1、精品文檔摘 要隨著我國汽車行業(yè)的蓬勃開展，汽修行業(yè)也迎來了巨大的市場需求。因此，汽車維修行業(yè)非常需要多種效率高、針對性強(qiáng)的汽車維修設(shè)備和工具。在汽修行業(yè)，輪胎舉升機(jī)是一個被廣泛采用的維修工具。輪胎舉升機(jī)操作簡便、美觀、占地空間少便能將輪胎方便省力的舉起。用于省時省力的效果，不用時完全放置于地面，方便汽車倒車或者放置物品，是汽修時不可缺少的工具。本文設(shè)計的輪胎舉升機(jī)為可移動式輪胎舉升機(jī)，采用電動機(jī)驅(qū)動。首先對題目進(jìn)行分析，再結(jié)合現(xiàn)有的輪胎舉升機(jī)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動系統(tǒng)，加上對輪胎舉升機(jī)進(jìn)行研究，說明書的主要內(nèi)容包括：傳動方案確實定；電動機(jī)的選擇；傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算；傳動零件的設(shè)計；軸的設(shè)

2、計與校核；潤滑及密封裝置的設(shè)計；軸承的選擇；聯(lián)軸器的選擇；軸的設(shè)計與校核；鍵的設(shè)計及選擇。其中對機(jī)構(gòu)中的主要部件做了強(qiáng)度校核，另外對于設(shè)計中存在的問題及需要改良之處給予指出。設(shè)計中采用機(jī)械式傳動方案，動力經(jīng)過蝸桿，螺旋傳動減速，最后由絲杠的轉(zhuǎn)動變成升降運(yùn)動，實現(xiàn)汽車被舉升的目的。關(guān)鍵詞：機(jī)械式； 舉升機(jī)； 蝸輪蝸桿； 螺旋傳動；螺母；螺桿目 錄目 錄II1課程設(shè)計任務(wù)書IV1.1設(shè)計目的IV1.2 設(shè)計題目IV1.3 設(shè)計步驟IV1.4 時間安排IV1.5 成績評定V2 總體設(shè)計12.1 擬定傳動方案12.2 電動機(jī)的選擇22.2 .1選擇電動機(jī)型號22.2.2 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇22.3 傳動

3、比的計算22.4 傳動裝置的運(yùn)動和動力計算33 傳動零件的設(shè)計計算43.1 蝸輪蝸桿傳動43.1.1 材料的選擇43.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計43.1.3 蝸桿與蝸輪主要參數(shù)與幾何尺寸53.1.4 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核53.1.5 校核蝸桿剛度63.1.6 驗算效率73.1.7 蝸桿蝸輪各局部尺寸計算73.1.8 蝸桿傳動熱平衡計算83.2 螺旋傳動83.2.1 絲杠的設(shè)計83.2.2 絲杠參數(shù)的計算83.2.3 螺桿強(qiáng)度計算83.2.4 耐磨性計算93.2.5 螺母的強(qiáng)度校核93.2.6 計算螺母外徑103.2.7 螺桿穩(wěn)定性設(shè)計104 軸的設(shè)計與校核124.1 軸的設(shè)計124.1

4、.1 蝸桿軸尺寸確定124.1.2 蝸輪軸尺寸確定124.2 蝸桿動力參數(shù)134.3 軸在垂直方向內(nèi)受力134.4 軸在水平面受力情況144.5 求軸在水平面支反力144.6 繪制垂直面彎矩圖144.7 繪制水平面彎矩圖154.8 繪制合成彎矩圖154.9 繪制扭矩圖164.10 危險截面合成彎扭圖165 其他零部件的選擇175.1 聯(lián)軸器的選擇175.2軸承的選擇175.3 軸承端蓋的選擇175.3.1 蝸桿軸軸承端蓋的選擇175.3.2 蝸輪軸承端蓋的選擇175.4 鍵的設(shè)計176 小結(jié)19參考文獻(xiàn)201 課程設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計目的課程設(shè)計是一項綜合性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對理論課程與實驗

5、課程的綜合與補(bǔ)充，旨在使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，訓(xùn)練學(xué)生如何綜合使用學(xué)過的理論和方法分析實際問題的能力，以增強(qiáng)學(xué)生的實踐能力與解決實際問題的能力。1.2 設(shè)計題目?車輪舉升器設(shè)計?1.3 設(shè)計步驟1調(diào)研及收集資料對于與本設(shè)計題目相關(guān)或類似的內(nèi)容進(jìn)行深入、全面的調(diào)查研究，廣泛查閱圖書資料、科技文獻(xiàn)、深入了解其工作原理、結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)。2設(shè)計方案1工作原理2設(shè)計參數(shù) 舉升重量：600kg；舉升器上升行程：400mm；舉升器上升軸向移動速度：0.10-0.15m/s。3要求：兩級減速蝸輪蝸桿減速、螺桿螺母減速 蝸輪轉(zhuǎn)速25-45r/min4確定舉升器結(jié)構(gòu)與總體布局考慮限位3設(shè)計及計算1計算及選型

6、；2舉升器總體設(shè)計4總裝圖繪制5編寫設(shè)計說明書1.4 時間安排課程設(shè)計時間共計2周，具體時間安排如下表：表1.1 課程設(shè)計時間安排表序號內(nèi)容時間1舉升器總體方案設(shè)計2天2電機(jī)選擇及計算1天3舉升器結(jié)構(gòu)設(shè)計4天4撰寫說明書2天5辯論1天1.5 成績評定課程設(shè)計成績的綜合評定主要由以下幾個方面組成1課程設(shè)計過程，包括日常管理和具體的設(shè)計能力；2課題設(shè)計質(zhì)量，包括設(shè)計裝置的合理性、圖紙數(shù)量、說明書等；3課程設(shè)計辯論的情況，包括自述情況及答復(fù)下列問題情況。歡迎下載精品文檔2 總體設(shè)計2.1 擬定傳動方案為了實現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)的上下升降運(yùn)動，應(yīng)該在本傳動方案中采用螺桿螺母傳動，用以實現(xiàn)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)向為舉升平臺

7、上下運(yùn)動，同時電動機(jī)與順倒開關(guān)相連接，由電動機(jī)軸的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)舉升板的升降運(yùn)動；又因為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速過高，在電動機(jī)與螺桿之間應(yīng)有減速機(jī)構(gòu)，而蝸輪蝸桿減速的傳動比擬大，工作平穩(wěn)，無噪音，結(jié)構(gòu)緊湊，其自鎖性較好，較其它自鎖機(jī)構(gòu)更加平安可靠，可提高舉升機(jī)的平安性，同時蝸輪蝸桿減速適用于中小功率，潤滑好，間歇運(yùn)動的場合，另外對于布置于高級的蝸桿減速器，蝸輪可采用錫青銅做材料，允許點(diǎn)面有較高的相對滑動速度，以利于形成潤滑油膜，提高承載能力和傳動效率，還可以提高蝸桿的頭數(shù)來提高其傳動效率，應(yīng)選擇蝸輪蝸桿減速器作為減速機(jī)構(gòu)。由上所述，故擬定傳動方案如下：圖2-1 總體方案確實定1¾電動機(jī) 2

8、0;聯(lián)軸器 3¾滾動軸承 4¾滾動軸承 5¾蝸桿 6¾蝸輪 7¾螺桿 8¾螺母 9¾舉升平臺 傳動方案如上圖所示，電動機(jī)1轉(zhuǎn)動經(jīng)輸出軸輸出動力，通過聯(lián)軸器2的減載緩沖將動力傳遞到蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，蝸輪6轉(zhuǎn)動帶動螺桿7旋轉(zhuǎn)，從而通過螺桿螺母傳動帶動舉升平臺9的上升。2.2 電動機(jī)的選擇2.2 .1選擇電動機(jī)型號由設(shè)計要求可知，舉升重量=600kg，舉升機(jī)上升軸向移動速度=0.1m/s,上升行程h=400mm,取蝸輪轉(zhuǎn)速=45r/min。那么舉升機(jī)所需要的功率所需的電動機(jī)功率式中總傳動效率；：蝸輪蝸桿傳動效率，取；：螺桿螺母傳動

9、效率，取；：蝸桿軸滾動軸承傳動效率，取；：螺桿軸滾動軸承傳動效率，取；：聯(lián)軸器傳動效率，取；故2.2.2 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇由設(shè)計要求可初步選取蝸輪轉(zhuǎn)速，機(jī)械設(shè)計手冊得閉式蝸輪蝸桿傳動的傳動比，那么電動機(jī)可選的轉(zhuǎn)速范圍為：符合這一轉(zhuǎn)速范圍要求的有1000r/min和1500r/min。根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊選擇符合要求的電動機(jī)型號為：Y100L2，其相關(guān)參數(shù)如下：額定功率，同步轉(zhuǎn)速 ；滿載轉(zhuǎn)速2.3 傳動比的計算 由選定的電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速與螺桿轉(zhuǎn)速可得到舉升機(jī)的總傳動比，而螺桿轉(zhuǎn)速與蝸輪轉(zhuǎn)速相等，即，那么總傳動比，所以取。2.4 傳動裝置的運(yùn)動和動力計算1各軸的轉(zhuǎn)速計算蝸桿軸：螺桿軸：2各軸輸入功率的

10、計算蝸桿軸：螺桿軸：3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩的計算蝸桿軸：螺桿軸：將上述計算結(jié)果列于下表1中：表2-1軸號轉(zhuǎn)速n/r/min功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/()傳動比i114302.9119.44332451.997476.183 傳動零件的設(shè)計計算3.1 蝸輪蝸桿傳動3.1.1 材料的選擇本機(jī)構(gòu)中蝸桿蝸輪傳遞功率不大，速度中等，故蝸桿選用45鋼，因希望效率高些，耐磨性好，蝸桿外表進(jìn)行淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用鑄造錫青銅()3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計傳動中心距：(1確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T1(2) 確定載荷系數(shù) 工作穩(wěn)定，取載荷不均勻系數(shù),由設(shè)計手冊查得使用系數(shù),蝸桿轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，取動載荷

11、系。故載荷系數(shù):3材料彈性影響系數(shù)因為選的是鑄錫磷青銅和鋼蝸桿相配，故由?機(jī)械設(shè)計?查得：(4)確定載荷接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿與分度圓直徑和傳動中心距的比值為：由機(jī)械設(shè)計手冊查得=2.8(5)確定接觸應(yīng)力蝸輪用鑄造錫青銅()，蝸桿選用45鋼淬火，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，查機(jī)械設(shè)計手冊知蝸桿齒面接觸疲勞強(qiáng)度：(6)代入數(shù)據(jù)求得中心距為：=124mm3.1.3 蝸桿與蝸輪主要參數(shù)與幾何尺寸(1)選擇蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)，按傳動比為33，取:Z1=1(2)確定模數(shù)蝸桿分度圓直徑，模數(shù)：由機(jī)械設(shè)計手冊查知可取模數(shù)：蝸桿直徑系數(shù)q=10;故有蝸桿分度圓直徑：此時，螺紋升角為： (3)確定中心矩：故接觸

12、強(qiáng)度夠用。3.1.4 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) : 由?機(jī)械設(shè)計?查得齒形系數(shù)： 蝸輪分度圓直徑 由?機(jī)械設(shè)計?得材料的根本許用彎曲應(yīng)力：故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是足夠的。 校核蝸桿剛度取;蝸桿最大撓度：；; 蝸桿危險截面慣性系數(shù)：；蝸桿所受圓周力：;蝸桿所受軸向力：;蝸桿所受徑向力：；查機(jī)械設(shè)計手冊知許用最大撓度：帶入數(shù)據(jù)可得撓度：故蝸桿滿足剛度要求。3.1.6 驗算效率；而與相對滑動速度有關(guān);符合要求；由機(jī)械設(shè)計手冊插值法查表得=0.0204;=1.168帶入效率公式有：0.86此驗算效率大于原估計值，故不用重算。3.1.7 蝸桿蝸輪各局部尺寸計算1蝸桿齒頂圓直徑 齒根圓直徑 導(dǎo)程

13、角 軸向齒距 分度圓直徑 徑向間隙 2蝸輪齒根圓直徑： 外圓直徑： 蝸輪齒寬： 喉母圓直徑： 蝸桿傳動熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，假設(shè)不及時散熱，會引起箱體內(nèi)油溫升高，潤滑失效，導(dǎo)致磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合失效，故連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動應(yīng)進(jìn)行熱平衡計算。:外表傳熱系數(shù)，A:散熱面積取1.2帶入數(shù)據(jù)得：26故溫升滿足要求。3.2 螺旋傳動 絲杠的設(shè)計螺母材料選用ZCuSn10P1，絲杠選用梯形螺紋，材料為45鋼正火。3.2.2 絲杠參數(shù)的計算由計算得工作臺的上升速度為導(dǎo)程查閱?機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計?表11-4，選用梯形螺紋，公稱直徑為，螺距，螺紋線數(shù)，螺紋中徑，小徑,大徑 螺桿強(qiáng)度計算摩擦

14、力矩強(qiáng)度條件：，故螺栓強(qiáng)度足夠。3.2.4 耐磨性計算，查?機(jī)械設(shè)計手冊?表10-9，螺旋副的許用壓強(qiáng)。接觸處，其中為螺紋工作高度，為螺母高度，為螺距，取， 螺紋圈數(shù)，故合理。；壓強(qiáng)：；螺紋升角：；當(dāng)量摩擦角：據(jù)表5-12取摩擦系數(shù)，普通梯形螺紋牙側(cè)角，那么。因為，故該螺旋副滿足自鎖要求。3.2.5 螺母的強(qiáng)度校核查表可得，螺母材料青銅的許用應(yīng)力為，。取，。螺母的剪切強(qiáng)度條件：對于梯形螺紋，螺紋牙根部厚度，故滿足剪切強(qiáng)度要求。螺母彎曲強(qiáng)度條件：故螺母強(qiáng)度足夠。3.2.6 計算螺母外徑解得:3.2.7 螺桿穩(wěn)定性設(shè)計螺桿為一端固定，一端自由，取，螺桿最大工作長度L取500mm。螺桿危險截面慣性半

15、徑撓度 ，那么臨界載荷由歐拉公式確定。取彈性模量 危險截面的慣性矩 故截面載荷 螺桿的穩(wěn)定性條件 故滿足穩(wěn)定性要求。4 軸的設(shè)計與校核4.1 軸的設(shè)計4.1.1 蝸桿軸尺寸確定圖4-1 蝸桿軸各段尺寸1對于第1段，其直徑由聯(lián)軸器決定，聯(lián)軸器型號：LTZ6，d=60mm，L=142mm，那么=60mm，=150mm；2對于第2段，其直徑由軸承尺寸確定，軸承型號：7213AC，d=65mm，D=120mm，B=23mm，那么=65mm，=30mm；3對于第3段，取=70mm，=300mm；4對于第4段，=65mm，=30mm。4.1.2 蝸輪軸尺寸確定軸的最小直徑 圖4-2 蝸輪軸各段尺寸1對于第

16、1段，其直徑由軸承尺寸確定，軸承型號：7211AC ，d=55mm，D=120mm，B=21mm,那么=55mm，=21mm；2對于第2段，=65mm，=10mm；3對于第3段，取=50mm，=53mm；4對于第4段，=55mm，=550mm；4.2 蝸桿動力參數(shù)蝸桿傳遞的功率 2.91KW 轉(zhuǎn)速1430傳遞的扭矩圓周力 軸向力 徑向力 圖4-3 蝸桿軸受力分析4.3 軸在垂直方向內(nèi)受力如圖4-2所示，把蝸桿所受力向軸上轉(zhuǎn)化，在垂直面內(nèi)軸受有集中力 ，彎矩及軸承支反力、作用。軸承支反力由軸的平衡方程得 ，那么圖4-4 蝸桿軸垂直面受力 4.4 軸在水平面受力情況如圖4-5所示，把蝸桿所受之力向

17、軸上轉(zhuǎn)化，在水平方向之內(nèi)軸上受有集中力作用，由軸的平衡力方程得：4.5 求軸在水平面支反力圖4-5蝸桿軸水平面受力分析4.6 繪制垂直面彎矩圖如4-6所示，可計算垂直面彎矩圖如下：圖4-6 垂直面彎矩圖4.7 繪制水平面彎矩圖如圖4-7所示，可計算得水平面彎矩為:圖4-7 水平面彎矩圖4.8 繪制合成彎矩圖如圖4-8所示，可計算支點(diǎn)合成力矩為：圖4-8 合成力產(chǎn)生的力矩圖4.9 繪制扭矩圖如圖4-9所示，由前面的計算知軸傳遞的扭矩為:圖4-9 軸傳遞的扭矩圖4.10 危險截面合成彎扭圖圖4-10 彎扭合成圖如圖4-10所示，可計算危險截面合成彎扭值：危險截面當(dāng)量彎矩為： 取折合系數(shù)為0.6，那

18、么查機(jī)械設(shè)計手冊表14-3 55，那么。5 其他零部件的選擇5.1 聯(lián)軸器的選擇因為聯(lián)軸器連接的是發(fā)電機(jī)輸出軸和減速器輸入軸，即為高速軸，所以為了減小啟動載荷，緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動慣量的和具有彈性的聯(lián)軸器，應(yīng)選用型號為LTZ6的彈性柱銷式聯(lián)軸器，其參數(shù)如下：d=65mm，L=142mm。5.2軸承的選擇蝸桿軸軸承使用7213AC軸承，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表12-6有以下具體參數(shù)：d=65mm；D=120mm；B=23mm；油潤滑；極限轉(zhuǎn)速7000r/min絲桿軸軸承選用7214AC軸承，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表12-6有以下具體參數(shù)：d=70mm；D=15mm；B=24mm；油潤滑；極限轉(zhuǎn)速

19、6300r/min5.3 軸承端蓋的選擇蝸輪蝸桿軸承端蓋材料均選用HT1505.3.1 蝸桿軸軸承端蓋的選擇蝸輪軸軸承選用7213AC，內(nèi)徑d=65mm，外徑D=120mm，端蓋連接螺釘直徑取d3=8,數(shù)目取4,所以厚度，端蓋外徑，端蓋連接螺栓的中心距；5.3.2 蝸輪軸承端蓋的選擇蝸輪軸承選用7211AC型，內(nèi)徑d=55mm，外徑D=100mm，同理取d3=M8,數(shù)目取4；所以厚度，端蓋外徑，端蓋連接螺栓的中心距，。5.4 鍵的設(shè)計由于蝸輪軸的公稱直徑d=55mm，蝸輪厚度B=57mm，那么查表得：采用C型鍵，鍵寬b=16mm，鍵厚度h=10mm,長度L=40mm。6 小結(jié)本文經(jīng)過初步計算以后，確定了電機(jī)類型、傳動比分配、蝸輪蝸桿、軸等主要零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇可以初步設(shè)計零部件的結(jié)構(gòu)，然后再選擇各種方案從而可以草繪裝配圖，然后開始畫裝配圖以及零件圖，最后完成設(shè)計說明書。本次所設(shè)計的舉升機(jī)是采用以電動機(jī)驅(qū)動、螺旋運(yùn)動為舉升裝置以及鋼絲繩為同步裝置的汽車用四柱式舉升機(jī)。機(jī)械驅(qū)動是由蝸輪蝸桿以及電箱組成的。整個舉升機(jī)的外形是四柱式的，同時它的支撐機(jī)構(gòu)是非對稱式的托架。通過電磁鐵平安鎖控制立柱控制最大行程，