【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽,需要原稿請自助充值下載,請見壓縮包內(nèi)的文件及預覽,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ:414951605或1304139763
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(nèi)外研究現(xiàn)狀 .1 1.3 設計主要內(nèi)容及步驟 .2 1.4 設計的目的和意義 .2 2、 總體結(jié)構(gòu)設計 2.1 尺寸和結(jié)構(gòu) .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(lián)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(jié)論與建議 5.1 結(jié)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(shù)汽車修理車間的常用設備。然而現(xiàn)在國內(nèi)市 場上具有一定生產(chǎn)規(guī)模和自主產(chǎn)權(quán)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(xiàn)實的意義。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)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(jù)國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)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(chǎn)品種類較多:按提升動力來分,有液壓和機械兩種形式;按結(jié)構(gòu)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(zhì)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(xiàn)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(nèi)容及步驟 1.3.1 舉升機總體結(jié)構(gòu)的設計 根據(jù)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(jīng)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(gòu)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(xiàn)實意義。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 2 2、總體結(jié)構(gòu)設計 2.1 尺寸和結(jié)構(gòu) 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 2—1 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 2053?750 kg 2.1.1 立柱 為一方式空心焊接結(jié)構(gòu)、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(nèi)。 2.1.2 滑套 與傳動螺母連接并帶動托架上下運動;滑套內(nèi)裝有主滾輪,導間輪,承受升降過 程中產(chǎn)生的側(cè)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(shù)的改進,這個缺點也在得到逐步的改善。 綜上所述,結(jié)合現(xiàn)有國內(nèi)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(shù) 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(lián)接),必須保證同步升降。目前采 用的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。這 種剛性聯(lián)接方式,同步性好,但結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)性相近的兩個電動機與加工精度相近的在裝配時進行調(diào)整選 配的兩個螺旋副.分別驅(qū)動的傳動結(jié)構(gòu)。 第三種是本人設計采用的鏈傳動結(jié)構(gòu)。同步性可靠,結(jié)構(gòu)簡單,自重小,結(jié)構(gòu) 安全可靠傳動效率較高,但需設置調(diào)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(jié)構(gòu)形式的選擇 按照工作要求和工作條件,又要考慮經(jīng)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(jù)整機結(jié)構(gòu)布置,采用臥式封閉結(jié)構(gòu)。 (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(shù)據(jù)得, 1.4kw0)1.9/(530mgh/ ?? 電動機功率 PL=P/η 其中,傳動裝置的總效率 0.479.5082.9 43 21?? η 1為帶傳動的效率.取 0.95 η 2為軸承的效率,取 0.98 η 3為絲杠傳動的效率,取 0.55 η 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 2.641N??? 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速一般,故選擇常用的電機額定轉(zhuǎn)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(guān),根據(jù)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(chǎn)率高低電動機功率大小,操作運行中安全以及機 構(gòu)布置等。現(xiàn)在的舉升機的舉升速度一般在 1—3m 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 =2748272.1×0.1/253.83=1082.72Kg cm2 許用應力選: [σ]=541×100/(9.8×5)=1102.04Kg/cm 2 σ max81z 15~19 19~23 23~25 南昌航空大學科技學院學士學位論文 25 鏈輪齒數(shù)應優(yōu)先選用以下數(shù)列:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114 本人選擇的 z1 齒數(shù)為 25。 (2)設計功率的計算:根據(jù)公式 pzAca/KP? =2.57 KW。 (4-12) 式中 P ——傳遞功率 KW; KA ——工況系數(shù);查表 9-6,取 1.5 z——小鏈輪齒數(shù)系數(shù);查機械設計圖 9-13,取 1 p ——多排鏈排數(shù)系數(shù),這里是雙排鏈,取 1.75 (3)確定鏈條型號和節(jié)距 p 根據(jù)設計功率 caP和主動鏈輪轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jù)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(jù)公式 ( 4-14)60 21nzpv? =2.77 根據(jù)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(jù)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(shù)的計算與確定 按下式計算鏈接數(shù) 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(shù) Lp0 圓整為偶數(shù) 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(shù) (8)鏈條長度根據(jù)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(shù)根據(jù)公式 (4-20a)fcAFK Qn?? (4-20b) 2qv (4-20c) ' 10??aFff (4-20d) 2“)sin(?ff ? 式中,Q ——鏈條極限拉伸載荷; KA ——工況系數(shù); 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(shù),一般為 8~4;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(shù)為 11.13, 符合設計要求。 (11)鉸鏈比壓,根據(jù)公式 85.27pr???AFKfc (4-21) 式中,KA ——工況系數(shù); F ——有效圓周力 c ——離心力引起的拉力 qv^2A ?——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(nèi) 鏈節(jié)外寬)的乘積。 (12)使用壽命(磨損壽命)根據(jù)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(shù) i ——傳動比 [Δp/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(shù)的確定(表 4-5) 表 4-5 鏈傳動尺寸參數(shù) 名稱 符號 小鏈輪數(shù) 值 大鏈輪數(shù) 值 單位 關(guān)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(cè)凸緣 或排間槽 直徑 dg 68.47 68.47 mm ??(180/z)tpdgc -1.04h- 0.76 (h:內(nèi)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(zhuǎn)速 1440 轉(zhuǎn)/分(r/min) 大帶輪轉(zhuǎn)速 262 轉(zhuǎn)/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(jù)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 PKA?ca 式中: ——計算功率,KW; KA——工作情況系數(shù),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(shù)不大于 10 小時,根據(jù)取 KA=1.2 P——所需的傳遞功率,KW 代入數(shù)據(jù) 則 kw 3.61.2??ca k 3.61.2?? (2)選擇 V 帶的類型 根據(jù)計算功率 c和小帶輪的轉(zhuǎn)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(jù) 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(jù)公式 8-13 可得 ??1/1?nVd? 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(shù)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(nèi)的循環(huán)次數(shù), ,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 4085.2??d 根據(jù)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(shù)據(jù) 得 364≤a 0≤1040 可初步確定中心距 a0=420 2)計算相應的帶長 Ld0 ???2d0d12d102a / /4a?????( ) =1734 根據(jù)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(chǎn)生的補充張 緊的需要,給出中心距的變動范圍 minda0.15 L43276m????x 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 α 1 由公式(8-7)可知,小帶輪上的包角 α 1 小于大帶輪上的包角 α 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(shù) z carA0LZP/K/{(P)K}???? 式中,K α ——小帶輪包角修正系數(shù);查表 8-5,取 0.95 KL——帶長修正系數(shù),查表 8-2,取 1.14 代入數(shù)據(jù),得 Z =8.7 故選取帶的根數(shù) 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(shù)據(jù),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(zhuǎn)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(shù)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(chǎn)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,α 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(jié) 通過本次畢設,我不僅對雙柱舉升機的結(jié)構(gòu)、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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)條件. 北京:交通部,1995 [2] 機械設計聯(lián)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(shù)的研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 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(jīng)網(wǎng)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) : 2~1 [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(shù)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(shù)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(jīng)過近 3 個月的努力,機械螺旋驅(qū)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?shù)闹螌W 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(xiàn)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