双柱机械式汽车举升机.docx
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双柱机械式汽车举升机
摘要
双柱机械式汽车举升机，它包括两个框形举升柱，两个垂直滑动在该框形举升柱上的升降滑架，两个托臂和两个轨道式托板，其特征在于所述框形举升柱是由结构在下部的底板升底梁升矩形齿轮箱及矩齿轮箱两侧短边向上延伸的方形导柱连接上部的横梁构成的整体；所述框形举升柱下面的矩形齿轮箱其中一个是安装电动机的驱动箱；而所述升降滑架是由两个平行固定在其上的托臂穿过所述轨道式托板上滑套的孔位相互连接。
关键词滑动螺旋副导轨丝杠制动器组合开关
Abstract
Shuangzhumechanicalvehiclelift,whichincludestwobox-shapedJushengpillar,twoverticalslidinginthebox-shapedpieceofJusheng-pieceaircraft,twoupandtwotrack-holdingarm,theiridentityisinJushengpillarbox-shapedstructureinpartbytheendofLiang-bedorcarpenter'ssquareorrectanglegearboxesandgearboxesonbothsidesofasquare-shortmarginupwardextensionoftheupperbeamconnectingapillaroverall;Jushengpillarboxisdescribedbelowrectanglegearboxesinstalledelectricmotorsisoneofthedrivingboxes;andthepiece-by-twoparallelfixedinitsorbitabovetheoccasionalarm-supporting,throughtheHuaTaoKongspacesinterlinked.
KeywordsGlidethespiralpairandleadthetrack,silktocarryontheshoulder,maketomovethemachineandcombinetheswitch
第一章绪论
1.前言
现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异,新工艺、新材料、新技术广泛运用,特别是电子技术、液压技术在汽车上应用,使当今的汽车是集各种先进技术的大成,新颖别致的汽车时时翻新。
而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸,汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺,而是利用各种新技术的过程。
随着汽车技术的快速发展,日益呈现出汽车维修的高科技特征,与其同时汽车维修理念也不断更新。
随着汽车技术的发展,维修设备也随之产生了质的变化。
汽车保修设备的生产,也不再是多以机具类为主。
20世纪90年代以来,一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。
四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑动平衡机等,这些昔日人们十分陌生的检测设备,已经成为现代维修企业的必备工具。
而这些检测设备,本身就是高科技化的产品,是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。
要熟练地操作使用这些检测设备,技术人员需要经过严格的培训,并要掌握外语和电脑技术,才能掌握正确的使用方法,充分发挥检测设备的各项功能。
这种高科技化的现代汽车检测设备,使现代汽车维修的科技含量大为提高。
加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。
为了适应售后服务的要求,国外汽车维修业将相继进入中国市场,国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境,对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程,将起到良好的推动作用。
传统的汽车维修方式、维修制度以及经营模式必然被现代汽车维修方式所代替。
以往的汽车维修往往就维修谈维修,现代汽车维修是汽车销售、零件销售、资讯及售后服务四位一体紧密结合。
汽车维修的新趋势是维修对象的高科技化、维修设备现代化、维修咨询网络化、维修诊断专家化、维修管理电脑化及服务对象的社会化。
国外汽车维修企业以汽车服务贸易的形式进入国内市场,使我国汽车维修行业将面临严峻形势,而在汽车维修企业发展要素中,起主导作用的因素将是:
管理、技术、装配和信息。
倡导汽车维修行业的服务优质化、品牌化、现代化,势在必行。
2.举升机概述
丝杆采用一次滚压成形，螺母使用高强度进口尼龙，既保证使用安全性和坚固度，又使得更换方便;精心选材，并由专门设计工作室进行外观和技术设计；通过链条传动，实现主副滑架同步运行。
本产品适用于将自重小于3200kg的轿车、轻型旅行车、客货两用车、轻型货车整车举升并固定到所需工作高度，进行多种维修、保养或清洗作业。
技术参数
.额定举升质量：
3000kg
.最大举升高度：
2000mm
.托盘距地面最低高度：
160mm
.全行程上升时间：
≤4min
.全行程下降时间：
≤60S
.驱动方式：
电机驱动、丝杆传递悬臂托举
.电机功率：
3KW
.工作电压：
380V
.控制电压：
220V
.噪音：
≤80dB（A）
.外形尺寸：
1400mm×3160mm×2556mm
第二章升举装置的总体设计
1.设计题目：
小轿车维修用升举装置的设计
题目设计要求：
1.升举重量3000㎏。
2.升举高度距地面2m。
3.升举速度3-4m/min。
4.轿车尺寸:
1800×2600×1600（mm）
2.设计方案：
（机械传动范围之内）
1.拟定方案为齿条传动，采用以齿条为承载轨道进行同步升举。
机械能转化率高，但承载较次。
2.拟定方案为滚珠丝杠传动，采用以旋转运动转化为直线运动，平稳轻便快捷，机械能转化率低。
3.拟定方案为滑动螺旋传动，采用以旋转运动转化为直线运动，平稳承载能力强，机械能转化率低。
3.方案选择：
根据题目要求和现实状况选用滑动螺旋传动为最佳，能够实现重载升举，转化率低，易于控制，速度要求不是很高，平稳安全。
4.实习考察：
实习考察过程中并未见到此种类型的维修用升举装置，见到的是以液压升举为主的升举装置，从液压升举到丝杠升举的传动方式改变的实现非常困难，同时发现两种不同升举的差异体现在立柱承受重载的大小不同，于是决心从液压到丝杠转换。
5.确定总设计计划：
1.首先确定丝杠能否承载近3吨重的升举载荷，结果不能。
2.选用导轨类型，实现丝杠和导轨的同载升举。
3.设想丝杠和导轨同时升举承载的布局设置，实现升举的可行性。
4.对于平稳升举安全升举的控制方式进行设定和选择，决定用制动阀限制丝杠的旋转，来实现升举的定位。
5.同步升举的实现选择，初步设想两种方案，一是通过蜗杆与丝杠来实现同步旋转，二是通过链传动来实现丝杠的同步旋转，最后选用链传动。
6.电动机与丝杠实现动力传动的方案选择，一是通过链传动来实现，二是通过带传动来实现，三是通过齿轮啮合来实现，最后选用带传动，噪声小，靠摩擦传动传动效率较高。
7.箱体选择。
8.限位安全的设定。
9.开关控制的选择.
6.方案的实施。
第三章机械传动系统
1.方案的拟定
机械传动系统的设计是一项比较复杂的工作，为了较好地完成此项任务，不仅需要对各种传动机构的性能、运动、工作特点和适应场合等有较深入而全面的了解，而且需要具备比较丰富的实际知识和设计经验．此外，机械传动系统的设计并无一成不变的模式可循，而是需要充分发挥设计者的创造能力．但是，大体上都要经过以下一些步骤：
（1）根据预期完成的生产任务，选定机器的工作原理和传动方案，两者紧密相关．机器可以按不同的工作原理来完成同一生产任务，因而其传动方案也就不同．例如螺栓的螺纹可以用车削、攻螺纹或滚螺纹的方法来完成．即使采用同一种工作原理，也可以拟定出几种不同的传动方案；例如用展成法加工齿轮，采用不同的刀具可以分别用滚齿机或插齿机来完成，但这两种机床的传动方案完全不同．应从机械的工作性能、适应性、可靠性、先进性、工艺性和经济性等多方面考虑，来拟定和评比各种传动方案，然后加以确认．
根据机器的工作原理和传动方案，便可确定出机器所需要的执行构件的数目、运动形式，以及它们之间的运动协调配合关系等要求．对于多执行构件的机器，如要求各执行构件在运动的时间的先后上和运动位置的安排上必须准确而协调的相互配合时，则应画出机械的工作循环图，它有直线式、圆周式和直角坐标式三种．
（2）确定个执行构件的运动参数和生产阻力，并选定原动机的类型、运动参数和功率等．
（3）合理选择机构的类型，拟定机构的组合方案，绘制机械传动的示意图．
（4）根据执行构件和原动机的运动参数，以及各执行构件运动的协调配合要求，确定各构件的运动参数和各构件的几何参数，按GB4460-1984机动示意图中的规定符号绘制机械传动系统的机构运动简图．
（5）根据机器的生产阻力或原动机的额定转矩进行机械中力的计算（如确定各级传动轴传递的转矩和各零件所承受的载荷等），作为零件承载能力计算的依据．
（6）在分析计算的基础上，按确认的机械传动系统的机构运动简图，绘制机器的总装配图、零件图和部件图。
（7）对有些机器在基本完成总图的基础上，尚需进行动力学计算，以便确定是否需要加装飞轮及配置平衡重量等。
2.在拟定机械传动系统方案时，应考虑以下原则
（1）采用尽可能短的运动链，以利于降低成本、提高传动效率和传动精度。
（2）应使机械有较高的效率，对单流传动应提高每一传动环节的传动效率，对分、汇流传动应提高功率大的功率流路线中各传动件的传动效率。
（3）合理安排传动机构的顺序。
转变运动形式的机构通常安排在运动链的末端，靠近执行构件处，摩擦传动（带、机械无级变速器等）以及圆锥齿轮（大尺寸者难于制造）一般安排在传动的高速部位。
（4）合理分配传动比。
各种传动均有一个合理使用的单级传动比值，一般不应超过；对于减速的多级传动，按照“前小后大”的原则分配传动比为有利，但相邻两级传动比的差值不要太大。
增速的多级传动亦遵循这一原则。
（5）保证机械的安全运转。
如无自锁性能的机构应设置制动器；为防止机械过载损坏，应设置安全联轴器或有过载打滑的摩擦传动机构，为防止无润滑而运行，应设置连锁开关，保证机器工作前润滑系统先行工作等。
3.传动类型选择的依据
机械传动系统的两大基本任务是保证工作机实现预期的运动要求和传递动力。
如工作机是现有的机器，则传动系统的设计任务仅在于选择一合理的传动，使动力机的输出与工作机的输入相匹配即可。
如设计任务是实现执行构件与动力机的匹配，则传动系统的设计就比较复杂，需要分析执行构件的运动要求：
行程、速度、加速度、调速范围、实现位置要求、实现函数要求、实现轨迹要求、实现急回要求、停歇要求、相互间的动作配合要求；以及动力要求：
力、转矩和功率等。
在选定动力机后，根据运动和动力的要求来确定传动系统方案并进行具体设计，这时，传动系统就可能包含连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构等。
选择传动类型时，应综合考虑下列条件：
根据滑动螺旋副的螺纹种类、特点和应用选用梯形螺纹（GB5796.1~5796.3-1986）代号Tr，它的牙型角为30º，螺纹副的小径和大径处有相等的径向间隙，螺纹工艺好，牙根强度高，内外螺纹的对中性好，采用剖分式螺纹可调整、消除轴向间隙。
但传动效率比矩形和锯齿型螺纹低。
它是螺旋传动中最常用的一种。
梯形螺纹牙型与基本尺寸
牙型见表1.1-1其基本尺寸见GB/T5796.1~5796.3-1986。
牙型角
，螺纹副的小径和大径处有相等的径向间隙，螺纹工艺性好，牙根强度高，内、外螺纹的对中性好，采用部分式螺母可调整、消除轴向间隙。
但传动效率比矩形和锯齿型较低。
它是螺旋传动中最常用的一种。
图1
表1.1-1梯形螺型（mm）
牙型图
名称
符号
计算公式
图1所示
外螺纹大径
d
螺距
P
牙顶间隙
ac
P
2~5
6~12
14~44
ac
0.25
0.5
1
`基本牙型高
H1
H1=0.5P
外螺纹牙型高
h3
h3=H1+ac
内螺纹牙高
H4
H4=h3
牙顶高
Z
Z=H1/2
外螺纹中径
d2
d2=d-2Z
内螺纹中径
D2
D2=d-2Z
外螺纹小径
d3
d3=d-2h3
内螺纹小径
D1
D1=d-2H1
内螺纹大径
D4
D4=d+2ac
外螺纹牙顶圆角
R1
R1max=0.5ac
内、外螺纹牙底圆角
R2
R2max=ac
图2
4.滑动螺旋传动的特点及计算
特点：
螺旋传动主要由螺杆和螺母组成。
除自锁螺旋外，一般用来把螺旋运动变成直线运动，也可把直线运动变成旋转运动，同时进行能量和力的传递，或者调整零件间的相互位置。
计算：
如下
表1.1-2滑动螺旋传动的设计计算
计算项目
单位
计算公式、参数选择和说明
实例计算结果
耐
磨性
螺杆中径d2
mm
d2=
式中ع—螺纹形式系数，梯形、巨型螺纹ع=0.8.F—轴向（N）
Ψ—螺母长度L与螺杆中径d2之比，部分式螺母为2.5~3.5。
[P]—许用压强（Mpa）见表6.1-14（现代机械传动手册）F=8000N
已知d=44,（查GB/T5796.3-1986）
d2=38
计算项目
单位
计算公式、参数选择和说明
实例计算结果
耐磨性
公称直径d和螺距P
mm
根据上式算出的d2按螺纹的标准基本尺寸系列选取相应的d和P
得d=44
P=12
螺纹导程Ph
mm
Ph=ZP
Z—螺纹线数
Ph=12
Z=1
螺纹旋合长度L
mm
L=Ψd2
L=100
Ψ=2.63
旋合圈数m
m=L/P一般m≤10~12
m=8.33
螺纹工作高度H1（h）
mm
梯形螺纹H1=0.5P
H1=6
螺纹表面工作压强P
Mpa
P=
P=1.68滑动速度v=3~4m/min
由表6.1-14，[p]=5.6~8校核合格
压强校合
p≤[p]
验算项目
螺纹升角λ
（°）
λ=arctan（Ph/πd2）
λ=5°44´
当量摩擦角ΦT
（°）
Φ=arctanfT
fT=f/cosβ
由表6.1-12，ΦT=4°45´~5°53´取φT=5°20´
反行程自锁条件
λ≤ΦT
λ=5°44´﹥ΦT=5°20´不自锁
螺杆强度
螺旋传动的转矩T
N·mm
T=0.5Fd2tan（λ+φT）
T=24270.27
当量应力σ
Mpa
σ=
σ=11.16
d3=31
强度条件
σ≤[σ]式中[σ]-螺杆材料的许用应力（Mpa）,查表6.1-15
[σ]=68~120﹥σ螺杆满足强度条件
计算项目
单位
计算公式、参数选择和说明
实例计算结果
螺纹牙强度
螺纹牙底宽度b
mm
梯形螺纹b=0.65p
b=7.8
剪切
应力τ
Mpa
螺母：
τ=F/（dπbm）
τ=0.89﹤[τ]=30~40
强度条件
τ≤[τ]
弯曲
应力σb
Mpa
螺母：
σb=3（FH1）/（dπmb²）
σb=2.06<[σb]=40~60
强度条件
σb≤[σb]
[τ]和[σb]查表6.1-15。
因螺母的材料强度通常低于螺杆，因此一般只校验螺母螺纹牙的强度。
仅在螺杆与螺母材料相同时，才验算螺杆的螺纹牙强度
螺纹牙强度足够
螺杆的稳定性
柔度λr
λr=μLw/i式中μ—长度系数，查表6.1-17Lw—螺杆的最大工作长度i—螺杆危险截面的惯性半径（mm）,i=d3/4
λr=216.8
μ=0.7
Lw=2400
i=7.75
临界载荷F0
N
λr﹥85~90时，F0=π²EA/λr²未淬火钢，式中E—螺杆材料的弹性模量，钢材的E=207000（Mpa）A—螺杆危险截面的面积（mm²）,A=πd3²/4
F0=32757
A=754.39
稳定性的合格条件
F0/F≥2.5~4如不满足，应增大螺杆直径d3
F0/F=4.1﹥2.5~4,合格
螺杆的刚度
轴向载荷F使每个螺纹导程产生的变形量δF
mm
δF=
δF=0.000615
转矩T使每个螺纹导程产生的变形量δT
mm
δT=
式中G—螺杆材料的切变模量，钢的G=83000Mpa
δT=0.000074
每个螺纹导程的总变形量δ
mm
δ=δF±δT当轴向载荷F与运动方向相反时取“＋”号
δ=0.000689
单位长度变形量△
△=δ/Ph精度要求不高的场合，[△]=（8~10）×0.00001
△=0.000057﹤[△]=
（5~6）×0.00001螺杆刚度合格
计算项目
单位
计算公式、参数选择和说明
实例计算结果
螺杆的横向振动
临界转速n0
r/min
n0=
式种L—螺旋传动中主动件上的转矩（N·m）
μ1—支撑系数,查表6.1-17
—密度（㎏/mm
）对于
钢
=0.0000078（㎏/mm
）
n0=653
L=3000
µ1=3.927
工作转速n的校合
n≤0.8n0
n=80≤645满足要求
动力计算
驱动功率
kw
P=
式中T—螺旋传动中主动件上的转矩
n—螺旋传动中主动件的转速
F—螺旋传动中移动件的轴向力
v—螺旋传动中移动构件的线速度
—螺旋传动的正行程效率,见表6.1-12
1—从动力源到螺旋传动主动件间的机械效率
1=0.985
=0.57
P=0.9kw
滑动螺旋副工作时主要承受转矩、轴向拉（压）力，设计时应根据工作情况，判定其实效形式，确定相应的计算准则。
滑动螺旋副的主要实效形式是磨损，故螺杆的直径和螺母的高度通常是按耐磨性计算确定的。
传力较大或受冲击载荷的传力螺旋，应校核螺杆危险截面的强度及螺母螺纹牙的剪切和弯曲强度。
对精度要求较高的传动螺旋，应根据刚度确定或校核螺杆的直径。
对长度比较大的受压螺杆，因其易产生侧向弯曲，需校核其稳定性。
长径比较大，转速又较高的螺杆，可能发生横向振动，应校核其临界转速。
对有自锁要求的螺旋传动,要验算其能否满足自锁条件。
第四章滚动直线导轨套副
按运动学原理,所谓导轨就将运动构件约束到只有一个自由度的装置。
这个一个自由度可以是直线运动或者是回转运动。
导轨装置，在机械中是使用频率较高的零部件之一。
没有不使用导轨的金属切削机床；在测量机、绘图机上，导轨是它们的工作基准；在其他机械中，例如轧机、压力机、纺织机等也都离不开导轨的导向。
由此可见，导轨的精度、承载能力和使用寿命等都将直接影响机械的工作质量。
1.导轨的类型及其特点
导轨按运动轨迹划分，可分为直线运动导轨和圆周运动导轨。
2.导轨的设计要求
（1）几何精度就是通常所说的导向精度，即运动的直线度或回转精度；
（2）运动精度包括两方面的内容：
一是运动的平稳性，二是定位精确；
（3）具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长；
（4）结构简单、工艺性好、便于调整和维修；
（5）具有良好的润滑和防护装置。
3.导轨的设计程序及内容
（1）根据工作条件、载荷特点，确定导轨的类型、截面形状和结构尺寸。
（2）进行导轨的力学计算，选择导轨材料、表面精加工和热处理方法以及摩擦面硬度匹配。
（3）设计导轨的配合间隙和预加载荷调整机构。
（4）设计导轨的润滑系统及防护装置。
（5）制定导轨的精度和技术条件。
4.精密导轨的设计原则
对几何精度、运动精度和定位精度要求较高的导轨，在设计时还必须考虑如下一些原则：
使导轨系统能达到误差相互补偿的效果，必须满足下列三个条件：
（1）导轨间必须设计中间弹性环节，如使用滚动体、粘贴塑料、静压油膜等。
（2）导轨间要有足够的预紧力，使接触的误差能进行补偿。
预紧力不大于使中间弹性体发生永久变形时的变形力。
（3）导轨要有较高的制造精度，要求导轨的制造误差小于中间弹性体的变形量。
5.导轨类型的选择原则
（1）精度互不干涉原则：
导轨的各项精度制造和使用时互不影响才易得到较高的精度。
如矩形导轨的直线性与测面导轨的直线性在制造时互不影响；又如平——V导轨的组合，上导轨的横向尺寸的变化不影响导轨的工作精度。
（2）静、动摩擦系数相接近的原则；例如选用滚动导轨或塑料导轨，由于摩擦系数小且静、动摩擦系数相近，所以可获得很低的运动速度和很高的重复定位精度。
（3）导轨能自动帖合的原则；要使导轨精度高，必须使相互结合的导轨有自动帖合的性能。
对水平位置工作的导轨，可以靠工作台的自重来贴合的性能。
对水平位置工作的导轨，可以靠工作台的自重来贴合；其他导轨靠附加的弹簧力或者滚轮的压力使其铁合。
（4）移动的导轨在移动过程中，始终全部接触的原则：
也就是固定的导轨长，移动的导轨短。
（5）对水平安置的导轨，以下导轨为基准，上导轨为弹性体的原则：
以长的固定不动的下导轨为刚性较强的刚体为基准，移动部件的上导轨为能具有一定变形的弹性体。
（6）能补偿因受力变形和受热变形的原则：
例如龙门式机床的横梁导轨，将中间部位制成凸形，以补偿主轴箱移动到中间位置时的弯曲变形。
6.导轨材料与热处理
（1）导轨材料的要求和匹配：
用于导轨的材料应具有良好的耐磨性、摩擦系数小和动静摩擦系数差小。
加工和使用时产生的内应力小，尺寸稳定性好等性能。
导轨副应尽量由不同材料组成，如果选用相同材料，也应采用不同的热处理或不同的硬度。
通常动导轨（短导轨）用较软耐磨性底的材料，固定导轨（长导轨）用较硬和耐磨材料制造，材料匹配对耐磨性影响见表：
导轨材料匹配及其相对寿命
导轨材料及热处理
相对寿命
导轨材料及热处理
相对寿命
铸铁/铸铁
1
淬火铸铁/淬火铸铁
4
5
铸铁/淬火铸铁
2
3
铸铁/镀铬铸铁
3
4
铸铁/淬火钢
>2
塑料/铸铁
8
（2）导轨材料与热处理
导轨材料主要是灰铸铁和耐磨铸铁
灰铸铁通常以HT200或HT300做固定导轨，以HT150或HT200做动导轨。
（3）导轨的热处理
一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精度导轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。
7.常用的淬火方法
（1）高、中频淬火，淬硬层深度（1
2）mm，硬度（45
50）HRC.
（2）电接触加热自冷表面淬火，淬硬层深度（0.2
0.25）mm，显微硬度600HM左右。
这种淬火方法主要用于大型铸件导轨。
8.滚动直线导轨副的结构与特点
结构：
滚动直线导轨副是由导轨、滑快、钢球、反向器、保持架、密
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