摘 要 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 ,汽車維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開放以來 ,我國的汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展，為之服務的汽車維修設備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)并不斷發(fā)展壯大。作為汽車維修用必備之一的各種汽車舉升機設備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。但符合國際標準的不多 ,中高檔層次的舉升機沒有。 本設計結(jié)合汽車技術(shù)的發(fā)展要求及汽車維修作業(yè)的實際需要 ,設計符合國際標準的、液壓驅(qū)動及可四輪定位的四柱式汽車舉升機。四柱式舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個臺板。本設計只采用一個液壓缸 ,其他立柱通過鋼絲繩連接以實現(xiàn)同 步舉升。舉升前 ,汽車很容易正確無誤的駛上四柱舉升機的臺板。其具有承載穩(wěn)定、支承載荷受力簡單、應力較低等優(yōu)點 ,具有較高的使用價值。 對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機可能是除廠房外的最重要的投資 ,因為它具有至關(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務的興衰。汽車舉升機是汽車維修設備行業(yè)的支柱設備之一 ,讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機 ,為汽車維修企業(yè)服務。 關(guān)鍵詞 : 四輪定位 ；四柱式 ；液壓驅(qū)動 ；同步舉升 ABSTRACT Along with automobile industry rapid development, the automobile service industry also rapidly expands. Since the special reform and open policy, our countrys automobile service industry has had a great development, the vehicle maintenance equipment industry has become an emerging industry in China and will continue to grow and develop. As one of the essential maintenance equipment, each kind of automobile lift likes the emergence of the mushrooming. But little of them can conform to the international standard. This design combine with automobile technology development request and automobile service work actual needs, designed in line with international standards, four-wheel hydraulic drive, and the positioning of the frame of vehicle lift. Four-post lift has four posts, two beams and two plates. This design only consists of a hydraulic cylinder, other columns realize synchronization through the cable. Before lifting, the automobile is very easy to be correctly driven onto the plate of the lift. It has the load bearing stably, the supporting load stress simple, the stress is lower and so on the merit, which has the higher use value. For the vehicle maintenance enterprises, the vehicle lift is the most important investment in addition to plants outside, because it has the function which very important and cannot be substituted, even directly affects prosperity and decline of the automobile service. The automobile lift is one of important equipment in automobile maintenance, Let us produce more, better and more popular with users of the automobile lifts for vehicle maintenance service. Key words: four-wheel positioning， four-post， hydraulic actuate， synchronous raise 目 錄 摘 要 . 錯誤 !未定義書簽。 ABSTRACT . 錯誤 !未定義書簽。 目錄 . 錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 . 錯誤 !未定義書簽。 1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢 . 錯誤 !未定義書簽。 1.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢 . 4 1.3 設計的依據(jù)及意義 . 4 1.4 轎車舉升機的分類 . 5 2 課題分析 . 7 2.1 設計技術(shù)要求 . 7 2.2 設計特點 . 7 2.2.1 舉升機臺板降到下位時，與地面應盡可能在同一平面上 . 7 2.2.2 正確選擇傳動方式 . 7 2.2.3 鋼絲繩的選擇 . 7 2.2.4 汽車舉升機的安全保證措施 . 7 3 方案論證 . 8 3.1 純機械結(jié)構(gòu) . 8 3.2 液壓結(jié)構(gòu) . 8 4 機械部件設計計算 . 10 4.1 舉升機運動過程原理 . 10 4.2 立柱設計計算 . 11 4.3 梁設計計算 . 14 4.3.1 強度校核 . 16 4.3.2 剛度校核 . 18 4.4 橋身設計計算 . 18 4.4.1 強度校核 . 19 4.4.2 剛度校核 . 21 4.5 鋼絲繩的選取 . 21 4.6 鋼絲繩與吊環(huán)的聯(lián)結(jié)方法 . 21 4.7 滑輪軸承的選用及校核 . 22 5 液壓系統(tǒng)設計計算 . 24 5.1 液壓系統(tǒng)設計計算 . 24 5.2 液壓系統(tǒng)工作原理 . 25 6 電氣控制原理 . 26 7 安全裝置 . 27 8 結(jié)論 . 28 9 致謝 . 29 參考文獻 . 31 1 緒論 1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢 汽車舉升機在世界上已 經(jīng) 有 了 80 多年 歷史。 1925 年美國生產(chǎn)了 第一臺汽車舉升機 ,它是由氣動控制的 ,如圖 1.1 所示。由于 采用的氣壓 比 較低 ,所以 缸體較大 ,同時采用皮革用來 密封 ,所以 壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳 較 嚴重 且 不穩(wěn)定。等 到 10 年 后 ,即 1935 年這種單柱舉升機才在美國以外的其它地方開始被采用。 圖 1.1 單柱舉升機 1937 年美國另一家公司生產(chǎn)了 第一臺四柱舉升機 ,隨后在美國一家公司也生產(chǎn)出類似的舉升機 ,如圖 1.2 所示。這兩種舉升機均由螺旋驅(qū)動 , 圖 1.2 四柱舉升機 其方案是 :每一 根立柱內(nèi)都 有一 顆 螺母及螺桿 ,由裝在地面上的鏈條 連起來 實現(xiàn)同步驅(qū)動 ,此四柱舉升機在市場上 并沒有 獲得成功 ,而單柱舉升機卻繼續(xù)得到普遍的應用 。1948 年 Joseph Bardbury & Sohs 生產(chǎn)出該公司的第一舉升機 ,其方案是 :在四柱舉升機的一個主柱內(nèi)裝有一套螺旋驅(qū)動機構(gòu) ,舉升臺板的其它三個角落通過鋼絲 繩與動力主柱相連。 1950 年 Bardbury 將機械式螺旋驅(qū)動機構(gòu)改成 液壓機構(gòu) ,只裝有 一個液壓缸 ,其他立柱通過鋼絲繩連接從而 實現(xiàn)同步舉升 ,由于當時的液壓壓力尚未超過 3540Kg/cm因而第一臺液壓舉升機體積比較大。五十年代初單柱舉升機在歐洲市場上的銷量驟減 ,而四柱舉升機卻居于 主導地位 ；但是在美國單柱舉升機卻繼續(xù)受到人們的青睞 。 1956 年 Borg Warner 和 Plessey 生產(chǎn)液壓壓力能達到 140 175Kg/cm的液壓齒輪泵 ；由此 , Bardbury 又生產(chǎn)出雙功能舉升機 ,這在舉升機的設計上是一個突破 性跨越 。此舉升機可以用兩種方式支撐汽車 :車輪支撐型 ；車輪自由型。此發(fā)明在市場上很受歡迎。到 1960年在英國的市場上使用率 竟達 75%。 1961 年 Bardbury 生產(chǎn)出四柱舉升機改進后的車輪自由系統(tǒng) ,而且在 全世界 17 個國家獲得了專利。但在南美洲仍然流行 單柱舉升機 ,只是 已將其改為液壓傳動。 1966 年 ,一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱舉升機 ,如圖 1.3 所示。這是 圖 1.3 雙柱舉升機 舉升機設計上的 又有了一個重要進展 ,但是直到 1977年這種舉升機才在德國以外的其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機在市場上已占據(jù) 穩(wěn) 定 的地位 ,其銷量還在繼續(xù)上升 。它和四柱舉升機相比 ,既有優(yōu)點 ,也有缺點 ,以下將作 簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)舉升機都 采用固定安裝 的 方式 ,在舉升前汽車必須駛上舉升臺。在移動式舉升機方面也有幾項成功突破 ,如簡式舉升機、菱架式舉升機等。但這類舉升機還存在兩個重要 問題 :接近汽車下部 難 ,在車間移動舉升機時難逾越地面上的障礙物。當然 ,可移動性是這類舉升機的重要 優(yōu)點。現(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機已在維修現(xiàn)場廣泛采用 ,而移動式舉升機卻相對要少得多。 最初設計單柱舉升機 ,車輛 體積都 較大 ,其底盤能明顯分辨 ,因而汽車檢 修區(qū)遠遠大于舉升器件?，F(xiàn)在 絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型 ” 或“半緊湊型 ” ,導致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機器件不便。但在南美洲卻有 例外 ,那里仍然采用較大的車輛 ,這可能是單柱舉升機在該地區(qū)的市場上仍然繼續(xù)受到歡迎的重要原因。單柱舉升機有兩大優(yōu)點 :當其下降后 ,不會成為維修車間的障礙物 ；汽車可在舉升機上 自由的轉(zhuǎn)。但美國卻遇到了困難 ,主要是舉升機的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機的主要缺點是 :第一 ,它需要在車間的地面挖掘一個相當大的洞 后才能安裝 ；其次 ,它只能 提供車輪支撐方式 ；第三 ,使用時難接近汽車下部的一些 檢修區(qū)域 。舉升機用的主油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題 :第一是檢修這些 零部件較 為困難 ；其次是油缸所處的環(huán)境條件差 ,容易生銹 ,特別是地下水位較高時 。 雙柱舉升機 (包括液壓式和機械式 ),都 有以下 的 優(yōu)點 :第一 ,檢修汽車下部具有很高的可接近性 (幾乎達到 100%)；而且 ,采用車輪自由型的方式支撐車輛 ,所以 拆卸 車輪時不需要其它輔助性的舉升方法 ；第三 ,結(jié)構(gòu)緊湊 ,占地面積小。雙柱舉升機的缺點是 :第一 ,為確保安全 ,安置舉升機時的要求非常嚴格 ,否則在舉升過程中容易搖晃 或顛覆 ；第二 ,由于此舉升機常采用車輪自由型的方式支撐汽車 ,如 果需 采取車輪支撐型的方式維修汽車則會產(chǎn)生 不便 ,如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機構(gòu)間隙或進行車輪定位檢驗等 ；第三 ,由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應力 ,其承力件容易受到磨損。因而雙柱舉升機沒有四柱舉升機的使用壽命長 。 如圖 1.2 所示 ,四柱舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個平臺 。舉升前 ,汽車很容易準確 駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設備有凸緣 ,當汽車駛上臺板時也不致于底下 ,車輪支承型四柱舉升機的優(yōu)點是 :第一 ,舉升機裝載汽車時不需要較高的操作 ,操作又很簡單 ；第二 ,承載時比較 穩(wěn)定 ；第三，支承載荷受力簡 單 ,應力較低 ,從而延長了設備的使用壽命 ；第四 ,由于具有較高的使用價值 ,從經(jīng)濟上來看也是合算的 ；第五 ,易于維修 ；第六 ,在車間現(xiàn)場進行安裝也較方便，只要地面平坦 ,其混凝土厚度能夠牢固立柱的地腳螺栓就行 。四柱舉升機的缺點是 :和雙柱舉升機相比 ,占地面積較大 ,對汽車檢修區(qū)域的可接近性差。 1.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢 由于我國汽車維修檢測設備行業(yè)起步晚、起點低，整體上還是比較 落后 的。舉升機制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、經(jīng)濟技術(shù)力量不足、各食其力、缺乏專業(yè)分工和廣泛合作；技術(shù)吸收、運用、開發(fā)、創(chuàng)新能力不夠 ；抄襲、偽造現(xiàn)象和短期 行為嚴重；市場營銷及服務水平低等問題還普遍 存在，從而導致全行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理 ,質(zhì)量不高 。 對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機可能是除廠房外的最重要的投資 ,因為它具有非常重要的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務的興敗 。汽車舉升機是汽車維修設備行業(yè)的支柱設備之一 ,讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機 ,為汽車維修企業(yè)服務。 1.3 設計的依據(jù)及意義 進入 21世紀， 轎車舉升機作為轎車保養(yǎng) 設備 的一種，隨著近幾年我國的轎車行業(yè)發(fā)展，在轎車維修行 業(yè)較廣泛的應用，維修業(yè)也發(fā)展到室內(nèi)和室外 維修 ， 舉升機 在汽車的維護行 業(yè)有著非常巨大的作用 ，無論 保養(yǎng)小修還是整車大修 ，都 需要它。在各種規(guī)模 的維修保養(yǎng) 企業(yè) 公司中，無論是維修多種車型的綜合型 修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的 汽車店，基本 都擁 有舉升機。舉升機的重要性和 遍及 性，決定了它是一種備受 汽車行業(yè)人員 重視的設備。而隨著我國轎車數(shù)量的 增加 ，作為維修保養(yǎng)的須具備的一種工具，舉升機有廣泛的市場和應用前 景 。私人購買成為購車的主 要來源 ，售后市場也將得到蓬勃 的 發(fā)展，舉升機在未來的需求量也將不斷增加，據(jù)業(yè)內(nèi)專家 估測，在未來三年內(nèi)，舉升機市場將保 持在 8 12的增長率。因此，設計出一款簡單實用的舉升 機有很大前景 ，也能增加轎車維修行業(yè)的工具，減少轎車維修工人體力勞動，增加維修 的 效率 。 1.4 轎車舉升機的分類 轎車舉升機產(chǎn)品種類較多，動力形式 一般有液壓和機械兩種形式，有的二次舉升采用 的是 氣動。結(jié)構(gòu)類型有 :單柱式，雙柱式，四柱式和剪式等結(jié)構(gòu)（如圖 1.1-1.4），雙柱式有的采用門式結(jié)構(gòu)，有的四柱式舉升機作為四輪定位設備配套使用，剪式舉升機一般為移動式的。 而選擇單柱、雙柱還是四柱的舉升機，或是選擇立式 、剪式、平板式還是子母式，或是幾種類型相結(jié)合的舉升機， 車間結(jié)構(gòu)布局和維修中的具體需要來確定 采用哪種舉升機 ，比如舉升機在車間的占地面積和高度，舉升機在維修和養(yǎng)護中的具體用途，以及是否要與四輪定位儀配套使用等。 而 轎車舉升機的發(fā)展趨勢也將朝著自動化，智能化發(fā)展。機械式舉升機 被液壓式舉升機取代。對轎車保養(yǎng)行業(yè)而言，舉升機一定要安全可靠、維護簡單，否則在一定程度上會影響工作效率。而傳統(tǒng)的機械式舉升機安全性較差，所需的維護工作較多，被液壓式舉升機取代也是大勢所趨。據(jù)有人調(diào)查，訪談舉升機生產(chǎn)廠商，全部轉(zhuǎn)向了當前主流產(chǎn)品即液壓式舉升機，它具有安全性能好、維護周期 長以及工作效率高等優(yōu)點。產(chǎn)品 質(zhì)量智能將不斷提高。隨著技術(shù)開發(fā)的提 高 ，舉升機在設計方面越來越智能化和人性化，將會 向遙控、電腦控制方向發(fā)展。同時隨著技術(shù)的不斷成熟，其標準也將慢慢 統(tǒng)一化。技術(shù)先進、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將 主導 市場。 圖 1.4 四柱上油缸式舉升機 圖 1.5 四柱下油缸式舉升機 圖 1.6 剪式舉升機 2 課題分析 2.1 設計技術(shù)要求 最大舉升質(zhì)量 4000 公斤；最大舉升高度 1700 毫米；可用于四輪定位的四柱式舉升機；符合汽車舉升機行業(yè)安全標準。 2.2 設計特點 2.2.1 舉升機臺板降到下位時 ,與地面應盡可能在同一平面上 為達到此目的 ,雖然 可在地面上挖掘 坑洞 ,但 還 增加投資費用 ,也破壞了車間地面的水平 性。為此 ,在保證強度和剛度的 基礎 下 ,應盡可能降低舉升機臺板和橫梁的高度 ；這樣既便于汽車駛上舉升機 ,又使駛上臺板的斜面長度盡可能短 ,節(jié)約車間的占地。在條件許可時舉升機臺板 (或橫梁 )應選擇專用型鋼或用鋼板折彎成形。 2.2.2 正確選擇傳動方式 采用機械傳動 (螺母、螺絲 )或液壓傳動 (油缸 ),都采 用電動機驅(qū)動。機械傳動的成本較高 ,耗能較多，但安全性較好?，F(xiàn)實 證明 :機械傳動的耗能為液壓傳動所需耗能的兩倍 (在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下 )。機械示舉升機的 螺母、螺栓磨損較快 ,而液壓示舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓示舉升機的技術(shù)難度較大 ,但多數(shù) 的 零部件 (液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等 )均可從外面購買 ,當然一定要選用優(yōu)質(zhì) 的 產(chǎn)品。 2.2.3 汽車舉升機的安全保證措施 如今全世界都對在危險作業(yè)環(huán)境下工作的人員的安全投以 極大的關(guān)注。汽車舉升機具有潛在的危險 ,因為人們要在其下面工作，當其升降時如不小心 ,也會碰傷手足。近年來不少國家還制定了專門性法規(guī) ,以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。 汽車舉升機的安全保證措施主要應從兩方面著手 :一方面應從設計制造方 面采取措施 ,好提高汽車舉升機的安全技術(shù)特性 ；另一方面則應在使用維修過程中遵循嚴格的操作程序 ,保證汽車舉升機能在 好的技術(shù)狀態(tài)下正確的運行。 3 方案論證 3.1 純機械結(jié)構(gòu) 由齒輪 齒條結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)，由電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪與固結(jié)在升降板上的齒條嚙合，帶動齒條上下運動 從而達到舉升的目的。 簡單示意圖如圖 3.1，具體過程如圖 3.2 所示。 圖 3.1 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 3.2 系統(tǒng) 框圖 此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易操作，傳動精度高，響應快等 ， 但也存在著十分巨大的問題：第一，由 于是四柱舉升，按照上面結(jié)構(gòu)，勢必要在每個柱上都設計此結(jié)構(gòu)，并需配置 4 個電動機，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟性也不好，同時對同步舉升存在缺陷。第二，由于是齒輪 齒條嚙合的舉升，所以汽車的重量都由輪齒間的嚙合力平衡，對齒輪齒條的剛度要求很高，而且長期負載，容易產(chǎn)生疲勞失效。 3.2 液壓結(jié)構(gòu) 由液壓結(jié)構(gòu)帶動剛索 來回 運動，剛索的另 一端經(jīng)過滑輪連接 在 立柱上，液壓缸安裝 在平板上，由于剛索的伸縮，產(chǎn)生反作用力，舉升汽車。 具體過程如圖 3.3 所示。 電動機 齒條 升降板 限位開關(guān) 齒輪 汽車 圖 3.3 系統(tǒng)框圖 優(yōu)點： 1) 液壓傳動可以輸出大的推力或大 轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)低速大噸位運動 2) 液壓傳動能很方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，且可在系統(tǒng)運行過程中調(diào)速。 3) 在相同功率條件下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓元件之間可采用管道連接、或采用集成式連接，其布局、安裝有很大的靈活性，可以構(gòu)成用其它傳動方式難以組成的復雜系統(tǒng)。 4) 液壓傳動能使執(zhí)行元件的運動十分 穩(wěn)定，可使運動部件換向時無換向沖擊。而且由于其反應速度 快，故可實現(xiàn)頻繁換向。 5) 操作簡單，調(diào)整控制方便，易于實現(xiàn)自動化。特別是和機、電聯(lián)合使用時，能方便地實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。 6) 液壓系統(tǒng)便于實現(xiàn)過載保護，使用安全、可靠。由于各液壓元件中的運動件均在油液中工作，能自行潤滑，故元件的使用壽命長。 7) 液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，便于設計、制造、維修和推廣使用。 主要 缺點 ： （ 1） 由于 液 體流動的阻力損失和泄漏 比 較大 ,所以效率 比 較低。如果處理不 適 當 ,泄漏不僅 會 污染場地 ,而且還可能引起火災和爆炸事故。 （ 2） 工作性能易受溫度變化的影響 ,因此不 宜在很高或很低的溫度條件下工作 通過綜合考慮和對比，利用液壓結(jié)構(gòu)在汽車舉升機構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢。 液壓結(jié)構(gòu) 升降 板 剛 索 下