完整版基于SolidWorks伸缩式螺旋千斤顶造型设计毕业论文定稿Word下载.docx

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起重高度小，起重量大。

本论文所设计的伸缩式螺旋千斤顶是一种新型螺旋千斤顶，它具有结构简单，起重重量大且稳定的优点。

汽车千斤顶是汽车保养、维修不可缺少的主要举升工具。

随着我国国民经济和汽车工业的发展，小轿车的产量逐年递增，轿车普遍进入平民百姓的家庭生活将成为社会发展的趋势，这使得千斤顶的需求量日益增大。

因此对千斤顶技术的进一步研究，生产出外形美观、安全可靠、使用方便的高性价比产品显得尤为重要。

伸缩式螺旋千斤顶做为一种新型的汽车千斤顶，对此进一步的研究也是不能忽视的。

二、系统结构

图1千斤顶结构简图

1.摇杆2.螺杆3.支臂4.承重台5.齿轮6.底座7.螺栓

三、设计计算

在设计计算时，取支臂夹角250较好，以这个角度设计的支臂，螺杆和销轴的横截面尺寸比较合理。

但在实际使用中，起初起重位置取角度为400开始承重比较好。

随着起重过程在各个构件上作用的载荷逐渐减小，然而主操作力也逐渐减小。

（一）主要构件受力分析

计算垂直载荷，支臂的载荷，螺杆的载荷：

区域安全系数k=（1.1～1.3）,取k=1.2。

垂直载荷Gk=100001.2=1.2N。

支臂载荷T=。

螺杆载荷F=。

（二）选择材料和许用应力

起重螺旋为传力螺旋,主要特点是能承受较大的轴向力,通常要求自锁,螺杆材料应具有较高的强度,较高的耐磨性,螺母材料出要求有较高的强度外,还应有较好的减磨性.因此螺旋副选用梯形螺纹.右旋单线。

材料选取钢-铸铁,螺杆选用45号钢，调质处理=360Nmm2，

==12072Nmm2手动可取=100Nmm2，

螺母材料选铸铁=4555Nmm2取50Nmm2，

=40Nmm2，

千斤顶螺旋手动低速查表取Pp=1825Nmm2取20Nmm2。

（三）按耐磨性计算螺纹中径

螺纹受力范围是F=Tcot～cot去F最大值为3.7104N，

对于梯形螺纹===7.35取整n=8H=nP=58=40。

（四）自锁性验算

由于系单头螺纹，导程S=P=5mm，钢对铸铁f=0.10.12取f=0.11可得螺纹升角为：

==，

故自锁可靠。

（五）螺杆强度计算

螺杆工作是受轴向压力（拉力）F和扭矩T的作用，螺杆危险截面上既有压缩（拉伸）的应力，又有切应力，因此校核螺杆强度时应根据第四强度理论求危险截面的计算应力：

Mt===46252N*mm

==89.2<

F:

螺杆承受的轴向载荷；

d3：

螺杆螺纹的小径；

Wt:

螺杆螺纹段的抗扭截面系数；

（六）螺母螺纹强度计算

螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆的材料，故只需校核螺母螺纹强度，螺纹牙危险截面的剪切强度条件为：

，

弯曲强度条件为：

b：

螺纹牙根的厚度对于梯形螺纹b=0.65P=.655=3.25mm；

H1:

螺纹的基本牙型高H1=0.5P=0.55=2.5mm；

（七）螺杆的稳定性计算

螺杆的有效长度L为450mm，

i=，

查表得a=461b=2.56，

所以临界载荷,

故稳定性条件满足。

（八）设计支臂

设计支臂宽度为b=25mm,厚度为t=4mm,材料为A3钢，许用压应力

＝160MPa,横截面积：

A＝2.5＝1验算支臂的工作压缩力，

强度满足。

设计支臂的长度千斤顶的全升程为252mm支臂长度L1

2L1=252L1==130.56取整L1=135mm。

（九）计算销轴直径D

材料为钢，许用剪切应力＝0.60.8取，

，

由得，

圆整取D=14。

四、虚拟设计及装配

（一）虚拟装配的概念及内涵

随着计算机软硬件技术的发展，机械零件的计算机辅助设计和加工技术也发生了很大的变化。

然而，在装配环节上，人工操作历来都作为一个生产要素出现,依赖于人的技巧和判断能力来进行复杂的操作，具有很强的智能性和复杂性,因而在设计技术、加工技术快速发展的今天，装配工艺成为薄弱环节,成为先进制造技术发展的瓶颈；

同时以往的装配过程被局限在“设计制造（装配）评价”和“实物验证”的封闭时空模式中，装配关系的滞后检验，带来成本的巨大浪费，同时也不符合快速反映市场的需要虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。

采用虚拟装配技术可在设计阶段验证零件之间的配合和可装配性，保证设计的正确性，随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目。

虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计,有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的。

在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计（CAD）的软件SolidWorks的装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可放入虚拟环境进行实验，可在虚拟环境中创建产品模型，使产品的外表、形状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试校验，产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决本文是对直齿轮传动减速器应用SolidWorks三维设计软件进行参数化设计和虚拟装配设计工作的介绍。

（二）实体建模

实体建模是SolidWorks设计技术的基础。

实体模型又称主模型，SolidWorks虚拟装配、工程制图、机构运动分析、有限元分析、编制加工程序等均须直接应用已建立的主模型。

如在SolidWorks机构运动分析模块中，直接应用主模型进行二维或三维机械系统的复杂运动分析和设计仿真，并可完成大量的装配分析工作，如最小距离、干涉检查、反作用力、图解合成位移、速度和加速度、绘制运动轨迹包络等。

SolidWorks三维设计直接从三维模型入手，省去三维与二维之间的转化。

设计者可以方便的通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列、钻孔等操作不断改变其结构，最终完成全部零部件的设计，直观易学，操作方便，实现了设计方法的变革。

建立模型时，SolidWoks对每个特征尺寸自动赋值，这些数值可随时更改。

由于SolidWorks的参数设计功能，实体模型将随特征尺寸数值的变化重新生成，因此修改非常方便。

螺杆的三维造型（图2）

图2螺杆三维实型

SolidWorks实体建模模块提供了能满足多种设计需求的建模工具：

（1）可进行实体、特征、曲面、线框和参数化建模等；

（2）支持和建立编辑孔、槽、型腔、圆柱、体、块、球体、管、杆、倒圆和倒角等各种标准的设计特征；

（3）既可以先画草图，根据特定要求生成参数化的实体模型，又可根据产品的特征直接进行实体建模；

1.螺杆实体造型与设计参数

螺杆是伸缩式螺旋千斤顶的力传动件，主要通过螺杆把旋转运动变为直线运动，同时进行能量和力的传递，从而达到升降的效果。

螺杆螺纹部分采用梯形牙型的螺纹，属于滑动螺旋，这样的结构简单，加工方便，成本低廉；

当螺纹升角小于摩擦角时，能自锁，通过螺杆进行位移传动具有传动稳定和承受力大的优点。

螺杆的三维造型如图2，二维工程如图3。

螺杆的二维参数（图3）

图3螺杆CAD参数

图4螺纹套三维实型

2螺纹套实体造型与设计参数

伸缩式螺旋千斤顶螺杆的螺纹传动将角位移转换到螺纹套和光套的线位移，螺纹套和光套与支臂相连，从而带动支臂的转动达到升降效果。

为了和螺杆配合完成螺纹传动，就设计成图4结构的螺纹导向套，这样的结构既满足了和螺杆的螺纹配合，有可以起到固定支臂的效果。

两侧的螺纹轴采用焊接的方法联接，这样减少零件的加工难度。

螺纹套的三维实体如图4和二维参数如图5。

二维参数（图5）：

图5螺纹套CAD参数

在做螺纹套实体造型是不能单一用扫描或者扫描切除做螺纹，这样做出来的螺纹不够完整，用下边的方法即可得到较好效果的螺纹，如图6和图7：

用扫描做出图6的造型，

图6扫描效果

接着用下图的放样参数完善螺纹的开头和尾部如图7：

图7放样特征

3辅助齿轮造型

齿轮在千斤顶中起到一个辅助作用。

连接在底座和承重台的支臂一端头各

图8齿轮及部分参数

装有两对齿轮，它在起重过程中能使支臂的旋转运动保证左右对称，使承重台保证平稳，也保证了整个千斤顶系统的稳定。

辅助齿轮的参数如图8和图9。

辅助齿轮二维参数

图9辅助齿轮二维参数

4承重底座造型

支撑底座是千斤顶的主要部件，主要起在地面的支撑作用。

支撑底座的三维模型及二维参数如图10和11。

图10支撑底座实型

底座二维CAD参数如图11

图11支撑底座二维图

千斤顶其余零件如图12

图12千斤顶其他零件

（三）模拟装配的实施方案

对机械设计结果进行模拟需要建立实体模型，并要求该实体模型能够随设计参数的改变而改变，还要保证参数的准确性，使模拟结果最接近零件的真实状态。

SolidWorks是以三维模型为基础的CAD软件。

它以三维模型显示零部件实体结构形状及装配关系。

SolidWorks的模拟装配功能即：

将三维造型设计中构建的零件模型依据零部件之间的连接方式、装配关系，添加相应装配约束（如同轴、平行、重合等）进行模拟装配。

在此过程中随时检查零部件之间是否有干扰和碰撞，并及时修改相关零件的结构、尺寸。

具体方法是首先要建立一个新的装配体文件；

将装配体中用到的零部件文件依次插入到装配体文件中。

然后，通过移动、旋转等操作调整零部件方位以便于装配。

最后，添加配合关系使零部件有序排列成装配体。

具体操作时可以将所需零部件全部或部分插入后依次装配，也可以插入一个装配一个。

根据装配实体的形状特点在Solidworks中创建实体模型，并把这些模型按照装配关系进行装配，得到装配体的三维实体模型。

在Solidworks中建立实体，需要先分析实体的结构特征，确定这些特征建立的先后顺序，以及每个特征的建立方法，使所建立的特征尽可能简单，参数尺寸尽可能少。

在进行了上述分析之后，就可以利用Solidworks提供的拉伸、旋转、切割等建模功能创建出三维实体模型。

实体模型建立之后，就产生了包括描述特征形状大小的定形尺寸和确定特征位置的定位尺寸，这些尺寸都称为特征尺寸，也就是要用来驱动实体的驱动尺寸。

在建立模型时，Solidworks对每个特征尺寸自动赋值，这些数值随时都可以更改。

由于Solidworks的参数设计功能，实体模型将随特征尺寸数值的变化重新生成，因此，确定了驱动参数，也就