毕业设计论文可四轮定位四柱式汽车举升机设计

摘 要随着汽车工业的迅速发展,汽车维修工业也迅速壮大。特别是改革开放以来,我国的汽车维修行业有了很大的发展，为之服务的汽车维修设备行业已成为我国的新兴行业并不断发展壮大。作为汽车维修用必备之一的各种汽车举升机设备如雨后春笋般的涌现。但符合国际标准的不多,中高档层次的举升机没有。本设计结合汽车技术的发展要求及汽车维修作业的实际需要,设计符合国际标准的、液压驱动及可四轮定位的四柱式汽车举升机。四柱式举升机有四根立柱、两根横梁、用于支撑汽车的两个台板。本设计只采用一个液压缸,其他立柱通过钢丝绳连接以实现同步举升。举升前,汽车很容易正确无误的驶上四柱举升机的台板。其具有承载稳定、支承载荷受力简单、应力较低等优点,具有较高的使用价值。对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房外的最重要的投资,因为它具有至关重要和不可替代的作用，甚至直接影响到汽车维修业务的兴衰。汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一,让我们生产出更多、更好、更受用户欢迎的汽车举升机,为汽车维修企业服务。关键词: 四轮定位，四柱式，液压驱动，同步举升ABSTRACTAlong with automobile industry rapid development, the automobile service industry also rapidly expands. Since the specially reform and open policy, our country automobile service industry have 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 like the emergence of the mushrooming. But little of them can conforms 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 uses one 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可四轮定位四柱式汽车举升机设计0 引言由于我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作；技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；市场营销及服务水平低等问题还普遍存在，致使全行业产品质量差、结构不合理、总量增长受到限制。“十一五”规划的发展思路和目标是：建立和完善一整套适应社会主义市场经济要求的汽车维修检测设备行业管理体制；密切结合汽车技术的发展要求及汽车维修作业的实际需要，力争在产品质量提高、品种配套、高新技术含量增大等三个方面，使汽车举升机整体上接近国际先进水平。1 国内外现状1.1 国外的情况和发展趋势汽车举升机在世界上已经有了80多年的历史。1925年在美国生产的第一台汽车举升机,它是一种由气动控制的单柱举升机,如图1.1所示。由于当时采用的气压较低,因而缸体较大,同时采用皮革进行密封,因而压缩空气驱动时的弹跳严重且又不稳定。直到10年以后,即1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始被采用。图 1.1 单柱举升机1937年美国另外一家公司生产出第一台四柱举升机,随后在美国一家公司也生产出类似的举升机,如图1.2所示。这两种举升机均由螺旋驱动, 图 1.2 四柱举升机其方案是:每一立柱内均有一螺母及螺杆,由装在地面上的链条串连起来以实现同步驱动,此四柱举升机在市场上并未获得成功,而单柱举升机却继续得到更大的普及。1948年Joseph Bardbury & Sohs (即现在的TI Bardbury)生产出该公司的第一举升机,其方案是:在四柱举升机的一个主柱内装有一套螺旋驱动机构,举升台板的其它三个角落通过钢丝绳与动力主柱相连。1950年Bardbury将机械式螺旋驱动机构改为液压机构,只采用一个液压缸,其他立柱通过钢丝绳连接以实现同步举升,由于当时的液压压力尚未超过3540Kg/cm因而第一台液压举升机的缸体直径较大。五十年代初单柱举升机在欧洲市场上的销路急剧下降,而四柱举升机却跃居主导地位;但是在美国单柱举升机却继续受到人们的喜爱。1956年Borg Warner 和Plessey生产液压压力能达到140175Kg/cm的液压齿轮泵;借助于此, Bardbury又生产出双功能举升机,这在举升机的设计上是一个突破性进展。此举升机可以用两种方式支撑汽车:车轮支撑型;车轮自由型。此发明在市场上很受欢迎。到1960年在英国的市场上占有率竟达75%。1961年Bardbury生产出四柱举升机改进后的车轮自由系统,并在全世界17个国家获得了专利。但在南美洲仍然喜爱单柱举升机,只是现在已将其改为液压传动。1966年,一家德国公司生产出第一台双柱举升机,如图1.3所示。这是 图 1.3 双柱举升机举升机设计上的又一个突破性进展,但是直到1977年这种举升机才在德国以外的其它国家出现。现在双柱举升机在市场上已占据牢固的地位,其销量还在继续增长。它和四柱举升机相比,既有优点,也有缺点,以下将作一简要说明。我们所见到的绝大多数举升机均采用固定安装方式,在举升前汽车必须驶上举升机。在移动式举升机方面也有几项成功设计,如简式举升机上、菱架式举升机等。但这类举升机仍存在两个主要问题:接近汽车下部较难,在车间移动举升机时难逾越地面上的障碍物。当然,可移动性是这类举升机的突出优点。现在固定安装的单柱、双柱、四柱举升机已在维修现场广泛采用,而移动式举升机却相对要少得多。最初设计单柱举升机外,车辆较大,其底盘也能明显辨认,因而汽车检修区远远大于举升器件。而今绝大多数汽车均为“紧凑型”或“半紧凑型”,导致汽车检修区域接近主要举升机器件而不便操作。但在南美洲却属例外,那里仍然采用较大的车辆,这可能是单柱举升机在该地区的市场上仍然继续受到欢迎的重要原因。单柱举升机有两大优点:当其下降后,不会成为维修车间的障碍物;汽车可在举升机上转动。但美国却受到了责难,主要是举升机的旋转会带来撞击操作人员的危险。单柱举升机的主要缺点是:第一,它需要在车间的地面挖掘一个相当大的坑穴后才能安装;其次,它只能为使用提供车轮支撑方式;第三,使用时难于接近汽车下部的一些重要检修区域。举升机用的主油缸潜藏在地下也给维修带来两大问题:第一是检修这些零部件颇为困难;其次是油缸所处的环境条件差,容易生锈,特别是地下水位较高时更是如此。双柱举升机(包括液压式和机械式),均具有以下优点:第一,检修汽车下部具有很高的可接近性(几乎达到100%);其次,采用车轮自由型的方式支撑车辆,因而拆卸车轮时不需要其它辅助性的举升措施;第三,结构紧凑,专地面积小。双柱举升机的缺点是:第一,为确保安全,安置举升机时的要求非常严格,否则在举升过程中容易摇晃或颠覆;第二,由于此举升机常采用车轮自由型的方式支撑汽车,如需采取车轮支撑型的方式维修汽车则甚感不便,如检查悬挂系统、检查转向机构间隙或进行车轮定位检验等;第三,由于举升臂和立柱承受悬臂或载荷所产生的巨大应力,其承力件易于磨损。因而双柱举升机的安全工作寿命一般要比四柱举升机低。如图1.2所示,四柱举升机有四根立柱、两根横梁、用于支撑汽车的两个台板。举升前,汽车很容易正确无误的驶上四柱举升机的台板。由于台板内侧设备有凸缘,当汽车驶上台板时也不致于坠入其间的空隙中,车轮支承型四柱举升机的优点是:第一,举升机装载汽车时勿需较高的技术,操作又很简单;第二,承载时非常稳定;第三，支承载荷受力简单,应力较低,从而延长了设备的使用寿命;第四,由于具有较高的使用价值,从经济上来看也是合算的;第五,易于维修;第六,在车间现场进行安装也较方便，只要地面平坦,其混凝土厚度能够牢固立柱的地脚螺栓即可。四柱举升机的缺点是:和双柱举升机相比,占地面积较大,对汽车检修区域的可接近性差。1.2 国内的情况和发展趋势由于我国汽车维修检测设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。举升机制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作；技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；市场营销及服务水平低等问题还普遍存在，致使全行业产品质量差、结构不合理、总量增长受到限制。“十一五”规划的发展思路和目标是：建立和完善一整套适应社会主义市场经济要求的汽车维修检测设备行业管理体制；密切结合汽车技术的发展要求及汽车维修作业的实际需要，力争在产品质量提高、品种配套、高新技术含量增大等三个方面，使汽车举升机整体上接近国际先进水平。有人说:对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房外的最重要的投资,因为它具有至关重要和不可替代的作用，甚至直接影响到汽车维修业务的兴衰。汽车举升机是汽车维修设备行业的支柱设备之一,让我们生产出更多、更好、更受用户欢迎的汽车举升机,为汽车维修企业服务。2 课题分析2.1 设计技术要求最大举升质量4000公斤；最大举升高度1700毫米；可用于四轮定位的四柱式举升机；符合汽车举升机行业安全标准。2.2 设计特点2.2.1举升机台板降到下位时,与地面应尽可能在同一平面上为达到此目的,虽然可在地面上挖掘凹坑,但需增加投资费用,也破坏了车间地面的平整性。为此,在保证强度和刚度的前提下,应尽可能降低举升机台板和横梁的高度;这样既便于汽车驶上举升机,又使驶上台板的斜面长度尽可能短,节约车间的占地。在条件许可时举升机台板(或横梁)应选择专用型钢或用钢板折弯成形。2.2.2 正确选择传动方式采用机械传动(螺母、丝螺)或液压传动(油缸),均用电动机驱动。机械传动的成本较高,耗能较多，但安全性较好。经验证明:机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍(在举升载荷、举升时间均相同的条件下)。机械示举升机的螺母、螺栓磨损较快,而液压示举升机的维修量却相对要小些。虽然液压示举升机的技术难度较大,但多数零部件(液压泵、液压缸、阀门、密封元件等)均可外购或外协,当然一定要选用优质产品。2.2.3 钢丝绳的选择为了减少滑轮直径从而缩小举升机立柱的断面尺寸,应该选用高柔度的钢丝绳。钢丝绳应有较高的安全系数,一般应达8。为此,应增加钢丝绳钢丝的数目。如英国某公司3t系列的举升机所采用的钢丝绳的直径为9mm,两根并列,每根37股,每股6根钢丝。滑轮和钢丝绳的直径比为18比1。滑轮通常用钢材制成,而该公司采用的玻璃钎维与尼龙混合制成(50%的玻璃钎维、50%的尼龙)。这样,不仅价格便宜,还能减轻钢丝绳的磨损,延长其使用寿命。2.2.4 汽车举升机的安全保证措施今天全世界都对在危险作业环境下工作的人们的安全寄予极大的关注。汽车举升机具有潜在的危险,因为人们要在其下面工作，当其升降时如不小心,也会碰伤手足。近年来不少国家还制定了专门性法规,以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。汽车举升机的安全保证措施主要应从两方面着手:一方面应从设计制造方面采取措施,好提高汽车举升机的安全技术特性;另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程,保证汽车举升机能在良好的技术状态下正确的运行。3 方案论证3.1纯机械结构设想由齿轮齿条结构做主动力结构，由电动机带动齿轮转动，齿轮与固结在升降板上的齿条啮合，带动齿条上下运动 从而达到举升的目的。简单示意图如图3.1，具体过程如图3.2所示。图3.1 结构示意图汽车升降板齿条齿轮电动机限位开关图 3.2 系统框图此结构的优点是结构简单，易于操作，传动精度高，响应快等等，但也存在着十分巨大的问题：第一，由于是四柱举升，按照上面结构，势必要在每个柱上都设计此结构，并可能需配置4个电动机，不仅增加额外重量，而且经济性也不好，同时对同步举升存在缺陷。第二，由于是齿轮齿条啮合的举升，所以汽车的重量都由轮齿间的啮合力平衡，对齿轮齿条的刚度要求很高，而且长期负载，容易产生疲劳失效。3.2 液压结构设想由液压结构带动刚索伸缩运动，刚索的另端经过滑轮固结在柱上，液压缸固结在平板上，由于刚索的伸缩，产生反作用力，举升汽车。具体过程如图3.3所示。上升刚索上限位开关升降板液压结构下降 下限位开关图3.3 系统框图PLC程序优点：（1）液压传动可在运行过程中进行无级调速，调速方便且调速范围大。（2）在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑。（3）液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击,能快速启动、制动和频繁换向。（4）液压传动的控制调节简单，操作方便、省力，易实现自动化，当其与电气控制结合，更易实现各种复杂的自动工作循环。（5）液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长。（6）由于液压元件已实现了系列化、标准化和通用化，过制造、使用和维护都比较方便。主要缺点： （1）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大,所以效率较低。如果处理不当,泄漏不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。 （2）工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作通过综合考虑和对比，利用液压结构在汽车举升机构中具有明显优势。4 机械部件设计计算4.1 举升机运动过程原理本四柱举升机由液压驱动，通过滑轮与钢丝绳传递应力，具体运动流程见图4.1： 电动机液压缸钢丝绳平 板图4.1 简单示意流程图在上述流程中，电动机正转，液压缸排液，与钢丝绳连接的液压杆缩回，通过滑轮的变向，使平板受到向上的的举升力，平板被向上举升。同样的，当电动机反转，液压缸注液，掖压杆伸出，此时平板仍然受向上的力，只是钢丝绳在伸长，平板受重力作用自动下降。简单的结构示意图见下图4.2：图4.2 简单结构示意图由以上结构简图可见：（1）由于平板的举升、下降是由液压杆的伸缩运动控制，所以平板的最大举升高度主要受液压杆初始长度的影响，安装的时候液压杆初始长度1米的话，最大举升高度也为1米。（2） 立柱内固定点实则为立柱盖上与钢丝绳连接的一结构，在安装时可以调节结构，（示意图上为上移或下移固定点）使得被四个立柱支撑的平板在同一水平面内。4.2 立柱设计计算此设计为四柱举升机，共有四根立柱，呈对称布置，故只分析设计其中一根即可。立柱承受主要的应力，因此有较高的强度要求。由于立柱可简化为一端固定，一端自由的压杆，所以主要从稳定性方面考察立柱的工作形式。立柱的简化图如图4.3： 图4.3 立柱受力分析图由材料力学的知识可得，压杆失稳时杆件上的平均压应力称为临界应力，也即我们要讨论的应力。 细长压杆的临界应力为： (4.1)为长度系数。对于不同的受压形式杆件有不同的数值。在本例中=2.0E 为弹性模量 ，I 为惯性矩，A 为截面面积，L 为压杆长度，mm若引入截面的惯性半径 i ： （4.2）再引入柔度因子： （4.3）那么临界应力可表示为： （4.4）现确定截面的惯性矩。截面尺寸见下图4.4：图4.4 立柱截面图图中：a = 10 立柱壁厚，mmb = 180 立柱去除壁厚后的宽度，mmB = 200 立柱的宽度，mmh = 130 立柱去除壁厚后的高度，mmH = 150 立柱的高度，mmL = 40 立柱缘的宽度，mm计算如下：截面形心的纵坐标：所以各分截面对形心轴的惯性矩为：所以 截面对Z轴的惯性矩为：因为材料为Q235，查手册可得所以此杆属于小柔度杆。应用公式： （4.5）由手册可得Q235的 所以即可承受压应力值。由于设计举升重量为4t 假设最大举升机重量为3t则每根立柱实际最大承重P=17.25KN 远远小于 所以满足强度要求。4.3 梁设计计算梁力学上可简化为下图4.5：图4.5 梁受力图图中：L梁的有效长度，mmG梁的自重，Na梁的支架到承受桥上重力一端的距离，mmc架在梁上，桥与梁接触的有效宽度，mm由设计过程，可得：a = 250mmc = 500mmL = 3000mmq = 20N/mmG = 842.4N 由计算来看，自重相对于梁上所受外力很少，为简化后面计算，忽略自重，对最终计算结果基本无影响。现计算过程如下：由梁的平衡条件可得：由梁的受力情况绘出梁上的剪力及弯矩图，如图4.6 图4.6 弯矩图由图得：梁上最大剪力梁上最大弯矩4.3.1 强度校核梁的截面尺寸如图4.7：图4.7 梁截面图由设计过程可得：所以：所以截面对形心轴的惯性矩由于45# 所以此梁满足强度要求。4.3.2 刚度校核在q的作用下，梁产生的最大扰度为于中点，则 （4.6）其中：E=210Mpa 材料的弹性模量 b = a+c/2所以 符合刚度要求。4.4 桥身设计计算桥身力学上可简化为下图4.8： 图4.8 桥身受力图其中 C ，D两点视为车轮与桥身的接触点桥身与梁的接触面简化为A ，B两点由设计过程得：L1=2500mmL2=1025mmL=4550mmG=10000N 单个车轮上的车重由平衡条件可得梁对桥升的反力： 由桥身的受力情况绘出桥身上的剪力及弯矩图，如图4.9：图4.9 弯矩图由图得：梁上最大剪力梁上最大弯矩4.4.1 强度校核桥身的截面尺寸如图4.10：图4.10 桥身截面图由设计过程可得：所以：所以截面对形心轴的惯性矩由于45# 所以此梁满足强度要求。4.4.2 刚度校核在q的作用下，梁产生的最大扰度位于中点，则由公式4.6其中：E=210Mpa 材料的弹性模量 b = a+c/2所以 符合刚度要求。4.5 钢丝绳强度校核表4.1钢丝绳类型（GB/T8918-1996)组别类别分类原则典型结构直径范围/mm钢丝绳股绳1圆股钢丝绳676个圆股，每股外层丝可到7根，中心丝(或无)外捻制12层钢丝，钢丝等捻距67(6+1)23669W(3/3+3)14362619(a)6个圆股，每股外层丝812根，中心丝外捻制23层钢丝，钢丝等捻距619S(9+9+1)936619W(6/6+6+1)840625Fi(12+6F+6+1)1444626SW(10+5/5+5+1)1340631SW(12+6/6+6+1)12463637(a)6个圆股，每股外层丝1418根，中心丝外捻制3层或3层以上的钢丝，钢丝等捻距636SW(14+7/7+7+1)1252641SW(16+8/8+8+1)3248649SWS(16+8/8+8+8+1)3640655SWS(18+9/9+9+9+1)366448198个圆股，每股外层丝812根，中心丝外捻制23层钢丝，钢丝等捻距819S(9+9+1)1144819W(6/6+6+1)1048825Fi(12+6F+6+1)1852826SW(10+5/5+5+1)1648831SW(12+6/6+6+1)145658378个圆股，每股外层丝1418根，中心丝外捻制3层或3层以上的钢丝，钢丝等捻距836SW(14+7/7+7+1)1460841SW(16+8/8+8+1)4056849SWS(16+8/8+8+8+1)4464855SWS(18+9/9+9+9+1)44646177钢丝绳中有17或18个圆股，在纤维芯或钢芯外捻制2层股177(6+1)636187(6+1)6361819W(6/6+6+1)14447347钢丝绳中有34或36个圆股，在纤维芯或钢芯外捻制3层股347(6+1)1644367(6+1)164486246个圆股，每股外层丝1216根，股纤维芯外捻制2层钢丝624(15+9+FC)840624S(12+12+FC)1044624W(8/8+8+FC)10449619(b)6个圆股，每股外层丝12根，中心丝外捻制2层钢丝619(12+6+1)3710637(b)6个圆股，每股外层丝18根，中心丝外捻制3层钢丝637(18+12+6+1)51111异型股钢丝绳6V76个三角形股，每股外层丝79根，三角形股芯外捻制一层钢丝6V18(9+/32+3/)2036126V196个三角形股，每股外层丝1014根，三角形股芯或纤维芯外捻制2层钢丝6V21(12+9+FC)11366V33(12+12+/32+31)2844136V376个三角形股，每股外层丝1518根，三角形股芯外，捻制2层钢丝6V36(15+12+/32+3/)32526V37S(15+12+/17+3/)32526V39(18+12/32+3/)52586V43(18+15+/17+3/)5258144V394个扇形股，每股外层丝1518根，纤维股芯外捻制3层钢丝4V39S(15+15+9+FC)8364V48S(18+18+12+FC)2040156Q19+6V21钢丝绳中有1214个股，在6个三角形股外，捻制68个椭圆形股6Q19+6V21外股(14+5)4058内股(12+9+FC)6Q33+6V21外股(1513+5)内股(12+9+FC)参考上表，考虑举升机的实际情况，本设计考虑采用圆股6X7型钢丝绳。查机械手册可得，单根10.3mm钢丝绳的 本设计中举升机加上汽车重量为5t，由四根立住，即四根钢丝绳举升，所以每根钢丝绳的所受应力 得钢丝绳安全系数为 符合要求。4.6 滑轮轴承的选用及校核下表4.2是截取的一段深沟球轴承的尺寸参数在本设计中，举升机的举升重量为5T，共有四个立柱内滑轮分别承受1.25T的重量。所以在选用轴承时拟选用6406这一型号。6406具体参数如下：名称深沟球轴承标准=GB/T276-1994轴承代号=6406基本尺寸d(mm)=30基本尺寸D(mm)=90基本尺寸B(mm)=23安装尺寸damin(mm)=39安装尺寸Damax(mm)=81安装尺寸rasmax(mm)=1.5基本额定载荷Cr(kN)=47.5基本额定载荷Cor(kN)=24.5极限转速脂(r/min)=8000极限转速油(r/min)=10000重量(kg)=0.71轴承额定载荷：每个轴承实际载荷：安全系数为：符合要求。表2 深沟球轴承的尺寸参数5 液压系统设计计算设计要求：额定举升重量：G1=4000 kg液压缸有效工作行程：L2=1500 mm全行程上升时间： t1=20s液压缸参数：选用“HCS-80-拉”型液压缸，主要尺寸：缸体外径 D=95 mm活塞直径 d1=80 mm活塞杆直径 d2=30mm活塞最大行程 Lm=1750 mm液压缸工作压力计算：液压泵流量选择：升降速度：上升速度 下降速度 由限流阀调节升降时间： 上升时间 下降时间 由限流阀调节液压缸动力单元功率计算： （5.1）其中 为液压泵的总效率 本设计中取 0.7所以 P=0.973KW所以选定电动机功率为=1.1KW 可选用型号 Y802-2活塞缸强度验算根据活塞杆只受拉力作用的工作情况，演算公式为： （5.2）其中：=530MPa 材料抗拉强度n = 5 安全系数所以，活塞实际直径 满足强度要求。6 电气控制原理举升机是通过电动机驱动，这必然要涉及电气控制。本设计采用继电器控制原理，通过继电器和几个开关元件达到简单控制的目的。由于举升机构比较简单，这种控制比较适合。下图6.1即为所设计的控制原理图，现简单阐述如下：图为电机正反转按钮控制电路，从主电路看，接触器KM1与KM2主触头接法不同，因此当KM2主触头闭合时，引入电机的电源线左，右两相交换，从而改变了相序而使得电机转向改变。 再分析，电机正转时，按下SB2使得KM1得电并自锁。此时按下SB3也不能使接触器KM2得电。电机要反转时，必须先按下停止按钮SB1，使得KM1失电，其常闭触头闭合，然后在按下SB3，KM2才能得电，电机反转。图6.1 电气控制原理示意图安全控制机构的控制原理是基于如下图6.2结构的：图6.2 安全装置KM3是电磁铁继电器，结构上就安装在 1 处。初始电磁铁不得电，结构处于图示状态，当SB4闭合，继电器得电，电磁铁吸引活动挡板向左移动，弹簧推动安全板也向左移动，与凸台接触或者搁置于凸台上，安全机构起作用。当KM3失电，电磁铁失去吸引力，活动挡板向左移动，回到初始位置，安全斑与凸台分离，安全机构失去作用，举升机可下降。7 结论（1）计算结果表明预定方案基本可行。（2）设计结构的刚度、强度均满足设计要求。（3）设计结构合理、尺寸紧凑、容易制造、生产成本低、容易组织生产。（4）所选液压缸的行程、强度均满足设计要求，且整个行程上升时间小于60s。（5）电气控制设计使举升机简单易操作。（6）预定的技术路线是成功的，设计步骤是合理的。参考文献1 成青园.汽车举升机的技术发展概况J.中国汽车保修设备,1995(108):16-19.2 马国林.汽车举升机发展策略J.航空企业管理，2002(1):12-13.3 赵英勋.汽车检测与诊断技术M.北京:机械工业出版社，2003.4 李柱国.机械设计与理论M.北京:科学出版社，2003.5 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2002.6 孙国均.材料力学M.北京:机械工业出版社,2004.7 汪恺.机械设计标准应用手册M.北京:机械工业出版社,1997.8 成大先.机械设计图册M.北京:化学工业出版社,2000.9 杨汝清.现代机械设计系统与结构M.上海:上海科学技术文献出版社,2000.10 杨黎明等主编.机械零件设计手册M.北京：国防工业出版社，1987.11 胡寿松主编.自动控制原理M.北京：国防工业出版社，1994.12 浦炎主编.机械传动装置设计手册M:上册.北京：机械工业出版社，1999.13 顾永泉著.机械密封实用技术M.北京：机械工业出版社，2001.14 汪曾祥 魏光英主编.弹簧设计手册M.上海：上海科学文献技术出版社，1994.15 邹惠君编著.机械系统设计原理M.北京：科学出版社，2003.16 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要当前的发明是由一个有滑动支架的汽车举升机的保险锁装置组成,它被连接在立柱上并通过柔性举升部件,如链条或缆绳来支承。此保险锁装置由一个能防止支架突然下降的棘轮锁机构和一个在柔性举升部件断裂或棘轮锁被解开时能自动啮合棘轮锁的自动防故障装置组成。棘轮锁机构包括一个连接立柱的棘轮轨道和一个连接举升支架的棘轮棘爪。当棘轮棘爪处于轨道啮合位置时，棘爪允许举升支架上移而阻止它下降。棘爪通过连接在棘轮棘爪上的释放杆移动到释放位置。释放杆的一头被定位在最近的立柱上，并有选择的啮合立柱以此来推动棘爪离开立柱并装枢轴于释放位置。棘轮锁机构被自动地接合在上移的举升支架上。自动防故障装置包括一个安在举升支架上的柔性连接件并在其最上端和最下端之间是可移动的。柔性举升部件置于柔性连接件的最上端。弹簧在柔性举升部件里起反作用力，并在其失去拉力时迫使柔性连接件处于最低位置。柔性连接件被连接在棘爪释放杆上，利用其向下运动来移动释放杆去接合棘爪并防止举升支架下降。描 述发明背景00021.发明领域0003此发明关系到汽车保养用举升机领域，特别是在垂直立柱或圆柱上装有滑动举升支架并通过链条、缆绳或其它柔性举升部件支承的柱型举升机的保险锁机构。00042.相关技术描述0005各种各样的柱型汽车举升机先前已经被认识并应用于汽车维修行业。柱型举升机可分为地下型和地面型两种。地下型举升机通常有一根或两根安装在维修车间地下的垂直圆柱，它们是通过液压驱动的。地面型举升机通常有两根或四根垂直立柱，每根立柱都有举升支架，并装有一个或多个举升臂来举起车辆。通过绞盘或液压驱动链条、缆绳或其它柔性举升部件，举升支架被举起或降落。0006早已熟知的是提供棘轮锁机构的汽车举升机能防止举升机支架的突然下降，那些事故可能导致伤害操作人员或损坏车辆。这些设备一般包括一条棘轮轨道，上面布满垂直间隔的模块，它们被连接在立柱和连接有举升机支架的棘爪上，并有选择的啮合棘轮轨道。当啮合时，棘轮锁机构允许举升机支架上升，但阻止它下降。为了降低举升机支架，棘轮棘爪必须被人工解开。这些棘轮锁机构的同一问题是：为使其工作，在举升机再次被举起之前，棘轮必须被重新啮合。 0007如被啮合，棘轮锁机构将起到防止举升机支架突然下坠的作用。但它不能自己提供同一安全水平，因为它必须被解开以降低举升机。在举升机下降过程当中，如果一根柔性举升部件断裂或在任何时候因疏忽使棘轮锁处于非啮合位置时，就没办法防止各举升机支架一直降到立柱底部。为了确保安全，保险锁设备应该包含一个自动防故障装置，它能在发生事故时自动地重新啮合棘轮锁机构。0008一些合成了自动防故障装置的保险锁设备先前已经被人熟。E.H. Steedman的U.S. Pat. No. 2,238,573发明了一个有自动防故障装置并由绞盘和缆绳操纵的汽车举升机，其中每根缆绳都被连接在曲柄上，曲柄被附在举升机支架的内部，弹簧拉力相对于缆绳起反作用。如果缆绳断裂，弹簧拉力将曲柄回转到它的连接点，使曲柄尾部接合立柱背面的某个钻孔，以停止支架的继续下降。Steedma先生的第二个专利U.S.Pat.No.2,266,915发明了由一个开口型棘轮机构组成的自动防故障装置，如果支架下降的太快，它利用平衡力的方法来达到锁紧的目的。Steedman的保险锁专利提供了能防止因绳断裂而使支架突然下降的自动防故障装置的设计，其中包括举升机的机械故障等毫无预防的事故。0009 Yasunori Suzuki的U.S. Pat. No. 4,331,219发明了链举升的保险锁设备，包括附于圆柱上的棘轮轨道和一个通过枢轴杆连接在支架上的棘爪。当举升机被举起时，棘爪通过扭力弹簧偏心于槽钢的一个接合位置。在举升机下降过程中，棘爪通过连接在支架上的封闭钢板被固定在解开的位置，并接合在棘爪枢轴杆的活动钢板上。举升链条通过枢轴杆连接在支架上，在吊杆上的卷弹簧对于链条拉力起反作用。连接在枢轴杆上的拉杆有一与棘爪相连的末端。链条一旦断裂，卷弹簧将推动吊杆向下，从而装枢轴于封闭钢板和释放的活动钢板上。转矩弹簧使棘爪枢轴杆和棘爪回转到接合位置并防止支架向下运动。 0010铃木举升机棘轮锁同样配备了一个连接在棘爪上的推杆，它有一个当举升机支架完全下降后接合地面的末端，并自动将棘爪置于啮合位置。这个特点部分解决了举起举升机前操作员忘记啮合棘轮锁的问题。操作员仍将可以解开保险锁，适当降低举升机（例如接近车辆的另一部件）并在没有重新啮合棘轮锁的情况下再次举起举升机。0011 James J. Taylor, et al.的U.S. Pat. No. 4,457,401发明了液压驱动链条的举升机棘轮锁机构，它包括一个焊接在立柱上的棘轮轨道和一个连接在支架上的棘爪。棘爪通过弹簧偏心于啮合了棘轮轨道的位置。棘爪通过一个应用缆绳的拉力的上车板来释放。这个保险锁设备同样包括自动防故障装置，其中包括安置在立柱顶部的链条拉力感应装置。链感应装置包括一个连接在棘爪释放缆绳上的滑轮。如果链条断裂从而失去拉力，链拉力感应装置被触发，使滑轮向下旋转并释放拉力，从而使棘爪处于啮合位置，以防止支架向下运动。0012而泰勒举升机真正的提供了能自动复位的棘轮锁自动防故障机构（当操作员释放上车板时，棘轮棘爪回到啮合位置），但相应的条件是当举升机下降时操作员必须站在离举升机最近的位置以保持上车板的下降，因此增加了人身伤害的可能。0013很明显，目前仍然需要一个保险锁设备，它既要有防止举升机突然下降的棘轮锁机构，又要有突发事故时能自动啮合棘爪的自动防故障装置，目前设计的棘轮锁就能在举升支架开始上移的任何时候自动复位。总结0014 当前的发明是由一个有滑动支架的汽车举升机的保险锁装置组成,它被连接在立柱上并通过柔性举升部件,如链条或缆绳来支承,这个保险锁装置由一个能防止车架突然下降的棘轮锁机构组成,在柔性举升部件断裂或棘轮锁松开时,一个自动防故障装置能自动啮合棘轮锁。0015 这个棘轮锁机构包括一个连接立柱的棘轮轨道和一个连接举升支架的棘轮棘爪，并在轨道啮合位置和释放位置之间可旋转。棘爪通过弹簧偏心于轨道啮合位置。当棘轮棘爪在轨道中处于啮合位置时，棘爪允许举升支架上升而不是下降。0016 棘爪通过一个连接在棘轮棘爪上的解锁手柄上升到解锁位置。 释放杆有第一和第二末端，第一末端靠近立柱，并在第一位置和第二位置之间的两末端中点上可旋转。在第一位置，释放杆处于非接合状态，棘轮棘爪仍保持在轨道啮合位置。但是在第二位置，释放杆接合立柱，以此推动棘爪离开立柱并置棘爪于释放位置。0017 这个棘轮锁机构被自动地捏合在上移的举升支架上，棘爪释放杆在第二位置的向上运动致使其前端向下回转，移动棘爪释放杆到第一位置，从而允许棘爪弹簧迫使棘轮棘爪处于轨道啮合位置。0018自动防故障装置包括连接在举升支架上的柔性连接件，并在最上端和最下端之间可滑动。柔性举升部件被置于柔性连接件的最上端，并利用拉力来固定。连接在柔性连接件上的弹簧起反拉力的作用并在柔性举升部件失去拉力时迫使柔性连接件降到最低位置。在柔性连接件之下，连接在举升机支架上的行程杆有一个和柔性连接件相接触的第一末端和连接棘爪释放杆的第二末端。行程杆在关系到举升机支架上第一和第二末端的中点上是可回转的，那样，当柔性连接件从最上端移到最下端时第一末端下移而第二末端上移。行程杆第二末端的上移把棘爪释放杆安置于第一位置，并通过弹簧使棘爪处于轨道啮合位置。发明的目的和优势0019当前发明的主要目的和优势包括：提供了防止汽车举升机突然下降的保险锁设备；提供了在柔性举升部件断裂时能自动啮合保险锁的自动防故障装置；提供了举升机向上运动时自动啮合保险锁的机构；提供了包含在举升机支架构造内部并受防护的保险锁设备；提供了制造经济、运转高效、寿命长久，具有显著适用性的保险锁设备。制图的简要说明0020图1是柱型汽车举升机的端视图。图1 端视图0021图2是其中一根汽车举升机立柱切开的透视图， 显示当前发明具体化了的保险锁机构。图2 透视图0022图3是其中一根汽车举升机立柱的横剖视图，图1中3-3所示，显示了图2的保险锁机构。图3 横剖视图0023图4是图3中4-4的横剖视图，显示了在释放位置的保险锁机构。图4 横剖视图0024图5是和图4同一位置但处于保险锁紧状态的横剖视图。图5 横剖视图主体的详细描述0025按要求，当前发明的具体细节在此披露；但是，应该知道的是，所披露的细节仅仅是作为这个发明的可仿效的实例，它可以被具体化到各种形式。因此，明确的结构和功能方面的细节因受限制没有在此说明，它仅仅作为一个声明和具有代表性的基本原理，在技术上熟练的引导某人去借鉴此发明一些实质上的适当详细的结构。0026为方便参考，某些术语在接下来的描述中将被应用。例如，“向上地”、“向下地”、“向左地”和“向右地”在制图说明中表明方向。术语“向内地”和“向外地”表明接近和远离，其中具体细节的几何中心成为被说明和设计的各组成部件。上述的术语包括被明确提及的、在其中被引用的和一些意思相似的词语。0027在更多细节方面涉及到制图的，参考号1通常指令目前的发明具体化的保险锁装置。保险锁装置1设计应用于一个或更多（通常是2个或4个）垂直圆柱上的柱型汽车举升机3，或者立柱5，其每根立柱都支承一个各自垂直的可移动的举升支架7。举升支架7通过系于自身末端的链条、缆绳或其它柔性举升部件9来被举起或下降。0028举升机3通常在此被说明和描述为其柔性部件是滚筒链的结构，它是通过液压11驱动的，在图1中所示，但是应该知道的是保险锁装置1适用于利用缆绳或其它类型的柔性举升部件9的举升机，它们通过电绞盘或别的适当的方法来驱动。因为与每根立柱5相连的保险锁装置1基本上是相同的，所以在此只对一根立柱5和与其相连的保险锁装置进行详细说明。0029立柱5有一个通常成直角的短剖面，包括一个支承举升机支架7的轨道15的前壁13，背面侧壁16和一个相对于前壁13的后壁17。举升机支架7包括一个骑跨于立柱5之间的垂直框架部件19，一个水平交叉部件21连接框架部件19，它骑跨于立柱5的外侧，并在举升机3上支承安装在车辆下部的一对举升臂被举起。框架19有一个参照立柱5内部的直角短剖面，包括一个前壁25，垂直朝向前壁25的第一侧壁27，相对于第一侧壁27的第二侧壁29。框架19的背面是开放的，因此框架19的内部与立柱5的后壁相连。框架19有一个最上端31和一个最下端（未标示），两者对于立柱5的内部都是开放的。 0030柔性举升部件或举升链条9在第一末端35处被连接在离立柱5内部基点最近的一点上，并从那里向上延伸，使滚筒或链齿轮37成环形连接到液压驱动器活塞杆的末端。从链齿轮37开始，举升链9通过举升框架19的上末端31向下延伸，在第二末端39上，它被装配在框架前壁25的内表面上。当液压驱动器11被拉伸时，举升链9的第二末端39被向上拉，从而举起车架7和安置在举升壁23上的任何车辆。压缩驱动器11使第二末端37的链条下移，同时降低车架7。0031参考图2和图3，此保险锁设备1包括棘轮锁机构40和自动防故障装置41两部分，棘轮锁机构作为主要的安全锁紧装置，它的作用就是当举升机3被举起时，它能防止车架7的突然下降。棘轮锁机构40包括焊接在立柱5内壁17的大量安全模块43，它们是相互垂直的以此形成一个棘轮轨道45，棘爪47通过一个枢轴销49连接在框架19第一侧壁27的内表面上。棘轮棘爪47装置于轨道接合位置之间的销49上（图5所示），在这里棘爪47啮合在立柱内壁17的棘轮轨道45处，在释放的位置（图4所示），棘爪47是空闲的。棘爪47通过一个连接在它与侧壁27之间的拉伸弹簧来修正与轨道的接合位置。弹簧51在轴销49和棘爪47顶部之间与之连接。它被安装在棘爪47一个相对立的末端上，以此来推动或转动棘爪47到轨道接合位置。棘爪47在它的枢轴点49和轨道45之间的长度决定了棘爪47通常不会向上旋转到轨道45的接合点，以此来防止举升机车架7相对于立柱5的自由下落。当棘爪47在轨道接合位置时，棘爪47摇摆在安全模块43上部，