双柱机械式汽车举升机设计 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 目 录前 言1第1章 升举装置的总体设计31.1 举升机概述3
1.2 设计题目31.3 设计方案31.4 方案选择41.5 实习考察41.6 确定总设计计划4第2章 机械传动系统52.1 方案
的拟定52.2 拟定机械传动系统方案时应考虑的原则62.3 传动类型选择的依据62.4 滑动螺旋传动的特点及计算9第3章 滚动直线
导轨套副153.1 导轨的类型及其特点163.2 导轨的设计要求163.3 导轨的设计程序及内容163.4 精密导轨的设计原则17
3.5 导轨类型的选择原则173.6 导轨材料与热处理183.7 常用的淬火方法183.8 滚动直线导轨副的结构与特点183.9
定寿命计算19第4章 丝杠同步转动的链传动204.1 滚子传动的设计214.2 滚子链传动的设计计算214.3 滚子链的静强度计算
244.4 滚子链的使用寿命计算254.5 滚子链链轮274.6 滚子链链轮的基本参数和主要尺寸28第5章 带传动及其有关计算29
5.1 带传动295.2 带和带传动的形式295.3 V带传动295.4 V带传动的设计计算305.5 基准宽度制带传动的设计计算
305.6 带传动的效率345.7 V带带轮355.8 V带轮的结构355.9 带轮的技术要求355.10 带轮的技术要求365.
11 V带传动的主要失效形式36第6章 制动器的选择及其计算376.1 制动器376.2 制动器的分类、特点及应用376.3 制动
器的选择与设计376.4 制动器的性能参数及主要尺寸38第7章 开关的选择397.1 HZ5B-1型组合开关407.2 LXJ6
系列接近开关40第8章 使用说明418.1 使用时注意事项418.2 升举机安全操作规程41第9章 经济效益分析41结 论43参考
文献44 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。升举装置的总
体设计1.1 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×2
556mm1.2 设计题目小轿车维修用双柱机械式举升机设计题目设计要求：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）1.3 设计方案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。1.4 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。1.5 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。1.6 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.第2章 机械传动系统2.1 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。2.2 拟定机械传动系统方案时应考虑的原则 (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。2.3 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30 o，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。牙型见表1-1其基本尺寸见GB/T5796.1~5796.3-198
6。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2-1梯形螺纹牙型与基本尺寸表2-1 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acP2~56~1214~44ac0.250.51`基本牙型高H1H1=0.5P外
螺纹牙型高h3h3= H1+ ac内螺纹牙高H4H4=h3牙顶高ZZ=H1/2外螺纹中径d2d2=d-2Z内螺纹中径D2D2=d-
2Z外螺纹小径d3d3=d-2h3内螺纹小径D1D1=d-2H1内螺纹大径D4D4=d+2ac外螺纹牙顶圆角R1R1max=0.5
ac内、外螺纹牙底圆角R2R2max=ac 图2-22.4 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2-2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d2mmd2= 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Pmm
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=44P=12螺纹导程PhmmPh=ZPZ —螺纹线数Ph=12Z=
1螺纹旋合长度LmmL=Ψd2L=100Ψ=2.63旋合圈数mm=L/P一般m≤10~12m=8.33螺纹工作高度H1(h)mm梯
形螺纹H1=0.5PH1=6螺纹表面工作压强PMpaP= 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=arc
tanfT 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≤ΦTλ=5°44′
﹥ΦT=5°20′不自锁螺杆强度螺旋传动的转矩TN·mmT=0.5Fd2tan(λ+φT)T=24270.27当量应力σMpaσ=
σ=11.16d3=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=0.65pb=7.8剪切应
力τMpa螺母：τ=F/(dπbm)τ=0.89﹤[τ]=30 ~40强度条件τ≤[τ]弯曲应力σbMpa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λrλr=
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=d3/4λr=216.
8μ=0.7 Lw=2400i=7.75临界载荷F0Nλr﹥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=πd32/4F0=32757A=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d3F0/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δFmmδF=δF=0.000615转矩T使每个螺纹导程产生的变形量δTmmδT=式中G—螺杆材料的切变模量，钢的G=83000
MpaδT=0.000074每个螺纹导程的总变形量δmmδ=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n0r/minn0= 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=65
3L=3000μ1=3.927工作转速n的校合n≤0.8 n0n=80≤645满足要求动力计算驱动功率kwP=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
-121—从动力源到螺旋传动主动件间的机械效率1=0.985=0.57P=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3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。3.1 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。3.2 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。3.3 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。3.4 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。3.5 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。3.6 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45铸铁/淬
火铸铁23铸铁/镀铬铸铁34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H
T200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。3.7 常用的淬火方法 高、中频淬火，淬硬层深度(12)mm，硬度(4550)H
RC. 电接触加热自冷表面淬火，淬硬层深度(0.20.25)mm，显微硬度600HM左右。这种淬火方法主要用于大型铸件导轨。3.8
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、密封端盖及挡板等组成。当导轨与滑块作想对运
动时，钢球沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过反向器进入反向孔后再进入滚道，钢球就这样周而复
始地进行滚动运动，反向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。 特点：(1)动静摩擦力之差很小、摩擦阻力小，随
动性极好。驱动功率小，只相当于普通机械的十分之一。(2)承载能力大，刚度高。导轨副滚道截面采用合理比值(沟槽曲率半径，为钢球直径)
的圆弧沟槽，因而承载能力及刚度比平面与钢球接触大大提高。(3)能实现高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高10倍。(4)采用滚动直
线导轨副可简化设计、制造和装配工作、保证质量、缩短时间、降低成本。导轨副具有“误差均化效应”从而降低基础件(导轨安装面)的加工精度
，精铣或精刨即可满足要求。3.9 定寿命计算 滚动直线导轨副额定寿命的计算与滚动轴承基本相同。式中 L—额定寿命(Km); —额
定动载荷(kN); P—当量动载荷(kN); z—导轨上滑块数； —指数，当滚动体为滚珠时，=3，当滚柱时，； —额定寿命单位(k
m)，滚珠时，，滚柱时，； —硬度指数 = —温度系数，查取=1； —接触系数，查取=1.00； —精度系数，查取=1.0； —载
荷系数，查取=1.8；—受力最大的滑块所受的载荷(kN),计算方法见下表： 工作条件无外部冲击或振动的低速运动的场合，速度小于11
.5无明显冲击或振动的中速运动场合，速度为1560m/min1.52有外部冲击或振动的高速运动场合，速度大于60m/min23.5
第4章 丝杠同步转动的链传动4.1 滚子传动的设计滚子链传动选择指导国家标准GB/T 18150-2000《滚子链传动选择指导》，
是链传动设计选择标准，也是确保链条质量的标准，而且是对链条质量最低要求的标准。此标准等同采用ISO10823。链传动属于具有中间挠
性件的啮合传动，它兼有齿轮传动和带传动的一些特点。与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，链齿轮受力情况较好，承载能力较大
；有一定的缓冲和减振性能；中心距可大而结构轻便。与摩擦型带传动相比，链传动的平均传动比准确；传动效率较高；链条对轴的拉力较小；同样
使用条件下，结构尺寸更为紧凑；此外，链条的磨损伸长比较缓慢，张紧调节工作量较小，并且能在恶劣环境条件下工作。链传动的主要缺点是：不
能保持瞬时传动比恒定；工作时有噪声；磨损后易发生跳齿，不适用于受空间限制要求中心距小以及急速反向传动的场合。链传动的应用范围极广。
通常，中心距较大、多轴、平均传动比要求准确的传动，环境恶劣的开式传动，低速重载传动，润滑良好的高低速传动等都可成功的采用链传动。按
用途不同，链条可分为：传动链、输送链和起重链。在链条的生产与应用中，传动用短节距精密滚子链（简称滚子链）占有最主要的地位。通常，链
传动的传动功率在100Kw以下，链速在15m/s以下。链传动的效率，对于一般传动，其值约为0.94~0.96；对于用循环压力供油润
滑的高精度传动，其值约为0.98。4.2 滚子链传动的设计计算 设计链传动的已知条件：所传递功率P(kw)；主动和从动机械的类型；
主、从动轴的转速n1、n2（r/min）和直径；中心距要求和布置；环境条件。 滚子链传动的一般设计计算方法项目符号单位公式和参数选
择说明链轮齿数z1z2传动比i= =25为传动平稳，链速增高时，应选较大的,高速或受冲击载荷的链传动，至少25齿，且链轮齿应淬硬项
目符号单位公式和参数选定说明修正功率 =1.98p-输入功率-工况系数-主动链轮齿数系数链条节距根据修正功率和链轮转速由图14.2
-2或图14.2-3选用合理的节距=38.1，初定中心距推荐=脉动载荷无张紧时，， =3048首先考虑结构要求定中心距，有张紧装置
或托板时，可大于；对于中心距不能调整的传动，＜4≥4链长节数 =185，圆整为整数，宜取偶数，以避免过度链节。=186实际链条节数
圆整为，链条长度为 =7.0866m最大中心距，式中 =161，=3067.05实际中心距=，应保证链条松边有合适的垂度链速低速传
动有效圆周力项目符号单位公式和参数选定说明作用于轴上的拉力对接近于垂直布置的传动润滑用油壶或油刷定期人工润滑；参见图14.2-5、
表14.2-8小链轮包角要求合格4.3 滚子链的静强度计算 在低速重载链传动中，链条的静强度占有主要地位，通常视为低速传动。如果低
速链也按疲劳考虑，用额定功率曲线选择和计算，结果常经不经济。因为额定功率曲线上各点其相应的条件性安全系数n大于8~20，比静强度安
全系数为大。另外，当进行有限寿命计算时，若要求的使用寿命过短，使用功率过高，则链条的静强度验算也是比不可少的。链条的静强度计算公式
为：≥式中n —静强度安全系数Q —链条极限拉伸载荷 —工况系数查表14.2-4F —有效拉力，查表14.2-3 —离心力引起的拉
力，其计算公式；为链条每米的质量，见表14.2-9；为链速；当时，可忽略不计； —悬垂拉力，见图14.2-6，在和中选大者； —许
用安全系数，一般为4~8；如果按最大尖峰载荷来代替进行计算，则可为3~6；对于速度较低、从动系统惯性较小、不太重要的传动或作用力较
低的确定比较准确，可取较小的值。得n=10≥。4.4 滚子链的使用寿命计算 当链传动的传动功率要求超过额定功率、链条的使用寿命要求
小于15000h或者磨损伸长率要求明显小于3%时，有必要进行链条的使用寿命计算。设为由式≥得到的功率值， 为由式得到的功率值，P为
要求传递的功率。在不发生胶合的前提下对已知链传动进行疲劳寿命计算为若则 若则式中—使用寿命—小链轮齿数—小链轮转数—多排链排系数
，单排=1、双排=1.7、三排=2.5、四排=3.3；—工况系数，查表14.2-4—链长，以节数表示。滚子链的耐磨损工作能力计算当
工作条件要求链条的磨损伸长率明显小于3%或者润滑条件不能符合规定要求方式而有所恶化时，可按下式进行滚子链的磨损计算。链条的磨损使用
寿命与润滑条件、许用的磨损伸长律以及铰链承压面上产生的滑摩功等因素有关。式中—使用寿命—链长，以节数表示—链数—小链轮齿数—传动比
—许用磨损伸长率，按具体工作条件确定；—磨损系数—节距系数—齿数-速度系数—铰链比压铰链比压按下式计算式中—工况系数—有效拉力—离
心力引起的拉力—悬垂拉力—铰链承压面积，A值等于滚子链销轴直径与套筒长度的乘积。当使用寿命T以确定时，确定许用压力，用式进行铰链的
比压计算：4.5 滚子链链轮名称符号计算公式说明基本参数链轮齿数z查表14.2-3配用链条节距滚子外径排距PP=38.1 =22
.23=0查表14.2-2主要尺寸分度圆直径=304齿顶圆直径=329.4齿根圆直径分度圆弦齿高=14最大齿根距离=281.17(
奇数齿) 齿侧凸缘直径 h—内链板高度,查表14.2-24.6 滚子链链轮的基本参数和主要尺寸 第5章 带传动及其有关计算5.1
带传动 带传动是利用张紧在带轮上的传动带，借助带和带轮间的摩擦或啮合来传递运和力 的。带传动具有传动平稳、结构简单、造价低廉、不
需润滑和能缓传动吸振等优点，在机械传动中被 广泛的应用。5.2 带和带传动的形式 根据带传动原理不同,带传动可分为摩擦型和啮合型
两大类,前者过载可以打滑,但传动比不准确(滑动率在2%以下);后者可保证同步传动。根据带的形状可分为平带传动，v带传动和同步带传动
。根据用途，有一般工业用途、汽车用和农机用之分。5.3 V带传动 V带的规格:V带和V带轮有两种尺寸限制，即基准宽度制和有效宽度制
。V带在作垂直其底边的纵向弯曲时，在带中保持不变的周线称为V带的节线，由节线组成的面称为节面，V带节面的宽度为节宽，当带做如上弯曲
时，节宽不变。基准宽度制是以基准线的位置和基准宽度来实现定义带轮的轮槽、基准直径和V带在轮槽中的位置。带轮轮槽的基准宽度位置通常与
所配用V带节面处于同一位置，其值在规定公差范围内与V带的节宽一致，用以表示轮槽轮廓宽度的一个无公差特征值，是带和带轮标准化的基本尺
寸。带轮在轮槽基准宽度的直径是带轮的基准直径。相应带的长度以基准长度来表示，它是在规定张紧力下，V带位于测量带轮基准直径上的周线长
度。有效宽度制是以轮槽有效宽度作为带轮轮槽截面的特征值，是带和带轮的有效直径。相应V带的长度为有效长度，是在规定的张紧力下，V带位
于测量带轮有效直径处的周长。 普通V和SP系列窄带（ISO ，DIN，BS等标准采用）采用基准宽度制，N系列的窄V带和J系列的联组
V带（ISO,RMA,JIS等标准采用）采用有效宽度制。两种系列窄V带在我国都生产、使用，国家标准则以基准宽度制为主。两者的设计计
算方法相同，但尺寸计算有差别。5.4 V带传动的设计计算 带传动的一般程序：(1) 工作种类、传动的目的(2) 原动机额定功率p(
3) 运转条件(4) 原动机类型(5) 工作机特性(6) 工作制度(7) 减速、增速(8) 高速轴（小带轮）转速(9) 传动比，中
心距要求(10) 许用带轮直径（结构要求）(11) 设计确定(12) 带的种类(13) 带型、带长(14) 所需带的根数或带宽(1
5) 带轮直径，(16) 中心距(17)带轮结构和带轮尺寸(18) 预紧力(19) 压轴力5.5 基准宽度制带传动的设计计算基准宽
度制带（普通和系列窄带）传动设计计算见下表序号计算项目符号单位计算公式和参数选择备注1选定带种类根据工作要求、功率、转速范围及供货
条件选择2设计功率=2.574传递功率工况系数3选定带型根据和选取小带轮转速4小带轮基准直径=80为提高带寿命，在结构允许条件下，
可选较大直径5大带轮基准直径=3.04=240.768传动比带轮节径大带轮转速弹性滑动率6带速普通带窄带一般不要低于57初定中心距
231≤≤660=4008所需基准长度9实际中心距=532安装时所需最小中心距张紧或补偿伸长所需要最大中心距基准宽度10小带轮包角
=161.711单根传递的基本额定功率=0.26是载荷平稳时，特定带长的单根带基本额定功率12传动的额定功率=0.11弯曲影响系数
传动比系数13带根数=3小轮包角修正系数，带长修正系数14单根带的预紧力=1570.1415作用在轴上的力=1570.145.6
带传动的效率 带传动的效率可用下式表示 式中 —转矩; —转速； —输出； —输入； 带传动有下列几种功率损失：(1) 滑动
损失 带在工作时，由于带与轮之间的弹性滑动和可能存在的几何滑动，而产生滑动损失。(2) 滞后损失 带在运动中会产生反复伸缩，特别是
在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦，引起功率损失。(3) 空气阻力 高速传动时，运行中的风阻将引起转矩的损耗，其损耗与速度的平方成
正比。因此设计高速带传动时，带的表面积宜小，尽量用厚而窄的带，带轮的轮辐表面要平滑(如用椭圆形)或用辐板以减小风阻。(4) 轴承的
摩擦损失 滑动轴承的损失为2%5%，滚动轴承为1%2%。考虑上述损失，带传动的效率约在80%98范围内，根据带的种类而定。进行 传
动设计时，可按下表选取。带的种类效率（%）平带有张紧力的平带窄v带多楔带同步带83988095909592979398879292
96普通v带帘布结构绳芯结构5.7 V带带轮 带轮应有足够的强度，便于制造，质量轻而分布均匀，并避免由于铸造而产生过大的内应力。时
要进行静平衡，时则应进行动平衡。带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损。带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。灰铸铁应用广泛，
当时用，则宜采用球墨铸铁或铸钢，也可用锻钢、钢板冲压—焊接带轮或旋压带轮。小功率传动可用铸铝或塑料。 5.8 V带轮的结构 带
轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。5.9 带轮的技术要求(1) 带轮各部位不允许有沙眼、裂缝、缩孔及气泡。(2) 带轮轮槽工作面的表
面粗糙度不得超过3.2，轮缘和轴孔端面的不得超过6.3，轮槽底的不得超过12.5，轮槽的棱边要倒圆或倒钝。(3)轮毂孔公差为或，毂
长上偏差为，下偏差为0。(4)带轮轮槽间距的累积偏差应小于以下值：型型型型型(5)同一带轮任意两轮槽的基准直径差小于0.4~0.6
之间，大带型取大值。(6)带轮的圆跳动公差应小于表5.1-48的规定值。(7)轮槽槽型的检验按《带轮的才质、表面粗糙度及平衡》的规
定。(8)轮槽中心平面与带轮轴线的垂直度为±。(9)带轮的平衡要求按GB/T11357—1997（EQVISO254：1994）《
带轮的材质、表面粗糙度及平衡》的规定。5.10 带轮的技术要求 (1)带轮轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2，轴孔表面为3.2，轴
孔端面为6.3，其余表面12.5。轮槽的棱边要倒圆或倒钝。(2)带轮外圆的径向圆跳动和基准圆的斜向圆跳动公差 t不得大于表14.1
-18、表14.1-23的规定。(3)轮槽对称平面与带轮轴线垂直度允差±。(4)带轮的平衡5.11 V带传动的主要失效形式(1)带
在带轮上打滑(2)带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断。第6章 制动器的选择及其计算6.1 制动器 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。6.2 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。6.3 制动器的选择与设计 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
。 在工作中，有时需要自行设计制动器，其主要设计步骤如下： (1)根据机构的运转情况，计算出制动轴上的负载力矩，然后再计算出所需的
制动力矩。 (2)根据需要的制动力矩和工作条件，选定合适的制动器类型和结构，并画出传动图。 (3)按摩擦元件的退距求出松闸推力，用
以选择松闸器。 (4)对主要零件进行强度计算。 (5)对于摩擦元件进行发热验算。 总之，选择和设计制动器的基本要求是：制动可靠、操
作灵活、散热性良好，体积小和重量轻。在选用标准制动器时，应以计算制动力矩为依据。选出标准型号后做必要的发热验算。6.4 制动器的性
能参数及主要尺寸 块式制动器是用制动瓦总成内圆柱面作为摩擦副接触面的制动器。多采用弹簧或重锤紧闸，当电动机起动时，松闸器也同时供电
，从而自动松闸，也有时用人力松闸。多为常闭式，在起重运输机械设备中应用较广泛。 电磁块式制动器制动器以制动电磁铁为驱动装置的常闭式
制动器，电磁铁一般装设在制动器的上部；也有装设在中部。制动器的供电电源分为交流和支流两种，电磁铁的基准工作方式为连续工作制和断续周
期工作制，设有瓦块退距和制动力矩调整装置，并有可靠的放松措施，制动瓦块具有随位性。 电磁块式制动器基本参数和主要尺寸。 电磁块式制
动器基本参数和主要尺寸(摘自JB/T 7685.1-1995) 制动器的规格:200mm,每侧瓦块的额定退距0.6/mm，在基准工
作方式下额定制动力距160/（N·M），额定操作频率1200次/h，mm，mm，mm，，mm，，mm，mm，mm，mm，mm，mm
，mm，mm，mm，mm。第7章 开关的选择7.1 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换、控制线路的换接之用。 HZ5B-1型组合开关采用组合式结构，可以组装成1
10层。选用时，选用时应指出特征代号。7.2 LXJ6系列接近开关 LXJ6系列接近开关为交流二线式，用于交流5060H、电压10
0250v线路中做设备和自动生产线的定位或检测信号之用，当运动的金属体接近开关的感应面达到作用距离之内时，无接触、无压力的发出检测
信号，用以驱动小容量的接触器或中间继电器。开关体积小、重量轻、精度高、寿命长。接近开关本体用环氧树脂封固，耐震，防潮。使用说明8.
1 使用时注意事项 （1）使用时载荷分布应符合使用说明书中规定的托臂额定载荷分布规定。 （2）举升车辆前应调整好各托盘的高度,使支
撑点保持在同一水平面上。 （3）车辆受托举的裙边或大梁必须置于托盘中心,尽量使车辆重心位于支撑面中心处。 （4）托盘就位后,确定托
臂定位可靠后才可启动举升机。 （5）当汽车举升机升至距离地面10cm时,晃动一下车辆,检查并确认汽车托举安全可靠,举升机运行正常后
,再设置限位装置、安全阀、保险。8.2 升举机安全操作规程（1）使用前应先清除升举机附近妨碍作业的器具及杂物，并检查操纵手柄是否正
常。 （2）待升举车辆驶入后，应调整移动举升级支撑架块，使之对正该型车辆规定的举升点。 （3）升举时人员应离开车辆，升举到需要高度时必须插入保险销，待确认安全可靠后才可开始车底作业。 （4）有人作业时严禁升降升举机。（5）作业完毕应清除杂物，打扫升举器周围以保持清洁。第9章 经济效益分析 汽车维修行业规模不断扩大 ,结构不断优化 十年来 ,我国的维修行业整体规模有了较大的发展和提高。目前 ,我国已从根本上解决了 长期存在的“修车难”问题,取而代之的是一些不成形的小企业 ,由于维修设备不完善、人员技术能力差而无法在竞争的环境下生存。国内维修企业已从传统的单一车辆维修发展为车辆维修、车辆检验、配件 销售三位一体的综合体系。近年来 ,配件市场有了 较大的发展 ,配件销售规模越来越大。车辆检测也 从无到有 ,建成了汽车综合检测站 ,拥有了完整先进的检测设备。车辆维修也从过去只能修中型车、国产车、汽油车发展到能维修重型车、小型车、柴油车 和进口车。维修企业小而全、全能的经营方式已向 专业化分工方向发展。十年来 ,各类专业维修中心近 60 家 ,产业结构优化布局更趋合理 ,高档车维修可就地完成，维修网络系统完善 ,为汽车使用单位提 供了便利条件。 目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识, 与发达国家相比还存在较大差距, 如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨, 多种经营方式已全面展开, 如特约维修、代理维修、现场维修、专项总成维修, 也将实 现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本, 以专一保证质量和服务的优越性。 现在汽车维修，大多采用地沟作业，工作空间狭小，积油积水后排出困难，沟内阴暗，需人工采光，通风不良，工作起来极其不便。有了此类升举装置，将会给维修带来效率，还能减轻工人师傅的劳动强度。 故此，小较车维修用升举机具有很大的市场前景。结 论在整个设计过程中，综合运用了所学的全部基础和专业知识，对升举装置总体系统和结构方案进行了详细的分析和设计，使升举机整个系统在功能、自动化程度、操作方便性等方面达到了设计要求。其中，主要解决了三个问题：1.通过使用链条，降低了手臂的最低高度。2.对升举机的丝杠传动系统和链传动进行了详细的分析和设计，使小车在升举的同时保持平稳；3.使用限位开关，使得车在上升的过程中不会超出立柱允许的高度。 综上所述：通过本次设计，综合运用了所学的知识，在导师的指导下，完成了对小汽车维修用液压升举机的设计，并使升举机在各项技术指标上达到了设计要求。 参考文献 《机械系统设计》、《机械设计》、《简明材料力学》、《车辆人机工程学》、《工程力学》、《简明机械零件设计手册》、《机械工程图学》11 |
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