新能源汽車維修專用整車升降機構設計

劉福華，伍倪燕，斯興瑤

（1.宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644003；2.宜賓市電動汽車智能電驅控制工程研究中心，四川 宜賓 644003；3.四川輕化工大學，四川 宜賓 644000）

1 引言

隨著新能源汽車的不斷發展，有助于拓展汽車產業的消費市場，增加新能源汽車產品的數量、提高產業經濟效益發展水平。在此過程中應重點促進新能源汽車突破整車維修專用舉升機的瓶頸和困境，新能源汽車整車維修必須使用舉升機，而現階段生產的舉升機有眾多安全隱患，增加維修人員的維修風險[1]，且沒有考慮人體舒適性。新能源汽車維修，是對出現故障的新能源汽車通過技術手段進行排查，找出故障原因，新能源汽車在維修時需要將整車升起來對汽車底盤進行觀察[2]。原有的新能源汽車維修專用舉升機是通過維修人員事先調整好位置，缺乏靈活性[3]。

本文為了解決整車升降裝置不具備承托機構的問題，當整車升起時，需要人站在車下面進行檢查維修，維修人員長時間抬頭維修會導致脖頸不適，從而影響維修效率；為此，這里推出一種新能源汽車維修用整車升降裝置，該裝置安全性好、使用方便。

2 汽車維修專用舉升裝置的設計

2.1 設計方案

本文提供一種新能源汽車維修用整車升降裝置，具備承托功能，解決了整車升降裝置不能對維修人員進行承托的問題。

為實現升降目的，本文提供如下技術方案：新能源汽車維修用整車升降裝置，設計了一個底箱，在底箱的兩側均固定連接有豎板并在一側開設有滑槽，并在內部連接滑塊，滑動桿表面的底部活動連接有滑塊，滑塊的一側固定連接有支撐板。設計方案提出在支撐板的頂部開設凹槽，側面固定連接定位塊，并在定位塊相對的一側開設置物槽，方便放置維修工具。置物槽的內腔固定連接電動推桿，由電動推桿的輸出端固定連接夾持板，支撐板相對的一側固定連接連接桿，滑塊的頂部固定連接提拉繩，豎板相對一側的頂部固定連接橫板，橫板頂部的兩側均固定連接電機，電機的輸出軸固定連接卷盤，提拉繩的一端與卷盤的表面固定連接。橫板頂部的兩側均固定連接固定塊，固定塊的頂部活動連接轉桿，轉動桿的表面活動連接導輪，導輪的表面與提拉繩的表面活動連接。橫板的頂部固定連接控制箱，支撐板的底部固定連接掛鉤，底箱內腔的底部固定連接承托板，承托板頂部的兩側均固定連接連接繩，連接繩的一端固定連接掛環。橫板底部的兩側均固定連接有固定盒，舉升裝置固定盒的內腔的頂部固定連接彈簧，彈簧的底部固定連接活動板，活動板的底部固定連接安全繩。豎板相反一側的底部活動連接活動桿，活動桿遠離豎板的一端活動連接制動板?；顒訔U的表面活動連接氣缸，氣缸遠離活動桿的一端與豎板的表面活動連接。還設置有防滑門和防滑板，保證維修人員安全操作面板。用操作面板進行控制照明燈和升降機，只需要輸入簡單指令即可完成控制，具體舉升裝置如圖1所示。

圖1 舉升裝置設計圖

新能源汽車專用舉升裝置方案的確定為后續生產提供了理論支撐，解決了維修人員的承托問題，極大方便維修人員進行新能源車的維修，解決了維修時頸部不適的問題。

2.2 舉升裝置的工作原理

新能源汽車專用升降裝置使用時，維修人員將新能源汽車開至維修專用舉升裝置支撐板的頂部。如圖2所示。

圖2 舉升裝置底部

該車輪鎖定裝置適用于維修時，固定車輪，防止車滑動，增加安全性。鎖止裝置通過定位塊剛性連接到支撐板上，用控制面板命令電動推桿向車輪方向運動，再通過電動推桿帶動夾持板運動，直至壓緊，在車輪和夾持板的中間增加防滑塊，目的是增加摩擦力，進一步保證維修安全。車輪鎖定裝置如圖3所示。

圖3 車輪鎖定裝置

車輪鎖定裝運動設定好極限位置，由夾持板上的防滑塊壓緊車輪壓緊，夾持板向車輪的壓緊力與車輪給裝置施加的反作用力達到平衡，以此實現鎖定。

舉升裝置如圖4所示。固定新能源汽車的車輪后，在保證穩定性的前提下，卷筒提升裝置，通過起動電機工作提供動力源，接著利用安全繩對汽車的頂部進行固定，電機輸出端帶動卷盤轉動，在導輪的作用下，使安全繩改變一定角度，保證在最適宜舉升的角度，以此來實現放在底板和頂板上的新能源車輛舉升工作；在此基礎上，先實行液壓緩沖裝置，待新能源汽車固定后，再啟動電機進行舉升。

圖4 舉升裝置

與此同時，啟動氣缸的輸出端帶動活動桿移動，活動桿帶動制動板和防滑板移動至防滑板的底部與地面接觸。液壓緩沖裝置在重力的作用下，活動桿運動，氣缸起到緩沖作用，能夠在車輛開進舉升裝置的瞬間防止失重而向前傾斜。

液壓緩沖裝置具有阻尼緩沖功能，利用力學原理，將壓力轉換成地面摩擦力，防止舉升裝置碰撞地面，以此來保障整個舉升裝置的安全。該裝置也可以調節氣缸伸縮長度，可以適應不同重量的新能源汽車，在阻力作用下，能夠產生相當于汽車2~3倍的力，以此保證汽車穩定保持在舉升裝置上。

隨后，啟動電機人輸出端帶動卷盤轉動，進行舉升。在卷筒提拉裝置下面還設計了阻尼減振裝置，能夠吸收振動，避免剛性連接帶來的弊端。阻尼減振裝置通過彈簧緩沖，油缸吸收振動，將振動轉換為熱能進行釋放。在維修車輛準備工作中，安全繩固定車輛的頂端，車輪鎖定裝置穩定車輪底端，雙重保證維修人員的安全，能夠更穩定的固定好待維修車輛。

新能源汽車專用維修裝置特別設計了掛鉤提升裝置，該裝置是卷筒提拉裝置中的提拉安全繩帶動滑塊向上移動，滑塊帶動支撐板向上移動，支撐板帶動汽車向上移動至指定位置，根據維修需求，維修人員還可以將承托板連接安全繩和掛環固定在支撐板的底部，便于維修人員躺在上面繼續維修工作，使其在舉升過程中產生隨動效果，并自由調節高度，在滿足維修需求的前提條件下，避免頸部不適。

在設計中，該舉升裝置每個裝置相互配合使用，并通過控制面板進行操作，能夠控制照明燈開關和整個裝置的運動，不僅能夠方便快捷的固定好待維修車輛，還能提高維修效率[4]。

2.3 舉升裝置控制系統設計

新能源汽車維修舉升裝置控制系統為PLC，因為PLC控制系統運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾能力強，設計和調試周期短，是維修升降機構最佳控制方式[5]。

汽車維修舉升裝置控制系統主要由輸入單元和輸出單元兩個部分構成，由信號系統和拖動控制系統組成。來自操縱箱、呼吸盒、井道裝置及安全裝置的外部信號通過輸入單元及其擴展送入PLC內部微處理器進行邏輯運算與處理，再經過輸出單元及其擴展模塊分別向顯示、呼吸信號燈及運行方向信號燈發出顯示信號，向門機發出開關門控制信號，向變頻器發出上下行、換速等信號，從而實現升降裝置運行狀態的控制。具體控制流程如圖5所示。

圖5 舉升裝置控制系統

新能源汽車舉升裝置和控制系統的輸入、輸出單元一般都通過光電隔離和濾波把PLC和外部電路隔開，控制系統的抗干擾能力很強?？刂七壿嬘纱鎯υ趦却嬷械某绦驅崿F，大大減少了系統中繼電器的使用數量，使得觸點少、磨損現象少、連線少，減小了控制柜的體積，系統可靠性增強，并有良好的靈活性和擴展性。

維修舉升裝置的控制要求，在維修過程中，通過手動控制，以用戶的需要選擇上行下行，升降裝置運行的速度也可以選擇高速或低速運行。需要對I/O點進行分析，包括輸入信號、上下限位開關、開門信號、運行信號、輸入信號、指示燈信號和其他控制信號（超重輸出、升降梯照明及風扇輸出）。部分I/O口分配表見下表。

表 部分輸入輸出I/O口分配表

舉升裝置控制系統設計采用西門子S71500PLC，極大提高了生產效率，新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創新技術之外，還設定了新標準，很大程度提高生產效率，適用于小型汽車維修升降設備，對速度和準確性要求較高的汽車維修升降裝置有很大優勢。滿足汽車維修升降裝置的設計要求，為新能源汽車專用升降機的改進提供了方法參考。

3 結論

本裝置通過底箱、豎板、滑槽、滑動桿、滑塊、支撐板、凹槽、定位塊、置物槽、電動推桿、夾持板、連接桿、提拉繩、橫板、電機、卷盤、固定塊、轉桿、導輪、控制箱、掛鉤、承托板、連接繩、掛環、固定盒、彈簧、活動板、安全繩、活動桿、制動板和氣缸的配合，使整車升降裝置可以通過承托機構對維修人員進行承托，避免維修人員長時間維修導致頸部不適，以此提高了整車升降裝置的使用效率及實用性。

研究結果表明，針對待維修新能源車輛固定問題，提出了液壓緩沖裝置和卷筒提拉裝置配合固定整個車輛，能夠避免安全事故。

該裝置設計了一個掛鉤提升裝置，解決了維修人員頸部不適的問題，不僅節省了材料，而且有效利用空間，通過面板控制的方式，使維修人員能輕松操作。