螺旋千斤顶的虚拟设计及运动仿真.doc

1、螺旋千斤顶的虚拟设计及运动仿真摘要：本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。通过对其的结构和运动的分析深入了解了千斤顶的运动原理和应用。运用了大量的计算公式，对它的螺杆、螺母、托杯、手柄、底座等零部件进行了计算。 特别是在螺旋传动部分，通过对耐磨性的计算、螺杆稳定性校核、螺旋机构的耐磨性计算、螺母螺纹牙的计算、自锁性校核和各种强度计算。通过各种科学的计算使设计出来的螺旋千斤顶能够满足实际的需求。并且在本次设计中使用了三维制图软件Pro/E进行了零件和传动机构的三维建模，清楚形象的表示出了螺旋千斤顶零件的外形和结构。关键词：机械设计，螺旋千斤顶，设计计算，运动仿真Ja

2、ckscrew virtual design and motion simulationAbstract: In this paper, such as screw jack design and selection of various components, it describes the whole process of design. By analyzing the structure and movement of its in-depth understanding of the principles and applications of sport jack. Use of

3、 a large number of calculations, its screw, nuts, care cup, handle, base and other components were calculated. In particular, helical drive part, through the calculation of the wear of the wear calculated stability check screw, screw mechanism, the nut thread of the calculation, and various self-loc

4、king strength check calculation. Through a variety of scientific computing enables the screw jack designed to meet the actual demand. And used in this design three-dimensional graphics software Pro / E 3D modeling of parts and carry out the transmission mechanism, clearly shows the image of the shap

5、e of the screw jack components and structures.Keywords: mechanical design, screw jack, design calculations, motion simulation目 录1、 前言11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3论文的具体内容22、螺旋千斤顶的设计32.1螺旋千斤顶的结构32.2螺旋千斤顶的原理32.3 螺杆的计算：42.3.1 螺杆螺纹和材料的选择42.3.2螺杆的直径42.3.3 自锁性验算62.3.4 螺杆结构72.3.5 稳定性计算82.4 螺母的设计计算82.4.1 螺

6、母的材料82.4.2 确定螺纹旋合圈数z92.4.3 校核螺母的螺牙强度92.4.4 螺母其它结构尺寸102.4.5 螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉扭组合校核102.5托杯的设计计算122.5.1托杯的材料122.5.2 验算接触面间的压力强度122.5.3 托杯的外口径122.6 手柄的设计计算132.6.1 手柄材料132.6.2 手柄长度132.6.3 手柄直径142.7 底座的设计计算152.7.1 底座材料152.7.2 其主要结构尺寸153、用PRO/E进行螺旋千斤顶的绘制及仿真173.1使用PRO/E进行螺旋千斤顶三维建模173.1.1底座173.1.2螺母193.1.

7、3螺杆203.1.4手柄233.1.5托杯243.2螺旋千斤顶的零件组装263.3运动仿真29结论与展望33参考文献34致谢35附录36I1、前言1.1本课题的研究内容和意义千斤顶是一个在我们平时的生活和生产中，经常会使用到的东西。它能够帮助我们完成一些仅使用人力很难以完成的工作，比如抬起轿车进行维修，移动笨重的设备物品等一些列工作。本次对螺旋千斤顶的结构分析与设计是为了更深入地了解千斤顶的原理与应用。通过查阅大量文献资料，设计和绘制千斤顶各部件图零件图，不仅能熟悉人工驱动螺旋千斤顶的工作原理和过程，让我也熟悉和强化了一些绘图软件的使用，同时也加深了对机械基础知识的了解。1.2国内外的发展概况

8、国外发展情况：早在20世纪40年代，卧式千斤顶就开始在汽车维修的行业中得到使用，当由于当时技术和使用的原因，千斤顶设计时尺寸和体积较大，承载量较低，使用不便。后来随着社会需求量的加大以及千斤顶本身技术的发展，在90年代初，国外大部分用户用卧式千斤顶顶取代了立式千斤顶。在90年代后期一些新型的千斤顶也相继出现如充气式千斤顶和便携式千斤顶。充气千斤顶它由弹性好而又非常坚固的橡胶制成的。使用时，用软管将千斤顶连在汽车的排气管上，经过1520秒，汽车将千斤顶鼓起，成为圆柱体。这种千斤顶可以把115t重的汽车顶起70cm。Power-Riser型便携式液压千斤顶则可以用于所有类型的铁道车辆，包括装运三层

9、汽车的货车、联运车以及高车顶车辆。同时它具有一个将负载定位的机械锁定环，一个三维机械手，一个全封闭构架以及一个用于防止杂质进入液压系统的外置过滤器。国内发展情况：我国千斤顶技术发展较晚，由于缺少与国外先进技术的交流，所以直到1979年才接触到类似国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过我们重新对产品进行设计改造，在外型美观、使用方便、承载量大、寿命长等方面都已经超过国外同类的产品并且迅速打入欧美市场。经过多年的发展，除了卧式千斤顶以外，我国的千斤顶不仅规格齐全，而且还研制了一种新型的折叠式液压千斤顶、新型剪式千斤顶、快速升降千斤顶、多用千斤顶、便携式电动千斤顶等等，快速形成一系列产品。随着我国汽车工

10、业的快速发展，汽车对千斤顶的要求也越来越高；同时随着市场竞争的加剧，用户要求的不断变化，这些加快了千斤顶的研发，以期适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻，携带方便，外形美观，使用可靠，还会对千斤顶的进一步自动化，甚至智能化都有所要求。目前我国的汽配企业不仅需要供应国内市场的需要，每年还出口约500万台汽车用千斤顶到世界各地。虽然如此，和国外相比还是有一些差距。1.3论文的具体内容 (1)了解螺旋千斤顶的研究现状，以及螺旋千斤顶在国内外的使用情况，以及存在的一些问题。(2)了解螺旋千斤顶的组成以及螺旋千斤顶的详细构造、各个零件的尺寸功能以及组装方法，工作原理。(3)进行螺

11、旋千斤顶的结构设计与计算。并使用CAD对千斤顶各部分零件进行绘制装配。(4)使用PRO/E对螺旋千斤顶进行仿真分析。2、螺旋千斤顶的设计2.1螺旋千斤顶的结构螺旋千斤顶由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄等零件所组成。螺杆在固定螺母中旋转并上升或下降，把托杯上的重物举起或放下。对这一装置的主要要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性等。2.2螺旋千斤顶的原理螺旋千斤顶是利用螺旋传动来顶举重物，螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重的功能，是汽车修理和机械安装常用的一种起重或顶压工具，但顶举的高

12、度不能太高。工作中，手柄穿在螺旋杆顶部的孔中，旋动手柄，螺旋杆在螺套中靠螺纹上、下移动，顶垫上的重物随着螺杆的上升而顶起。螺套镶在底座里，用螺钉定位，磨损后便于更换修配，在螺杆的球面型顶部，套一个顶垫，靠螺钉和螺旋杆联接而不固定，使顶垫相对螺杆滑动而不掉落。螺旋千斤顶按其结构和使用场所分为： 1普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为ql。 2普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qlg。 3普通低型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qld。 4钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlg。 5剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlj。 6自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlz。 *根据查阅资料，初定

13、设计原始参数：设计要求：螺旋千斤顶的最大起重重量F=65KN，最大起升高度H=240mm按螺杆与螺母相对运动方式，螺旋传动有以下四种方式。1.螺母不动。螺杆转动并且往复运动，这种结构以固定螺母为主要支撑，结构简单，但占据空间大。2.螺母转动。螺杆做支线运动，螺杆应做防转机构，螺母转动要设置轴承，结构较为复杂。3.螺母转动并沿直线运动。螺杆固定不动，结构较为简单，但是精度不高。4.螺杆转动。螺母做往复运动，这种方式运动占据空间小，但是结构较为复杂。本次设计使用的是的第一类结构 ，螺旋千斤顶的最大起重重量F=65KN，最大起升高度H=240mm。2.3 螺杆的计算：2.3.1 螺杆螺纹和材料的选择

14、螺纹有三角形、矩形、梯形、锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型是等腰梯形，牙型角=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴近不易松动，能够起到传动作用。故选梯形螺纹，它的基本型号按GBr/T5796.1-2005的规定。螺杆材料常用Q235、Q275、40钢、45钢、55钢等。螺杆承受重载，可初选螺杆的材料为45钢。最后根据强度条件来验证确定最终材料。由由参考文献5表3-1查得抗拉强度 ，屈服强度 。2.3.2螺杆的直径 螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径，即 (2.1）许用应力：许用应力 （2.2）由由参考文献5表3-2得取 则 选梯形螺纹 螺纹大径 ，螺纹中径 螺纹小径 螺距 螺纹根部厚度 螺纹工作高度 较核螺杆强度螺纹力矩 （2.3）螺纹升角 （2.4） 查手册由参考文献5表3-6(钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑)当量摩擦角按第四强度理论较核，压扭组合校核螺杆危险截面强度校核公式为 （2.5）满足要求。 图2-2 螺杆受力图 根据数据画出螺杆受力简图，根据螺杆受力图2-2可知，螺杆工作时主要承受转 矩及轴向压力的作用，因此需要进