双柱机械式汽车举升机设计

1、II专业综合课程设计题 目：双柱机械式汽车举升机设计班级： 姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2018/01/20 辽宁工程技术大学综合课程设计任 务 书一、设计题目:双柱机械式举升机自动化改造二、原始资料本次课程设计主要是设计用于汽车维修的双柱机械式举升机，主要是针对国际上公认的A、B体型型轿车和suv，车身长度在4.04.8米，车身宽度在1.52米，前后轮在2.52.7米。车身重量在4000kg左右。设计的双立柱机械式举升机主要包括：（1） 两个框型立柱（2） 两个垂直滑动在该框形举升柱上的升降滑架（3） 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

2、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。三、上交材料1说明书，具体包含内容：任务分析、设计过程、基本计算、设计结果，电路图等。 10000字以上。2. 图纸：装配图、零件图四、成绩评定 优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范30说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多30答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问

3、题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘要汽车举升机是用以支撑汽车底盘或车身的某一部分，使汽车升降的设备。它在汽车维修保养中发挥至关重要的作用，无论是整车大修还是小修保养，都离不开它。液压式汽车举升机作为汽车举升机家族中的一员，它有着其他举升机无法比拟的优势，如它的结构工作范围广，可维修高顶棚车辆，工作空间空旷等。本文较对双立柱机械式举升机进行了设计，在确定了所要设计的方案之后，即针对了举升机的结构及特点要求进行了设计与说明。同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺问题进行补充说明，然后对汽车举升机立柱，横梁的截面特性，并

4、对主立柱，横梁的强度和托臂的强度进行了校核验算。设计并对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以及对链条和钢丝绳等的选择计算，以保证设计的举升机满足使用要求。关键字：滑动螺旋副；导轨；丝杠；制动；组合开关AbstractShuangzhu mechanical vehicle lift, which includes two box-shaped Jusheng pillar, two vertical sliding in the box-shaped piece of Jusheng-piece aircraft, two up and two track-holding arm

5、, their identity is in Jusheng pillar box-shaped structure in part by the end of Liang-bed or carpenters square or rectangle gear boxes and gear boxes on both sides of a square-short margin upward extension of the upper beam connecting a pillar overall; Jusheng pillar box is described below rectangl

6、e gear boxes installed electric motors is one of the driving boxes; and the piece-by-two parallel fixed in its orbit above the occasional arm-supporting, through the Hua Tao Kong spaces interlinked.Key Words：Silde screw pair；guide；screw；brak；Combination switch目录1 绪论41.1 研究背景41.2 国内外研究现状41.2.1 举升机的分类

7、41.2.2 举升机的优缺点分析42 总体结构设计52.1 尺寸和结构52.2 传动路线的设计52.3 同步装置的选择62.4 电机的选择62.5 举升行程H72.6 升降速度83 立柱与托臂的设计93.1 立柱的校核计算93.1.1 立柱的强度校核93.1.2 普通式双柱举升机的刚度分析与验算113.2 托臂的校核123.2.1 托臂截面形心和中心轴123.2.2 托臂内力分析133.2.3 托臂的校核143.3 联接件的计算与校核144 传动系统的设计164.1 螺旋传动的设计164.1.1 螺旋传动初始条件的确定174.1.2 设计过程174.1.3 螺旋副尺寸参数设计结果214.1.4

8、 螺母的选用224.2 链传动的选择244.2.1 链传动初始条件的确定244.2.2 设计步骤及计算公式254.3 带传动的选择294.3.1 带传动设计初始条件的确定294.3.2 设计过程及校核计算295 控制系统和电气元件的选择335.1 主电路与继电器控住电路设计335.2 电气元件的选用355.2.1 制动器选用355.2.2 制动器的分类、特点及应用355.2.3 制动器的选择355.2.4 开关的选择35总结37致谢38参考文献393511 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

9、用设备。然而现在国内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 国内外研究现状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

10、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。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。2 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

11、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。图2-1 举升机参数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*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 传动路线的设计液压传动，具有平稳，噪音低，易于

12、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。2.3 同步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。

13、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，根据整机结构布置，采用卧式封闭结构（2） 电动机

14、容量计算电动机容量仅考虑功率即可功率 ：式中：A为工作所需的总能量，t为工作时间代入数据得：电动机功率PL=P/其中,传动装置的总效率：1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：PN1.1PL=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电压 （V） 380额定电流 （A） 7最大长度 （mm） 380最大

15、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 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。2.6 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13m之间，设计选择的举升速度为2.1m/min。3 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

16、3.1.1 立柱的强度校核（1） 校核正应力强度 许用应力选: =541100/(9.85)=1102.04Kg/cm2max,满足强度条件。（2） 校核剪应力强度选S=235MPa,而许用应力=2351009.85=479.59Kg/cm2max600MPa,max,满足强度条件。（2）校核剪应力强度选:S=235MPA,满足强度条件。3.3 联接件的计算与校核举升机系统中螺栓的使用，设计中主要的有两种M10，M20，需要对其进行校核，以保证连接的可靠性要求。螺栓的材料选用优质碳素钢。螺栓的预紧：根据公式： 式中，s螺栓材料的屈服极限、A螺栓危险截面的面积A=d12/4、螺栓副间的摩擦力矩T

17、0.2F0d、d-螺栓的公称直径，当d=10时：根据公式计算得F=16720.5N当d=20时： 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： 式中,p-许用应力，Lmin=1.25d0螺栓的剪切强度条件为： 受力最大F为10KN根据公式计算的p=80MPa, =509.5 MPa，螺栓主要受挤压，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。4 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，

18、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，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

19、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4-1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

20、，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尼龙无轴向载荷与运动方向反向无螺杆端部结构两端固定无螺杆最大工作长度1750.00mm两支承间的最大距离1800.00mm4.1.2 设计过程（1）确定中径系数，可根据螺母形

21、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 ： 该公式可用于梯形螺纹(GB5796.186) 和矩形螺纹，还可以.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查得：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：经计算的z=10.8，螺纹的工作高度h可根据

22、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锯齿形螺纹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自锁，还应校核螺旋副是否满足自锁条件即 v式中为螺纹升角；v为当量摩擦角;f为摩察系由有机械设计手册表5-12，取摩察系数f=0.1、=300其中则v，满足螺旋副自锁条件（7）驱动力矩T由公式式中，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

23、材料的许用应力为94 MPa；螺母的许用弯曲应力为50MPa；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，其强度条件为其中T为传递扭矩，为螺杆材料的许用应力，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：式中：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=0.65、P=5.2代入数据，得=2.36=35MPa。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：式中：b材料的许用弯

24、曲应力 h 螺纹的工作高度，对于矩形和梯形螺纹，h=0.5、P=4代入数据：b=5.45b =50MPa符合条件。螺杆和螺母材料相同时, 只校核螺杆螺纹牙强度 螺母的剪切强度可由公式式中：材料的许用切应力MPa 代入数据得：=1.7740临界载荷 ： 式中：E螺杆材料的拉压弹性模量， I螺杆危险截面的惯性矩，代入数据，得： 螺杆稳定性安全系数，符合条件。(10)丝杠效率可由公式：式中，(0.950.99)轴承效率,决定于轴承形式, 滑动轴承取小值轴向载荷与运动方向相反时取+号，经计算得到丝杠的效率为0.55。4.1.3 螺旋副尺寸参数设计结果表4-2 螺旋副尺寸参数名称代号数值关系式外螺纹大径

25、d49.00内螺纹大径D448.00D4=d+2ac螺距p8.00牙顶间隙ac0.50基本牙型高度H14.00H1=0.5p内螺纹牙高H44.5H4=H1+ac=0.5p+ac外螺纹牙高h34.5h3=H1+ac=0.5p+ac牙顶高Z2.00Z=0.25p=H1/2内螺纹小径D140.00D1=d-2H1=d-p外螺纹小径d339.00d3=d-2h3外螺纹中径d244d2=d-2Z=d-0.5p内螺纹中径D244D2=d-2Z=d-0.5p外螺纹牙顶圆角R10.25R1max=0.5ac牙底圆角R20.50R2max=ac原始三角形高H14.9H=1.866p4.1.4 螺母的选用由于举升

26、机的工作螺母是在低速重载下进行工作，因此国内传统的设计方法都是选用青铜(如ZCuSnl0Pbl , ZCuAll0Fe3)作为螺母材料，形成青铜对钢的摩擦副。要保证理想的使用效果，这对摩擦副必须保持在润滑状态下工作。但由于举升机工作环境恶劣，大多数汽车修理厂不能明确专人使用和保养，不能保证丝杆螺母这对摩擦副在润滑状态下工作，因此，在失油的情况下，螺母磨损加剧，且时常伴有高达90dB的尖叫声.故我选用新型的MC含油尼龙材料作螺母。含油MC尼龙螺母的优点为：在承载过程中的一定量压缩变形，使整个螺母螺牙能全部承载，这样有利于降低牙型的作用力，保证牙型的强度，形成均载，磨损均匀; MC尼龙螺母本身硬度

27、低，对硬质的尘粒具有很好的相容性，能更有效地保护丝杆，使丝杆几乎不磨损。在运行过程中，MC尼龙螺母不会出现象青铜螺母对丝杆在失油状态下的尖叫声。并且选用MC含油铸造尼龙螺母，有利于降低成本。4.1.5 丝杆螺母机构的安全性设计（1）副螺母设计从上面的设计分析中可以看到，副螺母无论选用何种材料，如何进行设计校核计算，经过一段时间使用后，承载的工作螺母还是会磨损，会造成升降滑架的脱落，从而导致设备，甚至人身伤亡事故的发生。为了防止这一事故的发生，故又设计了一个与主螺母(工作螺母)有一相对距离s的副螺母。此副螺母在举升机正常工作时，虽随同主螺母升降，但不承受任何作用力，因而，不会随同主螺母磨损。当主

28、螺母完全磨损后，升降滑架将会随同主螺母掉在副螺母上。因此，只要主、副螺母之间的距离s合适，副螺母有一定的厚度及足够的抗冲击强度，就能抵抗由升降滑架以及额定载荷下落时所产生的冲击力。由于MC含油尼龙还具有较好的缓冲特性，因此，仍选用MC含油尼龙作为副螺母材料。 （2）急停装置的设计增加副螺母缓冲了主螺母磨损下落所造成的危害，但事故隐患并没有消除。为了能有效地发现这一故障现象，除了通过在两立柱挡尘板上开有检视孔用于观察外，还可以通过一套急停装置进行报警。急停装置由钢丝绳、滑轮、动作轮、行程开关及弹簧复位元件等组成。钢丝绳一端固定在主立柱内的升降滑斗上，另一端通过滑轮、底座，固定在副立柱内的升降滑架

29、上。 正常工作中，主、副立柱内的升降滑架分别拉住钢丝绳的两端，通过滑轮使动作轮与行程开关保持，即行程开关不工作，处于常开状态。可以看到，当副立柱内的主螺母磨损造成升降滑架下落时，则钢丝绳松动，在弹簧力的作用下，动作轮带动滑轮上升，同时，动作轮在上移的过程中压下行程开关，发出报警信号，使电动机停止转动。当主立柱内的主螺母磨损，造成主升降滑架下落时，则钢丝绳拉紧，并带动滑轮使动作轮下移，下移的过程中，压下行程开关，发出信号，使电动机停止运动。是否有可能出现主、副立柱内的主螺母同时磨损，并出现主、副立柱内的升降滑架同时下落，并使急停机构不能发出信号呢?应该说这种现象是有可能发生的，但通过若干试验，还

30、没有发现主、副立柱内的升降滑架同时下落的实例，这主要与主、副立柱内的螺母材质、加工精度、润滑条件，是否偏载以及安装等因素有关。为防止出现主、副立柱内的主螺母同时磨损下落，一方面要求用户在规定使用次数(以年限来划分)内更换主螺母，另一方面通过立柱挡板的透视孔定期观察主、副螺母之间的距离s，当其达到一定值后必须更换主螺母。本急停装置，当主、副立柱内的升降滑架因某种机械原因造成不同步，以及传动中的链条失效(如脱落或断裂)时，也将起到断电保护的作用。图4-2 急停装置原理图1.副立柱升降滑架2.主螺母3.副螺母4.钢丝绳5.主立柱升降滑架6.滑轮7.动作轮8.行程开关9.压缩弹簧4.2 链传动的选择4

31、.2.1 链传动初始条件的确定表4-3 初始条件的确定项目数值单位中心距初值2500,可上调或下调5%mm传递功率3KW小链轮转速262r/min平均传动比1,可大或小0.5%大链轮转速262r/min传动种类水平传动传动速度低速传动(v3m/s)中心距条件可调载荷性质中等冲击原动机种类电动机或汽轮机张紧装置张紧轮4.2.2 设计步骤及计算公式 （1）链轮齿数的选择与确定根据机械设计思路可知增大z1，链条紧边的总拉力下降，多边形效应减小，啮入时链节间的相对转角减小，磨损小，但尺寸、重量增大 当z1和z2为奇数而Lp为偶数时，将有利于链条和链轮齿均匀磨损 z1和z2的选取尚应考虑传动空间尺寸的限

32、制应参照链速选取表4-4 链轮齿数的选择链速0.60.3388151919232325链轮齿数应优先选用以下数列:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114。选择的z1齿数为25。（2）设计功率的计算，根据公式：式中P 传递功率KW；KA 工况系数；查表，取1.5Kz小链轮齿数系数；查机械设计图9-13，取1Kp 多排链排数系数，这里是双排链，取1.75（3）确定链条型号和节距p根据设计功率Pca和主动链轮转速,由功率图9-11，选取链条的型号为16A，再由表9-1可选用的节距=25.4，为使传动平稳、结构紧凑、特别在高速下，宜选用节距较小的链条；（4）小链轮毂孔许用直径根据

33、公式：式中：dk支承轴的设计确定 dkmax 链轮轮毂孔的最大许用直径 当不能满足要求时，可增大z1或p重新验算。（5）链条速度的计算，根据公式： 根据链速v，由图9-14选择合适的润滑方式为油池瑞华（6）初定中心距根据机械设计手册可知，初定中心距一般取a0=(30-50)p，因为本设计有张紧轮，故a0可取大于80P。这里取a0=2600mm（7）链长节数的计算与确定按下式计算链接数Lp0 为避免使用过渡链节，应将计算出的链节数Lp0圆整为偶数Lp则： Lp=230链传动的最大中心距为 式中，f1为中心距计算系数 （8）链条长度根据公式 （9）有效圆周力的计算 进而可以算得作用于轴上的拉力对于

34、接近垂直的传动（10）静强度安全系数根据公式：式中,Q 链条极限拉伸载荷； KA 工况系数； F 有效圆周力； Fc离心力引起的拉力 N；Ff 悬垂拉力在Ff和Ff中选用大者。 式中，n 许用安全系数，一般为48；对于速度低、不太重要的传动或用力的确定比较准确时，n可取较小值，可计算得径强度安全系数为11.13,符合设计要求。（11）铰链比压，根据公式：式中：KA 工况系数；F 有效圆周力Fc 离心力引起的拉力Fc=qv2A 铰链承压面积，A值等于滚子链销轴直径dz与套筒直径b2(内链节外宽)的乘积。（12）使用寿命(磨损寿命)根据公式式中：T 使用寿命 hLp 链长v 链速 m/sz1 小链

35、轮齿数i 传动比p/p 许用磨损伸长率，按具体工作条件确定4.2.3 链传动尺寸参数的确定表4-5 链传动尺寸参数名称符号小链轮数值大链轮数值单位关系式排距pt18.1118.11mm分度圆直径d86.3986.39mmd=p/(sin(180/z)齿顶圆最大直径damax96.0896.08mmdamax=d+1.25p-dr齿顶圆damin90.6290.62mmdamin=(1-1.6/z)p-dr齿根圆直径df76.2376.23mmdf=d-dr齿侧凸缘或排间槽直径dg 68.47 68.47mmdgpctg(180/z)-1.04h-0.76 (h:内链板高)4.3 带传动的选择4

36、.3.1 带传动设计初始条件的确定表4-6 初始条件的确定项目值单位电机功率3千瓦(W)小带轮转速1440转/分(r/min)大带轮转速262转/分(r/min)初定轴间距270毫米(mm)4.3.2 设计过程及校核计算（1）设计功率的计算计算功率Pca是根据传递功率P和带的工作条件而确定的式中：Pca计算功率，KW； KA工作情况系数，查课本表8-7，由于举升机的载荷变化较大并且一般每天工作小时数不大于10小时，根据取KA=1.2。 P所需的传递功率，KW代入数据，则：（2）选择V带的类型根据计算功率Pca和小带轮的转速n1，从图8-11中选取普通V带的带型为Z型。（3）确定带轮的基准直径d

37、d并验算带速V1）初选小带轮的基准直径dd1根据V的带型，参考表8-6和表8-8，确定小带轮的基准直径dd1=56又则2）验算带速V根据公式，可得：当带传动的功率一定时，提高带速，可以降低带传动的有效拉力，相应地减少带的根数或者V带横截面积，总体上减少带传动 的尺寸，但是提高带速，也提高了V带的离心应力，增加了单位时间内的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，由此可见，带速不宜过高或过低，一般推荐v=5-25m/s故重新选择dd1=80则根据机械设计手册表8-8：取dd2=500则V1=6m/s V2=6m/s符合要求（4）确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld 1）由公式 代入数据得3

38、64a01040初步确定中心距a0=4202）计算相应的带长Ld0根据机械设计手册表8-2，选取Ld =1800mm3）计算中心距及其变动范围传动的实际中心距考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，给出中心距的变动范围(5) 验算小带轮上的包角由机械设计手册公式（8-7）可知，小带轮上的包角小于大带轮上的包角，又有机械设计手册式（8-6）可知，小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力，因此，打滑只可能发生在小带轮上，为了提高带传动的工作能力，应使 (6)确定带的根数z式中，K小带轮包角修正系数，查机械设计手册表8-5，取0.95KL带长修正系数，查机

39、械设计手册表8-2，取1.14代入数据，得，故选取带的根数Z为9根。（7）确定带的初拉力F0由机械设计手册式（8-6），并计入离心力和包角的影响，可得单根V带所需的最小初拉力带入数据，可得：对于新安装的V带，初拉力应为；对于运转后的V带，初拉力应为安装时，应保证F0大于上述数值，但也不能过大，为控制实际F0的大小，可以在V带与两带轮切点的跨度中心，施加一规定的，与带边垂直的力G（查表知G=6N），使带在每100mm上产生1.6mm的挠度即可。（8）计算带传动的压轴力为了设计带轮轴的轴承，需要计算带传动的作用在轴上的压轴力式中：为小带轮的包角5 控制系统和电气元件的选择系统主要是需要控制的是起降

40、的电机，电机采用三相异步电机，决定采用PLC控制，通过一个按钮控制，上下有限位开关防止超程。5.1 主电路与继电器控住电路设计系统电路含有主电路和控制电路，控制电路的继电器线圈由plc进行控制图5-1 三相异步电机主回路图5-2 三相异步电机控制回路在梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电机的正转和反转。按下正装启动按钮SB2，X0变为ON，其常开触点接通，Y0线圈“得电”并自保持，使KM1的线圈通电，电机开始正转运行。按下停止按钮SB1，X2变为ON，其常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，电机停止运行。如果忘记按下SB1时，限位开关ST3会使电机停止。反转下降同理。图5-3 plc外部接线图图

41、5-4 梯形图在梯形图中，将Y0和Y1的常闭触点分别与对方的线圈串联，可以保证它们不会同时为ON，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，达到互锁的目的。除此以，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮互锁”，即将反转按钮X1的常闭触点与控制正转的Y0线圈串联，将正转的按钮X0的常闭触点和控制Y1的反转线圈Y1串联，设Y0为ON，电机正转，这是如果想改为反转运行，可以不按停止按钮SB1，直接按反转按钮SB3，X1变为ON，它的常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X1的常开触点接通，使Y1的线圈“得电”，电机即可有正转变为反转。5.2 电气元件的选用5.2.1 制动器

42、选用制动器具有使运动部件减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是保证机器或机构正常安全的重要部件。为了减小制动力矩，通常将制动器则装在机构的高速轴某些安全制动器则装在低速轴上，以防止传动机构断轴时物品坠落，特殊情况下有将制动器装在其他轴上。5.2.2 制动器的分类、特点及应用制动器主要由制动架、摩擦元件和松闸器等三部分组成。有些制动器还装有自动调整间隙装置。按工作状态分为常闭式和常开式。常闭式即靠弹簧或重力使其经常处于抱闸状态，机械设备工作时松闸，常开式与其相反，制动器经常处于松闸状态，抱闸时需要施加外力。5.2.3 制动器的选择制动器的类型选择应根据使用要求和工作条件选定。选择时一般需要考虑

43、以下几点：（1）所需要制动器机构的工作性质和条件。如对于起重机械的起升和变幅机构都必须采用常闭式制动器。（2）要考虑合理的制动力矩。用于起重机起升机构支持的制动器，或矿井提升机的安全制动器的制动力矩应有足够的储备，即应有一定的安全系数。（3）应考虑安装场所。如安装地点有足够空间，则可选用外抱块式制动器；空间受限制处，可采用内蹄式或带式制动器。制动器的设计5.2.4 开关的选择（1）HZ5B-1型组合开关根据本次设计的升举机的设计要求及其所要达到的目标和运行特点选取HZ5B-1型组合开关，控制电动机的正反转。HZ5B-1型组合开关，适用于交流50Hz、电压至380v的电路中，作为电源的引入开关、电动机的不频繁起动、停止变速和正反向转