整車熱平衡升降臺結(jié)構(gòu)分析

杜文文

摘要：在我們的日常生活中，升降臺應(yīng)用的比較多，已經(jīng)成為生活中必備的工具之一。今天我就整車熱平衡升降臺的機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，揭開其神秘的面紗，讓整車熱平衡升降臺更加易于理解，更好的證明整車熱平衡的優(yōu)點(diǎn)，即升降臺運(yùn)行能力強(qiáng)，功率小以及噪聲小。

關(guān)鍵詞：升降臺；熱平衡；虛擬樣機(jī)

中圖分類號：U467 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）031-000-01

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)也以迅雷不及掩耳之勢快速的發(fā)展，越來越多的機(jī)械開始出現(xiàn)在大眾眼中，而本文所提出的升降臺也是機(jī)械的一種。首先，我想提出本文在設(shè)計(jì)整車熱平衡時(shí)的設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)時(shí)采用分部減壓的方法，將不同的液壓缸分布在不同的杠桿上以達(dá)到最大負(fù)荷的目標(biāo)。

一、整車熱平衡升降臺的設(shè)計(jì)

在當(dāng)前的社會(huì)背景下，中國制造的整車熱平衡升降臺很少，原創(chuàng)理念遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。大多數(shù)的國內(nèi)整車熱平衡設(shè)計(jì)都來源于國外的設(shè)計(jì)。究其緣由，還是由于我國目前的硬實(shí)力不夠，即能夠用于整車熱平衡設(shè)計(jì)的軟件較少。當(dāng)前我國用于機(jī)械設(shè)計(jì)的軟件主要是CAD。但是卻很少有人能夠利用CAD設(shè)計(jì)整車熱平衡升降臺的模型。所以這一軟件限制，使得我國目前在升降臺上的設(shè)計(jì)水平有限制。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足整車熱平衡升降臺設(shè)計(jì)的需求。

1.技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)對液壓剪叉式升降臺的設(shè)計(jì)有至關(guān)重要的影響。圖1是新型整車熱平衡試驗(yàn)臺升降平臺結(jié)構(gòu)簡圖，根據(jù)對于模型的分析，不能發(fā)現(xiàn)完工后的升降臺能夠具有多重優(yōu)點(diǎn)，比如機(jī)械易于控制，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡單等。

同時(shí)要滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型應(yīng)符合買方文件規(guī)定的工作級別或國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的定。

（2）升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置一般設(shè)置在機(jī)器內(nèi)，各部件安裝在具有足夠強(qiáng)度和剛性的共用的底架上。底架再與機(jī)器房鋼結(jié)構(gòu)固定。

（3）驅(qū)動(dòng)裝置的各傳動(dòng)軸同心度應(yīng)是可調(diào)的，當(dāng)軸同心度出現(xiàn)很小的偏差時(shí)可通過底盤和機(jī)座之間的調(diào)整墊片進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（4）傳動(dòng)裝置的支座應(yīng)有足夠的傾向剛度，以承受因鋼絲繩偏斜產(chǎn)生的側(cè)向力，保證盤式制動(dòng)器正常工作。

2.整車熱平衡升降臺的設(shè)計(jì)原理

簡單來說，升降臺主要是通過液缸的活塞運(yùn)動(dòng)來提升重物的，經(jīng)過物理原理我們可以知道，在升降臺的使用過程中，通過液壓油對葉片泵產(chǎn)生的壓力來控制活塞的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，通過油量的多少，我們可以設(shè)置壓力表來讀出壓力的大小，這樣有利于升降臺的使用。經(jīng)過對升降臺的分析我們不能發(fā)現(xiàn)升降臺的實(shí)質(zhì)就是一種升降機(jī)設(shè)備。

3.零部件設(shè)計(jì)及三維建模

說完設(shè)計(jì)原理后就是模型建立了，當(dāng)然在模型建立之前，我們需要對升降臺的零部件進(jìn)行仔細(xì)的考慮和分析，然后利用建模軟件Pro/e建立模型，要對原理有一個(gè)深層次的理解才能根據(jù)設(shè)計(jì)理念建立一個(gè)合理的模型。要綜合考慮建立最優(yōu)模型。

（1）輥道的設(shè)計(jì)

現(xiàn)在，我就升降臺中一個(gè)比較重要的部件就是輥道談?wù)勎业脑O(shè)計(jì)理念。輥道的設(shè)計(jì)有點(diǎn)類似于我們平時(shí)生活中接觸到的鐵路軌道。不過是豎立的軌道。輥軸的設(shè)計(jì)參照臺階的形式。通過墊片對軸的左右進(jìn)行定位，再通過螺釘對墊片固定。通過合理的定位能夠使得輥道更加結(jié)實(shí)，能夠方便升降臺的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）平臺與銷軸連接設(shè)計(jì)

其次，再來分析一下整車熱平衡升降臺的核心部門，也就是平臺和連接之間的處理。為了使得升降臺的穩(wěn)定運(yùn)行，我們采用鋼板作為平臺的設(shè)計(jì)材料。然后利用螺栓來與輥軸相連接。而銷軸的設(shè)計(jì)主要是利用杠桿原理。為了增加升降臺的使用壽命，我們還是采用鋼板來設(shè)計(jì)銷軸支架，利用套筒上的孔進(jìn)行連接，能夠保護(hù)剪叉桿支架。

二、有限元分析

在有限元分析之前，我先解釋一下有限元分析的軟件ANSYS，這個(gè)是目前應(yīng)用于有限元分析的強(qiáng)大的軟件。在這個(gè)軟件進(jìn)行分析中，主要可以分為三個(gè)部分，第一個(gè)是分析模型前的劃分工具就是前處理模塊，第二個(gè)就是模型分析中為了合理分析而提出的分析計(jì)算模塊，顧名思義可知，該模塊能夠有助于模塊的分析。最后就是關(guān)于模型輸出方面，ANSYS軟件的后處理模塊能夠通過圖表等形式更加直觀的將模型效果顯示出來。

而本文主要利用ANSYS軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)中靜力分析模塊的分析。在我們實(shí)際利用ANSYS軟件分析時(shí)，主要是通過ANSYS軟件的三個(gè)模塊分步處理再集中分析的方法。主要分析活塞運(yùn)動(dòng)中的拉力和重力問題的有限元分析。

1.受拉時(shí)的強(qiáng)度校核

通過對于剪叉桿的受力分析可知，有向下的集中力和平臺等提供的支撐力F，根據(jù)鋼板的材質(zhì)和規(guī)格可以知道。鋼板的寬度為50mm，厚度為13mm，選用45鋼，由，求解后的連桿最大拉應(yīng)力為115.4MPa，由于σ<[σ]，驗(yàn)證了剪叉桿拉伸強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需求。

2.受壓時(shí)的強(qiáng)度校核

在活塞運(yùn)動(dòng)中油量回升，會(huì)給剪叉桿一個(gè)重力作用，受力分析可得：

求解后的剪叉桿所受最大壓應(yīng)力為17.4MPa，剪叉桿的許用壓應(yīng)力[σ]=177MPa，σ<[σ]，通過數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，升降臺是能夠承受一定的沖擊力并正常運(yùn)行的。

3.裝配體的參數(shù)化設(shè)計(jì)

再說說在模型設(shè)計(jì)中常常應(yīng)該考慮的模型約束問題。我們可以將模型約束中遇到的問題分為幾何約束和工程設(shè)計(jì)約束兩個(gè)方面。幾何約束主要是指模型設(shè)計(jì)中的幾何關(guān)系，結(jié)構(gòu)主要是考慮模型設(shè)立的合理性。而且其中熱平衡系統(tǒng)的組成由防墜、上下層門互動(dòng)連鎖看，可以實(shí)現(xiàn)多樓層的控制；同時(shí)設(shè)有溢流閥、手動(dòng)泵、管路破裂閥等安全裝置使得設(shè)備的安全性能有極大的保障。對于導(dǎo)軌式升降機(jī)的臺面設(shè)計(jì)，臺面以防滑紋鋼板材料，臺面平整且防滑耐用。

最后，在本文設(shè)計(jì)的整車熱平衡模型設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該考慮裝置約束，主要是指升降臺受力的大小之間的分析。

三、結(jié)論

綜上所述，該整車熱平衡升降臺是符合設(shè)計(jì)要求的。

基金項(xiàng)目：本文為安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：整車熱平衡試驗(yàn)臺架升降平臺的研發(fā)與應(yīng)用，項(xiàng)目編號：2015yjzr021。