图3.17横梁的剪力图及弯矩图
3.5.8拉塔的强度校核
由拉塔的结构图可知,其受力位置及方向均不定,这里假设其作用力在拉塔柱中点位置,一端挂拉链处假设挂在最顶端,拉塔柱两端假设为活动绞支座。材料及尺寸前面第二章已经选择,45钢的许用应力为600MPa,I=195.4?10-8m4。其剪力图及力矩图见图3.18所示。
图3.18拉塔的剪力图及力矩图
由已选的方管规格参数可得
-84 I?195.4?10m
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80?10-3?0.04m2 M?max??y?430MPaI
y?因为dmax=430MPa<600MPa,所以拉塔的强度合格。 3.5.9拉塔处液压缸支撑销轴的强度校核
由拉塔结构尺寸可知,由于两侧支撑销轴的的夹板厚度一共为40mm,那么销轴的受力点之间距离为120mm,40Cr的许用应力为1000MPa。液压缸推力70KN。剪力图及弯矩图如图3.19所示。
图3.19销轴的剪力图及力矩图 参照前面的公式得
??MM2.1KN?m???793MPaπ?0.033Wπd33232
经查材料表可知40Cr的抗拉强度为1000MPa,793MPa<1000MPa,所以此销轴的强度符合设计要求。此最大应力仅在最低点举升的瞬间产生,所以其许用应力能够满足使用安全要求。
根据结构分析可知,较短的销轴因为其两端均插在支撑孔中,中间处受力强度又很大,所以在其最大工作载荷情况下需要校核其剪切力的强度。下面是剪切力的强度校核。
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70KNF2t???36MPaAπ?0.0324
经查寻资料可知,剪应力一般约等于0.5~0.7倍的强度。那么我们得到
[t]=0.6×1000MPa=600MPa
因为36MPa<[t]=600MPa,那么此销轴强度足够。由于本次设涉及的销轴量很大,而且材料及尺寸存在较小的差异,但是其强度相差很小,这里不再一一校核,其他销轴的选用均参照此处。
3.6本章小结
本章通过详细的计算及校核框架式汽车大梁校正仪的关键零部件,来确定其主要零件的受力情况,最终经过对相关尺寸的修正得到合理的结果。因为个别之处强度接近实际许用强度值,我们需要改变相关尺寸及材料,并且需要设计一定的加强稳定措施。本章还通过对各举升臂、主受力轴的受力分析与强度计算,来确定关于液压系统的选择。通过以上的计算与分析对以后的相关产品设计中关于尺寸参数的选择等关键因素提供了实际的参考价值,避免其因浪费材料而带来的成本问题,其它剪式举升机相关的设计也可参考本次设计的相关内容,以此来优化设计的类似的产品,并且达到使用安全,节省成本的目的。
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第4章 校正仪液压系统的选择与计算
4.1液压系统的选择
4.1.1液压系统的介绍
框架式汽车大梁校正仪的动力总成是由电控液压系统来组成的,其拉塔驱动处是气动液压系统。它需要其传递动力平稳、举升力大,结构紧凑等功能特点。液压系统主要由液压发生机构、液压执行机构、液压控制调节机构和辅助装置等四大部分组成。汽车举升机液压系统,除要求能在一定的范围内从汽车两侧将汽车同步举升和下降外,还要求其能使汽车在任意高度停止并保持不动。以便不同身高的工人,在维修不同位置时可以任意调整高度,最方便的进行维修。因此,液压系统必须具有定位保持功能,本设计的电控液压系统恰好满足其安全的要求。另外,因举升的汽车的重量较大,一但液压控制系统出现故障,举升机的举升臂在汽车重力的作用下会迅速下滑,可能会对车下维修工人的生命安全造成威胁或者是其它零部件受损,举升机上面的汽车也有被摔坏的危险。所以,本设计采用了方凳及斜坡式方凳来让汽车先行驶置一定高度后再由举升系统对其举升至一定高度,这样在意外发生时可以使汽车车轮落在凳子上,避免因迅速下滑砸伤人。这样设计的的另一个优点是减少了对举升机构的使用磨损,同时可选择推力较小的液压缸系统,节省了一定的采购成本。 4.1.2液压系统的选型
油缸是液压系统执行元件,也是举升机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式为双向作用,其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低(一般不超过16MPa)。浮柱式为多级伸缩式油缸,一般有2~5个伸缩节,其结构紧凑,并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高(可达35MPa),易于安装布置等优点。剪刀式举升机多采用活塞式液压缸,动力源直接输送。其中拉塔处的液压缸控制系统为气动,人工脚踏施力,方便灵活且安全可靠。
本次设计两个举升机构处液压缸及拉塔处液压缸三者均采用HSG系列工程液压缸,其规格形式为单活塞杆双作用缓冲式液压缸,这种液压缸在工程机械中使用的最为普遍。液压缸具体型号经过计算来选择厂家所提供的相应型号为准。缸盖与缸体连接方式采用法兰连接,活塞杆用杆端内螺纹形式。
液压系统的工作原理如图4.1所示,本设计的液压系统均为选购部分,这里不做详细的分析其工作原理。
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图4.1 液压系统工作原理
1.滤油器 2.液压泵 3.溢流阀4.三位四通电磁阀 5.普通调速阀 6.比例调速阀 7. 左升降缸 8.右升降缸
4.2液压系统的计算
由上一章节的相关计算可知,两个举升液压缸的最大推力均为46.54KN,参照液压缸制造厂家的相关技术规格可知,HSG系列工程液压缸能满足本次设计要求的推力的型号最小为HSG※01-63/dE型(最大推力49.87KN) 。为了保证其安全可靠性,及因长时间使用的消耗而降低其最大推力值,我们这里选用HSG※01-80/dE型,它的最大推力为80.42KN。
4.2.1举升处液压缸行程的计算
参照3.2.2计算可知:举升至最高点时L2=1420×cos45°=1004mm。由于初选L1=250mm,此时α=45°,设液压缸整体长度b1,根据余弦定理可得如下关系式。
121b12=(L1+L)+L22-2L2*(L1+L)cosa (4.1)
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