畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電動(dòng)式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)

南京航空航天大學(xué)畢業(yè)論文題目電動(dòng)式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)民航(飛行)學(xué)院空中交通管理與簽派民航(飛行)學(xué)院空中交通管理與簽派指導(dǎo)教師二〇XX年六月南京航空航天大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)(題目：電動(dòng)式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì))是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。電動(dòng)式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)目錄 1 2第一章、序言 41.1本課題研究的意義 41.2國內(nèi)外千斤頂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 71.2.1國外發(fā)展情況 81.2.2國內(nèi)發(fā)展情況 81.3本課題的主要研究任務(wù) 9第二章、電動(dòng)千斤頂?shù)母拍钤O(shè)計(jì) 2.2典型汽車用千斤頂特點(diǎn)比較 2.3新型千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)方案確定和論證 2.4本章小結(jié) 第三章：電動(dòng)千斤頂關(guān)鍵部件的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1電動(dòng)千斤頂?shù)闹饕O(shè)計(jì)參數(shù) 3.1.1電動(dòng)千斤頂?shù)闹饕O(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 3.1.2電動(dòng)千斤頂?shù)闹饕褂脳l件 3.2電動(dòng)千斤頂運(yùn)動(dòng)與受力分析 3.2.1千斤頂運(yùn)動(dòng)分析 3.2.2千斤頂受力分析 3.3電動(dòng)千斤頂?shù)牟考O(shè)計(jì) 3.3.1螺旋傳動(dòng)裝置 193.3.2減速裝置 203.4本章小結(jié) 23第四章：傳動(dòng)裝置計(jì)算及各軸設(shè)計(jì)與校核 4.1傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 244.2各軸的設(shè)計(jì) 第五章：維護(hù)與使用說明 第六章：結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 40謝詞 42千斤頂作為一種傳統(tǒng)頂舉重物的工具，在建筑等各領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。本文主要針對(duì)汽車世界各國。考慮到每年我國生產(chǎn)制造的汽車文提出的方法設(shè)計(jì)制造該產(chǎn)品，則可大量節(jié)Jackasatraditionaltop-heavyliftingtorailway,medical,automotiverepairandotherfieldshavebeenwidelyused.Thispapermainlyforautomotivedesigntechnologyjackswerestudied.extremelyheavyitemsandstructuralfeaturesofthecurrdevelopment,discussedthedevelopmentofnewcarwithajackcarwithajackprogramfeatures,basedorapidswitchingjackdesign.manufacturingextremelyheavyitemsyieldtremendous,ifwmethodproposedinthispaperthedesignandmanufactureoftheproduct,youcansavealotofmaterialcosts,itseconomisubstantial.Meanwhile,theoptimizedproductsunderKeyword:Carwithajack;optimaldesign;developmentstatus第一章、序言物的輕小型起重設(shè)備，廣泛應(yīng)用于起重、運(yùn)輸、裝輕型：用于轎車隨車工具或自各外出以供急便等缺點(diǎn)，又可以擁有單純電動(dòng)千斤頂所無法具機(jī)械傳動(dòng)千斤頂是通過機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)千斤項(xiàng)的承載力、壽命等方面都得到了很大的改進(jìn)，有些已第二章、電動(dòng)千斤頂?shù)母拍钤O(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)過程中，概念設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵和如緒論中所述.立式千斤頂雖然技術(shù)比較成熟，但在送入車下起頂部位方案名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)紅外線遙控電動(dòng)千斤頂可以實(shí)現(xiàn)一定距離內(nèi)的遙控操作遙控距離有限，靈敏度不高行星減速器遙控電動(dòng)千斤頂自動(dòng)化程度較高，可自動(dòng)停止升降運(yùn)動(dòng)，可手動(dòng)操作手動(dòng)操作時(shí)需將電動(dòng)機(jī)、行星減速器和電控裝置由撥叉裝置實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)成本高可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，操作時(shí)對(duì)工作行程沒有限制很低的車輛不適用臥式千斤頂能夠穩(wěn)定、安全、迅速的起頂噸位較低，尺寸較大效率低，存在不安全因素新型液壓千斤頂快速上升制造精度要求較高，導(dǎo)紙制造成本增加第四級(jí)第三級(jí)第二級(jí)第一級(jí)第三章：電動(dòng)千斤頂關(guān)鍵部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1.2電動(dòng)千斤頂?shù)闹饕褂脳l件3.2.1千斤頂運(yùn)動(dòng)分析頂舉重物支撐點(diǎn)B處坐標(biāo)為圖3-1千斤頂運(yùn)動(dòng)模型圖S=px(對(duì)于單線螺紋，x=1)在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中，螺桿隨著A點(diǎn)水平向右運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)相對(duì)于螺桿水平向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，螺母相對(duì)于螺桿的軸向位移為S,A點(diǎn)和C點(diǎn)各有位移S/2,因此C點(diǎn)相對(duì)于螺桿水平向左運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)為螺桿速度的一半，即所以由理論力學(xué)知識(shí)可知，舉臂可以視為一剛體，從而可用剛體的平面運(yùn)動(dòng)方法加以平均分解。平面圖形內(nèi)任一點(diǎn)的速度等于基點(diǎn)的速度與該店隨圖形繞基點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度的矢量和，則B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度合成分析如圖3-2所示。以C點(diǎn)為基點(diǎn)求B點(diǎn)的速度，則又因?yàn)閂c=lo,V=lo?,o?=o?(I為舉臂長度),得α-螺桿與舉臂夾角3.2.2千斤頂受力分析質(zhì)可知這兩個(gè)力必定沿二力作用點(diǎn)的連線，等值桿一和桿二對(duì)支承點(diǎn)B的作用力分別為T'和T?',方向沿著舉臂軸線向外，與里的壓力T?和T,所以舉臂對(duì)移動(dòng)副的反作用力為T’和T,方向沿著舉臂軸(2)千斤頂受力分析1.節(jié)點(diǎn)B:如圖3-4所示，千斤頂頂起重量為G,B點(diǎn)受到重物的壓力G和桿一、桿聯(lián)立以上兩式，得T′=T?'=T'=T1=TF=GctgaT—舉臂受到的軸向拉力，Nα—螺桿與舉臂的夾角，度由上式可知，當(dāng)α不斷增大，F(xiàn)不斷減小，所以初始位置時(shí)，螺桿受力最大，應(yīng)該按初始位置進(jìn)行校核。3.3電動(dòng)千斤頂?shù)牟考O(shè)計(jì)3.3.1螺旋傳動(dòng)裝置螺旋傳動(dòng)平穩(wěn)，選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)程角可以使機(jī)構(gòu)具有自鎖性，能獲得很大的減速比和力的增益。但同時(shí)其機(jī)械效率低，具有自鎖性的螺旋機(jī)構(gòu)的效率一般低于50%。由于汽車千斤頂?shù)闹饕猛臼窃谄嚲S修時(shí)使用，要求將汽車頂起并穩(wěn)定在某一位置，因此需要千斤頂?shù)穆菪齻鲃?dòng)具有傳遞動(dòng)力和自鎖功根據(jù)實(shí)際需要，汽車用千斤頂作為汽車的舉升工具.必須承受汽車車身汽車用千斤頂額定承受載荷設(shè)計(jì)為1000kg具有普螺桿中徑：d?=15mm3.3.2減速裝置對(duì)于減速系統(tǒng)，由前述已確定的傳動(dòng)方案可知，12-雙聯(lián)齒輪13-軸23-軸24-軸35-軸套6-螺桿10-中間傳動(dòng)齒輪11-雙聯(lián)齒輪2圖3-5千斤頂減速裝置示意圖本減速裝置設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)選擇。1.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一類傳動(dòng)，應(yīng)用非常廣泛。就裝置型式來說，齒輪傳動(dòng)有開式、半開式及閉式之分。針對(duì)汽車用千斤頂?shù)氖褂脠?chǎng)合及實(shí)際情況，選擇閉式齒輪傳動(dòng)裝置。根據(jù)千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，螺桿的轉(zhuǎn)速相對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低很多，因此必須在直流電動(dòng)機(jī)和螺桿之間用減速機(jī)構(gòu)連接。為滿足千斤頂性能要求，且工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，效率高，必須選用合理的傳動(dòng)方案。本設(shè)計(jì)中擬采用四級(jí)齒輪傳動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)自帶一減速比為40的行星齒輪系減速器，減速后通過電機(jī)一行星輸出軸上的小齒輪輸出，再經(jīng)過多級(jí)齒輪傳動(dòng)減速，由最終輸出軸輸出所要求的扭矩和轉(zhuǎn)速。根據(jù)傳動(dòng)比分配的原則：各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，以符合傳動(dòng)型式的特點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)緊湊、合理。傳動(dòng)裝置中各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)均勻，各傳動(dòng)件不發(fā)生干涉碰撞。結(jié)合千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，近似?。旱谝患?jí)傳動(dòng)比i=2.6第二級(jí)傳動(dòng)比i?=2.5第三級(jí)傳動(dòng)比i?=2.3第四級(jí)傳動(dòng)比i?=2.0壓力角小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒寬系數(shù)amz’111根據(jù)前面計(jì)算，螺桿效率為η?=31.3%,取減速器的效率為η?=0.95,電動(dòng)機(jī)自帶減速裝置的效率為η?=0.95,則根據(jù)千斤頂頂舉重量和速度要求需要選用型號(hào)為RS-775SH-7513的直流外形尺寸(mm)電壓空載最大效率時(shí)直徑長度使用范圍常用值速度電流速度電流轉(zhuǎn)矩輸出功率①由前面可知，重物舉升速度Vg=1.5mm/s,電機(jī)轉(zhuǎn)速為16000r/min,電機(jī)自帶減速比i=40,減速器各級(jí)傳動(dòng)比分別為j=2.6,i?=2.5,i?=2.3,(a—螺桿與舉臂的夾角，度)。1.各軸轉(zhuǎn)速mH=nli?=16000/40=400n?=n/i=400/2.6=153.85n?=n1i?=153.8512.5=61.54n?=n?li?=61.5412.3=26.76n桿=n?/i?=26.7612=13.4r/min2.各軸輸入功率P桿=P×n?=107.8×0.99=106.7w則各軸的輸出功率為：3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩則電機(jī)經(jīng)自帶減速器后輸出的轉(zhuǎn)矩T?=T·i?·m?=7.13×2.5×0.T?=T?·i?·η?=17.65×2.3×0.T桿=T?·i?·η?=40.18×2.0×0.99=79.4N·m4.2各軸的設(shè)計(jì)I軸的設(shè)計(jì)1.輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分別為：P=110w,n=153.85r/min,T=2.求作用在齒輪上的力己知I軸上小齒輪的分度圓直徑為d2=1×18=18mmF,=F×tan20?=792×tan23.初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)》表15-3,取Ao=100,得：4.軸的受力分析和校核：1)作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(見圖a):根據(jù)6000深溝球軸承查手冊(cè)得T=8mm齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2=(16/2+8+15-8/2)mm=27mm齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3=(16/2+8-8/2)mm=12mm2)計(jì)算軸的支反力：水平面支反力(見圖b):垂直面支反力(見圖d):3)計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：截面A處的垂直彎矩：NmmMvo=FoL?=562.5×16.5Nmm=9281NmmMv1=FNv?L2=-796×27Nmm=-21492NMv?=Fnv?L?=543.1×12Nmm=6517Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：II軸的設(shè)計(jì)1求中間軸上的功率P?、轉(zhuǎn)速n?和轉(zhuǎn)矩T?:P?=0.1089KWn?=61.54r/minT?=17.62求作用在齒輪上的力：已知Ⅱ軸上大齒輪的分度圓直徑為d?=1×45=45mmF?=F?×tana?=1765×tan23初步確定軸的最小直徑：選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)》表15-3,取：中間軸最小直徑顯然是安裝軸承的直徑di?和d?7,選定軸承型號(hào)為：6001型深溝球軸承，其尺寸為：d×D×T=12×28×8mm。4軸的受力分析和校核：1)作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(見圖a):根據(jù)6002深溝球軸承查手冊(cè)得T=8mm2)計(jì)算軸的支反力：水平面支反力(見圖b):垂直面支反力(見圖d):3)計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面B、C處的垂直彎矩：NmmNmmNmmNmmMvi=FvviL?=-63.9×54Nmm=-3451NmmMv?=Fnv?L?=-618.7×63Nmm=-38978Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面B)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：=41.6MPa≤[o-1]=60MPa故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度(注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下：P?=0.1078KWn?=26.76r/minT?=40.18Nm2求作用在齒輪上的力：已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為：F?=F?×tana?=1747×tan3初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)》表15-3,取：Ao=100,得：III軸最小直徑顯然是安裝軸承的直徑di?和d?7,選定軸承型號(hào)為：6002型深溝球軸承，其尺寸為：d×D×T=15×32×9mm。4軸的受力分析和校核：1)作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(見圖a):根據(jù)6003深溝球軸承查手冊(cè)得T=9mm齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2=(84/2+10+79.5+20-20/2)mm=134mm齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3=(84/2-2+41.5-20/2)mm=65mm2)計(jì)算軸的支反力：水平面支反力(見圖b):垂直面支反力(見圖d):3)計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：Mh=FNHIL2=926.7×134Nmm=截面C處的垂直彎矩：Mv=Fnv?L?=337.3×134Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。NmmNmm作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：=12.1MPa≤[o-1]=60MPa故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度(注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵3、如正常使用時(shí)，需經(jīng)常檢查潤滑油的油位(通過油窗觀察),潤滑油的最高溫度應(yīng)小于85℃。油溫溫升變化異常，產(chǎn)生不正常噪音等現(xiàn)象時(shí)，必5、減速機(jī)工作環(huán)境溫度為-40～+40℃。當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，啟動(dòng)前潤滑油必須加熱到0℃以上或采用低凝固點(diǎn)的潤滑每月要將超高壓大噸位電動(dòng)千斤頂空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)2-3次。2.取得成果輛，2003年有繼續(xù)增長的趨勢(shì)。汽車用千斤頂是常用就達(dá)百萬臺(tái)以上。我國汽配企業(yè)不僅供應(yīng)國內(nèi)本課題中對(duì)新型汽車用千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)方面還[1]黃軼逸.鋼絞線千斤項(xiàng)起重系統(tǒng).建筑機(jī)械.2000,(8):17[2]徐祥興.SQD型松卡式千斤頂及成套技術(shù)的應(yīng)用.特種結(jié)構(gòu).1998,[3]HisashiFukushima,KohjiItoh,NobuharuMiki,,NobuoYasushiSaito.Mechanicalcharasupportstructurewithlockingsystem.FusionEngineeringandDesign,1995,(2):[4]陳瑜、劉春及.x線刀機(jī)械微調(diào)千斤頂.中國醫(yī)療器械雜志.1996,(5):[5]鄭培杰.手柄驅(qū)動(dòng)螺桿式螺旋千斤頂?shù)挠?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).1992,(3):7~9[6]韓風(fēng)卿.臥式千斤頂及其某些設(shè)計(jì)問題.機(jī)電工程.1990,(4):1-4[7]B.T.Adey.G.Y.GrondinandJ.J.R.Cheng.GOffshoreEngineer,1997[8]黃承梯.直接傳動(dòng)式電動(dòng)千斤頂.北京市專利事務(wù)所，99241854.2[9]鐘書云、何礎(chǔ)堅(jiān)、詹欣紆、彭錫斌.電動(dòng)遙控千斤頂.中山市專利事務(wù)所.98233672.1[10]李賢焱.液壓傳動(dòng)及控制.重慶大學(xué)出版社，1993[11]任海軍。液壓千斤頂油路系統(tǒng)的改進(jìn)。液壓與氣動(dòng).1999,(3):41[12]肖忠文.現(xiàn)代設(shè)計(jì)與發(fā)展趨勢(shì).長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2002,[13]孟兆明、常德功.機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版杜，2002[14]張玲玲.充氣千斤頂.國外車輛工藝.1998,(6):9[15]徐網(wǎng)大.千斤頂.國外機(jī)車車輛工藝.1999,(2):21[16]張萍.液壓千斤頂.國外車輛工藝.1999,(4):21械設(shè)計(jì).2001,(8):5～10[18]王大進(jìn).剪式千斤頂.北京市專利事務(wù)所.96230127.2[19]劉平安.錐齒輪螺旋千斤頂設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì)與研究.1996,(2):35~[20]馬笠.高效液壓千斤頂.機(jī)床與液壓.2001,(4):82[22]程垂璋.汽車電動(dòng)千斤頂.荊沙市第二專利事務(wù)所，95229669.1[24]孫恒、陳作模.機(jī)械原