整车热平衡升降台结构分析

杜文文

摘要：在我们的日常生活中，升降台应用的比较多，已经成为生活中必备的工具之一。今天我就整车热平衡升降台的机构进行详细的分析，揭开其神秘的面纱，让整车热平衡升降台更加易于理解，更好的证明整车热平衡的优点，即升降台运行能力强，功率小以及噪声小。

关键词：升降台；热平衡；虚拟样机

中图分类号：U467 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）031-000-01

随着科技的发展，现代工业也以迅雷不及掩耳之势快速的发展，越来越多的机械开始出现在大众眼中，而本文所提出的升降台也是机械的一种。首先，我想提出本文在设计整车热平衡时的设计理念。在设计时采用分部减压的方法，将不同的液压缸分布在不同的杠杆上以达到最大负荷的目标。

一、整车热平衡升降台的设计

在当前的社会背景下，中国制造的整车热平衡升降台很少，原创理念远远不够。大多数的国内整车热平衡设计都来源于国外的设计。究其缘由，还是由于我国目前的硬实力不够，即能够用于整车热平衡设计的软件较少。当前我国用于机械设计的软件主要是CAD。但是却很少有人能够利用CAD设计整车热平衡升降台的模型。所以这一软件限制，使得我国目前在升降台上的设计水平有限制。远远不能够满足整车热平衡升降台设计的需求。

1.技术指标

技術指标对液压剪叉式升降台的设计有至关重要的影响。图1是新型整车热平衡试验台升降平台结构简图，根据对于模型的分析，不能发现完工后的升降台能够具有多重优点，比如机械易于控制，设计机构简单等。

同时要满足以下几点要求：

（1）升降机构设计和选型应符合买方文件规定的工作级别或国家规范标准的定。

（2）升降机构的驱动装置一般设置在机器内，各部件安装在具有足够强度和刚性的共用的底架上。底架再与机器房钢结构固定。

（3）驱动装置的各传动轴同心度应是可调的，当轴同心度出现很小的偏差时可通过底盘和机座之间的调整垫片进行适当调整。

（4）传动装置的支座应有足够的倾向刚度，以承受因钢丝绳偏斜产生的侧向力，保证盘式制动器正常工作。

2.整车热平衡升降台的设计原理

简单来说，升降台主要是通过液缸的活塞运动来提升重物的，经过物理原理我们可以知道，在升降台的使用过程中，通过液压油对叶片泵产生的压力来控制活塞的运动，同时，通过油量的多少，我们可以设置压力表来读出压力的大小，这样有利于升降台的使用。经过对升降台的分析我们不能发现升降台的实质就是一种升降机设备。

3.零部件设计及三维建模

说完设计原理后就是模型建立了，当然在模型建立之前，我们需要对升降台的零部件进行仔细的考虑和分析，然后利用建模软件Pro/e建立模型，要对原理有一个深层次的理解才能根据设计理念建立一个合理的模型。要综合考虑建立最优模型。

（1）辊道的设计

现在，我就升降台中一个比较重要的部件就是辊道谈谈我的设计理念。辊道的设计有点类似于我们平时生活中接触到的铁路轨道。不过是竖立的轨道。辊轴的设计参照台阶的形式。通过垫片对轴的左右进行定位，再通过螺钉对垫片固定。通过合理的定位能够使得辊道更加结实，能够方便升降台的稳定运行。

（2）平台与销轴连接设计

其次，再来分析一下整车热平衡升降台的核心部门，也就是平台和连接之间的处理。为了使得升降台的稳定运行，我们采用钢板作为平台的设计材料。然后利用螺栓来与辊轴相连接。而销轴的设计主要是利用杠杆原理。为了增加升降台的使用寿命，我们还是采用钢板来设计销轴支架，利用套筒上的孔进行连接，能够保护剪叉杆支架。

二、有限元分析

在有限元分析之前，我先解释一下有限元分析的软件ANSYS，这个是目前应用于有限元分析的强大的软件。在这个软件进行分析中，主要可以分为三个部分，第一个是分析模型前的划分工具就是前处理模块，第二个就是模型分析中为了合理分析而提出的分析计算模块，顾名思义可知，该模块能够有助于模块的分析。最后就是关于模型输出方面，ANSYS软件的后处理模块能够通过图表等形式更加直观的将模型效果显示出来。

而本文主要利用ANSYS软件进行模型设计中静力分析模块的分析。在我们实际利用ANSYS软件分析时，主要是通过ANSYS软件的三个模块分步处理再集中分析的方法。主要分析活塞运动中的拉力和重力问题的有限元分析。

1.受拉时的强度校核

通过对于剪叉杆的受力分析可知，有向下的集中力和平台等提供的支撑力F，根据钢板的材质和规格可以知道。钢板的宽度为50mm，厚度为13mm，选用45钢，由，求解后的连杆最大拉应力为115.4MPa，由于σ<[σ]，验证了剪叉杆拉伸强度满足设计需求。

2.受压时的强度校核

在活塞运动中油量回升，会给剪叉杆一个重力作用，受力分析可得：

求解后的剪叉杆所受最大压应力为17.4MPa，剪叉杆的许用压应力[σ]=177MPa，σ<[σ]，通过数据，我们可以发现，升降台是能够承受一定的冲击力并正常运行的。

3.装配体的参数化设计

再说说在模型设计中常常应该考虑的模型约束问题。我们可以将模型约束中遇到的问题分为几何约束和工程设计约束两个方面。几何约束主要是指模型设计中的几何关系，结构主要是考虑模型设立的合理性。而且其中热平衡系统的组成由防坠、上下层门互动连锁看，可以实现多楼层的控制；同时设有溢流阀、手动泵、管路破裂阀等安全装置使得设备的安全性能有极大的保障。对于导轨式升降机的台面设计，台面以防滑纹钢板材料，台面平整且防滑耐用。

最后，在本文设计的整车热平衡模型设计中，还应该考虑装置约束，主要是指升降台受力的大小之间的分析。

三、结论

综上所述，该整车热平衡升降台是符合设计要求的。

基金项目：本文为安徽机电职业技术学院项目，项目名称：整车热平衡试验台架升降平台的研发与应用，项目编号：2015yjzr021。