安全角度下螺旋千斤顶螺杆的设计大学论文.docx

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安全角度下螺旋千斤顶螺杆的设计大学论文

目录

前言2

1起重机械的概述2

1.1起重机械在现代化生产中的作用3

1.1.1、起重机械在汽车工业生产中的作用3

1.1.2保证起重机械安全的重要性4

1.2.国内外起重机械研究动态5

1.2.1国外起重机械研究动态5

1.2.2国内起重机械研究动态5

2螺旋千斤顶的概述5

2.1螺旋千斤顶的工作原理6

2.2螺旋千斤顶的示意图7

2.3螺旋千斤顶使用中影响安全的因素7

3千斤顶中螺杆的设计8

3.1螺杆设计应考虑的因素8

3.2千斤顶中螺杆的结构9

3.3螺旋传动中螺杆的受力与计算9

3.4螺旋传动的设计和选材11

3.4.1螺旋机构耐磨性的计算12

3.4.2螺母螺纹牙的计算13

4螺杆强度和稳定性的校核14

4.1强度的校核14

4.2稳定性的校核14

4.3自锁性的校核16

5举例说明螺旋千斤顶的螺杆设计17

5.1选择材料17

5.2耐磨性计算17

5.3螺杆零件图

6使用千斤顶的注意事项19

7设计总结20

8致　　谢20

9参考文献21

前言

本文是介绍安全角度下螺旋千斤顶螺杆的设计，通过学习让我们更细致的了解千斤顶的螺杆作用。

通过查阅资料让我们对相关知识有一定的了解。

全文共分六大点，第一点说明了起重机的概况、在国内外的研究动态、安全使用的重要性及现代化生产和汽车生产中的作用;第二点是简介螺旋千斤顶及其工作原理，并附图予以说明，重点介绍螺旋千斤顶使用中影响安全的因素；第三主讲螺旋千斤顶中螺杆的设计及其应考虑的因素，并附图介绍其结构，详细介绍螺杆选材与计算公式；第四点介绍螺杆的强度、稳定性及自索性的校核情况；第五点就是举例并进行计算；第六点介绍使用千斤顶的注意事项。

由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活得到广泛应用。

因此其螺杆的设计就显的尤为重要。

阐明了其结构组成，认真分析了其工作原理，并提出了相应的使用与注意事项。

本论文在撰写的过程中得到了指导老师张爱荣老师帮助。

在写作过程中参阅了有关书籍和文章、期刊等相关资料。

其中绝大部分已在参考文献中注明，但仍有不尽之处，望见谅，同时在此一并表示感谢。

1起重机械的概述

起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。

现在在我国的国民经济中，已拥有大量的各式各样的起重机械。

如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成。

在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。

随着科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中。

先进的电气和机械设备逐渐在起重机上应用，其趋向是增加自动化程度，提高工作效率和使用性能，使其操作更加简化，更加安全可靠。

这就要求起重机司机必须学习知识掌握新技术。

1.1起重机械在现代化生产中的作用

起重机械是一种空间运输工具，主要作用是完成物体的位移。

它不仅可以减轻体力劳动，还将极大地提高劳动生产率。

人们在长期生产实践过程中，利用杠杆原理和圆周运动迫使物体做地面运动和空间运动。

在古代，人们依靠人力、畜力操纵简单的起重工具，使物体做单向的垂直位移。

我国是使用起重工具最早的国家，我国劳动人民在公元前1765-1760年间发明了“杠杆”，在公元前1115-1679年间又发明了“辘轳”，至今现代起重机仍然利用这一原理。

随着科学的进步和工业发展的需要，现代起重机械发展迅速，人们已制造出种类繁多的起重机械和设备，在国民经济各个部门起着重要作用。

如一个较大港口要装备几千台起重机械；一个大型钢铁联合企业要装备几千台起重机械。

据统计，我国很多个重点矿山拥有矿山设备5000多台，其中70%是物料起重搬运机械。

在铁路、机械制造业、建筑业、石油化工、电站、林业、商业等各行各业都装备着大量的起重机械设备。

不仅如此，在食品加工、服务行业、旅游行业、医疗卫生业也都大量的使用着起重机械。

现代化的起重吊装技术，已经不是单纯的减轻体力劳动强度的手段，而是现代化生产不可缺少的组成部分。

根据生产系统的需要，应及时、迅速，有节奏地将原材料、零部件吊装到指定的工艺岗位上去，否则现代化生产就不可能实现。

实践证明：

在某些关键岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率就会成倍的增长。

世界各工业发达国家十分重视物料吊装搬运系统的投资。

生产规模越大，物料吊装搬运的重要性就越显著。

良好的物料吊装搬运机械组成合理的吊装搬运系统，可以充分发挥生产能力，同时也能保证生产的安全。

1.1.1、起重机械在汽车工业生产中的作用

起重机械的上述工作特点，决定了它与安全生产的关系很大。

如果对起重机械的设计、制造、安装使用和维修等环节上稍有疏忽，就可能造成伤亡或设备事故。

一方面造成人员的伤亡，另一方面也会造成很大的经济损失。

汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。

这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。

缺点是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。

汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因而可在各类公路上通行无阻。

此种起重机一般备有上、下车两个操纵室，作业时必需伸出支腿保持稳定。

起重量的范围很大，可从8吨～1000吨，底盘的车轴数，可从2～10根。

是产量最大，使用最广泛的起重机类型。

千斤顶是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。

现在在我国的国民经济中，已拥有大量的各式各样的千斤顶。

 千斤顶按结构特征可分为齿条千斤顶、螺旋千斤顶和液压千斤顶。

1.1.2保证起重机械安全的重要性

据统计，机械、冶金、建筑、海港和铁路等产业，起重事故占这些产业事故的30%左右。

减少和避免起重机械事故，尽量避免严重的机毁人亡的恶性事故，应该是企业各级领导、劳动保护工作者和操作维修人员的职责。

首先，各级领导必须把起重安全生产摆到重要位置，不断提高认识，加强责任感，加强劳动保护管理工作，确立安全生产责任制，开展安全教育，制订安全技术措施，建立安全检查制度，以及设备维护检修制度，严格执行安全操作规程等。

其次，安全管理干部要把强化安全管理放到重要议事日程。

据统计资料分析，大多数起重机械事故是由于违反操作规程，不遵守劳动纪律，忽视设备检修等人为因素造成的。

因此，负责安全管理的干部应强化对起重机械设备的组织管理、教育起重机司机严格遵守安全操作技术规程，加强设备保养检修，充分发挥人的作用，是可以避免和减少大部分事故的。

我国目前颁布了国家标准《起重机械安全规程》（GB6067-85），国家标准《起重机司机安全技术考核标准》（GB572-86），均应严格遵守。

技术、设备等部门要把加强对起重机械的安全管理作为己任，严把起重机械设计、制造关。

总之，企业的各级领导、广大干部、工人都必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，高度重视安全生产，切实把加强起重安全放到第一位，严格执行起重安全技术规程，加强设备的保养检修，充分发挥人的作用，就可以避免和减少事故的发生。

1.2.国内外起重机械研究动态

1.2.1国外起重机械研究动态

早在20世纪40年代，卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用，但由于当时设计和使用上的原因，其尺寸较大，承载量较低。

后来随着社会需求量的增大和千斤顶本身技术的发展，在90年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶代替了历史千斤顶。

在90年代后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。

重启千斤顶是有保加利亚一汽车运输研究所发明的。

它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。

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1.5t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。

另一种名为TruckJack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。

它使用车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。

1.2.2国内起重机械研究动态

我国千斤顶技术起步较晚，由于历史的原因，知道1979年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。

但是经过全面改进和重新设计，在外形美观，使用方便，承载力大，寿命长等方面，都超过了国外的同类产品，并且迅速打入欧美市场。

经过多年设计与制造的实践，出了卧式千斤顶以外，我国还研制出了新型折叠式液压千斤顶、快速升降千斤顶等多种千斤顶。

目前我国出口的千斤顶已达到门类、规格齐全，形成系列产品。

2螺旋千斤顶的概述

螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件。

普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，构造简单，但传动效率低，返程慢。

自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器。

放松制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间，但这种千斤顶构造较复杂。

螺旋千斤顶能长期支持重物，最大起重量已达100吨，应用较广。

下部装上水平螺杆后，还能使重物做小距离横移。

机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。

2.1螺旋千斤顶的工作原理

螺旋千斤顶的壳体内装置了螺母套筒、螺杆和平型齿轮传动机构等。

螺旋千斤顶的螺杆部分只转动，不升降，在套筒上铣有定向的键槽，套筒只升降，不转动。

在工作时，扳动摇把，转动伞齿轮，使螺杆转动，螺杆旋转时，套筒沿着壳体上部的链条升降，在伞形齿轮外部放有挫折摇把的地方，装有一换向扳钮，可以控制伞形齿轮的正反转，带动螺杆倒、顺转。

使套筒升降，伞形齿轮的底部与底座之间，装有推力轴承，以减少螺杆底部的摩擦，螺旋千斤顶的起重量约为30~500kN，顶升高度可达250~400mm

2.2螺旋千斤顶的示意图（如图1所示）

图1螺旋千斤顶示意图（1—底座2—螺柱3—螺母4—手柄5—托环）

2.3螺旋千斤顶使用中影响安全的因素

螺旋千斤顶使用中影响安全的因素最主要的是螺杆的自锁性。

自锁现象在机械工程中得到了广泛的应用。

如图2所示，螺旋千斤顶，就是由丝杆A和螺纹槽B组成的，如图1所示推动手柄D，可使螺杆A升上，顶起重物后不会下降，这是因为螺纹槽B相当与斜面，螺杆A和重物相当于放在斜面上的重物，当螺纹的倾角Q小于摩擦角A时产生的自锁，因此在中的物体也不会掉落

图2螺旋千斤顶工作图

3千斤顶中螺杆的设计

3.1螺杆设计应考虑的因素

1）螺杆螺纹类型的选择

螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30?

，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。

2）螺杆材料的选取

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

3）螺杆直径的确定

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。

求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。

4）螺杆自锁验算

自锁条件是≤v

式中：

为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。

3.2千斤顶中螺杆的结构

如图3所示为千斤顶的螺杆结构零件图

图3千斤顶的螺杆结构零件图

3.3螺旋传动中螺杆的受力与计算