陕西理工学院毕业设计（论文）
CAD/CAE领域内应用比较广泛的三维软件Pro/E、有限元软件ANSYS进行汽车举升机的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机有限元分析与研究，可以代替剪刀式举升机物理样机的前期试验，为我国汽车举升机产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高国产汽车举升机的稳定性和可靠性，提高产品的市场竞争力。该设计的研究方法，也可应用于汽车举升机及其他新产品的研究开发中，可以缩短新产品研制周期，减少研制经费，提高设计精度和效率，对于国内举升机的发展具有重大的现实意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 举升机的发展历史
汽车举升机在世界上已经有了70年历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机，它是一种由气动控制的单柱举升机，由于当时采用的气压较低，因而缸体较大；同时采用皮革进行密封，因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。直到10年以后，即1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始采用。发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等。其中剪式举升机使用方便，占地空间较小，受到很多实力雄厚的特约维修站的欢迎，这也是未来举升机的发展方向。在市场上可以看到的型式各异、尺寸不同的举升机中，有一些特别适合于从事特殊类型的维修作业，也有少数的举升机适合进行一些其它的维修作业。
1.2.2 国内外研究状况
目前，发达国家（如美国）生产的汽车举升机质量较好、性能较稳定、设备操作简单，在经销商中口碑良好。我国的汽车举升机是20世纪90年代依据国外的产品技术生产的，国内最早研究剪式举升机的是上海宝得宝，1999年开始，宝得宝机型比较笨重，主要的质量问题集中在油管易爆和平台不同步，2000年后质量有了改进。但由于不是批量，所以价格偏高。到现在举升机市场已经拥有近百个中外品牌，产品系列成百上千。然而国内汽车举升机虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多，可靠性差，外观不够美观，在产品设计、技术开发等方面都还有很多地方有待改进。
剪刀式举升机是一个使用较广的举升机，在最近几年所有新销售的举升机中，至少二分之一都是这种类型的。这种设计之所以很流行，有几方面的原因的：一就是这种举
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升机安装起来很快，不需要大范围的开挖，也不需要对维修厂的整体布局进行一些永久性的变动。二是功能的多样性，它适用于大多数轿车的维修和保养。三是剪式举升机使用方便，占地空间较小。四是经济实惠，剪式举升机较为精密。 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）都适用。
1.3研究内容及研究方法
1.3.1 研究内容
本设计在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，依据有限元、虚拟装配技术及结构优化设计等理论，建立举升机Pro/E三维实体模型，并进行虚拟装配，将关键零部件模型导入ANSYS软件进行有限元分析，获得举升机在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况，进一步提高举升机的稳定性及安全性。设计中我们研究的主要内容如下：
（1）子母剪式举升机工作原理与结构形式的研究与分析； （2）子母剪式举升机二维结构设计；
1.3.2 研究方法
资料收集及总体方案制定→举升机工作原理与结构形式分析→举升机二维结构设计（对各个机构零件进行强度分析）→整机虚拟装配→撰写设计说明书
第2章 剪刀式举升机结构设计
2.1 举升机结构确定
2.1.1 举升机整体结构形式及基本组成
此次课题设计的内容为子母剪式举升机，剪刀式举升机的发展较迅速，种类也很齐全。按照剪刀的大小分为大剪式举升机（又叫子母式），还有小剪（单剪）举升机 ；按照驱动形式又可分为机械式、液压式、气液驱动式；按照安装形式又可以分为藏地安装，地面安装。因为此次设计所要举升的重量为3.5t以下的轿车 ，所以采用子母剪式液压驱动举升机就完全可以。为了适合大小维修厂，对地基没有过多要求，地面安装即可。整体结构形式如图2.1所示。
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图2.1子母剪式举升机整体结构形式
子母剪式液压平板举升机由机架、液压系统、电气三部分组成。设置限位装置、升程自锁保护装置等以保证举升机安全使用，保障维修工人的生命安全。举升机由电气系统控制，由液压系统输出液压油作为动力驱动活塞杆伸缩，带动举升臂上升、下降、锁止。
举升机一侧上下端为固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。另一侧上下端为滑轮滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。举升机在工作过程中，以固定铰支座一侧为支点，滑轮向内或向外滑动，使举升机上升下降，当达到适当的举升位置时，利用液压缸上的机械锁锁止。子母剪式举升机使用方便，结构简单，占地面积小，适用于大多数轿车、汽车的检测、维修及保养，安全可靠。
2.1.2 举升机各零部件之间的连接关系
举升机的工作是靠液压缸活塞杆的运动实现举升下降的。液压缸固定在下外侧举升臂上通过轴连接，活塞杆作用在上端轴上，轴直接连接两举升臂。如图2.1所示，活塞杆向外伸出时，带动举升臂向上运动。各举升臂必须相互联系，采用螺栓连接，图中左侧用轴连接，因各铰接处均有摩擦，所以采用润滑脂润滑。举升臂向上运动时，通过轴带动滑轮滑动，举升臂、轴与滑轮之间需使用键进行周向固定，力才能相互传递，滑轮
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轴上还放有套筒，并采用锁止螺钉进行轴向固定，轴两端用弹性挡圈固定，防止臂和滑轮外移；连接螺栓处用止动垫圈固定锁止；固定铰支座处用销链接，销通过锁止螺钉锁止；底座通过地脚螺栓固定于地面上；这样举升机才能正常工作。
2.2 确定剪刀式举升机的各结构尺寸
2.2.1 建立轿车模型
为使举升机使用范围广，本设计首先建立了一个轿车模型。根据表2.1所列车身参数信息。 表2.1 参数信息
车身信息 车 型 4830/1895/1885 1575 1560 2775 215/60R16 215/60R16 4200/1650/1465 1460 1460 2460 195/55R15 195/55R15 长丰帕杰罗3.0GLS手动 上海大众劲取 [1]
车身长/宽/高（mm） 前轮距 后轮距 轴距 前轮规格 后轮规格 根据丰田和大众轿车的车身信息确定一个使用较广的车模：它的车身参数是：车身长4.7m，宽1.75m，高1.5m，轴距2.1m，前后轮距平均为1.5m，车自重1.5t，该轿车模型集丰田轿车外型，奥迪外型，大众车系于一体，具有较广的代表性。
2.2.2子母剪式举升机主要结构尺寸确定
1、子母剪式举升机已知的主要技术参数如表2.2所示
表2.2 主要技术参数
技术数据 举升重量 举升高度 提升时间 数值 3.5 300~2000 180 单位 T mm S 第 5 页 共40页
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要求举升机的提升速度是经3min时间内举升机能升高到1.5m，但考虑到实际修理时3min太长不利于维修，设上升时间为1min。实际升高1.15m，并且举升机在各高度工作时，都能自锁。
2、 举升机压缩到最低位置时各部分尺寸 1）支撑平台尺寸
大剪举升平台
由于车身全部停于平台台面，所以平台尺寸应大于汽车轴距，根据一般轿车轴距为2.6m左右，轿车轮胎直径一般不超过700mm，故取3000mm合适，外型高为70mm，实厚为15mm。
小剪举升平台
根据轿车轴距为2.6m，轿车轮胎直径一般不超过700mm，为避免干涉，举升机小剪平台两端与轮胎边缘要有一定距离，取平台边距轮胎边缘之间距离为150mm，则平台外型长La=2600-350?2-150?2=1600 mm。平台宽一般为500mm~600mm左右，我们取平台宽为Bp=550mm。举升时，重量作用在整个平台上，力并不集中，所以平台不宜过厚，增加举升机重量，取外型高为50mm，实厚为10mm，只在四周加工凸台边缘。 2）举升臂尺寸
大剪举升臂
因大剪平台长La=3000mm，固定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，降低到最低点时举升臂不能超出平台边缘，取支座距平台边缘的距离为150mm。则固定铰支座与滑动滚轮之间距离Lb=3000-150*2=2700mm
举升机压缩到最低位置时，举升机高为350mm,(底座到平台面的距离)。底座厚为15mm，滚轮直径D=50mm ，滚轮处轴径Dz=24mm ，为了避免滚轮直接磨损底座，设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为10mm，滑道宽35mm，滑道长为750mm。上下两滚轮之间的距离为Hd=300-15*2-10-50*2=160mm根据勾股定理求举升臂长L ,求得L=2705mm，设举升臂宽110mm，厚为20mm。
小剪举升臂
因为小剪平台La=1600mm，固定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，大剪平台内，降至最低点时，内嵌于大剪平台内，固定铰支座和滑动滚轮要与平台有一定的距离，取支座距平台边缘的距离为150mm。则固定铰支座与滑动滚轮之间距离
Lb=1600-150?2=1300 mm。
举升机压缩到最低位置时，举升机高度为300mm,底座厚10mm，滚轮直径D=30mm，
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