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機(jī)械螺旋驅(qū)動汽車雙柱舉升機(jī)設(shè)計
學(xué)生姓名：左羅 班級：0881054
指導(dǎo)老師：賀紅林
摘要：機(jī)械螺旋驅(qū)動雙柱舉升機(jī)是眾多舉升機(jī)的一種，它主要用于對汽車的維修。當(dāng)前舉升機(jī)的產(chǎn)品種類比較多：按提升動力來分有液壓和機(jī)械兩種形式；按結(jié)構(gòu)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(jī)都有自己的優(yōu)缺點，本課題就是將舉升機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)型、適用型更好的舉升機(jī)。
首先，對市面上常用的一些舉升機(jī)進(jìn)行分析，結(jié)合它們的優(yōu)缺點，我設(shè)計選用機(jī)械傳動作為舉升機(jī)的動力傳動。傳動路線為：電動機(jī)——皮帶傳動——主螺旋副傳動——鏈傳動——副螺旋副傳動形式。經(jīng)過幾個月的努力：
1） 完成了對電動機(jī)的選擇，選用一般用途（IP44）系列三相異步電動機(jī)，根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)布置，采用臥式封閉結(jié)構(gòu)
2） 完成了對立柱與托臂的計算和校核
3） 設(shè)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(jié)構(gòu)的安全性設(shè)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(guān)鍵詞：滑動螺旋副 絲杠 鏈條 V帶
指導(dǎo)老師簽名：
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)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(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)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(dān)。
作者簽名： 左羅 日期：2012.6.1
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 左羅 日期：2012.6.1
導(dǎo)師簽名： 日期：
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目機(jī)械螺旋驅(qū)動汽車雙柱舉升機(jī)設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 088105443
學(xué) 生 姓 名 左羅
指 導(dǎo) 教 師 賀 紅 林
填表日期： 年 月 日
1、 選題的依據(jù)及意義：
現(xiàn)代汽車工業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展而日新月異, 新工藝、新材料、新技術(shù)廣泛運用, 特別是電子技術(shù)、液壓技術(shù)在汽車上應(yīng)用, 使當(dāng)今的汽車是集各種先進(jìn)技術(shù)的大成, 新穎別致的汽車時時翻新。而現(xiàn)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(shù)的過程。
隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展, 日益呈現(xiàn)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(shè)計一套新型的汽車舉升機(jī)。
2、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
汽車發(fā)明后不久，汽車維修機(jī)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(jī)的發(fā)展史告訴我們，發(fā)明第一臺自動舉升機(jī)的靈感來自理發(fā)師的椅子，因為它可以快速升降和旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓舉升機(jī)，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(jī)的旋轉(zhuǎn)功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉(zhuǎn)360°。也許你經(jīng)常去的一個汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種舉升機(jī)為客戶提供日常的汽車維修服務(wù)，這種舉升機(jī)大多已經(jīng)工作了75年了。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式舉升機(jī)設(shè)計上的局限性很快就顯露出來了。如果只是在汽車四周進(jìn)行檢測維修工作的話，這種舉升機(jī)也就足夠了，但是這種舉升機(jī)的起重臂和中央立柱會妨礙進(jìn)入汽車底部的大部分區(qū)域。針對單柱式舉升機(jī)的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多舉升機(jī)的設(shè)計方案并作了許多改進(jìn)工作?，F(xiàn)在，舉升機(jī)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(qū)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(jī)設(shè)計方案。某些舉升機(jī)可能同時具有這些設(shè)計方案中的幾個特點
我國的汽車舉升機(jī)是20世紀(jì)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。90年代開始，國內(nèi)舉升機(jī)逐漸開始普及，隨著我國汽車保有量的增加，舉升機(jī)作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加?，F(xiàn)在舉升機(jī)市場已經(jīng)擁有近百個中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。
2003年，中國汽車市場呈現(xiàn)高速增長勢頭，當(dāng)年被許多業(yè)內(nèi)專家公認(rèn)為中國開始進(jìn)入汽車社會。在汽車消費結(jié)構(gòu)方面，家庭購買比例越來越大，已經(jīng)成為市場需求的主體，中國從此將開始進(jìn)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(jié)構(gòu)的變化和消費者消費理念的成熟而呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿兔篮玫那熬?。目前，國?nèi)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(jī)會。隨著市場開放程度增大，多方力量在角逐國內(nèi)汽車維修保養(yǎng)市場。
舉升機(jī)在汽車維修養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮著至關(guān)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(hù)企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有舉升機(jī)。舉升機(jī)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)。
目前市場上以國內(nèi)品牌為主，有：營口大力、深圳高昌等。此類舉升機(jī)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(yīng)用一定注意，須配后輪側(cè)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(yīng)小于2.5MM。在滿足以上情況，一般測試結(jié)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(jī)是一個被廣泛采納的舉升機(jī)，在最近幾年所有新銷售的舉升機(jī)中，至少三分之二都是這種類型的。這種設(shè)計之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種舉升機(jī)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(jìn)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(jī)幾乎可以用來進(jìn)行所有汽車的維修作業(yè)。這種舉升機(jī)的懸臂和接觸襯墊的布局，使得維修工能夠很容易地進(jìn)入汽車的整個底部，進(jìn)行車底的維修操作。因此，幾乎所有主要的舉升機(jī)生產(chǎn)廠家都要生產(chǎn)至少一種型號的雙柱托舉式舉升機(jī)。
有資料顯示，舉升機(jī)全球的市場規(guī)模約為100億美元，而國內(nèi)舉升機(jī)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(jī)在未來的需求量也將不斷增加，受到金融危機(jī)的影響，預(yù)計在未來五年內(nèi)，舉升機(jī)市場將維持在8%～15%的增長率。隨著技術(shù)開發(fā)的日薪月異，舉升機(jī)在設(shè)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(shù)的不斷成熟，其標(biāo)準(zhǔn)也將逐步統(tǒng)一化。技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品將占領(lǐng)市場。海外市場將是未來主要增長點，目前已經(jīng)有不少廠商通過開拓海外。
1.2 目前國內(nèi)舉升機(jī)的各種型號及優(yōu)缺點
目前市場上可以看到舉升機(jī)的型式各異、尺寸不同的舉升機(jī)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(shù)的舉升機(jī)適合進(jìn)行一些其它的維修作業(yè)，生產(chǎn)廠家有三力、JIG（金華）、漢麥克森、序達(dá)、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(chǎn)的舉升機(jī)的形式也比較繁多，從立柱構(gòu)造來分類，主要有單柱式舉升機(jī)、雙柱式舉升機(jī)、四柱式舉升機(jī)、剪式舉升機(jī)和地溝式舉升機(jī)等。
一、單柱式舉升機(jī)
單柱式舉升機(jī)（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(jìn)行維修的專用設(shè)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?qū)囕v底盤進(jìn)行各種維修作業(yè)的機(jī)具。單柱舉升機(jī)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(jī)具。 單柱車輛舉升機(jī)分可移動式的和固定式的兩種型號。單柱移動式舉升機(jī)適用于室內(nèi)外場地，單柱固定式舉升機(jī)適用于室內(nèi)面積較為緊湊的場所。
圖1.1 單柱式汽車舉升機(jī)
二、雙柱式舉升機(jī)
雙柱式汽車舉升機(jī)（圖1.2）是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的專用機(jī)械舉升設(shè)備，廣泛應(yīng)用于轎車等小型車的
圖1.2 普通雙柱式汽車舉升機(jī)
維修和保養(yǎng)。雙柱式汽車舉升機(jī)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(jī)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(jī)圖1.3所示）就靠橫梁抵消。
1.3 龍門式汽車舉升機(jī)
雙柱式舉升機(jī)有對稱式和非對稱式兩種。對稱式舉升機(jī)四根臂的臂長大致相等，這樣使得汽車中心（或質(zhì)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(jī)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(jī)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(jī)的立柱向后旋轉(zhuǎn)了一個角度（大約30°），并且前臂比后臂稍微短一些。當(dāng)把汽車停放到這種非對稱式的舉升機(jī)適當(dāng)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(jìn)出。而且，這種非對稱式舉升機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)
四柱式汽車舉升機(jī)（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(jī)械舉升設(shè)備，四柱式汽車舉升機(jī)也很適合于四輪定位用，因為一般四柱式汽車舉升機(jī)都有一四輪定位檔位，可以調(diào)整，可以確保水平。四柱舉升機(jī)按其結(jié)構(gòu)又分為上油缸式以及下油缸式兩種。上油缸式四柱舉升機(jī)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(jī)主要依靠四根鏈條拉起四個角，拉力油缸置于頂部，這種結(jié)構(gòu)簡單，但自重增加。多數(shù)上油缸式四柱舉升機(jī)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(jīng)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(jī)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(dá)四面。這種結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(lián)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(jī)
四、剪式舉升機(jī)
剪式舉升機(jī)執(zhí)行部分采用剪式疊桿形式,電力驅(qū)動機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，目前廣泛用于大型車輛維修。剪式舉升機(jī)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(qiáng)度大（如在公共汽車）的修理領(lǐng)域無疑是最好的選擇。而且由于結(jié)構(gòu)簡單，同步性好，一般常用作四輪定位儀的平臺。
剪式舉升機(jī)分為大剪（子母式圖1.5），小剪（單剪圖1.6）舉升機(jī)，超薄系列剪式舉升機(jī)等幾種類型。 小剪舉升機(jī)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(jī)涌出比較多，是配合四輪定位儀德最佳設(shè)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(jī)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(jī)以及普通四柱舉升機(jī)，而本機(jī)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(jī)器是今后的主流產(chǎn)品，國外大規(guī)模使用本類產(chǎn)品。
圖1.5 子母式剪式汽車舉升機(jī)
1.6 單剪式汽車舉升機(jī)
五、地溝式舉升機(jī)
地溝式舉升機(jī)（圖1.7）是大型客車維修的理想設(shè)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(jī)，安裝于地溝上面兩沿邊軌道上，一般采用電動驅(qū)動方式，蝸桿、蝸輪減速，從而帶動絲桿、舉升大梁升降。這種設(shè)計方式使得地溝式舉升機(jī)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(jìn)行維修的維修企業(yè)最為理想的舉升設(shè)備。地溝跑道式四輪定位舉升機(jī)前輪轉(zhuǎn)角盤(選購件)位置可調(diào)，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(jī)
從舉升機(jī)的驅(qū)動類型來分類，目前主要分為氣動、液壓、機(jī)械式三大類。其中尤以液動居多，機(jī)械式次之，氣動最少，下面簡單介紹下液壓類和機(jī)械類的舉升機(jī)優(yōu)劣。
一、機(jī)械式舉升機(jī)
機(jī)械式舉升機(jī)主要有單電機(jī)驅(qū)動的螺紋傳動舉升機(jī)和雙電機(jī)驅(qū)動的螺紋傳動舉升機(jī)。機(jī)械式舉升機(jī)流行于1992-1998年間，主要由寶得寶,衡臣,中大,申俠生產(chǎn)，該類舉升機(jī)特點是同步性好，由于一般多為電機(jī)驅(qū)動，螺桿傳動，它不存在漏油污染問題，且自鎖保護(hù)簡單易行。但由于機(jī)械磨損維護(hù)成本高（經(jīng)常需要更換銅鑼母以及軸承），每年一臺舉升機(jī)的維修更換需要1000元左右，客戶最終會將該產(chǎn)品更換為維護(hù)成本小的液壓舉升機(jī)。
二、液壓式舉升機(jī)
液壓式舉升機(jī)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(jī)維護(hù)成本低，油缸使用5－10年沒問題，而且就舉升機(jī)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(jī)必將是今后舉升機(jī)市場發(fā)展的主流。
液壓舉升機(jī)分為兩種一種是單缸舉升機(jī)，一種是雙缸舉升機(jī)。
單缸液壓舉升機(jī)的優(yōu)點是：同步性好，不存在顛簸現(xiàn)象，帶厚底板，舉升機(jī)得扭力靠底板抵消，容易調(diào)平，整機(jī)安全性好，適用于地基較差的地方。
雙缸舉升機(jī)又分為兩種：龍門式舉升機(jī)和薄地板舉升機(jī)，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(diào)整得松緊一致，舉升機(jī)才可以同步。
舉升機(jī)的分類依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)還有許多方法，但立柱的構(gòu)造是任何一種舉升機(jī)最明顯的特征，而它的驅(qū)動升降系統(tǒng)也是不同用戶群體選購舉升機(jī)最重要的考慮因素。在這里僅依據(jù)這兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單的分類介紹，如果具體的選購，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的查詢有關(guān)舉升機(jī)的文章，盡可能擴(kuò)充相關(guān)專業(yè)知識
三、研究內(nèi)容：
主要內(nèi)容如下：
1.首先確定絲杠能否承載近3噸重的升舉載荷，結(jié)果不能。
2.選用導(dǎo)軌類型，實現(xiàn)絲杠和導(dǎo)軌的同載升舉。
3.設(shè)想絲杠和導(dǎo)軌同時升舉承載的布局設(shè)置，實現(xiàn)升舉的可行性。
4.對于平穩(wěn)升舉安全升舉的控制方式進(jìn)行設(shè)定和選擇，決定用制動閥限制絲杠的旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)升舉的定位。
5.同步升舉的實現(xiàn)選擇，初步設(shè)想兩種方案，一是通過蝸桿與絲杠來實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，二是通過鏈傳動來實現(xiàn)絲杠的同步旋轉(zhuǎn)，最后選用鏈傳動。
6.電動機(jī)與絲杠實現(xiàn)動力傳動的方案選擇，一是通過鏈傳動來實現(xiàn)，二是通過帶傳動來實現(xiàn)，三是通過齒輪嚙合來實現(xiàn)，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(shè)定。
9.開關(guān)控制的選擇.
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
機(jī)械式舉升機(jī)的特點：同步性好，但機(jī)械維護(hù)成本高（換銅螺母及軸承）。機(jī)械連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設(shè)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(dǎo)致升降時拖架的移動不能同步。
液壓式舉升機(jī)的特點：維護(hù)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(jī)械式地連接在對面立柱的托架上。
雙柱式液壓舉升機(jī)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(jī)的特點：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機(jī)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(yīng)用。
3，工作進(jìn)度安排
1） 查閱相關(guān)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(jī)的總體方案設(shè)計 2周
3） 舉升機(jī)的傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 2周
4） 舉升機(jī)的總體裝配圖設(shè)計 2周
5） 舉升機(jī)的零部件工作圖設(shè)計 2周
6） 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 3周
7） 畢業(yè)設(shè)計審查、畢業(yè)答辯 2周
五、參考文獻(xiàn)
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[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(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(shè)計主要內(nèi)容及步驟 ...............................................2 1.4 設(shè)計的目的和意義 .................................................2 2、 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 尺寸和結(jié)構(gòu) .......................................................3 2.2 傳動路線的設(shè)計 ...................................................4 2.3 同步裝置的選擇 ...................................................4 2.4 電機(jī)的選擇 .......................................................5 3、 立柱與托臂的設(shè)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(shè)計 4.1 螺旋傳動的設(shè)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(xiàn) .............................................................34 致 謝 ...............................................................35 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jī)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(shè)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(jī)廠家很少，對舉升機(jī)的研究工作還 很欠缺，因此對汽車舉升機(jī)的設(shè)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(jī)的分類 我國的汽車舉升機(jī)是 20 世紀(jì) 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(jī)產(chǎn)品種類較多：按提升動力來分，有液壓和機(jī)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(jī)的優(yōu)缺點分析 機(jī)械式舉升機(jī)的特點：同步性好，但機(jī)械維護(hù)成本高（換銅螺母及軸承） 。機(jī)械 連接可以是鋼絲繩或鏈條，這樣設(shè)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(dǎo)致升降時拖架的移動不能同步。 液壓式舉升機(jī)的特點：維護(hù)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(jī)械式地連接在對面立柱的托架上。 雙柱式液壓舉升機(jī)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(jī)的特點：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機(jī)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(yīng)用。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 1.3 設(shè)計主要內(nèi)容及步驟 1.3.1 舉升機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)承載能力及通常車輛的尺寸，設(shè)計出總體框架的大小 1.3.2 舉升機(jī)傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 主要考慮電機(jī)，以電機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行傳動系統(tǒng)初始條件的設(shè)計，并對螺旋傳動中 的絲杠螺母進(jìn)行急停裝置和安全保險裝置的設(shè)計 1.3.3 舉升系統(tǒng)零部件的設(shè)計 對立柱，托臂以及連接裝置進(jìn)行設(shè)計計算 1.4 設(shè)計的目的和意義 1.4.1 設(shè)計的目的 通過進(jìn)行全面的設(shè)計計算，來研制出一種適用型，經(jīng)濟(jì)型的機(jī)械式雙柱舉升機(jī)， 它在舉升車輛的應(yīng)用范圍上以及在維修廠的工作環(huán)境上得到優(yōu)化設(shè)計。 1.4.2 設(shè)計的意義 通過對舉升機(jī)全面系統(tǒng)的設(shè)計計算，對了解舉升機(jī)的構(gòu)造和傳動進(jìn)行了深入的 探討，對人們了解舉升機(jī)，應(yīng)用舉升機(jī)以及以后的改進(jìn)工作都有很高的現(xiàn)實意義。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 尺寸和結(jié)構(gòu) 本機(jī)由立柱、滑套、底座三大部分組成。 對舉升機(jī)整體尺寸的設(shè)計使其滿足汽車在舉升機(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)、電動機(jī)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(dǎo)間輪，承受升降過 程中產(chǎn)生的側(cè)向力并起導(dǎo)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(chǔ)上;在底座內(nèi)設(shè)有鏈 傳動及其張緊裝置。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 2.2 傳動路線的設(shè)計 圖 2-2 舉升機(jī)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(jī) 11.13 帶輪 12 皮帶 14 主絲杠 舉升機(jī)一般常見的傳動路線有液壓傳動和機(jī)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(shè)安全保險裝置。 機(jī)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(jìn)，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(jī)械傳動(含鋼絲繩傳動)的各種舉升機(jī)使用 情況，我設(shè)計選用機(jī)械傳動。 傳動路線為：電動機(jī)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(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jī)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(jī)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(fù)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(jī)與加工精度相近的在裝配時進(jìn)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(shè)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(shè)置調(diào)整方便的鏈傳動的張緊裝置。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 2.4 電機(jī)的選擇 (1)電動機(jī)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(jì)性和可維護(hù)性，選用一般用途 （IP44）系列三相異步電動機(jī)，根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)布置，采用臥式封閉結(jié)構(gòu)。 (1)電動機(jī)容量計算 電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的功率為 3 KW 通過機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版） 查詢所需電機(jī)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(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 舉升機(jī)工作轉(zhuǎn)速一般，故選擇常用的電機(jī)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(jī)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(shè)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(jī)功率大小，操作運行中安全以及機(jī) 構(gòu)布置等?，F(xiàn)在的舉升機(jī)的舉升速度一般在 13m 之間，設(shè)計選擇的舉升速度為 2.1m/min。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 3、 立柱與托臂的設(shè)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(qiáng)度校核 3.1.1.1 校核正應(yīng)力強(qiáng)度 /W MmaxAX (3-1） 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 =MC/W =2748272.10.1/253.83=1082.72Kg cm2 許用應(yīng)力選: =541100/(9.85)=1102.04Kg/cm 2 max<,滿足強(qiáng)度條件。 3.1.1.2 校核剪應(yīng)力強(qiáng)度 )/(IQ)S/(ISZBCmax (3-2) =5234.804Kg/(16.43628.2cm)=11.294Kg/cm2 選 S=235MPa,而許用應(yīng)力=2351009.85=479.59Kg/cm 2, max<,滿足強(qiáng)度條件。 圖 3-2 立柱結(jié)構(gòu)圖 3.1.1.3 折算應(yīng)力強(qiáng)度校核 主立柱橫截面上的最大正應(yīng)力 max 產(chǎn)生在離中性軸最遠(yuǎn)的邊緣處,而最大剪應(yīng) 力 max 則產(chǎn)生在中性軸上,雖然通過上面的校核說明在這兩處的強(qiáng)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(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大,因此這里 的主應(yīng)力就比較大,有必要根據(jù)適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度理論進(jìn)行折算應(yīng)力校核,取該截面邊緣處 某點進(jìn)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(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(fù)雜應(yīng)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(qiáng)度理論4,將 X, X的數(shù)值代入,用統(tǒng)計 平均剪應(yīng)力理論對此應(yīng)力狀態(tài)建立的強(qiáng)度條件為: =( 2+3 2)-2 (3-4) 所以, =(082.712+311.292)-2=1082 kg/ cm2600MPa,max<,滿足強(qiáng)度條件。 3.2.3.2 校核剪應(yīng)力強(qiáng)度 21.93Pa 8)-(1012.8/370Kgb)-QS/I(a (3-16) 選: 235P,<,滿足強(qiáng)度條件。 3.3 聯(lián)接件的計算與校核 舉升機(jī)系統(tǒng)中螺栓的使用，設(shè)計中主要的有兩種 M10，M20，需要對其進(jìn)行校核， 以保證連接的可靠性要求. 螺栓的材料選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼 螺栓的預(yù)緊： 根據(jù)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(dāng) d 為 10 時， 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 35/Mpas (3-18) 根據(jù)公式計算得 F<=16720.5N 當(dāng) d 為 20 時， 3.41NF0 (3-19) 100N 的預(yù)緊力就可以滿足實際條件。 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為： L/dpmin0p (3-20) 式中,p--許用應(yīng)力， min1.25 螺 栓的剪切強(qiáng)度條件為： 4F/2 (3-21) 受力最大 F 為 10KN， 根據(jù)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(shè)計要求。 故 d 為 20 時同樣滿足聯(lián)接的需求，符合安全要求。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 4、 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 螺旋傳動的設(shè)計 滑動螺旋工作時，主要承受轉(zhuǎn)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(jù)耐磨性條件確定的，對于受力較大的傳力螺 旋，還應(yīng)該校核螺桿危險截面以及螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑性變形或斷裂； 對于要求自鎖的螺桿應(yīng)該校核其自鎖性。 機(jī)械式汽車舉升機(jī)的主傳動實際上就是一種螺旋傳動。然而由于受以往設(shè)計主 導(dǎo)思想的影響及材料選用的局限性，加之大多數(shù)汽車修理廠不注重對舉升機(jī)的保養(yǎng) 與維護(hù)，不能按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的舉升機(jī)在運行 3000 次的范圍內(nèi)更換工作螺母因 此，時常發(fā)生舉升機(jī)在工作過程中的墜車事故，造成設(shè)備損壞和人員傷亡，分析其 原因，絕大多數(shù)是由于舉升機(jī)工作螺母磨損所造成的。 圖 4-1 絲杠螺母結(jié)構(gòu)圖 為了保證自鎖性，機(jī)械式舉升機(jī)的絲桿一般都選用單頭梯形螺紋，螺旋副的摩 擦性質(zhì)為滑動摩擦，如圖 5-1 所示其特點是結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，有利于自鎖，能 保證舉升機(jī)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(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jī)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(jié)束 后，再將汽車放下來，無需進(jìn)行反復(fù)不停的升降運動，因此，絲桿不會出現(xiàn)溫升過 高的現(xiàn)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(guān)，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(qiáng)度、絲桿的穩(wěn)定性以及螺母螺牙的強(qiáng)度等均符合設(shè)計要求， 亦符合國際同類標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求。 表 4-1 初始條件的確定 4.1.2 設(shè)計過程 （1）確定中徑系數(shù)，可根據(jù)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(jī)屬于整體式，本人采用的中徑系數(shù) =1.80。 （2）由機(jī)械設(shè)計手冊可知用于校核的許用壓強(qiáng)p=15MPa （3）螺桿中徑的選擇可根據(jù)公式 22PF/A/dhzFP/(dhH)p項目 數(shù)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(jié)構(gòu) 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(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jī)械設(shè)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(jù) 得出為 86.4mm。2 旋合圈數(shù) z 可根據(jù)公式 選定 (4-2) 10pz 經(jīng)計算的 z=10.8，螺紋的工作高度 h 可根據(jù)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(shè)計則選用前者，所得結(jié)論為 h=4mm。 （5）工作壓強(qiáng) p 可由 確定phzdF2 代入數(shù)據(jù)得 p=2.3MPa 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用壓強(qiáng) 15MPa，故該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 （6）自鎖性校核 因螺旋副要求自鎖，還應(yīng)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(dāng)量摩擦角;f 為摩察系數(shù) 有機(jī)械設(shè)計手冊表 5-12，取摩察系數(shù) f=0.1 =30 0 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(qū)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(jīng)計算得出 T=108.5Nm， （8）螺桿以及螺母的計算 由機(jī)械設(shè)計課本表 5-13 可查出螺栓材料的許用應(yīng)力為 94MPa；螺母的許用彎曲應(yīng)力 為 50MPa；螺母的許用剪切應(yīng)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(yīng)力， 又有切應(yīng)力，因此，校核螺桿強(qiáng)度時，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險截面的計算應(yīng) 力 ，其強(qiáng)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(yīng)力 MPa， 代入數(shù)據(jù)，計算可得出為 =14.74MPa<=94MPa 符合強(qiáng)度要求 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 螺桿剪切強(qiáng)度由公式 (4-5b) bzdF1 式中： 材料的許用切應(yīng)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(shù)據(jù)，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(qiáng)度 螺桿的彎曲強(qiáng)度由公式 (4-5c) bbzdFh213 式中，b材料的許用彎曲應(yīng)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(shù)據(jù) 得 b=5.45
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