毕业设计（论文）-电动式螺旋千斤顶的设计

南京航空航天大学毕业论文题目电动式螺旋千斤顶的设计民航(飞行)学院空中交通管理与签派民航(飞行)学院空中交通管理与签派指导教师二〇XX年六月南京航空航天大学本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)(题目：电动式螺旋千斤顶的设计)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。电动式螺旋千斤顶的设计目录 1 2第一章、序言 41.1本课题研究的意义 41.2国内外千斤顶技术的发展现状 71.2.1国外发展情况 81.2.2国内发展情况 81.3本课题的主要研究任务 9第二章、电动千斤顶的概念设计 2.2典型汽车用千斤顶特点比较 2.3新型千斤顶的设计方案确定和论证 2.4本章小结 第三章：电动千斤顶关键部件的详细设计 3.1电动千斤顶的主要设计参数 3.1.1电动千斤顶的主要设计技术指标 3.1.2电动千斤顶的主要使用条件 3.2电动千斤顶运动与受力分析 3.2.1千斤顶运动分析 3.2.2千斤顶受力分析 3.3电动千斤顶的部件设计 3.3.1螺旋传动装置 193.3.2减速装置 203.4本章小结 23第四章：传动装置计算及各轴设计与校核 4.1传动装置的动力参数计算 244.2各轴的设计 第五章：维护与使用说明 第六章：结论 38参考文献 40谢词 42千斤顶作为一种传统顶举重物的工具，在建筑等各领域均得到广泛的应用。本文主要针对汽车世界各国。考虑到每年我国生产制造的汽车文提出的方法设计制造该产品，则可大量节Jackasatraditionaltop-heavyliftingtorailway,medical,automotiverepairandotherfieldshavebeenwidelyused.Thispapermainlyforautomotivedesigntechnologyjackswerestudied.extremelyheavyitemsandstructuralfeaturesofthecurrdevelopment,discussedthedevelopmentofnewcarwithajackcarwithajackprogramfeatures,basedorapidswitchingjackdesign.manufacturingextremelyheavyitemsyieldtremendous,ifwmethodproposedinthispaperthedesignandmanufactureoftheproduct,youcansavealotofmaterialcosts,itseconomisubstantial.Meanwhile,theoptimizedproductsunderKeyword:Carwithajack;optimaldesign;developmentstatus第一章、序言物的轻小型起重设备，广泛应用于起重、运输、装轻型：用于轿车随车工具或自各外出以供急便等缺点，又可以拥有单纯电动千斤顶所无法具机械传动千斤顶是通过机械装置来实现千斤项的承载力、寿命等方面都得到了很大的改进，有些已第二章、电动千斤顶的概念设计在机械产品开发过程中，概念设计是非常关键和如绪论中所述.立式千斤顶虽然技术比较成熟，但在送入车下起顶部位方案名称优点缺点红外线遥控电动千斤顶可以实现一定距离内的遥控操作遥控距离有限，灵敏度不高行星减速器遥控电动千斤顶自动化程度较高，可自动停止升降运动，可手动操作手动操作时需将电动机、行星减速器和电控装置由拨叉装置实现的电动成本高可保证系统的稳定性，操作时对工作行程没有限制很低的车辆不适用卧式千斤顶能够稳定、安全、迅速的起顶吨位较低，尺寸较大效率低，存在不安全因素新型液压千斤顶快速上升制造精度要求较高，导纸制造成本增加第四级第三级第二级第一级第三章：电动千斤顶关键部件的详细设计3.1.2电动千斤顶的主要使用条件3.2.1千斤顶运动分析顶举重物支撑点B处坐标为图3-1千斤顶运动模型图S=px(对于单线螺纹，x=1)在实际运动中，螺杆随着A点水平向右运动，C点相对于螺杆水平向左运动。当螺杆转动一圈，螺母相对于螺杆的轴向位移为S,A点和C点各有位移S/2,因此C点相对于螺杆水平向左运动的速度应为螺杆速度的一半，即所以由理论力学知识可知，举臂可以视为一刚体，从而可用刚体的平面运动方法加以平均分解。平面图形内任一点的速度等于基点的速度与该店随图形绕基点转动的速度的矢量和，则B点运动速度合成分析如图3-2所示。以C点为基点求B点的速度，则又因为Vc=lo,V=lo₂,o₁=o₂(I为举臂长度),得α-螺杆与举臂夹角3.2.2千斤顶受力分析质可知这两个力必定沿二力作用点的连线，等值杆一和杆二对支承点B的作用力分别为T'和T₂',方向沿着举臂轴线向外，与里的压力T₃和T,所以举臂对移动副的反作用力为T’和T,方向沿着举臂轴(2)千斤顶受力分析1.节点B:如图3-4所示，千斤顶顶起重量为G,B点受到重物的压力G和杆一、杆联立以上两式，得T′=T₂'=T'=T¹=TF=GctgaT—举臂受到的轴向拉力，Nα—螺杆与举臂的夹角，度由上式可知，当α不断增大，F不断减小，所以初始位置时，螺杆受力最大，应该按初始位置进行校核。3.3电动千斤顶的部件设计3.3.1螺旋传动装置螺旋传动平稳，选择适当的导程角可以使机构具有自锁性，能获得很大的减速比和力的增益。但同时其机械效率低，具有自锁性的螺旋机构的效率一般低于50%。由于汽车千斤顶的主要用途是在汽车维修时使用，要求将汽车顶起并稳定在某一位置，因此需要千斤顶的螺旋传动具有传递动力和自锁功根据实际需要，汽车用千斤顶作为汽车的举升工具.必须承受汽车车身汽车用千斤顶额定承受载荷设计为1000kg具有普螺杆中径：d₂=15mm3.3.2减速装置对于减速系统，由前述已确定的传动方案可知，12-双联齿轮13-轴23-轴24-轴35-轴套6-螺杆10-中间传动齿轮11-双联齿轮2图3-5千斤顶减速装置示意图本减速装置设计的主要任务包括：传动系统设计、电动机选择。1.传动系统设计齿轮传动是机械传动中最主要的一类传动，应用非常广泛。就装置型式来说，齿轮传动有开式、半开式及闭式之分。针对汽车用千斤顶的使用场合及实际情况，选择闭式齿轮传动装置。根据千斤顶的运动特点，螺杆的转速相对于直流电动机的转速低很多，因此必须在直流电动机和螺杆之间用减速机构连接。为满足千斤顶性能要求，且工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，效率高，必须选用合理的传动方案。本设计中拟采用四级齿轮传动。直流电动机自带一减速比为40的行星齿轮系减速器，减速后通过电机一行星输出轴上的小齿轮输出，再经过多级齿轮传动减速，由最终输出轴输出所要求的扭矩和转速。根据传动比分配的原则：各级传动比应在合理的范围内，以符合传动型式的特点，使结构紧凑、合理。传动装置中各级传动间应尺寸协调，结构均匀，各传动件不发生干涉碰撞。结合千斤顶的结构特点，近似取：第一级传动比i=2.6第二级传动比i₂=2.5第三级传动比i₃=2.3第四级传动比i₄=2.0压力角小齿轮齿数大齿轮齿数齿宽系数amz’111根据前面计算，螺杆效率为η₁=31.3%,取减速器的效率为η₂=0.95,电动机自带减速装置的效率为η₃=0.95,则根据千斤顶顶举重量和速度要求需要选用型号为RS-775SH-7513的直流外形尺寸(mm)电压空载最大效率时直径长度使用范围常用值速度电流速度电流转矩输出功率①由前面可知，重物举升速度Vg=1.5mm/s,电机转速为16000r/min,电机自带减速比i=40,减速器各级传动比分别为j=2.6,i₂=2.5,i₃=2.3,(a—螺杆与举臂的夹角，度)。1.各轴转速mH=nli₀=16000/40=400n₁=n/i=400/2.6=153.85n₂=n1i₂=153.8512.5=61.54n₃=n₂li₃=61.5412.3=26.76n杆=n₃/i₄=26.7612=13.4r/min2.各轴输入功率P杆=P×n₄=107.8×0.99=106.7w则各轴的输出功率为：3.各轴输入转矩则电机经自带减速器后输出的转矩T₂=T·i₂·m₂=7.13×2.5×0.T₃=T₂·i₃·η₃=17.65×2.3×0.T杆=T₃·i₄·η₄=40.18×2.0×0.99=79.4N·m4.2各轴的设计I轴的设计1.输入轴上的功率、转速和转矩分别为：P=110w,n=153.85r/min,T=2.求作用在齿轮上的力己知I轴上小齿轮的分度圆直径为d2=1×18=18mmF,=F×tan20⁰=792×tan23.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取Ao=100,得：4.轴的受力分析和校核：1)作轴的计算简图(见图a):根据6000深沟球轴承查手册得T=8mm齿宽中点距左支点距离L2=(16/2+8+15-8/2)mm=27mm齿宽中点距右支点距离L3=(16/2+8-8/2)mm=12mm2)计算轴的支反力：水平面支反力(见图b):垂直面支反力(见图d):3)计算轴的弯矩，并做弯矩图：截面C处的水平弯矩：截面A处的垂直弯矩：NmmMvo=FoL₁=562.5×16.5Nmm=9281NmmMv1=FNv₁L2=-796×27Nmm=-21492NMv₂=Fnv₂L₃=543.1×12Nmm=6517Nmm分别作水平面弯矩图(图c)和垂直面弯矩图(图e)。作合成弯矩图(图f)。4)作转矩图(图g)。5)按弯扭组合强度条件校核轴的强度：通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即危险截面C)的强度。必要时也对其他危险截面(转矩较大且轴颈较小的截面)进行强度校核。根据公式(14-4),取α=0.6,则有：II轴的设计1求中间轴上的功率P₂、转速n₂和转矩T₂:P₂=0.1089KWn₂=61.54r/minT₂=17.62求作用在齿轮上的力：已知Ⅱ轴上大齿轮的分度圆直径为d₃=1×45=45mmF₁=F₁×tana₁=1765×tan23初步确定轴的最小直径：选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取：中间轴最小直径显然是安装轴承的直径di₂和d₆7,选定轴承型号为：6001型深沟球轴承，其尺寸为：d×D×T=12×28×8mm。4轴的受力分析和校核：1)作轴的计算简图(见图a):根据6002深沟球轴承查手册得T=8mm2)计算轴的支反力：水平面支反力(见图b):垂直面支反力(见图d):3)计算轴的弯矩，并做弯矩图：截面B、C处的垂直弯矩：NmmNmmNmmNmmMvi=FvviL₁=-63.9×54Nmm=-3451NmmMv₂=Fnv₂L₃=-618.7×63Nmm=-38978Nmm分别作水平面弯矩图(图c)和垂直面弯矩图(图e)。作合成弯矩图(图f)。4)作转矩图(图g)。5)按弯扭组合强度条件校核轴的强度：通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即危险截面B)的强度。必要时也对其他危险截面(转矩较大且轴颈较小的截面)进行强度校核。根据公式(14-4),取α=0.6,则有：=41.6MPa≤[o-1]=60MPa故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度(注：计算W时，忽略单键槽的影响)。轴的弯扭受力图如下：P₃=0.1078KWn₃=26.76r/minT₃=40.18Nm2求作用在齿轮上的力：已知低速级大齿轮的分度圆直径为：F₁=F₁×tana₁=1747×tan3初步确定轴的最小直径：先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取：Ao=100,得：III轴最小直径显然是安装轴承的直径di₂和d₆7,选定轴承型号为：6002型深沟球轴承，其尺寸为：d×D×T=15×32×9mm。4轴的受力分析和校核：1)作轴的计算简图(见图a):根据6003深沟球轴承查手册得T=9mm齿宽中点距左支点距离L2=(84/2+10+79.5+20-20/2)mm=134mm齿宽中点距右支点距离L3=(84/2-2+41.5-20/2)mm=65mm2)计算轴的支反力：水平面支反力(见图b):垂直面支反力(见图d):3)计算轴的弯矩，并做弯矩图：Mh=FNHIL2=926.7×134Nmm=截面C处的垂直弯矩：Mv=Fnv₁L₂=337.3×134Nmm分别作水平面弯矩图(图c)和垂直面弯矩图(图e)。NmmNmm作合成弯矩图(图f)。4)作转矩图(图g)。5)按弯扭组合强度条件校核轴的强度：通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即危险截面C)的强度。必要时也对其他危险截面(转矩较大且轴颈较小的截面)进行强度校核。根据公式(14-4),取α=0.6,则有：=12.1MPa≤[o-1]=60MPa故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度(注：计算W时，忽略单键3、如正常使用时，需经常检查润滑油的油位(通过油窗观察),润滑油的最高温度应小于85℃。油温温升变化异常，产生不正常噪音等现象时，必5、减速机工作环境温度为-40～+40℃。当环境温度低于0℃时，启动前润滑油必须加热到0℃以上或采用低凝固点的润滑每月要将超高压大吨位电动千斤顶空载往复运动2-3次。2.取得成果辆，2003年有继续增长的趋势。汽车用千斤顶是常用就达百万台以上。我国汽配企业不仅供应国内本课题中对新型汽车用千斤顶的设计方面还[1]黄轶逸.钢绞线千斤项起重系统.建筑机械.2000,(8):17[2]徐祥兴.SQD型松卡式千斤顶及成套技术的应用.特种结构.1998,[3]HisashiFukushima,KohjiItoh,NobuharuMiki,,NobuoYasushiSaito.Mechanicalcharasupportstructurewithlockingsystem.FusionEngineeringandDesign,1995,(2):[4]陈瑜、刘春及.x线刀机械微调千斤顶.中国医疗器械杂志.1996,(5):[5]郑培杰.手柄驱动螺杆式螺旋千斤顶的计算机辅助设计.1992,(3):7~9[6]韩风卿.卧式千斤顶及其某些设计问题.机电工程.1990,(4):1-4[7]B.T.Adey.G.Y.GrondinandJ.J.R.Cheng.GOffshoreEngineer,1997[8]黄承梯.直接传动式电动千斤顶.北京市专利事务所，99241854.2[9]钟书云、何础坚、詹欣纡、彭锡斌.电动遥控千斤顶.中山市专利事务所.98233672.1[10]李贤焱.液压传动及控制.重庆大学出版社，1993[11]任海军。液压千斤顶油路系统的改进。液压与气动.1999,(3):41[12]肖忠文.现代设计与发展趋势.长沙民政职业技术学院学报.2002,[13]孟兆明、常德功.机械最优化设计技术.化学工业出版杜，2002[14]张玲玲.充气千斤顶.国外车辆工艺.1998,(6):9[15]徐网大.千斤顶.国外机车车辆工艺.1999,(2):21[16]张萍.液压千斤顶.国外车辆工艺.1999,(4):21械设计.2001,(8):5～10[18]王大进.剪式千斤顶.北京市专利事务所.96230127.2[19]刘平安.锥齿轮螺旋千斤顶设计.机械设计与研究.1996,(2):35~[20]马笠.高效液压千斤顶.机床与液压.2001,(4):82[22]程垂璋.汽车电动千斤顶.荆沙市第二专利事务所，95229669.1[24]孙恒、陈作模.机械原