举升机的结构设计与计算
图1：齿轮减速异步电动机
3.1.3 主要承重零件计算
3.1.3.1 传动丝杠（15#正火） ①强度校核
传动螺旋丝杠工作时，承受举升力（轴向力—额定举升重量）和由螺旋传动阻力引起的扭矩，所以应计算轴向应力、扭转剪应力并合成应力。
根据第四强度理论：螺杆的当量应力
4F2T2)?()?[?]23?d3?d3/16?'??k?2?3?2?k(螺杆材料为 钢（15＃正火）：[?]＝T?F?d2tan(???')2?s3~5?225?45MP544?10?31.5?10??tan(3.5?5.323)4?1.5?104222??()?3()?14.7MP?32?3??(39?10)??(39?10)/164?'?k??1.1?14.7?16.17?45 （k增量系数，计算式中F只是举升重量，未考虑托架重量）强度足够。②丝杠的稳定性校核
由于丝杠轴下端所用的轴承为浮动轴承，所以举升重量由立柱上端的角接触轴承
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承受，这样丝杠始终处于受拉状态，不必对丝杠进行受压稳定性计算。
3.1.3.2 传动螺母（青铜）
传动螺母是举升机承重元件中关键的零件之一。在保证材质符合工作要求的条件下，应进行以下计算：
①螺纹接触面上的压强
Fp??d2hzp'?kp?[p](k?1.1)其中[p]＝7～10MP螺母高度H＝?d2?(1.2~2.5)?44?52.8~110(取80mm)旋合高度z?H80??10?10~12合适p8
螺纹的工作高度h?0.5p?4mm1.5?104p??2.714?3?3??44?10?4?10?10p'?1.1p?2.99?[p]耐磨性合适。②螺纹根部的抗弯强度校核
?b'?k??b?[?]b3Fh3?1.5?104?4?10?3?b???4.42MP?db2z??48?10?3?(5.2?10?3)2?10b?0.65p?0.65?8?5.2d?48mm其中[?]b?40~60MP
?b'?1.1?4.42?4.862?[?]b抗弯强度足够③螺纹抗剪强度校核
?'?k??F?[?]?dbz[?]?30~40MP1.5?10?2.101?[?]?3?3??48?10?5.2?10?10抗剪强度足够。4
?'?1.1?3.1.3.3 立柱与托架
举升机的结构设计与计算
立柱是由10mm厚的钢板压弯而成的构件，其自身刚度很大。当轿车置于托架上，举升到最高行程时，托架与立柱的连接处可视为刚性连接，因而可简化为悬臂刚架，其计算挠度f必须小于或等于许可挠度[f]值，即f?[f] (不允许有永久变形)。
F1.5?104F?k?1.1??0.825?10422F'?l3f?3EI其中l?700~1300mm，碳钢：E?196～216GPa'I?90?75?10?12?3396.94?10?8120.825?104?1.33fmax??0.000899?83?200?10?3396.94?10fmax很小，满足刚度要求。44
3.1.3.4 连轴器的选择
电动机输出转矩为56N×m
选择LN3芯型弹性连轴器（见表5），主动端、从动端选择Y型轴孔（GB/T10614—1989）
表5：芯型弹性联轴器的主要尺寸和基本参数：
公 称 转矩Tn(N×m) 瞬时 最大 转矩 Tmax (N×m) 63 180 4500 28 62 105 3 3.7 0.0039 许 用 转 速 钢 （r/min） 轴孔直径d(mm) 轴孔长度L D t 重量／kg 转动惯量 kg×m 2
3.1.3.5 轴承的寿命计算
预计轴承寿命20年，每天工作8小时，每年工作300天。换算成小时数＝
小时 300?8?20?48000106C?Lh?()
60nP- 9 -
??3其中
P为当量动载荷C为其基本额定动载荷F载?kF?1.1?1.5?104?1.65?104
由于采用弹性联轴器以及电动机自带减速器所以轴向力固定端的角接触球轴承承受。
Ⅰ寿命计算
① 选择轴承型号：7410B 角接触球轴承（?＝40?） 基本额定静载荷Cor?64200N
基本额定动载荷Cr?95200N极限转速（脂）nlim?5000r/min ② 计算内部轴向力
载
图2：螺杆的受力简图
受力图（见图2）可知：
举升机的结构设计与计算
MF载?d/21.65?44?10?3/2Fr1?Fr2????165Nll2.2查表得e?1.14内部轴向力S1?eFr1?188N(角接触球轴承)，S2?0(圆柱滚子)③ 计算单个轴承的轴向力
轴上的轴向力 F载＝1.65?104N比较F载＋S1与S2 S1?F载?S2 ?Fa1?1.65?104?188?16688N④ 计算当量动载荷 Fa116688??eFr1188
X1?0.35,Y1?0.57Pr1?X1Fr1?Y1Fa1?0.35?188?0.57?16688?9577.96N⑤ 寿命
106C?106952003Lh?()?()?57424小时?48000小时
60nP60?2859577.96Ⅱ静载荷验算
X01?0.5,Y01?0.26Por1?X01Fr?Y01Fa1?0.5?132?0.26?16688
?4404.88N?Cor?64200NⅢ极限转速验算
f1?1
f2?0.95f1f2nlim?1?0.95?5000?4750r/min?n?285r/min所选轴承符合要求。
3.1.3.6 托臂销轴与托臂节叉的计算
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