螺旋千斤頂畢業(yè)設計基于Proe的螺旋千斤頂?shù)脑O計

1、I 晉 中 學 院本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論文）計（論文）學 院 機械學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 吳文進 班級學號 1214312131 指導教師 劉曉娟 二零一四年六月II晉中學院機械學院畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）題目：基于基于 PRO/E 千斤頂結構設計及三維模型建立千斤頂結構設計及三維模型建立畢業(yè)設計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：已知：螺旋千斤頂利用螺桿和螺母組成的螺旋副實現(xiàn)傳動要求，具有結構緊湊、轉動均勻、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中廣泛應用。 原始數(shù)據(jù)：軸向承載力 50000N,提升高度 150mm，螺母材料為ZCuSn10-1畢業(yè)設計（論文）

2、主要內(nèi)容：1.通過查閱螺旋千斤頂設計方面的中英文資料，說明螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砗褪褂锰攸c；2.進行螺旋千斤頂?shù)慕Y構設計；3.進行螺旋千斤頂?shù)娜S造型結構設計；4.繪制螺旋千斤頂裝配圖紙及零件圖紙；5.結合本課題查閱并翻譯 50008000 個印刷符號的英文資料；6.編寫 1500020000 字的設計說明書。III學生應交出的設計文件（論文）：1圖紙（1）螺旋千斤頂裝配圖 A1 圖紙 1 張。（2）螺旋千斤頂主要零件圖紙 2-3 張（A1 或 A2） 。（3）螺旋千斤頂三維總裝圖 A1 圖紙 1 張。2說明書（1）螺旋千斤頂?shù)母攀?；?）螺旋千斤頂結構設計；（3）使用PRO/E三維軟件設計螺旋

3、千斤頂?shù)木唧w步驟及要點說明。（以上內(nèi)容全部采用計算機制作）IV主要參考文獻（資料）：1 邱宣懷等編著機械設計（第 4 版）M. 北京：高等教育出版社，2009 2 聞邦春機械設計手冊（第 5 版）M北京：機械工業(yè)出版社，20093 教育部高等教育司等編.高等學校畢業(yè)設計（論文）指導手冊. M北京：高等教育出版社，20084 和青芳 周四新等編著.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 基礎設計實例精講M.北京：機械工業(yè)出版社，20095 鐘日銘等編著.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 完全實例解析（第 2 版）M北京：機械工業(yè)出版社，2008專 業(yè) 班 級 學 生

4、 設計（論文）工作起止日期 指 導 教 師 簽字 日期 專業(yè)（系）主任簽 字 日期 V摘摘 要要 本次畢業(yè)設計是設計一個機械螺旋千斤頂，主要設計內(nèi)容為計算各零部件尺寸，校核特別零件的強度，在達到合理要求的前提下進行 pro/e 裝配并進行仿真。首先，通過計算獲得參數(shù)查手冊以及書籍取合理參數(shù)，然后在校核的過程中不斷地修改尺寸，使其結構數(shù)據(jù)在整體上更為優(yōu)化。其次，在用 pro/e 裝配時，要注意約束類型以及約束對象，在已知約束條件不滿足時，可以新建基準以此作為約束對象，這里會影響整體的仿真。在仿真時要添加兩個電動機分別作為上下運動和旋轉運動，在捕獲前要選擇合理速度。在導工程圖方面，新建繪圖后選擇合

5、理的視圖和比例導出，再此圖的基礎上修改并另存為 dwg 格式文件。在這次畢業(yè)設計中，了解了千斤頂?shù)慕Y構原理，在設計過程中認識到三維建模的作用，還學會了簡單的仿真和繪圖技巧。 關鍵詞：關鍵詞：螺旋千斤頂；設計；裝配；pro/e；仿真VIAbstractThe graduation project is to design a mechanical screw jack, the main design elements is the calculation of the size of the various parts, checking the strength of the special

6、 parts, to achieve a reasonable request under the premise of the pro / e assembly and simulation. First, by calculating the parameters check the manual as well as books to take reasonable parameters, and then modify the size, in the process of checking the structural data on the whole more optimizat

7、ion. Secondly, the pro / e assembly, we should pay attention to the types of constraints and constraint object known constraint conditions are not met, the new benchmark as a constrained object will affect the overall simulation. In the simulation to add two motors, respectively, as the up and down

8、movement and rotation, to choose a reasonable speed before the capture. Export a reasonable view and proportion guide drawings, the new drawing, select, and then modify and save as dwg format files on the basis of this figure. In this graduation project, understand the principle of the structure of

9、the jack, and recognize the role of three-dimensional modeling in the design process, learned a simple simulation and drawing skill.Keywords: Screw jack ；design ；assembly ；pro/e ；emulate目目 錄錄VII第一章第一章 緒論緒論.1 11.1 起重機械的概述.11.2 目的.11.3 國內(nèi)外千斤頂行業(yè)發(fā)展趨勢.21.4 使用原理.21.5 使用方法.31.6 主要研究內(nèi)容.3第二章第二章 螺旋傳動的設計和計算螺旋傳

10、動的設計和計算.4 42.1 螺旋傳動的類型和應用.42.2 螺旋傳動的運動關系.62.3 滑動螺旋傳動的設計.82.4 滑動螺旋的結構及材料.82.5 耐磨性計算.92.6 螺母螺紋牙的強度計算.102.7 螺桿強度校核.112.8 螺桿穩(wěn)定性校核.112.9 自鎖性校核.13第三章第三章 千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O計千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O計.14143.1 千斤頂?shù)母攀?143.2 千斤頂?shù)姆N類和規(guī)格.143.3 千斤頂?shù)墓ぷ髟?163.4 千斤頂?shù)脑O計.17結結 論論.2424致致 謝謝.2525 參考文獻參考文獻.261第一章第一章 緒論緒論1.1 起重機械的概述起重機械的概述起重機械是一種

11、以間歇作業(yè)方式對物料進行起升和水平移動的搬運機械。起重機械的作業(yè)通常帶有重復循環(huán)的性質。一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載，然后返回原處等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動、制動、正向和反向運動是起重機械的基本特點。起重機械廣泛用于交通運輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等國民經(jīng)濟各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪?。起重機械由運動機械、承載機構、動力源和控制設備以及安全裝備、信號指示裝備等組成。起重機械的驅動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅動只用于輕小型起重設備或特殊需要的場合。起重機械按結構特征和使用場合分為：輕小型起重設備、橋架型起重機、纜索型起重機、臂架型起重機、堆垛起重機、升降機械。然而，千斤頂又屬于起重機械

12、的一種。千斤頂是一種起重高度小(小于 1m)的最簡單的起重設備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種。千斤頂按工作原理分為：螺旋千斤頂、齒條千斤頂、油壓千斤頂。1.2 目的目的在研究本課題時就發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實生活和實際生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會遇到一些汽車需要更換輪胎或者維修，將一些重物在沒有起重裝備的前情況下移動或抬起，如果僅僅靠人工進行操作是相當困難的，這個時候就用到千斤頂，發(fā)揮四兩撥千斤的作用。千斤頂與我們生活息息相關，比如鐵路車輛檢修、橋梁安裝、礦山、建筑工程的支撐及車輛設備等重物的起重方面都離不開千斤頂。因此千斤頂技術的發(fā)展將直接影響到這些行業(yè)貨部門的正常運作和未來的發(fā)展。本

13、次通過研究學習機械原理，設計出以往復扳動手柄拔抓，即推動刺輪間隙回轉，小傘齒輪帶動大傘齒輪使舉重螺桿旋轉，從使伸降套筒獲得起伸或下降達到起重拉力功能的螺旋式千斤頂，更是為了深入了解千斤頂?shù)脑砼c應用。通過查閱大量文獻資料，設計和繪制千斤頂各部件零件圖，不僅熟悉了螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟恚屛乙彩煜ず蛷娀艘恍├L圖軟件的使用，同時加深了對課本中有關液壓傳動與機械基礎理論知識的理解。2其意義在于：1）要求熟悉螺旋傳動的工作原理，掌握螺旋傳動的設計過程和方法，培養(yǎng)結構設計能力，初步額機械設計的一般程序；2）要求學會綜合運用所學知識，培養(yǎng)獨立解決工程的問題的能力；3）培養(yǎng)查閱機械設計零件手冊及有關技術資料

14、，能正確使用國家標準規(guī)范能力。1.3 國內(nèi)外千斤頂行業(yè)發(fā)展趨勢國內(nèi)外千斤頂行業(yè)發(fā)展趨勢國外發(fā)展情況國外發(fā)展情況：早在 20 世紀 40 年代，臥式千斤頂就開始在汽車維修行業(yè)中得到使用，但由于當時技術和使用的原因，千斤頂設計時的尺寸和體積較大，承載量較低，使用不便。后來隨著社會需求量的加大以及千斤頂本身技術的發(fā)展，在 90 年代初，國外大部分用戶用臥室千斤頂取代了立式千斤頂。在 90 年代后期一些新型的千斤頂也相繼出現(xiàn)如充氣式千斤頂和便攜式千斤頂。充氣千斤頂由保加利亞一汽車運輸研究所發(fā)明的，它由彈性的而又非常堅固的橡膠制成的。Power-RiserII 型便攜式液壓千斤頂則可以用于所有類型的鐵道

15、車輛。另外一種名為 Tcuck Jack 的便攜式液壓千斤頂則可以用于對已斷裂的貨車轉向彈簧進行快速的現(xiàn)場維修，并能完全由轉向架側架支撐住。國內(nèi)發(fā)展情況國內(nèi)發(fā)展情況：我國千斤頂技術發(fā)展較晚，由于缺少與外國先進技術交流，所以直到 1979 年才接觸到類似國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過我們重新對產(chǎn)品進行設計改造，在外觀美觀、使用方便、承載量打、壽命長等方面都已經(jīng)超過國外同類的產(chǎn)品并迅速打入歐美市場。經(jīng)過多年設計制造的實踐，除了臥式千斤頂外，我國的千斤頂還規(guī)格齊全，還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、新型剪式千斤頂、快速升降千斤頂、多用途千斤頂、便攜式電動千斤頂?shù)鹊?，形成了一套系列產(chǎn)品。隨著我國汽車

16、工業(yè)的快速發(fā)展，汽車對千斤頂?shù)囊笠苍絹碓礁?；同時隨著市場競爭的加劇，用戶要求的不斷的變化，將迫使千斤頂?shù)脑O計質量要不斷提高，以適應用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂不僅要求重量輕，攜帶方便，外形美觀，使用可靠，還會對千斤頂?shù)倪M一步自訂花，甚至智能化都有所要求。1.4 使用原理使用原理機械千斤頂是手動起重工具種類之一，其結構緊湊，合理的利用搖桿的擺動，使小齒輪轉動，經(jīng)一對圓錐齒輪合運轉，帶動螺桿旋轉，推動升降套筒，從而重物上升或下降。31.5 使用方法使用方法1、使用前必須檢查千斤頂是否正常，各部件是否靈活，加注輪滑油，并正確估計重物的重量，選用適當噸位的千斤頂，切忌超載使用。2、 調整

17、搖桿上的撐牙方法，先用手直接按順時針方向轉動搖桿，使升降套筒快速上升頂重物。3、 將手柄插入搖桿孔內(nèi)，上下往返搬動手柄，重物隨之上升。當升降套筒上出現(xiàn)紅色警戒線時應該立即停止搬動手柄。如需下降時撐牙調至反方向，重物便開始下降。 1.6 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容對螺旋千斤頂?shù)脑O計計算及強度校核，了解千斤頂?shù)墓ぷ髟?，結構，特點，用pro/e 軟件畫出生成零件，并裝配制作仿真動畫，導出工程圖。本次通過研究學習機械原理，設計出以往復扳動手柄拔抓，即推動刺輪間隙回轉，小傘齒輪帶動大傘齒輪使舉重螺桿旋轉，從使伸降套筒獲得起伸或下降達到起重拉力功能的螺旋式千斤頂，更是為了深入了解千斤頂?shù)脑砼c應用。通過查

18、閱大量文獻資料，設計和繪制千斤頂各部件零件圖。 4第二章第二章 螺旋傳動的設計和計算螺旋傳動的設計和計算2.1 螺旋傳動的類型和應用螺旋傳動的類型和應用螺旋傳動是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結構緊湊、轉動均勻、準確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應用。按照用途不同，螺旋傳動分為傳力螺旋、傳導螺旋和調整螺旋三種類型。傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，工作速度較低，通常要求具有自鎖能力，圖 2-1 的螺旋千斤頂及圖 2-2 的螺旋壓力機均為傳力螺旋。傳導螺旋以

19、傳遞運動為主，這類螺旋常在較長的時間內(nèi)連續(xù)工作且工作速度較高，傳動精度要求較高，如圖 2-3 所示的機床進給機構的螺旋。調整螺旋用于調整并固定零件間的相對位置，一般在空載下工作，要求能自鎖，如帶傳動張緊裝置、機床卡盤、軋鋼機軋滾下壓螺旋等。圖 2-1 螺旋千斤頂5圖 2-2 螺旋壓力機圖 2-3 傳導螺旋按照螺旋副摩擦性質的不同，螺旋傳動又可分為滑動摩擦螺旋傳動（簡稱滑動螺旋） 、滾動摩擦螺旋傳動（簡稱滾動螺旋）和靜壓滑動螺旋傳動（簡稱靜壓螺旋） ?；瑒勇菪齻鲃討幂^廣，其特點是結構簡單，制造方便，成本低；易于實現(xiàn)自鎖；運轉平穩(wěn)。缺點在于當?shù)退龠M行運動微調時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；摩擦阻力大，傳動效

20、率低（一般為 30%50%） ；螺紋間有側向間隙，反向時有空行程；磨損較大。廣泛應用于6機床的進給、分度、定位等機構，如壓力機、千斤頂?shù)膫髁β菪?。滾動螺旋也稱滾珠絲杠，其特點是摩擦阻力小，傳動效率高（90%以上） ；運轉平穩(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經(jīng)調整和預緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復定位精度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉的場合，需要加設防逆轉機構；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結構復雜，制造困難；抗沖擊能力差。應用于精密和數(shù)控機床、測試機械、儀器的傳動和調整螺旋，車輛、飛機上的傳動螺旋。滾動螺旋傳動特點：傳動效率高，傳動精度高，起動阻力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，工作壽命長。滾動螺

21、旋傳動應用于機床、汽車、拖拉機、航空軍工等制造業(yè)。滾動螺旋傳動按滾珠循環(huán)方式分為：內(nèi)循環(huán)：滾珠始終和螺桿接觸，兩個封閉循環(huán)回路有兩個反向器，三個封閉循環(huán)回路有三個反向器。特點：流動性好，效率高，經(jīng)向尺寸小。外循環(huán)：分離，工藝性好，分為螺旋式，插管式，擋珠式靜壓螺旋傳動螺桿與螺母被油膜隔開，不直接接觸。具有摩擦阻力小，傳動效率高（達 99%） ；螺母的結構復雜；運轉平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；傳動具有可逆性（不需要時應加設防逆轉機構） ；反向時無空行程，定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長等優(yōu)點。其缺點為結構復雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應用于精密機床的進給、分度機構的傳動螺旋。2.

22、2 螺旋傳動的運動關系螺旋傳動的運動關系在螺旋傳動中，結構最簡單應用最廣泛的是滑動螺旋，本節(jié)主要介紹這種螺旋傳動的設計?；瑒勇菪惫ぷ鲿r，主要承受轉矩和軸向拉力（或壓力）的作用，由于螺桿和螺母的旋合螺紋間存在著較大的相對滑動，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損。滑動螺旋的基本尺寸通常根據(jù)耐磨條件確定。對于傳力螺旋還應校核螺桿危險截面的強度；對于青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調整螺旋應校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當其長徑比很大時，應校核其穩(wěn)定性；對于高速長螺桿，應校核其臨界轉速；要求自鎖時，多采用單線螺紋，要求高效時，多采用多線螺紋。1. 一般螺旋機構一般螺旋機構

23、當螺桿轉 角（rad）時，螺母軸向移動的位移 L（mm）為7 2/SL （2-1）式中，S 為螺旋線導程（mm） 。如螺桿的轉速為（r/min） ，則螺母移動速度 v（mm/s）為 60/SnV （2-2）2. 差動螺旋機構與復式螺旋機構圖 2-4 差動螺旋機構圖 2-4 中的螺旋機構中，螺桿 1 上有 A、B 兩段螺旋，A 段螺旋導程為 SA（mm） ，B 段螺旋導程為 SB（mm） ，兩者旋向相同，則當螺桿轉 角（rad）時，螺母軸向移動的位移 L（mm）為 2/)(BASSL （2-3）如螺桿的轉速為（r/min） ，則螺母移動速度 v（mm/s）為 60/)(nSSVBA （2-4）由

24、圖 2-4 可知：當 A、B 兩螺旋的導程 SA、SB接近時，螺母可得到微小位移，這種螺旋機構稱為差動螺旋機構（又稱微動螺旋 機構） ，常用于分度機構、測微機構等。如兩螺旋的旋向相反，螺母軸向移動的位移 L 為 2/)(BASSL （2-5）8移動速度為 60/)(nSSVBA （2-6）這種螺旋機構稱為復式螺旋機構，適合于快速靠近或離開的場合，如圖 2-4 所示的車鉤快速合攏或分開裝置。2.3 滑動螺旋傳動的設計滑動螺旋傳動的設計滑動螺旋傳動工作時，螺桿和螺母主要承受轉矩和軸向載荷（拉力或壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動?；瑒勇菪齻鲃拥闹饕问绞锹菁y磨損。因此，

25、通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標準確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再對可能發(fā)生的其他失效逐一進行校核。2.4 滑動螺旋的結構及材料滑動螺旋的結構及材料2.4.1 滑動螺旋的結構滑動螺旋的結構滑動螺旋的結構包括螺桿、螺母的結構形式及其固定和支承結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結構有直接關系，當螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及加壓裝置的傳力螺旋，可以采用螺母本身作為支承的結構。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導螺旋（絲杠）等，應在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。螺母結構有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結構簡單，但由磨損而產(chǎn)生的軸向

26、間隙不能補償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導螺旋，為了消除軸向間隙并補償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結構。圖 2-4 為組合螺母的一種結構形式，利用螺釘可使斜塊將其兩側的螺母擠緊，減小螺紋副的間隙，提高傳動精度。傳動用螺桿的螺紋一般采用右旋結構，只有在特殊情況下，采用左旋螺紋。2.4.2 螺桿與螺母常用材料螺桿與螺母常用材料螺桿和螺母材料應具有較高的耐磨性、足夠的強度和良好的工藝性。螺桿與螺母常用材料見表 2-1。9表 2-1 螺桿與螺母常用材料螺紋副材料應用場合Q235 Q275 45 50輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr 65Mn 20GrMnT

27、i重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提高耐磨性螺桿9Mn2V GrWMn 38GrMoAl精密傳導螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動螺母ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)空澆鑄巴士合金或青銅2.5 耐磨性計算耐磨性計算耐磨性計算尚無完善的計算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強作為計p算條件，其校核公式為 (2-7) phHdFPhzdFAFp22/式中，F(xiàn) 為軸向工作載荷（N） ；A 為螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積（mm） ；d2為螺紋中徑(mm)；

28、P 為螺距(mm)；h 為螺紋工作高度(mm)，矩形與梯形螺紋的工作高度 h=0.5P,鋸齒形螺紋高度 h=0.75P;z=H/P 為螺紋工作圈數(shù)，H 為螺紋高度(mm)，為許用壓強(MPa)，見表 2-2p表 2-2 滑動螺旋傳動的許用壓強p螺紋副材料滑動副速度/(mmin)許用壓強/MPa10鋼對青銅低速151825111871012鋼-耐磨鑄鐵61268鋼-灰鑄鐵2.4612131847鋼-鋼低速7.513淬火鋼-青銅6121013注：4。臨界載荷 FC與螺桿的柔度 及材料有關，根據(jù)的大小選用不同的公式計算。iL/當時，根據(jù)歐拉公式計算，即9085 (2-15)2/LEIFc式中，F(xiàn)C為

29、臨界載荷（N） ；E 為螺桿材料的彈性模量（MPa） ，對于鋼；I 為危險截面的慣性矩（mm4） ，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑MpaE51006. 264/41dI(mm)； 為長度系數(shù)，與螺桿端部結構有關；L 為螺桿最大受力長度(mm)；i 為螺桿危險截面的慣性半徑(mm)，4/4121ddIi當 8590 時；對 b380MPa 的碳素鋼（如 Q235、Q275） (2-16)4/12. 130421dFc當 8590 時，對 b470MPa 的優(yōu)質碳素鋼（如 Q355、45） (2-17)4/57. 246121dFc當 40 時，無需進行穩(wěn)定性計算。表 2-4 長度系數(shù) 螺桿端部結構兩端固定0

30、.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤頂）2一端固定，一端鉸支（如壓力機）0.7兩端鉸支（如傳導螺桿）113注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3 固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。2.9 自鎖性校核自鎖性校核對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即 (2-18)vvarctan式中，為螺紋副的當量摩擦系數(shù)，見表 2-5表 2-5 螺旋傳動螺旋副的當量摩擦系數(shù) （定期潤滑）螺旋副材料鋼和青銅鋼和耐磨鑄鐵鋼和鑄鐵鋼和鋼淬火鋼和青銅0.020.1

31、70.060.0814第三章第三章 千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O計千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O計3.1 千斤頂?shù)母攀銮Ы镯數(shù)母攀銮Ы镯斒且环N起重高度小(小于 1)的最簡單的起重設備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結構緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。液壓千斤頂分為通用和專用兩類。專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構件時，對預應力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋

32、束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋(或鋼絲)穿入后由尾部的工具錨固。千斤頂主要用于廠礦、交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設備。千斤頂按工作原理分為： (1) 螺旋千斤頂：采用螺桿或由螺桿推動的升降托杯作為剛性頂舉件的千斤頂。 (2) 齒條千斤頂：采用齒條作為剛性頂舉件的千斤頂。 (3) 油壓千斤頂：采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。 千斤頂已實施出口產(chǎn)品質量許可制度，未取得

33、和質量許可證的產(chǎn)品不準出口。3.2 千斤頂?shù)姆N類和規(guī)格千斤頂?shù)姆N類和規(guī)格153.2.1 油壓千斤頂?shù)慕Y構、用途油壓千斤頂?shù)慕Y構、用途油壓千斤頂按其結構、用途分為如下兩種： 立式螺紋連接結構的油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qyl。 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qw。第一位為型式代號，qyl、qw。 第二位為額定起重量，t。 第三位為行程代號，g：表示高行程；d：表示低行程；普通型無表示。 油壓千斤頂?shù)幕緟?shù)應符合表 3-1 中規(guī)定。 表 3-1 油壓千斤頂基本參數(shù)額 定 起 重 量 最 低 高 度 h 起 升 高 度 h1 調 整 高 度 h2 活 塞 直 徑 泵 心 直 徑 起

34、 升 進 程 手 柄 長 度 公 稱 壓 力 手 柄 操 作 力 活 塞 桿 壓 下 力 凈 重 型號 t mm mpa n kg qyl1.6 1.6 158 90 60 24 50 450 34.7 330 220 2.2 qyl3.2 3.2 195 125 30 32 550 44.4 3.5 qyl5g 232 160 22 5.0 qyl5d 5 200 125 36 22 620 48.25 4.6 qyl8 8 236 24 16 700 56.68 6.9 qyl10 10 240 45 12 14 730 61.68 7.3 qyl12.5 12.5 245 50 11 6

35、2.47 9.3 qyl16 16 250 160 80 56 12 9 850 63.74 11.0 16qyl20 20 280 60 9.5 69.33 15.0 qyl32 32 285 75 6 71.00 23.0 qyl50 50 300 90 4 77.08 33.5 qyl71 71 320 180 110 3(快進)10 1000 73.27 445 66.0 qw100 100 360 140 4.5 63.74 350 x2 120 qw200 200 400 200 190 18 2.5 950 69.23 785 250 3.2.2 螺旋千斤頂?shù)囊?guī)格螺旋千斤頂?shù)囊?guī)格

36、螺旋千斤頂按其結構和使用場所分為： 普通型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 ql。 普通高型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qlg。 普通低型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qld。 鉤式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為 qlg。 剪式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為 qlj。 自落式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為 qlz。 螺旋千斤頂?shù)幕緟?shù)應符合表 3-2 中的規(guī)定。3.3 千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯數(shù)墓ぷ髟砺菪Ы镯斒峭ㄟ^往復扳動手柄，旋轉桿帶動螺母、使舉重螺桿旋轉，從而使升降托杯獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能。表 3-2 螺旋千斤頂技術參數(shù)型號 額定起重量 gn 最低高度h 起升高度h

37、1 手柄作用力 手柄長度 自重 t mm mm n mm kg qlj0.5 0.5 2.5 qlj1 1 120 150 3 qlj1.6 1.6 110 180 200 200 4.8 17ql2 2 170 180 80 300 5 ql3.2 3.2 200 110 6 qld3.2 3.2 160 50 100 500 5 ql5 5 250 130 160 600 7.5 qld5 5 180 65 7 qlg5 5 270 130 11 ql8 8 260 140 200 800 10 ql10 10 280 150 11 qld10 10 200 75 250 800 10 q

38、lg10 10 310 130 15 ql16 16 320 180 17 qld16 16 225 90 15 qlg16 16 445 200 19 qlg16 16 370 180 400 1000 20 ql20 20 325 180 18 qlg20 20 445 300 500 1000 20 ql32 32 395 200 27 qld32 32 320 180 650 1400 24 (qlg36) 36 470 200 710 1400 82 ql50 50 452 250 56 qld50 50 330 150 510 1000 52 第二位為螺旋千斤頂?shù)男褪降谌粸轭~定起

39、重量，t；型式特征代號(普通型無表示)。 3.4 千斤頂?shù)脑O計千斤頂?shù)脑O計18圖 3-1 螺旋千斤頂螺旋千斤頂各部分功用：托杯：直接承載重物。手柄：外力施加位置，向螺旋傳動施加動力螺桿：通過螺旋傳動上下直線運動，使重物上升螺母：固定在底座上，通過螺旋傳動使螺桿上下運動底座：支撐螺母，為舉起重物提供平穩(wěn)條件3.4.1 選擇材料選擇材料設計螺旋千斤頂，已知軸向載荷 F=100000N，起重高度為 h=200mm，方案圖 3-1 所示。由于滑動螺旋傳動中的摩擦較嚴重，故要求螺旋千斤頂傳動材料的耐磨性能、抗歪星能都要好。一般螺桿材料選用原則如下：1）高精度傳動時多選碳素工具鋼；2）需要較高硬度，如 5

40、056HRC 時，可采用鉻錳合金鋼；當需要硬度為3545HRC 時可采用 65Mn 鋼；3）一般情況下可用 45、50 鋼。19由表 2-1 螺桿選材料為 45 鋼，由手冊查 s=360Mpa；螺母材料為 ZCuSn10P1，由表 2-2 查得p=20Mpa；取單頭右旋梯形螺紋，整體螺母。 30153.4.2 耐磨性計算耐磨性計算(1) 取 =2(2) 計算 d2由公式 2-9 得：mm (2-19) 29.25202500008 . 0/8 . 02pFd由計算出的 d2查手冊 GB/T5796.31986 確定螺紋的標準值為 外螺紋大徑：d=30mm 螺距：P=6mm 牙頂間隙：ac =0

41、.5mm 基本牙型高度:H1=0.5P=3mm 外螺紋牙高：h3= H1+ ac =3.5mm 內(nèi)螺紋牙高：H4= H1+ ac=3.5mm 牙頂高：Z=0.25P=1.5mm 外螺紋中徑：d2=d-2Z=30-3=27mm 內(nèi)螺紋中徑：D2=d-2Z=30-3=27mm 外螺紋小徑：d3=d-2h3=23mm 內(nèi)螺紋小徑：D1=d-2H=24mm 內(nèi)螺紋大徑：D4=d+2ac=31mm 牙根部寬度：b=0.65P=3.9mm20 圖 3-2 螺紋(3) 計算螺母高 Hmm，取 H=54mm (2-20)542722 dH(4) 計算旋合圈數(shù) z圈 (2-21)96/54/PHz(5) 校核螺

42、紋副自鎖性 由于系彈頭螺紋，導程 S=P=6mm由公式 2-18 得： (2-22)31. 327/6arctan)/(arctan2dL由表 2-5 查得 fv=0.09，v=arctan0.09=5.14，v，滿足自鎖條件。3.4.3 計算驅動轉矩計算驅動轉矩 mm (2-23)*334104)14. 531. 3tan(22750000)tan(2/21NfFdTv3.4.4 螺桿強度計算螺桿強度計算(1) 由手冊查的螺桿許用應力 (2-24) Mpas7212053 可取 Mpa100(2) (2-25) MpadTdFca9 .96)392 . 0334104( 33914. 310

43、00004)2 . 01( 3)4(23222322321合格3.4.5 驗證螺桿的穩(wěn)定性驗證螺桿的穩(wěn)定性(1) 計算柔度ih/螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù) =2,因mm；螺桿危險截面慣性半徑150hmm。75. 54/234/3 di千斤頂螺桿上部安裝手柄處的高：h1=（1.82）d=5460mm取 h1 = 60 mm，故螺桿最大工作長度 l=150+60+10+15=235mm=81.74C (2-26)ih75. 52352(2) 計算臨界載荷113503.19mm (2-27)642314. 364/443dI4因為，因此5 .59 (2-28) NhEIFC368746)235

44、2(19.1135031006. 214. 3)(25222 合格 (2-29) 5 . 269. 350000/368746/SFFc3.4.6 校核螺紋牙強度校核螺紋牙強度 由于螺母材料 ZCuSn10P1，查表 2-3 得： 許用彎曲應力： ，取 50MpaMpabp6040 許用剪應力： ，取 35MpaMpap4030 因螺母材料強度低于螺桿，故只檢驗螺母螺紋強度即可 由前面查手冊可知牙根寬度：b=3.9mm 基本牙型高：H1=3mm帶入 2-11 和 2-12 公式中，得：螺母的彎曲強： (2-30)bpbMpazbDFH7 .3099 . 39 . 33135000033241螺

45、母的剪切強度： (2-31)pMpazbDF32.1392 . 5491000004223.4.7 底座的設計計算底座的設計計算1、 底座材料的選定 （1）材料：由于此千斤頂?shù)某休d力相對較小，考慮體積和成本要求，千斤頂其 他部件的材料均用灰鑄鐵（HT100）。 （2）斜度：帶 1:15 的斜度。2、 底座尺寸確定 已知外螺紋大徑為 d=30mm 有： D2=1.5dD3=1.4D2D4=1.4D5 mm10 D5由結構確定（斜度為 1:15） 所以通過梯形計算：D5=134mm 依次得出：D4=187mm S=（1.52）=1520，取 16mm 綜合考慮各尺寸關系，取總高為 200mm3.4

46、.8 手柄的設計計算手柄的設計計算1、手柄的材料選擇材料：45 鋼2、手柄的尺寸確定手柄的長度 ：l=350(1)手柄上的工作轉矩為： (2-32)20203030232)tan(21dDdDfdFLFTcvHH23式中，T1、T2 分別為螺紋副摩擦力矩寄托唄與接觸面摩擦力矩（N.mm）;fc=0.15為托杯與支撐面的摩擦系數(shù)；0為托杯底座與支撐接觸部分外徑，由經(jīng)驗公式0=（1.61.8）d 確定，取50mm；為托杯底座與支撐面接觸部分內(nèi)徑，取0D20mm，F(xiàn)為手作用在手柄上的力，如一人連續(xù)工作，手作用力通常取0dFH=150300N，由表 3-1 取 FH=250N；LH為手柄有效長度。故

47、(2-33)22332050205015. 032)14. 531. 3tan(445000021250HL得 LH=963.4mm，由于手柄長度不能超過千斤頂，取 LH=350mm，使用時可以加上套筒。(2)手柄的直徑: d1=26 手柄的材料 45 鋼，s=360Mpa，許用彎曲應力b= 237178Mpa,取b=230Mpa。 (2-34) b2KHHHd32LFWLFHb因此，取 26mm (2-35)8 .2523035025032dK(3)端部倒角：C=23.4.9 托杯的設計計算托杯的設計計算1、托杯的材料選擇 材料：鑄銅（ZG230-450）2、 托杯的尺寸確定關系式： D=（

48、1.61.8）dD1=（0.60.8）dh=（0.81）D D=（1.61.8）x 30=4854 取 D=50mm D1=(0.60.8) x 30=1824 取 D1=20mm(1)托杯的高度 h：24h=（0.81）x 50 ?。篽=45mm(2)托杯的內(nèi)徑: 外徑 85.4mm 厚度 10mm3.4.10 千斤頂?shù)男视嬎闱Ы镯數(shù)男视嬎阃斜c螺桿頂部為滑動推力軸承，效率為 0.95 時 %3 .37)14. 531. 3tan(31. 3tan95. 0)tan(tan0.95 因系手動千斤頂，故螺桿的強度及橫向振動不予驗算。3.4.11 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設定千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設定螺桿的退刀槽直徑：39s螺桿的退刀槽寬度：b=5mm螺桿膨大部分的尺寸： 有公式：D=（1.61.8）d h1=（1.82）d 得出:D=(1.61.8)x30=4854 取 50mm h1=（1.82）x30=5460 取 60mm根據(jù)結構確定螺桿膨大部分的內(nèi)孔為：27結結論論轉眼畢業(yè)設計接近尾聲，通過這次設計實踐，對機械設計有了更全面的認識。本次畢業(yè)設計填補了以往課堂上只是公式化的解題，對于實踐的工程設計計算沒有具體的概念。在做畢