螺旋千斤顶设计及其三维仿真（全套含CAD图纸和三维模型）
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本科毕业设计（论文）题 目 螺旋千斤顶设计及其三维仿真 所 在 系学生姓名专 业 班 级 指导教师I目 录摘 要 .IIIABSTRACT .IV第一章 绪论 .11.1 课题背景及意义 .11.1.1 螺旋千斤顶设计的背景 .11.1.2 螺旋千斤顶设计的意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 千斤顶概述 .21.3.1 千斤顶的种类 .21.3.2 千斤顶的工作原理 .31.4 主要研究内容 .3第二章 总体方案设计 .42.1 设计要求 .42.1.1 设计参数要求 .42.1.2 设计内容 .42.2 方案设计 .4第三章 螺旋传动的设计 .63.1 螺旋传动的类型 .63.2 螺旋传动的运动分析 .73.3 滑动螺旋传动的设计 .83.4 滑动螺旋的结构及材料 .93.4.1 滑动螺旋的结构 .93.4.2 螺杆与螺母常用材料 .93.5 耐磨性计算 .93.6 校核计算 .113.6.1 螺母螺纹牙的强度校核 .113.6.2 螺杆强度校核 .113.6.3 螺杆稳定性校核 .113.6.4 自锁性校核 .12第四章 各主要零部件的设计 .144.1 总体参数计算 .144.1.1 千斤顶的技术参数 .144.1.2 选择材料 .14II4.1.3 耐磨性计算 .154.1.4 校核计算 .164.2 底座的设计计算 .174.2.1 底座材料的选定 .174.2.2 底座尺寸确定 .174.3 手柄的设计计算 .184.3.1 手柄的材料选择 .184.4.2 手柄的尺寸确定 .184.4 托杯的设计计算 .184.4.1 托杯的材料选择 .184.4.2 托杯的尺寸确定 .194.5 千斤顶的效率计算 .19第五章基于 PRO/E 的三维设计及仿真 .205.1 PRO/E 三维设计软件概述 .205.2 各零部件的三维设计 .215.2.1 螺母 .215.2.2 螺杆 .245.2.3 底座 .255.2.4 手柄 .275.2.5 顶垫的设计 .285.3 三维装配 .295.4 三维仿真 .305.4.1 仿真的简单介绍 .305.4.2 仿真过程 .30结 论 .34致 谢 .35参考文献 .36III摘 要千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具，也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。螺旋千斤顶是利用螺旋传动举升重物的千斤顶。其只要由底座、螺杆、螺母、手柄、顶垫等构成。本次设计首先，通过对螺旋千斤顶结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案接着，对主要技术参数各主要零部件进行了设计与校核；然后，通过 Pro/e三维设计软件设计了该螺旋千斤顶并进行了运动仿真；最后，绘制了螺旋千斤顶装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：螺旋千斤顶；设计；Pro/E；仿真IVAbstractJack also known as weightlifting, a top-heavy machine, lifting machine, is a relatively small force can be used to heavy lifting, decrease or shift with a simple crane can also be used to correct deviations and component equipment installed The deformation. Screw jack lifting weights using a jack screw drive. Its long constituted by the base, screw, nut, handle, top pad.The design First, analyze the jackscrew structure and principles presented in this analysis, based on the overall structure of the program and then on the main technical parameters of the main components were designed and Verification; then, through the Pro / e three-dimensional design Software Design of the screw jack and motion simulation; finally, draw the jackscrew assembly drawing and major components Fig.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.Keywords:Screw jack; Design; Pro/E; Simulation1第一章 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 螺旋千斤顶设计的背景在研究本课题时就发现在现实生活和实际生产中，我们经常会遇到一些汽车需要更换轮胎或者维修，将一些重物在没有起重装备的情况下移动或抬起，如果仅仅靠人工进行操作是相当困难的，这个时候就用到了千斤顶。千斤顶与我们生活息息相关，比如铁路车辆检修、桥梁安装、矿山、建筑工程的支撑及车辆设备等重物的起重方面都离不开千斤顶。因此千斤顶技术的发展将直接影响到这些行业或部门的正常运作和未来的发展。本次通过研究学习机械原理，机械制造基础，机械加工工艺，工程力学等书籍，设计出以往复扳动手柄，以推动举重螺杆旋转，从而使伸降套筒获得起伸或下降达到起重拉力功能的螺旋式千斤顶。通过查阅大量文献资料，设计和绘制千斤顶各部件零件图，不仅熟悉了螺旋千斤顶的工作原理，让我也熟悉和强化了一些绘图软件的使用，同时加深了对课本中有关传动与机械基础理论知识的理解。1.1.2 螺旋千斤顶设计的意义1）要求熟悉螺旋传动的工作原理，掌握螺旋传动的设计过程和方法；2）培养机械设计能力，初步掌握机械设计的一般程序；3）培养查阅机械设计零件手册及有关技术资料，能正确使用国家标准规范能力。1.2 国内外研究现状（1）国外研究现状早在 20 世纪 40 年代，卧式千斤顶就开始在汽车维修行业中得到使用，但由于当时技术和使用的原因，千斤顶设计时的尺寸和体积较大，承载能力较低，使用起来很不不便。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。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的，它由弹性的而又非常坚固的橡胶制成。Power-RiserII 型便携式液压千斤顶则可以用于所有类型的铁道车辆。另外一种名为 Tcuck Jack 的便携式液压千斤顶则可以用于对已断裂的货车转向弹簧进行快速的现场维修，并能完全由转向架侧架支撑住。（2）国内研究状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，在外观美观、使用方便、承载能力强、寿命长等方面都超过了国外同类的产品并迅速打2入欧美市场。经过多年设计制造的实践，除了卧式千斤顶外，我国的千斤顶还规格齐全，还研制出了新型折叠式液压千斤顶、新型剪式千斤顶、快速升降千斤顶、多用途千斤顶、便携式电动千斤顶等等，形成了一套系列产品。随着我国汽车工业的快速发展，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，用户要求的不断的变化，将迫使千斤顶的设计质量要不断提高，以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶不仅要求重量轻，携带方便，外形美观，使用可靠，还会对千斤顶的进一步自订化，甚至智能化都有所要求。1.3 千斤顶概述千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具，也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备，千斤顶的顶升高度一般为400mm，顶升速度一般为 10-35mm/min，起重能力最大可达 500t。1.3.1 千斤顶的种类千斤顶按其构造及工作原理的不同，通常分为机械式和液压式，机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，其中螺旋式千斤顶和液压式千斤顶较为常用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。但液压千斤顶传动的缺点是：(1) 液压千斤顶系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压千斤顶传动不能保证严格的传动比。(2)液压千斤顶传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压千斤顶传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压千斤顶系统发生故障不易检查和排除。螺旋千斤顶的主轴外表用铬处理可增加使用寿命；其高度低，适用于一般窄小空间之作业需求，杨程短，可多次的垫高使用，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达 100 吨，使用更为广泛。液压千斤顶主要由油室、油泵、储油腔、活塞和摇把等组成，工作时，用千斤顶的手动摇把驱动油压泵，将工作油压入油室，推动活塞上升或下降，进而顶起或下落重物。在工程施工时，YQ 型手动液压千斤顶（或称移溜千斤顶）是一种内回液双作用的液压机构。使用较多。这种千斤顶质量轻，效率高，使用和搬运也比较方便，它又可以分为通用和专用两类。31.1 螺旋千斤顶专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。绝大时候使用穿心式。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚固。螺旋式千斤顶又分为：固定式螺旋式千斤顶、固定式LQ 型螺旋千斤顶和移动式螺旋千斤顶三大类。 （1）固定螺旋式千斤顶有普通式和棘轮式两种，在作业时，未卸载之前不能作平面移动；（2）固定式 LQ 型螺旋千斤顶结构紧凑、轻巧，使用方便。它有棘轮组、大小锥齿轮、升降套筒、锯齿形螺杆、主架等组成；当往复搬动手柄时，撑牙推动棘轮组间歇回转，小锥齿轮带动大锥齿轮，使锯齿形螺杆旋转，从而使升降套筒上升或下降。由于推力轴承转动灵活，摩擦力小，因而操作灵敏，工作效率高。 （3）移动式螺旋千斤顶是一种在顶升过程中可以移动的千斤顶，在作业时，它的移动主要是靠其底部的水平螺杆转动，从而使 顶起或下降的重物连同千斤顶一同做水平移动。1.3.2 千斤顶的工作原理千斤顶有机械千斤顶和液压千斤顶等几种，原理各有不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。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，而达到起重拉力的功能，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达 100 吨，使用更为广泛。1.4 主要研究内容1）深入了解千斤顶的原理与应用；2）对螺旋千斤顶的设计计算及强度校核，了解千斤顶结构，特点；3）用 pro/e 软件画出三维效果图，并导出工程图；4）通过研究学习机械原理，机械制造基础，机械加工工艺，工程力学等书籍，设计出以往复扳动手柄，以推动举重螺杆旋转，从而使伸降套筒获得起伸或下降达到起4重拉力功能的螺旋式千斤顶
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