机械式汽车双柱举升机总体方案设计

材料学科和其他相关学科的发展，机械式汽车举升机开始展显出新的活力，特别是双柱举升机。举升机根据结构类型来分，有单柱式、双柱式、四柱式和剪式。按动力类型分为机械式举升机：同步性虽好，但机械维护成本高（需要换铜螺母及轴承）。机械传动可以是钢丝或链条，但这样设计有一个缺点，如果钢丝或者链条在工作中有略微延长，就会导致起落时拖架的移动不能同步。液压式举升机：维护成本较低，单缸同步性好，但是双缸同步性较差。液压式细分又可分为单缸式和双缸式，单缸又分为老单缸和新单缸，双缸又分龙门式和无地板式。单缸同步性虽好，但油缸机械式连接在对面立柱的托架上。双柱式液压举升机：液压举升，修理较少，质量较稳定，下降时需要拉开开关才能下降。油缸置于下部，比较占用下面的空间。四柱式举升机：四柱式同时具有双柱式液压举升机的特点和实现4轮定位的检测，安装升举更加方便，一般在中大型的维修场中有广泛的应用。剪式举升机：举升平稳，安全性高，但是剪式举升机的精度要求高，容易卡死，而机械式举升机成本低，工作可靠，占有重要的市场地位。

2    举升机设计任务和总体方案设计

2.1  舉升机设计任务

根据实际常见轿车的外形尺寸和质量，以及维修保养店的实地考察，本汽车举升机的设计要求：额定举升质量为2.5 t，最大举升高度为2 000 mm。

2.2  举升机总体方案设计

2.2.1  拟定设计方案

经过相关资料的查阅和汽车维修企业调研，总体传动方案包含以下几各方面：（1）动力配置方案：①单电机方案。传动路线为电机—带传动—螺旋传动—同步机构—螺旋传动。此方案选用的电机功率较大，同步机构占用空间使汽车不方便驶过，结构复杂，可靠性不高。②双电机方案。两边立柱上各有一电动机。此方案选用的电机功率较小，通过电机的通断来控制悬臂的同步运动，省去中间的同步传动环节，结构简单，可靠性高。（2）举升机构：①齿条传动。以齿条为承载轨道进行同步升举。机械能转化率高，但承载较弱。②滚珠丝杠传动。以旋转运动转化为直线运动的方式，稳定方便，机械能转化率低。③滑动螺旋传动。采用以旋转运动转化为直线运动的方式，稳定承载能力强，机械能转化率低。④液压传动。传动稳定，承载能力大，也简化了机械结构，但制造精度高，成本高，使用、维护严格。（3）单电机方案中的同步机构：举升机左右两立柱上的4个托架（与滑套相联接），必须保证同步升降。目前采用的结构形式有4种：①螺旋副—锥齿轮—长轴—锥齿轮—螺旋副机械传动结构。这种刚性联接方式，同步性好，但结构复杂，长轴虽可采用无缝钢管与短轴头焊接办法替代，但自重仍较大。②选用外转性与加工精度相近的两个电动机，在装配时进行调整，选配的两个螺旋副分别驱动传动结构。③链传动结构。同步性可靠，结构简单，自重小，结构安全，传动效率较高，但需要安装张紧装置和托板。④同步带传动。同步性可靠，结构简单，传动效率较高，但两带轮间距过大，需要设置张紧装置，且同步带传动使用维护严格。（4）锁紧保险装置：除了利用螺旋传动的自锁特性和双螺母实现预定高度的锁紧，汽车举升机还应该另外设置锁紧保险装置，使悬臂不会因液压系统的干扰、维修过程中的振动而使汽车掉落或剧烈振动。包含电磁铁、弹簧或制动板的自锁保险装置。在举升机立柱的不同高度上分别设置一些止动板以及升降臂端部对应于止动板处分别设置有可转动的锁钩。采用适用于固定Z轴（垂直轴）上使用的导轨钳制器。

2.2.2  确定总体设计方案

方案一：原动机采用一个电机，电机通过普通V带传动将运动和力矩传递到右侧螺杆，螺旋传动将右侧螺杆的旋转运动转化为螺母的直线运动，左侧螺杆的转动通过传动比为1的链传动传递到右侧螺杆，实现左右螺杆的同步运动，即右侧螺杆将转动转化为螺母的直线运动。方案二：原动机为分别安装在左右立柱上的两电机，通过两电机的通断电实现左右螺杆的同步运动，螺杆把转动转变为直线运动，从而使螺母同步上下运动，实现汽车升降。根据以上分析发现，方案一结构较复杂，可靠性较低，而方案二可以省去机械的同步运动结构，简化了机械结构，并且在耗电量上两方案区别不大，因此，本双柱机械式汽车举升机设计选择方案二，本次设计的机械式双柱举升机传动方案如图1所示。

3    结语

通过对汽车举升机传动方式和内部结构的分析，依据现有举升机的传动方式和结构，选择了相对简单可靠的传动方式。同时，通过对锁紧安全装置的设计保证了机械设计的安全实用性。该举升机还有需要改进的地方：锁紧安全结构可以不选用的气动的导轨钳制器，可以设计成电磁控制的导轨钳制器。

[参考文献]

[1]胡凯溶.汤战云谈举升机发展方向[J].汽车维修与保养，2012（11）：71.

[2]黄火辉.汽车举升机的设计与研究[J].机电产品开发与创新，2017（1）：50-52.

[3]徐仕，刘锋，刘炜，等.一种汽车举升机托臂自锁安全装置：中国，CN203877864U[P].2014.

[4]刘军.一种举升机支撑臂连接结构的设计[J].机械工程师，2012（4）：128-129.

作者简介：刘晓光（1982— ），男，河南许昌人，教研室副主任，讲师;研究方向：汽车诊断与零部件失效分析。

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