小型汽车举升机的设计说明书(正式)

湖 南 科 技 大 学

毕 业 设 计（ 论 文 ）

题作学专学

目 者 院

小型汽车举升机

孟祥玉 机电工程学院

业 机械设计制造及其自动化 号

********** 时彧

二〇一五 年 五 月 二十六 日

指导教师

湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书

机电工程 院 测控技术与仪器 系（教研室）

系（教研室）主任: （签名） 2014 年 12 月 28 日 学生姓名: 孟祥玉 学号: 1103010225 专业: 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 小型汽车举升机设计

2 学生设计（论文）时间：自 2014 年 12 月 28 日开始至 2015 年 5 月 28 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料：

《机械设计实用机构运动仿真图解》 朱金生等编 电子工业出版社 2003 《提升机设计理论与现代设计方法研究》晋民杰等编 国防工业出版社2012 《液压控制系统设计与使用》张利平编 化学工业出版社 2013 《液压技术实用手册》 宋锦春编 中国电力出版社 2011 4 设计（论文）应完成的主要内容： 举升机总体方案设计 举升机控制系统结构设计 举升机安全保护装置设计

5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 举升机总体结构图（1号图及以上） 举升机控制系统结构图（1号图及以上） 安全保护装置结构设计图（1号图及以上）

6 发题时间： 2014 年 12 月 28 日

指导教师： （签名）

学 生： （签名）

湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）指导人评语

[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]

指导人： （签名）

年 月 日

指导人评定成绩：

湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）评阅人评语

[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]

评阅人： （签名）

年 月 日

评阅人评定成绩：

湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）答辩记录

日期：

学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：

1 设计（论文）说明书 共 2 设计（论文）图 纸 共 3 指导人、评阅人评语 共

毕业设计（论文）答辩委员会评语：

[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]

页 页 页

答辩委员会主任： （签名）

委员： （签名）

（签名） （签名） （签名）

答辩成绩：

总评成绩：

摘 要

随着汽车产业的不断发展,汽车维修已成为汽车产业中的一个重要部分,而举升机作为汽车维修的必要工具,也正在迅猛的发展。之前没有汽车举升机的时候，通常维修工人们都要趴在汽车底盘下面进行艰苦的维修，在这样恶劣的条件下，不仅维修范围受到了，而且维修的质量、时间也受到了一定程度的影响。随着中国汽车行业的飞速发展，这样的方法已经不能满足社会的需求。于是汽车举升机就应运而生了，成为汽车行业中的一个重要部分。汽车举升机作为汽车维修保养行业中最基本、最典型的设备之一,是为了方便工人的维修，根据汽车要维修部位，将汽车安全可靠从一个高度上升至另一个高度的维修设备，是现代汽车维修行业不可缺少的重要工具。本设计是液压式双柱汽车举升机。

关键词：汽车维修；液压；双柱；汽车举升机

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ABSTRACT

With the continuous development of the automobile industry, car maintenance has become an important part of the automotive industry, and the lift vehicle maintenance as a necessary tool, it is also rapid development。Before there is no vehicle lift, repairmen usually have to do painstaking repairs below the automotive chassis, in such hard condition, not only

maintenance range is limited, to a certain extent,but also the maintenance of quality, and time is influenced. With the rapid development of China's automotive industry, such methods can not meet the needs of society. So the car lift came into being, becoming an important part of the automotive industry. Car Lift , as one of the most basic and the most typical of the equipment in the automotive repair and maintenance industry, in order to facilitate

maintenance workers, according to the parts of the car to repairing, make the car safe and reliable from one height to another height of the maintenance equipment, is an important tool for the modern automobile industry. This design is a double-column hydraulic car lift.

Key Words: Vehicle Maintenance Hydraulic Double-column Automobile lift

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目 录

第一章 前言…………………………………………………………………………… 1

1.1 举升机的发展简史……………………………………………………………… 1 1.2 举升机的设计特点……………………………………………………………… 2 1.3 举升机的安全保证措施………………………………………………………… 3

1.3.1 设计制造方面的安全保证措施…………………………………………… 3 1.3.2 使用维护方面的安全保证措施…………………………………………… 4 1.4 目前举升机的状况……………………………………………………………… 4

第二章 举升机总体方案的设计…………………………………………………… 6

2.1 双柱式举升机的基本概况……………………………………………………… 6

2.1.1 举升机的分类……………………………………………………………… 6 2.2 双柱式举升机的主要结构与要求……………………………………………… 9 2.3 双柱式举升机结构方案的确定………………………………………………… 10

第三章 双柱式举升机的结构设计……………………………………………… 12

3.1 举升机方案的拟定……………………………………………………… 12 3.2 技术参数………………………………………………………………………… 12 3.3 举升装置……………………………………………………………………… 12 3.4 立柱……………………………………………………………………………… 13 3.5 支撑机构……………………………………………………………………… 14 3.6 平衡机构……………………………………………………………………… 14 3.7 保险机构……………………………………………………………………… 16 3.8 锁定机构……………………………………………………………………… 16 3.9 良好的润滑……………………………………………………………………… 17

第四章 举升机的结构设计与计算……………………………………………… 18

4.1 螺旋副的自锁条件……………………………………………………… 18 4.2 确定电动机功率………………………………………………………………… 19 4.3 主要承重零件计算……………………………………………………………… 20

4.3.1 传动螺母（青铜）………………………………………………………… 20 4.3.2立柱………………………………………………………………………… 21

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4.3.3托臂………………………………………………………………………… 22

第五章 举升机的强刚度分析与验算…………………………………………… 23

5.1 举升机立柱的结构分析与验算………………………………………………… 23

5.1.1 主立柱的界面特性分析与计算………………………………………… 23 5.1.2主立柱的强度分析与验算………………………………………………… 26 5.1.3主立柱的刚度计算………………………………………………………… 31

5.2 托臂部分的强度校核…………………………………………………………… 32

5.2.1 托臂部分界面特性……………………………………………………… 32 5.2.2 托臂部分强度核算……………………………………………………… 32 5.2.3 从托臂处考虑挠度情况………………………………………………… 34

第六章 液压系统…………………………………………………………………… 37

6.1 液压系统工作原理……………………………………………………………… 37 6.2 液压缸活塞杆受压校核………………………………………………………… 38

6.2.1 液压缸活塞杆强度验算………………………………………………… 38 6.2.2 液压缸活塞杆受压稳定性校核………………………………………… 38

第七章 液压辅助元件及液压泵站………………………………………………40

7.1 管件………………………………………………………………………………40 7.2 液压软管接头………………………………………………………………………40 7.3 油箱及其附件………………………………………………………………………41

7.4 UP液压动力包……………………………………………………………………41 7.5 液压系统及其工作原理……………………………………………………………42 7.6 液压油的选择………………………………………………………………………43

第八章 钢丝绳的选择计算…………………………………………………………44

8.1 钢丝绳的计算……………………………………………………………………44 8.2 钢丝绳的选择……………………………………………………………………44

第九章 滑轮的选择和计算…………………………………………………………46

9.1 滑轮结构和材料…………………………………………………………………46 9.2 滑轮的主要尺寸…………………………………………………………………46 9.3 滑轮直径与钢丝绳直径匹配关系………………………………………………46 9.4 滑轮形式…………………………………………………………………………46 9.5 滑轮技术条件……………………………………………………………………47

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9.6 外观………………………………………………………………………………47 9.7 热处理……………………………………………………………………………47 9.8 其他………………………………………………………………………………47 9.9 滑轮强度计算……………………………………………………………………47

第十章 起重链条和槽轮……………………………………………………………48

10.1 板式链条和槽轮的选择…………………………………………………………48 10.2 板式链及端接头…………………………………………………………………48 10.3 板式链用槽轮……………………………………………………………………48

第十一章 使用说明……………………………………………………………………49

11.1 使用说明…………………………………………………………………………49 11.2 使用时注意事项…………………………………………………………………49 11.3 升举机安全操作规程……………………………………………………………49

第十二章 经济效益分析……………………………………………………………51 结论………………………………………………………………………………………52 参考文献…………………………………………………………………………………54 致谢………………………………………………………………………………………55 附录A-总装配图 附录B-支撑装置 附录C-液压缸装配图 附录D-缸底 附录E-活塞 附录F-液压系统

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第一章 引 言

汽车是发展国民经济的重要交通工具之一 ,随着我国国民经济的持续高速增长 ,汽车的数量与日俱增 ,汽车维修行业也有了迅猛的发展 ,已形成了集车辆修理、维护、检测和配件供应等多种功能于一体的车辆技术状况保障体系。已成为道路运输行业的重要组成部分 ,对确保车辆安全行驶、高效低耗的运作 ,促进道路运输业的发展 ,发挥了有力的保障作用 ,随着经济改革的不断深入 ,我国汽车维修企业呈现出良好的发展趋势。

1.1 举升机的发展简史

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。

1966年，一家德国公司生产出第一台双柱举升机，这是举升机设计上的又一突破性进展，但是直到1977这种举升机才在德国以外的其它国家出现。现在双柱举升机在市场上以占据牢固的地位，其销量还在持续增长。它和四柱举升机相比，既有优点，也有缺点，以下将作一简要说明。

我们所见到的绝大多数举升机均采用固定安装方式。在举升前汽车必须驶上举升机。在移动式举升机方面也有几项成功设计，如剪式举升机、菱架式举升机等。但这类举升机仍存在两个主要问题，接近汽车下部较难；在车间移动举升机时难逾越地面上的障碍物。当然，可移动性是这类举升机的突出优点。现在固定安装的单柱、双柱、四柱举升机已在维修现场广泛采用，而移动式举升机却相对要少得多。

最初设计单柱举升机外，车辆较大，其底盘也能明显辨认，因而汽车检修区远远大于举升器件。而今绝大多数汽车均为“紧凑型”或“半紧凑型”，导致汽车检修区域接近主要举升机器件而不便操作。但在南美洲却属例外，那里仍然采用较大的车辆，这可能是单柱举升机在该地区的市场上仍然受到欢迎的重要原因。单柱举升机有两大优点：当其下降后，不致成维修车间的障碍物；汽车可在举升机上转动。但美国却受到了责难，主要是举升机的旋转会带来撞击操作人员的危险。单柱举升机的主要缺点是：第一，它需要在车间的地面挖掘一个相当大的坑穴后才能安装；其次，它只能为使用提供车轮支撑方式；第三，使用时难于接近汽车下部的一些重要检修区域。举升用的油缸潜藏在地下也给维修带来两大问题：第一是检修这些零部件颇为困难；其次是由于油缸所处的环境条件差，容易生锈，特别是地下水位较高时更是如此。

双柱举升机（包括液压式或机械式），均具有以下优点：第一，检修汽车下部具有

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很高的可接近性（几乎达到100%）；其次，采用车轮自由型的方式支撑汽车，因而拆卸车轮时不需要其它辅助性的举升措施；第三，结构紧凑，占地面小。双柱举升机的缺点是：第一为确保安全，安置举升机时要求非常严格，否则在举升过程中容易摇晃或；第二，由于举升机常采用车轮自由型的方式支撑汽车，如需采取车轮支撑型的方式维修汽车则甚感不便，如检查悬挂系统、检查转向机构间隙或进行车轮定位检验等；第三，由于举升臂和立柱承受悬臂或载荷所产生的巨大应力，其承力件易于磨损，因而双柱举升机的安全工作寿命一般要比四柱举升机低。

四柱举升机有四根立柱、两根横梁、用于支撑汽车的两个台板。举升前，汽车很容易正确无误地驶上四柱举升机的台板。由于台板内侧设备有凸缘，当汽车驶上台板时也不致坠入其间的空隙中。车轮支撑型四柱举升机的优点是：第一，举升机装载汽车时勿需较高的技术，操作也很简便；第二，承载时非常稳定；第三，支撑载荷受力简单，应力较低，从而延长了设备的使用寿命；第四，由于具有较高的使用价值，从经济上来看也是合算的；第五，易于维修；第六，在车间现场进行安装也较方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能够固牢立柱的地脚螺栓即可。四柱举升机的缺点是：和双柱举升机相比，战地面积教大，对汽车检修区域可接近性较差。

后，特别是改革开放以来，我国的汽车维修行业有了很大的发展，为之服务的汽车维修设备行业已成为我国的新兴行业不断发展壮大。各种举升机设备如雨后春笋，不断涌现，质量不断提高，销量逐年增加。

有人说，对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房而外的最重要的投资，因为它具有至关重要和不可替代的作用，甚至直接影响到汽车维修业务的兴衰。汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一，让我们生产出更多、更好、更受用户欢迎的汽车举升机，为汽车维修企业服务。

1.2 举升机的设计特点

（1）举升机台板降到下位时，与地面应尽可能在同一平面上，为达到此目的，虽然可在地面上挖掘凹坑，但需增加投资费用，也破坏了车间地面的平整性。为此，在保证强度和刚度的前提下，应尽可能降低举升机台板和横梁的高度；这样，既便于汽车驶上举升机，又使驶上台板的斜面长度尽可能短，节约车间的占地。在条件许可时，举升机台板（或横梁）应选择专用型钢或用钢板拆弯成形。

（2）正确选择传动方式。采用机械传动（螺母、螺杆）或液压传动（油缸），均 用电动机驱动。机械传动的成本较高，耗能较多，但安全性较好。经验证明：机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍（在举升载荷、举升时间均相同的条件下）。机械式举升机的螺母、螺栓磨损较快，而液压式举升机的维修量却相对要小些。虽然液压式举升机的技术难度较大，但多数零部件（液压泵、液压缸、阀门、密封元件等）均可

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外购或外协，当然一定要选用优资产品。

（3）丝绳的选择。为了减少滑轮直径从而缩小寄生机立柱的断面尺寸，应该选用高柔度的钢丝绳。钢丝绳应有较高的安全系数，一般应达8。为此，应增加钢丝绳钢丝的数目。如英国某公司3t系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为9mm，两根并列，每根37股，每股6根钢丝。滑轮通常用钢材制成，而该公司采用玻璃纤维与尼龙混合制成（50%的玻璃纤维、50%的尼龙）。这样，不仅价格便宜，还能减轻钢丝绳的磨损，延长其使用寿命。

1.3 举升机的安全保证措施

今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险，因为人们要在其下面工作；当其升降时如不小心，也会碰伤手足。近年来不少国家还制定了专门性法规，以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。

汽车举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取措施，好提高汽车举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程，保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确地运行。现分别说明。

1.3.1 设计制造方面的安全保证措施

当今世界上的许多先进技术，如自动控制\\光电开关等，已广泛应用到各种安全装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极采用先进可靠实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施。

（1）举升机应能经受超负荷试验(包括举升和支撑)，一般应为最大举升能力的125%此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏。

（2）所有的操作控制机构均采用“双重保险”，以防误操作，即举升机运行前必需操作两个控制机构(或按钮开关)后才能驱动。

（3）所有的控制电路均采用失效保护，即任何单个元件失效，也不会使举升机坠或上升所造成非常危险的局面。

（4）所有的举升机器件均应有第二支撑系统。原有的提升系统失效时，它能自动进行有效的支撑。

（5）所有的柔性提升手段，如钢丝绳，链条等，均应有足够的安全系数，并在制造厂设置的保护罩内传动。

（6）所有的运动零件均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特别是手，足，衣服等。

（7）所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降低到最低限度。

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1.3.2 使用维护方面的安全保证措施

使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，包括举升机有使用前的准备工作，举升汽车时应该注意的事项，承载时的稳定性，降下汽车时的注意事项，日常和定期维修检查工作等。虽然汽车举升机已有70年的历史，其设计原理并无多大改变;但如果忽视安全要求，超载使用，疏忽大意，仍然会造成严重事故，甚至发生人身伤亡。因此安全问题一定要引起使用单位和操作人员的高度重视。首先，应选购那些安全性能良好的汽车举升机，另外，还应认真学习和理解说明书中的各项安全注意事项并认真贯切执行。这里仅就使用维护举升机时普遍应当注意的事项说明于后。

（1）使用中的举升机每天都应进行检查。发现有效故障或零部件损坏时，不得再使用。维修时应采用该举升机的制造厂所提供的配件，不得随意代替或自制。

（2）举升机不得超载使用。每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂确已超过允许的额定载荷。故欲举升那些前后轴载荷严重分配不均的汽车时应特别注意，能满足要求的才能装载使用。

（3）安置汽车和使用举升机均应由经过培训并经考核合格的人员操作。 （4）举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员应远离举升机。

（5）举升机区域内不得有任何障碍物，如油脂、废物、瓦砾等。

（6）当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂，连接器，车轴支撑器等，以防损坏举升机或汽车。

（7）在举升机上承载汽车时应仔细操作。将举升机的支撑器安置到汽车制造厂推荐的举升机逞力接触点。只有当支撑器与汽车上的承力点接触严密后才能将举升机升起;对其接触的严密性进行认真检查后，才能将汽车举升到需要的工作高度。

（8）要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的急剧变化，从而导致举升汽车时的不稳定。

（9）举升机降下前，应将汽车下面的工具箱，台架及其它设备全部移开。要降下举升机前，还必须松开锁紧装置。

1.4 目前举升机的状况

十年来,我国的汽车保有量增长迅速 ,技术水平和档次也大大提高 ,原有的维修作业方式和生产经营管理模式 ,越来越不适应社会各方面对汽车维修的要求。加大技术投入和技术改造的力度 ,走内涵发展的道路 ,振兴汽车维修业 ,已经成为汽车维修界有识之士的共识 ,人们越来越体会到设备对维修能力的决定性。一些骨干维修企业千方百计地筹措资金 ,实施技术改造 ,改善作业体系。购置了汽车举升机、电子调漆机、轮胎平衡机、汽车喷烤漆房等先设备。同时 ,具有现代最新技术水平的发动机故障诊断仪、

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电子燃汽喷射系统检测诊断装置 ,车身校正测量仪、四轮定位仪、测功机和测滑仪等检测设备也开始广泛应用。从而 ,提高了企业在市场中的竞争能力 ,增加了行业发展后劲。通过技术改造行业内部结构得到调整和优化 ,改变了过去整车大修的单一模式 ,开始形成汽车大修、总成维修、汽车维修、汽车小修、汽车专项修理、汽车制造厂特约维修等门类齐全、分工合理的市场结构体系。基本满足了目前不同类型和不同作业项目的维修需要 ,汽车维修网点由大、中城市向外延伸 ,辐射各地形成网络。

国内汽车维修业的发展在宏观上得到 ,维修能力不断提高 ,布局趋向合理。维修企业分布均衡 ,方位合理、方便。同时可以保证质量 ,维修需求也相对平衡。在市场经济的竞争与自行调节中 ,求得了生存与发展 ,彻底解决了维修市场不均衡的问题。即:修汽油车的企业多 ,修柴油车的企业少;修货车的企业多 ,修客车的企业少;变通型的修理企业多 ,特种车的企业少;修中型的多 ,修小型、重型汽车维修企业少。由于解决了此类问题 ,引导了一些企业向专业方向发展 ,彻底解决了维修高档车、轻型车、重型车难的问题。基本上形成以专业分工为主 ,布局合理 ,修理结构配套的汽车修理体系。促进汽车维修行业由计划经济向市场经济转轨的进程 ,建立完善了汽车维修市场 ,使汽车维修行业成为一个与国民经济发展相适应的技术先进、结构合理、专业分工明确、优质方便、秩序良好的维修体系 ,并以其良好的运行机制服务于各行各业。

本次设计探讨的是适用于小型汽车维修服务的一种新型汽车维修平台。这种汽车维修平台是适用四轮汽车维修使用的一种现代液压技术专用产品. 双柱型汽车维修液压同步升降平台作为一种液压技术新产品开发设计研究 ,是利用现代液压技术来改善日益繁荣发达的汽车维修行业，同时改善劳动者的工作条件,降低劳动强度和维修成本, 提

高

汽

车

维

修

保

养

整

体

服

务

质

量

。

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第二章 举升机总体方案的设计

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第三章 双柱式举升机的结构设计

3.1举升机方案的拟定

举升机的种类有很多，每一种都有一些主要的特点、结构，综合考虑到国内市场的现状及需求量，以及后期使用过程中的维修保养费用，最终确定研究方案。本章主要介绍举升机的类型、结构要求和双柱式举升机的结构方案。

3.2技术参数

3.2.1额定举升重量

根据国内外轿车的统计资料（见表1），绝大多数的整车重量在3t以内，为了充分发挥其使用范围内的有效利用率，不致浪费动力消耗及投资成本，采用额定举升重量为3t。

3.2.2离地最小高度

离地最小高度hmin是指托架上支承顶面距离地面的最小高度，它与各种车型的最小离地间隙、托架有关。本机采用120mm。

3.2.3举升行程H

举升行程是指举升机能将汽车举升的有效行程。由此可知最大举升高度

HmaxHhmin。举升行程与维修人员的身高有关，本机采用1900mm。

3.2.4升降速度

升降速度的大小直接影响生产率的高低、电动机功率的大小、操作运行中的安全等问题，应该尽量低一些。

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3.3 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3.1所示。

图3.1是本次设计的普通式双柱液压式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3.2是普通式双柱汽车举升机的举升装置的结构图：

图3.1驱动举升装置示意图

普通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。

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3.4 立柱

普通式双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各有一个立柱。整个汽车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。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是比较高，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3.2双柱汽车举升机的举升装置结构图

3.5 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

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构是对称式的托臂。如图3.3所示。

3.6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3.4所示。

图3.3对称式托臂示意图

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上滑轮滑台钢丝绳2件下滑轮

图3.4单个立柱内钢丝绳的走向示意图

3.7 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。

本次设计中的机爪安全锁机构的组成是：在两个立柱上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与机爪构成机械自锁机构，如图3.5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。

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图3.5 保险装置

3.8锁定机构

举升机的四个托架在离地最低位置时，应水平回位自如，在举起轿车前，应将活动托架伸出，并将支垫(尼龙、橡胶、硬塑盘)放在汽车下部规定的支承部位，调整支垫高度，使汽车处于水平位置，当轿车举升离地面一定高度(如30mm--50mm)以上时托架不允许有任何回转，以保证轿车在举升过程中处于固定的水平状态。

锁定装置分为机械推拉式、楔块式、扇形齿结构。本机选用扇形齿结构，可实现人工操作兼有提升过程中自动锁定作用，使用方便，安全可靠。

3.9良好的润滑

良好的润滑是保证机器正常运转、延长使用寿命的必备条件之一。为此，在螺旋传动副、轴承及主滚轮等部位均应有良好的润滑，操作者也应进行经常的润滑维护。

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第四章 举升机的结构设计与计算

4.1 螺旋副的自锁条件

丝杠螺旋副受轴向力(即额定举升重量)作用而不能发生松滑现象称为自锁。为了保证举升机安全可靠，必须满足下列自锁条件：

tan'scos0.09cos15' '5.323

取3.5是螺纹升角其中：

为当量摩擦角‘

表3：螺旋副的材料及相关参数

螺杆 螺母 许用压强[p] MP

11~18

15#正火钢 青铜

s0.08~0.10

取s0.09 采用梯形螺纹(GB/T5796.1~5796.3--1986)，牙形角30。牙侧角＝＝15

2snptand2d2其中s为导程，p为螺距。 螺距初选8mm。

螺杆中径d2kF1.11.51040.844。6[p]3.51510

验算p8.26与8接近合适。

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公称直径dd20.5p44448。所以公称直径d48mm,螺距p8mm,升角3.5。 螺杆中径d244mm,d3dp2ac48820.539。4.2确定电动机功率 (1)确定电动机功率

pQV102103其中1029.8Q额定举升重量的一半V举升速度1234(1,2,3,4分别为螺旋副、单级减速器、轴承、连轴器的传动效率)1.51042.13660p1.416kw1020.3970.970.980.99电动机的选用容量pd应有一定的储备系数k即pdkp式中k1.2tantan3.510.397‘tan()tan(3.55.323)

20.9730.982(滚动轴承每对0.98~0.995)40.99pdkp1.21.4161.7kw(2) 确定电动机的输出转速

1.9103/8285r/min丝杠的工作转速为n50/60(3) 电动机选择

电动机容量1.7，输出转速285r/min。

d2441034TFtan(')1.5101.1tan(3.55.323)输出转矩： 2256Nm

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选择YCJ系列齿轮减速三相异步电动机（三相鼠笼型异步电动机）（见表4与图1）

表4：电动机的参数

机座号

电动机功率

（kw）

2.2

输出转速 （r/min） 292

输出转矩 (N×m) 69

电动机代号

71

100L1—4

4.3主要承重零件计算

4.3.1 传动螺母（青铜）

传动螺母是举升机承重元件中关键的零件之一。在保证材质符合工作要求的条件下，应进行以下计算：

①螺纹接触面上的压强

pFd2hzp'kp[p](k1.1)其中[p]＝7～10MP螺母高度H＝d2(1.2~2.5)4452.8~110(取80mm)旋合高度zH801010~12合适p8螺纹的工作高度h0.5p4mm1.5104p2.71433441041010p'1.1p2.99[p]耐磨性合适。

②螺纹根部的抗弯强度校核

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'bkb[]b3Fh31.51044103b4.42MP2332dbz4810(5.210)10b0.65p0.6585.2d48mm其中[]b40~60MP'b1.14.424.862[]b

抗弯强度足够 ③螺纹抗剪强度校核

'kF[]dbz[]30~40MP

41.510'1.12.101[]3348105.21010抗剪强度足够。 4.3.2 立柱

立柱是由10mm厚的钢板压弯而成的构件，其自身刚度很大。当轿车置于托架上，举升到最高行程时，托架与立柱的连接处可视为刚性连接，因而可简化为悬臂刚架，其计算挠度f必须小于或等于许可挠度[f]值，即f[f] (不允许有永久变形)。

F1.5104Fk1.10.82510422F'l3f3EI其中l700~1300mm，碳钢：E196～216GPa'I907510123396.94108120.8251041.33fmax0.000983200103396.9410fmax很小，满足刚度要求。44

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4.3.3 托臂

图3：托臂销轴的受力简图

销轴取45#正火

[]80~100MP,b600MP1.51041.1F18.25103N,l11300mm,l2120mm24 F1l1F2l2，F28.9410N

由受力图（见图3）可知：F3F28.94104N销主要受剪应力，应满足剪力条件：F3F3[]2A1/4d4F348.94104d40mm，(取40mm)6[]8010

此外，销受到一定的弯矩，但由于最大弯矩TmaxF3l38.94101510433

1.3410Nm很小，满足抗剪条件的销轴直径足够承受这一最大弯矩值。 - 17 -

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max[] 托臂节叉的强度校核：maxb3~5(取200MP)F28.9410499.3MP[] Amax151004015强度足够。 - 18 -

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第五章 举升机的强刚度分析与验算

5.1 举升机立柱的结构分析和验算

双柱式汽车举升机的结构形式有多种，QJY04-02B型举升机系是指液压驱动的双柱举升机。此类汽车双柱举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两个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着立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升机的举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和机爪保险机构等。

本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷3吨；在载重3吨情况下，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，2.5吨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2000mm。

5.1.1 主立柱的截面特性分析与计算

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。

（1）.确定立柱截面形心和中性轴的位置

将立柱整个截面分可以为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：

2A1946194627063948(mm) 1

A2(576)62＝612(mm2) A3(356)62＝348(mm2)

∴重心C到相应边的距离e：

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aH2bd2121942＋27062Ye＝58.429(mm)2(aHbd)（212194＋2706） …………………………(5.1) '1'1 y12A2C212A21212A3Y3′C3Y2′Z2Z3A1e2A3CC1Yc′ZZ1Y1=e1′Z′ 图5.1举升机主立柱横截面示意图 ''eHe119458.429135.571(mm) 2'Y2 1943191(mm) ………………………………………………………………………(5.2) Y3'194614.5173.5(mm)……………………………………………………………(5.3) 整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：

Y'CAYii

AA1Y1'A2Y2'A3Y3'394858.429612191＋348173.583.119(mm)A1A2A33948612348

（2）.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它们距Z轴的距离分

别为：

a1CC183.11958.42924.69(mm)

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a2CC219183.119107.881(mm)

a3CC3173.583.11990.381(mm)

由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为：

IZ1I'Z13Be13bh3ae2aA124.6923948＝1815.36(cm4)3 21

IZ2I'Z25163aA22107.8812612＝712.448(cm4)12

22

IZ3I'Z36293aA3290.3812348＝286.711(cm4)12

23''

IIIZZ1 、2、Z3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IZ：

IZIZ1IZ2IZ31815.36712.448286.7112814.519(cm4)

（3）.立柱静矩S的计算：

（1）立柱整个截面上半部分的静矩S1：

SA126（194－83.119)19483.11973767.577(mm3)2…………………………(5.4)

3S2516（110.881－3）＝66023.172(mm) A2

SA32296（110.881614.5)31452.588(mm3)

其中SA1、SA2、SA3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：

SSA1SA2SA3171243.337(mm3)

（2）立柱整个截面下半部分的静矩S2：

S'2683.11983.119241452.609(mm3)

\"3S2706（83.1193）＝129792.78(mm)

'\"3SSS171245.3(mm) 2

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5.1.2 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：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。

F1F2CFBXBFBY2066.37kg 图5.2滑台部件受力情况示意图 (1）. 滑台部件受力情况分析（如图5.2） 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 - 22 -湖南科技大学本科生毕业设计（论文）

3V161680－14.414.480＝31.2(cm) HT 滑台体积：

摇臂座尺寸：采用100×100方钢，壁厚8 mm，长440mm

3V101044－8.48.444＝1295.36(cm) YBZ 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

3V1010111－8.48.4111＝3267.84(cm) TB 托臂体积：

3337.85t/m(kg/dm,g/cm) 钢材比重选取：

所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为 GHT31.27.8530.55kg GYBZ1295.367.8510.17kg GTB3267.847.8525.65kg

将滑台、摇臂座和托臂一起考虑

GHTGYBZGTB30.5510.1725.6566.37(kg)

图5.2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：

MMB00 F1685－F2160＝2066.371330………………………………………(5.5)

C F1525FBX160＝2066.371330………………………………………(5.6)

1X0 FF2FBX …………………………………………………………………(5.7) 2066.37kg

Y0 FBY 由式5.7得，FBXF1F2，代入式5.6

160（F1F2)2066.371330 F1525＋假定F1F2,FBX0

F15234.804kgF25234.804kg则由式5.5得：FBY2066.37kg

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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：

F1F25234.804kg,FBX0,FBY2066.37kg。

(2).举升机主立柱受力情况分析

主立柱受力情况，F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力，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：

MH0,MHF210F1(10525)FBY(83.11912)0BY

Y0,FRHY0

RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg

MHF1525FBY71.1192601313.9(kgmm) (3).普通式双柱举升机主立柱强度校核计算

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

a=b=ABF1(+)M2Q2

(+)

图5.3立柱上F1作用力及其弯矩图和剪力图

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由F1引起的弯矩和剪力：

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

MmaxP(la)5234.804(2600185)122051.66(kgmm)QmaxP5234.804kg

F2=5234.804kgBA(-)M1Q1(-)

图5.4 立柱上F2作用力及其弯矩图和剪力图

由F2引起的弯矩和剪力：

l=2600mm b=10mm a=710mm

MmaxP(la)5234.804(2600710)93779.56(kgmm)QmaxP5234.804kg

由FBY产生的M引起的弯矩： MFBY71.119146958.2kg

MmaxMFBY(83.11912)146958.168(kgmm)

综上所述，立柱受力的合成弯矩和合成剪力可以得出：

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MP(a1a2)5234.804525＝2748272.1(kgmm) MD2748272.1146958.1682601313.9(kgmm)

在截面C处，剪力最大（QC=5234.804kg），弯矩最大（MC=2748272.1kg）,所以此

4I2814.519cmZ处是危险截面。前面计算已经得到，抗弯截面模数为：

IZ2814.519104W＝253.83cm3e2110.881 ………………………………………………………(5.8) 截面上半部分静矩S＝171.24cm3，

IZ2814.51916.436mmS171.24 ……………………………………………………………………(5.9)

以下进行强度校核： （1）校核正应力强度：

maxMmaxMC2748272.11011082.72(kg/cm2)WW253.83 ………………………(5.10)

许用应力选：

＝541100＝1102.04kg/cm29.85 ………………………………………………………(5.11)

max[]，满足强度条件。

QmaxSQC5234.804kg＝11.294(kg/cm2)IZbIZb/S16.43628.2cm （2）校核剪应力强度：

max

…………………………(5.12)

选

S235MPa，

而许用应力

235100479.59(kg/cm2)9.85…………………………(5.13)

max[]，满足强度条件。

(4).折算应力强度校核：

主立柱横截面上的最大正应力

max产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力

max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

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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：

My274827210111.0881x＝1082.71（kg/cm2）I2814.519 ……………………………(5.14)

xQS5234.804171.25＝11.29（kg/cm2）Ib2814.51928.2…………………………………………(5.15)

yx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]，将条件为：

x,x 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

j232 所以

………………………………………………………………………(5.16)

j1082.712311.2921082.71kg/cm2[]1104.082kg/cm2 即

j ……………………………………………………………………………(5.17)

∴按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。 5.1.3 主立柱的刚度计算

用迭加法：

, （1）

xla710b100.273;0.727l2600l2600

Pb2lfA(3)6EI （往外弯）用式 ………………………………………………………(5.18)

E：弹性模量的选择：碳钢取：196－206Gpa 取201Gpa=20.1×106N/cm2

5234.804122609.82.273Pb2l＝3.2(cm)(3)6f620.1102814.519 A1= 6EI= ………………(5.19)

fA2Pb2l5234.804241.522609.82.071(3)4.7(cm)6EI620.11062814.519

（2）

（3）

fWMl214695.8226029.80.086(cm)62EI220.1102814.519 ………………………………(5.20)

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实际往内弯的绕度fAfA1fA24.73.21.5(cm)

5.2 托臂部分的强度校核 5.2.1 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

a4b4704544I129.225cm41212 惯性矩： ……………………………………(5.21) a4b4704544Wx36.92cm36a670 ………………………………………………(5.22)

3S283517.554827423.192cm 静矩计算：

（2）.大臂截面尺寸

92×92方钢，壁厚8mm，a=92,b=76

a4b49247I318.976cm41212 惯性矩： a4b49247Wx69.342cm36a692

5.2.2 托臂部分强度核算

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， 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： 惯性矩：I=129.225cm4 ；Wx=36.92cm3

MA2066.3731057.47kgcm

maxA

MA057.471735.03kg/cm2Wx36.92

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CBDACBDA

图5.5左后托臂部件图

A1A3A2A1XA2

图5.6典型截面示意图

(a) A-A截面 (b) B-B截面（同D-D截面） (c) C-C截面

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5401001836.73kg/cm2（2）B截面：92*92方钢

9.83

保险系数较小可满足强度要求。

A1=80×15=1200mm2 yA1=92+15/2=99.5mm

A2=92×92-76×76=84-5776=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=112.12mm4 IA2=(924-7)/12+(62.51-46)2×2688=392.46cm4 所以IBIA1IA2392.46166.44558.9 cm4

kgcm MB2066.3761126048.57maxB

MB126048.571409.78kg/cm2Wx.41

9.83.5

保险系数较小可满足强度要求。

5401001574.34kg/cm2（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=1.73cm4

IA2=(924-7)/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 MC=2066.37×94=194238.78kgcm

maxC

MC194238.781059.91kg/cm2Wx183.26

9.83.5

满足强度要求。

5401001574.34kg/cm2 （4）D截面：

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惯性矩：I=318.976cm4 ； W=69.342cm3

MD=2066.37×53=109517.61kgcm

maxD

MD109517.611579.38kg/cm2Wx69.342

5401001620.kg/cm29.83.4 ,保险系数较小可满足强度要求。

5.2.3 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：

2066.374139.8f10.1799(cm)63EI320.110129.225 小臂端部处挠度：

3Pl小 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＝1445.9kgcm；

2066.377039.8fP0.361(cm)63EI320.110318.976

fM2066.37707029.80.542(cm)62EI220.110318.976 …………………………………（5.24）

2Ml大3Pl大

因载荷引起的挠度为：

f载荷f1f2f30.1790.3610.5421.082(cm) 因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度：

f间隙1.8(mm)

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，

f转动26.325(mm)。

故托臂端部总下沉量为：

〈)6(cm) f总f载荷f间隙f转动2.6331.81.0825.575.6(cm 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。

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第六章 液压系统

6.1 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6.1

图6.1液压系统工作原理图

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6.2 液压缸活塞杆受压校核 6.2.1 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 …………………………………………………………(6.1) 式中：F—载荷力KN。

这里 F=1/2G=(4000/2)×g=2000Kgf=19.62KN ………………………………(6.2) [σ]—活塞杆材料应用应力 [σ]=σs/n……………………………………(6.3)

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。 6.2.2 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6.2液压缸压杆安装图

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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/）×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………………………………………………………………(6.4) 式中：

E—材料弹性模量取E=2.1×105 MPa，J—mm4，l′—mm

PK=[3.14162×2×2.1×1011×（3.1416/）×0.0384]/19922=106924.616N 取安全系数nK=3, 临界稳定载荷PK/ nK=106924.616/3=351.539N 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。

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第7章 液压辅助元件及液压泵站

7.1 管件

由第一章计算得知该管路为中低压管路,故此选择软管。

软管是用于连接两个相对运动部件之间的管路。有高、低两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管,用于压力油路。低压软管是以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管,用于压力较低的回油路或气动管路中。

钢丝编织（或缠绕）层、中间胶层和外胶层组成（亦可增设辅助织物层）。钢丝编织层有1～3层，钢丝缠绕层有2、3和6层，层数愈多，管径愈小，耐压力愈高。钢丝绳缠绕胶管还具有管体较柔软、脉冲性能好的优点。

软管的使用及注意事项

项目 软管尺寸规格 软管的弯曲半径 软管的长度 软管的安装 计算及说明 高压软管的工作压力对不经常使用的情况可提高20%，对于使用频繁经常弯扭者要降低40% （1）不宜过小（2）软管与管接头的联结处应留有一段不小于管外径两倍的直线段 应考虑软管在通入压力油后，长度方向将发生收缩变形，一般收缩量为管长的3%～4%，因此在选择管长及软管安装是应避免管处于拉紧状态 应符合有关标准规定，管路安装与清洗 7.2液压软管接头

根据管接头的类型、特点及应用，综合本次设计的实际情况选用软管接头。 软管接头是用于液压橡胶软管与其他管路相连接的接头。橡胶软管总成的两端由接头芯、接头外套和接头螺母等组成。有的橡胶软管总成只要改变接头芯的形式，就可与扩口式、卡套式或焊接式管接头连接使用；还有的橡胶软管总成只要改变两端配套使用的接头，就可选择细牙普通螺纹（M）、圆柱管螺纹(M)、锥管螺纹(R)、圆锥管螺纹(NPT)或焊接接头等多种联接。

液压软管接头适用于以油、水、气为介质的与钢丝编织软管相连的液压软管接头。介质温度：油-30～80C;空气-30～50C；水80C以下。接头形式可分为A型、B型、C型三种：A型管接头可与管接头连接使用；B型接头可与卡套式管接头连接使用；C型接头可接焊接式管接头连接使用。

适用于以油、气为介质的管路系统用扩口式端直通管接头体。 材料：20号钢

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建议选用的生产厂商：焦作市路通液压附件有限公司（原焦作市液压附件厂）、宁波液压附件厂。

7.3油箱及其附件

油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污物的作用。根据系统的具体条件合理选用油箱的容积、形式和附件，以使油箱充分发挥作用，故此选用开式油箱。

开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用。

油箱中油液温度一般推荐30～500C，最高不应超过650C，最低不应低于150C。对于工具机及其他固定装置，工作温度允许在40～550C。

7.4 UP液压动力包

UP系列液压动力包是一种用螺纹插装阀块把电动机、泵、阀、油箱紧凑地连接在一起的微型液压动力源。与同规格的常规液压站相比，结构紧凑，体积小，重量轻。UP液压动力包作为小型液压缸，液压马达的动力源。

UP液压包最高工作压力：25MPa；流量范围：0.22～22L/min；可用交流单相220v、三相380v；安装方式：挂式；油箱容积10L，重量是2.5千克；增压器最高输出压力200MPa；液压包专用（升举机专用）电动机功率：1.1kW；转速：1400r/min。

液压动力包的核心是一个150mm×150mm×50mm的矩形插装阀块。在阀块的两个150mm×150mm大平面上一端固定着电动机，另一段固定着齿轮泵和油箱，电动机通过联轴器带动齿轮泵，齿轮泵输出的压力油从油泵前盖出油口直接进入阀块。溢流阀、单向阀、换向阀等都直接插装在阀块侧面上，通过阀块内部油道相连，出油口P、T，板式阀座孔P、T、A、B，压力表接口G，固定安装口也都开在阀块的侧面上。吸油滤油器固定在油泵后盖的吸油口上。油泵、滤油器被封闭在油箱内，油箱有加油口和放油口。

UP液压动力包是利用阀块C向侧面的2个M10深15mm的安装螺孔将立式液压包悬挂起来的安装方式。

参照液压原理图，用清洁的管路、接头把液压包油口与执行元件正确连接起来。 UP液压动力包由天津优瑞纳斯油箱有限公司生产。下图为UP液压动力包的外形尺寸。

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7.5 液压系统及其工作原理

举升机液压系统原理图

1——定量液压泵; 2——先导式溢流阀;

3——二位二通电磁换向阀; 4——压力表; 5——三位四电磁换向阀; 6 、8、9—— 液控单向阀; 7——分流集流阀; 10、11——同步液压缸 如图所示为升举机的液压系统原理图.系统采用定量液压泵1供油,系统压力;由先导式溢流阀2设定并由压力表4显示,系统卸荷由二位二通电磁换向阀3控制.两个液压缸10和11的运动方向由三位四通电磁阀5控制,采用分流集流阀7保证两个液压缸的同步; 分流集流阀前后设有二级液控单向阀(6、8、9), 以保证液压泵停机或其他故障时液压缸不因泄漏而影响举升的安全可靠性.液压缸附近的两个按纽控制盒, 用于控制缸的升降。

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系统的动作顺序与原理如下:

1) 举升 按上升按钮,电动机驱动液压泵1空载启动,延迟3s后电磁铁1YA通电使换向阀3切换至右位，液压泵1由卸荷转为升压。同时，电磁铁2YA通电使换向阀5切换至左位，液压泵1的压力油经阀5、6、7、8和9进入缸10和11的无杆腔，两个液压缸10和11上升，有杆腔经换向阀5向油箱排油。

2) 停位 松开上升按钮，电磁铁1YA、2YA断电使换向阀3和5复位，液压泵1卸荷，液压缸10和11停止并保持在既定位置；3min后电机自动停止。

3) 下降 按下降按钮，使电机驱动液压泵1启动，延迟3s后电磁铁1YA、3YA通电使换向阀3切换至右位，换向阀5切换至右位，液压泵的压力油经阀5进入缸10和11的有杆腔，同时反向导通液控单向阀6、8和9，两个同步液压缸10和11下降，无杆腔的油液经阀8和9及阀7、6、5排回油箱。

4) 停止 松开下降按钮,各电磁铁均断电,液压缸10和11停止,电动机驱动液压泵卸荷空载运转,3min后液压泵自动停机。

7.6液压油的选择

按环境、工作压力和温度选择液压油（液） 选取：矿物油型液压油L-HL或L-HM

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第八章 钢丝绳的选择计算

8.1 钢丝绳的计算

按GB/T3811－1983计算，计算方法如下

d=CFmax 式中 d——钢丝绳最小直径(mm);

Fmax——钢丝绳最大静压力 (N); =18.3261kN

取

Fmax C——选择系数(mm/N). 查手册选取C=0.091

8.2 钢丝绳的选择

选择系数C的取值与机构的工作级别有关，按表15选取。表中的数值是对钢丝充满系数ω=0.46，折减系数K=0.82时的选择系数C值。

当钢丝绳的ω、K和

b的值与表中不同时，则可根据级别从表15中选取n值，并

b根据所选择钢丝绳的ω、K和

C=的值按下式计算C:

nK4b

式中 n——安全系数，按表15选取；

K——钢丝绳捻制折减系数 (按手册上的标准查取) ；

ω——钢丝绳充满系数，按下式求得：

ω=

钢丝绳断面面积总和；

钢丝绳毛断面积——钢丝的公称抗拉强度(N/mm) (按手册上的标准查取) ,

2

b

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表15 C和n值

选择系数 C值 最小安全系数n 1850 0.085 0.091 0.096 0.106 0.113 0.128 4 4.5 5 6 7 9 机构工作级别 钢丝公称抗拉强度σb/MPa 1550 M1~M3 M4 M5 M6 M7 M8 0.093 0.099 0.104 0.114 0.123 0.140 1700 0.0 0.095 0.100 0.109 0.118 0.134 故得到d= CFmax=0.128 Fmax=0.091  18326.1=10mm 查手册选取标准钢丝绳：钢丝直径为10mm，光面钢丝，结构型式为619西鲁式，天然纤维芯。（标准GB/T18-1996）选取标准长度15.48m的两根钢丝绳。

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第九章 滑轮的选择和计算

9.1 滑轮结构和材料

滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的应力。

承受载荷不大的小尺寸滑轮(D≤350mm)一般制成实体滑轮，用Q235-A或铸铁( 如HT150)。.承受载荷大的滑轮一般采用球铁(如QT420-10)或铸钢(如ZG230-450、ZG270-500或ZG 35Mn等)、铸成带筋和孔或轮辐的结构。大型滑轮(D>800mm)一般用型钢和钢板的焊接结构。

受力不大的滑轮直接装于心轴；受力较大的滑轮则装在滑动轴承(轴套材料采用青铜或粉末冶金材料等)或滚动轴承上，后者一般用在转速较高，载荷的情况。轮毂长与轴套的直径比一般为1.5~1.8。.

由于受载荷不大，所以选用实体滑轮。使用Q235-A或铸铁( 如HT150)。

9.2 滑轮的主要尺寸

绳槽半径R是根据钢丝绳直径d的最大允许偏差为 +7%确定的。

钢丝绳饶进或饶出滑轮槽时偏斜的最大角度(即钢丝绳中心线与滑轮轴垂直的平面之间的角度)应不大于4º。

绳槽表面的精度分为两级： 1级:Ra6.5; 2级: Ra12.5.

9.3 滑轮直径与钢丝绳直径匹配关系

(查手册：机械工业出版社，《机械设计手册》新版第2本,第八篇，表8.1- ).

9.4 滑轮形式

按JB/T9005.3 －1999标准，滑轮共分A、B、C、D、E、F六种形式。结构比较好而密封严密的为A型和B型。

9.5 滑轮技术条件

滑轮的有关零件用材料应符合下表的规定。

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表16滑轮有关零件用材料(摘自JB/T 9050.10－1999)

零件名称 滑轮 材 料 铸钢应不低于GB/T11352中的ZG270-500铸钢 铸铁应不低于GB/T9439中的HT200灰铸铁 球墨铸铁应不低于GB/T1348中的QT400-18球铁 内轴套 隔环 结构钢应不低于GB/T699中的45钢 结构钢应不低于GB/T700中的Q235A钢 铸铁应不低于GB/T9439中的HT250灰铸铁 挡盖 铸铁应不低于GB/T9439中的HT150灰铸铁 结构钢应不低于GB/T700中的Q215A钢 隔套 结构钢应不低于GB/T700中的Q235B钢; 铸铁应不低于GB/T9439中的HT150灰铸铁 结构钢应不低于GB/T699中的45钢 铜合金应不低于GB/T1176中的ZcuAl10Fe3铝青铜 涨圈 村套 9.6 外观

滑轮表面应光华平整，应去除尖棱和冒口，滑轮不得有影响使用性能和有损外观的缺陷（如气孔、裂纹、疏松、铸疤等）。

9.7 热处理

滑轮应进行退火处理，以消除铸造或焊接应力。

9.8 其他

滑轮的加工部位(内孔、绳槽表面等)和隔环的外露部位应涂抹抗腐蚀的防锈油；不

加工部位应涂防锈漆。

9.9 滑轮强度计算

小型铸造滑轮的强度，决定于铸造工艺条件。一般不进行强度计算。对于大尺寸的焊

接滑轮，则必须进行强度计算。

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第十章 起重链条和槽轮

10.1 板式链条和槽轮的选择

根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷Fp, 以Fp来选择链条 Fp≥FmaxS

式中

Fp——破断载荷(N);

——链条最大工作载荷(N);

FmaxS——安全系数。 参照手册，选取标准。

10.2 板式链及端接头

板式链结构其尺寸分两个系列:

重型系列代号为LH, 尺寸可通过查《机械设计手册;轻型系列代号为LL;尺寸见通过查《机械设计手册》。查手册选取重型板式链。

10.3 板式链用槽轮 板式链用槽轮见下表：

槽轮尺寸（载自GB/6074－1995） （mm）

b13 15° D1 D2 轮缘直径 D2 D2min= D1+h1+d2 h1――链条通道高度 d2――销轴直径 轮缘间宽 槽轮直径 D1 D1min=5×p p――节距 名称 符号 计算公式 备注 b13 b13min=1.05×b b――销轴长度(查手册) - 43 -

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第十一章 使用说明

11.1使用说明

（1）使用前对比装配图上给定的位置，或在专业人员的指导下进行装配。 （2）立柱上的两个开关，分别是上升和下降时的电源开关。 （3）按立柱上的电源开关，给电动机通上电源。

（4）使用时，先拉一下保险开关，确保保险开关的正常、安全运行。

（5）两个升举手臂是伸缩式手臂，根据车的长度和宽度，用手搬动，搬到车的两个底盘位置即可。

11.2使用时注意事项

（1）使用时载荷分布应符合使用说明书中规定的托臂额定载荷分布规定。 （2）举升车辆前应调整好各托盘的高度,使支撑点保持在同一水平面上。

（3）车辆受托举的裙边或大梁必须置于托盘中心,尽量使车辆重心位于支撑面中心

处。

（4）托盘就位后,确定托臂定位可靠后才可启动举升机。

（5）当汽车举升机升至距离地面10cm时,晃动一下车辆,检查并确认汽车托举安全

可靠,举升机运行正常后,再设置限位装置、安全阀、保险。

11.3升举机安全操作规程

1.使用前应清除举升机附近妨碍作业的器具及杂物，并检查操作手柄是否正常。 2.操作机构灵敏有效，液压系统不允许有爬行现象。

3.支车时，四个支角应在同一平面上，调整支角胶垫高度使其接触车辆底盘支撑部位。

4.支车时，车辆不可支的过高，支起后四个托架要锁紧。

5.待举升车辆驶入后，应将举升机支撑块调整移动对正该车型规定的举升点。 6、举升时人员应离开车辆，举升到需要高度时，必须插入保险锁销，并确保安全可靠才可开始车底作业。

7.除低保及小修项目外，其他繁琐笨重作业，不得在举升器上操作修理。

8.举升器不得频繁起落。 9.支车时举升要稳，降落要慢。 10.有人作业时严禁升降举升机。

11.发现操作机构不灵，电机不同步，托架不平或液压部分漏油，应及时报修，不得带病操作。

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12.作业完毕应清除杂物，打扫举升机周围以保持场地整洁。

13.定期（半年）排除举升机油缸积水，并检查油量，油量不足应及时加注相同牌号的压力油。同时应检查润滑、举升机传动齿轮及缝条。汽车举升机的用途 按照功能可分为四轮定位型和平板式；按照占用的空间不同可分为地上式和地藏式；地上式无需挖槽，适用于任何修理厂，有一些楼板上不适合安装二柱举升机以及普通四柱举升机，而本机器与楼板接触面广，这样可以安装在任何可以开车的楼板上面，解决客户场地问题。剪式举升机比两柱和四柱举升机最大的好处是不占用空间，方便使用，不足之处则是补油平衡要求很严格，而且需配备控制箱，造价较贵。

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第十二章 经济效益分析

发展国民经济的最重要的工具就是汽车，随着我国国民经济的迅猛增长 ,汽车的保有量与日俱增 ,汽车维修行业也有了长久的发展 ,已形成了集车辆修理、维护、检测和配件供应等多种功能于一体的车辆技术状况保障体系。已成为道路运输行业的重要组成部分 ,对确保车辆安全行驶、高效低耗的运作 ,促进道路运输业的发展 ,发挥了有力的保障作用 ,随着经济改革的不断深入 ,我国汽车维修企业呈现出良好的发展趋势。

汽车维修行业规模不断扩大 ,结构不断优化 十年来 ,我国的维修行业整体规模有了较大的发展和提高 ,到 1997 年初 ,国内维修企业数量、从业 人数、年创产值量分别是十年前的 411 倍、19 倍和 1 三级企业 5 162 户。目前 ,我国已从根本上解决了 长期存在的“修车难”问题,取而代之的是一些不成 形的小企业 ,由于维修设备不完善、人员技术能力差 而无法在竞争的环境下生存。国内维修企业已从传统的单一车辆维修发展为车辆维修、车辆检验、配件 销售三位一体的综合体系。近年来 ,配件市场有了 较大的发展 ,配件销售规模越来越大。车辆检测也从无到有 ,建成了汽车综合检测站 ,拥有了完整先进的检测设备。车辆维修也从过去只能修中型车、国产车、汽油车发展到能维修重型车、小型车、柴油车 和进口车。维修企业小而全、全能的经营方式已向 专业化分工方向发展。十年来 ,各类专业维修中心近 60 家 ,产业结构优化布局更趋合理 ,高档车维修可就地完成，维修网络系统完善 ,为汽车使用单位提 供了便利条件。 目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识, 与发达国家相比还存在较大差距, 如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨, 多种经营方式已全面展开, 如特约维修、代理维修、现场维修、专项总成维修, 也将实 现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本, 以专一保证质量和服务的优越性。

现在汽车维修，大多采用地沟作业，工作空间狭小，积油积水后排出困难，沟内阴暗，需人工采光，通风不良，工作起来极其不便。

为此，小车维修用液压升举机具有很大的市场前景。

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结 论

本文首先对所有的汽车举升机的整体情况进行了简单的论述，并介绍了各类汽车举升机的结构及其特点，对汽车举升机进行了初步的认识。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双柱液压式汽车举升机。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托臂。通过机爪将立柱内的滑台固定住，起到保护的作用。

总结这次双柱汽车举升机的设计，大体可以归纳为以下几点：

一、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双柱汽车举升机的设计方案。 二、在确定了设计方案之后，就对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，最终把此次双柱汽车举升机的结构设计成由举升装置、支撑机构、平衡机构和保险机构部分组成。 三、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。

四、除了对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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参 考 文 献

[1] 王积伟等.液压传动 第二版，2006.12.

[2]朱金生等编.机械设计实用机构运动仿真图解》 电子工业出版社 2003 [3]晋民杰等编.提升机设计理论与现代设计方法研究 国防工业出版社2012 [4]张利平编 .液压控制系统设计与使用 化学工业出版社 2013 [5]宋锦春编.液压技术实用手册 中国电力出版社 2011

[6] 刘敏杰,等.几种举升机构的结构与性能分析[J].专业汽车，1999,(2):23--25. [7] 王惠.举升机液压系统的设计[J].机械设计，1996,(4)：25--27.

[8] 胡均安,等.汽车举升机立柱结构的神经网络模型建立[J].湖北工学院学报，2001,(4):56--58. [9] 陈耀华.重型自卸汽车多级缸式液压举升系统的设计计算[J].汽车研究与开发,1994,(3):22--26.

[10] 王国彪,杨占敏.液压举升机构定位尺寸的分析[J].矿山机械,1995,(4):39--41. [11] 林晨.新型液压汽车举升机[J].林产化工通讯,1995,(2):22.

[12] 文嘉性,冯克良,章武烈.QJ-2型汽车举升机的设计与制造[J].陕西汽车,1995,(3):17-25.

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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）

致 谢

时光飞逝，不知不觉已经到了大学生活的最后阶段。经过三个多月紧张而充实的设计工作，我顺利地完成了毕业设计，给自己的四年大学生活划上了一个的句号。

通过本次毕业设计，我了解到了一个完整的课题设计活动的整个过程，学到了如何把书本上的死知识活用到工作中去的方法，认识到了创新的重要性。我深深地体会到了成功的来之不易，那是需要勤奋努力，需要团队所有成员之间全力的合作，需要面对挫折时百折不挠的信心和勇气，但给我印象更深刻的是完成毕业设计时候内心那份喜悦和成就感。

在这里，我首先要感谢我的导师——时彧老师，我能顺利的完成设计任务，离不开他严格的要求和耐心的指导。在设计过程中，老师一丝不苟的工作态度，深厚的学术功底以及耐心细致的讲解都给我留下深刻的印象。

此外，我还要感谢始终跟我在一起设计的同学们，他们在设计过程中给了我很大的帮助，本次设计能够顺利的完成，离不开他们的完成，更离不开我们班级每一个成员的通力合作，离不开每个人付出的辛劳和汗水。

在此，我对那些在毕业设计期间给过我热心帮助的老师和同学们表示我最衷心的感谢！

从定毕业论文题目到论文的结束,我们都不是一个人完成的,我们的背后有我们关爱的父母，亲爱的同学,有我们敬爱的老师,他们在默默的付出着,从来没有什么怨言,每次在设计遇到困难的时候,想起的是我的父母，他们用自己勤劳的汗水挣来的钱供养我上大学，为了回报父母，面对困难我不会轻易退缩；想起了我的毕业论文指导老师，老师曾细心的给我们讲解论文的格式和论文的思路，和他的交谈中我们感受到的是一份份浓浓的感情和责任感,我很高兴因为我有这么好的老师.在这里我发自肺腑的说一句“老师谢谢你”。同时也感谢在这四年中给予我们知识的所有老师,有你们辛勤的播种才有我们今天灿烂的花朵,在我们即将走出校园时,我忠心的祝福他们身体健康,工作顺利.在我们走向工作岗位后,我们也会用我们的实际行动来回报你们对我的教育之恩!

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