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1、汽车举升机结构的承载能力研究作者姓名 XX专 业机械设计制造及其自动化指导教师姓名 XX专业技术职务 XX目 录摘要1第一章绪论21.1设计的依据及意义21.2汽车举升机的分类21.3研究思路及方法3第二章 ABAQUS技术 42.1 ABAQUS 简介42.2 ABAQUS分析模型的组成42.3 ABAQUS/CAE简介62.4 ABAQUS/CAE 功能模块 6第三章举升机托臂在底部时受力及变形情况83.1 启动 ABAQUS/CAE 103.2定义模型的几何形状103.3定义材料和截面属性133.4生成装配件143.5定义分析步和指定输出要求 153.6指定边界条件和施加载荷163.7网
2、格设计：分区、生成网格和定义几何形体集 183.8生成、运行和监控作业203.9结果输出21第四章 举升机托臂在上升到中间位置及最高位置时受力及变形情况234.1举升机托臂在上升到1m时的受力及变形情况234.2举升机托臂在上升到最大高度1.8m时的受力及变形情况24第五章结果分析265-1应力分析265-2 变形分析 265-3分析改进26参考文献27致谢28摘要双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛适用 于汽车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产 的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、 组合移动汽车式举升机等。本
3、文比较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所 要设计的举升机方案之后，针对举升机的结构及特点要求进行了设计与说明， 然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的界面特性，运用ABAQUS软件对 举升机进行建模并对其承载能力进行详细的分析，详细介绍了有限元分析的步 骤。关键词：普通式双柱举升机有限元ABAQUSABSTRACTDual-column vehicle lift is a commonly used automotive repair and maintenance of lifting equipment units, widely used in cars and other small
4、 car repair and maintenance. At present, more production of automotive lift manufacturers, production is also more variety in the form of lift, a double-column lifts, four post lifts, scissor lift, the combination of mobile vehicle weight lifting l machines. This article introduces a more comprehens
5、ive classification of lift, in determining the lift of the program to be designed after the structure and characteristics for the lift requirements for the design and description, and then analyzes the general style double-column vehicle lift machine interface characteristics of the main column, the
6、 use of ABAQUS software to lift the bearing capacity model and a detailed analysis, detailed finite element analysis procedure.Key words: ordinary type; double column lift; finite element; ABAQUS第一章绪论1.1设计的依据及意义进入21世纪，随着近几年我国的汽车行业发展，汽车举升机作为汽车保养 产品的一种，在汽车维修行业有广泛的应用，也有了适用于室内和室外实现对 轿车的维修，装配，检测，清洗和停车。举升
7、机在汽车维修养护中发挥着全关 重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它。在规模各异的维修 养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的街边 店（如轮胎店），几乎都配备有举升机。举升机的重要性和普及性，决定了它是 一种备受专业人士和经营管理者重视的设备。而随着我国汽车数量的巨增，作 为维修保养的须具备的一种工具，举升机有广泛的市场和应用前途。私人购买 成为购车的主流，售后市场也将得到蓬勃发展，举升机在未来的需求量也将不 断增加，据业内专家预测，在未来三年内，举升机市场将维持在8%12%的 增长率。因此，设计出一款简单实用的举升机有很大利润，也能增加汽车维修 行业的工
8、具，减少汽车维修工人体力劳动，增加维修效率。1.2汽车举升机的分类汽车举升机产品种类较多，提升动力一般有液压和机械两种形式，有的二次 举升采用气动。结构类型有单柱式，双柱式，四柱式和剪式等结构（如图1.1-1.4）， 双柱式有的采用门式结构，有的四柱式举升机作为四轮定位设备配套使用，剪式 举升机一般为移动式的。而选择单柱、双柱还是四柱的举升机，或是选择立式、 剪式、平板式还是子母式，或是几种类型相结合的举升机，主要是根据车间结构 布局和维修中的具体需要来确定，比如举升机在车间的占地面积和高度，举升机 在维修和养护中的具体用途，以及是否要与四轮定位仪配套使用等。而汽车举升 机的发展趋势也将朝着自
9、动化，智能化发展。机械式举升机基本被液压式举升机 取代。对汽车保养行业而言，举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。而传统的机械式举升机安全性较差，所需的维护工作较多， 被液压式举升机取代也是大势所趋。据有人调查，访谈举升机生产厂商，全部转 向了当前主流产品即液压式举升机，它具有安全性能好、维护周期长以及工作效 率高等优点。产品智能化将不断提高。随着技术的发展，举升机在设计方面越来 越智能化和人性化，将会向遥控、电脑控制方向发展。同时随着技术的不断成熟， 其标准也将逐步统一化。技术先进、质量稳定的产品将占领市场。其总的来说分类表如下表1.1：单彳庄式举升机举升机液压式二
10、王卒户四柱式举升机翦式举升机上油缸式下冲牝式表1.1举升机的分类1.3研究思路及方法本课题主要是通过ABAQUS软件分析汽车举升机在举升过程中各个高度的 受力变形情况，从而进一步了解举升机的性能。在本课题中，第一步利用Part 模块完成举升机的三维建模，并利用Property模块定义材料参数和截面性质。 第二步利用Assembly模块组装模型，生成装配件。第三步利用Step模块安排 分析次序，提出输出要求。第四步利用Load模块施加载荷和边界条件。第五步 利用Mesh模块对轴承座进行有限元网格划分。第六步利用Job模块生成一个作 业并提交分析。第七步利用Visualization模块观察分析结
11、果。第二章ABAQUS技术2.1 ABAQUS 简介ABAQUS是一套功能强大的基于有限元法的工程模拟软件，其解决问题的范围 从相对简单的线性分析到最富有挑战性的非线性模拟问题。ABAQUS具备十分丰富 的、可模拟任意实际形状的单元库。并与之对应拥有各种类型的材料模型库，可 以模拟大多数典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材 料、钢筋混凝土、可压缩弹性的泡沫材料以及岩石和土这样的地质材料。作为通 用的模拟分析工具，ABAQUS不仅能解决结构分析中的问题（应力/位移），还能 模拟和研究各种领域中的问题，如热传导、质量扩散、电子元器件的热控制（热 一电耦合分析）、声学分析、土壤
12、力学分析（渗流应力耦合分析）和压电介 质力学分析。ABAQUS为用户提供了广泛的功能，且使用起来又十分简明。最复杂的问题也 可以很容易地建立模型。例如复杂的多部件问题可以通过对每个部件定义材料模 型和几何形状，然后再把它们组装起来而构成。在大部分模拟分析问题中，甚至 在高度非线性问题中，用户也只需要提供结构的几何形状、材料性能、边界条件 和荷载工况这样的工程数据就可以进行分析。在非线性分析中，ABAQUS能自动选 择合适的荷载增量和收敛精度。不仅能选择这些参数值，而且能在分析过程中不 断地调整参数来保证有效地得到高精度的解，很少需用户去定义这些参数。2.2 ABAQUS分析模型的组成ABAQU
13、S模型通常由若干不同的部件组成，它们共同描述了所分析的物理问题 和所得到的结果。一个分析模型至少要具有如下的信息：几何形状、单元特性、 材料数据、荷载和边界条件、分析类型和输出要求。几何形状有限单元和节点定义了 ABAQUS要模拟的物理结构的基本几何形状。每一个单 元都代表了结构的离散部分，许多单元依次相连就组成了结构，单元之间通过公 共节点彼此相互连结，模型的几何形状由节点坐标和节点所属单元的联结所确 定。模型中所有的单元和节点的集成称为网格。通常，网格只是实际结构几何形 状的近似表达。网格中单元类型、形状、位置和单元的数量都会影响模拟计算的结果。网格 的密度越高（在网格中单元数量越大），计
14、算结果就越精确。随着网格密度增加，分析结果会收敛到唯一解，但用于分析计算所需的时间 也会增加。通常，数值解是所模拟的物理问题的近似解答，近似的程度取决于模 型的几何形状、材料特性、边界条件和载荷对物理问题的仿真程度。单元特性ABAQUS拥有广泛的单元选择范围，其中许多单元的几何形状不能完全由它们 的节点坐标来定义。例如，复合材料壳的叠层或工字型截面梁的尺度划分就不能 通过单元节点来定义。这些附加的几何数据由单元的物理特性定义，且对于定义 模型整体的几何形状是非常必要的。材料数据对于所有单元必须确定其材料特性，然而高质量的材料数据是很难得到的， 尤其是对于一些复杂的材料模型。ABAQUS计算结果
15、的有效性受材料数据的准确程 度和范围的限制。加载和边界条件加载使结构变形和产生应力。大部分加载的形式包括：点载荷表面载荷体力，如重力热载荷边界条件是约束模型的某一部分保持固定不变（零位移）或移动规定量的位 称（非零位移）。在静态分析中需要足够的边界条件以防止模型在任意方向上的 刚体移动；否则，在计算过程中求解器将会发生问题而使模拟过程过早结束。在计算过程中一旦查出求解器发生了问题，ABAQUS将发出错误信息，非常重 要的一件事情是，用户要知道如何解释这些ABAQUS发出的错误信息。如果在静态 应力分析时看见警告信息“ numerical singularity ” （数值奇异）或“ zero pivot”（主元素为零），必须检查模型是否全部或部分地缺少限制刚体平动或 转动的约束。在动态分析中，由于结构模型中的所有分离部分都具有一定的质量， 其惯性力可防止模型产生无限制的瞬时运动，因此，在动力分析时，求解过程中 的警告通常提示其它的问题，如过度塑性问题。分析类型大多数模拟问题的类型是静态分析，即在外载作用下获得结构的长期响应。 在有些情况下，可能令人感兴趣的是加载结构的动态响应：例如，在结构部件上 突然加载的影响，像冲击载荷的发生，或在地震时建筑物的响应。ABAQUS可以实现许多不同类型的模拟，但是这本指南只涵盖两种最一般的分
