液压四柱式举升机开题报告

毕业设计（论文）开 题 报 告（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容和方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）1 选题的背景和意义汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备，它的主要作用就是为发动机、底盘、变速器等养护和维修提供方便。举升机的从上世纪20年代开始使用，发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等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。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，直接影响到汽车维修业务的兴衰随着汽车工业的迅速发展,汽车维修工业也迅速壮大。作为汽车维修用的必备之一的汽车举升机的制造业也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。目前有JIG（金华）、汉麦克森、序达、元征、鳌福（大车、公交车、重型车辆为主）等。生产的举升机的形式也比较繁多，从立柱构造来分类，主要有单柱式举升机、双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机和地沟式举升机等。1.1 选题的背景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。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，直接影响到汽车维修业务的兴衰。 1.2 国内外研究现状及发展趋势汽车举升机在世界上已经有了80多年的历史。一、单柱式举升机 单柱式举升机是将停放在地面上的轿车等交通工具举升到一定的高度进行维修的专用设备,是一种典型的用于汽车及工程车辆的局部举升，以便更换车轮轮胎或对车辆底盘进行各种维修作业的机具。单柱举升机操作容易、美观、不占用空间便能将重物方便省力的举起。具有省时省力的效果,不用时完全放置于地面，方便汽车倒车和放置物品,是汽车修理不可缺少的机具。 单柱车辆举升机分可移动式的和固定式的两种型号。单柱移动式举升机适用于室内外场地，单柱固定式举升机适用于室内面积较为紧凑的场所。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 单柱举升机二、四柱式举升机 四柱式汽车举升机是一种大吨位汽车或货车修理和保养单位常用的专用机械举升设备，四柱式汽车举升机也很适合于四轮定位用，因为一般四柱式汽车举升机都有一四轮定位档位，可以调整，可以确保水平。四柱举升机按其结构又分为上油缸式以及下油缸式两种。上油缸式四柱举升机其油缸置于立柱顶部（带横梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱举升机主要依靠四根链条拉起四个角，拉力油缸置于顶部，这种结构简单，但自重增加。多数上油缸式四柱举升机二次举升为手动或气动，修理工需要跑到底下操作，这对于经常使用二次举升的用户不方便和不安全。保险装置为气动装置，若没有气源则比较麻烦。下油缸四柱举升机主要依靠四根粗钢索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通过六个圆盘将力传达四面。这种结构比较紧凑，自重降低。二次举升一般为电动液压，和主泵连接在一起，只要转动转换阀即可，升降速度快，保险装置为楔块式，四个楔块利用拉杆联动，扳动拉杆就可打开保险装置，方便耐用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2所示。这两种举升机均由螺旋驱动, 图 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。三、双柱式举升机 双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的专用机械举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。双柱式汽车举升机将汽车举升在空中的同时可以节省大量的地面空间，方便地面作业。但是双柱式汽车举升机为了最大的节省材料，一般都去掉了底板。由于没有底板，使得立柱的扭力需要靠地面来抵消，所以对地基要求很高，若是有横梁（龙门举升机）就靠横梁抵消。 双柱式举升机有对称式和非对称式两种。对称式举升机四根臂的臂长大致相等，这样使得汽车中心（或质心）处于立柱的中间位置，对于皮卡和箱式货车等类型的汽车的日常维修来说这种对称式举升机可能是最佳的选择。但是对于一些柱间宽度不够大的对称式双柱式举升机来说，汽车举升后不能打开车门是一个很大的缺点。非对称式举升机的立柱向后旋转了一个角度（大约30），并且前臂比后臂稍微短一些。当把汽车停放到这种非对称式的举升机适当位置时，车的位置就向后移动了一些，因此，我们就很容易地从车门进出。而且，这种非对称式举升机转动的立柱，可以确保车辆的重心安全地定位在立柱之间。 1966年,一家德国公司生产出第一台双柱举升机,如图3所示。这是 图 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。四、剪式举升机 剪式举升机如图4执行部分采用剪式叠杆形式,电力驱动机械传动结构，目前广泛用于大型车辆维修。剪式举升机的举升速度适中且不占用车坑位置，对于一些车型相对固定，工作强度大（如在公共汽车）的修理领域无疑是最好的选择。而且由于结构简单，同步性好，一般常用作四轮定位仪的平台。 剪式举升机分为大剪（子母式），小剪（单剪）举升机，超薄系列剪式举升机等几种类型。 小剪举升机主要用于汽车维修保养，安全性高，操作方便。挖槽后与地面相平。 大剪举升机涌出比较多，是配合四轮定位仪德最佳设备，并可以做为汽车维修，轮胎，底盘检修用。可以挖槽，也可以直接安装在地面上。 超薄系列剪式举升机无需挖槽，适用于任何修理厂，有一些楼板上不适合安装二柱举升机以及普通四柱举升机，而本机器与楼板接触面广，这样可以安装在任何可以开车的楼板上面，解决客户场地问题。这类机器是今后的主流产品，国外大规模使用本类产品。图4 剪式举升机 五、地沟式举升机地沟式举升机如图5是大型客车维修的理想设备，对空间较低的厂房更为实用,且物美价廉。地沟式汽车举升机，安装于地沟上面两沿边轨道上，一般采用电动驱动方式，蜗杆、蜗轮减速，从而带动丝杆、举升大梁升降。这种设计方式使得地沟式举升机移动更灵活，举升力更大，升降平稳，操作安装极为方便，是各种针对大客车、货车进行维修的维修企业最为理想的举升设备。地沟跑道式四轮定位举升机前轮转角盘(选购件)位置可调，加长后轮滑板，适合各种车型定位测量。图5 地沟式举升机 各类举升机之间的特点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。1.3 国内的情况和发展趋势解放后,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。各种举升机设备如雨后春笋,不断涌现,质量不断提高,销量逐年增长。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 研究的基本内容2.1 基本框架（一）市场分析 不同的维修企业根据财力、维修项目、车间大小的不同，举升机需求类型也不仅相同。两柱举升机是当前被广泛采用的主流举升机，是大部分的经销商销量最大的举升机类型。对于国内使用较为普遍的一些两柱举升机品牌而言，国产的价位约在0.61.4万元，进口的约在1.8万2.8万元。这种举升机安装起来很快，不需要大范围地开挖，也不需要对维修厂的整体布局进行一些永久性的变动。两柱举升机噪声较小，升降平稳，可调整不同车型的支撑部位。这种举升机适用于举升中小汽车进行维修及装配工作。主要用户为以总成大修为主的修理厂及4S店。四柱举升机国产设备的价位在1.03.5万元，进口品牌在1.84.5万元，价格随着举升吨位的提高而增加。可适用于大多数车型。但是四柱举升机宽大的支承装置往往会妨碍工人干活。主要用户为快速保养为主的小型企业，因为快速保养业务需要车辆能够快速起降，如果购买两柱举升机则需要在车辆起降过程中花费一些时间。同时4S店对四柱举升机也有很大的需求。 剪式举升机使用方便，不用时不占空间，受到很多实力雄厚的特约维修站的欢迎，这也是未来举升机的发展方向。一般国产设备价位在1.04.0万元，进口产品在1.54.5万元。但剪式举升机较为精密，做工不好或者设计不好就容易导致台面不平、单边升降等危险发生，如果利用剪式举升机作四轮定位仪的平台，要求就更加严格。（二）市场发展趋势1、市场容量将不断扩大 随着中国汽车保有量的不断增多，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812的增长率。2、产品智能化将不断提高随着技术开发的日薪月异，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。3、售后服务贴近用户需求举升机产品的售后服务随着竞争的激烈，从初期产品的安装、到后期的维护，厂商服务将会更加贴近用户的需求。4、海外市场将是未来主要增长点我国大概拥有的车辆2400多万辆，美国约2亿辆，日本8000多万辆，国内的汽车数量目前只占世界7亿总数的3，对于举升机厂商来说，应该将视角伸向国外的庞大市场。举升机全球的市场规模约为100亿美元，目前已经有不少厂商，通过开拓海外，分享到了国际市场的蛋糕。我们获取了目前该市场整体发展状况，发展潜力、市场内主要品牌竞争力、流通渠道现状及间接了解了消费者对举升机购买行为等相关信息。我们认为：这一市场发展势头良好，具备一定的市场机会，但产业内部总体发展还存在规模小、竞争力弱等诸多问题。对于国内品牌来说，提高产品性能与可靠性，树立企业形象，发挥原有销售渠道优势，进一步扩大市场范围，改进售后服务，拓展海外市场，这都是国内举升机任重道远且亟需改进的地方。2.2 研究的重点和难点本文的设计重点：立柱、梁、桥身的设计计算；钢丝绳强度校核，滑轮轴承的选用和校核2.3 拟解决的关键问题立柱、梁、桥身的设计计算；钢丝绳强度校核，滑轮轴承的选用和校核选择是纯机械机构还是液压机构3 研究的方法及措施一. 课题技术分析和方案论证3.1 可四轮定位四柱式汽车举升机设计主要技术指标一、 最大举升质量4000公斤；最大举升高度1700毫米；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；符合汽车举升机行业安全标准。3.2 方案论证方案一：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6，具体过程如图7所示。图6结构示意图汽车升降板齿条齿轮电动机限位开关图 7 过程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。方案二：液压结构。设想由液压结构带动钢索伸缩运动，钢索的另端经过滑轮固结在柱上，液压缸固结在平板上，由于钢索的伸缩，产生反作用力，举升汽车。具体过程如图8所示。钢索上升上限位开关升降板液压结构下降 下限位开关图8 过程框图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 预期成果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。4.1 设计制造方面的安全保证措施当今世界上的许多先进技术,如自动控制、光点开关等,已广泛应用到各种安全装置的设计领域,因而在设计制造举升机时,应结合产品的特点,积极采用先进、可靠、实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机上普遍采用的安全保证措施:举升机应能经受超负荷试验(包括举升和支承)。一般应为最大举升能力的125%,此时举升机的构件不得有任何永久性的变形和损坏。所有的操作控制机构均应采用“双重保险”，以防误操作，即举升机运行前必需要操作两个控制机构（或按钮开关）后才能启动。所有的控制电路均应采用“失效保护”，即任何单个元器件失效，也不会使举升机下坠或上升所造成非常危险的局面。所有的举升机器件均应有第二支承系统，原有的提升系统失效时，它能自动进行有效的支承。所有的柔性提升手段，如钢丝绳、链条等，均应有足够的安全系数，并在制造厂设置的防护罩内传动。所有的运动部件均应有防护装置，以免撞击操作人员的任何部位，特别是手、足、衣服等。所有举升机的设计均应把举升重物滑移的可能性降到最低限度。4.2 使用维护方面的安全保证措施 使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，包括举升机使用前的准备工作、举升汽车时应该注意的事项、承载时的稳定性、降下汽车时的注意事项、日常及定期维修检查工作等。虽然汽车举升机已有80年的历史，其设计原理并无多大改变，但如果忽视安全要求、超载使用、疏忽大意，仍然会造成严重事故，甚至发生人身伤亡。因此安全问题一定要引起使用单位和操作人员的高度重视。这里仅就使用维护举升机时普遍应注意的事项说明于后:使用中的举升机每天都应进行检查，发现有故障或零部件损坏时，不得继续使用。举升机不得超载使用，每台举升机的额定载荷均注明在设备的铭牌上。特别要注意防止偏载，即整机虽未超载而某一举升臂却已超过允许的额定载荷。故欲举升那些前后轴载荷严重分配不均的汽车时应特别注意，能满足要求的才能装载使用。安置汽车和使用举升机时均应由经过培训并经考核合格的人员操作。举升汽车时，车内不得有人。举升机升降和使用时，顾客和无关人员应远离举升机。举升机区域内不得有任何障碍物。如油脂、废物、瓦砾等。当汽车驶上举升机前，应清除通道，不得驶过或撞击举升臂、连接件、车轴支承器等，以防损坏举升机或汽车。要注意某些汽车上的零部件由于移动或安装位置的不同会引起重心的急剧变化，从而导致举升汽车时的不稳定。举升机下降时，应将汽车下面的工具箱、台架及其它设备全部移开。要降下举升机前，还必须松开解锁装置。注意：如欲在汽车下面进行维修作业时，应将举升机提升到足够的高度，以便锁紧装置啮合。4.3结论。本文首先对所有的汽车举升机的情况进行了简单的的阐述，并介绍了各类汽车举升机的结构特点，对汽车举升机有了初步的认识。然后在根据各类汽车举升机的各种使用要求，结合前人设计的举升机的各类结构，按照自己所要设计的举升机的要求对汽车举升机进行了结构反方面的设计。 本次所设计的举升机是采用以液压驱动，液压缸为举升装置以及钢丝绳为同步装置的普通液压四柱式汽车举升机5 研究工作进度计划进程及内容时间节点备注 毕业设计（论文）课题申报3月中下旬机电分院、经贸分院相关教师，按规定程序毕业环节动员会3月下旬成教分院安排毕业设计（论文）任务布置4月上旬指导教师与学生见面及布置任务，成教分院协助安排毕业设计（论文）前期工作4月上旬5月下旬收集资料、分析研究，按要求完成文献综述、外文翻译及开题报告开题报告陈述及评审6月上旬指导教师批改和评审开题报告，提出同意进入设计（论文写作）与否上交毕业论文开题报告及开题报告陈述6月20日前须经指导老师批阅，合格后方能进入设计（撰写论文）设计及论文写作10月25日起建议返校作业完成毕业论文12月1日起在老师指导下，整理论文，修改论文，完成论文上交毕业论文并准备答辩12月10日前装订论文，上交给指导老师，答辩准备论文答辩12月1315日具体由论文答辩小组安排毕业典礼12月16上午届时由成教学生办安排为准