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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(tǒng)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?，F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(tǒng)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。可以挖槽，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(tǒng)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(tǒng)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
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[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(tǒng)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(tǒng)的優(yōu)化設計 主要考慮電機，以電機為基礎進行傳動系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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。現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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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=5.45
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