千斤頂三維設(shè)計論文

摘 要 機械設(shè)計在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用，機械工業(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。機械產(chǎn)品的市場競爭能力主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，而產(chǎn)品的質(zhì)量又取決于產(chǎn)品的設(shè)計。 千斤頂 是一種起重高度小 (小于 1 )的最簡單的起重設(shè)備。 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(jié)構(gòu)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(shè)備。 本次設(shè)計既是產(chǎn)品開發(fā)周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程的始終。設(shè)計決定了實現(xiàn)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)品運行，使用和維修方法。設(shè)計不合理會導(dǎo)致產(chǎn)品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。產(chǎn)品設(shè)計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。少數(shù)情況下，即有可能，損失也大。嚴(yán)重的設(shè)計不合理甚至?xí)斐傻漠a(chǎn)品不 能用或產(chǎn)品制造不出來，導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)失敗。 現(xiàn)代機械產(chǎn)品的要求不對傳統(tǒng)機械產(chǎn)品高的多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改進(jìn)過程中只有全面深入地運用現(xiàn)代設(shè)計理論，方法和技術(shù)才能滿足社會對現(xiàn)代機械產(chǎn)品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。 關(guān)鍵詞 ： 千斤頂，可靠，先進(jìn) 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(jìn)行起升，下降和水平移動的搬運機械。起重機械的作業(yè)通常帶有重復(fù)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(jì)各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪小?起重機械由運動機械、承載機構(gòu)、動力源和控制設(shè)備以及安全裝備、信號指示裝備等組成。 起重機的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。 起重機械按結(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、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 1 )的最簡單的起重設(shè)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。 2 螺旋傳動的設(shè)計和計算 2.1 螺旋傳動的類型和應(yīng)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(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動均勻、準(zhǔn)確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。 按照用途不同，螺旋傳動 分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)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(zhuǎn)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 1.1 的螺旋千斤頂及圖 1.2 的螺旋壓力機均為傳力螺旋。傳導(dǎo)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 1.3 所示的機床進(jìn)給機構(gòu)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 1.1 螺旋千斤頂 圖 1.2 螺旋壓力機 圖 1.3 傳導(dǎo)螺旋 按照螺旋副摩擦性質(zhì)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）。 滑動螺旋傳動應(yīng)用較廣，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低；易于實現(xiàn)自鎖；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。缺點在于當(dāng)?shù)退倩蜻M(jìn)行運動微調(diào)時可能出現(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(cè)向間隙，反向時有空行程；磨損較大。廣泛應(yīng)用于機床的進(jìn)給、分度、定位等機構(gòu)，如壓力機、千斤頂?shù)膫髁β菪取?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(zhuǎn)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(yù)緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復(fù)定位精度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉(zhuǎn)的場合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難；抗沖擊能力差。應(yīng)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(yīng)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(dá) 99%）；螺母的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；傳動具有可逆性（不需要時應(yīng)加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)）；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(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應(yīng)用于精密機床的進(jìn)給、分度機構(gòu)的傳動螺旋。 2.2 螺旋傳動的運動 關(guān)系 在螺旋傳動中，結(jié)構(gòu)最簡單應(yīng)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(shè)計。 滑動螺旋副工作時，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滑動，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損?；瑒勇菪幕境叽缤ǔ８鶕?jù)耐磨條件確定。對于傳力螺旋還應(yīng)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(yīng)校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應(yīng)該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當(dāng)其長徑比很大時，應(yīng)校核其穩(wěn)定性；對于高速長螺桿，應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)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(gòu) 一般螺旋機構(gòu)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn) 角（ rad）時，螺母軸向移動的位移 L（ mm）為 L=S/2 式1 式中， S 為螺旋線導(dǎo)程（ mm）。 如螺桿的轉(zhuǎn)速為（），則螺母移動速度為 式 2 2. 差動螺旋機構(gòu)與復(fù)式螺旋機構(gòu) 圖 1.4 差動螺旋機構(gòu) 圖 1.4 中的螺旋機構(gòu) 中，螺桿 1 上有 A、 B 兩段螺旋， A 段螺旋導(dǎo)程為 SA（）， B 段螺旋導(dǎo)程為 SB（），兩者旋向相同，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn) 角（）時，螺母軸向移動的位移 L（）為 L=（ SA-SB） /2 式3 如螺桿的轉(zhuǎn)速為（），則螺母移動速度為 L= （ SA-SB ） 式 4 由式（ 1-4）可知：當(dāng) A、 B 兩螺旋的導(dǎo)程 SA、 SB 接近時，螺母可得到微小位移，這種螺旋機構(gòu)稱為差動螺旋機構(gòu)（又稱微動螺旋 機構(gòu)），常用于分度機構(gòu)、測微機構(gòu)等。 如兩螺旋的旋向相反，螺母軸向移動的位移 L 為 L=（ SA-SB） /2 式5 移動速度為 （ SA-SB） 式6 這種螺旋機構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合，如圖 1.5所示的車鉤快速合攏或分開裝置。 2.3 滑動螺旋傳動的設(shè)計 滑動螺旋傳動工作時，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，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(biāo)準(zhǔn)確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再個、對可能發(fā)生的其他失效逐一進(jìn)行校核。 2.4 滑動螺旋的結(jié)構(gòu)及材料 1. 滑動螺旋的結(jié)構(gòu) 滑動螺旋的結(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，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，如機床的傳導(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(dǎo)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(jié)構(gòu)。圖 1.6 為組合螺母的一種結(jié)構(gòu)形式，利用螺釘 2 可使斜塊 3 將其兩側(cè)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(jié)構(gòu)，只有在特殊情況下采用左旋螺紋。 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、足夠的強度和良好的工藝性。螺桿與螺母常用材料見表 1.2。 表 1.2 螺桿與螺母常用材料 螺紋副 材料 應(yīng)用場合 螺桿 Q235 Q275 45 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 GrWMn 38GrMoAl 精密傳導(dǎo)螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理 螺母 ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5 一般傳動 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 F/ F/d2hz=FP/d2hHp 式 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（ 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 (MPa)，見表 1.7 表 1.7 滑動螺旋傳動的許用壓強 p 螺紋副材料 滑動副速度 /(mmin-1) 許用壓強 /MPa 鋼對青銅 低速 15 1825 1118 710 12 鋼 -耐磨鑄鐵 612 68 鋼 -灰鑄鐵 2.4 612 1318 47 鋼 -鋼 低速 7.513 淬火鋼 -青銅 612 1013 注： 4。 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算。 當(dāng) 85 90 時，根據(jù)歐拉公式計算，即 式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E=2.06105； I 為危險截面的慣性矩（ mm4）， I=6441d ， 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)，見表 1.9； 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)， I=4/21dI=41d。 表 1.9 長度系數(shù) 螺桿端部結(jié)構(gòu) 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，一端鉸支（如壓力機） 0.7 兩端鉸支（如傳導(dǎo)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/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。 當(dāng) 85 90 時；對 b380MPa的碳素鋼（如 Q235、 Q275） Fc=(304-1.12)421d 式16 當(dāng) 85 90 時，對 b470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如 355、 45） Fc=(461-2.57)421d 式 17 當(dāng) 40時， 無需進(jìn)行穩(wěn)定性計算。 2.9 自鎖性校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應(yīng)校核是否滿足自鎖條件，即 式18 式中， 為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，見表 1.10 表 1.10 螺旋傳動螺旋副的當(dāng)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 0.08 0.10 0.10 0.12 0.12 0.15 0.11 0.17 0.06 0.08 3 千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O(shè)計 3.1 千斤頂?shù)母攀?千斤頂是 一種起重高度小 (小于 1 )的最簡單的起重設(shè)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(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng) 力混凝土構(gòu)件時，對預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)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套筒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(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)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(jié)構(gòu)、用途 89S51 單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu) ,即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的 . 89S51有 40條引腳 , 與其他 51系列單片機引腳是兼容的 . 這 40條引腳可分為 I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4 部分 . 89S51 單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 如圖 3.2 所示 . 油壓千斤頂按其結(jié)構(gòu)、用途分為如下兩種： 立式螺紋連接結(jié)構(gòu)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。型號表示方法： 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(yīng)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 高 度 h 起 升 高 度 h1 調(diào) 整 高 度 h2 活 塞 直 徑 泵 心 直 徑 起 升 進(jìn) 程 手 柄 長 度 公 稱 壓 力 手 柄 操 作 力 活 塞 桿 壓 下 力 凈 重 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 5 232 160 80 36 12 22 620 48.25 5.0 qyl5d 200 125 22 4.6 qyl8 8 236 160 24 16 700 56.68 6.9 qyl10 10 240 45 14 730 61.68 7.3 qyl12.5 12.5 245 50 12 11 850 62.47 9.3 qyl16 16 250 56 9 63.74 11.0 qyl20 20 280 180 60 9.5 1000 69.33 445 15.0 qyl32 32 285 75 6 71.00 23.0 qyl50 50 300 90 4 77.08 33.5 qyl71 71 320 110 18 3(快進(jìn) )10 73.27 66.0 qw100 100 360 200 140 4.5 950 63.74 350x2 785 120 qw200 200 400 190 2.5 69.23 250 q320 320 450 240 1.6 69.33 435 注： 起升進(jìn)程為油泵工作 10 次的活塞上升量。 使用多節(jié)手柄時，手柄操作力不得大于 390n。 凈重不包括手柄重量，但包括油的重量。 3.2.2 螺旋千斤頂?shù)?種類、規(guī)格 螺旋千斤頂按其結(jié)構(gòu)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。 型號表示方法： q l 第一位 ql：螺旋千斤頂?shù)幕緟?shù)應(yīng)符合表 3.2 中的規(guī)定。 表 3.2 螺旋千斤頂技術(shù)參數(shù) 型號 額定起重量 gn 最低高度h 起升高度h1 手柄作用力 手柄長度 自重 t mm mm n mm kg qlj0.5 0.5 110 180 120 150 2.5 qlj1 1 3 qlj1.6 1.6 200 200 4.8 ql2 2 170 180 80 300 5 ql3.2 3.2 200 110 100 500 6 qld3.2 3.2 160 50 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 10 280 150 250 800 11 qld10 10 200 75 10 qlg10 10 310 130 15 ql16 16 320 180 400 1000 17 qld16 16 225 90 15 qlg16 16 445 200 19 qlg16 16 370 180 20 ql20 20 325 180 500 1000 18 qlg20 20 445 300 20 ql32 32 395 200 650 1400 27 qld32 32 320 180 24 (qlg36) 36 470 200 710 1400 82 ql50 50 452 250 510 1000 56 qld50 50 330 150 52 (qlz50) 50 700 400 1490 1350 109 ql100 100 455 200 600 1500 86 qld16 16 225 90 400 1000 15 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 )。 3.3 千斤頂?shù)墓ぷ髟?千斤頂有機械千斤頂和液壓千斤頂?shù)葞追N，原理各有不同。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達(dá)到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達(dá)到力的傳遞。螺旋千斤頂是 通過往復(fù)扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達(dá)到起重拉力的功能，但不如液壓千斤頂簡易。3.4 千斤頂?shù)脑O(shè)計 設(shè)計螺旋千斤頂，已知軸向載荷 F=10000N，起重高度為 l=124mm，方案圖3.1 所示。 圖 3.1 千斤頂結(jié)構(gòu)圖 1. 選擇材料 由表 1.2 選材料為 45 鋼，由手冊查 =355Mpa；螺母材料為 ZCuSn10P1，由表 1.3 查得 p=11Mpa；取單頭右旋梯形螺紋， =30， =15，整體螺母。 2. 耐磨性計算 (1) 取 =2 (2) 計算 d2 d20.8 PF=0.811210000=17.06 由計算 出的 d2 查手冊確定螺紋的標(biāo)準(zhǔn)值為 d=24 mm、 D=24.5 mm d1=18.5 mm， D1=19 mm d2（ D2） =21.5 P=5 mm (3) 計算螺母高 H H=d2=221.5=43mm (4) 計算旋合圈數(shù) z z=PH=543=8.610 (5) 校核螺紋副自鎖性 =arctan2dS =2dnP = 5.2151 =4.23 由表 1.5 查得 fv=0.01,v=arctan0.10=5.71,v,滿足自鎖條件。 1） 螺母螺紋牙強度校核 由表 1.4 查得青銅螺母螺紋牙許用彎曲應(yīng)力 =40 60Mpa、許用剪切應(yīng)力=30 40Mpa；梯形螺紋螺紋牙根寬度 b=0.65P=0.655=3.25mm；梯形螺紋螺紋牙工作高度 h=0.5P=0.55=2.5mm。 (1) 彎曲強度校核 =zdFh23=6.825.35.2414.3 5.2100003 2 =10.72 合格 (2) 剪切強度校核 =DbzF=25.35.2414.36.8 10 000 =4.65 合格 2） 螺桿強度校核 (1) 由表 1.4 查得螺桿許用應(yīng)力 =3S=3355=71Mpa (2) 螺桿 所受轉(zhuǎn)矩 T=F22dtan(+)=1000025.21tan(4.23+5.71)=18955Nmm (3) ca= 231221 16/34 ddF =2322 16/5.1814.31 8 9 5 55.1814.31 0 0 0 04 =40.13 合格 3. 螺母外部尺寸計算 a) 計算 D3 螺母懸置部分受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計算簡單，將 F 增大 30%，按拉伸強度計算得 =4)(3.1223 DDF 式中， 為螺母材料的許用拉伸應(yīng)力，可取 =0.83b，由表 1.4 取b=50Mpa，因此 =0.83b=41.5Mpa。故 D3 266.1 DF = 25.245.41100066.1 =31.5mm 取 D3=35 mm b) 確定 D0 和 a 按經(jīng)驗公式 D0=（ 1.3 1.4） D3 及 a=3H確定。 D0=（ 1.3 1.4） 35=45.5 49mm 取 D0=48 mm a=3H=343=14.3 取 a=15 mm c) 校核凸緣支承表面的擠壓強度，強度條件為 p= 23204 DD F p 合格 d) 校核凸緣根部彎曲強度 p=WM= 223 30 153514.335481 0 0 0 05.16/ 4/ aD DDF =7.88 Mpab=50 Mpa 合格 e) 校核凸緣根部剪切強度，強度條件為 =aDF3 式中，螺母材料的許用切應(yīng)力 =35Mpa 故 =153514.3 100003 aDF=6 Mpa 合格 4. 手柄設(shè)計計算 拖杯與手柄的結(jié)構(gòu) a) 確定手柄長度 手柄上的工作轉(zhuǎn)矩為 T=FHLH=T1+T2= 202030302 32t a n21dDdDfdFc式中， T1、 T2 分別為螺紋副摩擦力矩及拖杯與接觸面摩擦力矩（ Nmm）；fc=0.15 為拖杯與支承面的摩擦系數(shù)； D0 為托杯底座與支承面接觸部分外徑（ mm），由經(jīng)驗公式 D0=（ 1.6 1.8） d 確定，取 D0=45mm； d0 為托杯底座與支承面接觸部分內(nèi)徑（ mm），取 d0=18mm,FH 為手作用在手柄上的力（ N） ,如一人連續(xù)工作，手作用力通常取 FH=150 200N,取 FH=180N； LH 為手柄有效長度（ mm）。 故 180 LH= 22331845184515.03271.523.4t a n5.211000021 得 LH=246 mm 取 LH=350 mm b) 確定手柄直徑 dk 選手柄材料為 45 鋼， S=355MPa,許用彎曲應(yīng)力 25.1 sb =237 178 Mpa，取 b=200 Mpa。 手柄的彎曲強度條件為 b= bkHHHHdLFWLF 332因此， dK20035018032=147.75mm, dK =20mm。 托杯其他部分尺寸為 托杯高 h=(0.8 1)Do=36 45mm 取 h=36 mm 鉸支頭高 h1=(1.8 2) dK =36 40mm 取 h1=36mm 5. 螺桿穩(wěn)定性校核 (1) 計算柔度 =iL螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù) =2；螺桿最大受力長度 L 由起重高度l 、螺母高 H 、鉸支頭高 h1 及 螺 桿 軸 向 預(yù) 留 余 量 決定 ， 因 L=l+H+h1+ =124+43+36+12=215mm ；螺桿危險截面慣性半徑i=4 5.1841 d=4.625mm 。 =iL=625.4 2152=92.97 (2) 計算臨界載荷 I=6441d =64 5.1814.34 =5749.9mm4 因為 =92.9785 90，因此 FC= 22LEI = 25221529.57491006.214.3 =63161.13N 1000013.63163FF C=6.3S=4 合格 3.5 千斤頂?shù)难b配圖 根據(jù)千斤頂?shù)妮S測圖和零件圖（圖 3.2（ a） ）繪制其裝配圖。 圖 3.2（ a）千斤頂?shù)妮S測圖 (1) 分析 首先要了解千斤頂?shù)墓ぷ髟恚呵Ы镯斒抢寐菪齻鲃觼眄斉e重物的一種起重或頂壓工具，常用于汽車修理及機械安裝中。工作時，重物壓于頂墊之上，將絞杠穿入螺旋桿上部的孔中，旋動絞杠，螺旋桿在螺套中靠螺紋做上、下移動，從而頂起或放下重物。螺套鑲在底座里 ，用螺釘定位，磨損后便于更換。頂墊套在螺旋桿頂部，其球面形成傳遞承重之配合面，由螺釘鎖定，使頂墊相對螺旋桿旋轉(zhuǎn)而不脫落。 由工作原理可知，千斤頂?shù)难b配主干線是螺旋桿，為了清楚的表達(dá)千斤頂?shù)膬?nèi)外部裝配結(jié)構(gòu)，應(yīng)選如圖 3.2（ b）所示全剖視的工作位置為主視圖。在主視圖上，千斤頂?shù)?7 個零件所處的位置及裝配關(guān)系、各零件的主要形狀均已表達(dá)清楚，只有螺旋桿上與絞杠配合的孔沒有表達(dá)充分，故采用拆去絞杠零件，沿螺旋桿上部孔的軸線剖開的 AA 斷面圖表達(dá)清楚。 在千斤頂裝配圖上，應(yīng)標(biāo)注螺套與底座的配合尺寸 60H 8/j 7 和外 形尺寸150、 300、 230.5 278.5。 (2) 畫圖 選定繪圖比例和圖幅后布置視圖，先確定各視圖的位置，畫出主要軸線、中心線及基準(zhǔn)線。然后開始畫底圖，按照 “先主后次 ”的原則，沿裝配軸線按裝配關(guān)系依次畫出底座 螺套 螺旋桿 絞杠 頂墊等零件。底圖完成后，檢查加深圖線，還要進(jìn)行尺寸標(biāo)注，編注零件序號，填寫明細(xì)欄、標(biāo)