1 目錄 摘要 . . .1 Abstract. .2 第一章 緒論 .3 1.1 起重機(jī)械的概述 .3 1.2 目的 .3 1.3 國內(nèi)外千斤頂 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì) . .4 1.4 使用原理 . 4 1.5 使用方法 . 4 1.6 主要研究內(nèi)容 .5 第二章 螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 . 6 2.1 螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用 .6 2.2 螺旋傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 . 6 2.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .7 2.4 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)及材料 . 8 2.4.1 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) .8 2.4.2 螺桿與螺母常用材料 .8 2.5 耐磨性計(jì)算 . 8 2.6 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 . 9 2.7 螺桿強(qiáng)度校核 . 9 2.8 螺桿穩(wěn)定性校核 1 0 2.9 自鎖性校核 1 0 第三章 千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O(shè)計(jì) .11 3.1 千斤頂?shù)墓ぷ髟?.11 3.2 千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) . 11 3.2.1 選擇材料 . 11 3.2.2 耐磨性計(jì)算 . 11 3.2.3 計(jì)算驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 . 13 2 3.2.4 螺桿強(qiáng)度計(jì)算 13 3.2.5 驗(yàn)證螺桿的穩(wěn)定性 13 3.2.6 校核螺紋牙強(qiáng)度 13 3.2.7 底座的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 3.2.8 手柄的設(shè)機(jī)計(jì)算 14 3.2.9 托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 3.2.10 斤頂?shù)男视?jì)算 . 16 3.2.11 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)定 . 16 第四章 零件圖和工程圖 . 17 4.1 千斤頂?shù)母髁慵叽绻こ虉D 17 4.2 千斤頂?shù)难b配圖 .18 第五章 基于 pro/e 仿真 .19 5.1 仿真的簡單介紹 .19 5.2 基于 pro/e 的仿真方法 .19 5.3 整體螺母的繪制 . 20 5.4 螺桿的繪制 . 21 5.5 底座的繪制 . 22 5.6 手柄的繪制 . 24 5.7 托杯的繪制 . 24 結(jié)論 .27 致謝 .28 參考文獻(xiàn) .29 1 摘要 機(jī)械設(shè)計(jì)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用，機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)部門提供各種性能先進(jìn)，價(jià)格低廉，使用安全可靠，造型美觀的技術(shù)裝備的任務(wù)，在國家現(xiàn)代化建設(shè)中舉足輕重，機(jī)械產(chǎn)品的競爭力取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的質(zhì)量取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 千斤頂是一種起重高度?。ㄐ∮?1m）的最簡單的設(shè)備，主要用于礦、交通運(yùn)輸部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)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，底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。 本次設(shè)計(jì)既是產(chǎn)品開發(fā)周期中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過的始終，設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品功能和目標(biāo)的方案，結(jié)構(gòu)和選材，制造方法以及產(chǎn)品運(yùn)行，使用和維修方法。設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不完善，成本提高或可靠性、安全性不高。產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的缺陷造成的先天不足，難以采取制造和使用措施加以彌補(bǔ)。嚴(yán)重的設(shè)計(jì)不合理甚至?xí)斐僧a(chǎn)品設(shè)計(jì)不出來或不能使用，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗。 現(xiàn)代機(jī)械對(duì)產(chǎn)品的要求比對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械高得多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改進(jìn)過程中，只有全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論，方法和技術(shù) 才能滿足現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品越來越苛刻的要求，提高其市場競爭能力。 關(guān)鍵詞： 千斤頂；螺旋傳動(dòng)；機(jī)械應(yīng)用；手驅(qū)動(dòng)；起重機(jī) 2 Abstract The machine design develops in the national economy medium have already emphasized to play an important role. The machinery industry carries to provide various performances the forerunner, price moderate for sectors of national economy, use safety dependable, the technique of shape beauty equips of task. Is prominent in the national modernization construction, the competition ability of machinery product is decided by the mass of product, the mass of product is decided by planning of products. The jack is 1 kind to rise heavy altitude small(BE smaller than a 1 m) the most simple equipment.Mainly used for ore, traffic segment as the vehicle mends and other weigh and underpin etc. operate. Its structure is agile strong and vivid and dependable, one person can immediately take and operate. The jack is to raise piece with the rigid vertex is an operate device, give a mount through a coping, the bottom gives claw the vertex kick weigh a lightly small of thing heavy equipment in the small stroke. This design since is the link of key in the product development cycle, have already been pierced through to product development super - to call always, the design comes to a decision product function and the scheme of object, structure with choose a material, make the run - time, use and maintenance repairs method of method and product.The design is unsuited to realize to cause product imperfection(of a crystalline solid) , cost exaltation or reliability, stability anti higher -.The inborn that the bug of design of products results in isnt enough, the measure and being hard to adopt production and using takes into to make up.The serious design absurdity even will result in the design of products doesnt come out or the incapability use and cause design of products failing. The request anti of modern machinery product is not higher than traditional machinery, as a result in work in process tapping and betterment process, only go deep into an usage modern design theory completely, then method and technique can satisfy a modern machinery product more and more hard request,improve competitive power in its market. Key words: Jack；Spiral drive； The mechanical applieds；Drives；Crane 3 第一章 緒論 1.1 起重機(jī) 械的概述 起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對(duì)物料進(jìn)行起升和水平移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)械。 起重機(jī)械由運(yùn)動(dòng)機(jī)械、承載機(jī)構(gòu)、動(dòng)力源和控制設(shè)備以及安全裝備、信號(hào)指示裝備等組成。起重機(jī)械的驅(qū)動(dòng)多為電力，也可用內(nèi)燃機(jī)，人力驅(qū)動(dòng)只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。起重機(jī)械按結(jié)構(gòu)特征和使用場合分為：輕小型起重設(shè)備、橋架型起重機(jī)、纜索型起重機(jī)、臂架型起重機(jī)、堆垛起重機(jī)、升降機(jī)械。 然而，千斤頂又屬于起重機(jī)械的一種。千斤頂是一種起重高度小 (小于 1m)的最簡單的起重設(shè)備。它有機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)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 在研究本課題時(shí)就發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活和實(shí)際生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會(huì)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(dòng)或抬起，如果僅僅靠人工進(jìn)行操作是相當(dāng)困難的，這個(gè)時(shí)候就用到千斤頂，發(fā)揮四兩撥千斤的作用。本次通過研究學(xué)習(xí)機(jī)械原理，設(shè)計(jì)出以往復(fù)扳動(dòng)手柄拔抓，即推動(dòng)刺輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動(dòng)大傘齒輪使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從使伸降套筒獲得起伸或下降達(dá)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(yīng)用。通過查閱大量文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)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?，讓我也熟悉和?qiáng)化了一些繪圖軟件的使用，同時(shí)加深了對(duì)課本中有關(guān)液壓傳動(dòng)與機(jī)械基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。 其意義在于： 1） 要求熟悉螺旋傳動(dòng)的工作原理，掌握螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過程和方法，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，初步額機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序； 2） 要求學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立解決工程的問題的能力； 3） 培養(yǎng)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)零件手冊(cè)及有關(guān)技術(shù)資料，能正確使用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范能力。 4 1.3 國內(nèi)外千斤頂行業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 國外發(fā)展情況 ：早在 20 世紀(jì) 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(dāng)時(shí)技術(shù)和使用的原因，千斤頂設(shè)計(jì)時(shí)的尺寸和體積較大，承載量較低，使用不便。后來隨著社會(huì)需求量的加大以及千斤頂本身技術(shù)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(yùn)輸研究所發(fā)明的，它由彈性的而又非常堅(jiān)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(duì)已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向彈簧進(jìn)行快速的現(xiàn) 場維修，并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。 國內(nèi)發(fā)展情況 ：我國千斤頂技術(shù)發(fā)展較晚，由于缺少與外國先進(jìn)技術(shù)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)制造的實(shí)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(dòng)千斤頂?shù)鹊?，形成了一套系列產(chǎn)品。隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車對(duì)千斤頂 的要求也越來越高；同時(shí)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(shè)計(jì)質(zhì)量要不斷提高，以適應(yīng)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(huì)對(duì)千斤頂?shù)倪M(jìn)一步自訂花，甚至智能化都有所要求。 1.4 使用原理 機(jī)械千斤頂是手動(dòng)起重工具種類之一，其結(jié)構(gòu)緊湊，合理的利用搖桿的擺動(dòng)，使小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪合運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)升降套筒，從而重物上升或下降。 1.5 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(jì)重 物的重量，選用適當(dāng)噸位的千斤頂，切忌超載使用。 5 2、 調(diào)整搖桿上的撐牙方法，先用手直接按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)手柄，重物隨之上升。當(dāng)升降套筒上出現(xiàn)紅色警戒線時(shí)應(yīng)該立即停止搬動(dòng)手柄。如需下降時(shí)撐牙調(diào)至反方向，重物便開始下降。 1.6 主要研究內(nèi)容 對(duì)螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核，了解千斤頂?shù)墓ぷ髟恚Y(jié)構(gòu)，特點(diǎn)，用 pro/e 軟件畫出生成零件，并裝配制作仿真動(dòng)畫，導(dǎo)出工程圖。 本次通過研究學(xué)習(xí)機(jī)械原理，設(shè)計(jì)出以往復(fù)扳動(dòng)手柄拔抓，即推動(dòng)刺輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶 動(dòng)大傘齒輪使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從使伸降套筒獲得起伸或下降達(dá)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(yīng)用。通過查閱大量文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)和繪制千斤頂各部件零件圖 。 6 第二章 螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2.1 螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)均勻、準(zhǔn)確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。 按照用途不同，螺旋傳動(dòng)分為傳力螺旋、傳導(dǎo) 螺旋和調(diào)整螺旋三種類型。 圖 2-1 螺旋千斤頂 按照螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，螺旋傳動(dòng)又可分為滑動(dòng)摩擦螺旋傳動(dòng)（簡稱滑動(dòng)螺旋）、滾動(dòng)摩擦螺旋傳動(dòng)（簡稱滾動(dòng)螺旋）和靜壓滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)（簡稱靜壓螺旋）。 2.2 螺旋傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 在螺旋傳動(dòng)中，結(jié)構(gòu)最簡單應(yīng)用最廣泛的是滑動(dòng)螺旋，本節(jié)主要介紹這種螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。 滑動(dòng)螺旋副工作時(shí)，主要承受轉(zhuǎn)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(duì)滑動(dòng)，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損?；瑒?dòng)螺旋的基本尺寸通常根據(jù)耐磨條件確定。對(duì)于傳力螺旋還應(yīng)校 核螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度；對(duì)于青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調(diào)整螺旋應(yīng)校核其自鎖性；對(duì)于精度傳動(dòng)螺旋應(yīng)該校核螺桿的剛度；對(duì)于受壓螺桿，當(dāng)其長徑比很大時(shí)，應(yīng)校核其穩(wěn)定性；對(duì)于高速長螺桿，應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)速；要求自鎖時(shí)，多采用單線螺紋，要求高效時(shí)，多采用多線螺紋。 1. 一般螺旋機(jī)構(gòu) 一般螺旋機(jī)構(gòu)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn) 角（ rad）時(shí)，螺母軸向移動(dòng)的位移 L（ mm）為 2/SL 式中， S 為螺旋線導(dǎo)程（ mm） 。 7 如螺桿的轉(zhuǎn)速為（ r/min），則螺母移動(dòng)速度 v（ mm/s）為 60/SnV 2. 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu) 圖 2-4 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 圖 2-4 中的螺旋機(jī)構(gòu)中，螺桿 1 上有 A、 B 兩段螺旋， A 段螺旋導(dǎo)程為 SA（ mm）， B 段螺旋導(dǎo)程為 SB（ mm），兩者旋向相同，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn) 角（ rad）時(shí)，螺母軸向移動(dòng)的位移 L（ mm）為 2/)( BA SSL 如螺桿的轉(zhuǎn)速為（ r/min），則螺母移動(dòng)速度 v（ mm/s）為 60/)( nSSV BA 由圖 2-4 可知：當(dāng) A、 B 兩螺旋的導(dǎo)程 SA、 SB 接近時(shí)，螺母可得到微小位移，這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（又稱微動(dòng)螺旋 機(jī)構(gòu)），常用于分度機(jī)構(gòu)、測(cè)微機(jī)構(gòu)等。 如兩螺旋的旋向相反，螺母軸向移動(dòng)的位移 L 為 2/)( BA SSL 移動(dòng)速度為 60/)( nSSV BA 這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，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(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)工作時(shí)，螺桿和螺母主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向載荷（拉力或壓力）的作用，同時(shí)在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對(duì)滑動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的主 8 要失效 形式是螺紋磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計(jì)算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再對(duì)可能發(fā)生的其他失效逐一進(jìn)行校核。 2.4 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)及材料 2.4.1 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)包括螺桿、螺母的結(jié)構(gòu)形式及其固定和支承結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當(dāng)螺桿短而粗且垂直布置時(shí)，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(jié)構(gòu)。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時(shí)，如機(jī)床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度 。 螺母結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡單，但由磨損而產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對(duì)于經(jīng)常雙向傳動(dòng)的傳導(dǎo)螺旋，為了消除軸向間隙并補(bǔ)償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結(jié)構(gòu)。圖 2-4 為組合螺母的一種結(jié)構(gòu)形式，利用螺釘可使斜塊將其兩側(cè)的螺母擠緊，減小螺紋副的間隙，提高傳動(dòng)精度 2.4.2 螺桿與螺母常用材料 螺桿和螺母材料應(yīng)具有較高的耐磨性、足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性。 2.5 耐磨性計(jì)算 耐磨性計(jì)算尚無完善的計(jì)算方法，目前是通過限制螺紋副接觸 面上的壓強(qiáng)p 作為計(jì)算條件，其校核公式為 phHdFPhzdFAFp 22 / 式中， F 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)； 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)， p 為許 用壓強(qiáng) (MPa) 為便于推導(dǎo)設(shè)計(jì)公式，令 2/ dH ，代入式（ 2-7）整理后得螺紋中徑的設(shè)計(jì)公式為 9 phQPd /2 對(duì)矩形、梯形螺紋， Ph 5.0 ，則 pFd /8.02 對(duì)鋸齒形螺紋， Ph 75.0 ，則 pFd /65.02 值根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)選取。 對(duì)于整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整，通常用于輕載或精度要求低的場合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，宜取 =1.2 2.5。 對(duì)于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取 =2.5 3.5； 傳動(dòng)精度高或要求壽命長時(shí)，允許 =4。 根據(jù)公式計(jì)算出螺紋中徑 d2 后，按國家標(biāo)準(zhǔn)選取螺紋的公稱直徑 d和螺距 P。 由于旋 合各圈螺紋牙受力不均，故 z 不宜大于 10。 2.6 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強(qiáng)度比螺桿低，因此只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。假設(shè)載荷集中作用在螺紋中徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑 D 處展開的懸臂梁螺紋牙根部 aa 處的彎曲強(qiáng)度校核公式為 bb zDbFh 2/3剪切強(qiáng)度校核公式為 DbzF / 若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑 d1 小于螺母螺紋的大徑 D，故應(yīng)校核螺桿螺紋牙的強(qiáng)度，這時(shí)公式中的 D 應(yīng)改為 d1。 2.7 螺桿強(qiáng)度校核 螺桿受軸向力 F 及轉(zhuǎn)矩 T 的作用，危險(xiǎn)截面上受拉（壓）應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 。根據(jù)第四強(qiáng)度理論， 螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核公式為 23122122 16/3/43 dTdFca 式中， d1 為螺桿螺紋的小徑（ mm）； 為螺桿材料的許用應(yīng)力（ MPa） T 10 為螺桿所受轉(zhuǎn)矩 (Nm)；可由公式計(jì)算 2/ta n2 FdT。 2.8 螺桿穩(wěn)定性校核 對(duì)于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力 F 超過某一臨界載荷 FC 時(shí)，螺桿可能會(huì)突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對(duì)細(xì)長螺紋應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn)定性條件為 SFFC / 式中， S 為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋取 S=3.5 5；對(duì)于傳導(dǎo)螺旋取S=2.5 4；對(duì)于精密螺桿或水平螺桿 取 S4。 臨界載荷 FC 與螺桿的柔度 及材料有關(guān)，根據(jù) iL/ 的大小選用不同的公式計(jì)算。 當(dāng) 9085 時(shí)，根據(jù)歐拉公式計(jì)算，即 2/ LEIFc 式中， FC 為臨界載荷（ N）； E 為螺桿材料的彈性模量（ MPa），對(duì)于鋼MpaE 51006.2 ； I 為危險(xiǎn)截面的慣性矩（ mm4），64/41dI ， d1 為螺桿螺紋內(nèi)徑 (mm)； 為長度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)； L 為螺桿最大受力長度 (mm)；i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑 (mm)， 4/4121 ddIi 當(dāng) 85 90 時(shí)；對(duì) b380MPa 的碳素鋼（如 Q235、 Q275） 4/12.13 0 4 21dF c 當(dāng) 85 90 時(shí)，對(duì) b470MPa 的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如 Q355、 45） 4/57.2461 21dF c 當(dāng) 40 時(shí)，無需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。 2.9 自鎖性校核 對(duì)于要求自鎖的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核是否滿足自鎖條件，即 vv arc tan 式中， 為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù) 11 第三章 千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O(shè)計(jì) 3.1 千斤頂?shù)墓ぷ髟?螺旋千斤頂是通過往復(fù)扳動(dòng)手柄，旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)螺母、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降托杯獲得起升或下降，而達(dá)到起重拉力的功能。 3.2 千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 圖 3-1 螺旋千斤頂 3.2.1 選擇材料 設(shè)計(jì)螺旋千斤頂，已知軸向載荷 F=200000N，起重高度為 h=200mm，方案圖 3-1 所示。由于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)中的摩擦較嚴(yán)重，故要求螺旋千斤頂傳動(dòng)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(dòng)時(shí)多選碳素工具鋼； 2） 需要較高硬度，如 5056HRC 時(shí)，可采用鉻錳合金鋼；當(dāng)需要硬度為 3545HRC 時(shí)可采用 65Mn 鋼； 3） 一般情況下可用 45、 50 鋼。 由表 2-1 螺桿選材料為 45 鋼，由手冊(cè)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， 30 ， 15 ，整體螺母。 3.2.2 耐磨性計(jì)算 (1) 取 =1.7 (2) 計(jì)算 d2 由公式 2-9 得： 402022 0 0 0 0 08.0/8.02 pFd 12 由計(jì)算出的 d2 查手冊(cè) GB/T5796.31986 確定螺紋的標(biāo)準(zhǔn)值為 外螺紋大徑： d=48mm 螺距： P=8mm 牙頂間隙： ac =0.5mm 基本牙 型高度 :H1=0.5P=4mm 外螺紋牙高： h3= H1+ ac =4.5mm 內(nèi)螺紋牙高： H4= H1+ ac=4.5mm 牙頂高： Z=0.25P=2mm 外螺紋中徑： d2=d-2Z=48-4=44mm 內(nèi)螺紋中徑： D2=d-2Z=48-4=44mm 外螺紋小徑： d3=d-2h3=39mm 內(nèi)螺紋小徑： D1=d-2H=40mm 內(nèi)螺紋大徑： D4=d+2ac=49mm 牙根部寬度： b=0.65P=5.2mm 圖 3-2 螺紋 (3) 計(jì)算螺母高 H 8.74447.12 dH mm，取 H=75mm (4) 計(jì)算旋合圈數(shù) z 38.98/75/ PHz 圈 (5) 校核螺紋副自鎖性 由于系彈頭螺紋，導(dǎo)程 S=P=8mm 由公式 2-18 得： 31.344/8a r c t a n)/(a r c t a n 2 dL 查 參考文獻(xiàn)資料得 fv=0.09， v=arctan0.09=5.14， v，滿足自鎖條件。 13 3.2.3 計(jì)算驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 *3 3 4 1 0 4)14.531.3t a n (2 442 0 0 0 0 0)t a n (2/21 NfFdT v mm 3.2.4 螺桿強(qiáng)度計(jì)算 (1) 由手冊(cè)查的螺桿許用應(yīng)力 M p as 721 2 053 可取 Mpa100 (2) M p adTdFca 9.96)392.0 334104(33914.3 2000004)2.0 1(3)4( 2322232233.2.5 驗(yàn)證螺桿的穩(wěn)定 性 (1) 計(jì)算柔度 ih/ 螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù) =2,因 200h mm；螺桿危險(xiǎn)截面慣性半徑 75.94/394/3 dimm。 千斤頂螺桿上部安裝手柄處的高： h1=（ 1.82） d=86.496mm 取 h1 = 90 mm，故螺桿最大工作長度 l=200+90=290mm =ih=75.92902=59.5C (2) 計(jì)算臨界載荷 64 3914.364/ 443dI 113503.19mm4 因?yàn)?5.59 ，因此 Nh EIF C 368 746)2902( 19.113 5031006.214.3)( 25222 5.269.62 0 0 0 0 0/3 6 8 7 4 6/ SFF c 所以 合格 3.2.6 校核螺紋牙強(qiáng)度 由于螺母材料 ZCuSn10P1，查 參考資料 表 2-3 得： 許用彎曲應(yīng)力： Mpabp 6040，取 50Mpa 14 許用剪應(yīng)力： Mpap 4030，取 35Mpa 因螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，故只檢驗(yàn)螺母螺紋強(qiáng)度即可 由前面查手冊(cè)可知 牙根寬度： b=5.2mm 基本牙型高： H1=4mm 帶入 2-11 和 2-12 公式中，得： 螺母的彎曲強(qiáng)：bpb M p azbD FH 14.638.92.52.549 42 0 0 0 0 033 24 1螺母的 剪切強(qiáng)度：pM p azbD F 64.2638.92.549 2 0 0 0 0 043.2.7 底座的設(shè)計(jì)計(jì)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(duì)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=48mm 有： D2=1.5d D3=1.4D2 D4=1.4D5 mm10 D5 由結(jié)構(gòu)確定（斜度為 1:15） 所以通過梯形計(jì)算： D5=134mm 依次得出： D4=187mm S=（ 1.52） =1520，取 16mm 綜合考慮各尺寸關(guān)系，取總高為 206mm 3.2.8 手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 手柄的材料選擇 材料： 45 鋼 15 2、 手柄的尺寸確定 手柄的長度 ： l=350 (1)手柄上的工作轉(zhuǎn)矩為： 202020202 32)t a n (21dDdDfdFLFTcvHH 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(yàn)公式 0=（ 1.61.8） d 確定，取 0D100mm； 為托杯底座與支撐面接觸部分內(nèi)徑，取 0d70mm， F 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 FH=150300N，由表 3-1 取 FH=250N； LH 為 手柄有效長度。 22333858385815.032)14.531.3t a n(4420000021250HL得 LH=963.4mm，由于手柄長度不能超過千斤頂，取 LH=350mm，使用時(shí)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(yīng)力 b= 237178Mpa,取b=230Mpa。 b2KHHHd32LFW LF Hb因此， 8.252 3 03 5 02 5 032dK ，取 26mm (3)端部倒角： C=2 3.2.9 托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、托杯的材料選擇 材料：鑄銅（ ZG230-450） 2、 托杯的尺寸確定 關(guān)系式： D=（ 1.61.8） d 16 D1=（ 0.60.8） d h=（ 0.81） D D=（ 1.61.8） x 48=76.886.4 取 D=79mm D1=(1.60.8) x 48=28.838.4 取 D1=38mm (1)托杯的高度 h： h=（ 0.81） x 80 ?。?h=70mm (2)托杯的內(nèi)徑 : 外徑 110 厚度 10mm 3.2.10 千斤頂?shù)男视?jì)算 托杯與螺桿頂部為滑動(dòng)推力軸承，效率為 0.95 時(shí) %3.37)14.531.3t an ( 31.3t an95.0)t an ( t an0 . 9 5 因系手動(dòng)千斤頂，故螺桿的強(qiáng)度及橫向振動(dòng)不予驗(yàn)算。 3.2.11 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)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)x48=76.886.4 取 79mm h1=（ 1.82） x48=86.496 取 88mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定螺桿膨大部分的內(nèi)孔為： 27 第四章 零件圖和工程圖 17 4.1 千斤頂?shù)母髁慵叽绻こ虉D (1)底座的尺寸圖 圖 4-16 底座 (2)螺桿的尺寸圖 圖 4-28 螺桿 (3)螺母的 尺寸圖 圖 4-17 螺母 (4)手柄的尺寸圖 18 圖 4-18 手柄 (5)托杯的尺寸圖 圖 4-19 托杯 4.2 千斤頂?shù)难b配圖 圖 4-20 裝配工程圖 第五章 基于 pro/e 仿真 19 5.1 仿真的簡單介紹 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程中，首先是概念設(shè)計(jì)和方案論證，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) ,為了驗(yàn)證設(shè)計(jì) 的合理性， 通常要制造樣機(jī)進(jìn)行 性能 試驗(yàn)，有時(shí)這些試驗(yàn)是破壞性的 。當(dāng)通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 設(shè)計(jì) 缺陷時(shí)，又要重新修改設(shè)計(jì) ， 并用樣機(jī) 重新 驗(yàn)證。只有通過周而復(fù)始的 “ 設(shè)計(jì)試驗(yàn) 設(shè)計(jì) ” 過程，產(chǎn)品才能達(dá)到要求的性能。這一過程是冗長的，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)， 采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)思路其 設(shè)計(jì)周期無法縮短，更談不上市場 競爭力 。 5.2 基于 pro/e 仿真的方法 5.3 整體螺母的繪制 20 (1)用 “旋轉(zhuǎn) ”命令創(chuàng)建下圖的草繪圖樣 圖 4-1 草繪界面 (2)生成實(shí)體如圖 ,如下圖 圖 4-2 實(shí)體 (3)內(nèi)孔倒角 C5 (4)上端面的倒角 C2 (5)利用 “螺紋掃描 -切口 ”的命令做出內(nèi)螺紋 (6)切出螺紋 21 圖 4-3 生成螺紋 (7)利用 “拉伸 -切剪 ”命令，在螺母端面做出四個(gè)孔 圖 4-4 孔拉伸 5.4 其中螺桿的設(shè)計(jì) (1)利用 “旋轉(zhuǎn) ”命令，在草繪命令下畫出螺桿的個(gè)各基本尺寸，如下圖 圖 4-5 草繪界面 (2)旋轉(zhuǎn)出實(shí)體如下圖所示 22 圖 4-6 實(shí)體 (3)利用 “拉伸 -切剪 ”命令在螺桿的彭大部分繪出通孔 (4)利用 “螺紋掃描 -切口 ”命令創(chuàng)建出外螺紋 圖 4-7 螺紋掃描 5.5 底座的設(shè)計(jì) (1)利用 “旋轉(zhuǎn) ”命令，草繪出底座的基本尺寸 圖 4-8 草繪界面 23 (2)生成實(shí)體 圖 4-9 實(shí)體 (3)利用 “倒角 ”命令，對(duì)底座的各邊緣進(jìn)行倒角 R5 (4)在上端面作出螺紋孔，要求如下圖 (5)陣列命令，最后生成了的底座的實(shí)體圖 圖 4-10 列陣孔 24 5.6 手柄的設(shè)計(jì) (1)利用 “拉伸 ”命令，草繪出手柄的基本尺寸 圖 4-11 拉伸 (2)利用 “倒角 ”命令，在手柄的兩端各倒角： C3 圖 4-12 倒角 5.7 托杯的設(shè)計(jì) (1)在 “旋轉(zhuǎn) ”的命令下，草繪出托杯的各基本尺寸 圖 4-13 草繪界面 25 (2)生成實(shí)體 圖 4-14 實(shí)體 (3)利用 “拉伸 -切剪 ”出深度 5mm、寬 10mm的豁口 圖 4-15 拉伸剪切 26 圖 4-17 裝配托杯 圖 4-16 裝配 27 結(jié) 論 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué) 三 年中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì) 三 年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)知識(shí)的一個(gè)匯總和概括，使我們每個(gè)人都能了解自己學(xué)到了什么，理解多少，會(huì)運(yùn)用多少，還有 多少知識(shí)不了解，需要進(jìn)一步加深理解。 在校期間，開設(shè)有機(jī)械制圖及 AUTOCAD、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等課程，這些課程對(duì)我們搞好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫助，綜合運(yùn)用好這些課程，加之我們平時(shí)的知識(shí)積累和老師的極大幫助和指導(dǎo)，為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常有利的保障。 即將畢業(yè)的我，在以后的工作中難免會(huì)遇到一些問題或麻煩，如機(jī)器損壞或零件老化等一系列問題時(shí)，這時(shí)就要靠自己以前所學(xué)的知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)去解決它。隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)達(dá)，一些質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價(jià)格低廉的產(chǎn)品將開發(fā)出來并淘汰那些老的生產(chǎn)技 術(shù)或設(shè)備。因此，我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計(jì)思想，重視對(duì)自己進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)；善于利用各種信息資源，擴(kuò)展知識(shí)面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)精神，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會(huì)效益 所以，在以后的工作中，需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深。在此我非常感謝 朱雙霞 老師在設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，在此向 朱 老師致以誠摯的謝意！ 因水平有限，設(shè)計(jì)中必然有所許多不足之處，還望老師批評(píng)。 28 致 謝 為期 半年 的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將接近尾聲，在 朱 老師的親 切指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，此次設(shè)計(jì)才得以完成，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師 朱雙霞老 師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。 朱 老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實(shí)際操作， 她 都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中， 她 和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出 現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃酝瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！ 參考文獻(xiàn) 29 1.李正峰 主編 機(jī)械設(shè) 計(jì)基礎(chǔ) 上海交通大學(xué)出版社， 2005 2.成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（機(jī)械傳動(dòng)） 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 3.徐 灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .第 二 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000 4.濮良貴 紀(jì)名剛 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) .第七版 北京：高等教育出版社， 2001 5.吳宗澤 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988 6.王大康 盧頌峰 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2000 7.卜 炎 機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 8.邱宣懷 機(jī)械設(shè)計(jì) M 北京高等教育出版社， 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