【文章內(nèi)容簡介】 剪式千斤頂?shù)木唧w設(shè)計(jì)剪式千斤頂主要從四個(gè)方面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)：包括螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算、螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算、承重臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、底座的設(shè)計(jì)。（1） 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算依照我們現(xiàn)有的普通機(jī)械千斤頂?shù)穆輻U結(jié)構(gòu)形式，本篇論文中的千斤頂螺桿設(shè)計(jì)依然采用的是梯型螺紋的螺桿。作為常見螺桿結(jié)構(gòu)的一種，梯型螺紋的螺桿相對(duì)于其它牙型的螺紋具有工藝性好、牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好的特點(diǎn)，該螺桿的材質(zhì)選用普通碳鋼45鋼加表面發(fā)黑的處理方式。（2）螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算由于我們使用剪式千斤頂?shù)臅r(shí)候是通過螺桿和螺母的螺旋傳動(dòng)，上提整個(gè)支撐臂運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到將物體舉升的目的，所以我們需要對(duì)螺母螺紋牙的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算校核，判斷其在工作過程中保持穩(wěn)定的條件。（3）承重臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算該承重臺(tái)安裝于整個(gè)剪式千斤頂?shù)捻敹松?，將兩根上支撐臂和兩根頂部銷軸連接起來，它的作用在于當(dāng)我們用手搖動(dòng)手柄時(shí)，螺桿和螺母在螺旋傳動(dòng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到限位套與左右螺母相接觸的時(shí)候，此時(shí)承重臺(tái)已經(jīng)達(dá)到最高點(diǎn)，且將物體舉升起來離開地面，我們需要對(duì)承重臺(tái)與物體之間的接觸面的壓力強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算校核，判斷其在使用過程中能否保證安全。（4）底座的設(shè)計(jì)底座支撐著整個(gè)剪式千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，它將兩根下支撐臂和兩根底部銷軸連接起來，我們需要考慮其尺寸、質(zhì)量、材質(zhì)的強(qiáng)度等等因素，既要讓它的結(jié)構(gòu)輕便，尺寸合適，也要讓其使用起來安全系數(shù)高，并結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的基本原理，讓整個(gè)剪式千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)使用起來更加人性化合理化。 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算本設(shè)計(jì)中整個(gè)剪式千斤頂?shù)呐e升和下降的動(dòng)力來源是通過螺桿與螺母的螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，而螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它將螺桿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽傅闹本€運(yùn)動(dòng)，并且傳遞了動(dòng)力。螺旋傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)均勻、精確平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。（1）螺桿與螺母螺旋傳動(dòng)方式本設(shè)計(jì)中的螺旋傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式和我們?nèi)粘３Ｒ姷慕z桿傳動(dòng)方式基本一致，它通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使得螺母做直線運(yùn)動(dòng)，這種螺旋傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式占用空間小，易于自鎖、通常使用長行程螺桿。螺桿兩端的左螺母和右螺母使得整個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更加精確穩(wěn)定。 (d) 螺旋傳動(dòng)方式該螺旋傳動(dòng)方式以傳遞動(dòng)力為主，通過螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)直接帶動(dòng)左右兩個(gè)螺母的直線移動(dòng)，而千斤頂?shù)纳现伪酆拖轮伪凼峭ㄟ^左右兩個(gè)螺母連接起來的，因此左右螺母的直線移動(dòng)便使的動(dòng)力傳遞給了上下支撐臂，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)千斤頂?shù)呐e升和下降。本設(shè)計(jì)中的螺旋傳動(dòng)要求以較小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩產(chǎn)生較大的軸向推動(dòng)力，且一般為間歇性運(yùn)動(dòng)，工作速度相對(duì)較低，通常要求具有自鎖功能。本設(shè)計(jì)中的剪式千斤頂就是運(yùn)用了傳力螺旋這種螺旋傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式。（2）螺桿與螺母螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)按螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)不同，可分為滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)、靜壓螺旋傳動(dòng)和滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)三種滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高；轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定，定位精度高；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)加工成本高；抗沖擊能力差。通常應(yīng)用于機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)、航空軍工等制造業(yè)。靜壓螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)是螺桿與螺母被油膜隔開，不直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)是具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高；定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長等方面。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要一套壓力穩(wěn)定的供油系統(tǒng)。通常應(yīng)用于精密機(jī)床的進(jìn)給、分度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)螺旋?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，生產(chǎn)加工方便，成本低廉。且容易實(shí)現(xiàn)自鎖功能。缺點(diǎn)在于低速運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的螺紋通常有側(cè)向間隙，反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有空行程；磨損較大。圖 矩形螺紋滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，按牙型的不同可分為矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒型螺紋。矩形螺紋牙型為正方形，牙型角其傳動(dòng)效率比其他螺紋要高，但牙根強(qiáng)度低，螺旋副磨損后，間隙難修復(fù)和補(bǔ)償，傳動(dòng)精度降低。圖 梯形螺紋梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角。內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)。與矩形螺紋相比，傳動(dòng)效率略低，但工藝性好，牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好。如用剖分螺母，還可以調(diào)整傳動(dòng)間隙。圖 鋸齒型螺紋鋸齒型螺紋為不等腰梯形螺紋，工作面的牙側(cè)角為，非工作面的牙側(cè)角為。外螺紋旋合后，大徑處無間隙，便于對(duì)中。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高、梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但只能用于單向螺紋連接或螺旋傳動(dòng)中。 本設(shè)計(jì)中剪式千斤頂螺旋傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式采用梯形螺紋傳動(dòng)方式。（3）剪式千斤頂?shù)氖芰Ψ治鲆阎羰角Ы镯旐斏淖畲蟪休d力F=18000N,承重臺(tái)升降最小高度為110mm，最大高度為400mm,即最大舉升高度范圍為400110=290mm. 升降尺寸示意圖如下所示： 剪式千斤頂升降尺寸示意圖在設(shè)計(jì)計(jì)算螺桿之前，我們需要對(duì)剪式千斤頂?shù)恼麄€(gè)機(jī)構(gòu)的受力做一個(gè)系統(tǒng)的分析計(jì)算，C點(diǎn)相當(dāng)于承重臺(tái)，被舉升物給支撐點(diǎn)C施加了一個(gè)重力G，兩個(gè)上支撐臂受到舉升物重力的作用產(chǎn)生了兩個(gè)壓力，分別是T1和T2，相應(yīng)的根據(jù)作用力與反作用的關(guān)系，兩個(gè)上支撐臂對(duì)支撐點(diǎn)C也形成了兩個(gè)反作用力為T1’和T2’，反作用力T1’和T2’與重力G互相達(dá)到力的平衡。與此同時(shí)當(dāng)螺桿隨著使用者的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，上支撐臂受到左螺母向左運(yùn)動(dòng)作用產(chǎn)生了一個(gè)壓力T3，同理下支撐臂受到左螺母向左運(yùn)動(dòng)作用產(chǎn)生了一個(gè)壓力T4，同樣依據(jù)作用力與反作用的關(guān)系，上支撐臂和下支撐臂對(duì)左螺母也形成了兩個(gè)反作用力T3’和T4’，左螺母在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中也受到了一個(gè)水平拉力載荷F，因此反作用力T3’和T4’與拉力F也形成了力的平衡。 剪式千斤頂受力分析示意圖我們可以根據(jù)理論力學(xué)的知識(shí)分析計(jì)算整個(gè)剪式千斤頂?shù)氖芰η闆r，其中α為螺桿與下支撐臂的夾角（0176?！堞痢?0176。），得到計(jì)算關(guān)系式：T=T1=T2=T3=T4=T1’=T2’=T3’=T4’T=G2sinαF=Gtanα式中，T 上支撐臂受到的壓力，N； F螺桿受到的拉力，N。由關(guān)系式可知：當(dāng)重力G大小一定時(shí)，上支撐臂受到的壓力T隨著α的增大而減小，螺桿受到的拉力F也隨著α的增大而減小。我們?cè)谠O(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候，取螺桿與下支撐臂的夾角α為70176。，以這個(gè)角度設(shè)計(jì)計(jì)算的上下支撐臂、螺桿和銷軸的橫截面的尺寸比較合適。然而在實(shí)際操作剪式千斤頂?shù)臅r(shí)候，它的最初舉升位置是在夾角α為40176。的時(shí)候開始承重的，從上面的計(jì)算關(guān)系式可以看出，隨著將重物頂升的過程中夾角α?xí)饾u增大，作用于千斤頂上各個(gè)構(gòu)件的作用力也逐漸減小，使用者的搖動(dòng)手柄操作力也在逐漸減小。已知本設(shè)計(jì)中剪式千斤頂?shù)淖畲蟪休d力為18000N，考慮到使用剪式千斤頂?shù)陌踩院涂煽啃?，這里我們?cè)黾訁^(qū)域安全系數(shù)K，~，我們這里取K=重力載荷G=18000=21600N支撐臂壓力T=21600/（2sin 70176。）=11493N螺桿拉力F=21600/tan 70176。=7862N（4）螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算