝置實現(xiàn)對其不同高度的檢測與控制，促進了該類設備的進步。本次課題研究主要完成一下內容。完成汽車底盤升降系統(tǒng)的結構設計，并繪制三維結構圖紙、進行虛擬裝配和二維裝配圖以及關鍵部分的零件圖；完成汽車底盤升降系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)進行設計，增加其負載能力；對驅動方式進行選擇，比如電動式、氣動負載式、液壓驅動式等不同方式進行對比分析，確定設計方案，并對其完成計算分析，撰寫論文。1.4課題研究存的問題以及發(fā)展趨勢目前在對汽車升降系統(tǒng)的制造中其主要有一下幾個問題以及其經(jīng)過當前問題和其當下發(fā)展趨勢：目前汽車升降系統(tǒng)其穩(wěn)定性、高負載能力也有待研究，使其體積更小占用空間更小的前提下，增加其負載能力，這也是與相關配件的制造技術相關的，因此要對其零部件部分進行發(fā)展；結構設計方面其主要是如何高效的實現(xiàn)對汽車底盤的升降過程，保證其安全性，一個安全的汽車底盤升降系統(tǒng)是前提條件，只有其安全性能達到一定的要求是實現(xiàn)汽車升降合理化利用與發(fā)展的基礎，因此要保證其升降的安全性能；整個高效的銷售平臺，目前我國對該類裝置的銷售較為分散，主要是各大技術制造企業(yè)進行各自銷售，目前互聯(lián)網(wǎng)技術大力發(fā)展的背景之下，借助互聯(lián)網(wǎng)+實現(xiàn)對該類設備的銷售平臺建設以及實現(xiàn)快速銷售；設備的系列化，由于該類設備所起重重量限制，因此其需要進行系列化以及型號細分，才能保證對不同產(chǎn)品進行安全有效的生產(chǎn)，才能保證其良好的發(fā)展以及合理的技術分類與支撐。

第二章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的方案分析2.1課題研究的方案分析對比一在目前常見的汽車底盤升降系統(tǒng)中，龍門式其中結構使用廣泛，由于其結構緊湊以及安裝較為便捷，在目前小維修車間以及個人使用汽車底盤升降系統(tǒng)中使用較為廣泛，整體結構成龍門式，通過電機驅動實現(xiàn)一個升降的過程，通常通過鏈傳動或者絲桿傳動實現(xiàn)了升降底盤升降叉板的升降過程。其整體結構圖如下所示。圖2.1方案對比一龍門架汽車底盤升降結構圖該種結構在使用過程中，首先將叉板進行旋轉，將車輛開進汽車底盤升降結構中，停放在指定位置，此時通過工作人員旋轉叉板，使其防止在汽車邊梁上，此時可以進行對汽車的起升。如下圖叉板結構圖。圖2.2龍門式位移叉板外觀圖此時啟動電機進行運轉，通過傳動系統(tǒng)將電機的驅動旋轉力轉化為叉板的上升和下降的運動，此時帶動汽車進行上升和下降的操作。這種結構形式雖然較為簡單但是存在一定的弊端。第一其操作連續(xù)性不高，需要工人進行協(xié)助，而且在對叉板的擺放中需要工人有一定的經(jīng)驗，防止其重心發(fā)生偏移造成事故；第二其電機驅動其負載有限，當電機突然損壞或者斷電情況下，容易發(fā)生意外，造成不必要的損失，并且在失電狀態(tài)下其沒有緩降的措施，從而導致該結構形式發(fā)生突發(fā)狀況的比率較大。2.2課題研究的方案分析對比二課題研究的方案二采用一種液壓驅動式的剪叉結構形式，這種方式采用液壓驅動，其負載力較大，并且其升降平穩(wěn)，穩(wěn)定性高，并且其壽命長。其結構如下圖所示。圖2.3雙側液壓驅動剪叉式升降系統(tǒng)結構外觀圖由上圖可見這種結構通過一個剪叉板的位移方式，液壓缸的直線運動實現(xiàn)了載車平臺的起升和下降過程。通常情況下這種結構形式能夠承受較大的負載，但是目前這種結構由兩側支撐，其中間位置留出的可供操作工人進行操作的空間較小，這是一個弊端。2.3課題研究的方案分析對比三 通過對上述方案的分析，方案一和方案二其結構雖然都能完成汽車底盤升降的功能，但是其都存在一定的弊端，比如方案一龍門架電機驅動的形式其負載小，穩(wěn)定性不高，在電機損壞或者斷電情況下容易發(fā)生事故；方案二雖然其性能較為穩(wěn)定，安全性較高，但是其在對汽車進行保養(yǎng)檢修時其操作空間較小。其側面連接，只有中間窄小空間可以進行維修。因此本次方案三針對以上兩種方案進行一個改進設計，提出本次設計的結構方案。本次設計借助方案二的液壓驅動方式，以及采用剪叉式機構實現(xiàn)一個對汽車底盤的提升，并且降低方案一在操作過成功中繁雜的操作步驟，以及對其使用的提高其便利性。本次設計將方案二兩側升降改為四輪升降，因此其空間較大，并且其負載力更大，安全性能更高，并且增加了工人的操作空間。其結構布置方案圖如下所示。圖2.4設計方案布置圖其整體布置圖如下所示，根據(jù)本次設計要求合理布置其尺寸位置，保證其車輛四個輪均在升降平臺上，并且留有一定的裕量，以使用更多型號的汽車使用；其中升降機構預埋固定在混凝土結構中，通過地腳進行連接固定，防止其發(fā)生移動以及偏移；其中剪叉機構采用雙剪叉機構的形式，可以增加其起升高度，降低壓縮狀態(tài)下其原始高度，從而降低埋入混凝土結構部分的高度，降低其挖掘深度；采用液壓驅動，其負載力大。結構簡單并且壽命長，性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高。2.4液壓方案設計2.4.1系統(tǒng)簡述 在我們常見的氣動技術和液壓技術的學習中，這兩種的運行原理相同，其主要區(qū)別是動力源的不同，氣動技術是以氣源作為負載進行工作的，而液壓系統(tǒng)則是以液壓油的壓力作為驅動源進行動力傳遞的。在兩種技術中液壓系統(tǒng)相對與氣動系統(tǒng)要更加復雜一點，本次設計對液壓系統(tǒng)的構成做簡要的論述，如下所示。液壓系統(tǒng)是目前在機械設備制造中使用較為廣泛的一種驅動動力系統(tǒng)，其主要運用在高負載的設備運行過程中，比如我們較為常見的液壓壓力機、液壓注塑機、液壓硫化機等，其相對與電機驅動雖然系統(tǒng)較大但是在負載以及使用壽命上具有加大的優(yōu)勢，在液壓系統(tǒng)中主要通過動力產(chǎn)生裝置、控制裝置、動力傳遞裝置、電氣控制裝置以及執(zhí)行裝置和輔助配件等部分組成。動力產(chǎn)生裝置主要是液壓泵實現(xiàn)的，通過液壓泵連接的電動機實現(xiàn)泵的運動，提供液壓油傳遞的能量；動力傳遞裝置主要是液壓系統(tǒng)中的油路，是液壓油流動的通道；控制裝置主要是由電磁換向閥、單向閥、電磁比例調速閥、溢流閥、節(jié)流閥等諸多的具有特定功能的液壓元件之間的配合作用實現(xiàn)一定的功能；執(zhí)行裝置主要是液壓缸和液壓馬達，液壓缸實現(xiàn)了一個直線運動的執(zhí)行動作，而液壓馬達則實現(xiàn)了一個回轉運動的執(zhí)行動作方式；輔助配件主要是一些管接口、壓力表、油溫表、油位顯示器等輔助元件實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的細節(jié)處理；電氣控制系統(tǒng)作為液壓系統(tǒng)的核心，在自動運行過程中起到十分關鍵的作用，主要實現(xiàn)對各液壓元件組成的特定功能動作實現(xiàn)的控制部分，比如對電磁比例換向閥進行控制實現(xiàn)液壓缸的伸出與縮回，對電磁比例調速閥的控制實現(xiàn)對運行速度的調節(jié)等。如下圖所示是一種典型的液壓系統(tǒng)結構圖。圖2.5一種典型的液壓系統(tǒng)結構原理圖2.4.2本次設計的液壓系統(tǒng)原理圖分析在本次液壓系統(tǒng)的設計中，其需要對四個液壓缸進行驅動，并切實現(xiàn)液壓缸的同步給油，因此在設計中四個液壓缸設計為并聯(lián)結構，有利于其同步執(zhí)行，防止使其內部油路進行聯(lián)通，使得對汽車升降過程中其四個輪的抬升力相同。在液壓系統(tǒng)中設計有液壓泵站、油箱。液壓壓力表、節(jié)流閥、電磁換向閥、流量閥等。本次設計的液壓系統(tǒng)原理圖如下所示。 圖2.6液壓系統(tǒng)原理圖 由上圖可見，本次液壓系統(tǒng)各部分的作用為：油泵：實現(xiàn)動力輸出，是液壓系統(tǒng)的動力源，有電機帶動；節(jié)流閥：對液壓系統(tǒng)的回流壓力繼續(xù)調節(jié)；單向閥：控制液壓油的流向，防止回流；壓力表：對壓力進行讀?。浑姶艙Q向閥：實現(xiàn)液壓缸的伸出與縮回的控制；流量閥：可以控制液壓油的流速，從而改變液壓缸的伸出速度；液壓缸：執(zhí)行部件，實現(xiàn)對汽車底盤的提升。

第三章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計與計算分析3.1剪叉結構分析在上述方案分析中，方案確定使用一種剪叉式結構，本次對其進行結構分析。目前常見的剪叉式結構有一下幾種結構形式。A垂直升降式B水平升降式C傾斜驅動式圖3.1常見的幾種剪叉機構結構原理圖由上圖可見，其三種結構方式框架都相同，由兩根相等的叉板AB以及MN組成，其通過鉸鏈在E點繼續(xù)連接，并且其分為兩側固定。MB為升降平臺，通過MN以及AB兩根桿的移動實現(xiàn)其平臺MB的升降過程。圖A垂直升降式其在E點處連接一個垂直的升降液壓缸，其中液壓缸垂直固定，在液壓缸升降過程中這種結構形式其液壓缸的伸出長度即為液壓底盤的升降高度；因此這種結構其升降距離有限；圖B是一種水平安裝的液壓缸形式，通過液壓缸的伸出與縮回推重一個支腿進行移動，這種結構形式，其性能較差主要原因是液壓缸在水平推出時，其液壓缸所受的負載力要大于提升重物的垂直重力，因此其負載較大；圖C是一種傾斜式的結構形式，這種結構形式通過液壓缸鉸鏈連接兩側，實現(xiàn)了一個液壓缸底部以及推出桿與檢查板的鉸鏈連接，能夠改變其角度，因這種結構其升降距離大，基本能夠達到液壓缸伸出距離的兩倍，并且其負載不至于成倍增加，因此這種結構較為理想，也是目前在該類結構設計中使用最為廣泛的。因此本次設計對檢查結構采用圖C的結構形式。3.2剪叉機構的受力分析如下圖所示是剪叉機構的手里分析圖。圖3.2剪叉機構受力分析圖對其受力分析計算：在剪叉機構運動過程中，D點以及A點沿F點為中心進行旋轉運動，并且液壓缸在水平位置時其受力為最大。計算其D點、A點的速度計算公式為：轉化為載車板的升降速度：帶入得A點速度公式：此時液壓缸活塞速度為：式中，通過虛位移原理： 經(jīng)變分后：整理后得活塞推力：由于本次設計參數(shù)為：主要設計參數(shù)：整車質心高：664mm；前輪距：1580mm；后輪距：1606mm；軸距：2707mm；滿載裝備質量：1845kg；前懸/后懸非簧載質量：115/108kg；車輪半徑：354.5mm。其所需滿載質量為1845kg，本次設計按照2T計算，留有一定的設計裕量；計算其總重量為：；本次設計中需要使用四個升降機構，即四個液壓缸進行驅動，因此其每個升降臺所受力為：，即每個液壓缸所承受的力為4900N；對本次設計結構進行受力分析：圖3.3受力分析圖現(xiàn)在值還是一個未知量，但值的大小必須在之內，初步設定。根據(jù)活塞推力與臺面荷重量關系式：得出P=13.3W。若設的話，就得出P=11.6W。通過二者比較，時，活塞的最大推力P要小于時即在值不變的條件下，與P是成反比的。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點A又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點B，否則將會在兩處鉸接點產(chǎn)生很大的應力集中，以致降低疲勞強度;應選比較合適。這時將代入公式得:，當平臺處于最低位置時，液壓缸荷重P最大，P=11.6W=11.64900=56840N獲取該計算結果后下面對液壓缸進行選型計算分析。3.3液壓缸計算分析3.3.1初選壓力液壓缸的選擇應遵循系統(tǒng)壓力的大小，根據(jù)負載的大小和設備的類型。此外，還應考慮執(zhí)行機構的裝配空間、經(jīng)濟條件和部件供應。在一定的載荷和較低的工作壓力下，必然會增大執(zhí)行機構的結構尺寸。對于某些設備，尺寸有限，從材料消耗的角度來看，不太經(jīng)濟；相反，如果壓力太高，對泵、氣缸、閥門等部件的材質、密封和制造精度要求也很高，必然會增加設備成本。一般來說，對于固定尺寸較少的設備，壓力應較低，行走機械的重型設備壓力應較高。15MPa.初步選型見下表3.1。表3.1系統(tǒng)工作壓力選擇參照表機械類型機床農(nóng)業(yè)機械小型工液壓機大中型挖掘機重型機械工作壓力（Mpa）磨床組合機床龍門刨床拉床程機械建筑機械0.8~0.23~52~88~1010~1820~323.3.2油缸缸筒的計算在對本次汽車底盤升降系統(tǒng)缸筒設計中需要保證它有足夠的強度，并且其內部和活塞之間保證運動順暢，其缸體的內壁表面的精度要求要非常的高，以此來減小活塞運行的時候的摩擦力。缸體的兩端要和缸底和缸蓋連接好，可以采用焊接的方式，也可以采用螺栓的連接方式，本次的設計采用的是螺栓的連接方式。1、缸筒選材缸筒的材料一般都是結構鋼的材質制造，本次次啊要的是45號的優(yōu)質碳素結構鋼。本次的缸筒可以使用退火后的無縫鋼管來進行制造。按照查詢的45號鋼的抗拉強度45號鋼的屈服強度2、缸筒內徑計算那么該材質下的許用應力按照下式計算式中：缸筒材料的許用應力數(shù)值：材料的屈服強度：安全系數(shù)，這里設計計算按照那么代入式中后得出那么缸筒的內徑尺寸計算按照下式來進行式中：缸筒的內徑：受到的極限負載力：液壓系統(tǒng)的壓力本次的極限負載力就是最大輸出力力為56840N，工作壓力15MP代入上式得出那么在選擇缸筒的內徑的時候要按照標準數(shù)值來進行選擇，選擇的依據(jù)表格如下所示。表3.2液壓缸直徑系列840125（280）1050（140）3201263160（360）1680（180）40020（90）200（450）25100（220）50032（110）250如上圖所示最接近本次計算數(shù)值的液壓缸的內徑尺寸就是3、缸筒的壁厚計算缸筒的壁厚計算公式按照如下式中：缸筒的壁厚：缸筒內所承受的最大壓力，本次就是6Mpa：缸筒的內徑，通過計算得知的標準數(shù)值就是90mm：缸筒材質的許用應力大小，根據(jù)前面計算得知是代入上式后得出本次的設計的缸筒的壁厚為4mm。4、缸筒壁厚的校核驗算要保證缸筒的強度達到一定的要求，許用對缸筒的壁厚進行校核驗算，一般情況下，液壓缸的壓力要小于一定的極限值，也就是按照下式。式中：液壓油缸的額定的工作壓力、D：液壓缸的外徑和內徑：缸筒的材料的屈服強度計算結果如下本次的液壓缸的額定工作壓力是6MPa，計算結果小于24.1MPa，所以是符合要求的。另外為了保證安全，還要校核一下缸筒的爆裂壓力，一般情況下這個爆裂的壓力要大于它的耐壓的試驗壓力才是可以的，按照下式計算。式中：缸筒的爆裂的壓力大小數(shù)值：耐壓的試驗壓力大小數(shù)值、D：液壓缸的外徑和內徑，此數(shù)值就是，88、80：缸筒材質的屈服強度，根據(jù)前面得知是這里的耐壓試驗壓力可以試取24MPa所以得出這樣計算出來的結果是大于耐壓的壓力數(shù)值的，所以符合要求。然后還要對缸筒產(chǎn)生塑性變形的時候，要計算一下它的額定工作壓力和塑性的變形壓力的比值，這一類可以按照下式來進行。式中：液壓油缸的額定工作的壓力，本次是22MPa：缸筒材質的屈服強度，本次是355MPa：缸體在發(fā)生塑性變形的時候的要壓力數(shù)值、D：液壓缸的外徑和內徑，此數(shù)值就是，代入上式得出那么得知，在本次計算后的缸筒的壁厚是4mm的情況下是滿足它的一些強度上的要求的，所以缸體的設計符合要求。3.3.3活塞組件的計算1、活塞的設計活塞的寬度是有一定的要求的，它一般是活塞的外徑的，當然還要考慮密封件的形式，內部的安裝的導向環(huán)的溝槽和尺寸，還有導向環(huán)的數(shù)量等等，這里一般這種活塞的寬度按照下式來進行計算。式中：活塞的寬度尺寸：缸筒的外徑尺寸本次的缸筒外徑尺寸是90mm，那么得出的結果就是，本次設計取值為。2、活塞桿的直徑計算活塞桿的長度要有一定的要求，一般情況下是，這里的D是液壓缸的內徑，那么活塞桿的計算式按照下式就是式中：活塞桿的直徑大小：液壓油缸的工作壓力：材料的許用應力大小，根據(jù)前面的得知是118MPa代入上式得出直徑為35.2mm；活塞桿的直徑也是有一定的標準要求，這里按照下表來進行選取標準數(shù)值。表3.3活塞桿直徑系列420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140按照標準選擇本次的液壓缸的活塞桿直徑是36。3、活塞桿直徑的驗算活塞桿在受到拉力和推動力的作用下，要保證它的強度，就需要對其進行校核，校核的計算式如下。式中：活塞桿的材料的應力數(shù)值：活塞桿的受到的作用力大小：材料的許用應力大小計算結果如下計算結果是小于材料的許用應力大小，所以活塞桿的強度符合要求。3.3.4其它部件的設計1.導向套由于活塞和活塞桿是在缸體內部不斷往復運動，活塞是套裝在活塞桿上，活塞桿在密閉的缸體的內壁上進行往復滑行運動，在活塞桿的外圓周上設置有導向環(huán)，這里的導向環(huán)起到導向的作用。那么活塞桿的運動是否也需要導向的作用呢，畢竟活塞桿的長度非常的長，在活塞桿往復運動的時候，為了保證減小它運動時候的摩擦力，一般也是要在其活塞桿上套上導向套，這樣它在內部往復運動的時候，可以減小活塞桿上的摩擦力，從而使得運動平穩(wěn)和穩(wěn)定。缸筒與缸低的連接缸底和缸筒之間有采用焊接的方式，也有采用螺紋連接、螺栓固定的方式，本次的設計采用的是螺紋連接插入到連接法蘭的內孔中，然后再對連接法蘭進行焊接起來連接。缸筒一端使用的外螺紋插入到和缸底連接的連接法蘭上，在前部的連接法蘭的內孔是內螺紋，這樣將其旋入連接，將缸筒和連接法蘭連接起來，然后連接法蘭再和缸底通過螺栓連接的方式進行固定。缸體的密封1、密封裝置活塞桿的密封也就是軸用密封，這里也是可以采用O型密封圈來進行密封，查詢標準，GB/T3452.1-2005有關O型密封圈的尺寸標準，本次的活塞桿的直徑是φ35mm，它的軸用的O型密封的尺寸是φ35×3.55。溝槽的寬度是4mm，深度是2.7mm。2、導向環(huán)本次的導向環(huán)按照其內徑的尺寸，查詢標準GB/T3452.1-1994的活塞使用的導向環(huán)的標準尺寸，本次的導向環(huán)的寬度尺寸是12，深度為6。導向環(huán)的切口的寬度為2.5。3、防塵圈這里的防塵圈選擇的是A型的防塵圈，按照標準GB/T10708.3-1989的標準選擇，防塵圈的尺寸是外徑D=41mm，內徑D=35mm，寬度尺寸是L=6mm。3.4叉板的計算校核對支撐叉桿進行受力分析首先定義每根桿的名稱編號，如圖3.4：圖3.4支撐叉桿受力分析圖經(jīng)過分析桿3的受力情況如圖：當升降臺處于最高位置，時，軸向力最大，如圖，（正值為拉力，負值為壓力）。桿4受力情況同桿3。下面再分析一下桿1,對桿1作受力分析，如圖對D點做力矩分析：，可得=-110.1N。計算彎矩，由上圖可轉化成下圖來分析：根據(jù)以上條件畫彎矩圖，如下：圖4-4桿1彎矩圖經(jīng)計算當時，有最大值，即擁有最大彎矩，同樣此時也擁有最大的軸向力。首先將，W=9800N，P=11.6W（P與W的關系值；根據(jù)上述的公式代入以上各式則。計算軸向力，同樣將桿1的受力分析圖再轉化為軸向力圖分析，如圖：經(jīng)分析計算，CD段受到的軸向壓縮力最大，。由于剛剛計算出的桿3與桿4的最大彎矩和最大軸向力都小于桿1的值，故不對桿3桿4計算工作應力。計算桿1該狀態(tài)下的工作應力，設叉桿橫截面積A=bh，如圖4-5所示：圖4-5叉桿橫截面圖則該狀態(tài)下的工作應力為其中，——叉桿實際工作應力,——材料許用應力，——材料的極限應力，對于45號鋼，為340Mpan——安全系數(shù),一般為大于1的值，這里取n=2。根據(jù)經(jīng)驗初選h=0.1m。由此式可以看出彎矩對工作應力的影響較軸向力要顯著的多，所以在計算時應以最大彎矩為主要計算對象。桿1所承受的最大工作應力。桿1的C截面擁有最大彎矩，即可以認為C截面擁有最大的工作應力。我們按照最大工作應力來選取合適的叉桿截面。將h=0.1m代入上式：最大工作應力。這里取，即叉桿的橫截面為10025。

第四章汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的三維設計4.1三維設計簡述本次設計通過三維設計軟件Solidworks2016進行繪制，其完成了對汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計的三維設計過程，通過三維設計更加形象的展現(xiàn)了其整個設計結構。目前三維設計已經(jīng)成為機械、模具、產(chǎn)品造型設計等諸多產(chǎn)品設計過程中的主要方式，其與傳統(tǒng)的CAD軟件相比其在作圖方式上有較大的區(qū)別。通常傳統(tǒng)的CAD在繪圖過程中主要是采用點線面的形式對一個產(chǎn)品的外觀、內部構造、尺寸等信息進行展示，并且可以對零件進行剖切、放大以及不同視圖的設計。而三維設計再此基礎上增加了立體縱向的拉伸，使其更加形象的展現(xiàn)了產(chǎn)品的外形與內部構造。并且集成動畫設計，實現(xiàn)了對產(chǎn)品的動態(tài)展示；使用有限元分析插件可以對零件進行動態(tài)和靜態(tài)以及熱力、頻率等的力學分析，極大的減輕了設計者的計算壓力；并且三維設計軟件具有眾多的數(shù)據(jù)庫支撐，比如軸承、電機等標準件以及絲桿、滑塊、氣缸等企業(yè)非標產(chǎn)品等零配件，可以實現(xiàn)快速選型以及模型的調用，實現(xiàn)與實際零配件的無縫對接，使得整個設計過程更加準確。相比之下三維設計方式比二維設計更具有先進性，但是二維設計是基礎，包括三維設計后期對二維加工圖紙的輸出等都是需要一個平面的加工零件圖來實現(xiàn)的，所以說三維設計是傳統(tǒng)二維繪圖的延伸，通過對其使用縮短了我們設計的周期，方便了設計者在設計過程中的一些標準件的選用，使得更加直觀、形象的對產(chǎn)品進行展示。4.2零件圖的繪制4.2.1零件建模指令分析在三維設計過程中，Solidworks主要有草圖繪制命令、特征繪制命令、以及專用的鈑金繪制命令、模具繪制命令以及曲面、焊件等繪制命令。并且自帶渲染工具以及動畫設計和有限元插件等部分。其功能眾多，本次對其在繪圖過程中幾種常用的命令進行簡述。草圖繪制：草圖繪制是設計的基礎，任何三維成像都是在草圖繪制的建立基礎上的，其中包含直線、曲線、線段、槽口等二維草圖繪制命令。特征繪制命令：較為常用的有拉伸、切除、掃描、旋轉、空命令向導等部分內容。其主要是將二維草圖繪制進行三維空間的拉伸以及切除等操作，使其具有空間成像的功能。鈑金、焊件以及模具等專業(yè)命令主要是實現(xiàn)一些特殊產(chǎn)品的制作過程，比如對鈑金制作過程中的折彎操作；對模具設計過程成的分模；在焊件設計過程中的型材使用以及焊道建立等方面。曲線繪圖命令主要是實現(xiàn)了一個曲面的設計，使得其得到更美觀的外觀設計過程。4.2.2汽車底盤支座零件圖的建模零件圖文件的建立。 打開新建零件，選擇零件設計，進入到零件三維設計的環(huán)境中。圖4.1零件文件的選擇繪制草圖前需要選擇一個基準面。選擇一個基準面并進行草圖繪制。選擇相應的線段、圓以及其它草圖繪制指令對零件大體概貌進行繪制。并對其進行尺寸的限定。圖4.2草圖繪制特征繪制命令：較為常用的有拉伸、切除、掃描、旋轉、空命令向導等部分內容。其主要是將二維草圖繪制進行三維空間的拉伸以及切除等操作，使其具有空間成像的功能。本次使用拉伸命令對其進行拉伸操作。圖4.3基準草圖的特征建立凸臺的二次拉伸，其建模步驟與上述原理相同，也是首先建立草圖繪制，然后進行特征命令的選擇，進而實現(xiàn)二次拉伸的執(zhí)行，如下圖所示。圖4.4二次拉伸倒角的建立，使用倒角指令繪制其倒角。圖4.5倒角命令的使用拉伸切除實現(xiàn)轉銷孔的繪制圖4.6拉伸切除特征命令孔命令的使用，選擇孔命令在基礎三維實體上選擇基準面繼續(xù)空命令的繪制，并繼續(xù)尺寸選擇以及位置尺寸的約束。圖4.7定位孔特征的繪制制作完成后對其繼續(xù)渲染操作。渲染的方式有多種，較為簡單的就是自帶渲染器的顏色渲染，以及根據(jù)制作草料的材料渲染，其中材料渲染是通過插件的形式較為真實的展現(xiàn)了其材料表面的特性，比如木紋、金屬色澤、表面處理等。圖4.8最終繪制的零件圖4.3裝配圖的繪制在本次裝配過程中主要是使用了重合、同心、距離等約束命令。在裝配環(huán)境中其裝配約束指令主要有基礎指令、高級指令以及機械裝配指令、基礎指令是我們十分常用的一些指令，比如同心、相切、重合、距離、平行等基礎指令；高級指令主要包括寬度、對稱、移動距離、移動角度等的約束；機械指令主要有齒輪裝配、萬向節(jié)裝配、鉸鏈以及凸輪等的裝配。本次裝配過程如下。首先進入裝配環(huán)境。選擇裝配體。圖4.9裝配環(huán)境的進入零件的導入選擇導入，在初始零件的導入中其以一個固定的模式存在，不能夠移動，因此我們對這類零件選擇是有限選擇零件中的架體、底板等基礎零件為一個固定基準。經(jīng)過對每個零件的約束完成其裝配圖，其裝配圖如下所示。圖4.10汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計三維展示由于本次設計中使用該種裝配體結構為四個，通過對其整體結構的布置實現(xiàn)其載動汽車進行升降的過程，因此根據(jù)設計要求參數(shù)：前輪距：1580mm；后輪距：1606mm；軸距：2707mm；根據(jù)以上參數(shù)對其四個升降單元的結構布置，保證其能夠實現(xiàn)其車輛的搭載。并且在本次設計中對載車板的齒輪大于車輪直徑，并且留有較大的空間，以保證不同車輛軸距以及寬度的要求。經(jīng)過對目前車輛軸距以及寬度的分析，其間距范圍較小，本次布置能夠實現(xiàn)大部分中小型車輛的使用，具有極高的適用性。本次設計中調用一個汽車模型對其進行示意，保證其設計的準確性。本次設計的整體三維結構圖如下所示。圖4.11汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計整體布置三維圖在對四個汽車底盤升降系統(tǒng)結構部分的固定中，通過混凝土預設地面以及對內部記性留有安裝空間，并且通過地腳螺栓的形式進行固定，在對其安裝過程中，其包保證四個汽車底盤升降系統(tǒng)機構的平行度，并且保證其安裝完成后在一個平面上，才能保證液壓缸在伸出過程中保持其整體的平面度，提高其安全性。在載車板的設計中使用橡膠覆蓋一層具有凹槽的橡膠，保證其車輪在上升過程中與載車板的摩擦力，并且在車輛剎車后能夠保持其穩(wěn)定性不發(fā)生位移，提高其安全性能。其固定方式示意圖如下所示。1.汽車示意、2.升降系統(tǒng)、3.混凝土平臺、4.地腳連接錨圖4.12汽車底盤升降系統(tǒng)結構設計整體布置固定原理圖4.4工程圖的繪制在對整體三維裝配圖繪制完成后需要對二維裝配圖進行繪制，繪制過程需要開啟工程圖繪制環(huán)境，不再累述，在進入后，對其進行剖切、中顯線的添加、零件的編號以及材料表的編寫等，完成最終的裝配圖的輸出。如下所示。圖4.13最終完成的二維裝配工程圖4.5動畫設計在三維軟件中自帶動畫制作插件，通過其動畫制作可以更加形象的查閱設計的動作流程，并且能夠實現(xiàn)對運動過程中的零件干涉等問題的查閱。在自帶運動算例插件中，其主要有動畫分析、基本運動以及Motion分析。其中動畫分析通過使用直線位移馬達、旋轉馬達、以及鍵碼的方式實現(xiàn)對相應動作的設計過程；基本運動采用引力。添加彈簧、重力等參數(shù)的情況下，對運動過程進行更加全面的設計過程，比如對乒乓球的掉落過程的設計；而Motion分析其功能強大，在其兩種運動分析的基礎上，使用數(shù)據(jù)化的方式，將整個運動進行參數(shù)化，通過數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)其運動過程。本次設計中使用旋轉電機進行驅動，因此