车辆工程毕业设计论文-基于ansys的框架式汽车大梁校正仪设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-基于ansys的框架式汽车大梁校正仪设计(编辑修改稿)内容摘要：

参数： 最大举升 3 高度 1060mm，工作台长度 2300mm， 工作台高度 2301060mm， 工作台宽度 950mm， 降到最低点 为 230mm， 拉塔工作范围 360度 ， 液压系统最大工作压力 16Mpa， 气源压力要求 ， 拉塔牵引最大拉力 70KN， 完成方案设 计及质量校核计算。 利用 AutoCAD完成校正仪的二维总体结构设计，然后 CATIA建立三维模型，在将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入 ANSYS软件进行有限元分析， 获得校正仪在载荷工况作用下的应力、应变及变形状，然后用 CATIA整机 虚拟装配。 （ 2） 拟解决的主要问题 1）框架式汽车大梁校正仪总体方案设计； 2）利用 AutoCAD完成大梁校正仪二维结构设计； 3）利用 CATIA完成大梁校正仪的三维建模； 4）利用 ANSYS 软件对关键零部件进行有限元分析； 5） CATIA 虚拟 装配。 研究流程如图 所示。 4 图 研究流程图 第 2 章 校正仪整体结构设计 框架式汽车大梁校正仪工作原理 框架式汽车大梁校正仪是基于举升机基础上附加定位夹具，拉塔等装配成的。 汽车通过斜坡式方凳驶上一定高度后，通过可调位置的夹具夹紧不同的汽车裙边后定位汽车。 然后驱动液压系统通过支撑横轴推举汽车至一定高度，此时因为大梁受损的部位不同，需要调整拉塔的方向。 拉塔是通 过卡钳卡在平台上的，因此可实现 360176。 范围工作。 拉塔定位后把拉链一端的钩子钩在受损部位，通过驱动另一个液压缸使拉塔向后拉动链 5 子实现拉伸大梁的作用。 举升机构主要结构确定 举升机构整体结构形式及基本组成 本课题设计的内容主要是基于小型剪刀式举升机的结构设计，剪刀式举升机的市场较成熟，类型也很丰富。 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、电控液压式、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 2t 以下的乘用车，所以采用双铰接剪叉式液压驱动举升机就完全符合设计理念。 为了适合大小维修企业，对地基没有过多要求，采用平板直接放在地面安装即可。 整体结构形式草图如图 所示。 图 举升机整体结构形式 ① — 上平台 ② — 举升臂 ③ — 液压系统 ④ — 滑道角钢 ⑤ — 底座 ⑥ — 固定铰支座 从整体结构来看，双铰接剪叉式举升机由举升臂、滑动装置，上下平台，电控液压系统四大部分组成。 在达到举升高度时， 由于选择的液压系统中活塞杆的行程要大于实际举升所需行程，所以必须在滑道处加以挡块来限制其 举升高度。 由于本次设计采用斜坡式方凳来使汽车上升到举升位置，再加之利用安全性较高的电控液压系统来控制，所以避免了另加液压缸自锁装置，即节省成本有保证安全操作。 双铰接式举升机有两组完全相同的举升臂机构，分别放于左右两侧滑轮之间。 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，带动两侧举升臂同时上升、下降、锁止。 举升机一侧上下端为焊接在横梁及底板上的固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。 另一侧上下端为滑轮在角钢内滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。 液压缸通过举升横向支承轴来举升整个平台，举升臂 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，利用电控台及挡块锁止。 剪刀式举升机 6 操作方便，结构简单且易于维修，占地面积小 ，适用于大多数轿车的维修，且安全可靠。 举升机构各零部件安装位置及润滑 举升臂一侧底端通过焊接在底板上的固定支座及上部横梁上的绞支座来固定，底板是一块中间去除材料的矩形钢板，绞支座通过销轴固定举升臂，在连接处个留有间隙以便润滑及减少摩擦。 另一侧通过与举升臂焊接的短轴套进滚针轴承来实现滚动，并且在滑道加厚板及不等边角钢上涂有脂润滑剂。 每侧两 个举升臂通过销轴连接，为减少剪应力的作用，在举升臂连接处焊有钢板，其中摩擦处都要油脂润滑。 液压缸底部固定在底板的固定支座上，活塞杆作用在上端支撑轴上，活塞杆由三个套筒来固定位置，并留有一定的间隙。 为了在聚生过程中更加稳定，每侧整个举升臂安装位置均在同一水平平面内，且在两侧举升臂之间焊有横向稳定板。 整个装置虽然要求装配精度不高，但是各铰接处均有一定的摩擦，所以必须采用润滑脂润滑。 举升平台及定位夹具主要结构确定 举升平台整体结构形式及基本组成 举升平台主要由一个弯成方形的钢板和焊在内 部的槽型钢组成。 在两侧分别有一对卡钳及托盘卡在钢板上。 在平台中间则通过方管横梁来稳定，且在横梁上焊有固定绞支座。 在平台内壁槽钢上焊有槽型钢滑道，两侧对称焊接。 在卡钳的侧面上各焊接一个方管，作为举升梁和夹具支撑。 如图 所示。 ① — 外横梁 ② — 托盘 ③ — 横梁卡钳 定位夹具整体结构形式及基本组成 夹具是用来支撑整个汽车的关键零部件，通过四个卡钳分别卡住汽车的裙边。 其中为了满足不同汽车的车宽及裙边的后度差 异，需要把其中一个卡钳设计为可移动式。 两个卡钳由螺栓连接。 卡钳固定在一个方形钢板上，钢板下端焊接有一个圆柱体，圆柱放在一个粗型螺栓内，螺栓可以通过伸缩来控制夹具的高度，以适应不同的车高。 夹具底端通过方形钢板焊接在一个方管上，方管套在另一个方管上，这样可以实现左右灵活移动。 结构如图 所示。 7 图 夹具组件主要结构形式 ① — 卡钳 ② — 连接螺栓 ③ — 夹具螺栓柱 ④ — 夹具支撑柱 ⑤ — 加强筋 ⑥ — 滑动套管 拉塔的主要结 构确定 拉塔横梁处整体结构形式及基本组成 拉塔横梁是用来支撑拉塔柱和液压系统的关键部件。 靠近平台一端的固定是靠一个卡钳与托盘掐在平台钢板上，其中为了满足拉塔的可旋转性，在横梁一端平板上开有三个销轴孔。 液压缸支承座焊接在横梁上，且留有一定的间隙，同时需要脂润滑减少摩擦。 横梁的另一端是连接拉塔柱的两块钢板。 如图 所示。 图 横梁组件主要结构形式 ① — 拉塔柱夹板 ② — 拉塔横梁 ③ — 固定铰支座 ④ — 活动插销 ⑤ — 固定插销 ⑥ — 托盘⑦ — 支撑立板 ⑧ — 卡钳 ⑨ — 上平台 拉塔柱的结构形式及基本组成 拉塔柱是整个大梁校正仪的关键所在，液压活塞杆通过推拉塔柱上的销轴来驱动拉塔，拉塔往后倾同时拉动了挂在拉塔柱上的铁链，铁链一头通过钩子来拉大梁。 拉塔柱由方管构成，其竖向焊有方块用来挂住铁链。 这个结构较为简单，但是每个衔接处及销轴连接处都需要脂润滑。 结构如图 所示。 8 图 拉塔柱主要结构形式 ① — 挡块 ② — 拉塔立柱 ③ — 拉链 ④ — 夹板 ⑤液压系统 其它附件 除了上述主要结构外，在汽车准备进入维修阶段时候，我们还需要将其举升至一定的高度，以便举升机将其举升。 因此需要几个长条方凳及一对斜坡式方凳，将汽车开上去之后方可进行下一步。 方凳结构简单，均为钢板与方管焊接而成（如图 ）。 其他拉链及钩子均为选购件，满足使用强度即可，这里不做详细的介绍了。 图 方凳组合简图 确定框架式大梁校正仪各结构尺寸及材料 建立待修汽车基本参数模型 为了尽量满足市场常见车型的维修，本设计首先建立了一个常见乘用车车模型。 根据表 所列车身参数信息。 参数信息表 9 本设计会根据吉利轿车和大众轿车的车身信息确定框架式大梁校正仪相关配合的尺寸适用范围。 参数信息表 技术数据 数值 单位 工作台长 /宽 2300/950 mm 举升高度范围 230~1060 mm 拉塔工作范围 360 176。 校正仪底部结构部分主要尺寸及材料的确定 （ 1）经实地参考测量及表 ， 中的参数来支撑地板主要尺寸：长 1480mm，宽920mm，厚为 12mm。 材料为 Q235 钢，为了节省材料，中间去除部分材料。 如图 所示。 图 底板结构尺寸 上图 为去除材料的尺寸（注：此说明书中所有图中尺寸均代表实际尺寸，单位 mm）。 （ 2）在底板一端焊有支座及轴承滑道，因举升装置中举升臂一端需要固定在绞支座上，而另一端为滑动装置，为了使举升臂尺寸相同，需保证其各端处于同一高度。 参考举升机的绞支座确定其主要尺寸：高 80mm，宽 60mm，厚 15mm。 ，材料为 Q235 钢 .销轴处孔直径为 30mm（参考销轴规格），销轴长取 78mm，液压缸 处销轴长度 100mm，中心孔距 车型 捷达先锋 吉利帝豪 EC718 车身长 /宽 /高（ mm） 4415/1674/1415 4635/1789/1470 前 /后轮距 1429/1422 1502/1492 轴距 2602 2650 车重 1114 1310 最小离地间隙 137 167 10 底板 55mm，垫片采用 GB/T 84820xx，材料为标准 35 钢（以下销轴材料均同）。 加厚滑道厚度 25mm，上面焊有角钢，其安装位置由内侧举升臂及焊接在举升臂上的短轴来确定。 校正仪中间结构部分尺寸及材料的确定 （ 1）首先设定举升到最大高度时，两举升臂夹角为 90176。 举升臂上支点设定在上平台中心线的位置，上平台高度钢板取 90mm，底板厚度取 12mm。 由此计算举升臂的长度L=（ 106090/212） /cos45176。 =，这里取 L=1420mm， 宽度取 70mm，厚度取 18mm，材料为 45 钢。 其中安装举升臂的绞支座距离取 25mm（ 7mm 配合间隙）。 每两个交叉的举升臂连接处之间各焊接一个长 160mm，宽 70mm，厚 18mm 的加厚板。 在中间处均开有直径为 30mm 的孔，用于穿插销轴。 销轴的尺寸参照 GB88286 初选 d=30，长为 100mm。 其中两个内侧的举升臂还需要有与液压缸配合的孔，孔径即需要穿插的液压缸支承轴轴径，初选 D=40mm，材料为 40Cr。 垫片及开口销采用国标值，销轴长度在后面小节计算。 （ 2）举升臂内侧稳定横梁焊接钢板长度等于两侧举 升臂距离。 宽 45mm，厚 10mm。 材料为 45 钢。 焊接位置距离举升臂端部取 110mm。 （ 3）两个液压缸的活塞杆据离内侧举升臂为 120mm。 活塞杆顶部套管与横轴装配处有两个长 85mm，内径 40mm 的套筒，和一个长 265mm，内径 40mm 的中间套筒组成。 液压缸底部安装位置跟上部对应相同。 校正仪上部平台结构尺寸及材料的确定 （ 1）举升平台是整个平台的基础，为了满足拉塔在 360 度内均可工作，需要设计一定的转角，如图 所示。 图 平台主要轮廓结构 ① — 内横梁 ② — 槽型钢滑道 ③ — 内贴槽型钢 由技术参数可知平台长度 2300mm，宽 950mm，这里高度取 90mm，厚度 20mm，钢板材料使用 Q235。 折角后尺寸如上图 所示。 平台钢板的内部焊接有热轧槽型钢，槽型钢的型号采用五号，其具体尺寸参照 GB/T 7071988，其各段长度以完全焊接在钢板的内壁上为准。 （ 2）举升平台内部横向需要稳定及安装绞支座和滑道，所以焊接两个长 835mm 的方 11 管，由 GB/T 309420xx 选择高 50mm，宽 70mm 型。 安装位置因上部槽型 钢滑道的影响，两个横梁采用非对称安装方式（见图 ）。 （ 3）内壁焊接滑道槽型钢由 GB/T 7071988 可选，高 63mm，宽 40mm。 因举升位置最低 点高 230mm，可 以求得在最 低点时举 升臂与地面 的夹角： a r c s i n = 2 3 0 9 0 2 1 2 1 4 2 0a 184。 解得α =7 176。 因举升最大高度时夹角为 90176。 所以1420*cos7176。 － 1420*cos45176。 =，这里取 525mm 作为槽型钢滑道长度。 其安装位置由举升最大高度时上端绞支座的位置确定。 （ 4） 在举升汽车时我们需要在平台上安装举升支撑臂来支撑起裙边，举升臂与平台的连接需要必须满足随汽车的不同的轴距而移动。 所以需要用卡钳及托盘连接来二者。 卡钳及卡盘卡在高 90mm 的平台钢板上安装，并且卡钳及托盘顶端恰好接触高 50mm 的槽。