小汽车螺旋千斤顶设计.doc

0 毕业设计 论文 毕业设计 论文 20142014 届 届 题题 目目 小汽车用螺旋千斤顶设计小汽车用螺旋千斤顶设计 学学 号号 11010900151101090015 姓姓 名名 沙福君沙福君 所所 属属 系系 机械工程学院机械工程学院 专专 业业 数控技术数控技术 班班 级级 1111 级数控班级数控班 指导教师指导教师 朱朱 双双 霞霞 新余学院教务处制新余学院教务处制 1 目录目录 摘要摘要 1 Abstract 2 第一章第一章 绪论绪论 3 1 1 起重机械的概述 3 1 2 目的 3 1 3 国内外千斤顶行业发展趋势 4 1 4 使用原理 4 1 5 使用方法 4 1 6 主要研究内容 5 第二章第二章 螺旋传动的设计和计算螺旋传动的设计和计算 6 2 1 螺旋传动的类型和应用 6 2 2 螺旋传动的运动关系 6 2 3 滑动螺旋传动的设计 7 2 4 滑动螺旋的结构及材料 8 2 4 1 滑动螺旋的结构 8 2 4 2 螺杆与螺母常用材料 8 2 5 耐磨性计算 8 2 6 螺母螺纹牙的强度计算 9 2 7 螺杆强度校核 9 2 8 螺杆稳定性校核 10 2 9 自锁性校核 10 第三章第三章 千斤顶的工作原理和设计千斤顶的工作原理和设计 11 3 1 千斤顶的工作原理 11 3 2 千斤顶的设计 11 3 2 1 选择材料 11 3 2 2 耐磨性计算 11 3 2 3 计算驱动转矩 13 2 3 2 4 螺杆强度计算 13 3 2 5 验证螺杆的稳定性 13 3 2 6 校核螺纹牙强度 13 3 2 7 底座的设计计算 14 3 2 8 手柄的设机计算 14 3 2 9 托杯的设计计算 15 3 2 10 斤顶的效率计算 16 3 2 11 千斤顶的其他附加码附件尺寸设定 16 第四章第四章 零件图和工程图零件图和工程图 17 4 1 千斤顶的各零件尺寸工程图 17 4 2 千斤顶的装配图 18 第五章第五章 基于基于 pro e 仿真仿真 19 5 1 仿真的简单介绍 19 5 2 基于 pro e 的仿真方法 19 5 3 整体螺母的绘制 20 5 4 螺杆的绘制 21 5 5 底座的绘制 22 5 6 手柄的绘制 24 5 7 托杯的绘制 24 结论结论 27 致谢致谢 28 参考文献参考文献 29 0 摘要摘要 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 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 本次设计既是产品开发周期中关键的环节 有贯穿于产品开发过的始终 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 现代机械对产品的要求比对传统机械高得多 因而在产品开发和改进过程 中 只有全面深入地运用现代设计理论 方法和技术才能满足现代机械产品越 来越苛刻的要求 提高其市场竞争能力 关键词 千斤顶 螺旋传动 机械应用 手驱动 起重机 1 Abstract The machine design develops in the national economy medium have already emphasized to play an important role The machinery industry carries to provide various performances the forerunner price moderate for sectors of national economy use safety dependable the technique of shape beauty equips of task Is prominent in the national modernization construction the competition ability of machinery product is decided by the mass of product the mass of product is decided by planning of products The jack is 1 kind to rise heavy altitude small BE smaller than a 1 m the most simple equipment Mainly used for ore traffic segment as the vehicle mends and other weigh and underpin etc operate Its structure is agile strong and vivid and dependable one person can immediately take and operate The jack is to raise piece with the rigid vertex is an operate device give a mount through a coping the bottom gives claw the vertex kick weigh a lightly small of thing heavy equipment in the small stroke This design since is the link of key in the product development cycle have already been pierced through to product development super to call always the design comes to a decision product function and the scheme of object structure with choose a material make the run time use and maintenance repairs method of method and product The design is unsuited to realize to cause product imperfection of a crystalline solid cost exaltation or reliability stability anti higher The inborn that the bug of design of products results in isn t enough the measure and being hard to adopt production and using takes into to make up The serious design absurdity even will result in the design of products doesn t come out or the incapability use and cause design of products failing The request anti of modern machinery product is not higher than traditional machinery as a result in work in process tapping and betterment process only go deep into an usage modern design theory completely then method and technique can satisfy a modern machinery product more and more hard request improve competitive power in its market 2 Key words Jack Spiral drive The mechanical applieds Drives Crane 第一章第一章 绪论绪论 1 1 起重机械的概述起重机械的概述 起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升和水平移动的搬运机械 起重机械由运动机械 承载机构 动力源和控制设备以及安全装备 信号指示 装备等组成 起重机械的驱动多为电力 也可用内燃机 人力驱动只用于轻小 型起重设备或特殊需要的场合 起重机械按结构特征和使用场合分为 轻小型 起重设备 桥架型起重机 缆索型起重机 臂架型起重机 堆垛起重机 升降 机械 然而 千斤顶又属于起重机械的一种 千斤顶是一种起重高度小 小于 1m 的最简单的起重设备 它有机械式和液压式两种 机械式千斤顶又有齿条式与 螺旋式两种 千斤顶按工作原理分为 螺旋千斤顶 齿条千斤顶 油压千斤顶 1 2 目的目的 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前情况下移动或抬起 如果仅仅靠人工进行操作是相当困难的 这个时候就用到千斤顶 发挥四两拨 千斤的作用 本次通过研究学习机械原理 设计出以往复扳动手柄拔抓 即推 动刺轮间隙回转 小伞齿轮带动大伞齿轮使举重螺杆旋转 从使伸降套筒获得 起伸或下降达到起重拉力功能的螺旋式千斤顶 更是为了深入了解千斤顶的原 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液压传动与机械基础理论知识的理解 其意义在于 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 培养结构设计能力 初步额机械设计的一般程序 2 要求学会综合运用所学知识 培养独立解决工程的问题的能力 3 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 3 国内外千斤顶行业发展趋势国内外千斤顶行业发展趋势 国外发展情况国外发展情况 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室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 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 国内发展情况国内发展情况 我国千斤顶技术发展较晚 由于缺少与外国先进技术交流 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 承载量打 寿命长等方面都已 经超过国外同类的产品并迅速打入欧美市场 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 订花 甚至智能化都有所要求 1 4 使用原理使用原理 机械千斤顶是手动起重工具种类之一 其结构紧凑 合理的利用摇杆的摆 动 使小齿轮转动 经一对圆锥齿轮合运转 带动螺杆旋转 推动升降套筒 4 从而重物上升或下降 1 5 使用方法使用方法 1 使用前必须检查千斤顶是否正常 各部件是否灵活 加注轮滑油 并正 确估计重物的重量 选用适当吨位的千斤顶 切忌超载使用 2 调整摇杆上的撑牙方法 先用手直接按顺时针方向转动摇杆 使升降套 筒快速上升顶重物 3 将手柄插入摇杆孔内 上下往返搬动手柄 重物随之上升 当升降套筒 上出现红色警戒线时应该立即停止搬动手柄 如需下降时撑牙调至反方向 重物便开始下降 1 6 主要研究内容主要研究内容 对螺旋千斤顶的设计计算及强度校核 了解千斤顶的工作原理 结构 特点 用 pro e 软件画出生成零件 并装配制作仿真动画 导出工程图 本次 通过研究学习机械原理 设计出以往复扳动手柄拔抓 即推动刺轮间隙回转 小伞齿轮带动大伞齿轮使举重螺杆旋转 从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 更是为了深入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零件图 5 第二章第二章 螺旋传动的设计和计算螺旋传动的设计和计算 2 1 螺旋传动的类型和应用螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是利用螺杆 丝杠 和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的 它 主要用于将回转运动转变为直线运动 同时传递运动和动力 它具有结构紧凑 转动均匀 准确 平稳 易于自锁等优点 在工业中获得了广泛应用 按照用途不同 螺旋传动分为传力螺旋 传导螺旋和调整螺旋三种类型 图 2 1 螺旋千斤顶 按照螺旋副摩擦性质的不同 螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动 简称 滑动螺旋 滚动摩擦螺旋传动 简称滚动螺旋 和静压滑动螺旋传动 简称静 压螺旋 2 2 螺旋传动的运动关系螺旋传动的运动关系 在螺旋传动中 结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋 本节主要介绍这种 螺旋传动的设计 滑动螺旋副工作时 主要承受转矩和轴向拉力 或压力 的作用 由于螺 杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动 因此 其主要失效形式是螺纹 牙破损 滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定 对于传力螺旋还应校核 螺杆危险截面的强度 对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其 自锁性 对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度 对于受压螺杆 当其长径比 很大时 应校核其稳定性 对于高速长螺杆 应校核其临界转速 要求自锁时 多采用单线螺纹 要求高效时 多采用多线螺纹 6 1 一般螺旋机构 一般螺旋机构当螺杆转 角 rad 时 螺母轴向移动的位移 L mm 为 2 SL 式中 S 为螺旋线导程 mm 如螺杆的转速为 r min 则螺母移动速度 v mm s 为 60 SnV 2 差动螺旋机构与复式螺旋机构 图 2 4 差动螺旋机构 图 2 4 中的螺旋机构中 螺杆 1 上有 A B 两段螺旋 A 段螺旋导程为 SA mm B 段螺旋导程为 SB mm 两者旋向相同 则当螺杆转 角 rad 时 螺母轴向移动的位移 L mm 为 2 BA SSL 如螺杆的转速为 r min 则螺母移动速度 v mm s 为 60 nSSV BA 由图 2 4 可知 当 A B 两螺旋的导程 SA SB接近时 螺母可得到微小位 移 这种螺旋机构称为差动螺旋机构 又称微动螺旋 机构 常用于分度机构 测微机构等 如两螺旋的旋向相反 螺母轴向移动的位移 L 为 2 BA SSL 移动速度为 60 nSSV BA 这种螺旋机构称为复式螺旋机构 适合于快速靠近或离开的场合 如图 2 7 4 所示的车钩快速合拢或分开装置 2 3 滑动螺旋传动的设计滑动螺旋传动的设计 滑动螺旋传动工作时 螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷 拉力或压力 的作用 同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动 滑动螺旋传动的 主要失效形式是螺纹磨损 因此 通常根据螺旋副的耐磨性条件 计算螺杆中 径及螺母高度 并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸 然后再对可能发 生的其他失效逐一进行校核 2 4 滑动螺旋的结构及材料滑动螺旋的结构及材料 2 4 1 滑动螺旋的结构滑动螺旋的结构 滑动螺旋的结构包括螺杆 螺母的结构形式及其固定和支承结构形式 螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系 当螺杆短而粗且垂直布 置时 如起重及加压装置的传力螺旋 可以采用螺母本身作为支承的结构 当 螺杆细长且水平布置时 如机床的传导螺旋 丝杠 等 应在螺杆两端或中间 附加支承 以提高螺杆工作刚度 螺母结构有整体螺母 组合螺母和剖分螺母等形式 整体螺母结构简单 但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿 只适合在精度要求较低的场合中使用 对于经常双向传动的传导螺旋 为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损 通 常采用组合螺母或剖分螺母结构 图 2 4 为组合螺母的一种结构形式 利用螺 钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧 减小螺纹副的间隙 提高传动精度 2 4 2 螺杆与螺母常用材料螺杆与螺母常用材料 螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性 足够的强度和良好的工艺性 2 5 耐磨性计算耐磨性计算 耐磨性计算尚无完善的计算方法 目前是通过限制螺纹副接触面上的压强 作为计算条件 其校核公式为p phHdFPhzdFAFp 22 式中 F 为轴向工作载荷 N A 为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的 平面上的面积 mm d2为螺纹中径 mm P 为螺距 mm h 为螺纹工作高度 8 mm 矩形与梯形螺纹的工作高度 h 0 5P 锯齿形螺纹高度 h 0 75P z H P 为螺 纹工作圈数 H 为螺纹高度 mm 为许用压强 MPa p 为便于推导设计公式 令 代入式 2 7 整理后得螺纹中径的 2 dH 设计公式为 phQPd 2 对矩形 梯形螺纹 则Ph5 0 pFd 8 0 2 对锯齿形螺纹 则Ph75 0 pFd 65 0 2 值根据螺母的结构选取 对于整体式螺母 磨损后间隙不能调整 通常用于轻载或精度要求低的场 合 为使受力分布均匀 螺纹工作圈数不宜过多 宜取 1 2 2 5 对于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力较大 可取 2 5 3 5 传动精度高或要求寿命长时 允许 4 根据公式计算出螺纹中径 d2后 按国家标准选取螺纹的公称直径 d 和螺距 P 由于旋合各圈螺纹牙受力不均 故 z 不宜大于 10 2 6 螺母螺纹牙的强度计算螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏 由于一般情况下螺母材料的强度比螺杆低 因此只需校核螺母螺纹牙的强度 假设载荷集中作用在螺纹中径上 可将螺母 螺纹牙视为大径 D 处展开的悬臂梁螺纹牙根部 aa 处的弯曲强度校核公式为 bb zDbFh 2 3 剪切强度校核公式为 DbzF 若螺杆与螺母的材料相同 由于螺杆螺纹的小径 d1小于螺母螺纹的大径 D 故应校核螺杆螺纹牙的强度 这时公式中的 D 应改为 d1 2 7 螺杆强度校核螺杆强度校核 9 螺杆受轴向力 F 及转矩 T 的作用 危险截面上受拉 压 应力 和扭转切 应力 根据第四强度理论 螺杆危险截面的强度校核公式为 2 3 1 2 2 1 22 16 3 43dTdF ca 式中 d1为螺杆螺纹的小径 mm 为螺杆材料的许用应力 MPa T 为螺杆所受转矩 N m 可由公式计算 2 tan 2 FdT 2 8 螺杆稳定性校核螺杆稳定性校核 对于长径比大的受压螺杆 当轴向力 F 超过某一临界载荷 FC时 螺杆可 能会突然产生侧向弯曲而丧失稳定 因此 对细长螺纹应进行稳定性校核 螺 杆的稳定性条件为 SFFC 式中 S 为稳定性安全系数 对于传力螺旋取 S 3 5 5 对于传导螺旋取 S 2 5 4 对于精密螺杆或水平螺杆取 S 4 临界载荷 FC与螺杆的柔度 及材料有关 根据的大小选用不同的iL 公式计算 当时 根据欧拉公式计算 即90 85 2 LEIFc 式中 FC为临界载荷 N E 为螺杆材料的弹性模量 MPa 对于钢 I 为危险截面的惯性矩 mm4 d1为螺杆螺MpaE 5 1006 2 64 4 1 dI 纹内径 mm 为长度系数 与螺杆端部结构有关 L 为螺杆最大受力长度 mm i 为螺杆危险截面的惯性半径 mm 4 4 1 2 1 ddIi 当 85 90 时 对 b 380MPa 的碳素钢 如 Q235 Q275 4 12 1 304 2 1 dFc 当 85 90 时 对 b 470MPa 的优质碳素钢 如 Q355 45 4 57 2 461 2 1 dFc 当 40 时 无需进行稳定性计算 2 9 自锁性校核自锁性校核 10 对于要求自锁的螺旋传动 应校核是否满足自锁条件 即 vv arctan 式中 为螺纹副的当量摩擦系数 第三章第三章 千斤顶的工作原理及设计千斤顶的工作原理及设计 3 1 千斤顶的工作原理千斤顶的工作原理 螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄 旋转杆带动螺母 使举重螺杆旋转 从 而使升降托杯获得起升或下降 而达到起重拉力的功能 3 2 千斤顶的设计千斤顶的设计 图 3 1 螺旋千斤顶 3 2 1 选择材料选择材料 设计螺旋千斤顶 已知轴向载荷 F 200000N 起重高度为 h 200mm 方 案图 3 1 所示 由于滑动螺旋传动中的摩擦较严重 故要求螺旋千斤顶传动材 料的耐磨性能 抗歪星能都要好 一般螺杆材料选用原则如下 1 高精度传动时多选碳素工具钢 2 需要较高硬度 如 50 56HRC 时 可采用铬锰合金钢 当需要硬度 为 35 45HRC 时可采用 65Mn 钢 3 一般情况下可用 45 50 钢 由表 2 1 螺杆选材料为 45 钢 由手册查 s 360Mpa 螺母材料为 ZCuSn10P1 由表 2 2 查得 p 20Mpa 取单头右旋梯形螺纹 30 整体螺母 15 11 3 2 2 耐磨性计算耐磨性计算 1 取 1 7 2 计算 d2 由公式 2 9 得 40 202 200000 8 0 8 0 2 pFd 由计算出的 d2查手册 GB T5796 3 1986 确定螺纹的标准值为 外螺纹大径 d 48mm 螺距 P 8mm 牙顶间隙 ac 0 5mm 基本牙型高度 H1 0 5P 4mm 外螺纹牙高 h3 H1 ac 4 5mm 内螺纹牙高 H4 H1 ac 4 5mm 牙顶高 Z 0 25P 2mm 外螺纹中径 d2 d 2Z 48 4 44mm 内螺纹中径 D2 d 2Z 48 4 44mm 外螺纹小径 d3 d 2h3 39mm 内螺纹小径 D1 d 2H 40mm 内螺纹大径 D4 d 2ac 49mm 牙根部宽度 b 0 65P 5 2mm 图 3 2 螺纹 3 计算螺母高 H mm 取 H 75mm 8 74447 1 2 dH 4 计算旋合圈数 z 12 圈 38 98 75 PHz 5 校核螺纹副自锁性 由于系弹头螺纹 导程 S P 8mm 由公式 2 18 得 31 3 44 8arctan arctan 2 dL 查参考文献资料得 fv 0 09 v arctan0 09 5 14 v 满足自锁条件 3 2 3 计算驱动转矩计算驱动转矩 mm 334104 14 5 31 3 tan 2 44200000 tan 2 21 NfFdT v 3 2 4 螺杆强度计算螺杆强度计算 1 由手册查的螺杆许用应力 Mpa s 72 120 5 3 可取 Mpa100 2 Mpa d T d F ca 9 96 392 0 334104 3 3914 3 2000004 2 0 1 3 4 2 32 2 2 3 2 2 3 3 2 5 验证螺杆的稳定性验证螺杆的稳定性 1 计算柔度ih 螺杆一端固定 一端自由 长度系数 2 因mm 螺杆危险截面200 h 惯性半径mm 75 9 4 394 3 di 千斤顶螺杆上部安装手柄处的高 h1 1 8 2 d 86 4 96mm 取 h1 90 mm 故螺杆最大工作长度 l 200 90 290mm 59 5C i h 75 9 2902 2 计算临界载荷 113503 19mm 64 3914 3 64 4 4 3 dI 4 因为 因此 5 59 13 N h EI FC368746 2902 19 1135031006 2 14 3 2 52 2 2 所以合格 5 269 6 200000 368746 SFFc 3 2 6 校核螺纹牙强度校核螺纹牙强度 由于螺母材料 ZCuSn10P1 查参考资料表 2 3 得 许用弯曲应力 取 50MpaMpa bp 60 40 许用剪应力 取 35MpaMpa p 40 30 因螺母材料强度低于螺杆 故只检验螺母螺纹强度即可 由前面查手册可知 牙根宽度 b 5 2mm 基本牙型高 H1 4mm 带入 2 11 和 2 12 公式中 得 螺母的弯曲强 bpb Mpa zbD FH 14 6 38 9 2 52 549 420000033 2 4 1 螺母的剪切强度 p Mpa zbD F 64 26 38 92 549 200000 4 3 2 7 底座的设计计算底座的设计计算 1 底座材料的选定 1 材料 由于此千斤顶的承载力相对较小 考虑体积和成本要求 千斤顶其他部件的材料均用灰铸铁 HT100 2 斜度 带 1 15 的斜度 2 底座尺寸确定 已知外螺纹大径为 d 48mm 有 D2 1 5d D3 1 4D2 D4 1 4D5 mm10 D5由结构确定 斜度为 1 15 14 所以通过梯形计算 D5 134mm 依次得出 D4 187mm S 1 5 2 15 20 取 16mm 综合考虑各尺寸关系 取总高为 206mm 3 2 8 手柄的设计计算手柄的设计计算 1 手柄的材料选择 材料 45 钢 2 手柄的尺寸确定 手柄的长度 l 350 1 手柄上的工作转矩为 2 0 2 0 2 0 2 0 2 3 2 tan 2 1 dD dD fdFLFT cvHH 式中 T1 T2分别为螺纹副摩擦力矩寄托呗与接触面摩擦力矩 N mm fc 0 15 为托杯与支撑面的摩擦系数 0为托杯底座与支撑接触部分外径 由 经验公式 0 1 6 1 8 d 确定 取100mm 为托杯底座与支撑面接 0 D 触部分内径 取70mm F 为手作用在手柄上的力 如一人连续工作 手 0 d 作用力通常取 FH 150 300N 由表 3 1 取 FH 250N LH为手柄有效长度 22 33 3858 3858 15 0 3 2 14 5 31 3 tan 44200000 2 1 250 H L 得 LH 963 4mm 由于手柄长度不能超过千斤顶 取 LH 350mm 使用时可以 加上套筒 2 手柄的直径 d1 26 手柄的材料 45 钢 s 360Mpa 许用弯曲应力 b 237 178Mpa 取 b 230Mpa b 2 K HHH d 32 LF W LFH b 因此 取 26mm 8 25 230 35025032 dK 15 3 端部倒角 C 2 3 2 9 托杯的设计计算托杯的设计计算 1 托杯的材料选择 材料 铸铜 ZG230 450 2 托杯的尺寸确定 关系式 D 1 6 1 8 d D1 0 6 0 8 d h 0 8 1 D D 1 6 1 8 x 48 76 8 86 4 取 D 79mm D1 1 6 0 8 x 48 28 8 38 4 取 D1 38mm 1 托杯的高度 h h 0 8 1 x 80 取 h 70mm 2 托杯的内径 外径 110 厚度 10mm 3 2 10 千斤顶的效率计算千斤顶的效率计算 托杯与螺杆顶部为滑动推力轴承 效率为 0 95 时 3 37 14 5 31 3 tan 31 3 tan 95 0 tan tan 0 95 因系手动千斤顶 故螺杆的强度及横向振动不予验算 3 2 11 千斤顶的其他附加码附件尺寸设定千斤顶的其他附加码附件尺寸设定 螺杆的退刀槽直径 39 s 螺杆的退刀槽宽度 b 5mm 螺杆膨大部分的尺寸 有公式 D 1 6 1 8 d h1 1 8 2 d 得出 D 1 6 1 8 x48 76 8 86 4 取 79mm h1 1 8 2 x48 86 4 96 取 88mm 根据结构确定螺杆膨大部分的内孔为 27 16 第四章第四章 零件图和工程图零件图和工程图 4 1 千斤顶的各零件尺寸工程图千斤顶的各零件尺寸工程图 1 底座的尺寸图 图 4 16 底座 2 螺杆的尺寸图 图 4 28 螺杆 3 螺母的尺寸图 17 图 4 17 螺母 4 手柄的尺寸图 图 4 18 手柄 5 托杯的尺寸图 图 4 19 托杯 4 2 千斤顶的装配图千斤顶的装配图 18 图 4 20 装配工程图 第五章第五章 基于基于 pro e 仿真仿真 5 1 仿真的简单介绍仿真的简单介绍 在传统的设计与制造过程中 首先是概念设计和方案论证 然后进行产品 设计 为了验证设计的合理性 通常要制造样机进行性能试验 有时这些试验是 破坏性的 当通过试验发现设计缺陷时 又要重新修改设计 并用样机重新验 证 只有通过周而复始的 设计 试验 设计 过程 产品才能达到要求的性 能 这一过程是冗长的 尤其对于结构复杂的系统 采用传统的设计开发思路 其设计周期无法缩短 更谈不上市场竞争力 5 25 2基于基于 pro epro e 仿真的方法仿真的方法 19 5 3 整体螺母的绘制整体螺母的绘制 1 用 旋转 命令创建下图的草绘图样 图 4 1 草绘界面 2 生成实体如图 如下图 20 图 4 2 实体 3 内孔倒角 C5 4 上端面的倒角 C2 5 利用 螺纹扫描 切口 的命令做出内螺纹 6 切出螺纹 图 4 3 生成螺纹 7 利用 拉伸 切剪 命令 在螺母端面做出四个孔 21 图 4 4 孔拉伸 5 4 其中螺杆的设计其中螺杆的设计 1 利用 旋转 命令 在草绘命令下画出螺杆的个各基本尺寸 如下图 图 4 5 草绘界面 2 旋转出实体如下图所示 图 4 6 实体 3 利用 拉伸 切剪 命令在螺杆的彭大部分绘出通孔 4 利用 螺纹扫描 切口 命令创建出外螺纹 图 4 7 螺纹扫描 5 5 底座的设计底座的设计 22 1 利用 旋转 命令 草绘出底座的基本尺寸 图 4 8 草绘界面 2 生成实体 图 4 9 实体 3 利用 倒角 命令 对底座的各边缘进行倒角 R5 4 在上端面作出螺纹孔 要求如下图 5 阵列命令 最后生成了的底座的实体图 23 图 4 10 列阵孔 5 6 手柄的设计手柄的设计 1 利用 拉伸 命令 草绘出手柄的基本尺寸 图 4 11 拉伸 2 利用 倒角 命令 在手柄的两端各倒角 C3 24 图 4 12 倒角 5 7 托杯的设计托杯的设计 1 在 旋转 的命令下 草绘出托杯的各基本尺寸 图 4 13 草绘界面