【摘要】利用SolidWorks Simulation对重型移动式汽车举升机举升滑台及托臂进行了有限元分析，结果显示最大应力发生在托臂拐角处，并最终确定了较为合理的产品结构，减少了试制时间和成本。经实际应用效果较好。

　　【关键词】汽车举升机；滑台；托臂；结构设计；有限元分析

　　1.引言

　　汽车举升机在汽车维修保养行业中具有至关重要的地位。随着汽车产业的不断发展。重型汽车举升设备的需求得到了快速的增长。移动式重型汽车举升机组合因其具有灵活性、操作方便、安全等特点，得到了广泛的应用。

　　移动式重型汽车举升机的举升滑台及托臂是托举车轮的主要受力构件，因此对其结构进行合理的设计并进行受力分析十分必要。本文应用有限元法对举升机的举升滑台及托臂进行了分析，从而为产品的设计改进提供可靠的依据。

　　2.有限元模型的建立

　　2.1 设计分析

　　最初的举升滑台及托臂设计为垂直结构（见图1改进前），滑台横梁与滑台立柱平行，托臂挂在横梁上呈垂直状态。工作时，由于托臂与轮胎的接触面有一定的角度，因此有一向外侧的分力存在。为了限制托臂的外移变形，在托臂上部加工销孔与举升滑台横梁上的销孔用销杆定位，并用弹簧控制销杆的脱出。在受力状态下，由于销孔间隙和位置等原因使得托臂的变形量较大，此外还存在结构较复杂，移动换位操作不便的问题。针对上述问题，进行了改进设计（见图1改进后）并通过有限元分析确定了最终结构。

　　2.2 建立有限元模型

　　改进后的滑台横梁相对立柱有一倾角，托臂也有与之匹配的角度。滑台横梁下部有若干凹槽，托臂的下部则有凸台插入槽中，在托举轮胎时限制托臂的外移变形，经实际应用效果较好。同时结构简化减少了零件和加工工时。

　　对改进后的举升滑台及托臂利用SolidWorks Simulation进行有限元分析。工作时举升滑台靠油缸顶起，到一定高度后停止。滚轮轴上的滚轮沿主立柱滚动，立柱滚道约束了滑台的前后、左右位移。为了方便计算将主立柱视为刚体，在举升停止时则滑台滚轮轴可视为固定约束，这样既可提高计算效率又不会对计算结果有较大影响。油缸活塞杆顶起滑台限制滑台向下移动，所以对滑台使用参考几何体约束设定向下位移为零。托臂与横梁的接触为无穿透相触面组，滑台与托臂设计举升重量7000Kg均匀施加在两个托臂面上。建好的模型如图2所示。

　　模型采用基于曲率的实体网格，单元数为247196，节点数435151，网格为高品质。

　　3.有限元分析

　　考虑实际应用状态，在其他条件不变的情况下设计了两种滑台横梁相对于立柱的角度8.5°和12.5°并分别进行了建模和分析。两种角度模型的静态分析结果如图3和图4所示。

　　经分析得知，最大应力均出现在托臂的拐角处，最大位移在托臂前端。由于托臂拐角处所受弯矩最大，因此，在设计时可考虑加强托臂拐角处的刚度。两种倾角滑台横梁及托臂最大应力和最大位移对比数据见表2。

　　Q345材料许用应力[σ]选220MPa，设计允许最大位移量[δ]≤8.5mm.。如表所示，两种倾角结构均可满足σ≤[σ]；δ≤[δ]。经综合考虑，实际采用12.5°倾角结构。

　　4.结论

　　利用有限元法对改进后的汽车举升机举升滑台及托臂进行了分析，结果显示最大应力发生在托臂拐角处，结构设计应重点加强，并最终确定了较为简单合理的产品结构，减少了试制时间和成本。

　　参考文献

　　[1]孙旭.基于仿真的工程自卸车举升机构有限元优化设计[J].工程机械，（40）2009.7：44-48

　　[2]太阳能电池层压机的有限元分析与优化[J].机械设计与制造，2008（7）：72-74

　　[3]郑银环，胡均安.双柱式汽车举升机立柱结构的有限元分析[J].湖北汽车，2000（3）：12-14

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