機械設計及其自動化畢業(yè)論文：基于ProE的螺旋千斤頂?shù)脑O計與仿真

1、機械設計及其自動化畢業(yè)論文：基于proe的螺旋千斤 頂?shù)脑O計與仿真江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文）學院機電與汽車工程學院專 業(yè) 機械設計制造及其自動化c乍輛工程）學生姓名班級學號0845524216指導教師二零一二年六月江蘇科技犬學本科畢業(yè)論文基于pro/e的螺旋千斤頂?shù)脑O計與仿真the design of screw jack by pro/e江蘇科技大學畢業(yè)論文（設計）任務書學院：機電與汽車工程學院 專業(yè)：機 制學號：0845524216姓名：蔣茂邦指導教師：龔嬋媛職稱：講師2012年01月03日畢業(yè)設計（論文）題目:基于pro/e的螺旋千斤頂?shù)?設計與仿真畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容及要求（包括

2、原始數(shù)據(jù)、技術要求、達到的指標和應做 的實驗等）設計任務：深入了解螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砗椭饕Y構；千斤頂最大起重量為10t;工作行程單臂操作；作出結構原理、結構簡圖;編寫設計說明書設計要求：性;1.設計螺桿要求校核耐磨性、自鎖性;校核螺紋工作圈數(shù)、螺桿強度和穩(wěn)定設計螺母要求校核螺母螺紋牙強度；底座和托杯要求滿足一定的強度；機構應具有良好的傳力性能；繪制零件圖和千斤頂裝配圖；利用pro/e對千斤頂進行三維建模和仿真模擬。二、完成后應交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等）1.畢業(yè)設計論文一份（不少于1.5萬字）；2外文譯文一篇（不少于5000英文單詞）;3. 千斤頂?shù)难b配圖和零件圖。三、完成日期及進度

3、自2012年3月12 口起至2012年6月1 口止進度安排：312322檢索文獻、資料收集與整理;3. 234. 1完成英文翻譯，擬寫綜合報告；4. 24.9開題報告的撰寫；4. 10416結構設計及各部分參數(shù)的設定與強度校核；5. 25. 10繪制各零件圖及千斤頂?shù)难b配圖;5. 1t5. 17千斤頂三維建模與仿真模擬；5. 185. 30撰寫畢業(yè)設計論文；5.31日z前必須提交論文；5.316. 1畢業(yè)答辯。四、同組設計者（若無則留空）：五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月 等）：1 聞邦椿機械設計手冊第1卷，常用設計資料.（第五版）m。北京:機械 工業(yè)出版社,20102 聞邦椿機械設計

4、手冊第2卷，機械零部件設計（第五版）m o北京: 機械工業(yè)出版社,2010.3 楊黎明機械設計m北京:高等教育出版社,2008.114 野火科技組.pro/engineer wirdfire 5. 0產(chǎn)品設i 一體化解決方案.造 型+裝配+工程圖設計篇m.北京:機械工業(yè)岀版社,20115 陸海濤.基于優(yōu)化設計的螺旋千斤頂零件庫的建立.起重運輸機械j. 2007（6）系教研室主任：（簽章）年 月 口學院主管領導：（簽章）年 月曰摘要木次畢業(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/c裝配并進行仿 真。首先，通過計算獲得參

5、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/c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 屮，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:螺旋千斤頂；設計；裝配;pro/e;仿真abstractthe graduat

6、ion 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 parts, to achieve a reasonable request under the premise of the pro / e assembly and simulation. first, by calculating the parameters c

7、heck the manual as well as books to take reasonablc parametcrs, and then modify the size, in the process of checking the structural data on the whole more optimization. secondly, the pro / e assembly, we shoul d pay atte nt ion to the ty pes of constra ints and constraint object known constraint con

8、ditions are not met, the new benchmark as a constrained object will affect the overall simulation. in the simulation to add two motors, rcspcctivcly, as the up and down movement and rotation, to choose a reasonable speed before the capture. export a and then modify and save as dwg format files on th

9、e basis of this figure. in t his graduation projec t，unders tand the principle of the st rue ture of 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目錄第一章緒論11.1起重機

10、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第二章螺旋傳動的設計和計算.42.1螺旋傳動的類型和應用..82.4滑 動 螺 旋 的 結.82.4. 1滑動螺旋的結構82. 4. 2螺 桿 與 螺 母102.7112.8112.913第三章千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O計.143. 13.2 千 斤 頂 的 種 類 和 規(guī)格143.2.1 油 壓 千 斤 頂 的 結 構、 用途 143.2.2螺旋千斤頂?shù)姆N類、規(guī)格.163.3 千 斤 頂 的 工 作 原理163.4 千斤頂?shù)?/p>

11、設計173.4. 1選擇材料183.4.2 耐磨性計算183.4.3 計算驅動轉矩193.4.4 螺桿強度計算193.4.5 驗 證 螺 桿 的 穩(wěn) 定性203.4.6 校核螺紋牙強度203. 4.7底座的設計計算213.4.8 手柄的設機計算213.4.9 托杯的設計計算223.4. 10斤頂?shù)男视嬎?233.4.11 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設定.23第四章 計算結論圖及繪制244. 1各部件繪制244. 1. 1整體螺母的繪制244. 1.2螺桿的繪制284. 1.3底座的繪制304. 1.4手柄的繪制324. 1.5托杯的繪制334.2 千 斤 頂 的 各 零 件尺 寸 工程4.3

12、千斤頂?shù)难b配圖和爆炸圖36第五章 基于 pro/e 仿真425. 1仿真的簡單介紹425.2 基 于pro/e的 仿 真 方法425.3 千斤頂仿真過程435.3. 1機構仿真435.3.2 動ifflj仿真46結論.42總結.43參考文獻44第一章緒論1. 1起重機械的概述起重機械是一種以間歇作業(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(zhì)。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Ｅ；钪?。起重機械由

13、運動機械、承載機構、動力源和控制設備以及安全裝備、信號 指刀i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的一種。千斤頂是一種起重高度小小于lm 的最簡單的起重設備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂乂有齒條式與螺 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目的在研究本課題吋就發(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

14、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?讓我也

15、熟悉和 強化了一些繪圖軟件的使用，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。其意義在于：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；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；培養(yǎng)查閱機械設計零件手冊及有關技術資料，能止確使用國家標準規(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

16、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。 powcr-riscrii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: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

17、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?套系列產(chǎn)品。隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車對千斤頂?shù)囊笠苍絹碓礁撸?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(zhì)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

18、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。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 估計重物的重量，選用適當噸位的千斤頂，切忌超載使用。調(diào)整搖桿上的撐牙方法，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。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(diào)至反方向，重物便開始 下降。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恚Y構，特點,用pro/e軟件畫岀生成零件,并裝配制作仿真動畫，導岀

19、工程圖。本次通過研究學 習機械原理，設計岀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。第二章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 用于將冋轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同吋傳遞運動和動力。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(diào)整螺旋三種類型。 傳力螺旋以傳

20、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(diào)整螺旋用于調(diào)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螺旋千斤頂圖2-2螺旋壓力機圖2-3傳導螺旋按照螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，螺旋傳動乂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

21、靜壓螺 旋）?；瑒勇菪齻鲃討幂^廣，其特點是結構簡單，制造方便，成木低；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(diào)時可能岀現(xiàn)爬行現(xiàn)象;摩擦阻力大, 傳動效率低（一般為30%50%）;螺紋間有側向間隙，反向時有空行程;磨損較大。 廣泛應用于機床的進給、分度、定位等機構，如壓力機、千斤頂?shù)膫髁β菪取L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(diào)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

22、用 于精密和數(shù)控機床、測試機械、儀器的傳動和調(diào)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)彖;傳動具有可逆性(不 需要時應加設防逆轉機構)；

23、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。2.2螺旋傳動的運動關系在螺旋傳動屮，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。滑動螺旋副工作時，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。滑動螺旋的基木尺寸通常根據(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(diào)整螺旋應校核其白鎖性; 對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度;對于

24、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;要求自鎖吋，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當螺桿轉屮角(rad)時,螺母軸向移動的位移l(mni)為(2-1)式中,s為螺旋線導程(mm)。如螺桿的轉速為n(r/min),則螺母移動速度v (mm/s)為(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，則當螺桿轉屮角(rad)時,螺母軸 向移動的位移l(mm)為(2-3)如螺桿的轉

25、速為n(r/min),則螺母移動速度v (mm/s)為(2-4)由圖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(2-5)移動速度為(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，同吋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?要失效形式是螺紋磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的

26、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)牛的其他 失效逐一進行校核。2.4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)生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的

27、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。表2-1螺桿與螺母常用材料螺紋副材料應用場合螺桿 q235q27545 50 輕載、低速傳動。材料不熱處理40gr 65mn 20grmnti重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提高耐磨性9mn2v

28、 grwmn 38grmoal精密傳導螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理螺母 zcusnlopl zcusn5pb5zn5 一般傳動zcual10fc3 zcuzn25al6fc3mn重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動, 螺母可釆用鋼或鑄鐵制造，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 為計算條件,其校核公式為2-7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(mm2) ; 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ho. 5p,鋸齒形螺紋高度ho. 75p;

29、zh/p為螺紋工作圈數(shù),h為螺紋 高度mm,為許用壓強mpa,見表2-2表2-2滑動螺旋傳動的許用壓強螺紋副材料滑動副速度/m?min許用壓強/mpa鋼對青銅低速3.061215 18251t1871012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:?2. 5或人力驅動時，p可提高20%;螺母為剖分式時，p應降低 15%-20%。為便于推導設計公式，令,代入式(2-7)整理后得螺紋中徑的設計公式為2-8對矩形、梯形螺紋,，則2-9對鋸齒形螺紋,則2-10?值根據(jù)螺母的結構選取。對于整體式螺母,磨損后間隙不能調(diào)整，通常用于輕

30、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??？1225o對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大,可取?2. 53. 5;傳動精度高或要求壽命長時，允許?4。根據(jù)公式計算出螺紋中徑d2后，按國家標準選取螺紋的公稱直徑d和螺距po由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故z不宜大于10o2.6螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低, 因此只需校核螺母螺紋牙的強度。假設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（圖2-4）,螺紋牙根部aa處的彎曲強度校核公式 為 2-11剪切強度校核公式為2-12式屮,f、h、z同式（

31、1-6）;d為螺母螺紋的大徑i；b為螺母螺紋牙根部寬 度mm；可由國家標準查得，也可取矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋；。、b、 t 分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應力和許用切應力mpa,見表2-3表2-3滑動螺旋副材料的許用應力項目許用應力/ mpa鋼制螺桿。s/3飛 o s為材料的屈服極限/ mpa螺母材料許用彎曲應力ob許用切應力門青銅40603040耐磨鑄鐵5060 40鑄鐵455540鋼（l0l2）o 0. 6o 若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑dl小于螺母螺紋的大徑d,故應校核螺桿螺紋牙的強度，這吋公式中的d應改為dl。2.7螺桿強度校核螺桿受軸向力f及轉矩t的作用，危險截面上

32、受拉（壓）應力o和扭轉切應力 丫。根據(jù)第四強度理論，丫螺桿危險截面的強度校核公式為2-13式中，dl為螺桿螺紋的小徑(mm) ; o 為螺桿材料的許用應力(mpa),見表 2-3;t為螺桿所受轉矩n?m;可由公式計算。2.8螺桿穩(wěn)定性校核對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力f超過某一臨界載荷fc時，螺桿可能會 突然產(chǎn)生側向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對細長螺紋應進行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn) 定性條件為2-14式中,s為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋取s3. 55;對于傳導螺旋取s2. 54; 對于精密螺桿或水平螺桿取s4。臨界載荷fc與螺桿的柔度丫及材料有關,根據(jù)的大小選用不同的公式計算。當時，根據(jù)歐拉公式計

33、算，即2-15式中,fc為臨界載荷(n) ; e為螺桿材料的彈性模量(mpa),對于鋼;t為危險截 面的慣性矩(mm4),dl為螺桿螺紋內(nèi)徑mm; u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,當 y 8590 時；對 o b380mpa 的碳素鋼(如 q235、q275)2-16當丫 8590時，對。b$470mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼(如q355、45)2-17當y 40時，無需進行穩(wěn)定性計算。表2-4長度系數(shù)m螺桿端部結構p兩端固定0. 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，一端餃支（如壓力機）0. 7兩端較支

34、（如傳導螺桿）1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/dol.5較支;lo/dol53不完全固定;lo/do3固定。釆用滾動支承時：只有徑向約束時為較支;徑向和軸向都有約束為固定。2.9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式中,? v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)？ v （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? v 0. 080 10 0. 100 12 0. 120 15 0. 1t0. 17 0. 060 08第三章千斤頂

35、的工作原理及設計3. 1千斤頂?shù)母攀銮Ы镯斒且环N起重高度小小于lm的最簡單的起重設備。它有機械式和液壓 式兩種。機械式千斤頂乂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

36、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作為車倆修理及其它起重、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。千斤頂已實施岀口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)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3.2.1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

37、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qylo 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為q、v。第一位為型式代號,qyl、qwo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)型號額定起重量 最低度h起升高度hl2 調(diào)整高度h2直徑 起升進程2 手柄長度 公稱壓力 手柄操作力w 活塞桿壓 下 力凈重tmmmpan k；qyll.61.615890 6024 5045034.73302202.2qyl3. 23.219512530 3255044.43. 5qyl5g52

38、3216080 3612 2262048. 255.0qyl5d200125224.6qy!88236160 24 16 70056. 68 6. 9qyllo1024045 14i 73061.687.3qyl 12.512.524550 1211 85062.479.3qyll61625056 963. 7411.0qyl2020280180-609.5100069. 3344515.0qyl 323228575 671.0023.0qyl505030090 477. 0833.5qyl717132011018 3 快進 10 73. 2766.0qwloo100360200 一140 4

39、. 5.95063. 74350x27851203.2.2螺旋千斤頂?shù)囊?guī)格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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

40、起重量gn最低高度hw 起升高度hl$手柄作用力w 手柄長度q自重tmm mm n mmkgqlj0.50.5110180 1201502. 5qljl 13qljl.61.62002004. 8ql2217018080 3005ql3. 2 3. 22001101005006qld3. 23.216050 5ql552501301606007. 5qld5518065 7qlg5527013011ql8826014020080010qllo1028015025080011qldlo102007510qlglo1031013015qll616320180400100017qldl6162259

41、015qlgl61644520019qlgl61637018020ql2020325180500100018qlg202044530020ql3232395200650140027qld323232018024qlg3636470200710140082ql50504522505101000 56qld505033015052第二位為螺旋千斤頂?shù)男褪降谌粸轭~定起重量,t;型式特征代號普通型 無表示。3.4千斤頂?shù)脑O計圖3-1螺旋千斤頂3. 4. 1選擇材料設計螺旋千斤頂，己知軸向載荷f100000n,起重高度為h200mm,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

42、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：高精度傳動時多選碳素工具鋼；需要較高硬度，如5056iirc時，可采用珞鎰合金鋼；當需要硬度為 3545hrc時可采用65mn鋼；一般情況下可用45、50鋼。由表2-1螺桿選材料為45鋼，由手冊查o s360mpa;螺母材料為zcusnlopl, 由表2-2查得p20mpa;取單頭右旋梯形螺紋,整體螺母。3.4.2耐磨性計算1取1.72計算d2由公式2-9得：mm2-19由計算出的d2查手冊gb/t5796. 3?1986確定螺紋的標準值為外螺紋大徑:d48min螺距:p8mm牙頂間隙：ac 0. 5mm基木牙型高度:h10. 5

43、p4mm夕卜螺紋牙高:h3 111+ ac 4. 5mm內(nèi)螺紋牙高:h4 h1+ ac4. 5min牙頂高：z025p2mm外螺紋中徑：d2d-2z48-444mm內(nèi)螺紋屮徑：d2d-2z48-444mm外螺紋小徑：d3d-2h339mm內(nèi)螺紋小徑:dld-2h40mm內(nèi)螺紋大徑:d4d+2ac49mm牙根部寬度:bo65p5. 2mm圖3-2螺紋3計算螺母高hmm,取 i175mm2-204計算旋合圈數(shù)z圈 2-215校核螺紋副自鎖性由于系彈頭螺紋，導程sp8mm由公式2-18得：2-22由表2-5查得fvo. 09, p varctano. 095. 14,入w p v,滿足自鎖條件。3.4.3計算驅動轉矩mm 2-233.4.4螺桿強度計算1由手冊查的螺桿許用應力2-24可取22-25合格3.4.5驗證螺桿的穩(wěn)定性1計算柔度螺桿一端固定，一端白由，長度系數(shù)u 2,因伽;螺桿危險截面慣性半徑 mm。千斤頂螺桿上部安裝手柄處的高:h