毕业论文终稿-螺旋千斤顶设计及其三维仿真设计[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑学院本科毕业设计（论文）题目螺旋千斤顶设计及其三维仿真所在系机械工程系学生姓名专业机械设计制造及其自动化班级教学服务中心制表2015年5月西安交通大学城市学院毕业设计（论文）I目录摘要IIIABSTRACTIV第一章绪论111课题背景及意义1111螺旋千斤顶设计的背景1112螺旋千斤顶设计的意义112国内外研究现状113千斤顶概述2131千斤顶的种类2132千斤顶的工作原理314主要研究内容3第二章总体方案设计421设计要求4211设计参数要求4212设计内容422方案设计4第三章螺旋传动的设计631螺旋传动的类型632螺旋传动的运动分析733滑动螺旋传动的设计834滑动螺旋的结构及材料9341滑动螺旋的结构9342螺杆与螺母常用材料935耐磨性计算936校核计算11361螺母螺纹牙的强度校核11362螺杆强度校核11363螺杆稳定性校核11364自锁性校核12第四章各主要零部件的设计1441总体参数计算14411千斤顶的技术参数14412选择材料14西安交通大学城市学院毕业设计（论文）II413耐磨性计算15414校核计算1642底座的设计计算17421底座材料的选定17422底座尺寸确定1743手柄的设计计算18431手柄的材料选择18442手柄的尺寸确定1844托杯的设计计算18441托杯的材料选择18442托杯的尺寸确定1945千斤顶的效率计算19第五章基于PRO/E的三维设计及仿真2051PRO/E三维设计软件概述2052各零部件的三维设计21521螺母21522螺杆24523底座25524手柄27525顶垫的设计2853三维装配2954三维仿真30541仿真的简单介绍30542仿真过程30结论34致谢35参考文献36西安交通大学城市学院毕业设计（论文）III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；仿真西安交通大学城市学院毕业设计（论文）IV西安交通大学城市学院毕业设计（论文）V西安交通大学城市学院毕业设计（论文）VI西安交通大学城市学院毕业设计（论文）VII西安交通大学城市学院毕业设计（论文）VIIIABSTRACT西安交通大学城市学院毕业设计（论文）IXJACKALSOKNOWNASWEIGHTLIFTING,ATOPHEAVYMACHINE,LIFTINGMACHINE,ISARELATIVELYSMALLFORCECANBEUSEDTOHEAVYLIFTING,DECREASEORSHIFTWITHASIMPLECRANECANALSOBEUSEDTOCORRECTDEVIATIONSANDCOMPONENTEQUIPMENTINSTALLEDTHEDEFORMATIONSCREWJACKLIFTINGWEIGHTSUSINGAJACKSCREWDRIVEITSLONGCONSTITUTEDBYTHEBASE,SCREW,NUT,HANDLE,TOPPADTHEDESIGNFIRST,ANALYZETHEJACKSCREWSTRUCTUREANDPRINCIPLESPRESENTEDINTHISANALYSIS,BASEDONTHEOVERALLSTRUCTUREOFTHEPROGRAMANDTHENONTHEMAINTECHNICALPARAMETERSOFTHEMAINCOMPONENTSWEREDESIGNEDANDVERIFICATIONTHEN,THROUGHTHEPRO/ETHREEDIMENSIONALDESIGNSOFTWAREDESIGNOFTHESCREWJACKANDMOTIONSIMULATIONFINALLY,DRAWTHEJACKSCREWASSEMBLYDRAWINGANDMAJORCOMPONENTSFIGTHROUGHTHISDESIGN,THECONSOLIDATIONOFTHEUNIVERSITYISTHEPROFESSIONALKNOWLEDGE,SUCHASMECHANICALPRINCIPLES,MECHANICALDESIGN,MECHANICSOFMATERIALS,TOLERANCESANDINTERCHANGEABILITYTHEORY,MECHANICALDRAWINGANDTHELIKEMASTEREDTHEDESIGNOFGENERALMACHINERYPRODUCTSANDBEABLETOSKILLFULLYUSEAUTOCADMAPPINGSOFTWAREONTHEFUTUREWORKOFGREATSIGNIFICANCEINLIFEKEYWORDSSCREWJACKDESIGNPRO/ESIMULATION西安交通大学城市学院毕业设计（论文）1第一章绪论11课题背景及意义111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。112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。12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。POWERRISERII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TCUCKJACK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西安交通大学城市学院毕业设计（论文）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。13千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1035MM/MIN，起重能力最大可达500T。131千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。西安交通大学城市学院毕业设计（论文）311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。132千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。14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西安交通大学城市学院毕业设计（论文）4重拉力功能的螺旋式千斤顶。第二章总体方案设计21设计要求211设计参数要求螺旋千斤顶的最大起重重量为10T，工作行程为200MM，单臂操作。212设计内容（1）螺旋传动设计（2）螺杆的设计计算，包括自锁设计、强度设计及稳定性设计（3）螺母的设计计算，包括螺纹旋和圈数确定，螺纹牙强度计算（4）托杯及底座的设计计算（5）螺旋千斤顶的三维建模及其仿真运动（6）螺旋千斤顶的装配图（7）主要零件工作图（8）撰写本科毕业设计说明书22方案设计螺旋式千斤顶又分为固定式螺旋式千斤顶、LQ型固定式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）LQ型固定螺旋式千斤顶结构紧凑、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。因此，移动式螺旋千斤顶在设备安装施工中用来就位便很使用。如下图西安交通大学城市学院毕业设计（论文）5由于本次设计的螺旋千斤顶要求最大起重重量为10T，工作行程为200MM，起重重量和工作行程均不大，因此本次选用移动式螺旋千斤顶。西安交通大学城市学院毕业设计（论文）6第三章螺旋传动的设计31螺旋传动的类型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。传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，图21的螺旋千斤顶及图22的螺旋压力机均为传力螺旋。传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，如图23所示的机床进给机构的螺旋。调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般在空载下工作，要求能自锁，如带传动张紧装置、机床卡盘、轧钢机轧滚下压螺旋等。图21螺旋千斤顶图22螺旋压力机图23传导螺旋西安交通大学城市学院毕业设计（论文）7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）。滑动螺旋传动应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低；易于实现自锁；运转平稳。缺点在于当低速进行运动微调时可能出现爬行现象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为3050）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程；磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如压力机、千斤顶的传力螺旋等。滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90以上）；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。滚动螺旋传动特点传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为内循环滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效率高（达99）；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需要时应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。32螺旋传动的运动分析在螺旋传动中，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。（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）为西安交通大学城市学院毕业设计（论文）82/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24差动螺旋机构图24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/BASL如螺杆的转速为（R/MIN），则螺母移动速度V（MM/S）为60/NVBA由图24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/BASL移动速度为60/NVBA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24所示的车钩快速合拢或分开装置。33滑动螺旋传动的设计西安交通大学城市学院毕业设计（论文）9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。34滑动螺旋的结构及材料341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24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。传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下，采用左旋螺纹。342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。螺杆与螺母常用材料见表31。表31螺杆与螺母常用材料螺纹副材料应用场合Q235Q2754550轻载、低速传动。材料不热处理40GR65MN20GRMNTI重载、较高速。材料需经热处理，以提高耐磨性螺杆9MN2VGRWMN38GRMOAL精密传导螺旋传动。材料需经热处理ZCUSN10P1ZCUSN5PB5ZN5一般传动螺母ZCUAL10FE3ZCUZN25AL6FE3MN重载、低速传动。尺寸较小或轻载高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内空浇铸巴士合金或青铜西安交通大学城市学院毕业设计（论文）1035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P计算条件，其校核公式为PHHDFPZAFP22/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MM，矩形与梯形螺纹的工作高度H05P,锯齿形螺纹高度H075PZH/P为螺纹工作圈数，H为螺纹高度MM，为许用压强MPA，见表32P表32滑动螺旋传动的许用压强P螺纹副材料滑动副速度/MMIN许用压强/MPA钢对青铜低速151825111871012钢耐磨铸铁61268钢灰铸铁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公式计IL/算。当时，根据欧拉公式计算，即90852/EIFC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为螺杆螺纹内径MPAE516264/1DIMM；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，4/412DII当3固定。采用滚动支承时只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。364自锁性校核对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即VVARCTN式中，为螺纹副的当量摩擦系数，见表25表25螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数（定期润滑）螺旋副材料钢和青铜钢和耐磨铸铁钢和铸铁钢和钢淬火钢和青铜008010010012012015011017006008西安交通大学城市学院毕业设计（论文）14第四章各主要零部件的设计41总体参数计算411千斤顶的技术参数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。表41螺旋千斤顶技术参数型号额定起重量GN最低高度H起升高度H1手柄作用力手柄长度自重TMMMMNMMKGQLJ050525QLJ111201503QLJ161611018020020048QL22170180803005QL32322001106QLD3232160501005005QL5525013016060075QLD55180657QLG5527013011QL8826014020080010QL101028015011QLD10102007525080010QLG101031013015QL161632018017QLD16162259015QLG161644520019QLG1616370180400100020QL202032518018QLG2020445300500100020QL323239520027QLD3232320180650140024QLG3636470200710140082西安交通大学城市学院毕业设计（论文）15QL505045225056QLD5050330150510100052第二位为螺旋千斤顶的型式第三位为额定起重量，T；型式特征代号普通型无表示。412选择材料设计螺旋千斤顶，已知轴向载荷F100000N，起重高度为H200MM，方案图31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高精度传动时多选碳素工具钢；需要较高硬度，如5056HRC时，可采用铬锰合金钢；当需要硬度为3545HRC时可采用65MN钢；一般情况下可用45、50钢。由表21螺杆选材料为45钢，由手册查S360MPA；螺母材料为ZCUSN10P1，由表22查得P20MPA；取单头右旋梯形螺纹，整体螺母。3015413耐磨性计算1取172计算D2由公式29得MM432018/802PFD由计算出的D2查手册GB/T579631986确定螺纹的标准值为外螺纹大径D48MM螺距P8MM牙顶间隙AC05MM基本牙型高度H105P4MM外螺纹牙高H3H1AC45MM内螺纹牙高H4H1AC45MM牙顶高Z025P2MM外螺纹中径D2D2Z48444MM内螺纹中径D2D2Z48444MM外螺纹小径D3D2H339MM内螺纹小径D1D2H40MM内螺纹大径D4D2AC49MM牙根部宽度B065P52MM西安交通大学城市学院毕业设计（论文）16图32螺纹3计算螺母高HMM，取H75MM87412D4计算旋合圈数Z圈39/5/PZ5校核螺纹副自锁性由于系弹头螺纹，导程SP8MM由公式上述得由表25查得FV009，VARCTAN009514，V，满足自锁条件。414校核计算（1）螺杆强度计算计算驱动转矩MM3410513TAN20TAN2/1NFFDTV1由手册查的螺杆许用应力MPAS72可取MPA102PADTFCA9632041391423422合格（2）验证螺杆的稳定性A计算柔度IH/螺杆一端固定，一端自由，长度系数2,因MM；螺杆危险截面惯性半径20HMM。7594/3/DI西安交通大学城市学院毕业设计（论文）17千斤顶螺杆上部安装手柄处的高H1（182）D86496MM取H190MM，故螺杆最大工作长度L20090290MM595CIH75920B计算临界载荷11350319MM6431/43DI4因为，因此59NHEIFC368742901951322合格6/6874/SC（3）校核螺纹牙强度由于螺母材料ZCUSN10P1，查表23得许用弯曲应力，取50MPAMPABP604许用剪应力，取35MPA3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B52MM基本牙型高H14MM带入211和212公式中，得螺母的弯曲强BPBMAZDFH73089254103241螺母的剪切强度P1442底座的设计计算421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115的斜度。422底座尺寸确定西安交通大学城市学院毕业设计（论文）18已知外螺纹大径为D48MM有D215DD314D2D414D5M10D5由结构确定（斜度为115）所以通过梯形计算D5134MM依次得出D4187MMS（152）1520，取16MM综合考虑各尺寸关系，取总高为206MM43手柄的设计计算431手柄的材料选择材料45钢442手柄的尺寸确定手柄的长度L3501手柄上的工作转矩为20232TAN1DDFDFLTCVH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（NMM）FC015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（1618）D确定，取100MM；为托杯底座与支撑面接触部分内径，取070MM，F为手作用在手柄上的力，如一人连续工作，手作用力通常取0DFH150300N，由表31取FH250N；LH为手柄有效长度。故238510324513TAN41025HL得LH9634MM，由于手柄长度不能超过千斤顶，取LH350MM，使用时可以加上套筒。2手柄的直径D16手柄的材料45钢，S360MPA，许用弯曲应力B237178MPA,取B230MPA。西安交通大学城市学院毕业设计（论文）19B2KHD3LFWHB因此，取26MM8503端部倒角C244托杯的设计计算441托杯的材料选择材料铸铜（ZG230450）442托杯的尺寸确定关系式D（1618）DD1（0608）DH（081）DD（1618）X48768864取D79MMD11608X48288384取D138MM1托杯的高度HH（081）X80取H70MM2托杯的内径外径110厚度10MM45千斤顶的效率计算托杯与螺杆顶部为滑动推力轴承，效率为095时371453TAN90TAN095因系手动千斤顶，故螺杆的强度及横向振动不予验算。西安交通大学城市学院毕业设计（论文）20第五章基于PRO/E的三维设计及仿真51PRO/E三维设计软件概述PRO/ENGINEER操作软件是美国参数技术公司（PTC旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。PRO/ENGINEER软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。PRO/ENGINEER作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。PRO/ENGINEER和WILDFIRE是PTC官方使用的软件名称，但在中国用户所使用的名称中，并存着多个说法，比如PROE、PRO/E、破衣、野火等等都是指PRO/ENGINEER软件，PROE2001、PROE20、PROE30、PROE40、PROE50、CREO10CREO20等等都是指软件的版本。PRO/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。PRO/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。PRO/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。（1）参数化设计相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。（2）基于特征建模PRO/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征西安交通大学城市学院毕业设计（论文）21的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。（3）单一数据库（全相关）PRO/ENGINEER是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。PRO/ENGINEER是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色，实体或线框造型，完整工程图的产生及不同视图展示（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。PRO/ENGINEER是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括筋（RIBS）、槽（SLOTS）、倒角（CHAMFERS）和抽壳（SHELLS）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其他相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持POSTSCRIPT格式的彩色打印机。PRO/ENGINEER还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上PRO/ENGINEER软件的其它模块或自行利用C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下（没有任何附加模块）具有大部分的设计能力，组装能力（运动分析、人机工程分析）和工程制图能力（不包括ANSI，ISO，DIN或JIS标准），并且支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。PRO/ENGINEER功能如下（1）特征驱动（例如凸台、槽、倒角、腔、壳等）；（2）参数化（参数尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；（3）通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；（4）支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，PRO/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等）。（5）贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动）。其它辅助模块将进一步提高扩展PRO/ENGINEER的基本功能。西安交通大学城市学院毕业设计（论文）2252各零部件的三维设计521螺母1用“旋转”命令创建下图的草绘图样图41草绘界面2生成实体如图,如下图图42实体3内孔倒角C5西安交通大学城市学院毕业设计（论文）23图43内孔倒角4上端面的倒角C2图44倒角5利用“螺纹扫描切口”的命令做出内螺纹图45螺旋扫描6所要切出的螺纹轨迹为梯形尺寸如下图西安交通大学城市学院毕业设计（论文）24图46扫描轨迹7切出螺纹图47生成螺纹8利用“拉伸切剪”命令，在螺母端面做出四个孔图48孔拉伸西安交通大学城市学院毕业设计（论文）25522螺杆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49草绘界面2旋转出实体如下图所示图410实体3利用“拉伸切剪”命令在螺杆的彭大部分绘出通孔图411孔拉伸剪切4利用“螺纹扫描切口”命令创建出外螺纹西安交通大学城市学院毕业设计（论文）26图412螺纹扫描523底座1利用“旋转”命令，草绘出底座的基本尺寸图413草绘界面2生成实体西安交通大学城市学院毕业设计（论文）27图418实体3利用“倒角”命令，对底座的各边缘进行倒角R5图419倒角4在上端面作出螺纹孔，要求如下图图420修饰螺纹西安交通大学城市学院毕业设计（论文）285阵列命令，最后生成了的底座的实体图图421列阵孔524手柄利用“旋转”命令，草绘出手柄的基本尺寸图422旋转525顶垫的设计1在“旋转”的命令下，草绘出托杯的各基本尺寸图424草绘界面2生成实体西安交通大学城市学院毕业设计（论文）29图425实体3利用“孔命令”做出侧面限位螺纹孔图426打孔53三维装配打开底座零件图435底座将螺母安装在底座上口内，先将主轴对齐，后将接触面无间隙配合，再将孔轴对齐西安交通大学城市学院毕业设计（论文）30图436装配螺母装螺母和底座的螺钉图437装配螺钉4三维装配重复上述过程装配完螺杆、顶垫、限位螺钉等零件后得到最终的三维装配，如下图示图440三维装配54三维仿真西安交通大学城市学院毕业设计（论文）31541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。在计算机仿真技术高速发展的今天，PRO/ENGINEER（以下简称PRO/E）为之提供了一套行之有效的运动仿真解决方案，即PRO/E的运动仿真技术是利用PRO/E建立模拟系统的三维实体模型和力学模型，在计算机上建造出产品的整体模型，并针对该产品在投入使用后的各种情况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能的先进技术，其目的是为物理机样的设计和制造提供依据。运动仿真技术是从分析解决产品整体性能及其相关问题的角度出发，解决传统的设计与制造过程弊端的高新技术。工程设计人员可以直接利用PRO/E系统所提供的各零部件的物理信息及几何信息，在运动仿真内定义零部件间的连接关系并进行虚拟装配，从而获得机械设计系统的虚拟样机，在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断改进，直至获得最优设计方案，再做物理样机。这样做的意义在于减少了甚至免除了制作物理样机的经费，缩短了产品开发周期，提高了市场竞争力。542仿真过程（1）机构仿真1打开装配图，点击“机构”命令图52点击“机构”2建立两个电动机西安交通大学城市学院毕业设计（论文）32图53建立电动机3点击“机构分析”，弹出界面图56机构分析4点击运行（2）仿真动画获取1点击“回放”右键选择“播放”西安交通大学城市学院毕业设计（论文）33图58启动动画2点击“动画”中“捕获”命令图59动画4设置“捕获”命令参数设置“捕获”中动画放置目录、图像大小等参数后，点击“确定”等待计算机运行捕获即可得到仿真动画。西安交通大