單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)的有限元分析

孫寶林

摘 要：移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架是舉升機(jī)的主要受力構(gòu)件之一，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)用化設(shè)計(jì)并利用SolidWorks Simulation對(duì)其進(jìn)行了有限元分析，結(jié)果顯示了最大應(yīng)力和最大位移發(fā)生部位，并驗(yàn)證了新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求，經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)與分析結(jié)果相符，減少了試制時(shí)間和成本。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)沃嚺e升機(jī) 舉升托架 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH244 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0088-02

汽車舉升機(jī)是為了便于汽修工人維修操作，根據(jù)維修工況將汽車提升至合適高度的設(shè)備，在汽車維修保養(yǎng)行業(yè)中具有至關(guān)重要的地位。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)、外中小型汽車普及率的不斷提高，對(duì)于汽車維修保養(yǎng)的需求也隨之增加。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)以其方便靈活、安全可靠的特點(diǎn)、得到了較廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架，工作時(shí)是主要受力構(gòu)件之一，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析十分必要。本文應(yīng)用有限元法對(duì)單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。

1 有限元模型的建立

1.1 設(shè)計(jì)說明

隨著企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的開拓，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也必須與市場(chǎng)的要求相適應(yīng)。調(diào)查顯示，為適應(yīng)底盤較低的汽車維修需要，國(guó)外市場(chǎng)對(duì)移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)底座及舉升托架前端高度的要求為≤95 mm。舉升托架的原設(shè)計(jì)針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，托架前端最大高度為115 mm（見圖1原設(shè)計(jì)）。為適應(yīng)企業(yè)出口的需要，對(duì)原有結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將舉升托架前端高度改為95 mm，在改型的同時(shí)，對(duì)舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步受力分析，對(duì)有些部位結(jié)構(gòu)做了調(diào)整和加強(qiáng)，如圖2新設(shè)計(jì)所示。新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)由于前部高度降低是否滿足強(qiáng)度要求，須做分析驗(yàn)證和實(shí)際檢驗(yàn)。

1.2 建立有限元模型

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)利用SolidWorks Simulation進(jìn)行有限元分析。為了減少網(wǎng)格數(shù)量和提高求解速度，首先對(duì)舉升托架中的一些零部件及結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效簡(jiǎn)化處理并建立離散化網(wǎng)格模型。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)材料選用Q345，材料屬性如表1所示。

實(shí)際工作中，舉升托架的后部連接板用螺栓緊固在舉升機(jī)主體結(jié)構(gòu)的舉升滑臺(tái)上，為便于分析計(jì)算，舉升機(jī)主體及滑臺(tái)視為剛體，則與其連接的舉升托架后部連接板應(yīng)為固定約束，這樣既可以提高計(jì)算效率又不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。四個(gè)托臂的托盤位置為設(shè)計(jì)最大伸出尺寸且對(duì)稱分布，托臂與支撐管之間的連接設(shè)為無(wú)穿透接觸，設(shè)計(jì)載荷為3000 kg，均勻加在四個(gè)托臂托盤的上表面。建好的網(wǎng)格模型如圖3所示。

模型采用基于曲率的實(shí)體網(wǎng)格，單元數(shù)為512039，節(jié)點(diǎn)數(shù)833434，網(wǎng)格為高品質(zhì)。

2 有限元分析

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)模型的靜態(tài)分析結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)分析顯示，最大應(yīng)力發(fā)生在舉升托架下部主托梁與槽型角筋板的連接部位約為201 MPa，最大位移在前部托臂的托盤頂端為18.95 mm。對(duì)于分析顯示的最大應(yīng)力發(fā)生部位，由于其所受彎矩較大，因此在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)該部位的結(jié)構(gòu)剛度并提高焊接質(zhì)量。

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的主體結(jié)構(gòu)材料為Q345，材料許用應(yīng)力[σ]選220 MPa，設(shè)計(jì)允許最大位移量[δ]≤50 mm（根據(jù)文獻(xiàn)[4]的規(guī)定）。分析結(jié)果顯示新設(shè)計(jì)的舉升托架結(jié)構(gòu)應(yīng)力與位移均可滿足σ≤[σ]；δ≤[δ]。根據(jù)以上分析結(jié)果制作的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架經(jīng)實(shí)際舉升試驗(yàn)強(qiáng)度符合要求。

3 結(jié)論

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)運(yùn)用有限元法進(jìn)行了分析，對(duì)其應(yīng)力和位移分布請(qǐng)況有了較全面的了解，對(duì)應(yīng)力較大的部位在設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。通過分析以及實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求，由于采用有限元分析方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)，減少了試制時(shí)間和成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 王浩鋼，李海平，劉家渠.基于Creo的山地車后懸架機(jī)構(gòu)仿真和有限元分析[J].機(jī)械工程師，2011（12）：66-68.

[2] 孫旭.基于仿真的工程自卸車舉升機(jī)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械，2009，7（40）：44-48.

[3] 吳恩啟，杜寶江.太陽(yáng)能電池層壓機(jī)的有限元分析與優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（7）：72-74.

[4] JT/T 155-2004 汽車舉升機(jī)[S].中華人民共和國(guó)交通部，2004.endprint

摘 要：移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架是舉升機(jī)的主要受力構(gòu)件之一，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)用化設(shè)計(jì)并利用SolidWorks Simulation對(duì)其進(jìn)行了有限元分析，結(jié)果顯示了最大應(yīng)力和最大位移發(fā)生部位，并驗(yàn)證了新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求，經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)與分析結(jié)果相符，減少了試制時(shí)間和成本。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)沃嚺e升機(jī) 舉升托架 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH244 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0088-02

汽車舉升機(jī)是為了便于汽修工人維修操作，根據(jù)維修工況將汽車提升至合適高度的設(shè)備，在汽車維修保養(yǎng)行業(yè)中具有至關(guān)重要的地位。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)、外中小型汽車普及率的不斷提高，對(duì)于汽車維修保養(yǎng)的需求也隨之增加。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)以其方便靈活、安全可靠的特點(diǎn)、得到了較廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架，工作時(shí)是主要受力構(gòu)件之一，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析十分必要。本文應(yīng)用有限元法對(duì)單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。

1 有限元模型的建立

1.1 設(shè)計(jì)說明

隨著企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的開拓，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也必須與市場(chǎng)的要求相適應(yīng)。調(diào)查顯示，為適應(yīng)底盤較低的汽車維修需要，國(guó)外市場(chǎng)對(duì)移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)底座及舉升托架前端高度的要求為≤95 mm。舉升托架的原設(shè)計(jì)針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，托架前端最大高度為115 mm（見圖1原設(shè)計(jì)）。為適應(yīng)企業(yè)出口的需要，對(duì)原有結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將舉升托架前端高度改為95 mm，在改型的同時(shí)，對(duì)舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步受力分析，對(duì)有些部位結(jié)構(gòu)做了調(diào)整和加強(qiáng)，如圖2新設(shè)計(jì)所示。新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)由于前部高度降低是否滿足強(qiáng)度要求，須做分析驗(yàn)證和實(shí)際檢驗(yàn)。

1.2 建立有限元模型

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)利用SolidWorks Simulation進(jìn)行有限元分析。為了減少網(wǎng)格數(shù)量和提高求解速度，首先對(duì)舉升托架中的一些零部件及結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效簡(jiǎn)化處理并建立離散化網(wǎng)格模型。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)材料選用Q345，材料屬性如表1所示。

實(shí)際工作中，舉升托架的后部連接板用螺栓緊固在舉升機(jī)主體結(jié)構(gòu)的舉升滑臺(tái)上，為便于分析計(jì)算，舉升機(jī)主體及滑臺(tái)視為剛體，則與其連接的舉升托架后部連接板應(yīng)為固定約束，這樣既可以提高計(jì)算效率又不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。四個(gè)托臂的托盤位置為設(shè)計(jì)最大伸出尺寸且對(duì)稱分布，托臂與支撐管之間的連接設(shè)為無(wú)穿透接觸，設(shè)計(jì)載荷為3000 kg，均勻加在四個(gè)托臂托盤的上表面。建好的網(wǎng)格模型如圖3所示。

模型采用基于曲率的實(shí)體網(wǎng)格，單元數(shù)為512039，節(jié)點(diǎn)數(shù)833434，網(wǎng)格為高品質(zhì)。

2 有限元分析

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)模型的靜態(tài)分析結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)分析顯示，最大應(yīng)力發(fā)生在舉升托架下部主托梁與槽型角筋板的連接部位約為201 MPa，最大位移在前部托臂的托盤頂端為18.95 mm。對(duì)于分析顯示的最大應(yīng)力發(fā)生部位，由于其所受彎矩較大，因此在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)該部位的結(jié)構(gòu)剛度并提高焊接質(zhì)量。

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的主體結(jié)構(gòu)材料為Q345，材料許用應(yīng)力[σ]選220 MPa，設(shè)計(jì)允許最大位移量[δ]≤50 mm（根據(jù)文獻(xiàn)[4]的規(guī)定）。分析結(jié)果顯示新設(shè)計(jì)的舉升托架結(jié)構(gòu)應(yīng)力與位移均可滿足σ≤[σ]；δ≤[δ]。根據(jù)以上分析結(jié)果制作的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架經(jīng)實(shí)際舉升試驗(yàn)強(qiáng)度符合要求。

3 結(jié)論

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)運(yùn)用有限元法進(jìn)行了分析，對(duì)其應(yīng)力和位移分布請(qǐng)況有了較全面的了解，對(duì)應(yīng)力較大的部位在設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。通過分析以及實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求，由于采用有限元分析方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)，減少了試制時(shí)間和成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 王浩鋼，李海平，劉家渠.基于Creo的山地車后懸架機(jī)構(gòu)仿真和有限元分析[J].機(jī)械工程師，2011（12）：66-68.

[2] 孫旭.基于仿真的工程自卸車舉升機(jī)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械，2009，7（40）：44-48.

[3] 吳恩啟，杜寶江.太陽(yáng)能電池層壓機(jī)的有限元分析與優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（7）：72-74.

[4] JT/T 155-2004 汽車舉升機(jī)[S].中華人民共和國(guó)交通部，2004.endprint

摘 要：移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架是舉升機(jī)的主要受力構(gòu)件之一，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)用化設(shè)計(jì)并利用SolidWorks Simulation對(duì)其進(jìn)行了有限元分析，結(jié)果顯示了最大應(yīng)力和最大位移發(fā)生部位，并驗(yàn)證了新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求，經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)與分析結(jié)果相符，減少了試制時(shí)間和成本。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)沃嚺e升機(jī) 舉升托架 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH244 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0088-02

汽車舉升機(jī)是為了便于汽修工人維修操作，根據(jù)維修工況將汽車提升至合適高度的設(shè)備，在汽車維修保養(yǎng)行業(yè)中具有至關(guān)重要的地位。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)、外中小型汽車普及率的不斷提高，對(duì)于汽車維修保養(yǎng)的需求也隨之增加。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)以其方便靈活、安全可靠的特點(diǎn)、得到了較廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架，工作時(shí)是主要受力構(gòu)件之一，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析十分必要。本文應(yīng)用有限元法對(duì)單柱汽車舉升機(jī)的舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。

1 有限元模型的建立

1.1 設(shè)計(jì)說明

隨著企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的開拓，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也必須與市場(chǎng)的要求相適應(yīng)。調(diào)查顯示，為適應(yīng)底盤較低的汽車維修需要，國(guó)外市場(chǎng)對(duì)移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)底座及舉升托架前端高度的要求為≤95 mm。舉升托架的原設(shè)計(jì)針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，托架前端最大高度為115 mm（見圖1原設(shè)計(jì)）。為適應(yīng)企業(yè)出口的需要，對(duì)原有結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將舉升托架前端高度改為95 mm，在改型的同時(shí)，對(duì)舉升托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步受力分析，對(duì)有些部位結(jié)構(gòu)做了調(diào)整和加強(qiáng)，如圖2新設(shè)計(jì)所示。新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)由于前部高度降低是否滿足強(qiáng)度要求，須做分析驗(yàn)證和實(shí)際檢驗(yàn)。

1.2 建立有限元模型

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)利用SolidWorks Simulation進(jìn)行有限元分析。為了減少網(wǎng)格數(shù)量和提高求解速度，首先對(duì)舉升托架中的一些零部件及結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效簡(jiǎn)化處理并建立離散化網(wǎng)格模型。移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)材料選用Q345，材料屬性如表1所示。

實(shí)際工作中，舉升托架的后部連接板用螺栓緊固在舉升機(jī)主體結(jié)構(gòu)的舉升滑臺(tái)上，為便于分析計(jì)算，舉升機(jī)主體及滑臺(tái)視為剛體，則與其連接的舉升托架后部連接板應(yīng)為固定約束，這樣既可以提高計(jì)算效率又不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。四個(gè)托臂的托盤位置為設(shè)計(jì)最大伸出尺寸且對(duì)稱分布，托臂與支撐管之間的連接設(shè)為無(wú)穿透接觸，設(shè)計(jì)載荷為3000 kg，均勻加在四個(gè)托臂托盤的上表面。建好的網(wǎng)格模型如圖3所示。

模型采用基于曲率的實(shí)體網(wǎng)格，單元數(shù)為512039，節(jié)點(diǎn)數(shù)833434，網(wǎng)格為高品質(zhì)。

2 有限元分析

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)模型的靜態(tài)分析結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)分析顯示，最大應(yīng)力發(fā)生在舉升托架下部主托梁與槽型角筋板的連接部位約為201 MPa，最大位移在前部托臂的托盤頂端為18.95 mm。對(duì)于分析顯示的最大應(yīng)力發(fā)生部位，由于其所受彎矩較大，因此在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)該部位的結(jié)構(gòu)剛度并提高焊接質(zhì)量。

移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)的主體結(jié)構(gòu)材料為Q345，材料許用應(yīng)力[σ]選220 MPa，設(shè)計(jì)允許最大位移量[δ]≤50 mm（根據(jù)文獻(xiàn)[4]的規(guī)定）。分析結(jié)果顯示新設(shè)計(jì)的舉升托架結(jié)構(gòu)應(yīng)力與位移均可滿足σ≤[σ]；δ≤[δ]。根據(jù)以上分析結(jié)果制作的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架經(jīng)實(shí)際舉升試驗(yàn)強(qiáng)度符合要求。

3 結(jié)論

對(duì)新設(shè)計(jì)的移動(dòng)式單柱汽車舉升機(jī)舉升托架結(jié)構(gòu)運(yùn)用有限元法進(jìn)行了分析，對(duì)其應(yīng)力和位移分布請(qǐng)況有了較全面的了解，對(duì)應(yīng)力較大的部位在設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。通過分析以及實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求，由于采用有限元分析方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)，減少了試制時(shí)間和成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 王浩鋼，李海平，劉家渠.基于Creo的山地車后懸架機(jī)構(gòu)仿真和有限元分析[J].機(jī)械工程師，2011（12）：66-68.

[2] 孫旭.基于仿真的工程自卸車舉升機(jī)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械，2009，7（40）：44-48.

[3] 吳恩啟，杜寶江.太陽(yáng)能電池層壓機(jī)的有限元分析與優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（7）：72-74.

[4] JT/T 155-2004 汽車舉升機(jī)[S].中華人民共和國(guó)交通部，2004.endprint