雙柱機(jī)械式汽車舉升機(jī)設(shè)計

1、II專業(yè)綜合課程設(shè)計題 目：雙柱機(jī)械式汽車舉升機(jī)設(shè)計班級： 姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 完成日期：2018/01/20 遼寧工程技術(shù)大學(xué)綜合課程設(shè)計任 務(wù) 書一、設(shè)計題目:雙柱機(jī)械式舉升機(jī)自動化改造二、原始資料本次課程設(shè)計主要是設(shè)計用于汽車維修的雙柱機(jī)械式舉升機(jī)，主要是針對國際上公認(rèn)的A、B體型型轎車和suv，車身長度在4.04.8米，車身寬度在1.52米，前后輪在2.52.7米。車身重量在4000kg左右。設(shè)計的雙立柱機(jī)械式舉升機(jī)主要包括：（1） 兩個框型立柱（2） 兩個垂直滑動在該框形舉升柱上的升降滑架（3） 兩個托臂和兩個軌道式托板其特征在于所述框形舉升柱是由結(jié)構(gòu)在下部的底板升底梁升矩

2、形齒輪箱及矩齒輪箱兩側(cè)短邊向上延伸的方形導(dǎo)柱連接上部的橫梁構(gòu)成的整體。三、上交材料1說明書，具體包含內(nèi)容：任務(wù)分析、設(shè)計過程、基本計算、設(shè)計結(jié)果，電路圖等。 10000字以上。2. 圖紙：裝配圖、零件圖四、成績評定 優(yōu)秀良好中等及格不及格滿分得分平時表現(xiàn)勤奮好學(xué)，善于思考勤奮積極，態(tài)度認(rèn)真比較勤奮不夠勤奮不勤奮，態(tài)度不端正10圖紙質(zhì)量方案合理新穎，表達(dá)規(guī)范方案合理，圖紙比較規(guī)范方案一般，圖紙基本規(guī)范方案基本合理，圖紙欠規(guī)范方案不合理，圖紙不規(guī)范30說明書質(zhì)量內(nèi)容全面，準(zhǔn)確內(nèi)容全面，基本準(zhǔn)確內(nèi)容一般，準(zhǔn)確性一般內(nèi)容基本全面，有小錯誤內(nèi)容不全，錯誤較多30答辯回答問題準(zhǔn)確流利回答問題比較準(zhǔn)確回答問

3、題基本準(zhǔn)確回答問題欠準(zhǔn)確回答錯誤30總分100綜合評定成績： 優(yōu)秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指導(dǎo)教師日期摘要汽車舉升機(jī)是用以支撐汽車底盤或車身的某一部分，使汽車升降的設(shè)備。它在汽車維修保養(yǎng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，無論是整車大修還是小修保養(yǎng)，都離不開它。液壓式汽車舉升機(jī)作為汽車舉升機(jī)家族中的一員，它有著其他舉升機(jī)無法比擬的優(yōu)勢，如它的結(jié)構(gòu)工作范圍廣，可維修高頂棚車輛，工作空間空曠等。本文較對雙立柱機(jī)械式舉升機(jī)進(jìn)行了設(shè)計，在確定了所要設(shè)計的方案之后，即針對了舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)要求進(jìn)行了設(shè)計與說明。同時對舉升機(jī)設(shè)計過程中所涉及到的工藝問題進(jìn)行補(bǔ)充說明，然后對汽車舉升機(jī)立柱，橫梁的截面特性，并

4、對主立柱，橫梁的強(qiáng)度和托臂的強(qiáng)度進(jìn)行了校核驗(yàn)算。設(shè)計并對液壓缸活塞桿強(qiáng)度以及受壓桿的穩(wěn)定性也進(jìn)行了驗(yàn)算，以及對鏈條和鋼絲繩等的選擇計算，以保證設(shè)計的舉升機(jī)滿足使用要求。關(guān)鍵字：滑動螺旋副；導(dǎo)軌；絲杠；制動；組合開關(guān)AbstractShuangzhu mechanical vehicle lift, which includes two box-shaped Jusheng pillar, two vertical sliding in the box-shaped piece of Jusheng-piece aircraft, two up and two track-holding arm

5、, their identity is in Jusheng pillar box-shaped structure in part by the end of Liang-bed or carpenters square or rectangle gear boxes and gear boxes on both sides of a square-short margin upward extension of the upper beam connecting a pillar overall; Jusheng pillar box is described below rectangl

6、e gear boxes installed electric motors is one of the driving boxes; and the piece-by-two parallel fixed in its orbit above the occasional arm-supporting, through the Hua Tao Kong spaces interlinked.Key Words：Silde screw pair；guide；screw；brak；Combination switch目錄1 緒論41.1 研究背景41.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.2.1 舉升機(jī)的分類

7、41.2.2 舉升機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析42 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1 尺寸和結(jié)構(gòu)52.2 傳動路線的設(shè)計52.3 同步裝置的選擇62.4 電機(jī)的選擇62.5 舉升行程H72.6 升降速度83 立柱與托臂的設(shè)計93.1 立柱的校核計算93.1.1 立柱的強(qiáng)度校核93.1.2 普通式雙柱舉升機(jī)的剛度分析與驗(yàn)算113.2 托臂的校核123.2.1 托臂截面形心和中心軸123.2.2 托臂內(nèi)力分析133.2.3 托臂的校核143.3 聯(lián)接件的計算與校核144 傳動系統(tǒng)的設(shè)計164.1 螺旋傳動的設(shè)計164.1.1 螺旋傳動初始條件的確定174.1.2 設(shè)計過程174.1.3 螺旋副尺寸參數(shù)設(shè)計結(jié)果214.1.4

8、 螺母的選用224.2 鏈傳動的選擇244.2.1 鏈傳動初始條件的確定244.2.2 設(shè)計步驟及計算公式254.3 帶傳動的選擇294.3.1 帶傳動設(shè)計初始條件的確定294.3.2 設(shè)計過程及校核計算295 控制系統(tǒng)和電氣元件的選擇335.1 主電路與繼電器控住電路設(shè)計335.2 電氣元件的選用355.2.1 制動器選用355.2.2 制動器的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用355.2.3 制動器的選擇355.2.4 開關(guān)的選擇35總結(jié)37致謝38參考文獻(xiàn)393511 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?yàn)樗谴蠖鄶?shù)汽車修理車間的常

9、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(shí)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(diǎn)分析機(jī)械式舉升機(jī)的特點(diǎn)：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(diǎn)：如果鋼絲繩或者鏈

10、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(diǎn)：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(diǎn)：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(diǎn)：四柱式在具有雙柱式液壓舉升機(jī)的特點(diǎn)的同時還可以實(shí)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。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

11、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2-1。圖2-1 舉升機(jī)參數(shù)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 kg175050 S3 KW3000*50*2200750 kg2.1.1 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(yùn)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。2.2 傳動路線的設(shè)計液壓傳動，具有平穩(wěn)，噪音低，易于

12、防止過載的優(yōu)點(diǎn)。但液壓元件與油缸有拍對運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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。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。

13、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。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，選用一般用途的Y（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） 電動機(jī)

14、容量計算電動機(jī)容量僅考慮功率即可功率 ：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：電動機(jī)功率PL=P/其中,傳動裝置的總效率：1為帶傳動的效率.取0.952為軸承的效率,取0.983為絲杠傳動的效率,取0.554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：PN1.1PL=1.1*2.4=2.64 KW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

15、寬度 （mm） 283最大高度 （mm） 245（3） 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇舉升機(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/min2.5 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。2.6 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(yùn)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。3 立柱與托臂的設(shè)計3.1 立柱的校核計算圖3-1 主立柱受力示意圖

16、3.1.1 立柱的強(qiáng)度校核（1） 校核正應(yīng)力強(qiáng)度 許用應(yīng)力選: =541100/(9.85)=1102.04Kg/cm2max,滿足強(qiáng)度條件。（2） 校核剪應(yīng)力強(qiáng)度選S=235MPa,而許用應(yīng)力=2351009.85=479.59Kg/cm2max600MPa,max,滿足強(qiáng)度條件。（2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度選:S=235MPA,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： 式中，s螺栓材料的屈服極限、A螺栓危險截面的面積A=d12/4、螺栓副間的摩擦力矩T

17、0.2F0d、d-螺栓的公稱直徑，當(dāng)d=10時：根據(jù)公式計算得F=16720.5N當(dāng)d=20時： 100N的預(yù)緊力就可以滿足實(shí)際條件。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為： 式中,p-許用應(yīng)力，Lmin=1.25d0螺栓的剪切強(qiáng)度條件為： 受力最大F為10KN根據(jù)公式計算的p=80MPa, =509.5 MPa，螺栓主要受擠壓，被剪斷的可能性很小,sMpa355，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。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，

18、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(shí)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(yùn)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

19、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4-1所示其特點(diǎn)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(diǎn)是摩擦阻力大，傳動效率低(30%)，在重載運(yùn)行的情況下發(fā)熱量高，不適于連續(xù)運(yùn)行。然而汽車舉升機(jī)的舉升運(yùn)動一般者為間隙式運(yùn)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(yùn)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)

20、，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 初始條件的確定項(xiàng)目數(shù)值單位軸向載荷15000N螺桿材料45號鋼無螺母材料含油MC尼龍無軸向載荷與運(yùn)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1750.00mm兩支承間的最大距離1800.00mm4.1.2 設(shè)計過程（1）確定中徑系數(shù)，可根據(jù)螺母形

21、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=15 MPa （3）螺桿中徑的選擇可根據(jù)公式令=H/ d2得 ： 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。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)計手則查得：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。旋合圈數(shù)z可根據(jù)公式：經(jīng)計算的z=10.8，螺紋的工作高度h可根據(jù)

22、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可由代入數(shù)據(jù)得p=2.3 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用壓強(qiáng)15 MPa，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式中為螺紋升角；v為當(dāng)量摩擦角;f為摩察系由有機(jī)械設(shè)計手冊表5-12，取摩察系數(shù)f=0.1、=300其中則v，滿足螺旋副自鎖條件（7）驅(qū)動力矩T由公式式中，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

23、材料的許用應(yīng)力為94 MPa；螺母的許用彎曲應(yīng)力為50MPa；螺母的許用剪切應(yīng)力為35 MPa。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)度條件為其中T為傳遞扭矩，為螺桿材料的許用應(yīng)力，代入數(shù)據(jù)，計算可得出為=14.74 MPa=94 MPa，符合強(qiáng)度要求。螺桿剪切強(qiáng)度由公式：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=0.65、P=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：式中：b材料的許用彎

24、曲應(yīng)力 h 螺紋的工作高度，對于矩形和梯形螺紋，h=0.5、P=4代入數(shù)據(jù)：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(qiáng)度 螺母的剪切強(qiáng)度可由公式式中：材料的許用切應(yīng)力MPa 代入數(shù)據(jù)得：=1.7740臨界載荷 ： 式中：E螺桿材料的拉壓彈性模量， I螺桿危險截面的慣性矩，代入數(shù)據(jù)，得： 螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，符合條件。(10)絲杠效率可由公式：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(yùn)動方向相反時取+號，經(jīng)計算得到絲杠的效率為0.55。4.1.3 螺旋副尺寸參數(shù)設(shè)計結(jié)果表4-2 螺旋副尺寸參數(shù)名稱代號數(shù)值關(guān)系式外螺紋大徑

25、d49.00內(nèi)螺紋大徑D448.00D4=d+2ac螺距p8.00牙頂間隙ac0.50基本牙型高度H14.00H1=0.5p內(nèi)螺紋牙高H44.5H4=H1+ac=0.5p+ac外螺紋牙高h(yuǎn)34.5h3=H1+ac=0.5p+ac牙頂高Z2.00Z=0.25p=H1/2內(nèi)螺紋小徑D140.00D1=d-2H1=d-p外螺紋小徑d339.00d3=d-2h3外螺紋中徑d244d2=d-2Z=d-0.5p內(nèi)螺紋中徑D244D2=d-2Z=d-0.5p外螺紋牙頂圓角R10.25R1max=0.5ac牙底圓角R20.50R2max=ac原始三角形高H14.9H=1.866p4.1.4 螺母的選用由于舉升

26、機(jī)的工作螺母是在低速重載下進(jìn)行工作，因此國內(nèi)傳統(tǒng)的設(shè)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(jī)工作環(huán)境惡劣，大多數(shù)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(dá)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(diǎn)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(qiáng)度，形成均載，磨損均勻; MC尼龍螺母本身硬度

27、低，對硬質(zhì)的塵粒具有很好的相容性，能更有效地保護(hù)絲桿，使絲桿幾乎不磨損。在運(yùn)行過程中，MC尼龍螺母不會出現(xiàn)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(jī)構(gòu)的安全性設(shè)計（1）副螺母設(shè)計從上面的設(shè)計分析中可以看到，副螺母無論選用何種材料，如何進(jìn)行設(shè)計校核計算，經(jīng)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(dǎo)致設(shè)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(shè)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(jī)正常工作時，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(dāng)主

28、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(qiáng)度，就能抵抗由升降滑架以及額定載荷下落時所產(chǎn)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。 （2）急停裝置的設(shè)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(xiàn)這一故障現(xiàn)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(jìn)行報警。急停裝置由鋼絲繩、滑輪、動作輪、行程開關(guān)及彈簧復(fù)位元件等組成。鋼絲繩一端固定在主立柱內(nèi)的升降滑斗上，另一端通過滑輪、底座，固定在副立柱內(nèi)的升降滑架

29、上。 正常工作中，主、副立柱內(nèi)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(guān)保持，即行程開關(guān)不工作，處于常開狀態(tài)?？梢钥吹?，當(dāng)副立柱內(nèi)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(guān)，發(fā)出報警信號，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)主立柱內(nèi)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(guān)，發(fā)出信號，使電動機(jī)停止運(yùn)動。是否有可能出現(xiàn)主、副立柱內(nèi)的主螺母同時磨損，并出現(xiàn)主、副立柱內(nèi)的升降滑架同時下落，并使急停機(jī)構(gòu)不能發(fā)出信號呢?應(yīng)該說這種現(xiàn)象是有可能發(fā)生的，但通過若干試驗(yàn)，還

30、沒有發(fā)現(xiàn)主、副立柱內(nèi)的升降滑架同時下落的實(shí)例，這主要與主、副立柱內(nèi)的螺母材質(zhì)、加工精度、潤滑條件，是否偏載以及安裝等因素有關(guān)。為防止出現(xiàn)主、副立柱內(nèi)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(shù)(以年限來劃分)內(nèi)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(dāng)其達(dá)到一定值后必須更換主螺母。本急停裝置，當(dāng)主、副立柱內(nèi)的升降滑架因某種機(jī)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(hù)的作用。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(guān)9.壓縮彈簧4.2 鏈傳動的選擇4

31、.2.1 鏈傳動初始條件的確定表4-3 初始條件的確定項(xiàng)目數(shù)值單位中心距初值2500,可上調(diào)或下調(diào)5%mm傳遞功率3KW小鏈輪轉(zhuǎn)速262r/min平均傳動比1,可大或小0.5%大鏈輪轉(zhuǎn)速262r/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(diào)載荷性質(zhì)中等沖擊原動機(jī)種類電動機(jī)或汽輪機(jī)張緊裝置張緊輪4.2.2 設(shè)計步驟及計算公式 （1）鏈輪齒數(shù)的選擇與確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計思路可知增大z1，鏈條緊邊的總拉力下降，多邊形效應(yīng)減小，嚙入時鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角減小，磨損小，但尺寸、重量增大 當(dāng)z1和z2為奇數(shù)而Lp為偶數(shù)時，將有利于鏈條和鏈輪齒均勻磨損 z1和z2的選取尚應(yīng)考慮傳動空間尺寸的限

32、制應(yīng)參照鏈速選取表4-4 鏈輪齒數(shù)的選擇鏈速0.60.3388151919232325鏈輪齒數(shù)應(yīng)優(yōu)先選用以下數(shù)列:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114。選擇的z1齒數(shù)為25。（2）設(shè)計功率的計算，根據(jù)公式：式中P 傳遞功率KW；KA 工況系數(shù)；查表，取1.5Kz小鏈輪齒數(shù)系數(shù)；查機(jī)械設(shè)計圖9-13，取1Kp 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(shè)計功率Pca和主動鏈輪轉(zhuǎn)速,由功率圖9-11，選取鏈條的型號為16A，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)

33、公式：式中：dk支承軸的設(shè)計確定 dkmax 鏈輪輪轂孔的最大許用直徑 當(dāng)不能滿足要求時，可增大z1或p重新驗(yàn)算。（5）鏈條速度的計算，根據(jù)公式： 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(jī)械設(shè)計手冊可知，初定中心距一般取a0=(30-50)p，因?yàn)楸驹O(shè)計有張緊輪，故a0可取大于80P。這里取a0=2600mm（7）鏈長節(jié)數(shù)的計算與確定按下式計算鏈接數(shù)Lp0 為避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計算出的鏈節(jié)數(shù)Lp0圓整為偶數(shù)Lp則： Lp=230鏈傳動的最大中心距為 式中，f1為中心距計算系數(shù) （8）鏈條長度根據(jù)公式 （9）有效圓周力的計算 進(jìn)而可以算得作用于軸上的拉力對于

34、接近垂直的傳動（10）靜強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)公式：式中,Q 鏈條極限拉伸載荷； KA 工況系數(shù)； F 有效圓周力； Fc離心力引起的拉力 N；Ff 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48；對于速度低、不太重要的傳動或用力的確定比較準(zhǔn)確時，n可取較小值，可計算得徑強(qiáng)度安全系數(shù)為11.13,符合設(shè)計要求。（11）鉸鏈比壓，根據(jù)公式：式中：KA 工況系數(shù)；F 有效圓周力Fc 離心力引起的拉力Fc=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(nèi)鏈節(jié)外寬)的乘積。（12）使用壽命(磨損壽命)根據(jù)公式式中：T 使用壽命 hLp 鏈長v 鏈速 m/sz1 小鏈

35、輪齒數(shù)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(shù)的確定表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)系式排距pt18.1118.11mm分度圓直徑d86.3986.39mmd=p/(sin(180/z)齒頂圓最大直徑damax96.0896.08mmdamax=d+1.25p-dr齒頂圓damin90.6290.62mmdamin=(1-1.6/z)p-dr齒根圓直徑df76.2376.23mmdf=d-dr齒側(cè)凸緣或排間槽直徑dg 68.47 68.47mmdgpctg(180/z)-1.04h-0.76 (h:內(nèi)鏈板高)4.3 帶傳動的選擇4

36、.3.1 帶傳動設(shè)計初始條件的確定表4-6 初始條件的確定項(xiàng)目值單位電機(jī)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(shè)計過程及校核計算（1）設(shè)計功率的計算計算功率Pca是根據(jù)傳遞功率P和帶的工作條件而確定的式中：Pca計算功率，KW； KA工作情況系數(shù)，查課本表8-7，由于舉升機(jī)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：（2）選擇V帶的類型根據(jù)計算功率Pca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。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d

37、d并驗(yàn)算帶速V1）初選小帶輪的基準(zhǔn)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(zhǔn)直徑dd1=56又則2）驗(yàn)算帶速V根據(jù)公式，可得：當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)度和壽命，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dd1=80則根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊表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(zhǔn)長度Ld 1）由公式 代入數(shù)據(jù)得3

38、64a01040初步確定中心距a0=4202）計算相應(yīng)的帶長Ld0根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊表8-2，選取Ld =1800mm3）計算中心距及其變動范圍傳動的實(shí)際中心距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(bǔ)充張緊的需要，給出中心距的變動范圍(5) 驗(yàn)算小帶輪上的包角由機(jī)械設(shè)計手冊公式（8-7）可知，小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角，又有機(jī)械設(shè)計手冊式（8-6）可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)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(yīng)使 (6)確定帶的根數(shù)z式中，K小帶輪包角修正系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊表8-5，取0.95KL帶長修正系數(shù)，查機(jī)

39、械設(shè)計手冊表8-2，取1.14代入數(shù)據(jù)，得，故選取帶的根數(shù)Z為9根。（7）確定帶的初拉力F0由機(jī)械設(shè)計手冊式（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帶入數(shù)據(jù)，可得：對于新安裝的V帶，初拉力應(yīng)為；對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶，初拉力應(yīng)為安裝時，應(yīng)保證F0大于上述數(shù)值，但也不能過大，為控制實(shí)際F0的大小，可以在V帶與兩帶輪切點(diǎn)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為了設(shè)計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動的作用在軸上的壓軸力式中：為小帶輪的包角5 控制系統(tǒng)和電氣元件的選擇系統(tǒng)主要是需要控制的是起降

40、的電機(jī)，電機(jī)采用三相異步電機(jī)，決定采用PLC控制，通過一個按鈕控制，上下有限位開關(guān)防止超程。5.1 主電路與繼電器控住電路設(shè)計系統(tǒng)電路含有主電路和控制電路，控制電路的繼電器線圈由plc進(jìn)行控制圖5-1 三相異步電機(jī)主回路圖5-2 三相異步電機(jī)控制回路在梯形圖中，用兩個起保停電路來分別控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。按下正裝啟動按鈕SB2，X0變?yōu)镺N，其常開觸點(diǎn)接通，Y0線圈“得電”并自保持，使KM1的線圈通電，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)運(yùn)行。按下停止按鈕SB1，X2變?yōu)镺N，其常閉觸點(diǎn)斷開，使Y0線圈“失電”，電機(jī)停止運(yùn)行。如果忘記按下SB1時，限位開關(guān)ST3會使電機(jī)停止。反轉(zhuǎn)下降同理。圖5-3 plc外部接線圖圖

41、5-4 梯形圖在梯形圖中，將Y0和Y1的常閉觸點(diǎn)分別與對方的線圈串聯(lián)，可以保證它們不會同時為ON，因此KM1和KM2的線圈不會同時通電，達(dá)到互鎖的目的。除此以，為了方便操作和保證Y0和Y1不會同時為ON，在梯形圖中還設(shè)置了“按鈕互鎖”，即將反轉(zhuǎn)按鈕X1的常閉觸點(diǎn)與控制正轉(zhuǎn)的Y0線圈串聯(lián)，將正轉(zhuǎn)的按鈕X0的常閉觸點(diǎn)和控制Y1的反轉(zhuǎn)線圈Y1串聯(lián)，設(shè)Y0為ON，電機(jī)正轉(zhuǎn)，這是如果想改為反轉(zhuǎn)運(yùn)行，可以不按停止按鈕SB1，直接按反轉(zhuǎn)按鈕SB3，X1變?yōu)镺N，它的常閉觸點(diǎn)斷開，使Y0線圈“失電”，同時X1的常開觸點(diǎn)接通，使Y1的線圈“得電”，電機(jī)即可有正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。5.2 電氣元件的選用5.2.1 制動器

42、選用制動器具有使運(yùn)動部件減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。是保證機(jī)器或機(jī)構(gòu)正常安全的重要部件。為了減小制動力矩，通常將制動器則裝在機(jī)構(gòu)的高速軸某些安全制動器則裝在低速軸上，以防止傳動機(jī)構(gòu)斷軸時物品墜落，特殊情況下有將制動器裝在其他軸上。5.2.2 制動器的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用制動器主要由制動架、摩擦元件和松閘器等三部分組成。有些制動器還裝有自動調(diào)整間隙裝置。按工作狀態(tài)分為常閉式和常開式。常閉式即靠彈簧或重力使其經(jīng)常處于抱閘狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備工作時松閘，常開式與其相反，制動器經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，抱閘時需要施加外力。5.2.3 制動器的選擇制動器的類型選擇應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件選定。選擇時一般需要考慮

43、以下幾點(diǎn)：（1）所需要制動器機(jī)構(gòu)的工作性質(zhì)和條件。如對于起重機(jī)械的起升和變幅機(jī)構(gòu)都必須采用常閉式制動器。（2）要考慮合理的制動力矩。用于起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)支持的制動器，或礦井提升機(jī)的安全制動器的制動力矩應(yīng)有足夠的儲備，即應(yīng)有一定的安全系數(shù)。（3）應(yīng)考慮安裝場所。如安裝地點(diǎn)有足夠空間，則可選用外抱塊式制動器；空間受限制處，可采用內(nèi)蹄式或帶式制動器。制動器的設(shè)計5.2.4 開關(guān)的選擇（1）HZ5B-1型組合開關(guān)根據(jù)本次設(shè)計的升舉機(jī)的設(shè)計要求及其所要達(dá)到的目標(biāo)和運(yùn)行特點(diǎn)選取HZ5B-1型組合開關(guān)，控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。HZ5B-1型組合開關(guān)，適用于交流50Hz、電壓至380v的電路中，作為電源的引入開關(guān)、電動機(jī)的不頻繁起動、停止變速和正反向轉(zhuǎn)