液压式双柱汽车举升机设计.doc

高 等 教 育 自 学 考 试

毕业设计（论文）

市　　地： 郑州市
准考证号： 010310202945
姓 名： 宋阳

河南科技大学高等教育自学考试办公室
高等教育自学考试

高等教育自学考试
毕业设计（论文）任务书

一、 题目： 液压双柱举升机毕业设计
二、 本环节自2011年07月起至 2011 年 9 月
三、 进行地点： 河南交通职业技术学院
内容要求：1、选用汽车维修所用液压双柱；
四、 2、根据给定的参数计算出相应的设计参数，方案设计，传动机动力设计

指导老师： 职称：
批准日期： 年 月 日

液压式两柱汽车举升机设计

摘 要
龙门式双柱式举升机是一种汽车维修常用的举升设备,广泛运用于轿车等小型车的维修和保养。它结构紧凑、外形美观、操作简便，深受广大机动车维修企业钦赖。根据国际标准设计，符合大众需求。双液压缸驱动,链条、链轮传动,升降平稳。立柱前端加装全长防护罩，保护车辆维修人员安全。采用两根钢索连接,强制两滑台同步移动,有效防止车辆倾斜。最低举升高度110mm,利于维修高档轿车。整体底座式，两端长支架，最大限度地降低了对安装地面的要求。
关键词：液压双柱举升机，结构类型，机械装置，液压系统，设计参数

ABSTRACT

A pillar type raises to rise the machine is a kind of car maintenance of equipment used for promotion ，extensively used for the car etc. the compact car maintains and maintains Its compact construction, beauty, simple and extensive repair business love.According to international standard design, Accord with the public demand. Double hydraulic cylinder driving, chain and sprocket wheel drive, smooth lift. The front cover, the pillar of vehicle maintenance personnel safety protection, The two a cable connection, forced two slide a synchronous movement, effectively prevent vehicle tilt, Minimum lifting height 110 mm. To high-grade car maintenance, The whole base type, long stents, maximum limit on both ends to reduce the installation of the requirements of the ground

KEY WORDS: t
win-column sries hdraulic lifter ,tructure type mechanical device,hydraulic system,designedparameter

目 录

第一章 绪论
1.1前言
1.2举升机的概述
第二章 举升机的方案拟定 3
3
2.1.1 常用汽车举升d的结构类型 3
2.1.2 汽车举升机的主要参数 3
2.2 汽车举升机的主要结构与要求 3
2.2.1 举升装置的要求 3
2.3 龙门式双柱汽车举升机结构方案的确定 4
第三章 龙门式双柱汽车举升机的结构设计 5
3.1 举升装置 5
3.2 立柱 6
3.3 支撑机构 7
3.4 平衡机构 7
3.5 保险机构 8
第四章 龙门式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算 9
4.1 龙门式双柱举升机立柱的结构分析和验算 9
4.1.1 主立柱的截面特性分析与计算[5] 9
4.1.2 主立柱的强度分析与验算 11
4.1.3 主立柱的刚度计算 17
4.2 托臂部分的强度校核 18
4.2.1 托臂部分截面特性 18
4.2.2 托臂部分强度核算 18
4.2.3 从托臂处考虑挠度情况 21
第五章 液压系统 22
5.1 液压系统工作原理 22
5.2 液压缸活塞杆受压校核 23
5.2.1 液压缸活塞杆强度验算 23
5.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核 23
结论 24
参考文献 25

前 言

双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了龙门式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。
本课题所设计的是液压驱动的龙门式双柱汽车举升机。它的特点是：①性能可靠，低能耗，操作方便；②无横梁，结构简单；③非对称托臂可伸缩，保证了安全性；④托脚的最低位置低，使得车辆的底盘可以比较低，对各种车辆的适应性扩大了；⑤与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；⑥价格低廉，拥有的市场份额较大。

经过调研了解到国内市场对于维修用举升机的需求量比较大，考虑到国内的特点，从实用角度出发，确定如下方案：
1. 考虑到大多数维修是屋内作业，野外作业有，但是少，故采用两立柱升举，尽量在满足升举条件的情况下，节省空间。
2. 为了减少噪音及其达到升降的平稳性采用液压动力升举装置。
3. 由于升举的同时，两个同步液压缸的设计不可能完全一样，将导致升举的同时车会发生倾斜，故采用钢丝绳平稳系统，以消除该影响。
4. 在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适用于整体或解体搬运尽量做到标准化，通用化，系列化。

设计的目的和意义：随着中国经济的蓬勃发展，小型汽车将逐步进入中国的家庭市场。鉴于中国广阔的市场，以及中国基础设施的滞后性，给小型汽车的维修带来了不便，特别是车身底部的维修，给维修人员带来诸多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上属的所有问题，为未来社会的发展带来方便。小客车维修用升举装置主要应用于家庭和出租车类。应用十分的广泛，主要用途是通过升举实现维修的方便和安全。

1 举升机的设计方案拟定

1.1 举升机的基本情况

1.1.1 常用汽车举升机的分类
液压举升机分为：双柱龙门举升机，四柱举升机，大剪平板举升机。
1.1.2 汽车举升机的主要参数
龙门式双柱举升机主要技术参数统计如表1.2所示。

表1.2汽车举升机的主要参数
额定举升质量 最大举升高度 盘距地高度 全程上升时间 全程下降时间
龙门式双柱 2.5-4 T 1700-2000mm 110-180mm 50-70S 20-60S
1.2 汽车举升机的主要结构与要求

举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式；（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。
1.2.1 举升装置的要求
在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。
举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。
我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：
（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。
（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。
（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。
（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。
（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。
（6）举升机工作环境温度为0—40℃，全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60℃。
（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min，不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。
（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件，允许添加润滑剂。
1.3龙门式双柱汽车举升机结构方案的确定
本次设计的是由液压驱动的龙门式双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。龙门式式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连，当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。

2 龙门式双柱汽车举升机的结构设计

四 汽车举升机的要求
2.1 汽车举升机技术参数要求如表一所示：

表一  技术参数
额定举升质量（kg）
最大举升高度(mm)
最低支承面距地面高度（mm）
托臂回转角度（底盘接触式（°）
升降速度（mm/s）
车轮接触式
底盘接触式
液压传动
机械传动
升
降
升
降
≤
≥
≤
≥
≥
＜40
＞20
≥
3000
1500
1650
200
90
20
20
25
12000
1400
1600
300
15
20
20000
1200
1400
350
15
10
15

4.2汽车举升机受不同载荷时，对相对位移量的要求如表二：

表二 相对位移量
项目类别
无负荷状态
额定举升质量状态
120%额定举升质量状态
升降台、托臂从最低位置H1上升到最大举升高度位置时H2时的距离为H，其立柱H2点向内（-）向外（+）倾斜量（单柱）
≤+0.006H
≤-0.006H
≤-0.008H
升降台、托臂从最低位置H1上升到最大举升高度位置时H2时的距离为H，其立柱H2点向前（-）向后（+）倾斜量（单柱）
≤0.001H
≤0.002H
≤+-0.003H
托臂式举升机各支承面的相对高度差mm（托臂完全伸展的状态）
≤15
≤20
距立柱最远点的托臂支承面相对下降量mm（托臂完全伸展的状态）
—
≤40
≤50
当纵梁长度为L1时，两纵梁的挠度（二次举升用副纵梁相同）
≤+0.002L1
≤0.0035L1
≤0.005L1
当横梁长度为L2时，两横梁的挠度（二次举升用副纵梁相同）
≤+0.002L2
≤0.003L2
≤0.0045L2
当升降台面两端A点到B点的长度为L3时，升降台四角的高度差
≤0.001L3
≤0.002L3
≤0.003L3
当升降台面两端A点到B点的长度为L3时，升降台A点与B点的高度差
≤0.001L3
≤0.002L3
≤0.003L3

2.2 举升装置
本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图2.1所示：

图2.1驱动举升装置示意图

图2.1是本次设计的龙门式双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。图2.2是龙门式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：

图2.2龙门式双柱汽车举升机的举升装置结构图

从图中可以看到，龙门式双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。
2.3立柱
龙门式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各一个立柱。图2.3是左边立柱的俯视图。整个举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。（强刚度的设计计算在第四章）。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也比较高，如图水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度等。

图2.3左立柱的俯视图

2.4支撑机构
托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图2.4所示：

图2.4非对称式托臂的工作范围示意图
1—托臂原始工作位置，2—托臂伸长后的工作位置
其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强刚度了。非对称式托臂的详细结构如下图2.5所示：

图2.5非对称式托臂的结构图

2.5平衡机构
由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平
衡。单个立柱里的钢丝绳的走向如图2.6所示：

图2.6单个立柱内钢丝绳的走向示意图
2.6 保险机构
汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护[10]。
本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图2.7所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用[7]。

图2.7电磁铁安全锁
1—电磁铁，2—保险孔板，3—保险孔支撑座
作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。

3 龙门式双柱汽车举升机的强刚度分析与验算

双柱式汽车举升机的结构形式有多种，TLT235SC-V000型举升机系是指液压驱动的双柱举升机。此类举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构。
本次设计的举升机的主要性能参数为：最大举升载荷3500kg情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，3500kg轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于50秒；电动机功率2.2 KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm，最大举升高度为1950mm，工作行程为1730mm。
3.1 龙门式双柱举升机立柱的结构分析和验算

3.1.1 主立柱的截面特性分析与计算[5]
主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下，有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故该举升机在两立柱之间添加了刚性连接，且两立柱底部与底座处焊有加强筋。
立柱壳体用钢板整体压制成形，其内部相应位置焊有保险装置支承板，用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。
a确定立柱截面形心和中性轴的位置
将整个截面分为A1、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z′轴为参考轴（见图4.1举升机主立柱横截面示意图），Z1、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至Z＇轴的距离分别为：

图4.1举升机主立柱横截面示意图

∴重心C到相应边的距离e：
[19] ………………(4.1)

整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：
…(4.2)
b 确定惯性矩
设三截面的形心分别为C1、C2、C3，其形心轴为Z1、Z2、Z3（图4.1），它们距Z轴的距离分别为：

由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为：
…………(4.3)

、、为三截面对各自心轴Z1、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩：

c 立柱静矩S的计算：
（1）立柱整个截面上半部分的静矩S1：
………………(4.4)

其中、、分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为：

（2）立柱整个截面下半部分的静矩S2：

3.1.2 主立柱的强度分析与验算
举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析（见图4.2滑台部件受力情况示意图）：
在分析之前，对滑台部件进行了调查。其中本次设计的滑台部件的组成之一是大滑轮，滑轮的种类形状有很多，有“两个大圆柱滚轮型”、“四个顶角处是采用四个小滚轮型”、还有最原始的“四个角用四个橡胶滑块”或是“用两个滑块代替两个大圆柱滚轮”，但是用的较多的是“采用两个大圆柱滚轮”的形式，如果采用其他类型的滚轮例如用滑块来代替滚轮，那么整个滑台就不容易锁定，容易滑动；除此之外就是同步性的问题也不容易解决。

图4.2滑台部件受力情况示意图
a 滑台部件受力情况分析
滑台部件自身重量近似估算如下：
滑台组合件尺寸：采用160×160方钢，壁厚8 mm，高800mm
滑台体积：
摇臂座尺寸：采用100×100方钢，壁厚8 mm，长440mm
摇臂座体积：
托臂近似尺寸：采用100×100方钢，壁厚8 mm，长（800＋310）＝1110mm
托臂体积：
钢材比重选取：
所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为

将滑台、摇臂座和托臂一起考虑

图4.2中，单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有：
……………………………(4.5)
……………………………(4.6)
……………………………………………………(4.7)

由式4.7得，，代入式4.6

假定
则由式4.5得：
综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为66.37kg。单侧托臂受到的最大载荷为2000kg，加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为2066.37kg，F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，则：
。
b 举升机主立柱受力情况分析
主立柱受力情况（见图4.3龙门式双柱举升机主立柱受力情况示意图），F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力（图示为最高位置），FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力（压力），RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：

图4.3龙门式双柱举升机主立柱受力情况示意图

RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg

c 龙门式双柱举升机主立柱强度校核计算
从图4.3看出，整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和剪力图。
由F1引起的弯矩图和剪力图见图4.4：

图4.4立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图

l=2600mm b=2415mm a=185mm

由F2引起的弯矩图和剪力图见图4.5：

图4.5 立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图

l=2600mm b=1890mm a=710mm

由FBY产生的M引起的弯矩图见图4.6：

图4.6立柱上M作用力及其弯矩图

综上所述，立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图如图4.7所示。

图4.7立柱受力的合成弯矩图和合成剪力图

从图中可以得出

在截面C处，剪力最大（QC=5234.804kg），弯矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此处是危险截面。前面计算已经得到，抗弯截面模数为： ………………………………………(4.8)
截面上半部分静矩S＝171.24cm3， …………(4.9)
以下进行强度校核：
（1）校核正应力强度：
………………(4.10)
许用应力选： …………………………(4.11)
，满足强度条件。
（2）校核剪应力强度：
…………………(4.12)
选，而许用应力………(4.13)
，满足强度条件。
（3）折算应力强度校核：
主立柱横截面上的最大正应力产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力则产生在中性轴上，虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求的，但是因为在截面C处，M和Q都具有最大值，正应力和剪应力都比较大，因此这里的主应力就比较大，有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核，取该截面边缘处某点K进行计算：
……………………(4.14)
………………………………(4.15)

由于点K处在复杂应力状态，立柱体材料采用的30钢是塑性材料，可以采用第四强度理论[20]，将 的数值代入，用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为： …………………(4.16)
所以
即 …………………………………………………(4.17)
∴按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。
3.1.3 主立柱的刚度计算
用迭加法：
（1）
由F2引起的绕度：
（往外弯）用式 ………………………………………(4.18)
E：弹性模量的选择： 碳钢取：196－206Gpa
取201Gpa=20.1×106N/cm2
= = …………(4.19)
（2）
（往内弯）由F1引起的绕度：

（3）由M引起的绕度：
………………………(4.20)
（往外弯）此植可忽略不计。
实际往内弯的绕度
3.2 托臂部分的强度校核

3.2.1 托臂部分截面特性
托臂部分截面属于变截面，以下先计算截面特性数据：
（1）小臂截面尺寸：70×70方钢，壁厚8mm，a=70,b=54
惯性矩： …………………………(4.21)
……………………………(4.22)
静矩计算：
（2）大臂截面尺寸：92×92方钢，壁厚8mm，a=92,b=76
惯性矩：

3.2.2 托臂部分强度核算
图示为左后托臂部件图：

图4.9左后托臂部件图

图中的A、B、C、D分别对应着托臂示意图中的A、B、C、D四个截面：
下图是托臂示意图：

图4.10托臂示意图
按照A,B,C,D几个典型截面进行分析，各个截面的截面图如下：

(a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面
图4.10典型截面示意图

（1）A截面：
惯性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3

保险系数较小可满足强度要求。
（2）B截面：92*92方钢
A1=80×15=1200mm2
yA1=92+15/2=99.5mm
A2=92×92-76×76=8464-5776=2688mm2
yA2=92/2=46mm
YC=(1200×99.5+2688×46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mm
IA1=80×153/2+(99.5-62.51)2×1200=1664412.12mm4
IA2=(924-764)/12+(62.51-46)2×2688=392.46cm4
所以cm4
W=89.41cm3

保险系数较小可满足强度要求。
（3）C截面：
A1=12cm2
yA1=92+15/2+60=15.95cm
A2=26.88cm2
yA2=4.6cm
A3=60×10=6cm2
yA3=92+60/2=12.2cm
yC=(12×15.95+26.88×4.6+6×12.2)/(12+26.88+6)=8.56cm
IA1=50×153/2+(15.95-8.56)2×12=641.73cm4
IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)2×16.88=759.875cm4
IA3=1*63/12+(12.2-8.56)2×6=183.615cm4
所以IA总=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4
W=I总/8.65=1585.22/8.65=183.26cm3
MC=2066.37×94=194238.78kgcm

满足强度要求。
（4）D截面：
惯性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3
MD=2066.37×53=109517.61kgcm

,保险系数较小可满足强度要求。

3.2.3 从托臂处考虑挠度情况
托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力P＝2066.37kg，托臂部件由大臂和小臂组成，将从大臂和小臂处分别考虑：
小臂端部处挠度： …（4.23）
大臂端部处挠度：经受力分析，大臂端部受一个力P＝2066.37kg和一个弯矩 M＝2066.37×70＝144645.9kgcm；

…………………………（4.24）
因载荷引起的挠度为：

因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度：
主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算，。
故托臂端部总下沉量为：

在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。

4 液压系统

4.1 液压系统工作原理
启动电动机按钮后电机起动并带动油泵从油箱中吸入压力油送到举升缸中使活塞杆移动，此时安全溢流阀关闭。此阀的压力在出厂前已经调好，以保证起重的额定载荷的要求。当系统中压力超过极限时，自动溢流卸油阀松开，起动按钮停止供油，提升结束，开始作业工作。如果拉动滑台上两个机械安全锁后再按手动式下降阀便开始卸油下降，其工作原理图见图5.1：

图5.1液压系统工作原理图
1-齿轮泵，2-电动机，3-滤油器，4-单向阀，5-溢流阀，6-手动式下降阀， 7-伺服限流阀，8-软管，9-防油管爆裂阀，10-举升缸，11-液位计，12-空气滤清

4.2 液压缸活塞杆受压校核

4.2.1 液压缸活塞杆强度验算
根据活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为：
d≥35.7（F/[σ]）1/2mm ……………………………………………………(5.1)
式中：F—载荷力KN。
这里 F=1/2G=(4000/2)×g=2000Kgf=19.62KN …………………………………(5.2)
[σ]—活塞杆材料应用应力MPa
[σ]=σs/n ………………………………………………………………………(5.3)
其中：σs—材料屈服极限，n=安全系数。取σs =315MPa，n=3，[σ]=105MPa。
则 d≥35.7（19.62/105）1/2 =15.432 mm
实际采用之活塞杆直径d=38mm＞＞15.432mm，所以符合受压强度要求。

4.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核
液压缸压杆安装形式如下图示：

图5.2液压缸压杆安装图

已知：缸体长度 L=1078mm
工作行程 l=914mm
活塞杆直径 d=38mm
计算长度 l′=L+l=1992mm
活塞杆截面积 A=（π/4）×d2
活塞杆转动惯量 J=（π/64）×d4
活塞杆回转半径 K=（J/A）1/2=d/4
柔性系数 m=85
末端条件系数 n=2
则 l′/K=4×l′/d=4×1992/38=209.684
m×n1/2=85×21/2=120.21
由于 l′/K＞ m×n1/2，则可按下列公式计算临界载荷
PK=π2nEJ/L′2……………………………………………………………………(5.4)
式中：E—材料弹性模量，取E=2.1×105 MPa，J—mm4，l′—mm
则：PK=[3.14162×2×2.1×1011×（3.1416/64）×0.0384]/19922=106924.616N
取安全系数nK=3, 临界稳定载荷PK/ nK=106924.616/3=35641.539N
实际工作载荷F=1/2G=2000Kgf=19620N
F=1/2G=2000Kgf=19620N＜PK/ nK，所以满足压杆稳定条件。

5 结论
本文首先对所有的汽车举升机的情况进行了简单的阐述，并介绍了各类汽车举升机的结构特点，对汽车举升机有了初步了认识。然后再根据各类汽车举升机的各种使用要求，结合前人设计的举升机的各种结构，按照自己所要设计的举升机的要求对汽车举升机进行了结构方面的设计。
本次所设计的举升机是采用以液压驱动、液压缸为举升装置以及钢丝绳为同步装置的龙门式双柱汽车举升机。液压驱动是由液压系统以及电箱组成的。整个举升机的外形是双柱式的，同时它的支撑机构是非对称式的托臂。通过电磁铁安全锁将立柱内的滑台固定住，起到保护的作用。
总结这次龙门式双柱汽车举升机的设计，大体可以归纳为以下几点：
⑴通过市场调查，首先了解了汽车举升机种类，并熟悉了各类汽车举升机的外形以及它们的功能特点、使用要求等。在对汽车举升机有了一定的了解后，将各类汽车举升机的装配结构作了对比，最终确定了本次设计的龙门式双柱汽车举升机的设计方案。
⑵在确定了设计方案之后，就对龙门式双柱汽车举升机的结构进行了设计。在设计过程中通过参考其它形式的举升机的结构特点，再结合了自己的设计思想，最终把此次龙门式双柱汽车举升机的结构设计成由举升装置、立柱、支撑机构、平衡机构和保险机构五大部分组成。
⑶由于汽车举升机是一种将汽车抬升到一定高度后用于汽车维修或保养的举升设备。因此，在工作的情况下它必须要承受一定的载荷。所以，在设计了汽车举升机的结构之后，还对它的强度、刚度进行验算，以保证举升机有足够的承载能力来安全有效地工作。
⑷除了对龙门式双柱汽车举升机的机械结构进行设计、验算外，还进行了液压部分的验算。因为本次设计的龙门式双柱汽车举升机的驱动系统采用的是液压驱动，而且它的举升装置采用了液压缸举升。而液压缸受压的活塞杆是属于细长杆，所以设计时必须要考虑到细长杆的稳定性，所设计的方案必须要通得过验算。

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