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1、 参考资料 双柱机械式汽车举升机设计双柱机械式汽车举升机设计 毕业论文毕业论文 目录 第一章 绪 论 1 1 1 研究背景 1 1 2 国外研究现状 1 1 3 设计主要容及步骤 2 1 4 设计的目的和意义 2 第二章 总体结构设计 3 2 1 尺寸和结构 3 2 2 传动路线的设计 4 2 3 同步装置的选择 4 2 4电机的选择 5 第三章 立柱与托臂的设计 7 3 1 立柱的校核计算 7 3 2 托臂的校核 10 3 3 联接件的计算与校核 12 第四章 传动系统的设计 14 4 1 螺旋传动的设计 14 4 2 链传动的选择 22 4 3 带传动的选择 26 第五章 结论与建议 30
2、 参考资料 5 1 结论 30 5 2 建议 30 参考文献 31 致 谢 32 附 录 33 第一章 绪 论 1 1 研究背景 随着我国汽车深入家庭 汽车维修业也迎来了一个高峰期 而随之对汽车举升 机的需求也日益增加 因为它是大多数汽车修理车间的常用设备 然而现在国市场 上具有一定生产规模和自主产权的汽车举升机厂家很少 对举升机的研究工作还很 欠缺 因此对汽车举升机的设计很有现实的意义 1 2 国外研究现状 1 2 1 举升机的分类 我国的汽车举升机是 20 世纪 80 年代依据国外的产品技术生产的 由于移动和 拆装方便 也便于维修中小型汽车 逐渐代替了以前维修汽车通用的 地沟 模式 汽车举
3、升机产品种类较多 按提升动力来分 有液压和机械两种形式 按结构类型来分 有单柱式 双柱式 四柱式和剪式 1 2 2 举升机的优缺点分析 机械式举升机的特点 同步性好 但机械维护成本高 换铜螺母及轴承 机械 连接可以是钢丝绳或链条 这样设计有一个缺点 如果钢丝绳或者链条在工作中伸 长了 从而导致升降时拖架的移动不能同步 液压式举升机的特点 维护成本低 单缸同步性好 但双缸同步性较差 液压 式又分单缸和双缸式 单缸也分两种 老单缸和新单缸 双缸分龙门式和无地板式 参考资料 单缸同步性虽很好 但油缸机械式地连接在对面立柱的托架上 双柱式液压举升机的特点 液压举升 维修少 质量稳定 下降时需要两边拉
4、开保险才能下降 油缸置下部占用下面的空间 四柱式举升机的特点 四柱式在具有双柱式液压举升机的特点的同时还可以实 现四轮定位的检测 安装升举更加的方便 中大型的修理场有广泛的应用 1 3 设计主要容及步骤 1 3 1 举升机总体结构的设计 根据承载能力及通常车辆的尺寸 设计出总体框架的大小 1 3 2 举升机传动系统的优化设计 主要考虑电机 以电机为基础进行传动系统初始条件的设计 并对螺旋传动中 的丝杠螺母进行急停装置和安全保险装置的设计 1 3 3 举升系统零部件的设计 对立柱 托臂以及连接装置进行设计计算 1 4 设计的目的和意义 1 4 1 设计的目的 通过进行全面的设计计算 来研制出一种
5、适用型 经济型的机械式双柱举升机 它在举升车辆的应用围上以及在维修厂的工作环境上得到优化设计 1 4 2 设计的意义 通过对举升机全面系统的设计计算 对了解举升机的构造和传动进行了深入的 探讨 对人们了解举升机 应用举升机以及以后的改进工作都有很高的现实意义 参考资料 第二章 总体结构设计 2 12 1 尺寸和结构尺寸和结构 本机由立柱 滑套 底座三大部分组成 对举升机整体尺寸的设计使其满足汽车在举升机上的停放并且对汽车修理时 与修理工不 发生冲突妨碍修理 具体尺寸如表 2 1 最大举升重量举升高度举升时间电机功率外形尺寸自重 3000 kg175050 S3 KW3000 50 220075
6、0 kg 2 1 1 立柱 为一方式空心焊接结构 电动机和皮带传动固定在立柱上端 传动丝杠固定在立柱上下端 的轴承座 2 1 2 滑套 与传动螺母连接并带动托架上下运动 滑套装有主滚轮 导间轮 承受升降过程 中产生的侧向力并起导向作用 2 1 3 底座 左右两立柱安装在底座上 底座用地脚螺柱固定在地基础上 在底座设有链 传动及其紧装置 参考资料 2 2 传动路线的设计 图 2 2 举升机传动原理图 1 副丝杆 2 副立柱升降滑架 3 9 主螺母 4 7 副螺母 5 链轮 6 链条 8 主立柱 升降滑架 10 电动机 11 13 带轮 12 皮带 14 主丝杠 举升机一般常见的传动路线有液压传动
7、和机械传动 液压传动 具有平稳 噪音低 易于防止过载的优点 但液压元件与油缸有拍 对运动 虽对零件加工面的加工精度要求较高 但仍不可避免地会造成油液泄漏 使 场地及人身造成污染 检修时有诸多不便 泄漏还会造成轿车在举升中两边四个支 点处不平衡状态 因而必须另设安全保险装置 机械传动安全可靠 结构简单 零件加工精度低 安装维修方便 成本较低 使用寿命相对较短 但随着技术的改进 这个缺点也在得到逐步的改善 综上所述 结合现有国外液压 机械传动 含钢丝绳传动 的各种举升机使用情 况 我设计选用机械传动 传动路线为 电动机 皮带传动 主螺旋副传动 链传动 副螺旋副 传动形式 见图 2 2 2 3 同步
8、装置的选择 举升机左右两立柱上的四个托架 与滑套相联接 必须保证同步升降 目前采 用的结构形式有三种 参考资料 第一种是螺旋副 锥齿轮 长轴 锥齿轮 螺旋副机械传动结构 这 种刚性联接方式 同步性好 但结构复杂 长轴虽可采用无缝钢管与短轴头焊接办 法替代 但自重仍较大 第二种是选用外转性相近的两个电动机与加工精度相近的在装配时进行调整选 配的两个螺旋副 分别驱动的传动结构 第三种是本人设计采用的链传动结构 同步性可靠 结构简单 自重小 结构 安全可靠传动效率较高 但需设置调整方便的链传动的紧装置 2 4电机的选择 1 电动机类型和结构形式的选择 按照工作要求和工作条件 又要考虑经济性和可维护性
9、 选用一般用途的 Y IP44 系列三相异 步电动机 根据整机结构布置 采用卧式封闭结构 2 电动机容量计算 电动机容量仅考虑功率即可 功率 P A t 式中 A 为工作所需的总能量 t 为工作时间 代入数据得P mgh t 3000 10 1 9 50 1000 1 14kw 电动机功率PL P 其中 传动装置的总效率 1 22 3 4 0 95 0 982 0 55 0 94 0 47 1为带传动的效率 取 0 95 2为轴承的效率 取 0 98 3为丝杠传动的效率 取 0 55 4为链传动的效率 取 0 94 所以PL 1 14 0 47 2 4 考虑到启动制动的影响 电动机功率 PN
10、1 1 PL 1 1 2 4 2 64 KW 环境温度小于 400C 不需要修正 所以 最终选择电动机的功率为 3 KW 通过 机械设计手册 软件版 查询所需电机为 额定功率 Kw 3 转速 r min 1440 参考资料 电压 V 380 额定电流 A 7 最大长度 mm 380 最大宽度 mm 283 最大高度 mm 245 3 电动机额定转速的选择 举升机工作转速一般 故选择常用的电机额定转速 n1 1440 r min 2 5 1 举升行程 H 举升行程 H 是指举升机能将汽车举升的有效行程 n举升行程与维修人员身高有 关 根据我国不同地区 男女性别的差异 最大举升高度可按 1 5m
11、1 65m 1 75m 考虑 本人设计选用举升行程 1 75m 2 5 2 升降速度 升降速度的快慢 直接影响生产率高低电动机功率大小 操作运行中安全以及机 构布置等 现在的举升机的举升速度一般在 1 3m 之间 设计选择的举升速度为 2 1m min 参考资料 第三章 立柱与托臂的设计 3 1 立柱的校核计算 F 525 保险装 置支撑 板 F BY BX MH R RHY HX 83 119 图 3 1 主立柱受力示意图 3 1 1 立柱的强度校核 3 1 1 1 校核正应力强度 MAX Mmax W 3 1 MC W 2748272 1 0 1 253 83 1082 72Kg cm2
12、许用应力选 541 100 9 8 5 1102 04Kg cm2 max 满足强度条件 参考资料 3 1 1 2 校核剪应力强度 max QmaxS ZB QC ZB S 3 2 5234 804Kg 16 436 28 2cm 11 294Kg cm2 选 S 235MPa 而许用应力 235 1009 8 5 479 59Kg cm2 max 满足强度条件 图 3 2 立柱结构图 3 1 1 3 折算应力强度校核 主立柱横截面上的最大正应力 max 产生在离中性轴最远的边缘处 而最大剪应 力 max 则产生在中性轴上 虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求 的 但是因为在截面
13、C 处 M 和 Q 都具有最大值 正应力和剪应力都比较大 因此这里 的主应力就比较大 有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核 取该截面边缘处 某点 进行计算 X MY 3 3a 2748272 0 1 11 0881 2814 519 1082 71Kg cm2 X QS B 3 3b 5234 804 171 24 2814 519 28 2 11 29Kg cm2 Y X 3 3c 图 3 3 在点 K 处取出的单元体受力情况示意图 在点 处取出的单元体受力情况如图 8 由于点 处在复杂应力状态 立柱材料 采用的 30 钢是塑性材料 可以采用第四强度理论 4 将 X X的数值代入 用统计
14、 平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为 2 3 2 2 3 4 参考资料 所以 082 712 3 11 292 2 1082 kg cm2 1102 kg cm2 按第四强度理 论所算得的折算应力也满足许用强度的要求 3 1 2 普通式双柱举升机的刚度分析与验算 3 1 2 1 主立柱的刚度分析与计算 用迭加法进行刚度计算 3 弹性模量 E 取 201GPa 20 1 106N cm2 经计算 由 F1引起的挠度 向弯 为 FA1 4 7cm 由 F2引起的挠度 向外弯 为 FA2 3 2cm 由 M 引起的挠度 向外弯 为 FW 0 086cm 此值很小 可忽略不计 立柱实 际向弯的
15、挠度 FA FA1 FA2 4 7 3 2 1 5cm 3 1 2 2 从托臂处考虑挠度情况 325 10 20 1110 95 BYF FBX F2 F1 1316 37Kg C 180 3 4 滑台部件受力示意图 托臂亦相当于一个悬臂梁 端部受力 P 2066 kg 托臂部件由大臂和小臂组成 将大臂 和小臂分别考虑 小臂端部受力 P 按悬臂粱公式计算 得到小臂端部处挠度为 f1 0 1799cm 3 5 大臂经受力分析 大臂端部受一个力 P 2066 37Kg 和一个弯矩 M 2066 37 70 144645 9Kgcm 大臂端部处由 P 和 M 引起的挠度分别为 Fp 0 361cm
16、3 6a Fm 0 542cm 3 6b 所以 托臂处因载荷引起的挠度为 F载荷 F1 FP FM 0 179 0 361 0 542 1 082cm 3 7 因托臂的大小臂之间有 1mm 间隙 由此产生挠度 F间隙 1 864mm 参考资料 主立柱的弯曲挠度使滑台产生转动 滑台的转动又使托臂有一定的下沉量 经计 算 此值大小为 F转动 26 325mm 故托臂端部总下沉量 F总 F载荷 F间隙 F转动 3 8 2 633 1 864 1 082 5 57 5 6cm600MPa max 满足强度条件 3 2 3 2 校核剪应力强度 Q S I a b 7000Kg 112 8mm 3mm 100 88 mm 21 93MPa 3 16 选 S 235MPA 355 3 18 根据公式计算得 F 16720 5N 当 d 为 20 时 F0 3 3441N 3 19 100N 的预紧力就可以满足实际条件 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为 p F d0Lmin p 3 20 式中 p 许用应力 Lmin 1 25d0 螺栓的剪切强度条件为 4F d2 3 21 受力最大 F 为 10KN 根
