螺旋千斤顶的设计及运动仿真论文[带图纸].doc

I摘要机械设计在国民经济发展中起着重要作用，机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠，造型美观的技术装备的任务，在国家现代化建设中举足轻重，机械产品的竞争力取决于产品的质量，产品的质量取决于产品的设计。螺旋千斤顶是一种起重高度小（小于1m）的最简单的设备。主要用于矿、交通运输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，底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。该千斤顶是手动起重工具种类之一，其结构紧凑，合理的使用摇杆的摆动，使小齿轮转动，经一对圆锥齿轮啮合运转，带动螺杆旋转，推动升降套筒，从而使重物上升或下降。设计既是产品开发周期中关键的环节，又贯穿于产品开发过称的始终，设计决定了产品功能和目标的方案，结构和选材，制造方法以及产品运行，使用和维修方法。设计不合理会导致产品不完善，成本提高或可靠性、安全性不高。产品设计上的缺陷造成的先天不足，难以采取制造和使用措施加以弥补。严重的设计不合理甚至会造成产品设计不出来或不能使用，导致产品设计失败。本次设计中，我首先查阅了大量资料，确定了将要设计的千斤顶结构，了解了零件的组成，和运行原理，然后通过计算得出了结构数据，再通过CAD作出相关图形，使用PROE作出三维图，再进行了运动仿真，进而得出成果。关键词：机械设计；螺旋千斤顶；设计计算；运动仿真。IIAbstractAsisknowntoall,mechanicallayoutplaysanimportantroleinourdailynationaleconomy.Mechanicalindustryundertakesthetaskthatimprovethecapability-advanced,low-price,safety,andgood-lookingequipmentinthepartofnationaleconomy.Theadvantageofthemechanicalequipmentisofthequalityofmachine,Andthequalityofmachinedependsonthemechanicallayout.Thescrewjackisamachinewhichhaslowliftingheight.Itisusedforliftingandsustainintherepairingofcarsintrafficandminingindustry.Asthestructureofscrewjackisstongandflexible,itcanbecarriedandoperatedbyasingleperson.Itismadeupofrigidliftingdevice.Byusingthetopbracketandthebottomdragclaw,onecanliftsomethinginashortdistance.ThisjackisapartofHM-liftingequipment.Withthecompactstructure,onecanlifttheheavythingsbyswingreasonabledistanceofthejointedarmtomakethewheelgearmovetoenablethescrewrevolving.Thislayoutisnotonlyaimportantpartoftheproductdevelopmentcycle,butalsorunthroughfromthebeginningtotheendofthedevelopmentoftheproduct.Thelayoutmakesenseofthefunctionandplan,structureandmaterialselecting,manufacturingmethodsandproductoperation,andusingandrepairing.Unreasonabledesignmayresultintheimperfectofproductandaddinginthecost.Italsomayinfluencethesafetyandreliability.Itishardtomakeupbyusingthemethodofproducingandusing,ifthemachinehasdefectindesign.What`smore,itmayresultinthefailofthelayout.Atfirst,Ireferedtolargequantitiesofdocuments,sothatmadesureofthestructureofscrewjack.Withthesedocuments,Iunderstoodthecompriseofthecomponents,andtheoriginalprincipleofhowitworks.Then,bycalculating,Iworkedoutthestructureofitsdata.Aftercalculating,IcarriedoutthiscasebydrawingoutthegraphicmodelsanddoingmotionsimulationbyPROEafterworkingouttherelatedfiguresbyCAD.Thekeyword:machinedesign；screwjack；designoperation；motionsimulationIII目录摘要.............................................................................................................错误!未定义书签。ABSTRACT....................................................................................................错误!未定义书签。目录.........................................................................................................................................VII1绪论..............................................................................................................错误!未定义书签。1.1本课题的研究内容和意义....................................................................错误!未定义书签。1.2国内外的发展概况................................................................................错误!未定义书签。1.3本课题应达到的要求............................................................................错误!未定义书签。2螺旋千斤顶的概述和设计要求...................................................................错误!未定义书签。3螺旋千斤顶各部分的设计与计算...............................................................错误!未定义书签。3.1螺杆的计算...........................................................................................错误!未定义书签。3.1.1螺杆螺纹类型的选择....................................................................错误!未定义书签。3.1.2选取螺杆材料................................................................................错误!未定义书签。3.1.3螺杆的直径....................................................................................错误!未定义书签。3.1.4自锁性验算....................................................................................错误!未定义书签。3.1.5螺杆结构........................................................................................错误!未定义书签。3.1.6稳定性计算....................................................................................错误!未定义书签。3.2螺母的设计计算...................................................................................错误!未定义书签。3.2.1螺母的材料....................................................................................错误!未定义书签。3.2.2确定螺纹旋合圈数........................................................................错误!未定义书签。3.2.4螺母其它结构尺寸........................................................................错误!未定义书签。3.2.5螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分校核....................错误!未定义书签。3.3托杯的设计计算....................................................................................错误!未定义书签。3.3.1验算接触面间的压力强度............................................................错误!未定义书签。3.3.2托杯的外口径................................................................................错误!未定义书签。3.4手柄的设计计算...................................................................................错误!未定义书签。3.4.1手柄材料........................................................................................错误!未定义书签。3.4.2手柄长度........................................................................................错误!未定义书签。3.4.3手柄直径........................................................................................错误!未定义书签。3.5底座的设计计算.......................................................................................错误!未定义书签。3.5.1底座材料........................................................................................错误!未定义书签。3.5.2其主要结构尺寸............................................................................错误!未定义书签。3.6千斤顶的效率计算及绘制CAD图纸................................................错误!未定义书签。4基于PRO/E的千斤顶仿真.........................................................................错误!未定义书签。4.1千斤顶主要零件的三维建模................................................................错误!未定义书签。4.2千斤顶的装配设计................................................................................错误!未定义书签。4.3仿真分析................................................................................................错误!未定义书签。IV5结论与展望...................................................................................................错误!未定义书签。5.1结论........................................................................................................错误!未定义书签。5.2不足与展望............................................................................................错误!未定义书签。致谢..................................................................................................................错误!未定义书签。参考文献..........................................................................................................错误!未定义书签。附录..................................................................................................................错误!未定义书签。1绪论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生产中，经常会使用到的设备。它能够辅助我们完成一些单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，架设桥梁大墩等等一些列工作。因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些行业或部门的正常运作和未来的发展。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，不仅熟悉了手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[1]。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的。使用时，用软管将千斤顶连在汽车的排气管上，经过15~20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-RiserⅡ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。另外一种名为TcuckJack的便携式液压千斤顶则可以用于对已断裂的货车转向架弹簧进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从侧面对装有70~125t级转向架的大多数卸载货车进行维修，并能完全由转向架侧架支撑住。它适用于车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作支承的情况。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。经过多年设计与制造的实践，除了卧式千斤顶以外，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、多用千斤顶、便携式电动千斤顶等等，形成系列产品。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、市场需要的千斤顶将不仅要求V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，仔细分析千斤顶设计制造的技术水平，采用先进技术不足，仍存在较大的改进空间[2]。1.3本课题应达到的要求(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。(5)熟悉千斤顶的工作原理和使用方法，了解千斤顶各零部件的结构特点，提高自己独立开发与设计的能力，学习设计的基本思路。