轿车自动升降辅助装置的研究与实施

曾茂燕，思常红

（柳州职业技术学院，广西 柳州545006）

1 研究背景

随着汽车普及率的增加，中国家庭人均汽车数量越来越高。随之而来的就是停车难的问题，虽然政府想了不少办法，但是因为以前的市政规划上没有考虑到停车问题，所以一些区域还是一位难求，通常在市中心和一些老旧城区停车难的问题格外突出，特别在节假日，因停车位少而出现的乱停乱放的行为给城市的交通造成了很大的影响。这些乱停放又无法及时开走的车辆影响了道路的通行能力，同时也困扰了交警和城管[1]。因此，本文设计了一种轿车自动升降辅助装置，该装置底部设计有多个万向轮支撑，当千斤顶把汽车顶起的时候，可以通过人工或者辅助运载工具进行挪动，起到挪车、规范管理和车辆整齐摆放的目的[2]。

2 升降辅助装置的结构设计

轿车自动升降辅助装置的结构如图1所示，由支撑座1，支撑杆一2，端面固定轴3，内螺纹挡圈4，双向丝杆5（左旋螺纹51，右旋螺纹52），支撑杆二6，万向轮7，支撑板一8，转向固定扣9，支撑杆底座10，联轴转接杆11，1转接头12，连接杆一 13，连接杆二14，支撑板二15，同步输出机构16，连接螺钉一17，固定螺栓18，限位开关19，限位挡板一20，限位挡板二21，电源22，大扭矩正反转手电钻23，连接螺钉二24，大锥齿轮25，底部端盖固定螺钉26，底部轴承端盖27，顶部封盖28，底座29，侧面轴承端盖30，小锥齿轮31等31个主要部分组成。

图1 轿车自动升降辅助装置的结构图

升降机构：支撑座1是连接汽车底部的支撑点，中间的卡槽能起到限位作用，防止支撑座1左右移动。支撑杆一2的一端与支撑座1活动连接，另外一端与端面固定轴3活动连接，起到固定支撑作用。内螺纹挡圈4采用螺钉固定在端面固定轴3侧面，并与双向丝杆5螺纹连接；支撑杆二6的一端与端面固定轴3活动连接，另一端与支撑杆底座10活动连接；支撑杆底座10放置在支撑板一8上端面，采用转向固定扣9活动卡位。支撑板一8四个端面都安装有万向轮7，并采用螺栓固定。

主体连接机构：支撑板一8和支撑板二15之间采用（连接杆一13和连接杆二14组成的）伸缩杆连接，并用活动卡口固定，连接杆一13和连接杆二14之间的伸长和缩短采用固定螺钉18固定。支撑板二15上放置有同步输出机构16，底部安装有四个万向轮7，并采用螺栓固定。

同步输出机构16（如图2）：底座29下端是圆形，上端部分是六边形，六边形的每个边长部分都安装有一个小锥齿轮31；小锥齿轮31中间轴上安装有轴承，用侧面轴承端盖30限制轴向移动。底座29下端安装有大锥齿轮25，与小锥齿轮31相啮合，大锥齿轮25下端安装有轴承，采用底部轴承端盖27轴向固定；底座29的顶部采用顶部封盖28密封，采用四颗连接螺钉一17固定。

图2 同步输出机构图

控制部分：电源22一端连接限位开关19，另外一端连接大扭矩正反转手电钻23，限位开关19在没有任何干扰情况下处于闭合通电状态；大扭矩正反转手电钻23接通电源后，可通过手动按钮控制电机启停和正反转；当大扭矩正反转手电钻23启动时，电机带动主轴旋转，与之连接的联轴转接杆11传递到转接头12并带动小锥齿轮31旋转，小锥齿轮31旋转带动与之啮合的大锥齿轮25旋转。同时带动其余小锥齿轮31同步旋转。各小锥齿轮31旋转后将通过联轴转接杆11与升降机构的双向丝杆5一端转接头12同步旋转；通过控制大扭矩正反转手电钻23的正转和反转来实现升降机构的上下移动。

3 轿车自动升降辅助装置的安装与使用

如图3、图4所示，将轿车自动升降辅助装置放入汽车底部，然后调节（连接杆一13和连接杆二14组成的）伸缩杆长度，使升降机构位于汽车底盘四个千斤顶支撑点位置，通常汽车的支撑点位于车门下边的裙边上，支撑座1的凹槽对准裙边位置；接通电源22，操作者拿好大扭矩正反手电钻23开启主轴正转，并传递到联轴转接杆11带动小锥齿轮31正转，并带动大锥齿轮25转动；大锥齿轮25同时带动所有小锥齿轮31同步转动，转动方向相同。通过四个小锥齿轮31与四个双向丝杆5上的转接头12连接，并同步转动；这时由于双向丝杆5两端是左旋螺纹51盒右旋螺纹52组成，因此双向丝杆5旋转的时候，两端的内螺纹挡圈4带动端面固定轴3向中间靠拢如图5（a）（b）所示，同时支撑杆2和支撑杆6相应的向中间移动，同时支撑座1不断向上移动，如图5（c）所示，当支撑座1上升到一定高度的时候，限位开关19和限位挡板一20接触，这时处于常闭状态下的限位开关19断开，同时与之相连接的调速器22电源断开，限位开关19起到起到限位保护的作用[3]。

图3 轿车升降后侧视图

图4 轿车升降主视图

图5 升降机构的限位开关示意图

轿车自动升降辅助装置在使用完后，将大扭矩正反手电钻23开启主轴反转，这时电机12反转，联轴转接杆11输入同步输出机构16，输出后由联轴转接杆11和转接头12带动所有双向丝杆5反转，与双向丝杆5连接的内螺纹挡圈4向两端移动，同时端面固定轴3和支撑杆一2和支撑杆二6也向两端展开，支撑座1向下移动，当移动到汽车轮子能顺利着地时就可以了，也就是如图5（a）所示状态。当由于操作者一直保持大扭矩正反手电钻23主轴反转持续工作，支撑座1下降到一定程度后，限位开关19与限位挡板二20接触如图5（b）所示，电源电路22断开，起到限位保护作用。

4 应用装置优点及效益分析

轿车自动升降辅助装置主要是将底部带有轮子的升降千斤顶装置对应轿车支撑部位将整辆轿车平衡升起，与现有技术比较有如下优点：

（1）采用斜齿轮同步输出动力，同步性一致，可完成同步升降。

（2）利用外部电机控制器或便携式高扭矩手电钻可控制正反转来实现螺纹千斤顶的上升与下降。

（3）双向丝杆的螺距设计为1，可使用小扭矩承受大支撑力。

（4）单个自动升降机构可单独与大扭矩手电钻连接，用于更换轮胎等简单操作，满足日常的保养检修要求。

（5）电动控制千斤顶的升降，能有效缓解劳动强度。

（6）设计结构简单，便于制造，且造价低。