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微型车载螺旋升降机的设计

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：赵维双王民华张卫星

[导读] 设计了本项目基于机械部分和控制部分进行设计。机械部分主要包括顶升上螺杆、带有内外螺纹的中间螺杆、带螺套的底座、力矩平衡杆、导杆碟片、固定碟片、一对相互啮合的齿轮和驱动电机。

1.青岛黄海学院青岛赵维双王民华张卫星 266427

摘要：设计了本项目基于机械部分和控制部分进行设计。机械部分主要包括顶升上螺杆、带有内外螺纹的中间螺杆、带螺套的底座、力矩平衡杆、导杆碟片、固定碟片、一对相互啮合的齿轮和驱动电机。而控制部分主要包括直流减速电机、点烟器、行程开关、二级管、正反转开关和导线等，主要作用是完成整个机构对汽车的升降控制。整个升降机的机构设计吨位为1.5～2吨，外形尺寸为13cm×8cm×19cm，功率30～50W，电压为直流12V，由汽车蓄电池提供。相比市面上同等功率或同等尺寸下的升降机而言，本设计具有传动效率高、设备体积小、升距高等优点。
关键词：传动效率高；设备体积小；升距高；动力源便捷
该项目由青岛黄海学院校级国创项目《车载螺旋升降机》（X202013320052）支持。
        引言：随着科学技术的发展，机械行业的轻便快捷成为必然趋势，装卸行业的发展也成为制约机械行业发展的主要因素，而微型车载螺旋升降机作为一种现代的升降设备，成为装卸行业的必要装备，且具有安装方便、使用灵活、结构紧凑、功能多、配套形式多等优点，目前在轻工行业、光伏行业、冶金机械、机器人、汽车生产线、军工行业等领域使用比较广泛，发展也非常迅速。根据近几年客户的需求和建议，不难得出未来升降机的发展方向，其中速度、变速和安全性能是其中的要点。目前市场上的车用升举机构或多或少存在一些不足，如升举高度不足、自身重量大、结构复杂、造价高、操作费力等，本项目就是基于此进行研究的。
        通过对市面上现有升降机的特点，设计了微型车载螺旋升降机，本项目基于机械部分和控制部分进行设计。升降机的机械部分主要包括顶升上螺杆、带有内外螺纹的中间螺杆、带螺套的底座、力矩平衡杆、导杆碟片、固定碟片、一对相互啮合的齿轮和驱动电机。其中中间螺杆设置旋向相反的内、外螺纹；顶升上螺杆的外螺纹与中间螺杆内螺纹啮合，底座螺套螺纹套于中间螺杆外螺纹上；同时一个齿轮与中间螺杆轴向连接，另一个齿轮与驱动电机连接；进行升举时，齿轮带动中间螺杆旋转，中间螺杆与顶升螺杆同升同降，被升举物上升和下降的时间缩短将近一半，其升距为总高度相同的普通升举机构的近两倍，在保证升距相同的条件下，产品的尺寸大为缩小。同时，螺纹采用锯齿形，各螺杆上的螺纹升角小于各螺杆材料的当量摩擦角，自锁性好。升降机的控制部分主要包括直流减速电机、点烟器、行程开关、二级管、正反转开关和导线等，主要作用是完成整个机构对汽车的升降控制。整个升降机的机构设计吨位为1.5～2吨，外形尺寸为13cm×8cm×19cm，功率30～50W，电压为直流12V，由汽车蓄电池提供。相比市面上同等功率或同等尺寸下的升降机而言，本设计具有传动效率高、设备体积小、升距高等优点。
        1机械部分设计
        升降机的机械部分主要包括螺杆、底座、力矩平衡杆、碟片、驱动电机。
        1.1螺杆设计
        本设计中的螺杆设计主要由中间螺杆、顶升螺杆组成。其中中间螺杆设置旋向相反的内、外螺纹，通过螺纹的不同产生不同的螺纹升角，以增加中间螺纹杆的摩擦角，使中间螺纹杆的自锁性能更好，而顶升上螺杆通过外螺纹与中间螺杆内螺纹的啮合，恰当的螺纹升角使中间螺杆与顶升螺杆的之间的摩擦力达到所需要的最佳值，使底座的螺套螺纹可以紧密的贴合在中间螺杆外螺纹上。在外来动力的驱动下, 顶升和中间两组螺杆不锈钢钢带分别从各自的储存位置被牵引出, 通过挤入轮、凸轮等部件, 将钢带组合成柱状举升体，如图

        顶升螺纹与中间螺纹同时以螺旋方式上升, 中间钢带卡在顶升钢带沟槽内, 保证二者间无相对滑
动。随着两组螺杆的不断螺旋输送、回收, 车载螺旋升降机使载荷升高、下降, 由此完成升降机的升、降运动。
        1.2驱动电机设计
        驱动电机主要通过齿轮与中间螺杆相连接。一个中间齿轮与驱动电机连接，带动中间螺纹转动，并且此齿轮与中间螺杆轴向连接。当微型车载螺旋升降机进行升举时，齿轮带动中间螺杆旋转，通过齿轮的啮合使中间螺杆与顶升螺杆同升同降，并且通过齿轮的链接，被升举物上升和下降的时间缩短，极大地增加了驱动电机的效率，升降机的升距总高度相同时为普通升举机构的近两倍，在保证升距相同的条件下，产品的尺寸大为缩小，极大地缩小了空间。
        2 控制系统设计
        该系统的控制部分主要包括直流减速电机、点烟器、行程开关、二级管、正反转开关和导线等。主要作用是完成整个机构对汽车的升降控制。整个升降机的机构设计吨位为1.5～2吨，外形尺寸为13cm×8cm×19cm，功率30～50W，电压为直流12V，由汽车蓄电池提供。
        1.增加臂与车体接触的检测和自动补偿功能
        为防止升降速度不一致，车体四角不平问题，在自动控制状态下，对每个升降臂自动控制状态下，对每个升降臂进行实时检测，使车体四角平稳后才同时升降，以防车体倾覆等事故的发生。进行实时检测，使车体四角平稳后才同时升降，以防车体倾覆等事故的发生。
        2.增加手动调整功能
        使用中可由自动控制状态转换到手动控制状态，以实现对车体四角高度的调整。
        3.电气制动
        在直流能耗制动的基础上，增加闸片摩擦制动，提高了停稳准确度。
        3 结论
        本项目利用齿轮减速增扭和螺纹斜楔扩力原理，再融合直流减速电机，从机构设计和智能控制两方面解决升距不足、操作不便等问题。通过采用复式螺杆结构设计，让整体结构紧凑，升距高；采用车载电动模式，动力源便捷清洁高效；在人工智能与经济发展的大趋势下，使用智能控制，操作简单方便。本设计具有传动效率高、设备体积小、升距高等优点，更适应当今社会的发展。
参考文献
[1]李梅,杨平,赵春娟,杨帆.螺旋升降机蜗杆传动机构啮合力的仿真研究[J].组合机床与自动化加工技术,2016(02):13-15.
[2]张渊虎,陈绍娟.塔外升降机抱塔机构及连接件结构设计与改进[J].山西建筑,2015,41(06):214-215.