畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）螺旋式千斤頂j結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課 題 名 稱(chēng) 螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 1141402015 系、年級(jí)專(zhuān)業(yè) 魏源國(guó)際2011級(jí) 11機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 指 導(dǎo) 教 師 職 稱(chēng) 講 師 二0一五年五月 內(nèi)容提要 千斤頂是一種起重高度比較小的簡(jiǎn)單起重設(shè)備。主要用于廠(chǎng)礦、交通運(yùn)輸、企業(yè)等部門(mén)。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠、方便操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過(guò)頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。而螺旋千斤頂是千斤頂中最小的種，體積小方便攜帶，造價(jià)低，在日常生活中被廣泛應(yīng)用。螺旋千斤頂也是一種最簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)，主要由螺桿、手柄、底座、螺套、旋轉(zhuǎn)桿、擋環(huán)、托杯等

2、零部件組裝而成的。本文主要分析螺旋千斤頂工作原理的基礎(chǔ)上，研究其組成，根據(jù)螺旋千斤頂?shù)某休d需求，計(jì)算螺桿、螺紋等關(guān)鍵件的承載及受力分析；并利用cad軟件及三維造型軟件對(duì)其進(jìn)行二維及三維設(shè)計(jì)。最后利用solidworks軟件對(duì)設(shè)計(jì)的螺旋千斤頂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬仿真。 本文從螺旋千斤頂?shù)牧悴考脑O(shè)計(jì)與選材等多方面，闡述了它設(shè)計(jì)的全過(guò)程。結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求和理論計(jì)算公式，最終完成了該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。abstract jack is a lifting height is relatively small and simple lifting equipment. mainly used for industri

3、al, transportation, business and other departments. the structure is light and durable, flexible and reliable, convenient operation. jack is made of rigid top lifts as a working device, through the bracket at the top or bottom bracket claws in the short distance in lifting weights in the light small

4、 lifting equipment. the screw jack is jack in the smallest one, small volume and convenient carrying, low cost and in daily life is widely used.screw jack is a most simple mechanical transmission, which is mainly composed of a screw, a handle, a base seat, screw sleeve, rotary rod, a baffle ring, a

5、supporting cup components assembled. this paper mainly analyzes the screw jack working principle based on its composition, according to screw jack load demand calculated screw, screw thread of the key parts of the load and stress analysis; and the use of cad software and 3d modeling software for the

6、 a two-dimensional and three-dimensional design. the last screw jack of motion simulation by using solidworks software. this article from the parts of the screw jack the design and material selection and other aspects, expounds the design process of it. the calculation formulas of the product design

7、 and theory, finally completed the design of the product. 目錄內(nèi)容提要iabstractii1 緒論11.1研究意義11.2 起重機(jī)械的概述21.3螺旋千斤頂21.4.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀32.2千斤頂?shù)墓ぷ髟?2.3 螺旋千斤頂?shù)男阅軈?shù)43 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)與計(jì)算53.1螺桿的設(shè)計(jì)53.2螺的設(shè)計(jì)93.3底座的設(shè)計(jì)113.4.旋轉(zhuǎn)桿的設(shè)計(jì)123.5 螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)144 千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)仿真144.1國(guó)內(nèi)的模擬仿真技術(shù)154.2基于solidworks的三維建模164.3底座的畫(huà)法極其過(guò)程164.4 起重螺桿的畫(huà)法及其過(guò)程194.5 頂蓋的畫(huà)法

8、和過(guò)程214.6旋轉(zhuǎn)桿的畫(huà)法及其過(guò)程245.千斤頂裝配266.運(yùn)動(dòng)仿真286.1 千斤頂爆炸視圖的制作過(guò)程286.2千斤頂三維動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程296.3 仿真結(jié)果31參考文獻(xiàn)34致謝35 1 緒論 1.1研究意義在我們生活中起重機(jī)械已經(jīng)是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、減輕體力勞動(dòng)、提高生產(chǎn)率的重要機(jī)械工具，生活中也同樣有太逗的地方離不開(kāi)起重機(jī)械，生活中有太多的重物都得靠起重機(jī)械來(lái)進(jìn)行移動(dòng)搬遷。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷的提高，車(chē)已經(jīng)是我們生活中必不可少的工具了，起重裝置中千斤頂在汽車(chē)生產(chǎn)及維修中就起到非常重要的作用，就如我們經(jīng)常可以看到汽修廠(chǎng)里到處是千斤頂經(jīng)車(chē)子支撐起來(lái)的場(chǎng)面，車(chē)的維修都必

9、須用千斤頂。所以千斤頂?shù)难芯烤偷玫胶芎玫陌l(fā)展，目前千斤頂分為手動(dòng)式千斤頂及自動(dòng)式千斤頂，無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)的其結(jié)構(gòu)上都可以為液壓，機(jī)械，氣壓三種。液壓千斤頂具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，起重質(zhì)量大的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是不能長(zhǎng)時(shí)間的起重，長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)使其下滑，還可能泄油造成環(huán)境污染，。機(jī)械式的千斤頂可分為剪式和螺旋式。剪式是小汽車(chē)上備用最常見(jiàn)的。該千斤頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)小巧、質(zhì)量輕。但是其穩(wěn)定性不好。螺旋式的千斤頂比液壓的少見(jiàn)那么一點(diǎn)點(diǎn)，螺旋式千斤頂主要運(yùn)用到重工行業(yè)中，它能夠優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間大量的進(jìn)行工作、什么樣的中午都可以來(lái)搬動(dòng)不管大小、對(duì)外界環(huán)境要求相對(duì)于其他的要低那么一點(diǎn)點(diǎn)低、所以工作環(huán)境很清潔。但是缺點(diǎn)是

10、體積大，外觀(guān)略顯笨重且效率較低。氣壓式千斤頂是最興起的一種新型起重千斤頂，像這樣的千斤頂?shù)墓ぷ髟硐鄬?duì)于算是簡(jiǎn)單的，就是可以直接利用汽車(chē)尾氣來(lái)給一個(gè)皮囊中進(jìn)行充氣，在皮囊中搞出一個(gè)有一定的壓強(qiáng)差的環(huán)境從而實(shí)現(xiàn)起重汽車(chē)。顯然對(duì)于這種千斤頂其優(yōu)點(diǎn)是根本不會(huì)在起重的過(guò)程中把汽車(chē)這也掛一塊那也掛一塊的、且起重的高度還蠻高的、工作的環(huán)境也是沒(méi)得說(shuō)的了清潔。但是氣壓式千斤頂也有缺點(diǎn)，最主要的就是不能夠支撐太長(zhǎng)的時(shí)間以及價(jià)格不是很好商量太貴、其次是在取氣過(guò)程中需要在尾氣處取氣源，因此我覺(jué)嗎，取氣過(guò)程肯定簡(jiǎn)單不了，所以取氣本來(lái)就是比較的困難的。由此可見(jiàn)螺旋式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、清潔同時(shí)穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)?？墒怯捎?/p>

11、現(xiàn)在市場(chǎng)的的螺旋式千斤頂?shù)哪莻€(gè)尺寸高度是個(gè)麻煩事，因?yàn)樗荒芴甙?，因此?duì)于很多情況來(lái)說(shuō)根本使用不了像這樣的千斤頂了。因此我覺(jué)得設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單可靠、而且外觀(guān)也看的過(guò)去，同時(shí)能把起重的高度設(shè)計(jì)到離地110mm左右，那樣的話(huà)在大多情況下就可以使用了，我相信這樣的螺旋千斤頂在現(xiàn)實(shí)生活中是很有實(shí)用價(jià)值的。1.2 起重機(jī)械的概述 起重機(jī)械的動(dòng)力更多為電力,也可以使用內(nèi)燃機(jī),人力僅用于小輕型起重設(shè)備或特殊需要。起重機(jī)械的運(yùn)動(dòng),軸承機(jī)制、權(quán)力和控制設(shè)備和安全設(shè)備,信號(hào)設(shè)備,等,是一種間歇運(yùn)行方式,提高供應(yīng)下降和水平移動(dòng)處理機(jī)械。起重機(jī)械過(guò)程通常用重復(fù)的循環(huán)性質(zhì)。一個(gè)完整的操作周期一般包括獲取、下降

12、,卸貨,起重,翻譯,然后回到他的地方。起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)部門(mén)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們的日常生活。吊車(chē)司機(jī)更多的權(quán)力,也可以使用內(nèi)燃機(jī),人力僅用于小輕型起重設(shè)備或特殊需要。1.3螺旋千斤頂 螺旋千斤頂是可以單靠人力就可以驅(qū)動(dòng)的一種小型機(jī)械，其在我們的生活中運(yùn)用的非常的廣泛，各個(gè)行業(yè)基本上的需要用到，單由于其體積小承受力并不是很大所以在一些大場(chǎng)合并不適合千斤頂?shù)氖褂?，而且千斤頂?shù)姆N類(lèi)非常的多，單主要要是分為液壓千斤頂，螺旋千斤頂，機(jī)械式千斤頂。千斤頂?shù)倪\(yùn)用廣泛，最要體先在我們的日常生活總，列如：汽車(chē)的修理，一個(gè)非常常見(jiàn)的行業(yè)，現(xiàn)在得社會(huì)基本上走到那里都可以看到汽車(chē)修理廠(chǎng)的存在

13、，而在汽車(chē)修理這行業(yè)中千斤頂就起到了不可替代的作用，沒(méi)有千斤頂汽車(chē)修理基本就沒(méi)法進(jìn)行，沒(méi)千斤頂?shù)闹尉筒豢赡芎芎玫男蘩淼?。本次設(shè)計(jì)的千斤頂示意圖如下：圖 1.1千斤頂1.4.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)千斤頂技術(shù)真的算是起步發(fā)展非常較晚的了，還由于缺少和國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)的交流，所以直到1979年才開(kāi)始慢慢的接觸到類(lèi)似國(guó)外臥式千斤頂這樣的先進(jìn)產(chǎn)品。但是經(jīng)過(guò)我們自己重新對(duì)產(chǎn)品不斷的設(shè)計(jì)優(yōu)化，在很多方面都超過(guò)了國(guó)外的產(chǎn)品，列如：外觀(guān)美觀(guān)方面、使用方便方面、承載能力強(qiáng)方面、壽命長(zhǎng)等方面都超過(guò)了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，并且迅速的進(jìn)軍到歐美的市場(chǎng)中去了，由此可見(jiàn)我國(guó)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力還是非常強(qiáng)的。經(jīng)過(guò)多年的設(shè)計(jì)制造

14、生產(chǎn)的實(shí)踐，除了一開(kāi)始的臥式千斤頂以外，經(jīng)過(guò)我國(guó)不斷的研究，在千斤頂行業(yè)中規(guī)格是非常的齊全的，同時(shí)還研制出了很多的新型千斤頂，如：折疊式液壓千斤頂、新型剪式千斤頂、快速升降千斤頂、多用途千斤頂、便攜式電動(dòng)千斤頂?shù)鹊?，形成了一套系列產(chǎn)品。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)對(duì)千斤頂?shù)囊笠彩窃絹?lái)越高了；同時(shí)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的加劇，用戶(hù)的要求的不斷提升，將迫使千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)也要不斷提高，才能適應(yīng)不斷發(fā)展的要求及用戶(hù)的需求。用戶(hù)喜歡的、市場(chǎng)需要的千斤頂不僅要求重量輕，攜帶方便，外形美觀(guān)，使用可靠，還會(huì)對(duì)千斤頂?shù)倪M(jìn)一步自訂化，甚至智能化都有所要求。2)國(guó)外現(xiàn)狀 早在20世紀(jì)40年代的時(shí)候，臥式千斤頂就已經(jīng)開(kāi)

15、始在汽車(chē)維修行業(yè)中得到很好的使用，但是由于當(dāng)時(shí)的那些技術(shù)和使用的原因，千斤頂設(shè)計(jì)的時(shí)候尺寸和體積都較大，承載能力較低，使用起來(lái)真的很不不便。后來(lái)隨著社會(huì)個(gè)行業(yè)需求量的加大以及千斤頂技術(shù)的高速發(fā)展，在90年代初的時(shí)候，國(guó)外大部分用戶(hù)用臥式千斤頂取代了立式千斤頂。在90年代后期一些新型的千斤頂也相繼出現(xiàn)如充氣式千斤頂和便攜式千斤頂。充氣千斤頂是由保加利亞一汽車(chē)運(yùn)輸研究所發(fā)明的，它由彈性的而又非常堅(jiān)固的橡膠制成。power-riserii型便攜式液壓千斤頂則可以用于所有類(lèi)型的鐵道車(chē)輛。另外一種名為tcuck jack的便攜式液壓千斤頂則可以用于對(duì)已斷裂的貨車(chē)轉(zhuǎn)向彈簧進(jìn)行快速的現(xiàn)場(chǎng)維修，并能完全由轉(zhuǎn)向

16、架側(cè)架支撐住。2.千斤頂設(shè)計(jì)及工作原理2.1設(shè)計(jì)原理 螺旋千斤頂?shù)脑硎抢幂^小的扭矩產(chǎn)生較大的軸向推動(dòng)力，以達(dá)到升降重物的目的，且傳力螺紋的螺旋升角很小具有很好的自鎖能力，以此可以更好地控制升降的高度，本產(chǎn)品采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降，使其固有高度降低了很多，大概可以降到那種一級(jí)的一半，同時(shí)起重高度可以到達(dá)一個(gè)較大的值。2.2千斤頂?shù)墓ぷ髟砺菪Ы镯斒峭ㄟ^(guò)往復(fù)扳動(dòng)手柄，拔爪即推動(dòng)齒輪間隙回轉(zhuǎn)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達(dá)到起重拉力的功能，液壓千斤頂所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說(shuō)，液體各處的壓強(qiáng)是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加

17、的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過(guò)液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達(dá)到一個(gè)變換的目的。螺旋千斤頂通過(guò)螺紋來(lái)傳遞力，其原理圖如下： 圖 2.1螺旋傳力原理圖 采用螺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞力。2.3 螺旋千斤頂?shù)男阅軈?shù) 本螺旋千斤頂?shù)淖畲笃鹬馗叨葹?10cm,動(dòng)力為人力驅(qū)動(dòng)，螺旋千斤頂?shù)妮S向承載力f=20000n,其承載重量為5t，螺紋采用梯形螺紋設(shè)計(jì)。3 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)與計(jì)算3.1螺桿的設(shè)計(jì) 1.螺桿材料的選擇 由于本次設(shè)計(jì)的螺旋式千斤頂是用人力來(lái)驅(qū)動(dòng)的，因此轉(zhuǎn)速肯定是很不均勻的而且轉(zhuǎn)速也快不到那里去，同時(shí)對(duì)于那些單個(gè)的螺旋作用的面積

18、受力并不不是很大，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，以及螺桿材料常用的那些材料 q235、q275、40、 45、55 等。本次設(shè)計(jì)螺桿就選則最為常見(jiàn)的 45 鋼。 2.螺紋的選擇 常見(jiàn)的傳動(dòng)螺紋分為梯形、矩形及鋸齒形。其中梯形螺紋又最常用。其牙型為等腰梯形，牙型角=30。梯形螺紋相對(duì)于矩形螺紋，他的傳動(dòng)效率低一些，穩(wěn)定性比矩形更好，工藝性能也要好的多。而鋸齒形的螺紋效率是高些，但其加工成本太高，結(jié)構(gòu)也不是對(duì)稱(chēng)的。從各個(gè)方面來(lái)看，梯形螺紋更加適合我們這款產(chǎn)品的需要，具體的選擇根據(jù)gb/t 5796.3-2005來(lái)選定。3.1.2螺桿尺寸的計(jì)算 根據(jù)螺桿在工作中所受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩及軸向力，而且摩擦力也是一個(gè)大問(wèn)題，

19、螺桿和螺母旋和時(shí)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，所以螺紋的磨損經(jīng)常造成螺紋失效。首先就要考慮螺紋的耐磨性，在去確定螺桿的中徑d。然后選其他的尺寸公稱(chēng)直徑d，螺距p等等。 1.耐磨性計(jì)算 根據(jù)耐磨性的條件 (3.1) p為螺紋工作表面壓力,單位mp； f為螺桿上的軸向壓力，單位n； a 為螺紋的承壓面積，單位mm； d為螺桿的中徑，單位mm； h為螺紋的工作高度，單位mm； 為螺紋工作圈數(shù)； p 為材料的許用壓力；對(duì)于梯形螺紋,h=0.5p；所以 (3.2)螺母高度 (3.3)3.1-2中一般取1.23.5。因?yàn)槁菽冈谑褂煤蟛荒苷{(diào)整間隙，導(dǎo)致受力不均勻，所以取1.22.5,。對(duì)于有些也可以取2.53.5，這類(lèi)螺

20、母可作支撐螺母。當(dāng)傳動(dòng)精度很高，使用壽命長(zhǎng)時(shí)可取4。 綜上所訴，=1.2較適合本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。螺母材料選擇青銅，滑動(dòng)速度3.0m/min，所以p=18mpa,摩擦系數(shù)f=0.1。代入（3.1-2）中得 20mm在由查表可得公稱(chēng)直徑d=28mm。由于d=28mm，查表可得表3.1取螺距 p=5 mm，則中徑d2 = 22mm 。 3.螺桿強(qiáng)度計(jì)算 螺桿在工作時(shí)承受軸向壓力f和扭矩t的作用。因此螺桿的危險(xiǎn)截面上既有壓縮（或拉伸）應(yīng)力，又有切應(yīng)力。所以根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力: （3.4）f表示螺桿所受的軸向壓力，單位n；a表示螺桿段的危險(xiǎn)截面積， 單位mm；表示螺桿段的抗扭截面模量

21、系數(shù)，單位mm；螺桿材料的許用應(yīng)力，mpa；滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力： （3.5）又知45鋼的屈服極限為： 有因?yàn)榇颂幇踩禂?shù)取 s=3,所以 =335/3 =118.3mpa 所以 由以上可知滿(mǎn)足要求： 4.螺紋自鎖驗(yàn)算 檢驗(yàn)螺旋副是否滿(mǎn)足自鎖的條件為： （3.6） 式中：y為螺紋中徑處螺旋升角 ； 為當(dāng)量摩擦角； 為螺旋副的當(dāng)量摩擦系 （3.7） （3.8）為保證自鎖，螺紋中徑處螺旋升角至少要比當(dāng)量摩角小1度：所以滿(mǎn)足 5.螺紋的穩(wěn)定性驗(yàn)算在正常情況下，螺桿承受的軸向壓力f必須小于零界載荷。所以應(yīng)滿(mǎn)足： （3.9） 螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；為零界載荷；由歐拉公式 （3

22、.10）其中e為螺桿材料的拉壓彈性模量，單位mpa,；為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)；i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，單位；l為螺桿的工作長(zhǎng)度，單位mm;所以 （3.11）i為危險(xiǎn)截面的半徑，,l取100mm；帶入上式 （3.12）所以滿(mǎn)足要求由上可知螺桿的參數(shù)：螺桿長(zhǎng)度為100mm,螺距p=5mm,材料45鋼，牙型角其結(jié)構(gòu)如下：圖3.1螺桿3.2螺的設(shè)計(jì) 1.螺母材料的選定 對(duì)于千斤頂我們都有速度要求，這里千斤頂?shù)幕瑒?dòng)速度要小于3mm/min。而螺母的材料一般都有鋼、青銅以及鑄鐵，這里螺旋千斤頂承載力也不是很大，所以我們選擇45鋼為螺母的材料。又螺母高度為h： （3.13）由螺桿參數(shù)可知： （3.14）又因?yàn)椋?/p>

23、所以 (3.15)螺紋的實(shí)際高度應(yīng)為。而 其中p為螺距，由螺桿的參數(shù)可知p=5mm.u一般取10以下的整數(shù)，這里取8。所以螺母實(shí)際高度： （3.16） 2.螺母強(qiáng)度校核 螺母的牙紋工作中受到剪切力和擠壓力的作用，校核螺母強(qiáng)度就只要校核剪切力和擠壓力是否滿(mǎn)足要求即可。螺母牙紋的彎曲強(qiáng)度條件為： （3.17） 螺母牙紋的剪切強(qiáng)度條件為： （3.18） 其中，l為彎曲力臂，單位mm，。b為螺紋牙根厚度，單位mm。為許用應(yīng)力，單位mpa。為彎曲應(yīng)力，單位mpa。因?yàn)槁菽覆牧蠟榍嚆~，則 ， 這里取=30mpa，=50mpa,又 （3.19）所以因?yàn)閡=8則 （3.20）所以由上可知，此螺母滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

24、螺母的基本尺寸為，高度為40mm,螺距為5mm.3.3底座的設(shè)計(jì)因?yàn)榇饲Ы镯斒潜銛y式千斤頂，所以體積不能太大，且外觀(guān)要看的過(guò)去。產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)還是要有人用才行的，要是別人看到這個(gè)外觀(guān)就不喜歡了，那就不是我們?cè)O(shè)計(jì)本產(chǎn)品的初衷了。便攜式千斤頂?shù)耐庥^(guān)要好，且重量不能過(guò)重。而且千斤頂?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)都是圓的，底座肯定也要設(shè)計(jì)成圓形的，這樣既可以節(jié)約材料，又可以看起來(lái)美觀(guān)，更重要的是曲線(xiàn)型可以很好的減小應(yīng)力集中。千斤頂?shù)牟牧线x擇45鋼作為材料。由前面的各個(gè)設(shè)計(jì)可以將外殼設(shè)計(jì)的如下一樣： 圖3.1底座尺寸標(biāo)注如下：圖3.2底座 由上圖進(jìn)行強(qiáng)度校核，千斤頂工作時(shí)最主要是承受壓力，同時(shí)與千斤頂接觸的地面要盡可能的平，

25、讓千斤頂受力均勻。因此校核就是壓力要小于許用應(yīng)力，即 （3.8-1） 如果不計(jì)千斤頂?shù)淖灾貏t （3.21）由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可知： （3.22） 又45鋼的屈服極限為，去安全系數(shù)為2.則 （3.23） 則 （3.24）顯然滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3.4旋轉(zhuǎn)桿的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)桿需要經(jīng)常的使用，強(qiáng)度必須要好，所以選擇45鋼作為旋轉(zhuǎn)桿的材料。45鋼經(jīng)過(guò)表面淬火，以增加其表面強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)可知手柄的截面直徑為10mmm，且手柄的結(jié)構(gòu)需要一個(gè)杠桿結(jié)構(gòu)，由前面可知杠桿的力臂為l=30mm。校核旋轉(zhuǎn)桿強(qiáng)度：由前面可知，45鋼的屈服極限為。由于是人力驅(qū)動(dòng)所以安全系數(shù)取s=2.則 （3.25）又因?yàn)樾D(zhuǎn)桿的最大剪切力應(yīng)該小于其許用應(yīng)

26、力，即 （3.26）又因?yàn)?（3.27）而且 （3.28）即 （3.29）則 顯然，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。那么旋轉(zhuǎn)桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：圖3.3旋轉(zhuǎn)桿其基本尺寸如下：圖3.4 旋轉(zhuǎn)桿3.5 螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 此處因?yàn)槁葆斒菢?biāo)準(zhǔn)件，所以不需要自己設(shè)計(jì)，只要去買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)件就可以了，這里選擇的螺釘為m8,其結(jié)構(gòu)如下：圖3.5 螺釘4 千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)仿真4.1模擬仿真的發(fā)展歷史隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，3d模擬技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，虛擬模型以及計(jì)算機(jī)仿真是一項(xiàng)涉 及很多 個(gè)學(xué)科領(lǐng)域地 前沿科學(xué) 技術(shù)，20世紀(jì)80年代發(fā)達(dá)國(guó)際提出 了這些概念，這技術(shù)在過(guò)去10年里得了快速發(fā)展而且達(dá)到實(shí) 用階段。但是 我國(guó)在這領(lǐng)域還是有一定差

27、距的和發(fā)達(dá) 國(guó)家 相比，但 還是已經(jīng) 引起有 關(guān)部門(mén)和科學(xué)家重視，國(guó)家自然科學(xué)基金以及國(guó)家高技術(shù)都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入 研究項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)高校和研究部門(mén)都 在 緊跟國(guó) 際 先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)積極地投入到了這一領(lǐng)域，且取得一定的研究成果。國(guó) 內(nèi)各 大高校 都爭(zhēng)相進(jìn)入此領(lǐng)域進(jìn)行研究，如清華大學(xué)，西安交大，上海交大等等大學(xué)都有研究。并且有了一定的成果，國(guó)家大力支持虛擬仿真事業(yè)的發(fā)展，爭(zhēng)取讓我國(guó)跟上發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐。solidworks軟件是一個(gè)建立于cad/cam/cae/pdm的集成系統(tǒng)軟件，其發(fā)展在仿真領(lǐng)域是最快的，占領(lǐng)市場(chǎng)最多的軟件。solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真是通過(guò)其自帶插件aniimator 進(jìn)行

28、仿真的。進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作首先必須 先建立三維模型，才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 仿真，通過(guò) 觀(guān)察零件 的外 觀(guān)顏色變化以及零 件的位 置變化等辦法得到動(dòng)畫(huà)效果。solidworks動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)包含以下幾種：1. animator的動(dòng)畫(huà)模擬：2. 動(dòng)畫(huà)模擬工具模擬：3. vba編程以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的動(dòng)畫(huà)模擬： solidworks還可以進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)模擬動(dòng)畫(huà)的制作，其制作不同于以往的那些文獻(xiàn)，都采用flash等動(dòng)畫(huà)軟件制作，這些軟件制作的效果并不是很好，但是solidworks是利用制作重力熱管內(nèi)蒸汽流動(dòng)的過(guò)程的動(dòng)畫(huà)。其效果比傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)制作要好的多。4.2國(guó)內(nèi)的模擬仿真技術(shù)虛擬模型以及計(jì)算機(jī)仿真是一項(xiàng)涉 及很多 個(gè)學(xué)科領(lǐng)

29、域地 前沿科學(xué) 技術(shù)，20世紀(jì)80年代發(fā)達(dá)國(guó)際提出 了這些概念，這技術(shù)在過(guò)去10年里得了快速發(fā)展而且達(dá)到實(shí) 用階段。但是 我國(guó)在這領(lǐng)域還是有一定差距的和發(fā)達(dá) 國(guó)家 相比，但 還是已經(jīng) 引起有 關(guān)部門(mén)和科學(xué)家重視，國(guó)家自然科學(xué)基金以及國(guó)家高技術(shù)都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入 研究項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)高校和研究部門(mén)都 在 緊跟國(guó) 際 先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)積極地投入到了這一領(lǐng)域，且取得一定的研究成果。國(guó) 內(nèi)各 大高校 都爭(zhēng)相進(jìn)入此領(lǐng)域進(jìn)行研究，如清華大學(xué)，西安交大，上海交大等等大學(xué)都有研究。并且有了一定的成果，國(guó)家大力支持虛擬仿真事業(yè)的發(fā)展，爭(zhēng)取讓我國(guó)跟上發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐。solidworks軟件是一個(gè)建立于cad/cam/c

30、ae/pdm的集成系統(tǒng)軟件，其發(fā)展在仿真領(lǐng)域是最快的，占領(lǐng)市場(chǎng)最多的軟件。solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真是通過(guò)其自帶插件aniimator 進(jìn)行 仿真的。進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作首先必須 奧建立三維模型，才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 仿真，通過(guò) 觀(guān)察零件 的外 觀(guān)顏色變化以及零 件的位 置變化等辦法得到動(dòng)畫(huà)效果。solidworks動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)包含以下幾種：4. animator的動(dòng)畫(huà)模擬：5. 動(dòng)畫(huà)模擬工具模擬：6. vba編程以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的動(dòng)畫(huà)模擬： solidworks還可以進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)模擬動(dòng)畫(huà)的制作，其制作不同于以往的那些文獻(xiàn)，都采用flash等動(dòng)畫(huà)軟件制作，這些軟件制作的效果并不是很好，但是solidworks

31、是利用制作重力熱管內(nèi)蒸汽流動(dòng)的過(guò)程的動(dòng)畫(huà)。其效果比傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)制作要好的多。4.3基于solidworks的三維建模建模過(guò)程零件建模過(guò)程，就是讓許多個(gè)特征相互疊加來(lái)建模、拉伸或旋轉(zhuǎn)的操作過(guò)程。按照創(chuàng)建順序，零件特征可分為基本特征以及構(gòu)造特征，所以零件的建模過(guò)程有如下幾個(gè)步驟：（1） 首先進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模式。（2）分析零件特征。（3）創(chuàng)建和修改基本特征。 （4）創(chuàng)建和修改其他的構(gòu)造特征。 （5）完成之后，存儲(chǔ)零件模型。4.3.1 底座的畫(huà)法極其過(guò)程(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“上視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具。（3）單擊（圓）工具，過(guò)草圖原點(diǎn)

32、繪制一個(gè)圓。單擊退出草圖。 (4) 單擊（拉伸凸臺(tái)），然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定拉伸的長(zhǎng)度，然后單擊（確定），運(yùn)用此方法，畫(huà)出底座的整個(gè)框架圖。（5）單擊（拉伸切除），如圖4.1，在選項(xiàng)中點(diǎn)擊完全貫穿，在草圖基準(zhǔn)面上畫(huà)出相應(yīng)的圓，有智能尺寸定出尺寸，單擊（確定）。 圖4.1拉伸切除選項(xiàng)（6）單擊（圓心/起/終點(diǎn)圓?。┊?huà)出圖紙所要求的直線(xiàn)與直線(xiàn)之間的圓角，在圖4.2中設(shè)定所需圓角的半 。 徑，然后單擊（確定）。 （7）通過(guò)草圖繪制畫(huà)出筋的草圖，單擊退出草圖。單擊（筋），生成實(shí)體。單擊（圓周陣列），生成另外三條筋。 （8）再次單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖2的繪制，設(shè)定基準(zhǔn)面2，單擊（直線(xiàn)

33、）畫(huà)一條直線(xiàn)，然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定直線(xiàn)的尺寸，然后單擊。 圖4.2 參數(shù)設(shè)置（9）根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)畫(huà)出一個(gè)矩型，在頂部菜單中點(diǎn)擊插入曲線(xiàn)螺旋線(xiàn)，繪制出螺旋線(xiàn)，根據(jù)底圓柱長(zhǎng)度選擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)畫(huà)出螺旋線(xiàn)，單擊（確定）。 （10）單擊（退出草圖），單擊（掃描），繪制出螺紋。生成實(shí)體，如圖4.3。 圖4.3 底座三維圖 圖4.4 底座剖面圖4.4 起重螺桿的畫(huà)法及其過(guò)程(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“上視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖1的繪制。（3）單擊（圓）工具，過(guò)草圖原點(diǎn)繪制一個(gè)圓，單擊（智能尺寸）來(lái)標(biāo)定圓的尺寸。單擊退出草圖

34、。 (4) 單擊（拉伸凸臺(tái)），然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定拉伸的長(zhǎng)度，然后單擊（確定），運(yùn)用此方法，畫(huà)出螺旋桿的整個(gè)實(shí)體框架圖。（5）單擊（圓角）畫(huà)出螺旋桿上圖紙所要求的圓角。（6）單擊（草圖繪制）工具，單擊（點(diǎn)），在前視基準(zhǔn)面上根據(jù)尺寸要求選出點(diǎn)。（7）在前視基準(zhǔn)面上，單擊（圓）工具，單擊（智能尺寸）來(lái)標(biāo)定圓的尺寸。單擊退出草圖。單擊（拉伸切除），在選項(xiàng)中點(diǎn)擊完全貫穿，單擊（確定）。（8）再次單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖繪制，設(shè)定基準(zhǔn)面，單擊（直線(xiàn)）畫(huà)一條直線(xiàn)，然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定直線(xiàn)的尺寸，然后單擊（確定），根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)畫(huà)出一個(gè)矩形，在頂部菜單中點(diǎn)擊插入曲線(xiàn)螺旋線(xiàn)，如

35、圖5，繪制出螺旋線(xiàn)，根據(jù)底圓柱長(zhǎng)度選擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)畫(huà)出螺旋線(xiàn)，單擊（確定），單擊（退出草圖），單擊（掃描），繪制出螺紋。生成實(shí)體，如圖4.6。 圖4.5 參數(shù)設(shè)置圖4.6 起重桿三維實(shí)體圖4.5 頂蓋的畫(huà)法和過(guò)程(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“上視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖1的繪制。（3）單擊（圓）工具，過(guò)草圖原點(diǎn)繪制一個(gè)圓，單擊（智能尺寸）來(lái)標(biāo)定圓的尺寸。單擊退出草圖。(4) 單擊（拉伸凸臺(tái)），然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定拉伸的長(zhǎng)度，然后單擊（確定），運(yùn)用此方法，畫(huà)出螺旋桿的整個(gè)實(shí)體框架圖。（5）單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)

36、行草圖2的繪制。在前視基準(zhǔn)面上，單擊（3點(diǎn)圓?。└鶕?jù)圖紙運(yùn)用三點(diǎn)圓弧在介于兩個(gè)圓面之間畫(huà)一條弧線(xiàn)。 圖4.7 參數(shù)設(shè)置（6）單擊（退出草圖），單擊（旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體，在圖7中設(shè)定旋轉(zhuǎn)范圍，然后單擊（確定），生成旋轉(zhuǎn)體，生成實(shí)體。 圖4.7 參數(shù)設(shè)置 （7）單擊（中心線(xiàn)）工具，過(guò)草圖原點(diǎn)繪制一條垂直的對(duì)稱(chēng)虛線(xiàn)。 （8） 以中心線(xiàn)作為基準(zhǔn)，單擊（直線(xiàn)）畫(huà)一條直線(xiàn)，然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定直線(xiàn)的尺寸，然后單擊（確定），運(yùn)用此方 法，畫(huà)出所需要的兩條直線(xiàn)，以及確定它的尺寸。（9）單擊（拉伸切除），在上面窗口中，選擇圖中尺寸，單擊（確定）。（10）單擊（圓周陣列），如圖4.8

37、選擇角度：360度；選擇個(gè)數(shù)：24；單擊（確定）。生成實(shí)體圖。 如圖4.10。 圖4.8參數(shù)設(shè)置 圖4.9 圖4.10 頂蓋三維實(shí)體圖4.6旋轉(zhuǎn)桿的畫(huà)法及其過(guò)程(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“前視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖1的繪制。（3）單擊（中心線(xiàn)）工具，過(guò)草圖原點(diǎn)繪制一條垂直的對(duì)稱(chēng)虛線(xiàn)。如圖4.11。 (4) 以中心線(xiàn)作為基準(zhǔn)，單擊（直線(xiàn)）畫(huà)一條直線(xiàn)，然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來(lái)設(shè)定直線(xiàn)的尺寸，然后單擊（確定），運(yùn)用此方法，畫(huà)出所需要的所有直線(xiàn)，以及確定它的尺寸。 （5）單擊（退出草圖），單擊（旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)生

38、成實(shí)體，在圖4.12中設(shè)定旋轉(zhuǎn)范圍，然后單擊（確定），生成旋轉(zhuǎn)體，生成實(shí)體。 圖4.12（6）單擊（倒角）畫(huà)出旋轉(zhuǎn)桿上圖紙所要求的倒角。 如圖4.13。 圖4.12 旋轉(zhuǎn)參數(shù) 圖4.13 旋轉(zhuǎn)桿三維實(shí)體圖 螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件，可直接從零件庫(kù)里找。如圖4.14。 圖4.14 螺釘5.千斤頂裝配1. 裝配體的裝配方法極其過(guò)程（1）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，單擊（裝配體），新建一個(gè)裝配體文件。（2）單擊（插入零部件），瀏覽要打開(kāi)的文件，點(diǎn)擊（確定）。（3）首先插入千斤頂?shù)闹鞲闪慵菪龡U，然后插入底座，用移動(dòng)零件，單擊 （配合），在配合列表中選擇“同心軸”，“配合選擇”中選擇螺旋桿和頂墊的大小相等的圓

39、周，單擊（確定）。（4）再插入頂蓋，用移動(dòng)零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”，“配合選擇”中選擇起重螺桿和頂蓋的大小相等的圓周，如圖5.1。 （5）再插入螺釘，用移動(dòng)零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”和“重合”，“配合選擇”中選擇螺套和底座的大小相等的圓周和上表面，單擊（確定）。（6）最后插入旋轉(zhuǎn)桿，用移動(dòng)零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“重合”，“配合選擇”中選擇起重螺桿和旋轉(zhuǎn)桿，使旋轉(zhuǎn)桿上的圓的圓心和起重螺桿的軸線(xiàn)相重合，單擊（確定）。（7）完成裝配體。如圖5.1。 圖5.1 配合選項(xiàng) 圖5.2 裝配體 6.運(yùn)動(dòng)仿真6.1 千斤頂爆炸視圖的制作過(guò)程 （1）打開(kāi)裝

40、配體，在界面中單擊動(dòng)畫(huà)1，將所有時(shí)間歸零，如圖6.1，然后界定時(shí)間。 圖6.1 動(dòng)畫(huà)選項(xiàng) （2）單擊（爆炸視圖），然后將零件依次移動(dòng)到原定位置，如圖6.2。 圖6.2 裝配體分解圖（3）單擊（動(dòng)畫(huà)向?qū)В?，在圖6.2中選擇爆炸，單擊下一步，選定時(shí)間，單擊完成。 圖6.2 動(dòng)畫(huà)類(lèi)型選項(xiàng) （4）再單擊（動(dòng)畫(huà)向?qū)В?，在圖6.2中選擇解除爆炸，單擊下一步，選定時(shí)間，單擊完成。（5）單擊（保存），完成千斤頂?shù)谋ㄒ晥D。6.2千斤頂三維動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程 （1）打開(kāi)裝配體，在界面中單擊動(dòng)畫(huà)1，將所有時(shí)間歸零，如圖4.17，然后界定時(shí)間。（2）單擊（模擬），在下拉菜單中選擇旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，單擊確定。 圖6.3 爆炸試圖

41、選項(xiàng) 圖6.4 軸選項(xiàng)（3） 在圖20中單擊旋轉(zhuǎn)模型，單擊下一步，在圖21中選擇y-軸，單擊下一步，設(shè)定時(shí)間，單擊完成。 （4）在裝配體中向上旋轉(zhuǎn)起重螺桿，單擊確定。（5）單擊（保存），完成千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)視圖。6.3 仿真結(jié)果 圖6.5運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程圖6.6 運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程圖 6.7運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程 經(jīng)過(guò)本次仿真得出千斤頂?shù)淖畲蟪休d量為5t。 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中熟悉了solidworks的運(yùn)用，了解了一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)全過(guò)程，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的運(yùn)用，更好的掌握了solidworks的三維建模技術(shù) ，通過(guò)solidworks的仿真得到了，一個(gè)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)完成后的運(yùn)用情況，在虛擬的電腦中進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的模擬，讓我們的

42、設(shè)計(jì)更好的運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中去。 結(jié)語(yǔ) 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的時(shí)間本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿(mǎn)的完成了，首先要感謝我的指導(dǎo)老師，感謝朱老師幾個(gè)月來(lái)細(xì)心的指導(dǎo)。我相信要是沒(méi)有老師這些天的教誨就沒(méi)有今天的成果。同時(shí)老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)給我深刻的映像，所以在以后的工作中我一定要加倍努力，向我的知指導(dǎo)老師學(xué)習(xí)。更要感謝高老師能在百忙中抽出時(shí)間為我輔導(dǎo)，為我提供幫助，能夠讓我正確的使用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決在設(shè)計(jì)中遇到的各類(lèi)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，讓我少走了不少?gòu)澛?。在朱老師的指?dǎo)下我經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)機(jī)械制圖軟件、查詢(xún)資料、反復(fù)整理及修改完成了本次設(shè)計(jì)。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)、三維實(shí)體建模及solidworks軟件等知識(shí)的學(xué)習(xí)，我從理論上了解到了模擬仿真的基本方法、關(guān)鍵技術(shù)、和具體應(yīng)用方法。并且能夠運(yùn)用solidworks軟件對(duì)各種零件進(jìn)行三維實(shí)體建模，掌握了三維實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真的制作的過(guò)程。在本文中我利用solidworks軟件對(duì)螺旋千斤頂進(jìn)行了三維造型，并利用運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)完成了螺旋千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)仿真。由此向大家展示了千斤頂?shù)娜S造型和模擬仿真的方法。但是對(duì)于模擬