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1、南昌航空工业学院2004届学士毕业论文CAD图纸联系QQ153893706轿车举升机设计学生姓名 班级 指导老师 摘要： 车用双柱举升机是用来抬升汽车的专用机械设备。其类型目前主要有：单电机驱动的螺纹传动举升机、双电机驱动的螺纹传动举升机和液压式的举升机。 本次设计采用的是型电动机驱动,梯形螺纹传动。其举升范围为：最低约，最高约，举升最大重量为4.0吨，允许通过的汽车的最大宽度为。 另外，本设计还采用了行程位置极限保护装置，即通过采用JR-1型继电器和行程开关来达到控制举升臂不超过最低、最高举升范围的目的。在润滑方面，这次设计还采用了吸油器自动润滑以提高其寿命。最值得强调的是，本设计还设计了链
2、条断裂自锁装置，即通过JR-1型继电器的使用，使机器能在链条断裂时及时将电机停止，以避免汽车被举翻，达到保护人、机的目的。关键词： 指导老师签名： 前 言随着工业社会的飞速发展，我国的汽车产业也得到了前所未有的壮大。国产车辆和进口车辆的增加，人民生活水平的提高都使汽车的普及程度日趋加大。但是，随之而来的便是汽车保养和维护的问题，如何使之简便呢？为了解决这个问题，人们设计出了举升机，它的运用极大方便了汽车的维护，尤其是在地盘维修时，更显其优越性。纵观国内外的研究概况，目前的举升机主要分为气动、液动、机械式三大类。其中尤以液动居多，机械式次之，气动最少,且每类里又可分为二柱式和四柱式。具体言之，液
3、动的特点是平稳、噪音小、力量大，缺点是用久之后易漏油，污染工作环境。而机械式的一般多为电机驱动，螺杆传动，它不存在漏油问题，且自锁保护简单易行。就其发展趋势而言，一定是朝着安全、简便、使用寿命长、噪音小、价格低廉的方向发目 录第1章 机械部分的设计计算1 1.1 传动方案的设计 1 1.2 螺旋传动的设计 11.2.1 已知条件 11.2.2 选材 11.2.3 由耐磨性计算（为中径） 21.2.4 螺杆强度校核 31.2.5 螺母螺纹牙校核 41.2.6 按抗磨损能力计算螺母的旋合圈数 6 1.3 电动机的选择 7 1.3.1 原始条件 7 1.3.2 计算电动机的额定功率 7 1.4 带及
4、带轮的设计选择 8 1.4.1 原始条件 8 1.4.2 确定计算功率 81.4.3 选V带型号 8 1.4.4 确定带轮直径 8 1.4.5 验算带速 9 1.4.6 确定带长L及中心距9 1.4.7 校核小带轮包角 10 1.4.8 计算根数Z 10 1.4.9 计算初拉力 11 1.4.10 计算对轴压力 11 1.4.11 带轮型号的选择 11 1.5 套筒滚子链的传动设计 13 1.5.1 原始条件 13 1.5.2 选择链轮齿数 13 1.5.3 计算功率 131.5.4 确定链条的节数 131.5.5 确定链条的节距 141.5.6 确定链长及中心距 151.5.7 验算带速 1
5、51.5.8 计算压轴力 161.5.9 链轮的主要尺寸 16 1.6 轴承的选择 19 1.6.1 螺杆顶部的轴承的选择 191.6.2 螺杆底部的轴承的选择 201.6.3 导轮处轴承的选择 21 1.7 保险螺母的设计 23 1.7.1 从弯曲强度计算螺母允许磨损的最大量 23 1.7.2 从剪切应力计算螺母允许的磨损最大量 24 第2章 控制电路的设计 2.1 控制电路的设计 26 2.1.1 主要实现的功能 26 2.1.2 控制原理图 26 2.1.3 控制原理说明 26结论 29致谢 30参考文献 31附录 32第一章 机械部分的设计计算1.1 传动方案的设计1.2 传动螺旋的设
6、计1.2.1 已知条件 轴向载荷 =（假设单边举升臂的重量为） 起重高度LL=17001.2.2 选材见参考书,表10-1螺杆：45钢 螺母：青铜选梯形螺纹（）取单头、梯形螺纹，整体螺母1.2.3 由耐磨性计算为中径 取值（），为螺母高 整体式螺母： 部分螺母： 所以取 计算 矩形、梯形螺纹 按梯形螺纹计算 查有关手册取标准值 取 计算螺母高度 计算旋合圈数 校核自锁情况 自锁条件为 值由参考书,表10-2中求得 当量摩擦系数的计算 当量摩擦角的计算 校核 自锁1.2.4 螺杆强度校核 扭拧力矩 许用应力 对碳钢可取 本设计取为 计算 合格1.2.5 螺母螺纹牙校核 弯曲强度 为螺纹牙根部宽度
7、 对矩形螺纹 对梯形螺纹 所以 为工作高度 对矩形和梯形螺纹 所以 为螺母高度，则旋合圈数 许用弯曲应力（见参考书，表10-3） 青铜螺母 计算 剪切应力计算 青铜螺母 1.2.6 按抗磨损能力计算螺母的旋合圈数 合格 1.3 电动机的选择 本设计初步拟定举升速度约为 总上升时间约45.6s1.3.1 原始条件 最大举升重量 由参考书知各传动件的传动效率分别为 1.3.2 计算电动机的额定功率 由参考书知,取电动机的额定功率为3 电动机的型号为 ，满载转速为1420。 1.4 带及带轮的设计选择 1.4.1 原始条件 主要已知条件 传动功率 转速 =1420 根据举升机的升程为1700，导程为
8、7及初步定的上升时间45.6s ,可推算出螺杆的转速。 由 , 知 1.4.2 确定计算功率 查参考书目,表7-3的工作情况系数=1.2 计算功率 式中为名义功率 1.4.3 选带型号 由、，查参考书,图7-15确定带型号，截面尺寸见参考书,表7-1 选A 型带 1.4.4 确定带轮直径 由参考书，表7-4选=90 就取 1.4.5 验算带速 须 最好为 1.4.6 确定带长L,中心距 初选带长中心距 选 选标准带长 由参考书 ,表7-2 选与相近稍长的 选 , 实际中心距 可留出调整余量 取 1.4.7 校核小带轮包角 须符合 合适 1.4.8 计算根数 由参考书目,表7-5查出=1.03
9、由参考书目,表7-6查出 计算 由参考书目,表7-7 查出(用插值法算出中间值) 由查考书 ,表7-8查出包角系数 =0.92 由查考书 ,表7-2查出长度系数 材质系数的取值 .棉窗布,棉线绳结构 .化纤绳结构 本设计的取 计算根数 取 根 1.4.9 计算初拉力 查参考书目，表7-1，查出值（密度） 计算初拉力 1.4.10 计算对轴压力 由 作为设计轴承的依据 1.4.11 带轮型号的选择 由参考书，（）的条件 带轮基准直径（为轴的直径，单位为）时，可采用实心式； 可采用腹板式（当可采用孔板式）； 时，可采用轮副式 小带轮选择： 普通带轮 A S GB 10412 大带轮的选择: 普通带
10、轮 A III GB 10412 1.5 套筒滚子链的传动设计 1.5.1 原始条件 主要已知条件 传动功率 取 主动链轮的转速 从动链轮的转速 速度范围 .低速()按静力强度计算 .中速()和高速(按功率曲线设计 1.5.2 选择链轮齿数 , 假定链速,由参考书,表9-8选取主链轮轮齿数 选取从动链轮齿数 1.5.3 计算功率 由参考书,表9-9查得工作情况系数,故 1.5.4 确定链条的节数 初定中心距则链节数为 取 节 1.5.5 确定链条的节距 由参考书,图9-13按主动链轮转速估计,链工作在功率曲线顶点的右侧时,可能出现滚子、套筒冲击疲劳。由参考书，表9-10查得主动链轮齿数系数 主
11、动链轮链长系数 选取单排链由参考书,表9-11查得 多排链系数 故得所需传递的功率为 根据主动链轮的转速及功率,由参考书,图9-13选链号为08A单排链。同时也证实原估计链 工作在额定功率曲线顶点的右侧是正确的。再由参考书表9-1查得链节距为 . 1.5.6 确定链长及中心距 = 中心距减小量 实际中心距 由于,且中心距为链节时,可使(常量) ，详见参考书, 故取 1.5.7 验算链速 （在之间） 故正确 1.5.8 计算压轴力 有效拉力 压轴力系数 = 压轴力 1.5.9 链轮的主要尺寸 选材 45钢淬火处理 主要尺寸 节圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿侧凸缘最大直径(可按公式计算)也可按
12、参考书,表8-15查取 , 最大齿根距离 (偶齿数) (奇齿数) 所以 轴面主要尺寸 见参考书,表8-4所示 链条及链轮的确定 链条的选择：08A-1 GB1243.1 链轮的齿形由GB1244-85规定 1.6 轴承的选择 1.6.1 螺杆顶部的轴承的选择 选择的前提条件 大带轮的轮毂直径最大为60 轴承应以承受轴向载荷为主,径向载荷为辅 预期计算寿命为=3000 查参考书,表7-101,计算当量动负荷 当, 当, 查参考书，表13-6 知载荷系数 所以 计算轴承应有的基本额定动载荷 查参考书,表7-101，选择轴承 选择：滚动轴承 GB298-64 额定动负荷 C=55.7KN 计算轴承的
13、实际寿命 1.6.2 螺杆底部的轴承的选择 选择的前提条件 由于底部的轴承主要承受径向力,所以选用深沟球轴承 查参考书,表6-1,计算当量动负荷 当, 当, , N 查参考书，表13-6 知载荷系数 所以 计算轴承应有的基本额定动载荷 = 查参考书,表6-1，选择轴承 选择：滚动轴承 106 GB276-89 额定动负荷 C=10.4 KN 计算轴承的实际寿命 1.6.3 导轮处轴承的选择 选择的前提条件 由于导轮处的轴承主要承受径向力,所以选用深沟球轴承 查参考书,表6-1,计算当量动负荷 当, 当, , N 查参考书，表13-6 知载荷系数 所以 计算轴承应有的基本额定动载荷 先确定导轮转
14、速 由于螺母上升的速度为，导轮的半径设计为，导轮的线速度也为 再由 所以导轮转速 计算轴承应有的基本额定动载荷 35 查参考书,表6-1，选择轴承 选择：滚动轴承 309 GB276-89 额定动负荷 C=37.8 KN 计算轴承的实际寿命 1.7 保险螺母的设计 考虑到螺杆与螺母要长期发生相对摩擦，而螺杆的耐磨性又高于螺母，所以只要保证螺母不失效便行。1.7.1 从弯曲强度计算螺母允许磨损的最大量 弯曲强度 为螺纹牙根部宽度 对矩形螺纹 对梯形螺纹 所以 为工作高度 对矩形和梯形螺纹 所以 为螺母高度，则旋合圈数 许用弯曲应力（见参考书，表10-3） 青铜螺母 计算螺纹牙根部允许宽度的最小值
15、 所以螺母允许的轴向的磨损量为： 1.7.2 从剪切应力计算螺母允许的磨损最大量 青铜螺母 所以螺母允许的轴向的磨损量为： 综上所述，当保险螺母与传动螺母间的间隙由开始调好的5mm变成2mm时，即磨损量达到3mm时，则证明螺母已磨损到危险值，必须更换。示意图如下： 第二章 控制电路的设计2.1 控制电路的设计2.1.1 主要实现的功能：.能实现电机的正反转。.能保证在链条断掉时，及时将电机停止。2.1.2 控制原理图： 2.1.3 控制原理说明 符号介绍 - 主电路控制闸刀 - 保险丝 - 继电器- 继电器 - 热继电器 - 电动机 - 控制电路的主控开关 - 电机正转按钮 - 电机反转按钮
16、- 举升臂上限行程开关（左臂，即电机一侧）- 举升臂上限行程开关 (右臂) - 举升臂下限行程开关（左臂）- 举升臂下限行程开关（右臂）- 链轮断裂时的控制开关 原理说明 合上闸刀。当按下时，继电器得电，其常开触头闭合，使电动机得电且正转，举升臂上升。当举升臂升到上限位置时，会压开上限行程开关或，使电机停止正转。 当按下时，继电器得电，其常开触头闭合，电动机反转，举升臂下降。如果举升臂降到下限位置时，便会压开行程开关或，使电机停止反转。举升臂在上升或下降过程中可以通过和按钮随时改变其运动方向。当按按钮的顺序变化时是同样的原理。另外，链条断了时，还可通过压开行程开关迫使电动机停转。结论通过这次毕
17、设，我不仅对双柱举升机的结构、原理有了一个清楚的认识，而且对各种系列的举升机的性能有了个初步的了解。目前，市场上主要的产品是：、双电机的螺纹传动举升机、液压传动的举升机和单电机的螺纹传动举升机。其中双电机的螺纹传动举升机特点是：结构简单、易于安装；但是，左、右电动机运行容易不一致，导致左、右举升臂的举升速度不一样，这就需要安装负反馈，那么在成本上就有所上升。而液压的特点是：运行平稳、噪音小，但设计起来较复杂且易漏油，污染工作环境。再来看第三种类型，也就是本次设计所采用的方案，它较之前者，结构稍复杂，但控制电路简单 、不需要负反馈、成本低；较之后者，则结构略显简单、不污染环境，但平稳性、噪音方面
18、则不足。所以，我认为能够集平稳性高、低成本、低噪音、零污染的举升机必将占领市场。我想这也是以后我们的课题应该努力的方向吧！ 致谢经过近3个月的努力，车用双柱举升机设计终于完成了。在此，我要特别向我的指导老师-衣老师表示深深的致谢，同时还要对帮助过我的同学、老师表示谢意，因为正是有了他们，我的毕设才能得以顺利完成。老师们严谨的治学态度、开阔的视野、精益求精的精神永远是我学习的榜样。在他们的悉心指导和监督下，我懂得了从实践中学习，怎样把以前所学的知识应用到实践中的道理。在这次毕设中，我将以前的知识运用于实践，并发现了许多自己的不足之处，这对我以后工作的进一步提高将有很大的帮助。由于这是一次比较大的
19、设计，错误和不足之处在所难免，敬请各位老师及同学批评指正。 设计者：舒伟 2004年6月8日 参考文献 . 吴宗泽 罗圣国主编 机械设计课程手册 高等教育出版社 1996年4月 . 王宗发主编 实用机械设计北京理工大学出版社 1998年2月 . 汪恺主编 机械设计标准应用手册第三卷 机械工业出版社 1996年10月 . 濮良贵 纪名刚主编 机械设计第七版 高等教育出版社 2001年6月 . 贾耀卿主编 机械零件手册中国标准出版社 1995年9月 . 中国农业机械化科学研究院 编 实用机械设计手册上册 1985年7月 . 秦曾煌主编 电工技术第五版 高等教育出版社 1998年5月 . 中国纺织大
20、学工程图学教研室等编 画法几何及工程制图第四版 上海科学技术出版 1982年6月 . 廖念钊 古萤庵 莫雨松 李硕根 杨兴俊编 互换性与技术测量第四版 中国计量出版社 2000年1月 . 章宏甲 黄谊主编 液压传动 中国工业出版社 2000年9月 . 葛伟亮 贺力勤编著 电磁控制元件北京理工大学出版社 2001年11月. 周凤云 主编 工程材料及应用 华中理工大学出版社 1999年10月 附录英文资料： Forging, Casting and CNC MachiningForgingTo forge something you make a mold out of very good ste
21、el. You put a squeeze the mold. HARD! As in many tens (and for large things, hundreds) of tons, from a press that may outweigh your house. (The moveable half of the mold is called a tool; the stationary half is called a die.) The metal flows like toothpaste, and when you open the mold, you have your
22、 part. A little finishing, and its ready to use. Its an expensive process to set up (the molds are very expensive to make, and the press, while quite simple, is huge, and costs accordingly) but if you make a lot of something, it can be quite cheap. The lump of metal can be cold (by metal standards,
23、1/3 of its melting point) or hot (near the melting point, about the only option if you want to forge iron). Other common processes are casting (pouring liquid metal into a mold) and CNC (Computer Numeric Control) machining. The strongest result is usually from forging. As metal cools, it forms grain
24、s. The grains are strong, but they dont stick to each other perfectly. So castings may well break, and if you look at the break, it will show a bumpy matte surface, as it will have separated between individual grains. In metalurgists terms, it shows poor ductility. When you forge a piece of metal, t
25、he high pressures collapses the individual grains. The result is a little denser, and will tend to bend rather than break. It can be a lot stronger than a casting, or the same shape cut out of a flat lump of metal. The surface, since it took the highest loads will often be the strongest, and the les
26、s you can disturb this surface, the tougher the part. A break may actualy show a fairly shiny surface, as the space between the grains is gone. The direction of flow as the metal is squeezed imparts a grain structure to the metal that is a bit like that of wood, making it substantially stronger in s
27、pecific directions. Well-designed forging tools and dies control this flow so as to make the part strongest in the directions it is expected to be stressed in. CNC MachiningCNC starts with a peice of metal, sometimes called a billet. (Billet: pretentious word for lump of metal, used by machinests an
28、d marketeers to confuse outsiders.)That peice of metal might have been cast, forged, or rolled (squeezed between rollers, sort of a limited forging, only capable of making flat things with straight grain like a board). It is put into a fairly standard machine tool, that has had position sensing and
29、motors on the control knobs installed. This is basically just a robot machinist. You use a rotating cutting tool to cut away all the metal that isnt your crank. 3D metal etch-a-sketch, with the computer interpolating so the circles come out looking pretty smooth. The down-side of CNC machiningThere
30、are a couple of issues. First, it wastes a lot of metal. The stuff removed is just metal shavings, and can only be sold for scrap. By comparison, forging uses almost all of the metal, except for a little bit of flash that seeps into the crack between the tool and the die. The process can be time con
31、suming - you can remove a couple of cubic inches of metal per minute. (limited mostly by your ability to keep the friction of cutting from overheating, and possibly melting things. This is especially important for the cutting tool, which may be severely weakened if you get it too hot, never mind near to melting), A part that is sprawling like your right crank, can take 10 minutes or more to make, compared to the small number of seconds that it takes a press to cycle. (A larg
