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1、本设计主要是对电动螺旋千斤顶的结构设计，在原有手动螺旋千斤顶的基础上， 通过对螺旋千斤顶了解和学习，选择对其进行改进，设计出一套蜗轮蜗杆机构，利 用电机带动蜗杆，蜗杆蜗轮传动带动丝杠运转，由丝杠螺母形成的滑动螺旋副运动 将重物顶起，既发挥了螺旋副的自锁性的优点又可改善劳动条件。同时提高了市场 的竞争能力。本设计根据承受载荷，设计出丝杠传动机构，根据丝杠传动的工作速度与螺杆 所承受的扭矩，来设计蜗杆和蜗轮传动机构，得出蜗杆传动扭矩来进行电机的选型， 并使用Pro/ENGINEER 5.0和AutoCAD三维建模软件，设计零件并进行装配。用 SolidWorks进行仿真制作。并对蜗杆模型通过ANS
2、YS软件进行简单的有限元分析来 完成整个设计。关键字：蜗轮蜗杆；有限元分析；丝杠传动；仿真；三维建模AbstractThe design is mainly for the structural design of screw jacks, screw jacks in the original on the jackscrew through understanding and learning, choose to improve it, to design a worm gear mechanism, the use of motor driven worm and worm gear
3、drive screw operation, the heavy top, both played a spiral lock of the advantages of self but also improve peoples deputy of the working conditions. Improve the competitiveness of the market.The design of the load bearing design of the screw drive mechanism according to the operating speed of the sc
4、rew drive torque of the screw is exposed to the worm and the worm gear is enough design, draw worm drive torque of the motor to the selection and use Autocad Proe 5.0 and three-dimensional modeling software, design and assembly of parts. With solidworks simulation production. And a simple worm model
5、 by ANSYS finite element analysis software to complete the entire design.Keywords： Worm; Finite Element; Analysis Screw drive; Simulation;Three-dimensional modeling第1章绪论01.1 起重机械01.2千斤顶01.3国内外千斤顶发展情况01.4研究目的01.5设计规格11.6设计原理11.7使用方法1第2章丝杠传动的设计和计算22.1 丝杠传动22.2丝杠传动的结构及材料32.2.1丝杠传动的结构32.2.2丝杠传动中常用材料32.3
6、丝杠传动的设计计算52.3.1耐磨性与自锁性计算52.3.2螺杆的强度计算82.3.3螺母螺纹牙的强度计算82.3.4螺杆的稳定性计算9第3章蜗轮蜗杆传动的设计和计算113.1蜗轮蜗杆传动的特点113.2蜗杆传动的类型113.2.1普通圆柱蜗杆传动113.2.2圆弧圆柱蜗杆传动113.3蜗轮蜗杆传动的设计参数选择113.3.1 蜗杆传动选型113.3.2 选择蜗轮蜗杆材料113.3.3 蜗杆传动设计123.3.4蜗杆与蜗轮的参数计算133.3.5齿根弯曲疲劳强度校核133.3.6实际传动效率143.3.7精度等级14第4章螺旋千斤顶电机的选择164.1电机类型选择164.2蜗杆力矩计算164.
7、3 电动机功率计算164.4 电动机选择17第5章蜗杆的有限元分析185.1有限元分析185.2文件的导入185.3设置材料常数185.4划分网格185.6求解计算205.7结论20第6章螺旋千斤顶的三维建模226.1蜗杆的三维建模226.2蜗轮的三维建模236.3螺杆的三维建模246.4螺母的三维建模256.5千斤顶的装配266.6千斤顶的仿真26设计总结28参考文献29致谢30第1章绪论1.1起重机械起重机械是一种通过重复循环运动对物料进行起升的机械，其运动形式主要有 起动、制动、正向和反向运动。起重机械被广泛用于工业以及日常生活中。起重机械的动力来源为电或人力，电力主要用于重型设备场合，
8、以人力为动力 来源的主要适用于小型和轻型的起重设备场合。1.2千斤顶螺旋千斤顶属于起重机械的一种。起重高度小（小于1m），结构简便，材料坚固、 运动可靠性能高，便于携带和单人操作。工业中螺旋千斤顶的工作高度一般在500mm 左右，螺旋副速度为20-60mm/min，最大的起升重量可高达500ti。根据工作总类分机械式和液压式。还有螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶等 不同工作原理的设备2。是一种在工作生活中不可或缺的起重设备。同时千斤顶的技 术发展也影响着各个行业的基础设备运转和未来。1.3国内外千斤顶发展情况国外发展情况：国外在20世纪40年代初，就出现了千斤顶应用在汽车行业中， 此时的千斤
9、顶为卧式，相对落后笨重。由于技术和社会发展原因，后来随着工业社 会的发展，在90年代初，被立式千斤顶取代。在90年代后期，陆续出现充气式千 斤顶和便携式千斤顶等新型设备。开始了千斤顶技术的迅猛发展。国内发展情况：我国的千斤顶技术由于社会关系与工业发展起步晚等因素，直 到80年代后期才接触到国外初期千斤顶的产品。但随着社会的飞速发展和国民经济 水平的提高，在工业发展中开始对千斤顶等起重设备进行设计改造，并且经过多年 设计制造的实践，在适用范围、工业途径、材料制作等方面的研究造就了千斤顶技 术的成熟。我国的千斤顶还开始越来越趋向于简单化，环保化和智能化囹。1.4研究目的根据现实生活和实际生产的紧密
10、联系，螺旋千斤顶与我们的日常生活息息相关， 在汽车修理时对汽车进行移动或抬起的情况下，此时人工进行操作是不可为的，就 有了千斤顶，来起到四两拨千斤的作用。但终究是在人力操作的情况下，这样费事 费力，不安全。因此需要研究找到一种来使电力驱动的千斤顶技术，来改变现状。本次通过研究学习，设计主要是对QL20型螺旋千斤顶进行改进，设计将利用 电机通过蜗轮蜗杆结构带动其运转，将重物顶起。QL20型螺旋千斤顶本体固有的丝 杠传动是利用梯形螺杆和螺母组成的丝杠传动副来实现传动要求的。它在通过螺旋 副做螺旋运动转和直线运动的同时将重物顶起。因此本次设计的要点就是。深入了 解千斤顶的原理与应用。通过查阅大量文献
11、资料，设计出电力驱动的装配部分，来 达到使QL20型螺旋千斤顶通过电机驱动，来节省人力物力和财力。并绘制千斤顶蜗 轮蜗杆零件图，和装配图。1.5设计规格本设计QL20型固定式螺旋千斤顶技术规格为：起重量20t；顶起高度180mm；螺杆落下最小高度325mm；自重18Kg。1.6设计原理电动螺旋千斤顶是在手动螺旋千斤顶的基础上改进的，通过微型直流电机的转 动带动蜗杆，经蜗杆蜗轮传动，同时由蜗轮与螺杆的花键配合，传递扭矩与导向， 来带动螺杆旋转，形成丝杠传动，从而使重物上升或下降。发挥了螺旋副的自锁性 的优点又大大的改善了劳动条件。1.7使用方法1. 使用前务必检查电动螺旋千斤顶的各部件，保证运动
12、灵活润滑，并预估起升重 物重量和工作高度，切忌超载超程使用。2. 启动电机提升重物，使用点动按钮，将重物提升到理想高度。切忌不可超过红 色警戒线。如需下降时将电机点动反转按钮，重物即可开始下降。3. 对电机以及丝杠传动，按时定期做好保养润滑工作。避免长期放在潮湿的地方。第2章 丝杠传动的设计和计算2.1丝杠传动丝杠传动机构由丝杠和螺母组成，它们是形成滑动螺旋副来实现传动的。在丝 杠与螺母的配合下，呈现丝杠螺旋运动和直线运动的同时将重物顶起。丝杠传动的运动形式有丝杆传动（螺母固定）和螺母移动（丝杠固定）两种5。 图2.1为螺母固定的丝杠传动，在螺旋千斤顶中运用较多。图2.2为丝杠固定螺母传 动，
13、在机床的大托板，中托板，小托板中都广泛运用了此种传动。图2.1螺旋千斤顶图2.2机床托板上的进给丝杠丝杠传动根据用途不同，分为三种类型：（1）传力螺旋副运动。主要是通过承受较大的轴向力来传递动力做间歇性工作， 在丝杠传动中要求有较好的自锁能力。（2）传导螺旋副运动。主要运动形式是在高速环境下传动，会承受较大的轴向 载荷，对传动精度要求较高。（3）调整螺旋副运动。一般用于在检测和调整，该项运动用来确定零件间的相 对位置，但必须在空载的情况下。丝杠传动根据运动副的摩擦性质不同，有滑动摩擦、滚动摩擦和流体摩擦三种 形式6。滑动摩擦自锁性好，但运动产生的摩擦大，传动效率只有30%40%。但其 他两种传
14、动产生的摩擦就比较小，传动效率高达90%。结构简单，但是对传动条件 要求特别高。本次设计重点讨论丝杠传动中滑动螺旋传动的设计和计算，对滚动螺旋和静压 螺旋只做简单的介绍。2.2丝杠传动的结构及材料2.2.1丝杠传动的结构本设计中的丝杠传动的结构主要是指带有花键的螺杆和与本体固定的螺母的结 构。丝杠传动中的工作刚度要求与精度要求都要根据实际的情况进行设计。由于本 设计中，要求千斤顶进行垂直运动的要求，且运动高度不是很高的情况下，选择采 用螺母本身与千斤顶本体相结合作为支承。而螺杆则作为运动部件，在受到扭矩作 用时，进行，螺旋上升运动，将重物顶起。丝杠传动中的螺母结构在设计选择上有整体螺母和剖分螺
15、母等几种形式。结构 简单的整体螺母比较通用，但也存在轴向间隙在传导磨损中不能补偿的隐患，造成 材料的过度浪费。因此，此种螺母主要在生产实际中用于在精度要求较低的丝杠传 动中。精度要求较高，且传动效率优于整体螺母的传导螺旋主要用于双向传动。而 剖分螺母则是利用调整契块来定期调整螺旋副的轴向间隙的一种组合形式。在丝杠传动中的螺杆和螺母的螺纹也分连接螺纹和传动螺纹，牙型也是有矩形、 等腰三角形、梯形、不等腰梯形和锯齿形等多种形状。梯形和锯齿形螺纹在工业应 用中最常用的传动螺纹。矩形螺纹的传动效率比其他螺纹传动效率高，但由于牙型 角关系，容易在牙根处产生应力集中，磨损后，牙侧间隙修复困难。传动精准度因 此也会下降。而梯形螺纹，牙型为牙型角30的等腰梯形，牙根部的弯曲强度高，对 中性好。在本次设计千斤顶中就选中此种右旋梯形螺纹。2.2.2丝杠传动中常用材料丝杠传动的有螺母和螺杆。螺杆材料对螺纹牙和轴的强度和耐磨性有较高的要 求，而螺母材料在与螺杆材料形成丝杠传动的时候，在对螺纹牙的弯曲强度，剪切 强度等需要满足许用强度以外，还要求在传动中的摩擦系数小，并且在传动接触部 位要有较高的耐磨性。丝杠传动常用的材料见表2.1
