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1、可翻转式汽车举升机摘要本设计在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，增加设计了可翻转结构，使得工人在特定环境下不需要到车底去检修车辆。本设计利用solidworks辅助设计软件建立可翻转式举升机的三维实体模型，并用CAD作图。本课题主要讨论了可翻转式举升机的总体布置、可翻转机构的设计、真空吸盘固定装置的设计和液压系统的设计等，并运用PLC可编程控制技术来控制可翻转举升机的工作。关键词：举升机、solidworks、真空吸盘、PLCAbstractThis design in considering thestructureof vehicle lifttypical and pr
2、actical working conditionsbased on thedesign，increase theturnover structure,so thatworkers do not needthe carto repairvehiclesin certain circumstances.The design of establishing 3D solid model ofreversibleliftingmachineby use of SolidWorks aided design software,andusing CAD mapping.This papermainly
3、discusses thegeneral arrangement,can flip type lifting machinedesign，the turnover mechanismof vacuum suction fixing devicedesignand hydraulicsystem design,and the use of PLCprogrammablecontrol technology to control thereversible liftwork。目录可翻转式汽车举升机I摘要IAbstractII目录III第1章 绪41.1 升降机国内外的研究发展情况41.2 本课题研
4、究的意义61.3 研究内容及研究方法6第2章 剪式举升机的总体设计72.1 建立轿车模型72.2 剪式举升机主要结构尺寸确定82.3 旋转平台的结构设计102.4 真空吸盘固定装置的结构设计112.5 液压系统的设计112.6 自锁装置设计16第3章 液压系统的设计与计算173.1 液压缸的初选173.2 确定液压系统的主要参数17第4章 真空吸盘系统的设计与计算204.1 吸盘形状的选择204.2 吸盘材料的选择204.3 吸盘直径的计算20第5章 PLC控制系统的设计225.1 可编程序控制器PLC的概况225.2 PLC的工作原理235.3 PLC的发展趋势245.4 控制系统的设计与控
5、制25第6章 总结29致谢29参考文献30绪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。本章就从举升机的产生、发展以及制造工艺等方面进行简单的介绍。升降机国内外的研究发展情况汽车举升机在世界上已经有了70年历史。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，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
6、，即1935年这种单柱举升机才在美国以外的其它地方开始采用。1966年，一家德国公司生产出第一台双柱举升机，这是举升机设计上的又一突破性进展，但是直到1977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以占据牢固的地位，其销量还在持续增长。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，如剪式举升机、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
7、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，不致成维修车间的障碍物；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
8、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。举升用的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；其次是由于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（包括液压式或机械式），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汽车，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，占地面小。双柱举升机的缺点是：第一为确保安全，安置举升机时要求非常严格，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
9、，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。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地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坠入其间的空隙中。车轮支撑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，操作也很简便；第二，承载时非常稳定；第三，支撑载荷受力简单，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
10、行安装也较方便，只要地面平坦，其混凝土厚度能够固牢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，战地面积教大，对汽车检修区域可接近性较差。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，销量逐年增加。有人说，对于汽车维修企业来说，汽车举升机可能是除厂房而外的最重要的投资，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。本课题研
11、究的意义举升机一般有柱式、剪式的，其驱动方式又可分为链条传动，液压传动，气压传动等。目前，使用的汽车剪刀式举升机可能发生汽车坠落的原因较多，有安装基础不牢、自锁装置失效、举升臂变形、两侧举升臂上升速度不等、液压油路爆裂、汽车拖垫打滑等，经过对失效的剪刀式举升机进行检测分析发现,这些事故的主要原因往往是设计上存在着缺陷，如果做工不好或者设计不好就容易导致台面不平、导致单边升降等危险发生，因此，进一步提高剪刀式举升机产品的性能与可靠性，是国内举升机任重道远且亟需改进的地方。本课题还在剪式举升机的传统设计结构的基础上增加了翻转台的设计，使得汽车在被举起之后，可以有45左右的翻转，有利于工人在检修汽车
12、底盘时对举升机提出更高的要求。在汽车被翻转后，为防止汽车的滑落，还设计了真空吸盘固定装置。本课题由于涉及的控制设备比较多，为了工人在工作时操作方便，且防止工人误操作，所以利用PLC控制器控制举升机的正常工作。研究内容及研究方法研究内容本设计在考虑典型的汽车举升机的结构形式和实际工况条件基础上，查阅大量的举升机使用维修手册、设计说明、参考大量的文献、书刊及杂志，依据计算机辅助设计、结构优化设计等理论，建立对举升机进行总体布置，并用三维软件建立实体模型，利用力学理论，计算关键零部件的材料及尺寸，进一步提高举升机的稳定性及安全性。设计中我们研究的主要内容如下：1) 可翻转汽车举升机的总体布置；2)
13、翻转机构的设计；3) 液压系统的设计与计算；4) 真空吸盘的设计与吸力计算；5) PLC控制系统的设计。研究方法1) 查阅剪式举升机的相关资料，翻阅机械设计相关书籍，对可翻转式汽车举升机总体方案制定；2) 举升机工作原理与结构形式分析；3) 举升机二维结构设计；4) 整机虚拟装配；5) PLC编程设计；6) 撰写设计说明书；剪式举升机的总体设计建立轿车模型为使举升机使用范围广，本设计首先建立了一个轿车模型1。在本讨论中，我们参考了两辆代表车型参数，具体参数表2.1参数信息所示。 表2.1 参数信息车型车身信息长丰帕杰罗3.0GLS手动上海大众劲取车身长/宽/高（mm）4830/1895/188
14、54200/1650/1465前轮距15751460后轮距15601460轴距27752460前轮规格215/60R16195/55R15后轮规格215/60R16195/55R15车辆整备质量1.5T1.6T根据丰田和大众轿车的车身信息确定一个使用较广的车模：它的车身参数是：车身长4.7m，宽1.75m，高1.5m，轴距2.1m，前后轮距平均为1.5m，车自重1.5t，该轿车模型集丰田轿车外型，奥迪外型，大众车系于一体，具有较广的代表性。剪式举升机主要结构尺寸确定剪式举升机设计参数确定剪式举升机设计技术参数如表2.2所示表2.2 主要技术参数技术数据数值单位举升高度3001800Mm提升时间
15、1Min翻转平台翻转角度45度翻转时间1Min考虑到举升机的提升速度不易太快，太快容易造成汽车上升的速度过快而产生较大的惯性，所以将举升机的速度设置为是经1min时间内举升机能升高到1.8m。可翻转举升机的特点是在各个高度举升机的翻转板都可以翻转，为节约修理时间且在保证安全的情况下，将翻转平台的翻转角度确定为45，且翻转的时间为1min。为防止车辆在举升过程中发生滑落，本设计采用了真空吸盘将车辆固定在举升机上。为了安全考虑，举升机在各高度工作时，都能自锁。剪式举升机举升方式确定在我们日常生活中，常见的汽车举升机升降平台一般有如下三种设计方案，如简图2-1所示：图2-1 三种剪叉式升降台结构简图图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构形式。长度相等的两根支撑杆AB和MN铰接于二杆的中点E，两杆的M、A端分别铰接于平板和机架上，两杆的B、N端分别与两滚轮铰接，并可在上平板
