臥式千斤頂?shù)牧W原理

1、 剪式千斤頂?shù)牧W原理 作 者：陳 浩 13010134任學晶 13010135馬海軍 13010137 學 院：北京工業(yè)大學機電學院 指導教師：葉紅玲【摘要】千斤頂作為一種傳統(tǒng)頂舉重物的工具，在建筑、鐵路、醫(yī)療、汽車維修等各領域均得到廣泛的應用。本文研究的剪式螺旋千斤頂，結構簡單、質(zhì)量輕、操作方便，升程高，上升速度快。通過對其的運動情況、受力分析，進一步說明它的工作原理?！娟P鍵詞】剪式千斤頂；力學分析； 引 言 千斤頂對于人們來說并不陌生，在日常生產(chǎn)生活中實踐中經(jīng)常會遇到這樣一些情況：例如需要將車輛、大型設備、井下軌道等在沒有起吊設備的情況下移動或是抬起它們，而僅靠人工操作是非常困難甚至根本

2、無法實現(xiàn)的，這就需要用到千斤頂。 我國千斤頂產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，建國以來到改革開放前，我國千斤頂?shù)男枨笾饕且怨I(yè)和國防尖端使用為主；改革開放后，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的顯著提高，拉動了千斤頂?shù)男枨?；進入20世紀90年代后，隨著中國汽車化進程的不斷加快，剪式千斤頂產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期，其需求增速遠高于全球水平。由于它和一般的千斤頂相比沒有油路 系統(tǒng)，因此它有結構簡單、攜帶方便及操作容易等特點受到小型汽車用戶的喜愛 一、剪式千斤頂結構和原理1. 原理： 剪式千斤頂（又叫支架千斤頂）是基于等腰三角形其兩腰不變，縮短底邊提升高線的幾何原理制作而來的。它通過絲桿和螺母來調(diào)節(jié)上下兩個等腰三角形

3、的底邊來進行提升和下降高度的，就像平常生活中的工具梯，當梯子的兩臂的夾角越小梯子就越高，同理梯子的兩臂的夾角越大，梯子就越低。2. 結構： 由底座、一對下支撐臂、一對上支撐臂、鞍座、平面軸承、螺母、搖座、銷軸和絲 桿組成。其機構簡圖和實物分別如圖1、圖2所示： 圖 1 圖 23. 剪式千斤頂和液壓千斤頂?shù)膮^(qū)別及其用途; 區(qū)別：剪式千斤頂是機械千斤頂，液壓千斤頂是油壓千斤頂。 用途：基于剪式千斤頂?shù)奶厥鈽嬙祉斊鸬闹亓坎粫?，一般主要用于小噸位的汽車頂起?比如小轎車等，常見的規(guī)格有1T、1.5T、2T、3T等。 二、剪式千斤頂?shù)倪\動分析和受力分析1. 運動分析螺桿連續(xù)轉動過程中，滑塊不僅相對螺

4、桿做水平運動，同時還帶動上、下支撐臂作升降運動；螺桿本身也存在著水平、垂直兩個方向的運動，頂板作垂直升降運動，底座始終保持不動，剪式千斤頂運動模型如圖3所示 圖 3由圖3可知，假設底座的為坐標原點，螺桿與下支撐臂的夾角為()，剪式千斤頂在實際運動過程中，螺桿隨著點位置會有一個沿著水平方向向右的運動，同時點相對于螺桿存在相反方向運動。當螺桿轉動一圈時, 兩點的運動速度各為螺桿速度一半，得到數(shù)學關系式： (1) (2)式中：點的絕對速度，點的絕對速度，點的合成速度，螺桿轉速，螺距，螺桿與下支撐臂夾角。在螺桿轉速為，螺距為，螺桿與下支撐臂夾角為的情況下，千斤頂頂起重物上升的速度為點速度。由此可以得出

5、，在千斤頂上升過程中，千斤頂頂舉重物的速度隨增大而減小，到達極限位置時停止運動。2. 受力分析由平面機構的受力分析可知，重物給支撐點施加重力，兩個上支撐臂受重物作用產(chǎn)生壓力分別為和，同時兩個上支撐臂對支撐點的反作用力為和，與重力形成平衡力。當螺桿連續(xù)轉動時，上支撐臂受滑塊作用產(chǎn)生壓力為、下支撐臂受滑塊作用產(chǎn)生壓力，同時上、下支撐臂對滑塊的反作用分別為和，與拉力形成平衡力，剪式千斤頂各機構受力如圖4所示。 圖 4根據(jù)機械原理平面機構的受力分析，得到數(shù)學關系式： (3) (4) (5)式中:舉臂受到的壓力，重物重力，螺桿受到的拉力，螺桿與下支撐臂夾角。由式（5）可知拉力與之間的關系，當重力一定時，

6、拉力隨增大而減小。 三、剪式千斤頂?shù)淖枣i原理摩擦自鎖：觸面的法線與夾角小于或等于摩擦角，無論主動力多大，物體都將處于平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做摩擦自鎖。自鎖的原因是，只要保證，主動力沿接觸面切線方向的分力就總是等于靜摩擦力，而在時，所以物體總能保持平衡。如圖5所示，對于靜止在斜面上的物體，只要滿足，則無論物體多重，都會靜止在斜面上不會下滑。 圖 5剪式千斤頂中就有斜面自鎖的應用如圖6所示 圖 6工作時螺旋可以看成是一個繞在圓柱體的斜面，將其展開，這個斜面的傾角就是螺紋升角。絲桿相當于放在斜面上的一個物體，千斤頂支撐的重物是加在絲桿上的軸向載荷，這個軸向載荷相當于放在斜面上重為的物體，要使得絲桿螺紋

7、在支撐物的重壓下不會自動下旋，相當于要使物體不會沿斜面自動下滑，即要使物體在斜面上達到自鎖。由前面可知，只要使螺紋升角小于等于絲桿與螺紋槽之間的摩擦角，即可自鎖。 四 、 結 語 千斤頂在實際生產(chǎn)生活中，被廣泛的運用，通過對剪式千斤頂?shù)氖芰Ψ治黾斑\動情況的研究，我們知曉了千斤頂是如何實際工作的，對后續(xù)設計有很大的參考意義，使得在進一步的優(yōu)化中有了依據(jù)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術性能方面有據(jù)可依，本實驗得出的相關公式，可用來進行動力學模型的建立，通過動態(tài)觀察，對剪式千斤頂有更全面的了解。同時，對千斤頂自鎖原理的闡述，在生產(chǎn)過程中，提高安全性。但如何充分利用經(jīng)濟、情報、技術、生產(chǎn)等各類原理知識，使千斤頂?shù)脑O計工作真正優(yōu)化，仍需要我們充分利用各種有利因素，不斷對產(chǎn)品進行整合創(chuàng)新，使其滿足大眾的需求。參考文獻1 劉平安.錐齒輪螺旋千斤頂設計J.機械設計與研究.1996.2