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

南京航空航天大學(xué)畢業(yè)論文題目電動式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計民航(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(論文)誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)(題目：電動式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計(論文)中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(論文)不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。電動式螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計目錄 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、電動千斤頂?shù)母拍钤O(shè)計 2.2典型汽車用千斤頂特點比較 2.3新型千斤頂?shù)脑O(shè)計方案確定和論證 2.4本章小結(jié) 第三章：電動千斤頂關(guān)鍵部件的詳細設(shè)計 3.1電動千斤頂?shù)闹饕O(shè)計參數(shù) 3.1.1電動千斤頂?shù)闹饕O(shè)計技術(shù)指標 3.1.2電動千斤頂?shù)闹饕褂脳l件 3.2電動千斤頂運動與受力分析 3.2.1千斤頂運動分析 3.2.2千斤頂受力分析 3.3電動千斤頂?shù)牟考O(shè)計 3.3.1螺旋傳動裝置 193.3.2減速裝置 203.4本章小結(jié) 23第四章：傳動裝置計算及各軸設(shè)計與校核 4.1傳動裝置的動力參數(shù)計算 244.2各軸的設(shè)計 第五章：維護與使用說明 第六章：結(jié)論 38參考文獻 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。本文主要針對汽車世界各國?？紤]到每年我國生產(chǎn)制造的汽車文提出的方法設(shè)計制造該產(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、運輸、裝輕型：用于轎車隨車工具或自各外出以供急便等缺點，又可以擁有單純電動千斤頂所無法具機械傳動千斤頂是通過機械裝置來實現(xiàn)千斤項的承載力、壽命等方面都得到了很大的改進，有些已第二章、電動千斤頂?shù)母拍钤O(shè)計在機械產(chǎn)品開發(fā)過程中，概念設(shè)計是非常關(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)點缺點紅外線遙控電動千斤頂可以實現(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千斤頂自動化程度較高，可自動停止升降運動，可手動操作手動操作時需將電動機、行星減速器和電控裝置由撥叉裝置實現(xiàn)的電動成本高可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，操作時對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第三級第二級第一級第三章：電動千斤頂關(guān)鍵部件的詳細設(shè)計3.1.2電動千斤頂?shù)闹饕褂脳l件3.2.1千斤頂運動分析頂舉重物支撐點B處坐標為圖3-1千斤頂運動模型圖S=px(對于單線螺紋，x=1)在實際運動中，螺桿隨著A點水平向右運動，C點相對于螺桿水平向左運動。當螺桿轉(zhuǎn)動一圈，螺母相對于螺桿的軸向位移為S,A點和C點各有位移S/2,因此C點相對于螺桿水平向左運動的速度應(yīng)為螺桿速度的一半，即所以由理論力學(xué)知識可知，舉臂可以視為一剛體，從而可用剛體的平面運動方法加以平均分解。平面圖形內(nèi)任一點的速度等于基點的速度與該店隨圖形繞基點轉(zhuǎn)動的速度的矢量和，則B點運動速度合成分析如圖3-2所示。以C點為基點求B點的速度，則又因為Vc=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)可知這兩個力必定沿二力作用點的連線，等值桿一和桿二對支承點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,所以舉臂對移動副的反作用力為T’和T,方向沿著舉臂軸(2)千斤頂受力分析1.節(jié)點B:如圖3-4所示，千斤頂頂起重量為G,B點受到重物的壓力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α不斷增大，F(xiàn)不斷減小，所以初始位置時，螺桿受力最大，應(yīng)該按初始位置進行校核。3.3電動千斤頂?shù)牟考O(shè)計3.3.1螺旋傳動裝置螺旋傳動平穩(wěn)，選擇適當?shù)膶?dǎo)程角可以使機構(gòu)具有自鎖性，能獲得很大的減速比和力的增益。但同時其機械效率低，具有自鎖性的螺旋機構(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)穆菪齻鲃泳哂袀鬟f動力和自鎖功根據(jù)實際需要，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)計為1000kg具有普螺桿中徑：d?=15mm3.3.2減速裝置對于減速系統(tǒng)，由前述已確定的傳動方案可知，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)計的主要任務(wù)包括：傳動系統(tǒng)設(shè)計、電動機選擇。1.傳動系統(tǒng)設(shè)計齒輪傳動是機械傳動中最主要的一類傳動，應(yīng)用非常廣泛。就裝置型式來說，齒輪傳動有開式、半開式及閉式之分。針對汽車用千斤頂?shù)氖褂脠龊霞皩嶋H情況，選擇閉式齒輪傳動裝置。根據(jù)千斤頂?shù)倪\動特點，螺桿的轉(zhuǎn)速相對于直流電動機的轉(zhuǎn)速低很多，因此必須在直流電動機和螺桿之間用減速機構(gòu)連接。為滿足千斤頂性能要求，且工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，效率高，必須選用合理的傳動方案。本設(shè)計中擬采用四級齒輪傳動。直流電動機自帶一減速比為40的行星齒輪系減速器，減速后通過電機一行星輸出軸上的小齒輪輸出，再經(jīng)過多級齒輪傳動減速，由最終輸出軸輸出所要求的扭矩和轉(zhuǎn)速。根據(jù)傳動比分配的原則：各級傳動比應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，以符合傳動型式的特點，使結(jié)構(gòu)緊湊、合理。傳動裝置中各級傳動間應(yīng)尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)均勻，各傳動件不發(fā)生干涉碰撞。結(jié)合千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)特點，近似?。旱谝患墏鲃颖萯=2.6第二級傳動比i?=2.5第三級傳動比i?=2.3第四級傳動比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)前面計算，螺桿效率為η?=31.3%,取減速器的效率為η?=0.95,電動機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為RS-775SH-7513的直流外形尺寸(mm)電壓空載最大效率時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,電機轉(zhuǎn)速為16000r/min,電機自帶減速比i=40,減速器各級傳動比分別為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I軸的設(shè)計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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,取Ao=100,得：4.軸的受力分析和校核：1)作軸的計算簡圖(見圖a):根據(jù)6000深溝球軸承查手冊得T=8mm齒寬中點距左支點距離L2=(16/2+8+15-8/2)mm=27mm齒寬中點距右支點距離L3=(16/2+8-8/2)mm=12mm2)計算軸的支反力：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)按彎扭組合強度條件校核軸的強度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面C)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：II軸的設(shè)計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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,?。褐虚g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)作軸的計算簡圖(見圖a):根據(jù)6002深溝球軸承查手冊得T=8mm2)計算軸的支反力：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)按彎扭組合強度條件校核軸的強度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面B)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：=41.6MPa≤[o-1]=60MPa故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度(注：計算W時，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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,?。篈o=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)作軸的計算簡圖(見圖a):根據(jù)6003深溝球軸承查手冊得T=9mm齒寬中點距左支點距離L2=(84/2+10+79.5+20-20/2)mm=134mm齒寬中點距右支點距離L3=(84/2-2+41.5-20/2)mm=65mm2)計算軸的支反力：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)按彎扭組合強度條件校核軸的強度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面C)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取α=0.6,則有：=12.1MPa≤[o-1]=60MPa故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度(注：計算W時，忽略單鍵3、如正常使用時，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，必5、減速機工作環(huán)境溫度為-40～+40℃。當環(huán)境溫度低于0℃時，啟動前潤滑油必須加熱到0℃以上或采用低凝固點的潤滑每月要將超高壓大噸位電動千斤頂空載往復(fù)運動2-3次。2.取得成果輛，2003年有繼續(xù)增長的趨勢。汽車用千斤頂是常用就達百萬臺以上。我國汽配企業(yè)不僅供應(yīng)國內(nèi)本課題中對新型汽車用千斤頂?shù)脑O(shè)計方面還[1]黃軼逸.鋼絞線千斤項起重系統(tǒng).建筑機械.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)動螺桿式螺旋千斤頂?shù)挠嬎銠C輔助設(shè)計.1992,(3):7~9[6]韓風(fēng)卿.臥式千斤頂及其某些設(shè)計問題.機電工程.1990,(4):1-4[7]B.T.Adey.G.Y.GrondinandJ.J.R.Cheng.GOffshoreEngineer,1997[8]黃承梯.直接傳動式電動千斤頂.北京市專利事務(wù)所，99241854.2[9]鐘書云、何礎(chǔ)堅、詹欣紆、彭錫斌.電動遙控千斤頂.中山市專利事務(wù)所.98233672.1[10]李賢焱.液壓傳動及控制.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。液壓與氣動.1999,(3):41[12]肖忠文.現(xiàn)代設(shè)計與發(fā)展趨勢.長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2002,[13]孟兆明、常德功.機械最優(yōu)化設(shè)計技術(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.2001,(8):5～10[18]王大進.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.機械設(shè)計與研究.1996,(2):35~[20]馬笠.高效液壓千斤頂.機床與液壓.2001,(4):82[22]程垂璋.汽車電動千斤頂.荊沙市第二專利事務(wù)所，95229669.1[24]孫恒、陳作模.機械原