機械螺旋驅動汽車雙柱舉升機設計【絲杠傳動】【含6張CAD圖紙】

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機械螺旋驅動汽車雙柱舉升機設計 學生姓名：左羅 班級：0881054 指導老師：賀紅林 摘要：機械螺旋驅動雙柱舉升機是眾多舉升機的一種，它主要用于對汽車的維修。當前舉升機的產品種類比較多：按提升動力來分有液壓和機械兩種形式；按結構類型來分有有單柱式、雙柱式、四柱式和剪式。然而各種類型的舉升機都有自己的優(yōu)缺點，本課題就是將舉升機進行優(yōu)化，設計出經濟型、適用型更好的舉升機。 首先，對市面上常用的一些舉升機進行分析，結合它們的優(yōu)缺點，我設計選用機械傳動作為舉升機的動力傳動。傳動路線為：電動機——皮帶傳動——主螺旋副傳動——鏈傳動——副螺旋副傳動形式。經過幾個月的努力： 1） 完成了對電動機的選擇，選用一般用途（IP44）系列三相異步電動機，根據整機結構布置，采用臥式封閉結構 2） 完成了對立柱與托臂的計算和校核 3） 設計出了傳動系統即螺旋傳動 4） 確定了絲杠的直徑與螺母的高度以及對螺桿與螺母的計算 5） 完成了絲杠螺母結構的安全性設計 6） 確定了鏈條的型號16A，可選用的節(jié)距P=25.4 7） 完成了對V帶的選擇 關鍵詞：滑動螺旋副 絲杠 鏈條 V帶 指導老師簽名： 學士學位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 左羅 日期：2012.6.1 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 左羅 日期：2012.6.1 導師簽名： 日期： 畢業(yè)設計（論文） 題目機械螺旋驅動汽車雙柱舉升機設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 088105443 學 生 姓 名 左羅 指 導 教 師 賀 紅 林 填表日期： 年 月 日 1、 選題的依據及意義： 現代汽車工業(yè)隨著科學技術的飛速發(fā)展而日新月異, 新工藝、新材料、新技術廣泛運用, 特別是電子技術、液壓技術在汽車上應用, 使當今的汽車是集各種先進技術的大成, 新穎別致的汽車時時翻新。而現代汽車的故障診斷不再是眼看、耳聽、手摸, 汽車維修也不再是師傅帶徒弟的一門手藝, 而是利用各種新技術的過程。 隨著汽車技術的快速發(fā)展, 日益呈現出汽車維修的高科技特征, 與其同時汽車維修理念也不斷更新。為此，為了提高其維修的快速發(fā)展，有必要設計一套新型的汽車舉升機。 2、 國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）： 汽車發(fā)明后不久，汽車維修機械師就在想：“怎樣才能夠把汽車舉升到空中，從而可以在其下面工作？”舉升機的發(fā)展史告訴我們，發(fā)明第一臺自動舉升機的靈感來自理發(fā)師的椅子，因為它可以快速升降和旋轉，以適應于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓舉升機，大大地提高了比它問世還早的千斤頂和臺架的功能，這種早期舉升機的旋轉功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉360°。也許你經常去的一個汽車維修廠，現在仍然利用這種舉升機為客戶提供日常的汽車維修服務，這種舉升機大多已經工作了75年了。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式舉升機設計上的局限性很快就顯露出來了。如果只是在汽車四周進行檢測維修工作的話，這種舉升機也就足夠了，但是這種舉升機的起重臂和中央立柱會妨礙進入汽車底部的大部分區(qū)域。針對單柱式舉升機的這些局限性，工程師已經提出了很多舉升機的設計方案并作了許多改進工作?，F在，舉升機的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅動式、接觸車架式、對稱式、非對稱式、小行程、大升程、隊列式以及其它的各種舉升機設計方案。某些舉升機可能同時具有這些設計方案中的幾個特點 我國的汽車舉升機是20世紀80年代依據國外的產品技術生產的，由于移動和拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以前維修汽車通用的 “地溝”模式。90年代開始，國內舉升機逐漸開始普及，隨著我國汽車保有量的增加，舉升機作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加。現在舉升機市場已經擁有近百個中外品牌，產品系列成百上千。 　　2003年，中國汽車市場呈現高速增長勢頭，當年被許多業(yè)內專家公認為中國開始進入汽車社會。在汽車消費結構方面，家庭購買比例越來越大，已經成為市場需求的主體，中國從此將開始進入穩(wěn)定增長的良性的汽車市場。隨著競爭的激烈汽車銷售越來越走向微利時代，而汽車后市場則隨著汽車消費結構的變化和消費者消費理念的成熟而呈現出巨大的發(fā)展?jié)摿兔篮玫那熬啊Ｄ壳?，國內的汽車后市場比較混亂，但巨大市場潛力和快速的增長速度，都給商家?guī)砹撕芎玫氖袌鰴C會。隨著市場開放程度增大，多方力量在角逐國內汽車維修保養(yǎng)市場。 　　舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著至關重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機。舉升機的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經營管理者重視的設。 目前市場上以國內品牌為主，有：營口大力、深圳高昌等。此類舉升機分為地溝平板小車式和地溝子母平板式兩種。適合高度不夠，空間較小的工作環(huán)境。但應用一定注意，須配后輪側滑板，否則測試誤差率較大，安裝時須保證前后左右水平誤差值應小于2.5MM。在滿足以上情況，一般測試結果可以滿足要求。優(yōu)點是：投資少、省空間。缺點是：操作不便，形象較差。 雙柱托舉接觸車架式舉升機是一個被廣泛采納的舉升機，在最近幾年所有新銷售的舉升機中，至少三分之二都是這種類型的。這種設計之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對維修廠的整體布局進行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，一臺雙柱托舉接觸車架式舉升機幾乎可以用來進行所有汽車的維修作業(yè)。這種舉升機的懸臂和接觸襯墊的布局，使得維修工能夠很容易地進入汽車的整個底部，進行車底的維修操作。因此，幾乎所有主要的舉升機生產廠家都要生產至少一種型號的雙柱托舉式舉升機。 　　有資料顯示，舉升機全球的市場規(guī)模約為100億美元，而國內舉升機市場大約2～3億美元。隨著中國汽車保有量的不斷增多，私人購買成為購車的主流，售后市場也將得到蓬勃發(fā)展，舉升機在未來的需求量也將不斷增加，受到金融危機的影響，預計在未來五年內，舉升機市場將維持在8%～15%的增長率。隨著技術開發(fā)的日薪月異，舉升機在設計方面越來越智能化和人性化，將會向遙控、電腦控制方向發(fā)展。同時隨著技術的不斷成熟，其標準也將逐步統一化。技術先進、質量穩(wěn)定的產品將占領市場。海外市場將是未來主要增長點，目前已經有不少廠商通過開拓海外。 1.2 目前國內舉升機的各種型號及優(yōu)缺點 目前市場上可以看到舉升機的型式各異、尺寸不同的舉升機中，有一些特別適合于從事特殊類型的維修作業(yè)，也有少數的舉升機適合進行一些其它的維修作業(yè)，生產廠家有三力、JIG（金華）、漢麥克森、序達、元征、萬力開AMREOC、廣力、高昌、繁寶、中大、鰲福（大車、公交車、重型車輛為主）等。生產的舉升機的形式也比較繁多，從立柱構造來分類，主要有單柱式舉升機、雙柱式舉升機、四柱式舉升機、剪式舉升機和地溝式舉升機等。 一、單柱式舉升機 單柱式舉升機（圖1.1）是將停放在地面上的轎車等交通工具舉升到一定的高度進行維修的專用設備,是一種典型的用于汽車及工程車輛的局部舉升，以便更換車輪輪胎或對車輛底盤進行各種維修作業(yè)的機具。單柱舉升機操作容易、美觀、不占用空間便能將重物方便省力的舉起。具有省時省力的效果,不用時完全放置于地面，方便汽車倒車和放置物品,是汽車修理不可缺少的機具。 單柱車輛舉升機分可移動式的和固定式的兩種型號。單柱移動式舉升機適用于室內外場地，單柱固定式舉升機適用于室內面積較為緊湊的場所。 圖1.1 單柱式汽車舉升機 二、雙柱式舉升機 雙柱式汽車舉升機（圖1.2）是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設備，廣泛應用于轎車等小型車的 圖1.2 普通雙柱式汽車舉升機 維修和保養(yǎng)。雙柱式汽車舉升機將汽車舉升在空中的同時可以節(jié)省大量的地面空間，方便地面作業(yè)。但是雙柱式汽車舉升機為了最大的節(jié)省材料，一般都去掉了底板。由于沒有底板，使得立柱的扭力需要靠地面來抵消，所以對地基要求很高，若是有橫梁（龍門舉升機圖1.3所示）就靠橫梁抵消。 1.3 龍門式汽車舉升機 雙柱式舉升機有對稱式和非對稱式兩種。對稱式舉升機四根臂的臂長大致相等，這樣使得汽車中心（或質心）處于立柱的中間位置，對于皮卡和箱式貨車等類型的汽車的日常維修來說這種對稱式舉升機可能是最佳的選擇。但是對于一些柱間寬度不夠大的對稱式雙柱式舉升機來說，汽車舉升后不能打開車門是一個很大的缺點。非對稱式舉升機的立柱向后旋轉了一個角度（大約30°），并且前臂比后臂稍微短一些。當把汽車停放到這種非對稱式的舉升機適當位置時，車的位置就向后移動了一些，因此，我們就很容易地從車門進出。而且，這種非對稱式舉升機轉動的立柱，可以確保車輛的重心安全地定位在立柱之間。 三、四柱式舉升機 四柱式汽車舉升機（圖1.4）是一種大噸位汽車或貨車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機械舉升設備，四柱式汽車舉升機也很適合于四輪定位用，因為一般四柱式汽車舉升機都有一四輪定位檔位，可以調整，可以確保水平。四柱舉升機按其結構又分為上油缸式以及下油缸式兩種。上油缸式四柱舉升機其油缸置于立柱頂部（帶橫梁），下油缸式的油缸置于平板下面。上油缸式四柱舉升機主要依靠四根鏈條拉起四個角，拉力油缸置于頂部，這種結構簡單，但自重增加。多數上油缸式四柱舉升機二次舉升為手動或氣動，修理工需要跑到底下操作，這對于經常使用二次舉升的用戶不方便和不安全。保險裝置為氣動裝置，若沒有氣源則比較麻煩。下油缸四柱舉升機主要依靠四根粗鋼索拉起四角，拉力油缸置于平板下面，通過六個圓盤將力傳達四面。這種結構比較緊湊，自重降低。二次舉升一般為電動液壓，和主泵連接在一起，只要轉動轉換閥即可，升降速度快，保險裝置為楔塊式，四個楔塊利用拉桿聯動，扳動拉桿就可打開保險裝置，方便耐用。 圖1.4 四柱式汽車舉升機 四、剪式舉升機 剪式舉升機執(zhí)行部分采用剪式疊桿形式,電力驅動機械傳動結構，目前廣泛用于大型車輛維修。剪式舉升機的舉升速度適中且不占用車坑位置，對于一些車型相對固定，工作強度大（如在公共汽車）的修理領域無疑是最好的選擇。而且由于結構簡單，同步性好，一般常用作四輪定位儀的平臺。 剪式舉升機分為大剪（子母式圖1.5），小剪（單剪圖1.6）舉升機，超薄系列剪式舉升機等幾種類型。 小剪舉升機主要用于汽車維修保養(yǎng)，安全性高，操作方便。挖槽后與地面相平。 大剪舉升機涌出比較多，是配合四輪定位儀德最佳設備，并可以做為汽車維修，輪胎，底盤檢修用?？梢酝诓?，也可以直接安裝在地面上。 超薄系列剪式舉升機無需挖槽，適用于任何修理廠，有一些樓板上不適合安裝二柱舉升機以及普通四柱舉升機，而本機器與樓板接觸面廣，這樣可以安裝在任何可以開車的樓板上面，解決客戶場地問題。這類機器是今后的主流產品，國外大規(guī)模使用本類產品。 圖1.5 子母式剪式汽車舉升機 1.6 單剪式汽車舉升機 五、地溝式舉升機 地溝式舉升機（圖1.7）是大型客車維修的理想設備，對空間較低的廠房更為實用,且物美價廉。地溝式汽車舉升機，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動驅動方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動絲桿、舉升大梁升降。這種設計方式使得地溝式舉升機移動更靈活，舉升力更大，升降平穩(wěn)，操作安裝極為方便，是各種針對大客車、貨車進行維修的維修企業(yè)最為理想的舉升設備。地溝跑道式四輪定位舉升機前輪轉角盤(選購件)位置可調，加長后輪滑板，適合各種車型定位測量。 圖1.7 地溝式汽車舉升機 從舉升機的驅動類型來分類，目前主要分為氣動、液壓、機械式三大類。其中尤以液動居多，機械式次之，氣動最少，下面簡單介紹下液壓類和機械類的舉升機優(yōu)劣。 一、機械式舉升機 機械式舉升機主要有單電機驅動的螺紋傳動舉升機和雙電機驅動的螺紋傳動舉升機。機械式舉升機流行于1992-1998年間，主要由寶得寶,衡臣,中大,申俠生產，該類舉升機特點是同步性好，由于一般多為電機驅動，螺桿傳動，它不存在漏油污染問題，且自鎖保護簡單易行。但由于機械磨損維護成本高（經常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺舉升機的維修更換需要1000元左右，客戶最終會將該產品更換為維護成本小的液壓舉升機。 二、液壓式舉升機 液壓式舉升機的特點是平穩(wěn)、噪音小、力量大，缺點是用久之后易漏油，污染工作環(huán)境。但是液壓式舉升機維護成本低，油缸使用5－10年沒問題，而且就舉升機的發(fā)展趨勢而言，一定是朝著安全、簡便、使用壽命長、噪音小、價格低廉的方向發(fā)展，因此液壓式舉升機必將是今后舉升機市場發(fā)展的主流。 液壓舉升機分為兩種一種是單缸舉升機，一種是雙缸舉升機。 單缸液壓舉升機的優(yōu)點是：同步性好，不存在顛簸現象，帶厚底板，舉升機得扭力靠底板抵消，容易調平，整機安全性好，適用于地基較差的地方。 雙缸舉升機又分為兩種：龍門式舉升機和薄地板舉升機，由于是雙缸，同步問題難以解決，往往靠兩根鋼絲繩來平衡，油缸以及鋼絲繩要調整得松緊一致，舉升機才可以同步。 舉升機的分類依據不同的標準還有許多方法，但立柱的構造是任何一種舉升機最明顯的特征，而它的驅動升降系統也是不同用戶群體選購舉升機最重要的考慮因素。在這里僅依據這兩個標準進行簡單的分類介紹，如果具體的選購，應當詳細的查詢有關舉升機的文章，盡可能擴充相關專業(yè)知識 三、研究內容： 主要內容如下： 1.首先確定絲杠能否承載近3噸重的升舉載荷，結果不能。 2.選用導軌類型，實現絲杠和導軌的同載升舉。 3.設想絲杠和導軌同時升舉承載的布局設置，實現升舉的可行性。 4.對于平穩(wěn)升舉安全升舉的控制方式進行設定和選擇，決定用制動閥限制絲杠的旋轉，來實現升舉的定位。 5.同步升舉的實現選擇，初步設想兩種方案，一是通過蝸桿與絲杠來實現同步旋轉，二是通過鏈傳動來實現絲杠的同步旋轉，最后選用鏈傳動。 6.電動機與絲杠實現動力傳動的方案選擇，一是通過鏈傳動來實現，二是通過帶傳動來實現，三是通過齒輪嚙合來實現，最后選用帶傳動，噪聲小，靠摩擦傳動傳動效率較高。 7.箱體選擇。 8.限位安全的設定。 9.開關控制的選擇. 四、目標、主要特色及工作進度 機械式舉升機的特點：同步性好，但機械維護成本高（換銅螺母及軸承）。機械連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設計有一個缺點：如果鋼絲繩或者鏈條在工作中伸長了，從而導致升降時拖架的移動不能同步。 液壓式舉升機的特點：維護成本低，單缸同步性好，但雙缸同步性較差。液壓式又 分單缸和雙缸式，單缸也分兩種：老單缸和新單缸，雙缸分龍門式和無地板式。單缸同 步性雖很好，但油缸機械式地連接在對面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機的特點：液壓舉升，維修少。質量穩(wěn)定，下降時需要兩邊拉開保險才能下降。油缸置下部占用下面的空間。 四柱式舉升機的特點：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機的特點的同時還可以實現四輪定位的檢測，安裝升舉更加的方便，中大型的修理場有廣泛的應用。 3，工作進度安排 1） 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告 4周 2） 舉升機的總體方案設計 2周 3） 舉升機的傳動系統設計計算 2周 4） 舉升機的總體裝配圖設計 2周 5） 舉升機的零部件工作圖設計 2周 6） 撰寫畢業(yè)設計說明書 3周 7） 畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 2周 五、參考文獻 [1] 徐灝等. 機械設計手冊（第5卷）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003 [2] 濮良貴. 機械設計（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2003 [3] 劉敏杰,等.幾種舉升機構的結構與性能分析[J].專業(yè)汽車，1999,(2):23--25 [4] 文嘉性,馮克良,章武烈.QJ-2型汽車舉升機的設計與制造[J].陜西汽車,1995,(3):17-25 [5] 林晨.新型液壓汽車舉升機[J].林產化工通訊,1995,(2):22 [6] Tomasz Kedzierski .The method of workpiece exacttude evalution on the basis CAD model means of coordinate measuring machine. 1th international workshop "Advanced methods " 南昌航空大學科技學院學士學位論文 0 目 錄 1、 緒 論 1.1 研究背景 .1 1.2 國內外研究現狀 .1 1.3 設計主要內容及步驟 .2 1.4 設計的目的和意義 .2 2、 總體結構設計 2.1 尺寸和結構 .3 2.2 傳動路線的設計 .4 2.3 同步裝置的選擇 .4 2.4 電機的選擇 .5 3、 立柱與托臂的設計 3.1 立柱的校核計算 .7 3.2 托臂的校核 .10 3.3 聯接件的計算與校核 .13 4、 傳動系統的設計 4.1 螺旋傳動的設計 .16 4.2 鏈傳動的選擇 .23 4.3 帶傳動的選擇 .29 5、 結論與建議 5.1 結論 .33 5.2 建議 .33 參考文獻 .34 致 謝 .35 南昌航空大學科技學院學士學位論文 0 1、 緒 論 1.1 研究背景 隨著我國汽車深入家庭，汽車維修業(yè)也迎來了一個高峰期，而隨之對汽車舉升 機的需求也日益增加，因為它是大多數汽車修理車間的常用設備。然而現在國內市 場上具有一定生產規(guī)模和自主產權的汽車舉升機廠家很少，對舉升機的研究工作還 很欠缺，因此對汽車舉升機的設計很有現實的意義。 1.2 國內外研究現狀 1.2.1 舉升機的分類 我國的汽車舉升機是 20 世紀 80 年代依據國外的產品技術生產的，由于移動和 拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以前維修汽車通用的“地溝”模式。 汽車舉升機產品種類較多：按提升動力來分，有液壓和機械兩種形式；按結構類型 來分，有單柱式、雙柱式、四柱式和剪式。 1.2.2 舉升機的優(yōu)缺點分析 機械式舉升機的特點：同步性好，但機械維護成本高（換銅螺母及軸承） 。機械 連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設計有一個缺點：如果鋼絲繩或者鏈條在工作中伸 長了，從而導致升降時拖架的移動不能同步。 液壓式舉升機的特點：維護成本低，單缸同步性好，但雙缸同步性較差。液壓 式又分單缸和雙缸式，單缸也分兩種：老單缸和新單缸，雙缸分龍門式和無地板式。 單缸同步性雖很好，但油缸機械式地連接在對面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機的特點：液壓舉升，維修少。質量穩(wěn)定，下降時需要兩邊拉 開保險才能下降。油缸置下部占用下面的空間。 四柱式舉升機的特點：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機的特點的同時還可以實 現四輪定位的檢測，安裝升舉更加的方便，中大型的修理場有廣泛的應用。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 1 1.3 設計主要內容及步驟 1.3.1 舉升機總體結構的設計 根據承載能力及通常車輛的尺寸，設計出總體框架的大小 1.3.2 舉升機傳動系統的優(yōu)化設計 主要考慮電機，以電機為基礎進行傳動系統初始條件的設計，并對螺旋傳動中 的絲杠螺母進行急停裝置和安全保險裝置的設計 1.3.3 舉升系統零部件的設計 對立柱，托臂以及連接裝置進行設計計算 1.4 設計的目的和意義 1.4.1 設計的目的 通過進行全面的設計計算，來研制出一種適用型，經濟型的機械式雙柱舉升機， 它在舉升車輛的應用范圍上以及在維修廠的工作環(huán)境上得到優(yōu)化設計。 1.4.2 設計的意義 通過對舉升機全面系統的設計計算，對了解舉升機的構造和傳動進行了深入的 探討，對人們了解舉升機，應用舉升機以及以后的改進工作都有很高的現實意義。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 2 2、總體結構設計 2.1 尺寸和結構 本機由立柱、滑套、底座三大部分組成。 對舉升機整體尺寸的設計使其滿足汽車在舉升機上的停放并且對汽車修理時，與修理工不 發(fā)生沖突妨礙修理。 具體尺寸如表 21 最大舉升重量 舉升高度 舉升時間 電機功率 外形尺寸 自重 3000 kg 1750 50 S 3 KW 2053750 kg 2.1.1 立柱 為一方式空心焊接結構、電動機和皮帶傳動固定在立柱上端，傳動絲杠固定在立柱上下端 的軸承座內。 2.1.2 滑套 與傳動螺母連接并帶動托架上下運動;滑套內裝有主滾輪，導間輪，承受升降過 程中產生的側向力并起導向作用。 2.1.3 底座 左右兩立柱安裝在底座上;底座用地腳螺柱固定在地基礎上;在底座內設有鏈 傳動及其張緊裝置。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 3 2.2 傳動路線的設計 圖 2-2 舉升機傳動原理圖 1.副絲桿 2.副立柱升降滑架 3.9 主螺母 4. 7 副螺母 5.鏈輪 6.鏈條 8.主立柱升降滑架 10.電動機 11.13 帶輪 12 皮帶 14 主絲杠 舉升機一般常見的傳動路線有液壓傳動和機械傳動。 液壓傳動，具有平穩(wěn)，噪音低，易于防止過載的優(yōu)點。但液壓元件與油缸有拍 對運動，雖對零件加工面的加工精度要求較高，但仍不可避免地會造成油液泄漏.使 場地及人身造成污染，檢修時有諸多不便，泄漏還會造成轎車在舉升中兩邊四個支 點處不平衡狀態(tài)，因而必須另設安全保險裝置。 機械傳動安全可靠，結構簡單，零件加工精度低，安裝維修方便，成本較低。 使用壽命相對較短，但隨著技術的改進，這個缺點也在得到逐步的改善。 綜上所述，結合現有國內外液壓，機械傳動(含鋼絲繩傳動)的各種舉升機使用 情況，我設計選用機械傳動。 傳動路線為：電動機皮帶傳動主螺旋副傳動鏈傳動副螺旋副 傳動形式。 （見圖 2-2） 南昌航空大學科技學院學士學位論文 4 圖 2-3 總裝圖尺寸參數 2.3 同步裝置的選擇 舉升機左右兩立柱上的四個托架(與滑套相聯接)，必須保證同步升降。目前采 用的結構形式有三種: 第一種是螺旋副錐齒輪長軸錐齒輪螺旋副機械傳動結構。這 種剛性聯接方式，同步性好，但結構復雜，長軸雖可采用無縫鋼管與短軸頭焊接辦 法替代，但自重仍較大. 第二種是選用外轉性相近的兩個電動機與加工精度相近的在裝配時進行調整選 配的兩個螺旋副.分別驅動的傳動結構。 第三種是本人設計采用的鏈傳動結構。同步性可靠，結構簡單，自重小，結構 安全可靠傳動效率較高，但需設置調整方便的鏈傳動的張緊裝置。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 5 2.4 電機的選擇 (1)電動機類型和結構形式的選擇 按照工作要求和工作條件，又要考慮經濟性和可維護性，選用一般用途 （IP44）系列三相異步電動機，根據整機結構布置，采用臥式封閉結構。 (1)電動機容量計算 電動機容量僅考慮功率即可 功率 A/tP 式中：A 為工作所需的總能量，t 為工作時間，代入數據得， 1.4kw0)1.9/(530mgh/ 電動機功率 PL=P/ 其中,傳動裝置的總效率 0.479.5082.9 43 21 1為帶傳動的效率.取 0.95 2為軸承的效率,取 0.98 3為絲杠傳動的效率,取 0.55 4為鏈傳動的效率,取 0.94 所以 PL=1.14/0.47=2.4 考慮到啟動制動的影響，電動機功率 KW 2.641.N 環(huán)境溫度小于 400C，不需要修正，所以，最終選擇電動機的功率為 3 KW 通過機械設計手冊（軟件版） 查詢所需電機為: 額定功率 （Kw） 3 轉速 （r/min） 1440 電壓 （V） 380 額定電流 （A） 7 最大長度 （mm） 380 最大寬度 （mm） 283 最大高度 （mm） 245 （3）電動機額定轉速的選擇 南昌航空大學科技學院學士學位論文 6 舉升機工作轉速一般，故選擇常用的電機額定轉速 n1=1440 r/min 2.5.1 舉升行程 H 舉升行程 H 是指舉升機能將汽車舉升的有效行程。 n舉升行程與維修人員身高有 關，根據我國不同地區(qū)，男女性別的差異，最大舉升高度可按 1.5m，1.65m，1.75m 考慮。本人設計選用舉升行程 1.75m。 2.5.2 升降速度 升降速度的快慢.直接影響生產率高低電動機功率大小，操作運行中安全以及機 構布置等?，F在的舉升機的舉升速度一般在 13m 之間，設計選擇的舉升速度為 2.1m/min。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 7 3、 立柱與托臂的設計 3.1 立柱的校核計算 F 5 2 5 保險裝 置支撐 板 F B Y B X M H R R H Y H X 8 3 . 1 1 9 圖 3-1 主立柱受力示意圖 3.1.1 立柱的強度校核 3.1.1.1 校核正應力強度 /W MmaxAX (3-1） 南昌航空大學科技學院學士學位論文 8 =MC/W =2748272.10.1/253.83=1082.72Kg cm2 許用應力選: =541100/(9.85)=1102.04Kg/cm 2 max,滿足強度條件。 3.1.1.2 校核剪應力強度 )/(IQ)S/(ISZBCmax (3-2) =5234.804Kg/(16.43628.2cm)=11.294Kg/cm2 選 S=235MPa,而許用應力=2351009.85=479.59Kg/cm 2, max,滿足強度條件。 圖 3-2 立柱結構圖 3.1.1.3 折算應力強度校核 主立柱橫截面上的最大正應力 max 產生在離中性軸最遠的邊緣處,而最大剪應 力 max 則產生在中性軸上,雖然通過上面的校核說明在這兩處的強度都是滿足要求 的,但是因為在截面 C 處,M 和 Q 都具有最大值,正應力和剪應力都比較大,因此這里 的主應力就比較大,有必要根據適當的強度理論進行折算應力校核,取該截面邊緣處 某點進行計算: X=MY/ (3-3a) =27482720.111.0881/2814.519=1082.71Kg cm2 X=QS/ B (3-3b) =5234.804171.24/(2814.51928.2)=11.29Kg /cm2 Y=- X (3-3c) 南昌航空大學科技學院學士學位論文 9 圖 3-3 在點 K 處取出的單元體受力情況示意圖 在點處取出的單元體受力情況如圖 8。由于點處在復雜應力狀態(tài),立柱材料 采用的 30 鋼是塑性材料,可以采用第四強度理論4,將 X, X的數值代入,用統計 平均剪應力理論對此應力狀態(tài)建立的強度條件為: =( 2+3 2)-2 (3-4) 所以, =(082.712+311.292)-2=1082 kg/ cm2600MPa,max,滿足強度條件。 3.2.3.2 校核剪應力強度 21.93Pa 8)-(1012.8/370Kgb)-QS/I(a (3-16) 選: 235P,滿足強度條件。 3.3 聯接件的計算與校核 舉升機系統中螺栓的使用，設計中主要的有兩種 M10，M20，需要對其進行校核， 以保證連接的可靠性要求. 螺栓的材料選用優(yōu)質碳素鋼 螺栓的預緊： 根據公式 0.76Fsa (3-17) 式中， s螺栓材料的屈服極限 A螺栓危險截面的面積 /4dA12 螺栓副間的摩擦力矩 0.T d-螺栓的公稱直徑 當 d 為 10 時， 南昌航空大學科技學院學士學位論文 14 35/Mpas (3-18) 根據公式計算得 F=16720.5N 當 d 為 20 時， 3.41NF0 (3-19) 100N 的預緊力就可以滿足實際條件。 螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為： L/dpmin0p (3-20) 式中,p-許用應力， min1.25 螺 栓的剪切強度條件為： 4F/2 (3-21) 受力最大 F 為 10KN， 根據公式計算的 p=80MPa, 509.MPa，螺栓主要受擠壓，被剪斷的可能 性很小, 35Mpas，滿足條件，所以螺栓螺母配合符合設計要求。 故 d 為 20 時同樣滿足聯接的需求，符合安全要求。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 15 4、 傳動系統的設計 4.1 螺旋傳動的設計 滑動螺旋工作時，主要承受轉矩及軸向力的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺 紋間有較大的相對滑動，其失效形式主要是螺紋磨損，因此，滑動螺旋的基本尺寸 （即螺桿直徑和螺母高度）通常是根據耐磨性條件確定的，對于受力較大的傳力螺 旋，還應該校核螺桿危險截面以及螺母螺紋牙的強度，以防止發(fā)生塑性變形或斷裂； 對于要求自鎖的螺桿應該校核其自鎖性。 機械式汽車舉升機的主傳動實際上就是一種螺旋傳動。然而由于受以往設計主 導思想的影響及材料選用的局限性，加之大多數汽車修理廠不注重對舉升機的保養(yǎng) 與維護，不能按照行業(yè)標準所規(guī)定的舉升機在運行 3000 次的范圍內更換工作螺母因 此，時常發(fā)生舉升機在工作過程中的墜車事故，造成設備損壞和人員傷亡，分析其 原因，絕大多數是由于舉升機工作螺母磨損所造成的。 圖 4-1 絲杠螺母結構圖 為了保證自鎖性，機械式舉升機的絲桿一般都選用單頭梯形螺紋，螺旋副的摩 擦性質為滑動摩擦，如圖 5-1 所示其特點是結構簡單，便于制造，有利于自鎖，能 保證舉升機在將汽車舉升到空中任意高度都可停頓，無需任何輔助支撐，工作人員 便可在車下安全作業(yè)。其主要缺點是摩擦阻力大，傳動效率低(30%)，在重載運行 南昌航空大學科技學院學士學位論文 16 的情況下發(fā)熱量高，不適于連續(xù)運行。然而汽車舉升機的舉升運動一般者為間隙式 運動，即將汽車舉升到一定的高度，便停止舉升汽車停在半空中，待修理作業(yè)結束 后，再將汽車放下來，無需進行反復不停的升降運動，因此，絲桿不會出現溫升過 高的現象 。 4.1.1 螺旋傳動初始條件的確定(見表 4-1) 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑 狀態(tài)等因素有關，其中，最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大，螺旋副間越 容易形成過度磨損，因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓 力 P ，使其小于材料的許用壓力【p】 按耐磨性條件，可以初步確定絲桿的直徑和螺母的高度。通過校核計算來證明 絲桿的自鎖性、絲桿的強度、絲桿的穩(wěn)定性以及螺母螺牙的強度等均符合設計要求， 亦符合國際同類標準的設計要求。 表 4-1 初始條件的確定 4.1.2 設計過程 （1）確定中徑系數，可根據螺母形式選定，整體式螺母取 =1.22.5,剖分式 螺母 取 =2.53.5，對于該舉升機屬于整體式，本人采用的中徑系數 =1.80。 （2）由機械設計手冊可知用于校核的許用壓強p=15MPa （3）螺桿中徑的選擇可根據公式 22PF/A/dhzFP/(dhH)p項目 數值 單位軸向載荷 15000 N螺桿材料 45 號鋼 無螺母材料 含油 MC 尼龍 無軸向載荷與運動方向 反向 無螺桿端部結構 兩端固定 無螺桿最大工作長度 1750.00 mm兩支承間的最大距離 1800.00 mm 南昌航空大學科技學院學士學位論文 17 令 =H/ d 2 得 (4-1) pF 該公式可用于梯形螺紋(GB5796.186) 和矩形螺紋，還可以.用于 30鋸齒形螺紋。 梯形螺紋、矩形螺紋可取 ， 鋸齒形螺紋 =0.65 8.03 代入上式得 d232 取 d2 為 42 （4）螺距 P 可以和公稱直徑可同時選出 查機械設計手則，表 3-4 可知 螺桿公稱直徑 d 為 48mm，螺距 P=8mm。 螺母高度 H 可根據 得出為 86.4mm。2 旋合圈數 z 可根據公式 選定 (4-2) 10pz 經計算的 z=10.8，螺紋的工作高度 h 可根據公式 h=0.5p 和 h=0.75p 確定 前者用于梯形螺紋(GB5796.186) 和矩形螺紋，后者用于 30鋸齒形螺紋 對于該設計則選用前者，所得結論為 h=4mm。 （5）工作壓強 p 可由 確定phzdF2 代入數據得 p=2.3MPa 遠遠小于許用壓強 15MPa，故該結構穩(wěn)定。 （6）自鎖性校核 因螺旋副要求自鎖，還應校核螺旋副是否滿足自鎖條件 即 v (4-3)2cosartnf 式中 為螺紋升角； v為當量摩擦角;f 為摩察系數 有機械設計手冊表 5-12，取摩察系數 f=0.1 =30 0 南昌航空大學科技學院學士學位論文 18 其中 2arctn(P/d) 41.38 .0 v arctn.1/96 5. 則 v 滿足螺旋副自鎖條件 （7）驅動力矩 T 由公式 (4-4a)321T T1=F d2/2tan(+ v) (4-4b) (4-4c) 2033dDFfs 式中，T1螺紋力矩；T2軸承摩擦力矩， 經計算得出 T=108.5Nm， （8）螺桿以及螺母的計算 由機械設計課本表 5-13 可查出螺栓材料的許用應力為 94MPa；螺母的許用彎曲應力 為 50MPa；螺母的許用剪切應力為 35MPa。 螺桿工作時承受軸向壓力 F 和扭矩 T 的作用，螺桿危險截面上既有壓縮應力， 又有切應力，因此，校核螺桿強度時，應根據第四強度理論求出危險截面的計算應 力 ，其強度條件為 (4-5a) 23121.04dTdF 其中 T 為傳遞扭矩 Nmm，為螺桿材料的許用應力 MPa， 代入數據，計算可得出為 =14.74MPa=94MPa 符合強度要求 南昌航空大學科技學院學士學位論文 19 螺桿剪切強度由公式 (4-5b) bzdF1 式中： 材料的許用切應力 b 螺紋牙根部的厚度，mm，對于梯形螺紋，b=0.65P=5.2 代入數據，得 =2.36= 35MPa 符合條件 螺桿和螺母材料相同時, 只校核螺桿螺紋牙強度 螺桿的彎曲強度由公式 (4-5c) bbzdFh213 式中，b材料的許用彎曲應力 MPa h 螺紋的工作高度 ，對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P=4 代入數據 得 b=5.45b =50MPa 符合條件 螺桿和螺母材料相同時, 只校核螺桿螺紋牙強度 螺母的剪切強度 可由公式 (4-5d) dbzF 式中，材料的許用切應力 MPa 代入數據 得 =1.7740 臨界載荷 （4-6a）22/crFEIL 式中：E螺桿材料的拉壓彈性模量， MPa， Pa0.65 螺桿危險截面的慣性矩， 441Id/6,m 代入數據，得 cr =185455 N （4-6b） 螺桿穩(wěn)定性安全系數 srSF/2.36 符合條件 (10)絲杠效率 可由公式 (4-7)tan()9.05.( 式中，(0.950.99)軸承效率,決定于軸承形式, 滑動軸承取小值軸向載荷 與運動方向相反時取+號，經計算得到絲杠的效率為 0.55。 4.1.3 螺旋副尺寸參數設計結果(見表 4-2) 表 4-2 螺旋副尺寸參數 名稱 代號 數值 關系式 外螺紋大徑 d 49.00 內螺紋大徑 D4 48.00 D4=d+2ac 螺距 p 8.00 牙頂間隙 ac 0.50 基本牙型高度 H1 4.00 H1=0.5p 南昌航空大學科技學院學士學位論文 21 內螺紋牙高 H4 4.5 H4=H1+ac=0.5p+ac 外螺紋牙高 h3 4.5 h3=H1+ac=0.5p+ac 牙頂高 Z 2.00 Z=0.25p=H1/2 內螺紋小徑 D1 40.00 D1=d-2H1=d-p 外螺紋小徑 d3 39.00 d3=d-2h3 外螺紋中徑 d2 44 d2=d-2Z=d-0.5p 內螺紋中徑 D2 44 D2=d-2Z=d-0.5p 外螺紋牙頂圓角 R1 0.25 R1max=0.5ac 牙底圓角 R2 0.50 R2max=ac 原始三角形高 H 14.9 H=1.866p 4.1.4 螺母的選用 由于舉升機的工作螺母是在低速重載下進行工作，因此國內傳統的設計方法都 是選用青銅(如 ZCuSnl0Pbl , ZCuAll0Fe3)作為螺母材料，形成青銅對鋼的摩擦副。 要保證理想的使用效果，這對摩擦副必須保持在潤滑狀態(tài)下工作。但由于舉升機工 作環(huán)境惡劣，大多數汽車修理廠不能明確專人使用和保養(yǎng)，不能保證絲桿螺母這對 摩擦副在潤滑狀態(tài)下工作，因此，在失油的情況下，螺母磨損加劇，且時常伴有高 達 90dB 的尖叫聲.故我選用新型的 MC 含油尼龍材料作螺母。 含油 MC 尼龍螺母的優(yōu)點為：在承載過程中的一定量壓縮變形，使整個螺母螺牙 能全部承載，這樣有利于降低牙型的作用力，保證牙型的強度，形成均載，磨損均 勻; MC 尼龍螺母本身硬度低，對硬質的塵粒具有很好的相容性，能更有效地保護絲 桿，使絲桿幾乎不磨損。在運行過程中，MC 尼龍螺母不會出現象青銅螺母對絲桿在 失油狀態(tài)下的尖叫聲。并且選用 MC 含油鑄造尼龍螺母，有利于降低成本。 4.1.5 絲桿螺母機構的安全性設計 4.1.5.1 副螺母設計 從上面的設計分析中可以看到，副螺母無論選用何種材料，如何進行設計校核 計算，經過一段時間使用后，承載的工作螺母還是會磨損，會造成升降滑架的脫落， 從而導致設備，甚至人身傷亡事故的發(fā)生。為了防止這一事故的發(fā)生，故又設計了 一個與主螺母(工作螺母)有一相對距離 s 的副螺母。此副螺母在舉升機正常工作時， 南昌航空大學科技學院學士學位論文 22 雖隨同主螺母升降，但不承受任何作用力，因而，不會隨同主螺母磨損。當主螺母 完全磨損后，升降滑架將會隨同主螺母掉在副螺母上。因此，只要主、副螺母之間 的距離 s 合適，副螺母有一定的厚度及足夠的抗沖擊強度，就能抵抗由升降滑架以 及額定載荷下落時所產生的沖擊力。由于 MC 含油尼龍還具有較好的緩沖特性，因此， 仍選用 MC 含油尼龍作為副螺母材料。 4.1.5.2 急停裝置的設計 增加副螺母緩沖了主螺母磨損下落所造成的危害，但事故隱患并沒有消除。為 了能有效地發(fā)現這一故障現象，除了通過在兩立柱擋塵板上開有檢視孔用于觀察外， 還可以通過一套急停裝置進行報警，如圖 5-1 所示。急停裝置由鋼絲繩、滑輪、動 作輪、行程開關及彈簧復位元件等組成。鋼絲繩一端固定在主立柱內的升降滑斗上， 另一端通過滑輪、底座，固定在副立柱內的升降滑架上。 正常工作中，主、副立柱內的升降滑架分別拉住鋼絲繩的兩端，通過滑輪使動 作輪與行程開關保持圖 4-3a 所示的工作狀態(tài)，即行程開關不工作，處于常開狀態(tài)。 可以看到，當副立柱內的主螺母磨損造成升降滑架下落時，則鋼絲繩松動，在 彈簧力的作用下，動作輪帶動滑輪上升，同時，動作輪在上移的過程中壓下行程開 關，如圖 4-3b，發(fā)出報警信號，使電動機停止轉動。 當主立柱內的主螺母磨損，造成主升降滑架下落時，則鋼絲繩拉緊，并帶動滑 輪使動作輪下移，下移的過程中，壓下行程開關，發(fā)出信號，使電動機停止運動， 如圖 4-3c 所示。 是否有可能出現主、副立柱內的主螺母同時磨損，并出現主、副立柱內的升降 滑架同時下落，并使急停機構不能發(fā)出信號呢?應該說這種現象是有可能發(fā)生的，但 通過若干試驗，還沒有發(fā)現主、副立柱內的升降滑架同時下落的實例，這主要與主、 副 1 2 3 4 5 6 7 8 9 圖 4-2 急停裝置原理圖 1.副立柱升降滑架 2.主螺母 3.副螺母 4.鋼絲繩 5.主立柱升降滑架 6.滑輪 7.動作輪 8.行程開關 9.壓縮彈簧 南昌航空大學科技學院學士學位論文 23 圖 4-3 動作輪與行程開關的工作關系 a 正常工作狀態(tài) b 副立柱內主螺母磨損 C 主立柱內主螺母磨損 立柱內的螺母材質、加工精度、潤滑條件，是否偏載以及安裝等因素有關。為防止 出現主、副立柱內的主螺母同時磨損下落，一方面要求用戶在規(guī)定使用次數(以年限 來劃分)內更換主螺母，另一方面通過立柱擋板的透視孔定期觀察主、副螺母之間的 距離 s，當其達到一定值后必須更換主螺母。 本急停裝置，當主、副立柱內的升降滑架因某種機械原因造成不同步，以及傳 動中的鏈條失效(如脫落或斷裂)時，也將起到斷電保護的作用。 4.2 鏈傳動的選擇 (1) 采用盡可能短的運動鏈，以利于降低成本、提高傳動效率和傳動精度。 (2) 應使機械有較高的效率，對單流傳動應提高每一傳動環(huán)節(jié)的傳動效率，對分、 匯流傳動應提高功率大的功率流路線中各傳動件的傳動效率。 (3) 合理安排傳動機構的順序。轉變運動形式的機構通常安排在運動鏈的末端， 靠近執(zhí)行構件處，摩擦傳動（帶、機械無級變速器等）以及圓錐齒輪（大尺寸者難 于制造）一般安排在傳動的高速部位。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 24 4.2.1 鏈傳動初始條件的確定(表 4-3） 表 4-3 初始條件的確定 項目 數值 單位 中心距初值 2500,可上調或下調 5% mm 傳遞功率 3 KW 小鏈輪轉速 262 r/min 平均傳動比 1,可大或小 0.5% 大鏈輪轉速 262 r/min 傳動種類 水平傳動 傳動速度 低速傳動(v3m/s) 中心距條件 可調 載荷性質 中等沖擊 原動機種類 電動機或汽輪機 張緊裝置 張緊輪 4.2.2 設計步驟及計算公式 （1）鏈輪齒數的選擇與確定 根據機械設計思路可知增大 z1，鏈條緊邊的總拉力下降，多邊形效應減小，嚙 入時鏈節(jié)間的相對轉角減小，磨損小，但尺寸、重量增大 當 z1和 z2為奇數而 Lp 為偶數時，將有利于鏈條和鏈輪齒均勻磨損 z1和 z2的選取尚應考慮傳動空間尺寸 的限制 應參照鏈速選取見（表 4-4）1mini1,9,zz 表 4-4 鏈輪齒數的選擇 鏈速 0.60.3 38 81z 1519 1923 2325 南昌航空大學科技學院學士學位論文 25 鏈輪齒數應優(yōu)先選用以下數列:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114 本人選擇的 z1 齒數為 25。 （2）設計功率的計算：根據公式 pzAca/KP 2.57 KW。 （4-12） 式中 P 傳遞功率 KW； KA 工況系數；查表 9-6，取 1.5 z小鏈輪齒數系數；查機械設計圖 9-13，取 1 p 多排鏈排數系數，這里是雙排鏈，取 1.75 （3）確定鏈條型號和節(jié)距 p 根據設計功率 caP和主動鏈輪轉速 ,由功率圖 9-11，選取鏈條的型號為 16A，1n 再由表 9-1 可選用的節(jié)距 25.4，為使傳動平穩(wěn)、結構緊湊、特別在高速下，宜選 用節(jié)距較小的鏈條； （4）小鏈輪轂孔許用直徑根據公式 120 （4-13）maxKd 式中，dk支承軸的設計確定 dkmax 鏈輪輪轂孔的最大許用直徑 當不能滿足要求時，可增大 z1 或 p 重新驗算。 （5）鏈條速度的計算：根據公式 （ 4-14）60 21nzpv 2.77 根據鏈速 v，由圖 9-14 選擇合適的潤滑方式為油池瑞華 (6)初定中心距 根據機械設計手冊可知，初定中心距一般取 50)p-(3a，因為本設計有張緊 輪，故 0a可取大于 80P。這里取 260ma （7）鏈長節(jié)數的計算與確定 按下式計算鏈接數 0Lp 南昌航空大學科技學院學士學位論文 26 021210P /2Lapzzpa =229.7 （4-15） 為避免使用過渡鏈節(jié)，應將計算出的鏈節(jié)數 Lp0 圓整為偶數 Lp 則 230Lp 鏈傳動的最大中心距為 （4-16）1p12afz =2500 式中，f 1為中心距計算系數 (8）鏈條長度根據公式 （4-17）10 pL 5.84 （9）有效圓周力的計算 （4-18）v PF10 9170 進而可以算得作用于軸上的拉力 對于接近垂直的傳動 NFQ962805.1 (4-19) （10）靜強度安全系數根據公式 (4-20a)fcAFK Qn (4-20b) 2qv (4-20c) 10aFff (4-20d) 2)sin(ff 式中,Q 鏈條極限拉伸載荷； KA 工況系數； 南昌航空大學科技學院學士學位論文 27 F 有效圓周力； c離心力引起的拉力 N； f懸垂拉力 在 Ff和 Ff中選用大者； 式中，n 許用安全系數，一般為 84；對于速度低、不太重要的傳動 或作用力的確定比較準確時，n可取較小值，可計算得徑強度安全系數為 11.13, 符合設計要求。 (11）鉸鏈比壓，根據公式 85.27prAFKfc (4-21) 式中,KA 工況系數； F 有效圓周力 c 離心力引起的拉力 qv2A 鉸鏈承壓面積，A 值等于滾子鏈銷軸直徑 dz 與套筒直徑 b2(內 鏈節(jié)外寬)的乘積。 （12）使用壽命(磨損壽命)根據公式 147590h (4-22) pizvLpcTpr1915032 式中，T 使用壽命 hLp 鏈長 v 鏈速 m/sz1 小鏈輪齒數 i 傳動比 p/p 許用磨損伸長率，按具體工作條件確定 4.2.3 鏈傳動尺寸參數的確定（表 4-5） 表 4-5 鏈傳動尺寸參數 名稱 符號 小鏈輪數 值 大鏈輪數 值 單位 關系式 南昌航空大學科技學院學士學位論文 28 排距 pt 18.11 18.11 mm 分度圓直 徑 d 86.39 86.39 mm d=p/(sin(180/z) 齒頂圓最 大直徑 max96.08 96.08 mm 齒頂圓最 小直徑 inda90.62 90.62 mm amind =(1-1.6/z)p-dr 齒根圓直 徑 f76.23 76.23 mm rf- 齒側凸緣 或排間槽 直徑 dg 68.47 68.47 mm (180/z)tpdgc -1.04h- 0.76 (h:內鏈板高) 4.3 帶傳動的選擇 4.3.1 帶傳動設計初始條件的確定（表 4-6） 表 4-6 初始條件的確定 項目 值 單位 電機功率 3 千瓦(W) 小帶輪轉速 1440 轉/分(r/min) 大帶輪轉速 262 轉/分(r/min) 初定軸間距 270 毫米(mm) 4.3.2 設計過程及校核計算 （1）設計功率的計算 計算功率 caP是根據傳遞功率 P 和帶的工作條件而確定的 南昌航空大學科技學院學士學位論文 29 PKAca 式中： 計算功率，KW； KA工作情況系數，查課本表 8-7，由于舉升機的載荷變化較大并且一 般每天工作小時數不大于 10 小時，根據取 KA=1.2 P所需的傳遞功率，KW 代入數據 則 kw 3.61.2ca k 3.61.2 （2）選擇 V 帶的類型 根據計算功率 c和小帶輪的轉速 n1，從圖 8-11 中選取普通 V 帶的帶型為 Z 型。 （1） 確定帶輪的基準直徑 dd并驗算帶速 V 1） 初選小帶輪的基準直徑 dd1 根據 V 的帶型，參考表 8-6 和表 8-8，確定小帶輪的基準直徑 dd1=56 又 i12= n1/ n2=5.5 則 2） 30856.d驗算帶速 V 根據公式 8-13 可得 1/1nVd 0645.3 =4.22 m/s /2d 11. =4.22m/s 當帶傳動的功率一定時，提高帶速，可以降低帶傳動的有效拉力，相應地減少 帶的根數或者 V 帶橫截面積，總體上減少帶傳動 的尺寸，但是提高帶速，也提高了 V 帶的離心應力，增加了單位時間內的循環(huán)次數， ，不利于提高帶傳動的疲勞強度和 壽命 南昌航空大學科技學院學士學位論文 30 由此可見，帶速不宜過高或過低，一般推薦 v=5-25m/s 故重新選擇 d d1=80 則 4085.2d 根據表 8-8 取 dd2=500 則 V1=6m/s V2=6m/s 符合要求 （4）確定中心距 a，并選擇 V 帶的基準長度 Ld 1）由公式 d120120.7a（ ） （ ） 代入數據 得 364a 01040 可初步確定中心距 a0=420 2）計算相應的帶長 Ld0 2d0d12d102a / /4a（ ） =1734 根據表 8-2，選取 Ld =1800mm 3） 計算中心距及其變動范圍 傳動的實際中心距 a=a0+(Ld-Ld0)/2 =420+66/2 =453 考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產生的補充張 緊的需要，給出中心距的變動范圍 minda0.15 L43276mx 59 南昌航空大學科技學院學士學位論文 31 (5) 驗算小帶輪上的包角 1 由公式（8-7）可知，小帶輪上的包角 1 小于大帶輪上的包角 2， ，又有 式（8-6）可知，小帶輪上的總摩擦力相應地小于大帶輪上的總摩擦力，因此，打滑 只可能發(fā)生在小帶輪上，為了提高帶傳動的工作能力，應使 0 01d21857.3/a49（ ） (6)確定帶的根數 z carA0LZP/K/(P)K 式中，K 小帶輪包角修正系數;查表 8-5，取 0.95 KL帶長修正系數，查表 8-2，取 1.14 代入數據，得 Z =8.7 故選取帶的根數 Z 為 9 根 （7）確定帶的初拉力 F0 由式（8-6） ，并計入離心力和包角的影響，可得單根 V 帶所需的最小初拉力 qvzKPca/5.2min0 帶入數據，可得 (F0)min = 56.5 N 對于新安裝的 V 帶，初拉力應為 1.5(F0)min；對于運轉后的 V 帶，初拉力應 為 1.3(F0)min， 安裝時，應保證 F0大于上述數值，但也不能過大，為控制實際 F0的大小，可以在 V 帶與兩帶輪切點的跨度中心，施加一規(guī)定的，與帶邊垂直的力 G（查表知 G=6N） ，使帶在每 100mm 上產生 1.6mm 的撓度即可。 （8）計算帶傳動的壓軸力 FP 為了設計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動的作用在軸上的壓軸力 P012zsin/ =2143N 南昌航空大學科技學院學士學位論文 32 式中， 1 為小帶輪的包角 南昌航空大學科技學院學士學位論文 33 5、 全文總結 通過本次畢設，我不僅對雙柱舉升機的結構、原理有了一個清楚的認識，而且 對各種系列的舉升機的性能有了個初步的了解。 目前，市場上主要的產品是：雙電機的螺紋傳動舉升機、液壓傳動的舉升機和 單電機的螺紋傳動舉升機。其中雙電機的螺紋傳動舉升機特點是：結構簡單、易于 安裝；但是，左、右電動機運行容易不一致，導致左、右舉升臂的舉升速度不一樣， 這就需要安裝負反饋，那么在成本上就有所上升。而液壓的特點是：運行平穩(wěn)、噪 音小，但設計起來較復雜且易漏油，污染工作環(huán)境。再來看第三種類型，也就是本 次設計所采用的方案，它較之前者，結構稍復雜，但控制電路簡單 、不需要負反饋、 成本低；較之后者，則結構略顯簡單、不污染環(huán)境，但平穩(wěn)性、噪音方面則不足。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 34 參考文獻 1 交通部公路科學研究所，北京通力機械工業(yè)總公司. JT/ T155 一 94.交通部行業(yè)標準汽 車舉升機技術條件. 北京:交通部，1995 2 機械設計聯合編寫組. 機械設計手冊，第 3 卷. 北京：化學工業(yè)出版社，1983 3 濮良貴. 機械設計，北京：高等教育出版社，1989 4 黃詠慶，張勤，張至峰. 灰色 GM(1 ,1)模型最優(yōu)維數的研究J. 水文地質工程地質， 2003 (1) : 35 5 秦元慶，陳少鴻，孫德寶，等. 灰色模型在春運客流量預測應用中的優(yōu)化J. 2003 (4) : 0957 6 靳瑾玉. 客運量及其市場占有率的神經網絡預測J. 重慶商學院學報,2001 (1) : 56 7 喬向明，張兆玉. 我國公路客運量近期預測研究J. 濟南交通高等?？茖W校學報,1998 (1) : 21 8 張吉林. MC 尼龍改性研究進展.工程塑料應用，1998-26（1）:28 9 交通部公路科學研究所等. JT/T155 一 94 汽車舉升機技術條件. 北京:交通部,1995. 10 鄒雷. 汽車舉升機失效分析. 汽車與配件，1999(2):26 11 劉仲文. 含油鑄型尼龍研究. 工程塑料應用,1992-20(4):13 12 曲健俊. 等含油 MC 尼龍的摩擦磨損特性及應用.工程塑料應用，1994-22 (3):ll 13 郭孔輝. 汽車操縱動力學. 吉林:科學技術出版社，1991 14 余志生. 汽車理論. 北京:機械工業(yè)出版社，1989 15 范欽珊. 材料力學. 高等教育出版社，2000 16 Beer,Johnston.Mechanics of materials.2nd ed. McGraw Hill,1985 17 David Roylance.Mechanics of materials.New York:John Wiley & Sons Inc,1996 18 Orlov P. Fundamentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.,1987 19 Sors L. Fatigue Design of Machine Components. Oxford: Pergamon Press,1971 20 周開勤主編。機械零件手冊。第四版。北京：高等教育出版社，1994 南昌航空大學科技學院學士學位論文 35 致 謝 經過近 3 個月的努力，機械螺旋驅動雙柱舉升機設計終于完成了。在此，我要 特別向我的指導老師-賀紅林表示深深的致謝，同時還要對幫助過我的同學、老 師表示謝意，因為正是有了他們，我的畢設才能得以順利完成。老師們嚴謹的治學 態(tài)度、開闊的視野、精益求精的精神永遠是我學習的榜樣。在他們的悉心指導和監(jiān) 督下，我懂得了從實踐中學習，怎樣把以前所學的知識應用到實踐中的道理。 在這次畢設中，我將以前的知識運用于實踐，并發(fā)現了許多自己的不足之處， 這對我以后工作的進一步提高將有很大的幫助。 由于這是一次比較大的設計，錯誤和不足之處在所難免，敬請各位老師及同學 批評指正。 設計者： 左羅