機(jī)械螺旋驅(qū)動(dòng)汽車雙柱舉升機(jī)設(shè)計(jì)【絲杠傳動(dòng)】

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汽車發(fā)明后不久，汽車維修機(jī)械師就在想：“怎樣才能夠把汽車舉升到空中，從而可以在其下面工作？”舉升機(jī)的發(fā)展史告訴我們，發(fā)明第一臺(tái)自動(dòng)舉升機(jī)的靈感來自理發(fā)師的椅子，因?yàn)樗梢钥焖偕岛托D(zhuǎn)，以適應(yīng)于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓舉升機(jī)，大大地提高了比它問世還早的千斤頂和臺(tái)架的功能，這種早期舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉(zhuǎn)360°。也許你經(jīng)常去的一個(gè)汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種舉升機(jī)為客戶提供日常的汽車維修服務(wù)，這種舉升機(jī)大多已經(jīng)工作了75年了。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的局限性很快就顯露出來了。如果只是在汽車四周進(jìn)行檢測維修工作的話，這種舉升機(jī)也就足夠了，但是這種舉升機(jī)的起重臂和中央立柱會(huì)妨礙進(jìn)入汽車底部的大部分區(qū)域。針對(duì)單柱式舉升機(jī)的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多舉升機(jī)的設(shè)計(jì)方案并作了許多改進(jìn)工作?，F(xiàn)在，舉升機(jī)的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅(qū)動(dòng)式、接觸車架式、對(duì)稱式、非對(duì)稱式、小行程、大升程、隊(duì)列式以及其它的各種舉升機(jī)設(shè)計(jì)方案。某些舉升機(jī)可能同時(shí)具有這些設(shè)計(jì)方案中的幾個(gè)特點(diǎn) 我國的汽車舉升機(jī)是20世紀(jì)80年代依據(jù)國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，由于移動(dòng)和拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以前維修汽車通用的 “地溝”模式。90年代開始，國內(nèi)舉升機(jī)逐漸開始普及，隨著我國汽車保有量的增加，舉升機(jī)作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加?，F(xiàn)在舉升機(jī)市場已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。 　　2003年，中國汽車市場呈現(xiàn)高速增長勢頭，當(dāng)年被許多業(yè)內(nèi)專家公認(rèn)為中國開始進(jìn)入汽車社會(huì)。在汽車消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，家庭購買比例越來越大，已經(jīng)成為市場需求的主體，中國從此將開始進(jìn)入穩(wěn)定增長的良性的汽車市場。隨著競爭的激烈汽車銷售越來越走向微利時(shí)代，而汽車后市場則隨著汽車消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化和消費(fèi)者消費(fèi)理念的成熟而呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿兔篮玫那熬?。目前，國?nèi)的汽車后市場比較混亂，但巨大市場潛力和快速的增長速度，都給商家?guī)砹撕芎玫氖袌鰴C(jī)會(huì)。隨著市場開放程度增大，多方力量在角逐國內(nèi)汽車維修保養(yǎng)市場。 　　舉升機(jī)在汽車維修養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機(jī)。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)。 目前市場上以國內(nèi)品牌為主，有：營口大力、深圳高昌等。此類舉升機(jī)分為地溝平板小車式和地溝子母平板式兩種。適合高度不夠，空間較小的工作環(huán)境。但應(yīng)用一定注意，須配后輪側(cè)滑板，否則測試誤差率較大，安裝時(shí)須保證前后左右水平誤差值應(yīng)小于2.5MM。在滿足以上情況，一般測試結(jié)果可以滿足要求。優(yōu)點(diǎn)是：投資少、省空間。缺點(diǎn)是：操作不便，形象較差。 雙柱托舉接觸車架式舉升機(jī)是一個(gè)被廣泛采納的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)中，至少三分之二都是這種類型的。這種設(shè)計(jì)之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機(jī)安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對(duì)維修廠的整體布局進(jìn)行一些永久性的變動(dòng)。二是功能的多樣性，一臺(tái)雙柱托舉接觸車架式舉升機(jī)幾乎可以用來進(jìn)行所有汽車的維修作業(yè)。這種舉升機(jī)的懸臂和接觸襯墊的布局，使得維修工能夠很容易地進(jìn)入汽車的整個(gè)底部，進(jìn)行車底的維修操作。因此，幾乎所有主要的舉升機(jī)生產(chǎn)廠家都要生產(chǎn)至少一種型號(hào)的雙柱托舉式舉升機(jī)。 　　有資料顯示，舉升機(jī)全球的市場規(guī)模約為100億美元，而國內(nèi)舉升機(jī)市場大約2～3億美元。隨著中國汽車保有量的不斷增多，私人購買成為購車的主流，售后市場也將得到蓬勃發(fā)展，舉升機(jī)在未來的需求量也將不斷增加，受到金融危機(jī)的影響，預(yù)計(jì)在未來五年內(nèi)，舉升機(jī)市場將維持在8%～15%的增長率。隨著技術(shù)開發(fā)的日薪月異，舉升機(jī)在設(shè)計(jì)方面越來越智能化和人性化，將會(huì)向遙控、電腦控制方向發(fā)展。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷成熟，其標(biāo)準(zhǔn)也將逐步統(tǒng)一化。技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將占領(lǐng)市場。海外市場將是未來主要增長點(diǎn)，目前已經(jīng)有不少廠商通過開拓海外。 1.2 目前國內(nèi)舉升機(jī)的各種型號(hào)及優(yōu)缺點(diǎn) 目前市場上可以看到舉升機(jī)的型式各異、尺寸不同的舉升機(jī)中，有一些特別適合于從事特殊類型的維修作業(yè)，也有少數(shù)的舉升機(jī)適合進(jìn)行一些其它的維修作業(yè)，生產(chǎn)廠家有三力、JIG（金華）、漢麥克森、序達(dá)、元征、萬力開AMREOC、廣力、高昌、繁寶、中大、鰲福（大車、公交車、重型車輛為主）等。生產(chǎn)的舉升機(jī)的形式也比較繁多，從立柱構(gòu)造來分類，主要有單柱式舉升機(jī)、雙柱式舉升機(jī)、四柱式舉升機(jī)、剪式舉升機(jī)和地溝式舉升機(jī)等。 一、單柱式舉升機(jī) 單柱式舉升機(jī)（圖1.1）是將停放在地面上的轎車等交通工具舉升到一定的高度進(jìn)行維修的專用設(shè)備,是一種典型的用于汽車及工程車輛的局部舉升，以便更換車輪輪胎或?qū)囕v底盤進(jìn)行各種維修作業(yè)的機(jī)具。單柱舉升機(jī)操作容易、美觀、不占用空間便能將重物方便省力的舉起。具有省時(shí)省力的效果,不用時(shí)完全放置于地面，方便汽車倒車和放置物品,是汽車修理不可缺少的機(jī)具。 單柱車輛舉升機(jī)分可移動(dòng)式的和固定式的兩種型號(hào)。單柱移動(dòng)式舉升機(jī)適用于室內(nèi)外場地，單柱固定式舉升機(jī)適用于室內(nèi)面積較為緊湊的場所。 圖1.1 單柱式汽車舉升機(jī) 二、雙柱式舉升機(jī) 雙柱式汽車舉升機(jī)（圖1.2）是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機(jī)械舉升設(shè)備，廣泛應(yīng)用于轎車等小型車的 圖1.2 普通雙柱式汽車舉升機(jī) 維修和保養(yǎng)。雙柱式汽車舉升機(jī)將汽車舉升在空中的同時(shí)可以節(jié)省大量的地面空間，方便地面作業(yè)。但是雙柱式汽車舉升機(jī)為了最大的節(jié)省材料，一般都去掉了底板。由于沒有底板，使得立柱的扭力需要靠地面來抵消，所以對(duì)地基要求很高，若是有橫梁（龍門舉升機(jī)圖1.3所示）就靠橫梁抵消。 1.3 龍門式汽車舉升機(jī) 雙柱式舉升機(jī)有對(duì)稱式和非對(duì)稱式兩種。對(duì)稱式舉升機(jī)四根臂的臂長大致相等，這樣使得汽車中心（或質(zhì)心）處于立柱的中間位置，對(duì)于皮卡和箱式貨車等類型的汽車的日常維修來說這種對(duì)稱式舉升機(jī)可能是最佳的選擇。但是對(duì)于一些柱間寬度不夠大的對(duì)稱式雙柱式舉升機(jī)來說，汽車舉升后不能打開車門是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。非對(duì)稱式舉升機(jī)的立柱向后旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度（大約30°），并且前臂比后臂稍微短一些。當(dāng)把汽車停放到這種非對(duì)稱式的舉升機(jī)適當(dāng)位置時(shí)，車的位置就向后移動(dòng)了一些，因此，我們就很容易地從車門進(jìn)出。而且，這種非對(duì)稱式舉升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的立柱，可以確保車輛的重心安全地定位在立柱之間。 三、四柱式舉升機(jī) 四柱式汽車舉升機(jī)（圖1.4）是一種大噸位汽車或貨車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機(jī)械舉升設(shè)備，四柱式汽車舉升機(jī)也很適合于四輪定位用，因?yàn)橐话闼闹狡嚺e升機(jī)都有一四輪定位檔位，可以調(diào)整，可以確保水平。四柱舉升機(jī)按其結(jié)構(gòu)又分為上油缸式以及下油缸式兩種。上油缸式四柱舉升機(jī)其油缸置于立柱頂部（帶橫梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱舉升機(jī)主要依靠四根鏈條拉起四個(gè)角，拉力油缸置于頂部，這種結(jié)構(gòu)簡單，但自重增加。多數(shù)上油缸式四柱舉升機(jī)二次舉升為手動(dòng)或氣動(dòng)，修理工需要跑到底下操作，這對(duì)于經(jīng)常使用二次舉升的用戶不方便和不安全。保險(xiǎn)裝置為氣動(dòng)裝置，若沒有氣源則比較麻煩。下油缸四柱舉升機(jī)主要依靠四根粗鋼索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通過六個(gè)圓盤將力傳達(dá)四面。這種結(jié)構(gòu)比較緊湊，自重降低。二次舉升一般為電動(dòng)液壓，和主泵連接在一起，只要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換閥即可，升降速度快，保險(xiǎn)裝置為楔塊式，四個(gè)楔塊利用拉桿聯(lián)動(dòng)，扳動(dòng)拉桿就可打開保險(xiǎn)裝置，方便耐用。 圖1.4 四柱式汽車舉升機(jī) 四、剪式舉升機(jī) 剪式舉升機(jī)執(zhí)行部分采用剪式疊桿形式,電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，目前廣泛用于大型車輛維修。剪式舉升機(jī)的舉升速度適中且不占用車坑位置，對(duì)于一些車型相對(duì)固定，工作強(qiáng)度大（如在公共汽車）的修理領(lǐng)域無疑是最好的選擇。而且由于結(jié)構(gòu)簡單，同步性好，一般常用作四輪定位儀的平臺(tái)。 剪式舉升機(jī)分為大剪（子母式圖1.5），小剪（單剪圖1.6）舉升機(jī)，超薄系列剪式舉升機(jī)等幾種類型。 小剪舉升機(jī)主要用于汽車維修保養(yǎng)，安全性高，操作方便。挖槽后與地面相平。 大剪舉升機(jī)涌出比較多，是配合四輪定位儀德最佳設(shè)備，并可以做為汽車維修，輪胎，底盤檢修用?？梢酝诓?，也可以直接安裝在地面上。 超薄系列剪式舉升機(jī)無需挖槽，適用于任何修理廠，有一些樓板上不適合安裝二柱舉升機(jī)以及普通四柱舉升機(jī)，而本機(jī)器與樓板接觸面廣，這樣可以安裝在任何可以開車的樓板上面，解決客戶場地問題。這類機(jī)器是今后的主流產(chǎn)品，國外大規(guī)模使用本類產(chǎn)品。 圖1.5 子母式剪式汽車舉升機(jī) 1.6 單剪式汽車舉升機(jī) 五、地溝式舉升機(jī) 地溝式舉升機(jī)（圖1.7）是大型客車維修的理想設(shè)備，對(duì)空間較低的廠房更為實(shí)用,且物美價(jià)廉。地溝式汽車舉升機(jī)，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動(dòng)絲桿、舉升大梁升降。這種設(shè)計(jì)方式使得地溝式舉升機(jī)移動(dòng)更靈活，舉升力更大，升降平穩(wěn)，操作安裝極為方便，是各種針對(duì)大客車、貨車進(jìn)行維修的維修企業(yè)最為理想的舉升設(shè)備。地溝跑道式四輪定位舉升機(jī)前輪轉(zhuǎn)角盤(選購件)位置可調(diào)，加長后輪滑板，適合各種車型定位測量。 圖1.7 地溝式汽車舉升機(jī) 從舉升機(jī)的驅(qū)動(dòng)類型來分類，目前主要分為氣動(dòng)、液壓、機(jī)械式三大類。其中尤以液動(dòng)居多，機(jī)械式次之，氣動(dòng)最少，下面簡單介紹下液壓類和機(jī)械類的舉升機(jī)優(yōu)劣。 一、機(jī)械式舉升機(jī) 機(jī)械式舉升機(jī)主要有單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺紋傳動(dòng)舉升機(jī)和雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺紋傳動(dòng)舉升機(jī)。機(jī)械式舉升機(jī)流行于1992-1998年間，主要由寶得寶,衡臣,中大,申俠生產(chǎn)，該類舉升機(jī)特點(diǎn)是同步性好，由于一般多為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺桿傳動(dòng)，它不存在漏油污染問題，且自鎖保護(hù)簡單易行。但由于機(jī)械磨損維護(hù)成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺(tái)舉升機(jī)的維修更換需要1000元左右，客戶最終會(huì)將該產(chǎn)品更換為維護(hù)成本小的液壓舉升機(jī)。 二、液壓式舉升機(jī) 液壓式舉升機(jī)的特點(diǎn)是平穩(wěn)、噪音小、力量大，缺點(diǎn)是用久之后易漏油，污染工作環(huán)境。但是液壓式舉升機(jī)維護(hù)成本低，油缸使用5－10年沒問題，而且就舉升機(jī)的發(fā)展趨勢而言，一定是朝著安全、簡便、使用壽命長、噪音小、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，因此液壓式舉升機(jī)必將是今后舉升機(jī)市場發(fā)展的主流。 液壓舉升機(jī)分為兩種一種是單缸舉升機(jī)，一種是雙缸舉升機(jī)。 單缸液壓舉升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：同步性好，不存在顛簸現(xiàn)象，帶厚底板，舉升機(jī)得扭力靠底板抵消，容易調(diào)平，整機(jī)安全性好，適用于地基較差的地方。 雙缸舉升機(jī)又分為兩種：龍門式舉升機(jī)和薄地板舉升機(jī)，由于是雙缸，同步問題難以解決，往往靠兩根鋼絲繩來平衡，油缸以及鋼絲繩要調(diào)整得松緊一致，舉升機(jī)才可以同步。 舉升機(jī)的分類依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)還有許多方法，但立柱的構(gòu)造是任何一種舉升機(jī)最明顯的特征，而它的驅(qū)動(dòng)升降系統(tǒng)也是不同用戶群體選購舉升機(jī)最重要的考慮因素。在這里僅依據(jù)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單的分類介紹，如果具體的選購，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的查詢有關(guān)舉升機(jī)的文章，盡可能擴(kuò)充相關(guān)專業(yè)知識(shí) 三、研究內(nèi)容： 主要內(nèi)容如下： 1.首先確定絲杠能否承載近3噸重的升舉載荷，結(jié)果不能。 2.選用導(dǎo)軌類型，實(shí)現(xiàn)絲杠和導(dǎo)軌的同載升舉。 3.設(shè)想絲杠和導(dǎo)軌同時(shí)升舉承載的布局設(shè)置，實(shí)現(xiàn)升舉的可行性。 4.對(duì)于平穩(wěn)升舉安全升舉的控制方式進(jìn)行設(shè)定和選擇，決定用制動(dòng)閥限制絲杠的旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)升舉的定位。 5.同步升舉的實(shí)現(xiàn)選擇，初步設(shè)想兩種方案，一是通過蝸桿與絲杠來實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，二是通過鏈傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)絲杠的同步旋轉(zhuǎn)，最后選用鏈傳動(dòng)。 6.電動(dòng)機(jī)與絲杠實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)的方案選擇，一是通過鏈傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，二是通過帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，三是通過齒輪嚙合來實(shí)現(xiàn)，最后選用帶傳動(dòng)，噪聲小，靠摩擦傳動(dòng)傳動(dòng)效率較高。 7.箱體選擇。 8.限位安全的設(shè)定。 9.開關(guān)控制的選擇. 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 機(jī)械式舉升機(jī)的特點(diǎn)：同步性好，但機(jī)械維護(hù)成本高（換銅螺母及軸承）。機(jī)械連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設(shè)計(jì)有一個(gè)缺點(diǎn)：如果鋼絲繩或者鏈條在工作中伸長了，從而導(dǎo)致升降時(shí)拖架的移動(dòng)不能同步。 液壓式舉升機(jī)的特點(diǎn)：維護(hù)成本低，單缸同步性好，但雙缸同步性較差。液壓式又 分單缸和雙缸式，單缸也分兩種：老單缸和新單缸，雙缸分龍門式和無地板式。單缸同 步性雖很好，但油缸機(jī)械式地連接在對(duì)面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機(jī)的特點(diǎn)：液壓舉升，維修少。質(zhì)量穩(wěn)定，下降時(shí)需要兩邊拉開保險(xiǎn)才能下降。油缸置下部占用下面的空間。 四柱式舉升機(jī)的特點(diǎn)：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機(jī)的特點(diǎn)的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)四輪定位的檢測，安裝升舉更加的方便，中大型的修理場有廣泛的應(yīng)用。 3，工作進(jìn)度安排 1） 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報(bào)告 4周 2） 舉升機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2周 3） 舉升機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2周 4） 舉升機(jī)的總體裝配圖設(shè)計(jì) 2周 5） 舉升機(jī)的零部件工作圖設(shè)計(jì) 2周 6） 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3周 7） 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 2周 五、參考文獻(xiàn) [1] 徐灝等. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5卷）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003 [2] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2003 [3] 劉敏杰,等.幾種舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析[J].專業(yè)汽車，1999,(2):23--25 [4] 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