剪式举升机设计范文1Word文档下载推荐.docx

1、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 设计主要内容及步骤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

2、.4.1 设计的目的通过进行全面的设计计算，来研制出一种适用型，经济型的机械式双柱举升机，它在举升车辆的应用范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。 第二章 总体结构设计2.1 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21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*

3、50*2200750 kg2.1.1 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内。2.1.2 滑套与传动螺母连接并带动托架上下运动;滑套内装有主滚轮，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;在底座内设有链传动及其张紧装置。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和机械传动。液压

4、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，结合现有国内外液压，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 同步装置的选择举升机左右两立柱上的四

5、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: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张紧装置。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，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机，根据整机结

6、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 =12234 =0.95*0.982*0.55*0.94=0.471为带传动的效率.取0.952为轴承的效率,取0.983为丝杠传动的效率,取0.554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PN1.1*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

7、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/min2.5.1 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，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

8、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13m之间，设计选择的举升速度为2.1m/min。第三章 立柱与托臂的设计3.1 立柱的校核计算图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=2748272.10.1/253.83=1082.72Kg cm2许用应力选: =541100/（9.85）=1102.04Kg/cm2max,满足强度条件。3.1.1.2 校核剪应力强度max=QmaxS/（ZB）=QC/（ZB/S） （3-2）=5234.804Kg/（16.43628.2cm）=11

9、.294Kg/cm2选S=235MPa,而许用应力=2351009.85=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）=27482720.111.0881/2814.519=1082.71Kg cm2 X=QS

10、/B （3-3b）=5234.804171.24/（2814.51928.2）=11.29Kg /cm2Y=-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,用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为:=（2+32）-2 （3-4）所以,=（082.712+311.292）-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

11、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=20.1106N/cm2。经计算,由F1引起的挠度（向内弯）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。立柱实际向内弯的挠度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

12、经受力分析,大臂端部受一个力P=2066.37Kg和一个弯矩M=2066.3770=144645.9Kgcm,大臂端部处由P和M引起的挠度分别为:Fp=0.361cm （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。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

13、+1.082=5.575.6cm600MPa,max3.2.3.2 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，F03.3441N （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/d0Lminp （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，根据公式计算的p=80MPa, =509.5 MPa，螺栓

14、主要受挤压，被剪断的可能性很小,sMpa355，满足条件，所以螺栓螺母配合符合设计要求。故d为20时同样满足联接的需求，符合安全要求。第四章 传动系统的设计4.1 螺旋传动的设计滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向力的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动，其失效形式主要是螺纹磨损，因此，滑动螺旋的基本尺寸（即螺杆直径和螺母高度）通常是根据耐磨性条件确定的，对于受力较大的传力螺旋，还应该校核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；对于要求自锁的螺杆应该校核其自锁性。机械式汽车举升机的主传动实际上就是一种螺旋传动。然而由于受以往设计主导思想的影响及材料选用的局限性，

15、加之大多数汽车修理厂不注重对举升机的保养与维护，不能按照行业标准所规定的举升机在运行3000次的范围内更换工作螺母因此，时常发生举升机在工作过程中的坠车事故，造成设备损坏和人员伤亡，分析其原因，绝大多数是由于举升机工作螺母磨损所造成的。图4-1 丝杠螺母结构图为了保证自锁性，机械式举升机的丝杆一般都选用单头梯形螺纹，螺旋副的摩擦性质为滑动摩擦，如图5-1所示其特点是结构简单，便于制造，有利于自锁，能保证举升机在将汽车举升到空中任意高度都可停顿，无需任何辅助支撑，工作人员便可在车下安全作业。其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（30%），在重载运行的情况下发热量高，不适于连续运行。然而汽车举升机的

16、举升运动一般者为间隙式运动，即将汽车举升到一定的高度，便停止举升汽车停在半空中，待修理作业结束后，再将汽车放下来，无需进行反复不停的升降运动，因此，丝杆不会出现温升过高的现象 。4.1.1螺旋传动初始条件的确定（见表4-1）滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中，最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大，螺旋副间越容易形成过度磨损，因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力P ，使其小于材料的许用压力【p】按耐磨性条件，可以初步确定丝杆的直径和螺母的高度。通过校核计算来证明丝杆的自锁性、丝杆的强度、丝杆的稳定性以及螺母螺牙的强度等均

17、符合设计要求，亦符合国际同类标准的设计要求。表4-1 初始条件的确定项目数值单位轴向载荷15000N螺杆材料45号钢无螺母材料含油MC尼龙轴向载荷与运动方向反向螺杆端部结构两端固定螺杆最大工作长度1750.00mm两支承间的最大距离1800.004.1.2 设计过程（1）确定中径系数，可根据螺母形式选定，整体式螺母取=1.22.5,剖分式螺母取=2.53.5，对于该举升机属于整体式，本人采用的中径系数=1.80。（2）由机械设计手册可知用于校核的许用压强p=15 MPa （3）螺杆中径的选择可根据公式令=H/ d2 得 （4-1） 该公式可用于梯形螺纹（GB5796.186） 和矩形螺纹，还可

18、以.用于30锯齿形螺纹。梯形螺纹、矩形螺纹可取，锯齿形螺纹=0.65 代入上式得d232取d2为42（4）螺距P可以和公称直径可同时选出查机械设计手则，表3-4可知 螺杆公称直径d为48mm，螺距P=8mm。螺母高度H可根据得出为86.4mm。旋合圈数z可根据公式选定 （4-2）经计算的z=10.8，螺纹的工作高度h可根据公式h=0.5p 和 h=0.75p 确定前者用于梯形螺纹（GB5796.186） 和矩形螺纹，后者用于30对于该设计则选用前者，所得结论为h=4mm。（5）工作压强p可由确定代入数据得p=2.3 MPa远远小于许用压强15 MPa，故该结构稳定。（6）自锁性校核因螺旋副要求

19、自锁，还应校核螺旋副是否满足自锁条件即 v （4-3）式中为螺纹升角；v为当量摩擦角;f为摩察系数有机械设计手册表5-12，取摩察系数f=0.1 =300其中=5.95则v满足螺旋副自锁条件（7）驱动力矩T由公式 （4-4a）T1=F d2/2tan（+v） （4-4b） （4-4c）式中，T1螺纹力矩；T2轴承摩擦力矩，经计算得出T=108.5Nm，（8）螺杆以及螺母的计算由机械设计课本表5-13可查出螺栓材料的许用应力为94 MPa；螺母的许用弯曲应力 为50 MPa；螺母的许用剪切应力为35 MPa。螺杆工作时承受轴向压力F和扭矩T的作用，螺杆危险截面上既有压缩应力，又有切应力，因此，校

20、核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出危险截面的计算应力，其强度条件为 （4-5a）其中T为传递扭矩Nmm，为螺杆材料的许用应力 MPa，代入数据，计算可得出为=14.74 MPa=94 MPa符合强度要求螺杆剪切强度由公式 （4-5b） 材料的许用切应力 b 螺纹牙根部的厚度，mm，对于梯形螺纹，b=0.65P=5.2代入数据，得=2.36= 35 MPa符合条件螺杆和螺母材料相同时, 只校核螺杆螺纹牙强度螺杆的弯曲强度由公式 （4-5c）式中，b材料的许用弯曲应力 MPa h 螺纹的工作高度 ，对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P=4代入数据得b=5.45b =50 MPa螺杆和螺母材料相同时, 只校核螺杆螺纹牙强度 螺母的剪切强度可由公式 （4-5d）式中，材料的许用切应力 MPa 得 =1.7740临界载荷 （4-6a）E螺杆材料的拉压弹性模量，MPa，E=2.06*105 MPa