双柱液压式汽车修理举升机结构设计与校核开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，随着汽车产业的不断发展与壮大，汽车维修已成为汽车一个重要的产业方向。纵使对爱车呵护有加也难避免出现各种意外和各种问题，更不要说那些根本对车辆毫不关心的人的车，错误的使用方法，经常性的过载超载都会让车辆出现各种各样的问题。因此能根据工况将汽车从一个高度安全提升至另一高度，方便不同身高维修人员工作的举升机成为了汽保行业中最基本、最典型、最重要的维修设备之一。

作为使用频率极高的汽车维修设备，举升机生产厂家相继出现，但质量却良莠不齐。另外，在以前汽保行业中，操作人员的安全事故也层出不穷，所以一台能保证安全的举升机也成为了维修人员的生命保障。本课题旨在设计出一种集高安全性、快速性、节能以及专业化为一体的举升机结构。

2. 课题关键问题和重难点

本课题主要是设计一款双柱液压式举升机，它的关键问题有：

1.机械结构设计问题：

（1）设定满足要求的立柱高度；

3. 国内外研究现状（文献综述）

伴随着人们生活水平的不断提高，汽车的普及率也水涨船高，汽保行业也随之兴起，其中汽车举升机就扮演了不可或缺的角色。第一台汽车液压举升机是在1925年麦迪孙市几名机械师受到理发椅的启发设计出来的。后来随着工业的发展，越来越多的升降机被发明了出来^[1]。

3.1.举升机的作用及研究意义

随着汽车的普及，汽保行业也随之兴起，而能够将车辆从一个高度抬升至另一高度，方便工作人员检修的举升机也成了不可或缺的设备。

现如今汽保行业飞速发展带动了举升机生产厂家的出现，但质量却良莠不齐，无法保证操作人员、车辆以及设备的安全。因此设计出一台能够保证安全的举升机成了当务之急。

3.2.举升机按结构分类

根据不同的机构和工作方式，举升机大致可分为以下几种：

（1）地藏式剪式液压举升机，如图1所示，这种举升机具有独立的动力单元，可做四轮定位。不用时可以折叠放在地面以下，节省空间。但并非没有缺点，它需要事先在地面挖出一道沟，费时费力。

（2）大型剪式举升机，如图2所示，这种举升机和地藏式一样具有独立的动力单元。但是其复杂的制造工艺导致了其较高的成本。

（3）龙门式双柱液压举升机，如图3所示，高矮、宽度可调，安装、运输均较为方便。

（4）四柱式液压举升机，如图4所示，顾名思义，具有四根立柱，前后立柱之间的连接靠的是平板，可安装安装二次举升系统，运行平稳，可使用多种车辆，可做四轮定位但是要考钢丝绳来平衡系统。

（5）单柱液压举升机，如图5所示，其灵活型较好，可根据需要维修的车辆的类型自行随时组装，成本低，是较为轻巧的一种。

（6）普通双柱液压举升机，如图6所示，其动力单元在立柱上而油液管路流经地面。设备宽度可调，安装、运输方便。

图 1地藏式剪式举升机

图 2大型剪式举升机

图 3龙门式液压举升机	图 4四柱式液压举升机
图 5单柱式液压举升机	图 6双柱式液压举升机

双柱液压式举升机的特点是安全性较好，所需维护工作较少，工作效率也较高。一般的双柱液压举升机根据动力源又可分为单缸液压举升机和双缸举升机。单缸液压举升机的特点是同步性好且几乎没有颠簸的现象，并且有可以抵消扭力的底板，安全性好，但是承载重量较小，举升高度也较低，只能适用于较小的车辆。并且长期使用会因为链条的延展性导致不同步的情况。双缸液压举升机的特点是因为要节省材料，一般双缸举升机不会带有底板，导致扭力只能通过地面抵消，对地基的要求较高。另外，同步性也需要靠钢丝绳来保证。但是由于使用的是钢丝绳，同步性可以调节。且油缸直径较小，系统压力降低，对动力单元的要求也降低了。

3.4.双缸双柱液压式举升机的基本工作原理

如图7和图8所示，是液压举升机的工作方式的原理图。从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，需要调节两边钢丝绳的张力才能保证平衡。

图 7驱动举升装置示意图

图 8单立柱内钢丝绳走向示意图

如图9所示，是液压控制回路。上升时电磁铁1DT得电，换向阀2换向至左位，油泵压力油经集流阀3在经过两路单向阀分别进入两液压缸，使液压缸活塞上升带动钢丝绳上升，带动托架即车辆上升。下降时电磁阀2DT、3DT、4DT得电，靠车辆的重力下降，主回路压力油经主换向阀右位液控单向阀打开，液压缸中的油排出^[4]。

图 9举升机的液压控制回路[3]

3.5.举升机外部壳体制造工艺和焊接现存的问题

至于制造工艺方面，不同的厂商或多或少都有些许差异，但是主要的还是经验类比法，即以一定的经验公式将不同大小的举升机放大或缩小相应的尺寸。然而这种方法的弊病也是显而易见的，首先是产品的性能和安全无法得到保障，其次制造的周期也较长，并且成本也相应的较高。

基座钢板与上部立柱、两侧腿管互相焊接是一般厂商采用的焊接结构形式，此种结构存在两大缺点：（1）工件在焊接是容易产生热变形，然而又由于工件体积较大，无法借助后期工艺来消除热变形，这会使得立柱与地面的基础面积减少，整个举升机稳定性下降；（2）经过长期的使用后，底板由于液压缸的长期作用力产生变形，成为锅底现象^[5]。以上两种变形若处理不善，有可能在举车是发生立柱滑移的现象，严重的甚至会导致车辆从高处摔落。

3.6.机械锁止装置

在这种关乎人身安全的机械中，只有一种依靠液压的保护措施往往是不够的，还需要物理性的锁止装置防止举升机意外下落。

如图10所示，安全锁大致由电磁铁1、保险孔板2以及保险孔支撑座构成。

图 10电磁铁安全锁^[2]

当滑台需要运动时，电磁铁1通电，吸附保险孔板2，此时整个滑台可以自由的上下移动。当工作人员开始工作时，电磁铁1断电，装置状态如图7所示，此时保险孔板在自身重力和弹簧力的作用下外伸，抵住滑台，使其无法下移，起到保险作用。

3.7.举升机的运动仿真

在书面上的设计往往容易忽略一些细节，从而导致设计出的实体并不能满足要求甚至会出现失败品。因此，需要运用机械仿真设计软件Solidworks建立双柱液压式举升机的仿真模型，并对此机构进行分析，用图表和电子表格来反映举升机运动过程中位移、速度、加速度和力的变化规律，对零件进行结构改进和强度校核^[6]。

参考文献

[1] 孙继富. 液压举升机设计、制造工艺的研究与应用[J]. 工业技术, 2009, (13): 1-1.

[2] 上官红喜. 一种双柱汽车举升机的设计[J]. 液压与气动, 2013, (12): 106-107.

[3] 卫江. 龙门双柱式液压举升机的液压系统建模仿真与控制研究[D]. 西安:西安电子科技大学, 2008. 5-6.

[4] 冯华伟. 汽车举升机液压系统设计[J]. 烟台大学学报(自然科学与工程版), 2007, 20(4): 310-319.

[5] 郭武. 汽车举升机的发展趋势分析[J]. 中国制造业信息化, 2011, (21): 75-78.

孙旭. 基于SOLIDWORKS的自卸汽车举升机构的仿真设计[J]. 南通航运职业技术学院学报, 2009, (2): 1-4

4. 研究方案

1.搜集和分析相关资料，特别是国内外关于液压举升机的相关设计信息，对收集的资料进行筛选、分类，进一步了解课题；

2.机械结构设计与校核：

（1）根据设计要求确定举升机立柱高度，摇臂长度及厚度；

5. 工作计划

第1周完成英语翻译，并发送给指导老师审阅，合格后上传提交。译文封面用标准模板。初步自学solidworks并进一步熟悉cad。

第2周收集《基于龙门液压双柱式举升机液压系统振动分析》、《汽车举升机的发展趋势分析》、《汽车举升机液压系统设计》等文献资料并仔细阅读，撰写开题报告。学会运用solidworks silulation对简单结构进行静力学分析。

第3周完成开题报告，并发送给指导老师审核，审核通过后上传提交。开题报告及其封面均用模板。