【文章內容簡介】 保養(yǎng)、維修不可缺少的主要舉升工具。隨著我國 國民經濟和汽車工業(yè)的發(fā)展 ,小轎車的產量逐年遞增 , 轎車普遍進入平民百姓的家庭生活將成為社會發(fā)展的趨勢 , 這使得千斤頂的需求量日益增大。因此對千斤頂技術的進一步研究 , 生產出外形美觀、安全可靠、使用方便的高性價比產品顯得尤為重要。 早在 20 世紀 40 年代 , 臥式千斤頂就已經開始在國外的汽車維修部門使用但由于當時設計和使用上的原因 , 其尺寸較大 , 承載量較低。后來隨著社會需求量的增大以及千斤頂本身技術的發(fā)展 , 在 90 年代初國外絕大部分用戶已以臥式千斤頂替代了立式千斤頂。 在 90 年代后期國外研制出了充氣千斤 頂和便攜式液壓千斤頂等新型千斤頂。充氣千斤頂是由保加利亞一汽車運輸研究所發(fā)明的 , 它用有彈性而又非常堅固的 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 10 橡膠制成。使用時 , 用軟管將千斤頂連在汽車的排氣管上 , 經過 1520 秒 , 汽車將千斤頂鼓起 , 成為圓柱體。這種千斤頂可以把 15t 重的汽車頂起 70cm。便攜式液壓千斤頂則可用于所有類型的鐵道車輛 , 包括裝運三層汽車的貨車、聯(lián)運車以及高車頂車輛。同時它具有一個將負載定位的機械鎖定環(huán) , 一個三維機械手 , 一個全封閉構架以及一個用于防止雜質進入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外 一種 便攜式液壓千斤頂則可用于對已斷 裂的貨車轉向架彈簧進行快速的現場維修。該千斤頂能在現場從側面對裝有 70125t 級轉向架的大多數卸載貨車進行維修 , 并能完全由轉向架側架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道碴或軌枕作承。 我國千斤頂技術起步較晚 , 由于歷史的原因 , 直到 1979 年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產品。但是經過全面改進和重新設計 , 在外形美觀 ,使用方便 , 承載力大 , 壽命長等方面 , 都超過了國外的同類產品 , 并且迅速打入歐美市場。經過多年設計與制造的實踐 , 除了臥室千斤頂以外 , 我國還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、 快速升降千斤頂等多種千斤頂。目前我國出口的千斤頂已達到門類、規(guī)格齊全 , 形成系列產品。 隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展 , 汽車隨車千斤頂的要求也越來越高 。 同時隨著市場競爭的加劇 , 用戶要求的不斷變化 , 將迫使千斤頂的設計質量要不斷提高 , 以適應用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕 , 攜帶方便 , 外形美觀 ,使用可靠 , 還會對千斤頂的進一步自動化 , 甚至智能化都有所要求。如何充分利用經濟、情報、技術、生產等各類原理知識 , 使千斤頂的設計工作真正優(yōu)化 ?如何在設計過程中充分發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性勞動 和集體智慧 , 提高產品的使用價值及企業(yè)、社會的經濟效益 ? 如何在知識經濟的時代充分利用各種有利因素 , 對資源進行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。 所幸科技的進步 , 知識的更新 , 尤其是當今計算機技術發(fā)展的日新月異為千斤頂設計質量的進一步完善和提高 , 甚至突破提供了有力的支持。如充分利用計算機資源 , 從系統(tǒng)優(yōu)化的角度進行設計和價值分析 , 可以大大縮短產品設計周期 , 提高產品質量和技術性能 , 降低成本 , 取得顯著的經濟技術效益。在設計過程中 , 為了使設計更直觀、更方便 , 不僅可以使用 AutoCAD 技術輔助進行設計 , 還可以結合功能強大的三維造型軟件 Pro/ ENGNEER 來進行實體建模和分析 。 而針對千斤頂設計過程中所需要進行的各種計算 , 可以考慮將有限元分析方法應用到其元件和 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 11 系統(tǒng)中 。 將系統(tǒng)優(yōu)化設計和價值分析等現代設計方法運用到千斤頂的開發(fā)當中 , 也是今后 在千斤頂的設計中必須考慮的問題。總之 , 從發(fā)展的觀點看 , 我們應充分利用計算機技術來促進千斤頂技術的進步 , 并合理運用高科技、前沿知識使千斤頂技術更上一層樓 本文主要研究的內容 抗壓強度的校核 螺旋千斤頂的設計目的主 要是用來支撐和移動重物的，其受力方式主要是受壓，主要受力部件是螺桿和螺母。因此螺桿和螺母的強度要求是必須要滿足的，螺桿材料選擇 45 鋼調質，并采用梯形螺紋，因為梯形螺紋承載能力大，且容易加工。螺桿在全部旋出升至最高位置時 , 其受力情況最為不利 ,且螺桿為一壓桿 , 同時承受壓力及扭矩。手動螺旋千斤頂主要包括底座、棘輪圓錐齒輪副、托杯、傳動螺紋副等部分。千斤頂最大起重量是其最主要的性能指標之一。千斤頂在工作過程中 ,傳動螺紋副承受主要的工作載荷 ,螺紋副工作壽命決定千斤頂使用壽命 ,故傳動螺紋副的設計最為關鍵 ,其設計與最 大起重量、螺紋副材料、螺紋牙型以及螺紋頭數都有關系。所以，應該對螺桿和螺母進行嚴格的強度校核。 穩(wěn)定性核算 螺桿升至最高位置時，可視為下端固定，上端自由的懸臂桿件，如果螺桿很長的話，螺桿必然不穩(wěn)定，很容易傾翻。所以，必須要對螺旋千斤頂進行穩(wěn)定性的核算。確保，螺旋千斤頂在工作時平穩(wěn)可靠。 對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力F 大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力 F必須小于臨界載荷。 自鎖能力校核 當放置在斜面上的物體不會自行下滑時， 斜面對于水平面的最大傾角就是該物體與斜面的摩擦角。為了防止螺桿因重物壓力而自行下落 , 顯然 , 必須具有足夠的 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 12 自鎖能力。自鎖現象在機械工程中得到廣泛的應用，如螺旋千斤頂，它是由絲桿和螺紋槽組成的，轉動手柄時可使螺桿上升，頂起重物不會下降，這是因為螺紋槽相當于斜面，螺桿和重物相當于放在斜面上的重物，當螺紋的傾角小于摩擦角時就會產生自鎖，因此再重的物體也不會下降。 用 pro/E 來進行 三維 實體建模 在傳統(tǒng)的機械設計中大多都是用二維的圖形來表達機械零件的，用二維軟件來繪制機械零件圖很方便也很實用，但二維 圖形只是人與人之間的交流工具，并且只有通過專業(yè)知識的學習之后才能夠 很明白的看懂，而對于非專業(yè)人員則很困難。它雖然可以通過三個甚至幾個視圖去表達清楚，去表達每一個不同視角的視圖，但它呈現在人們眼前的只是一個二維的圖形，需要人們通過自己的想象力去把它的空間圖形展現出來，對于很少接觸機械這方面的人，這個是非常困難的。 另一個方面，二維圖形就像上面說的那樣只是人與人之間交流的工具，而不是人與機器之間交流的方式。 而三維圖形可以很方便的和機器進行交流，很好的指揮機器完成相關的操作。方便，快捷。在現代工程中，大多的使用三 維圖形來表示，生動形象。用三維軟件來建模是以后工程中必然的發(fā)展趨勢 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 螺旋傳動的設計與計算 13 2 螺旋傳動的設計與計算 螺旋傳動的應用和類型 螺旋傳動是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。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。 （ 1） 按螺桿與螺母的相對運動方式，螺旋傳動可以有以下四種運動方式： ① 螺母固定不動，如圖 (a)螺桿轉動并往復移動，這種結構以固定螺母為主要支承，結構簡單，但占據空間大。常用于螺旋壓力 機、螺旋千斤頂等。 ② 螺母轉動，如圖 (b)螺桿做直線移動，螺桿應設防轉機構，螺母轉動要設置軸承均使結構復雜，且螺桿行程占據尺寸故應用較少。 ③ 螺母旋轉并沿直線移動，如圖 (c)由于螺桿固定不動，因而二端支承結構較簡單，但精度不高。有些鉆床工作臺采用了這種方式。 ④ 螺桿轉動，如圖 (d)螺母做直線運動，這種運動方式占據空間尺寸小，適用于長行程螺桿。螺桿兩端的軸承和螺母防轉機構使其結構較復雜。車床絲杠、刀架移動機構多采用這種運動方式。 (a) (b) (c) (d) 圖 運動方式 簡圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 螺旋傳動的設計與計算 14 本次設計的螺旋千斤頂是運用了上圖（ d）的運動方式，即螺母做直線運動。 （ 2） 按 照用途不同，螺旋傳動分為 三種類型。 ① 傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉矩產生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，工作速度較低，通常要求具有自鎖能力， 下圖 螺旋壓力機均為傳力螺旋。 圖 螺旋壓力機 示意簡圖 ① 傳導螺旋以傳遞運動為主，這類螺旋常在較長的時間內連續(xù)工作 且工作速度較高，傳動精度要求較高， 下圖 為 機床進給機構的螺旋。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 螺旋傳動的設計與計算 15 圖 傳導螺旋 示意簡圖 ③調整螺旋用于調整并固定零件間的相對位置，一般不經常轉動 ，要求能自鎖 ，有時也要求很高精度，如帶傳動張緊裝置、機床卡盤和精密儀表微調機構的螺旋等。 本次設計的螺旋千斤頂就是運用了傳力螺旋這種傳動類型。 螺旋傳動的結構和用途 按照螺旋副摩擦性質的不同，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 又分為普通滑動螺旋傳動 和靜壓螺旋傳動，且 應用較廣，其特點是結構簡單，制造方便，成本低；易于實現自鎖；運轉平穩(wěn)。缺點在于當低速或進行運動微調時可能出現爬行現象；摩擦阻力大，傳動效率低（一般為 30%50%）；螺紋 （通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋）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 此次設計過程中千斤頂的傳力螺旋 。 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）；運轉平穩(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經調整和預緊可實現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。應用于精密和數控機床、測試機械、儀器的傳動和調整螺旋，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。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 螺旋傳動的設計與計算 16 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)，無爬行現象；傳動具有可逆性（不需要時應加設防逆轉機構）；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。 螺旋傳動的計算 在螺旋傳動中，結構最簡單應用最廣泛的是滑動螺旋，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。滑動螺旋的基本尺寸通常根據耐磨條件確定。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整螺旋應校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，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）一般螺旋機構的計算 一般螺旋機構當螺桿轉 ? 角（ rad）時，螺母軸向移動的位移 L（ mm）為 : L=S? /2π （式 ） 則式中 S為螺旋線導程（ mm）。 如 果螺桿的轉速為 n(r/min)時，則螺母移動速度 v(mm/s)為 : V=Sn/60 （式 ） （ 2）差動螺旋機構與復式螺旋機構的計算 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 螺旋傳動的設計與計算 17 1機架 2螺桿 3螺母 4導向桿 圖 差動螺旋機構 簡圖 上 圖的螺旋機構中，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 ? 角（ rad）時，螺母軸向移動的位移 L（ mm）為 ： L=（ SA