陕西理工学院毕业设计（论文）
设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为2mm，滑道宽35mm，滑道长为750mm。上下两滚轮之间的距离为Hd=300-10x2-17x2=246mm,根据勾股定理求举升臂长L ,求得L=1306mm，设臂宽90mm，厚为15mm。
3、举升机升高到2.0m时尺寸变化
举升机向上举升时，滑轮向内侧滚动，液压系统向上伸缩，固定铰支座和滑动铰支座之间距离缩短，平台与底座之间距离越来越大。举升机升高到2.0m时，大剪举升机升高1300mm，大剪举升机上下两滑轮之间的距离为Hg=1300-15*2-50*2-10=1160mm
因举升臂长L=2705mm，固定铰接处与滑轮之间的距离为Lb,由勾股定理得Lb=2444mm。 因为我们的举升臂宽为110mm，所以连接处螺栓轴径适当取Ds=30mm，滑动滚轮处轴径取Dz=15mm，滑轮总宽为30mm，与滑道实际接触尺寸为25mm，另外5mm为阶梯凸台,直接与举升臂接触，减小摩擦。
2.3 举升机在地面上安装尺寸
考虑到维修厂的地面情况，剪刀式举升机平放于地面就可以，采用地脚螺栓固定，举升机两端各焊接一三角台，便于汽车上升。根据轿车宽为1.75m，前后轮距平均为1.5m，左右两轮台内侧边缘之间的距离为800mm，举升机之间要有一定的距离供维修工人走动，为了满足以上尺寸要求，举升机平台之间的距离取900 mm ,平台长1600mm ，举升机左右结构完全相同，设备控制箱可以左右互换。如果举升机平台直接与汽车底盘接触，对汽车底盘磨损严重,所以平台上端放硬质橡胶，硬质橡胶块距边缘为20mm,则硬质橡胶长Lj=510mm， 宽Bj=150mm。举升机在地面安装情况如图2.5所示。
图2.5 举升机占地情况及安装示意图
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2.4 电机的选用
子母剪式举升机举升重量3.5t，举升机自身及其附件的重量再加上一部分的余量为0.7t，所以取 W=4.2t 。
举升平台上方放有汽车时，设计上升速度为 Vw =
St （2.1）
S=2000-300=1700 (mm)
由公式（2.1）得 Vw=1.7-/60=0.0283m/s=1.70m/min 载车板上升功率: Pw= Fw?Vw /60 （2.2）
Fw=m?g （2.3）
其中m=4.2t，g=10N/kg 由公式（3.3）
Fw =4.2?10 =42KN
Vw取1.70 m/min
由公式（2.2）得 Pw= 42?1.70/60=1.190（KW）
2.5 剪刀式举升机各部件重量
查《工程材料手册》所知，举升、起重机械的板形材料多用Q275钢。Q275钢的材料
性能如下： 表2.3 Q275钢材料性能
弹性模量 200-220/GPa 泊松比 0.3 抗拉强度 490—610/MPa 密度 7.85g/cm3 质量基本计算公式[9]：
W?F?L???11000 （2.4）
式中： W（kg）——表示钢的理论质量
F（mm2）——型钢截面积
L（m）——钢材的长度
ρ（g/cm3）——所用材料钢的密度
1、平台的质量
Wp=7.85*3.0*15*550/1000=194Kg
因平台加工有较薄的边缘，所以计算时数据较多，取1.5倍余量，则实际质量Wp=194*1.5=290kg。
2、举升臂的质量
Wb=7.85*2.7*110*20/1000=51.81kg
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在实际运用中，连接处都加工有加强肋，连接处还携带一些附件所以取举升臂质量
为51.81kg。左侧和右侧举升机完全相同，每侧共有四个举升臂，则举升臂重量和为 Wbz=51.81*4=207.24Kg，取整Wbz=210Kg
3、底座重量
在实图中举升机底座并非实体，但为了计算方便，我们按实体计算，则 Wd=7.85*3*15*550/1000=194.29kg，我们取底座重量为Wd=195kg。举升机总重Wz=2* (Wp+Wb+Wd)=1390kg。整理前面计算的数据如表2.4
表2.4 剪刀式举升机主要技术参数
举升重量 举升高度 实际上升高度 总宽 总长 平台长/宽 举升臂长 平台间宽 上升时间 下降时间 电机功率 电源 额定油压 整机重量 滑轮移动距离 3500kg 300—2000mm 1700mm 1500mm 3000mm 3000/550mm 2705mm 1000mm 50s 40s 1.19KW 220V/380V/50Hz 18MPa 1390kg 260mm 2.6 本章小结
本章主要将剪刀式举升机的外型尺寸，各部分结构尺寸，各结构的安装位置确定出来，为后续的设计工作做好准备。在设计过程中我们参考了广力牌GL3.0/A小剪式举升机，上海繁宝剪式举升机， Jumbo Lift NT 剪式举升平台的设计，并根据现今社会上使用普遍的轿车种类的车身结构尺寸，确定了我所设计的剪刀式举升机的组成结构，包括控制机构、传动机构、执行机构，还有所需的零部件。本章还叙述了剪刀式举升机是如何运动的，实现举升，将车举到我们希望的高度。
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第3章 剪式举升机机构建模
3.1 剪刀式举升机构力学模型
剪刀式举升机构具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点,因此在现代物流、航空装卸、大型设备的制造与维护中得到广泛应用。剪刀式举升机构作为举升平台钢结构的关键组成部分,其力学特性对平台性能产生直接影响。对于剪刀式举升机构来说,影响其力学性能的关键因素是举升油缸的安装位置。计算、分析剪刀式起升机构的传统方法通常为手工试算或整体有限元分析方法。但手工试算法精度不高,效率低;整体有限元分析法较适用于后期的验算分析,但在设计分析初期,存在建模困难和较难快速调整模型参数的问题。在建立力学模型时，我们利用MATLAB 软件所具有的强大矩阵计算功能,对影响剪刀式起升机构力学特性的关键参数展开研究,从而得到剪刀式举升机构的力学模型[5]。
3.1.1 举升机构力学模型建立与分析
举升机之所以斜置，是因为举升机右侧为固定铰支座，左侧为滑动铰支座，平台上放有荷载，举升机上升过程中，荷载重心相对前移，在高空中容易前翻，对工作人员十分危险，斜置安装可以抵制荷载前翻的情况。
为计算剪刀式举升机构内每个支架铰接点的内力和油缸推力,以研究该机构各内力、油缸推力与α角之间的关系,并找出其最恶劣工况,我们将该机构拆分为4个独立的隔离体,分别对应该机构从上到下的各段剪叉杆,如图3.4所示。
[5]
图 3.4 各剪杆受力分析图
3.1.2计算液压缸的推力
1、举升机升高到2m时液压缸的推力
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Hg举升机升高到2m时，tanα=2得α=46.675o由式（3.1）得??72.78o
Lb举升机的重心不变 F3和F4之间的距离为1103mm ，由式（3.2）和（3.3）求得F3 =11.705KN，则F4=4.45KN。将f=500mm 、d=250mm、α=46.675、??72.78o、F= F3 =11.7509KN代入式（3.4）中，我们得到P=136.643KN。
2、举升机在最低点时液压缸的推力
根据图（3.3）所示的举升机结构尺寸，可求出α角度 , tanα=
f?L2L2?d?tan? 解得tan???f500?653?170170?653?5001251300o
?α?5.49?
再根据式（3.1）， tan??d?tan5.49?16.22oo
将α=5.49°、θ=16.22°、L=1306mm、f=500mm 、d=250mm代入到式（3.4）中，解得 液压缸的最大推力为 P=324.08 KN。
由前面分析可知，举升机在最低点时，此时液压缸的推力是整个举升过程中所需推力最大值，选择液压系统时根据推力最大值确定。
3.2 举升机的力学分析与计算
剪刀式举升机是一种可以广泛用于维修厂的举升机，具有结构紧凑、外形美观、操作简便等特点，只需用此种安全可靠的举升设备将汽车举升到一定的高度，即可实现对汽车的发动机、底盘、变速器等进行养护和维修功能。随着我国私家车保有量越来越大，此种型式的举升机需求量也会日益增大。本机主要性能参数为：额定举升载荷4.5t；在载重3.5t情况下，由最低位置举升到最高位置需60s；当按下下降按钮使三位四通阀右位接通，车辆由最高位置降到最低位置需40s；电动机功率1.02kW；举升机在最低位置时的举升高度为350mm，最大举升高度为1500 mm，工作行程为1150 mm。
剪刀式举升机的结构型式有多种，本设计中的举升机结构系指液压驱动的小剪式举升机构。举升机构的传动系统为液压系统驱动和控制，由举升臂内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接两侧举升臂的轴，使安装在上下位置的滑轮沿滑道滚动，实现举升机的上下移动。设备的主要部分有：控制机构、传动机构、执行机构、平衡机构和安全锁机构。
分析剪式举升机不同举升高度的受力情况可知，在给定载荷下,举升机举升到不同高度时，所需油缸推力不同，各举升臂与轴所受的力也不同。为分析方便，在计算过程
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