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第1章緒論

1.1選擇背景、研究目的及意義

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。

本設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)CAD/CAE對(duì)剪刀式舉升機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的綜合性能

和安全可靠性。計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)，是國(guó)際上20世紀(jì)80

年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。該技術(shù)一出現(xiàn)，立

即受到了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)公司的極大重視，許多著名的制造廠商紛

紛將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)

用領(lǐng)域極廣，如汽車(chē)制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、國(guó)防工

業(yè)、醫(yī)學(xué)及工程咨詢等多方面。目前,計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)已在我國(guó)得到了應(yīng)用與推廣,

主要在汽車(chē)、航天航空、武器制造、機(jī)械工程等方面。而從我國(guó)目前的情況來(lái)看，計(jì)算

機(jī)CAD/CAE技術(shù)主要在汽車(chē)制造業(yè)和武器裝備制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，但只停留在初步

應(yīng)用階段?，F(xiàn)今，在我國(guó)利用CAD/CAE技術(shù)對(duì)汽車(chē)舉升機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究還尚未見(jiàn)成果

發(fā)表。只有將汽車(chē)舉升機(jī)的工程實(shí)踐和計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能真正加快

汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展歷程，為此，本課題基于計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)平臺(tái)，利用當(dāng)前

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CAD/CAE領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的三維軟件Pro/E、有限元軟件ANSYS進(jìn)行汽車(chē)舉升機(jī)的

強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性等方面的計(jì)算機(jī)有限元分析與研究，可以代替剪刀式舉

升機(jī)物理樣機(jī)的前期試驗(yàn)，為我國(guó)汽車(chē)舉升機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)方面提供更多的理

論參考，進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)汽車(chē)舉升機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)刀。該設(shè)

計(jì)的研究方法，也可應(yīng)用于汽車(chē)舉升機(jī)及其他新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)中，可以縮短新產(chǎn)品研

制周期，減少研制經(jīng)費(fèi)，提高設(shè)計(jì)精度和效率，對(duì)于國(guó)內(nèi)舉升機(jī)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)

意義。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1舉升機(jī)的發(fā)展歷史

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)。

1.2.2國(guó)內(nèi)外研究狀況

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。我國(guó)的汽車(chē)舉升機(jī)是20世紀(jì)90年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)

的，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)型比較笑重，主

要的質(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)"且由于不是批量,

所以價(jià)格偏高。到現(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。然而

國(guó)內(nèi)汽車(chē)舉升機(jī)雖然也相對(duì)定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外

觀不夠美觀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。

剪刀式舉升機(jī)是一個(gè)使用較廣的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷(xiāo)售的舉升機(jī)中，至少

二分之一都是這種類(lèi)型的《這種設(shè)計(jì)之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉

升機(jī)安裝起來(lái)很快，不需要大范圍的開(kāi)挖，也不需要對(duì)維修廠的整體布局進(jìn)行些永久

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性的變動(dòng)。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車(chē)的維修和保養(yǎng)。三是剪式舉升機(jī)使

用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，剪式舉升機(jī)較為精密。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）都適用。

1.3研究?jī)?nèi)容及研究方法

1.3.1研究?jī)?nèi)容

本設(shè)計(jì)在考慮典型的汽車(chē)舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和實(shí)際工況條件基礎(chǔ)上，依據(jù)有限元、

虛擬裝配技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，建立舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝

配，將關(guān)鍵零部件模型導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，獲得舉升機(jī)在載荷工況作用下

的應(yīng)力、應(yīng)變及變形狀況，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性。設(shè)計(jì)中我們研究的主

要內(nèi)容如下：

（1）剪刀式舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式的研究與分析；

（2）剪刀式舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

1.3.2研究方法

資料收集及總體方案制定一舉升機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)形式分析一舉升機(jī)二維結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)（對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行強(qiáng)度分析）一整機(jī)虛擬裝配一撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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第2章剪刀式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1舉升機(jī)結(jié)構(gòu)確定

2.1.1舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式及基本組成

此次課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容為剪刀式舉升機(jī)，剪刀式舉升機(jī)的發(fā)展較迅速，種類(lèi)也很齊全。

按照剪刀的大小分為大剪式舉升機(jī)（又叫子母式），還有小剪（單剪）舉升機(jī)；按照

驅(qū)動(dòng)形式又可分為機(jī)械式、液壓式、氣液驅(qū)動(dòng)式；按照安裝形式又可以分為藏地安裝，

地面安裝。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)所要舉升的重量為2t以下的轎車(chē)，所以采用小剪式液壓驅(qū)動(dòng)

舉升機(jī)就完全可以。為了適合大小維修廠，對(duì)地基沒(méi)有過(guò)多要求，地面安裝即可。整體

結(jié)構(gòu)形式如圖2.1所示。

圖2.1剪刀式舉升機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式

剪刀式液壓平板舉升機(jī)由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣三部分組成。設(shè)置限位裝置、升程

自鎖保護(hù)裝置等以保證舉升機(jī)安全使用，保障維修工人的生命安全。剪刀式舉升機(jī)有兩

組完全相同的舉升機(jī)構(gòu)，分別放于左右兩側(cè)車(chē)輪之間，因兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全相同，可以左右

互換。舉升機(jī)由電氣系統(tǒng)控制，由液壓系統(tǒng)輸出液壓油作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞桿伸縮，帶動(dòng)

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兩側(cè)舉升臂同時(shí)上升、下降、鎖止。

舉開(kāi)機(jī)一側(cè)上下端為固定較支座，舉升臂由銷(xiāo)連接固定在較支座上⑵。另一側(cè)上下

端為滑輪滑動(dòng)，舉升臂通過(guò)軸與滑輪連接。舉升機(jī)在工作過(guò)程中，以固定較支座一側(cè)為

支點(diǎn)，滑輪向內(nèi)或向外滑動(dòng)，使舉升機(jī)上升下降，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)呐e升位置時(shí)，利用液壓

缸上的機(jī)械鎖鎖止。剪刀式舉升機(jī)使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，適用于大多數(shù)轎

車(chē)、汽車(chē)的檢測(cè)、維修及保養(yǎng)，安全可靠⑶。

2.1.2舉升機(jī)各零部件之間的連接關(guān)系

舉升機(jī)的工作是靠液壓缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)舉升下降的。液壓缸固定在下外側(cè)舉升

臂上通過(guò)軸連接，活塞桿作用在上端軸上，軸直接連接兩舉升臂。如圖2.1所示，活塞

桿向外伸出時(shí)，帶動(dòng)舉升臂向上運(yùn)動(dòng)。各舉升臂必須相互聯(lián)系，采用螺栓連接，圖中左

側(cè)用軸連接，因各較接處均有摩擦，所以采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。舉升臂向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：通過(guò)軸

帶動(dòng)滑輪滑動(dòng)，舉升臂、軸與滑輪之間需使用鍵進(jìn)行周向固定，力才能相互傳遞，滑輪

軸上還放有套筒，并采用鎖止螺釘進(jìn)行軸向固定，軸兩端用彈性擋圈固定，防止臂和滑

輪外移；連接螺栓處用止動(dòng)墊圈固定鎖止；固定較支座處用銷(xiāo)鏈接，銷(xiāo)通過(guò)鎖止螺釘鎖

止；底座通過(guò)地腳螺栓固定于地面上；這樣舉升機(jī)才能正常工作。

2.2確定剪刀式舉升機(jī)的各結(jié)構(gòu)尺寸

2.2.1建立轎車(chē)模型

為使舉升機(jī)使用范圍廣，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車(chē)模型⑴。根據(jù)表2.1所列車(chē)身

參數(shù)信息。表2.1參數(shù)信息

-------------長(zhǎng)豐帕杰羅3.OGLS手動(dòng)上海大眾勁取

車(chē)身長(zhǎng)/寬/高（mm）4830/1895/18854200/1650/1465

前輪距15751460

后輪距15601460

軸距27752460

前輪規(guī)格215/60R16195/55RI5

后輪規(guī)格215/60R16195/55RI5

根據(jù)豐田和大眾轎車(chē)的車(chē)身信息確定一個(gè)使用較廣的車(chē)模：它的車(chē)身參數(shù)是：車(chē)身

長(zhǎng)4.7m,寬1.75m,高1.5m,軸距2.1m,前后輪距平均為1.5m,車(chē)自重L5t,該轎車(chē)

模型集豐田轎車(chē)外型，奧迪外型，大眾車(chē)系于一體，具有較廣的代表性。

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2.2.2剪刀式舉升機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸確定

1、剪刀式舉升機(jī)已知的主要技術(shù)參數(shù)如表2.2所示

表2.2主要技術(shù)參數(shù)

技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)值單位

舉升重量2T

舉升高度350-1500mm

提升時(shí)間180S

要求舉升機(jī)的提升速度是經(jīng)3min時(shí)間內(nèi)舉升機(jī)能升高到1.5m,但考慮到實(shí)際修理

時(shí)3nlin太長(zhǎng)不利于維修,設(shè)上升時(shí)間為lmin。實(shí)際升高1.15m,并且舉升機(jī)在各高度

工作時(shí)，都能自鎖。

2、舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)各部分尺寸

1）支撐平臺(tái)尺寸

因剪刀式舉升機(jī)放于兩輪胎之間的下部，所以舉升機(jī)在使用過(guò)程中要保證舉升機(jī)不

能與輪胎發(fā)生干涉⑵。根據(jù)轎車(chē)軸距為2.6m,轎車(chē)輪胎直徑一般不超過(guò)700mni,為避免

干涉，舉升機(jī)平臺(tái)兩端與輪胎邊緣要有一定距離，取平臺(tái)邊距輪胎邊緣之間距離為

150mm,則平臺(tái)夕卜型長(zhǎng)La=2600-350x2-150x2=1600mm。平臺(tái)寬一般為500mm?600mm

左右，我們?nèi)∑脚_(tái)寬為Bp=550mm。舉升時(shí)，重量作用在整個(gè)平臺(tái)上，力并不集中，所以

平臺(tái)不宜過(guò)厚，增加舉升機(jī)重量，取外型高為701nm,實(shí)厚為15nm1,只在四周加工凸臺(tái)

邊緣，平臺(tái)尺寸如圖2.2所示。

1

1600

圖2.2平臺(tái)尺寸

2）舉升臂尺寸

因平臺(tái)長(zhǎng)La=1600mm,固定較支座和滑動(dòng)滾輪分別放于平臺(tái)下，降低到最低點(diǎn)時(shí)

舉升臂不能超出平臺(tái)邊緣，與汽車(chē)相干涉，所以固定較支座和滑動(dòng)滾輪要與平臺(tái)有一定

的距離，取支座距平臺(tái)邊緣的距離為150mm。則固定皎支座與滑動(dòng)滾輪之間距離

Lb=l600-150x2=1300mm。

舉升機(jī)壓縮到最低位置時(shí)，舉升機(jī)高為350n叫（底座到平臺(tái)面的距離）。如圖2.3

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所示底座厚為15nm1,滾輪直徑D=50mm,滾輪處軸徑Dz=24mm,為了避免滾輪直接

磨損底座，設(shè)計(jì)時(shí)，加工滾輪滑道，滑道厚為10mm,滑道寬35mm,滑道長(zhǎng)為750nlm。上

下兩滾輪之間的距離為Hd=350?15x2?35x2=250mm根據(jù)勾股定理求舉升臂長(zhǎng)L,

L=jLb2+（爭(zhēng)2

求得L=1306mm,設(shè)舉升臂寬110mm,厚為20mm。

圖2.3舉升機(jī)壓縮到最低點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)

3）舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)尺寸變化

舉升機(jī)向上舉升時(shí)，滑輪向內(nèi)側(cè)滾動(dòng)，液壓系統(tǒng)向上伸縮，固定較支座和滑動(dòng)較支

座之間距離縮短，平臺(tái)與底座之間距離越來(lái)越大。舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，舉升機(jī)上下

兩滑輪之間的距離為Hg=1500-15*2-35*2=1400mm因舉升臂長(zhǎng)L=1306mm,固定較接

處與滑輪之間的距離為L(zhǎng)b,由勾股定理得Lb=896.15mm,滑動(dòng)輪滑動(dòng)距離

Lx=1300-l102.56=403.75mmo舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖2.4所示。

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圖2.4升高到1.5m時(shí)舉升機(jī)主視圖和左視圖

因我們的舉升臂寬為110mm,所以連接處螺栓軸徑適當(dāng)取Ds=30mm,滑動(dòng)滾輪處

軸徑取Dz=24mm,滑輪總寬為30mm,與滑道實(shí)際接觸尺寸為25mm,另外51nm為階

梯凸臺(tái)，直接與舉升臂接觸，減小摩擦。

2.3舉升機(jī)在地面上安裝尺寸

考慮到維修廠的地面情況，剪刀式舉升機(jī)平放于地面就可以，采用地腳螺栓固定，

舉升機(jī)兩端各焊接一三角臺(tái)，便于汽車(chē)上升。根據(jù)轎車(chē)寬為1.75m,前后輪距平均為

1.5m,左右兩輪臺(tái)內(nèi)側(cè)邊緣之間的距離為800mm,舉升機(jī)之間要有一定的距高供維修工

人走動(dòng)，為了滿足以上尺寸要求，舉升機(jī)平臺(tái)之間的距離取900mm，平臺(tái)長(zhǎng)1600mm,

舉升機(jī)左右結(jié)構(gòu)完全相同，設(shè)備控制箱可以左右互換。如果舉升機(jī)平臺(tái)直接與汽車(chē)底盤(pán)

接觸，對(duì)汽車(chē)底盤(pán)磨損嚴(yán)重，所以平臺(tái)上端放硬質(zhì)橡膠，硬質(zhì)橡膠塊距邊緣為20mm，則

硬質(zhì)橡膠長(zhǎng)Lj=510mm,寬Bj=150mm。舉升機(jī)在地面安裝情況如圖2.5所示。

圖2.5舉升機(jī)占地情況及安裝示意圖

2.4電機(jī)的選用

剪刀式舉升機(jī)舉升重量2t,舉升機(jī)自身及其附件的重量再加上一部分的余量為0.71,

所以取W=2.7to

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舉升平臺(tái)上方放有汽車(chē)時(shí)，設(shè)計(jì)上升速度為Vw=y(2.1)

S=1500-350=1150(mm)

由公式(2.1)得Vw=1.15/60=0.0196m/s=1.15m/min

載車(chē)板上升功率：Pw=FwXVw/60(2.2)

Fw=mxg(2.3)

其中m=2.7t,g=10N/kg由公式(3.3)

Fw=2.7x10=27KN

Vw取1.15m/min

由公式(2.2)得Pw=27x1.15/60=0.517(KW)

2.5剪刀式舉升機(jī)各部件重量

查《工程材料手冊(cè)》所知，舉升、起重機(jī)械的板形材料多用Q275鋼。Q275鋼的材料

性能如下：表2.3Q275鋼材料性能

彈性模量泊松比抗拉強(qiáng)度密度

200-220/GPa0.3490—610/MPa7.85g/cm3

質(zhì)量基本計(jì)算公式咒

W=FxLxpx—5—(2.4)

1000

式中：W(kg)——表示鋼的理論質(zhì)量

F(mm2)一一型鋼截面積

L(m)——鋼材的長(zhǎng)度

P(g/cm3)一一所用材料鋼的密度

1、平臺(tái)的質(zhì)量

1

物=7.85(1.6x15x550+2x55x8x0.55+22x5x0.54x2+1.54x5x30x2+2x08xIOx35)

looo

=116.37Ag

因平臺(tái)加工有較薄的邊緣，所以計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)較多，后續(xù)計(jì)算中我們?nèi)∑脚_(tái)質(zhì)量為

Wp=120kg

2、舉升臂的質(zhì)量

Wb=7.85(1.306x110x20)x^_=22.55kg

在實(shí)際運(yùn)用中，連接處都加工布?加強(qiáng)肋，連接處還攜帶一些附件所以取舉升臂質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)文案

實(shí)用文檔

實(shí)用文檔

為23kg。左側(cè)和右側(cè)舉升機(jī)完全相同，每側(cè)共有八個(gè)舉升臂，則舉升臂重量和為

^z=23x8=184^

3、底座重量

在實(shí)圖中舉升機(jī)底座并非實(shí)體，但為了計(jì)算方便，我們按實(shí)體計(jì)算，則

^=7.85x(1.6x15x550)x^=103.62kg,我們?nèi)〉鬃亓繛閃d=104kg。舉升機(jī)總重

畋=2x?+2x%6+2x僅/=800版。整理前面計(jì)算的數(shù)據(jù)如表2.4

表2.4剪刀式舉升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

舉升重量3000kg

舉升高度350—1500mm

實(shí)際上升高度1650mm

總寬1500mm

總長(zhǎng)2060mm

平臺(tái)長(zhǎng)/寬1600/550mm

舉升唇長(zhǎng)1306mm

平臺(tái)間寬900mm

上升時(shí)間50s

下降時(shí)間40s

電機(jī)功率0.517KW

電源22OV/38OV/5OHZ

額定油壓18Mpa

整機(jī)重量800kg

滑輪移動(dòng)距離896.15mm

2.6本章小結(jié)

本章主要將剪刀式舉升機(jī)的外型尺寸，各部分結(jié)構(gòu)尺寸，各結(jié)構(gòu)的安裝位置確

定出來(lái)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們參考了廣力牌GL3.0/A小

剪式舉升機(jī)，上海繁寶剪式舉升機(jī)，JumboLiftNT剪式舉升平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并根據(jù)

現(xiàn)今社會(huì)上使用普遍的轎車(chē)種類(lèi)的車(chē)身結(jié)構(gòu)尺寸，確定了我所設(shè)計(jì)的剪刀式舉升機(jī)

的組成結(jié)構(gòu)，包括控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還有所需的零部件。本章還敘

述了剪刀式舉升機(jī)是婦何運(yùn)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)舉升，將軍舉到我們希望的高度。

標(biāo)準(zhǔn)文案

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第3章剪式舉升機(jī)機(jī)構(gòu)建模

3.1剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型

剪刀式舉升機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載量大、通過(guò)性強(qiáng)和操控性好的特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代

物流、航空裝卸、大型設(shè)備的制造與維護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。剪刀式舉升機(jī)構(gòu)作為舉升平

臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，其力學(xué)特性對(duì)平臺(tái)性能產(chǎn)生直接影響。對(duì)于剪刀式舉升機(jī)構(gòu)來(lái)

說(shuō)，影響其力學(xué)性能的關(guān)鍵因素是舉升油缸的安裝位置。計(jì)算、分析剪刀式起升機(jī)構(gòu)的傳

統(tǒng)方法通常為手工試算或整體有限元分析方法。但手工試算法精度不高，效率低;整體有

限元分析法較適用于后期的驗(yàn)算分析，但在設(shè)計(jì)分析初期，存在建模困難和較難快速調(diào)整

模型參數(shù)的問(wèn)題。在建立力學(xué)模型時(shí)，我們利用MATLAB軟件所具有的強(qiáng)大矩陣計(jì)算

功能，對(duì)影響剪刀式起升機(jī)構(gòu)力學(xué)特性的關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)研究，從而得到剪刀式舉升機(jī)構(gòu)的

力學(xué)模型⑸。

3.1.1舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型建立與分析

舉升機(jī)之所以斜置，是因?yàn)榕e升機(jī)右側(cè)為固定較支座，左側(cè)為滑動(dòng)較支座，平臺(tái)上

放有荷載，舉升機(jī)上升過(guò)程中，荷載重心相對(duì)前移，在高空中容易前翻，對(duì)工作人員十

分危險(xiǎn)，斜置安裝可以抵制荷載前翻的情況。安裝情況如圖3.1,圖中F4與F6作用點(diǎn)

分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)和底座的固定較支座位置，F(xiàn)3與F5作用點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)平臺(tái)利底座的滑動(dòng)

較支座位置。

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圖3.1力學(xué)方案示意圖

為分析方便，我們將平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)和平臺(tái)有效載荷之和簡(jiǎn)化為W1,剪刀式舉升機(jī)構(gòu)自

重載荷為W3，油缸自重載荷為Wcy，根據(jù)分析,假設(shè)舉升臂機(jī)構(gòu)自重載荷為W3和油缸

自重載荷為Wcy忽略不計(jì)。如圖所示,根據(jù)上一章所定舉升臂兩端銷(xiāo)孔中心連線長(zhǎng)度為

L,L=1306mm其與水平線夾角為a；定義d為液壓缸下安裝點(diǎn)與舉升臂中心銷(xiāo)孔距離

（平行于舉升臂），f為上安裝點(diǎn)與舉升臂端銷(xiāo)孔的距離，定義上下兩較接點(diǎn)高度為Hg,定

義滑動(dòng)較支座與固定較支座之間的距離為L(zhǎng)b,根據(jù)幾何關(guān)系，液壓缸軸線與水平線夾角

。與。有以下函數(shù)關(guān)系：

n+--d

2xtana

由式（3.1）可知，液壓缸軸線與水平線夾角。是d、f、的函數(shù)，而當(dāng)d、f這2個(gè)參數(shù)確定

時(shí)，在舉升機(jī)構(gòu)升降過(guò)程中0隨a變化。平臺(tái)和剪刀式舉升機(jī)構(gòu)建立其力學(xué)模型如圖3.2

所示。為平臺(tái)簡(jiǎn)化模型⑸。

圖3.2平臺(tái)簡(jiǎn)化模型

假定W1作用于平臺(tái)中心位置，則當(dāng)平臺(tái)起升，剪刀機(jī)構(gòu)變幅帶動(dòng)滑輪內(nèi)移時(shí)，則W1、

F3、F4和。有如下關(guān)系［⑸（B近似等于LM2）

F3+F4=W\(3.2)

F3xLcos6z+F4x0=W\xR(3.3)

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圖3.3剪刀機(jī)構(gòu)外載情況

圖3.2和圖3.3為剪刀舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型圖。剪叉舉升機(jī)構(gòu)外載狀況如圖3.3所示。

為計(jì)算剪刀式舉升機(jī)構(gòu)內(nèi)每個(gè)支架較接點(diǎn)的內(nèi)力和油缸推力，以研究該機(jī)構(gòu)各內(nèi)力、油

缸推力與a角之間的關(guān)系,并找出其最?lèi)毫庸r,我們將該機(jī)構(gòu)拆分為4個(gè)獨(dú)立的隔離體,

分別對(duì)應(yīng)該機(jī)構(gòu)從上到下的各段剪叉桿⑸,如圖3.4所示。

圖3.4各剪桿受力分析圖

該圖使用的符號(hào)說(shuō)明如下:松為剪叉機(jī)構(gòu)各較接點(diǎn)內(nèi)力，2,3……8;其中奇

數(shù)為該校接點(diǎn)V方向受力，偶數(shù)為對(duì)應(yīng)較接點(diǎn)才方向受力；"x為作用在剪刀式舉升臂

機(jī)構(gòu)上的外力，x=3,4,5,6;尸為液壓缸的推力。據(jù)此,在不考慮摩擦力的情況下,

建立力學(xué)平衡方程如下面矩陣所示咒

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______________________________________________實(shí)用文檔

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0

1OOOOO000~F

010100000

nKI

00-LcLs0000.cos。Fxcos?

K2

01000I00sin80

K3

-10000100fF

2K4

0000Lc-Ls00(1-工)xsin(a+6)/xcosa

K5=

000010-100F

K6

0000010100

K7

000OLcLsOO0-Fxcosa

K8

00100010sin0F

P

00010001cosej10

00LcLs00002s.小、-Fxcoscr

—sin(0+a)

在上面的矩陣中，設(shè)￡c=COSQ,As=Sina0由于油缸的自重忽略不計(jì)，故設(shè)Z7二

用二用二用二用二收/4。以上矩陣給出了外載、剪刀式舉升機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)與油缸推

力及各剪刀舉升臂受力的相互關(guān)系，為剪刀式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及關(guān)鍵參數(shù)的研究提

供理論依據(jù)。通過(guò)編寫(xiě)的MATLAB程序矩陣解以上多元方程得以下結(jié)果：

4Axcoscr/

(3.4)

2xsin(a+Z?)f+s\n(O-a)L-s\n(O+a)L

3.1.2舉升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)研究與確定

分析前述剪刀式舉升機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)小汗和油缸軸線與支架梁之間的夾角(0-a)有較

大關(guān)系。給定載荷下，起升油缸夾角越小，則所需推力越大。由式(3.4)可知，起升油缸的

最小夾角由dF這2個(gè)關(guān)鍵的幾何參數(shù)決定⑸。因此，上述4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)可在一定范圍

內(nèi)調(diào)整而不產(chǎn)生干涉。根據(jù)剪刀式舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)模型式及編制的MATLAB運(yùn)算程序,在d,

f這2個(gè)關(guān)鍵幾何參數(shù)允許調(diào)整的范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算,研究它們與起升油缸推力/tex的關(guān)

系。經(jīng)對(duì)dF這2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的研究，結(jié)合防止機(jī)構(gòu)幾何干涉，并且不發(fā)生死角現(xiàn)象及

制造工藝方面的考慮，確定其值：d=170mm,f=500mm0

3.1.3計(jì)算液壓缸的推力

1、舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)液壓缸的推力

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Hg

舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，tanQ='-得a=46.675”由式(3.1)得0=72.78"

Lh

舉升機(jī)的重心不變F3和F4之間的距離為n03mni,由式(3.2)和(3.3)求得F3

=11.705KN,則F4=4.45KN。將f=500mm、d=250mm.a=46.675"、==72.78°、F=F3

=11.7509KN代入式(3.4)中，我們得到P=136.643KN。

2、舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)液壓缸的推力

根據(jù)圖(3.3)所示的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，可求出Q角度，tana二士17二5=(1=5.49。

1300

再根據(jù)式(3.1),tan0=---2---xtana解得tan9=十_LZ2.(an5.490=16.22°

L_f170+653-500

d+2)

將a=5.49°、0=16.22°、L=1306mm>f=500mm>d=250mm代入到式(3.4)中,解得

液壓缸的最大推力為P=324.08KNo

由前面分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)液壓缸的推力是整個(gè)舉升過(guò)程中所需推

力最大值，選擇液壓系統(tǒng)時(shí)根據(jù)推力最大值確定。

3.2舉升機(jī)的力學(xué)分析與計(jì)算

剪刀式舉升機(jī)是一種可以廣泛用于維修廠的舉升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操

作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，只需用此種安全可靠的舉升設(shè)備將汽車(chē)舉升到一定的高度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)

汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、變速器等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修功能C隨著我國(guó)私家車(chē)保有量越來(lái)越大,

此種型式的舉升機(jī)需求量也會(huì)日益增大。本機(jī)主要性能參數(shù)為：額定舉升載荷3t；在載

重2t情況下，由最低位置舉升到最高位置需60s；當(dāng)按下下降按鈕使三位四通閥右位接

通，車(chē)輛由最高位置降到最低位置需40s；電動(dòng)機(jī)功率1.02kW；舉升機(jī)在最低位置時(shí)的

舉升高度為350mm,最大舉升高度為1500mm,工作行程為1150mm。

剪刀式舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有多種，本設(shè)計(jì)中的舉升機(jī)結(jié)構(gòu)系指液壓驅(qū)動(dòng)的小剪式舉

升機(jī)構(gòu)。舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制，由舉升臂內(nèi)安裝的液壓油缸實(shí)現(xiàn)

上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連接兩側(cè)舉升臂的軸，使安裝在上下位置的滑輪沿滑道滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)舉升

機(jī)的上下移動(dòng)。設(shè)備的主要部分有：控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和安全

鎖機(jī)構(gòu)。

分析剪式舉升機(jī)不同舉升高度的受力情況可知，在給定載荷下,舉升機(jī)舉升到不同

高度時(shí)，所需油缸推力不同，各舉升臂與軸所受的力也不同。為分析方便，在計(jì)算過(guò)程

中，我們只分析舉手機(jī)最低點(diǎn)和舉升到最高位置的受力情況即可。

標(biāo)準(zhǔn)文案

______________________________________________實(shí)用文檔______________________________________________

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3.2.1舉升機(jī)最低狀態(tài)時(shí)，各臂受力情況

1、與平臺(tái)接觸處的兩錢(qián)接點(diǎn)的力學(xué)分析與計(jì)算

由前一節(jié)分析可知，舉升機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)，舉升機(jī)重量均勻的分布在平臺(tái)上，平臺(tái)鋼

結(jié)構(gòu)和平臺(tái)有效載荷之和也1所產(chǎn)生的重力直接作用在滑動(dòng)較支座和固定錢(qián)支座上。在

最低點(diǎn)時(shí)，舉升臂并不水平放置。存在一很小的角度a。tana=*二=Q=5.49。

1300

因。很小，所以計(jì)算過(guò)程中我們可以將Wzl近似看成作用在平臺(tái)中心位置，Wzl為舉

升重量與平臺(tái)重量之和，即

Wzi=(2t+Wp)xg=(2+0.12x2)xlO=22.4kNg取lON/kg

因舉升重量和平臺(tái)質(zhì)量之和由兩側(cè)舉升機(jī)共同承受，所以代入式(3.2)和(3.3)中的

W1只是Wzl的一半，Wl=16.2kN解得產(chǎn)3=/4=8.1￡乂

2、計(jì)算各舉升臂的受力

圖3.5舉升臂受力圖

圖3.5為桿1的受力情況，F(xiàn)3作用處為滑動(dòng)較支座，根據(jù)受力分析圖列力和力矩

平衡方程。方程如下:

|>2+左6=0-=8.1-%5

k\+k5=F3^2=-84.24-10.4xZr5

解得

F3x650+45x650=46x62.5k5=k5

/3xl300+A2x62.5=%lx650攵6=84.24+10.4x%5

分析計(jì)算結(jié)果，我們可以看到，kl,k2,k6三個(gè)未知量都與k5有關(guān)，只要確定出k5,

其他就都能解出。觀察圖3-1力學(xué)方案示意圖，我們能夠很快分析出，舉升重量全部作

用在平臺(tái)上，在舉升機(jī)起升瞬間，a=5.49。，則k5較接孔處豎直方向分力很小，幾乎

為零，對(duì)桿件只起連接作用，我們將k5取0N。則內(nèi)=8.次7〃2=-84.24枚￡6=84.24機(jī)。

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F

圖3.6舉升臂2受力情況

圖3.6為舉升臂2的受力圖,液壓缸的推力直接作用在連接兩側(cè)舉升臂之間的軸上,

間接作用在舉升臂2上。k3,k4,F4x為未知量，P=324.08KN0列力和力矩平衡方程:

F4+k\=Pxsin0+k3

-k4+F4x+k2-Pxcos0

PxcosOx.fxsina+P<s\nOxfxcosa=^2x62.5+Z:lx650+F4xx125+F4x1300

左3=-74.21比V

解得A4=13.397%N

F4x=381.96kN

通過(guò)計(jì)算結(jié)果，我們可以看出液壓缸在瞬間舉升時(shí)，水平方向的分力和固定較支座

處的水平方向分力都很大C所以舉升機(jī)的剛度強(qiáng)度一定要滿足要求，否則維修工人在作

業(yè)時(shí)將很危險(xiǎn)。

圖3.7舉升臂3受力圖

舉升臂3在實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)整個(gè)舉升機(jī)受力情況沒(méi)有太多影響，主要起連接件

的作用。F5和F6支撐上面所有的重量畋J作1+2X184X10+0.92=]8$N式中的

2

0.92KN為液壓缸重量產(chǎn)生的重力（初步確定）。圖中k7和k8為未知量。列方程如下:

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F5+F()=Wz

F5=F6=9.25KN

F5=F6

解得k7=9.25KN

k5+k7=F5

k8=—84.24KN

左6+%8=0

圖3.8舉開(kāi)臂4的受力圖

舉升臂4的力F6作用處是固定較支座，所以有兩個(gè)方向作用力。液壓缸的固定端

作用在連接舉升臂的軸上c舉升臂承受液壓缸的重力，并不承受液壓缸的推力。液壓缸

的推力有輸入的液壓油來(lái)平衡。在這個(gè)受力圖中，只有F6x是未知的。

〃4=13.397KN

?左8=—84.24KN解得F6x=70.843KN

A4+48+P6x=0

3.2.2舉升機(jī)舉升到最高位置時(shí)，各臂受力情況

舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，舉升機(jī)向內(nèi)滑動(dòng)403.75mm,兩腳支座之間的距離為

896.15mm。上下兩滑輪之間的距離為1400mm。舉升臂與水平方向夾角為a=46.675°、液

壓缸與水平方向夾角為0=72.78°,液壓缸推力P=136.643KN。

分析和計(jì)算方法同上.先求舉升臂1的受力情況如圖3.5,由式（3.2）和（3.3）

解得歹3=11.75KN,尸4=4.45KN

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42+46=0Zrl=23.05-1.06^6

2=尸3k2=—k6

尸3x448+15x448=〃6x475k6=k6

F3x896+Z：2x475=^lx44845=1.06x46-11.75

因舉升到1.5m時(shí)，舉升臂與水平方向夾角為Q=46.675°,所以豎直方向力和水平方向力

kl=16.69KN

應(yīng)近似相等。取k6=6KN。則k2=-6KN

k5=5.39KN

舉升臂2的受力情況如圖3.6所示，

-4+Fl=Pxsin夕+E3

?k44-F4x+%2=。xcos。

Pxcos夕x/xsina+尸xsin8x/'xcosa=A2x475+%lx448+F4xx950+F4x896

〃3=109.35KN

解得％4=33.89KN

F4x=\256KN

舉升臂3的受力情況如圖3.7,

F5+F6=Wz

F5=F6/“川

解得K7=-3.25KNK8=-539KN

k5+k7=F5

攵6+攵8=0

舉升臂的受力情況如圖3.8,

女4=33.89KN

?k8=-5.39KN解得F6x=-285KN

M+Zr8+F6x=0

3.2.3剪刀式舉升機(jī)構(gòu)主要受力桿件強(qiáng)度校核計(jì)算

1、位于上端的滑輪軸的強(qiáng)度校核

滑輪軸通過(guò)滑輪與平臺(tái)接觸，作用在滑動(dòng)端的力F3均勻作用在兩個(gè)滑動(dòng)輪上。滑

動(dòng)的兩輪之間距離為405mm。滑動(dòng)輪外側(cè)與舉升臂接觸。L最低也對(duì)問(wèn)？給Y

而言，與舉升臂接觸處，相當(dāng)于固定支點(diǎn)，即被約束。圖3.9是滑輪軸的受力圖、剪力

圖、彎矩圖。由圖可知，滑輪軸只受豎直方向力，沒(méi)有水平方向的力，所以滑輪軸不發(fā)

丁扭;Y杉我們從剪力圖和彎矩圖中還可分析出，在長(zhǎng)度為405mm的線段內(nèi)橫街面上

的剪力FQ=O,而彎矩M為一常數(shù)，這種只有彎矩的的情況，稱為純彎曲。所以長(zhǎng)度為

405nlm的線段內(nèi)只發(fā)生彎曲變形，而沒(méi)有發(fā)生剪切變形.是彎曲理論中最簡(jiǎn)單的一種情

標(biāo)準(zhǔn)文案

實(shí)用文檔

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況。由上面的計(jì)算可以知道，上滑輪軸在舉升機(jī)升高到1.5m時(shí)，受力最大，

F3S5KN,所以我們只校核舉升機(jī)升到1.5m時(shí)的滑輪軸強(qiáng)度即能說(shuō)明軸的強(qiáng)度是

否合格。

F3/2F3za

0254(

F-K/A

FQkf3/g

M疝加而加加IIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIh

圖3.9滑輪軸的剪力圖與彎矩圖

對(duì)滑輪軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，軸的材料為45鋼，抗拉強(qiáng)度劭=600MPa3s=355MPa彈

性模量E為196:216G4,一般取E=210GP*軸的直徑d=24mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)

手冊(cè)》。

(1)軸的彎矩圖如圖3.9所示。

由圖可知，最大正彎矩M=—>27.5=5.8751Nx27.5w?=161.56N?加

2

(2)軸的強(qiáng)度校核

16156

5max=—=x乂==116.86MPa<1^61=600MPa

W"臚0.1XQ3o.ix2〃r」

32

式中：M——為橫截面上的彎矩

W——軸的抗彎截面系數(shù)

經(jīng)校核可以看出，軸的截面強(qiáng)度足夠。

2位于下端的滑輪軸的強(qiáng)度校核

最下端軸的校核和最上端軸的校核方法一樣，下端滑輪軸最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)受

力情況一樣。受力圖、剪力圖、彎矩圖如圖3.10所示。

5/2

FQfflfw

Fs/elUUl

M<<finfOniTiiiiiiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiirK

?笫?

圖3.10下滑輪軸的剪力圖與方矩

標(biāo)準(zhǔn)文案

______________________________________________實(shí)用文檔

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下滑輪軸的材料也是45鋼，抗拉強(qiáng)度劭=600MPa。下滑輪軸受的力為:

F5/2=925KN=4625KN，軸的直徑d=24mm。

2

(1)彎矩圖如圖3.10所示

由圖可知最大彎矩M=——X27.5=127.187N?〃7

2

(2)下滑輪軸的強(qiáng)度校核

MM104.0625

<ymax=—=92MPaWB/)]=600MQa

Wnxd3O.ixf/3~0.1x243

32

校核后可得出軸的強(qiáng)度足夠。

3、對(duì)舉升臂1和2進(jìn)行強(qiáng)度校核

舉升臂1和2位于舉升機(jī)的上半部分，液壓缸的作用點(diǎn)直接作用在連接舉升臂2的

軸上，舉升臂2和1又通過(guò)中間螺栓相連，所以2和1的受力情況比較惡劣。在校核時(shí),

只對(duì)這兩個(gè)舉升臂進(jìn)行校核即可。

(1)舉升臂1的強(qiáng)度校核

]k2*sina

F3Jcl*coscc6*sincc

.垂直舉升臂方向的力

k1*s1nak6*cosoc

F3*^ircc----------------------—T-------------------

k2*cosoc

沿舉升臂方向的力

FQ；…?……

II口II口I口口?？诳凇蹩诳诳诳诳贗

翦力圖

iL

M

4F3/2*cosoc*L/2

彎矩圖

FN?.口"1I"LLLLLj||||同川|J|||

(kl*sinoc+k2*cosoc+F3*sina)/2

軸力圖

圖3.11舉升臂1的剪力圖與彎矩圖

因舉升臂為板材.，近似梁。所以分析過(guò)程中，我們按梁的強(qiáng)度校核方法來(lái)分析舉升

臂。由圖3.n舉升臂1的受力圖可以看到，舉升臂既有水平方向的力，又有豎直方向

的力，并且兩個(gè)方向的力在同一平面，屬拉伸(壓縮)與彎曲組合變形M。我們將力

進(jìn)行分解，沿舉升臂軸線方向和垂直軸線方向。

標(biāo)準(zhǔn)文案

實(shí)用文檔

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舉升臂1的受力圖、剪力圖、彎矩圖、軸力圖如圖3.11所示。由圖所知，舉升臂

在中間截面組合變形最大舉升臂的材料為Q275鋼，抗拉強(qiáng)度劭=490~610MRz,

彈性模量E=200~220GPa,L為舉升臂長(zhǎng)L=1306mm。舉升臂在最低狀態(tài)時(shí)

（a=5.49°）,校核過(guò)程如下:

1）舉升臂的彎矩圖如圖3.11所示

TQ1

舉升臂最大負(fù)彎矩M=^xcos(7x—=—xcos5.491x653=2632.52N即

222

2）確定舉升臂1中性軸的位置

20x110x55

截面形心距底邊為y==55mm

20x110

因舉升臂1結(jié)構(gòu)可近似一方鋼，所以通過(guò)截面中心的中心線Z即為中性軸

3）截面對(duì)中性軸的慣鉗

=2.218x10-6/

12

4）舉升臂的最大彎曲應(yīng)力為

c2.632X103X55X10-3

b=------------------6527MPa

2.218x10、

5）最大軸向正應(yīng)力

..(^2xcosnr+xsin6Z+F3xsina)(84.24xcos5.49°+8.1xsin5.49°+8.1xsin5.49^)

r=---------------------------------------------------=_42.KN

-v