第一篇：UG期末考試千斤頂

基于UG的CAD/CAM技術課程期末考試

論文（設計）

題 目： 螺旋千斤頂產品CAD/CAM綜合設計分析 院（部）： 機械工程學院 專 業： 機械設計制造及其自動化 班級：2010級2班 學生姓 名： 黃興昌

學號：201010470209 指導教 師： 趙成濤 完成日 期： 2013年6月19日

濰坊科技學院

目錄

第一章 前言 ????????????????????? 1 第二章 螺旋千斤頂造型三維設計

2.1 底座造型設計?????????????????? 3 2.2 螺套造型設計?????????????????? 5 2.3 螺旋桿造型設計????????????????? 8 2.4 頂墊造型設計?????????????????? 11 2.5 絞杠造型設計?????????????????? 13 2.6 螺釘造型設計?????????????????? 14 第三章 虛擬裝配

3.1 千斤頂的裝配?????????????????? 15 3.2 千斤頂爆炸圖?????????????????? 17 第四章 生成工程圖 ?????????????????? 18 第五章 心得體會 ??????????????????? 18 第六章 參文考獻 ??????????????????? 18 2

第一章 前言

計算機輔助設計（cad）技術是現代信息技術領域中設計技術之一，也是使用最廣泛的技術。UG作為中高端三維CAD軟件，具有功能強大、應用范圍廣等優點，應此被認為是具有統一力的中高端設計解決方案。UG由許多功能模塊組成，每一個模塊都有自己獨立的功能，可以根據需要調用其中的一個或幾個模塊進行設計。還可以調用系統的附加模塊或者使用軟件進行二次開發工作。下面介紹UG集成環境中的四個主要CAD模塊。

1.基礎環境 基礎環境是UG啟動后自動運行的第一個模塊，是其他應用模塊運行的公共平臺。

2.建模模塊 建模模塊用于創建三維模型，是UG中的核心模塊。UG軟件所擅長的曲線功能和曲面功能在該模塊中得到了充分體現，可以自由地表達設計思想和進行創造性的改進設計，從而獲得良好的造型效果和造型速度。

3.裝配模塊 使用UG的裝配模塊可以很輕松地完成所有零件的裝配工作。在組裝過程中，可以采用自頂而下和自下而上的裝配方法，可以快速跨越裝配層來直接訪問任何組件或子裝配圖的設計模型。4.制圖模塊 使用UG三維模型生成工程圖簡單方便，只需對自動生成的視圖進行簡單的修改或標注就可以完成工程圖的繪制。同時，如果在實體模型或工程圖二者之一做任何修改，其修改結果就會立即反應到另一個中，使得工程圖的繪制更加輕松快捷。

這次螺旋千斤頂造型設計能夠使我在學習機械產品CAD設計基本方 1

法，鞏固課程知識，提高動手實踐能力，進一步提高運用計算機進行三維造型及裝配設計、工程圖繪制方面的能力，了解軟件間的數據傳遞交換等運用，熟練掌握UG軟件應用。

千斤頂簡介：

千斤頂是一種用鋼性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在行程內頂升重物的輕小起重設備。千斤頂主要用于廠礦、交通運輸等部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂分為機械千斤頂和液壓千斤頂兩種，本次UG課程設計是設計機械千斤頂。

機械千斤頂，又稱螺旋千斤頂。是由人力通過螺旋副傳動，螺桿或螺母套筒作為頂舉件。普通螺旋千斤頂靠螺紋自鎖作用支持重物，構造簡單，但傳動效率低，返程慢。自降螺旋千斤頂的螺紋無自鎖作用，裝有制動器。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構造較復雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量已達100噸，應用較廣。下部裝上水平螺桿后，還能使重物作小距離橫移。

本次UG設計的螺旋千斤頂由底座,螺套,螺旋桿,絞杠,頂墊,M10-H7 螺釘,M8-H7螺釘7個零件組成。分別對每個零件建模造型，然后裝配，生成工程圖。

第二章 千斤頂造型三維設計

2.1 底座造型設計 首先打開UG6.0建模，新建一個文件dizuo.prt。點擊創建草圖圖標，系統彈出“草圖”對話框，點擊進入草圖模式，繪制草圖如下。

3點擊完成草圖，在建模模式下點擊回轉。在底座上加工M10-H7螺紋孔。在螺紋孔上加工螺紋M10-H7,完成底座的繪制

2.2 螺套造型設計 新建一個文件luotao.prt。點擊創建草圖圖標，系統彈出“草圖”對話框，點擊進入草圖模式，繪制草圖如下。

3點擊完成草圖，在建模模式下點擊回轉。在螺套軸線上繪制直徑42的孔。在螺套上加工M10-H7螺紋孔步驟如2.1第4,5步。在直徑42孔內加工螺距8的矩形螺紋。在坐標原點畫兩條螺旋線，一個螺距8，圈數10，半徑21。另一個螺距8，圈數10，半徑25。點擊編輯里的移動對象，選擇兩條螺旋線，運動選擇距離，方向沿園軸線方向，距離4，復制原先的，點確定。用直線把4條螺旋線的端點連起來。擊掃掠，選擇剛連接的4條線，引導線選擇4跳螺旋線的任意3條，截面位置選擇引導線末端，確定。顯示出已隱藏的實體，點擊確定。隱藏無須顯示的線。繪制成螺距為8的矩形螺紋。螺紋與螺套布爾運算求差，最終生成如圖螺套。

2.3 螺旋桿造型設計 新建一個文件luoxuangan.prt。點擊創建草圖圖標，系統彈出“草圖”對話框，點擊進入草圖模式，繪制草圖如下。

3點擊完成草圖，在建模模式下點擊回轉。在螺旋桿直徑60的軸頸上加工直徑22正交的兩通孔。在直徑42孔內加工螺距8的矩形螺紋。在坐標原點畫兩條螺旋線，一個螺距8，圈數15，半徑21。另一個螺距8，圈數15，半徑25。點擊編輯里的移動對象，選擇兩條螺旋線，運動選擇距離，方向沿園軸線方向，距離4，復制原先的，點確定。.用直線把4條螺旋線的端點連起來。擊掃掠，選擇剛連接的4條線，引導線選擇4跳螺旋線的任意3條，截面位置選擇引導線末端，確定。顯示出已隱藏的實體，點擊確定。隱藏無須顯示的線。繪制成螺距為8的矩形螺紋。再把矩形截面螺旋體作為工具體求差生成螺旋桿如圖。

2.4 頂墊造型設計 新建一個文件dingdian.prt。點擊創建草圖圖標，系統彈出“草圖”對話框，點擊進入草圖模式，繪制草圖如下。

3點擊完成草圖，在建模模式下點擊回轉。在頂墊上加工螺紋孔。點構造器構建圓點坐標（30,0，8）繪制直徑為8的通孔。

加工M8-H7螺紋。

2.5 絞杠造型設計

1新建一個文件jiaogang.prt。在建模模式下點擊特征圓柱，直徑20，長度300。在絞杠兩端到斜角2cm。

2.6 螺釘造型設計

1新建一個文件M8-H7luoding.prt。在建模模式，點擊特征圓柱命令。生成圓柱直徑10，高度5和直徑8，長度15的圓柱，并在直徑8圓柱上 13

加工M8-H7螺紋。新建一個文件M10-H7luowen.prt。在建模模式，點擊特征圓柱命令。生成圓柱直徑12，高度4和直徑10，長度15的圓柱，并在直徑10圓柱上加工M10-H7螺紋。

第三章 虛擬裝配

虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗證裝配設計和操作的正確與否，以便及早的發現裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示裝配過程。3.1 千斤頂的裝配

1新建一個名為“zhuangpeiti”的裝配圖，在裝配工具欄里單擊“添 加組件”，以dizuo為基準部件,通過原點。2 添加luotao組件。

3添加luxuangan組件。添加dingdian組件。以次添加jiaogang組件，M8-H7luoding組件，M10-H7luowen組件。最終生成裝配圖如下。

3.2 千斤頂爆炸圖 點擊創建爆炸圖輸入距離200及選擇添加間隙 生成爆炸圖如下。

第四章 生成工程圖

零件圖包括：底座1張.螺套1張.螺旋桿1張.頂墊1張.裝配圖1張（詳見附頁零件圖）。

第五章 心得體會

UG課程設計是我們UG專業課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業工作一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．通過這次UG課程設計，本人在多方面都有所提高。通過UG課程設計，綜合運用本專業所學課程的理論和生產實際知識進行一次螺旋千斤頂課程設計，從而提高了UG制圖軟件繪制能力，熟悉了規范和標準，更加熟練操作UG軟件，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。

由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受老師的批評與指正，本人將萬分感謝。

參考文獻：《UGNX6 中文版 標準教程>>.張瑞萍 孫曉紅等主編 ,清華大學出版社。

《機械制圖》.楊銘主編,機械工業出版社。

《機械設計螺旋千斤頂工程圖》中國機械cad論壇 網站：www.tmdps.cn。

第二篇：千斤頂課程設計

千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227 螺旋千斤頂主要零件：螺桿、螺母、托杯、手柄和底座。

設計的原始數據：最大起重F=45KN、最大升起高度H=250mm。

螺旋起重器的結構見圖,螺桿7和螺母6是它的主要零件。螺母6用緊定螺釘5固定在底座8上。轉動手柄4時，螺桿即轉動并上下運動。托杯1直接頂住重物，不隨螺桿轉動。

安全板3防止托杯脫落，安全板9防止螺桿由螺母中全部脫出。

對這一裝置的主要要求是:保證各零件有足夠的強度、耐磨性、能自鎖、穩定性合格等。

一、螺桿的設計與計算

1.螺紋的牙型

選用矩形螺紋，采用內徑對中，配合選H8/h8，在計算強度時不考慮螺紋的徑向間隙。

2.3.螺桿的材料

選用C45

螺桿直徑

螺桿工作時，同時受壓力與扭矩的作用，因此它的計算可近似按緊螺紋栓聯接的計算公式估算出螺紋內徑，即：

d1?5.2F????

查式中螺桿的屈服極限?s=255MPa，取安全因數n=2，得許用壓應力???=127.5MPa，取整數???=130MPa。

將上述數據帶入得螺桿的直徑為d1?0.02764m，取d=30mm。

1千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227 根據經驗公式p?d14，得P=7.5mm。

p參考梯形螺紋標準，螺紋牙型高h=，得h=3.75mm。

2d圓整為整數后，取d1?d?p=38-7.5=30.5mm。

4.自鎖驗算

在考慮眾多因素后，實際應滿足的自鎖條件為：

?????1

由tan??np/(?d2)

n=1，p=7.5mm，d2=得tan?=0.07373

當量摩擦角??=arctan ?，在有潤滑油情況下?=0.1，得???1=4.574 驗證結束，左邊小于右邊，達到自鎖條件。

2?d1?h2=32.375mm 5.結構

手柄孔徑dK根據手柄直徑dp決定，dk?dp?0.5mm。根據后面手柄部分的計算得到dp=26mm，所以dk=26.5mm。退刀槽的直徑比d1小，取值為28mm。退刀槽的寬度取為1.5P=11.25mm。

6.螺桿的強度校核

對C45進行壓應力校核，C45許用彎曲應力??? b=120MPa，從后面的計算中得到數值，如下公式：

22?4F??T????b???3??d2??0.2d3???102MPa，符合該壓力下的強度要求。

1??2??7.螺桿穩定性驗算

計算螺桿柔度時，螺桿最大受壓長度l可按將重物舉到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度計算，即：

d

l?H?H?/2?1.5

式中d為大徑，d=34mm，得l=200+56.25/2+1.5X34=279mm 千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227 由穩定性驗算公式Fcr??2EIl2

查機械手冊得C45的彈性模量E=200GPa，?22d?d1，得I=1.192?10?5m4 由慣性矩公式I=64??式中Fcr為滿足條件的軸向壓力

將上述數據帶入公式得，Fcr=2.456?105KN,滿足條件，裝置穩定

二、螺母的設計與計算

1.2.材料

螺母的材料選擇 鑄錫青銅56.25mm 螺紋圈數Z與高度H?，螺母的圈數通常是根據螺紋牙間強度條件求出，即：

Z?F

?d2h?p?式中：螺紋中徑d2=32.375mm，螺紋牙高度h=3.75mm 螺紋牙的強度計算

螺紋牙危險截面的抗剪強度條件為：??F?????98MPa，得Z?1.7 ?d1bZ6Fl???b??400MPa，2?d1bZ螺紋牙危險截面的抗彎強度條件為：?b?得Z?0.12

對于矩形螺紋b=0.5P，在條件Z?10的條件下，取Z=6。考慮到退刀槽的影響，實際螺紋圈數為：Z??Z?1.5=7.5 所以得到螺母的高度：H??Z?P=56.25mm。

3.螺母其他尺寸（如圖）： 千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227

4.螺母與底座的配合

螺母壓入底座上的孔內，圓柱面的配合采用H8/n7，為了方便安裝，應在螺母下端和底座孔上端制出倒角，緊固螺釘的直徑取M8。

三、手柄設計與計算

1.2.材料

選用A5 手柄長度Lp

扳動手柄的轉矩KLP必須克服螺紋副的螺紋力矩M1和螺桿與托杯間的摩擦力矩M2，即：

LP?M1?M2 K

KLp?M1?M

2式中K為一個工人加于手柄上的臂力，間歇工作時約為150~250N，這里取K=250N。

dM1?F?tg???????2

M2??D4?D2??F

24在加潤滑油的情況下，摩擦系數?=0.06 千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227 將以上的數據帶入公式得Lp?0.71014m 手柄計算Lp是螺桿中心到人手施力點的距離。考慮桿頭尺寸及人手握的長度，手柄的實際長度還應該加上為820mm。

D2?100mm,最終得到千斤頂的手柄需要的長度23.手柄直徑dp

把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定直徑dp，其強度條件為：

dp?3KL

0.1???b式中???b為材料的許用彎曲應力，對于A5手柄，???b=120MPa。代入數據計算得dp?25.8mm，取dp=26mm。

4.結構

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端應加上擋環（如圖），并用螺釘或鉚釘固定。

四、底座設計

底座這里選用HT100，鑄件壁厚選用?=10mm。為了增加底座的穩定性，底部尺寸應大些，因此，可按照1：5的錐度設計。

圖中：

D7?4F????p2?D6

式中???p為底座下枕墊物的許用應力。對于木材，取???p=2MPa。

將以上數據帶入公式得D7=232.53mm，最終取D7=240mm。千斤頂課程設計

A08機械（2）龐健松 080401227 1D8?D5?H1?2???95mm

5五、托杯的設計與計算

杯用來承托重物，此次計算選用ZG230-450，尺寸如圖所示，為了使其與重物接觸良好，防止重物滑動，在托杯表面制出切口和溝紋。直徑D2的配合取H11/a11。

托杯的許用壓強可取為?P??18MPa，由此可確定托杯直徑D4，即：

D4?取D24F2 ?D2??P?=0.6?34.25=20.55mm，得D4?68.1mm，取D4=70mm

第三篇：千斤頂裝配圖]（范文）

裝配及繪制千斤頂裝配圖

傅賽春

教學目標：

1、嚴格遵守《機械制圖》國家標準中有關的技術標準規定

2、培養空間想象能力，提高識圖、繪圖能力

3、養成嚴肅認真的工作態度和耐心細致的工作作風 教學重點：

1、識讀千斤頂中所有零件圖；

2、繪制千斤頂裝配圖 教學難點：裝配圖的合理配置 教學過程：

一、教學設計思路

我國是歷史悠久的文明古國，在機械制圖方面有過杰出成就。早在宋代李誡的《營造法式》三十六卷中，附圖就占了六卷，畫法有正投影、軸測投影和透視，其工程制圖技術就已達到了很高的水平。如今《機械制圖》已成為一門專業基礎課，實踐性強，其主要內容必須通過畫圖，識圖才能掌握領會。

目前中等職業學校的《機械制圖》教學往往照本宣科，只強調教科書中的基本知識。如：補畫三視圖、剖視圖、常用的標準件圖等常規畫圖訓練，對于工程實際中出現的零件測繪卻幾乎從來不開展。

為了檢查學生《機械制圖》基本知識掌握程度，我設計了一個“教學項目”。將學生分組，給每一組學生一個千斤頂和組成該千斤頂的所有零件圖。要求學生不僅能讀懂千斤頂的所有零件圖，而且還要能拆裝千斤頂，最后根據裝配好的千斤頂，結合零件圖上的尺寸，畫出千斤頂的裝配圖。

通過這樣的真實零件訓練，不僅考查學生的識圖、繪圖的基本制圖技能，也增強了機械專業學生裝配動手能力。這樣的“項目教學”將書本中學到的知識運用到實踐中，可以增強學生的學習興趣，使枯燥的制圖教學變得形象生動。

二、教學過程

（一）千斤頂工作原理

千斤頂是用來支撐和起動重物的機構，這是一種結構簡單的機械式千斤頂。將絞杠插入螺桿的φ20孔中，以旋轉螺桿。螺桿具有鋸齒形螺紋B50×8；螺母套以過渡配合壓裝于底座中，并用兩個圓柱端緊定螺釘M10×20止轉、固定，這樣就能達到螺桿旋轉而使起生物升降。頂塊以SR40內圓球面和螺桿頂部接觸，并能微量擺動以適應不同情況的接觸面。擋圈用一個M8×20的沉頭螺釘固定在螺桿下端，以防止其旋出螺母。

（二）分析指導

1、仔細讀懂各零件圖 ①底座

底座是一鑄件，材料是HT200牌號的鑄鐵。其基本形體是同軸回轉體。在標注各段直徑后，只需一個全剖主視圖。

螺孔2--M10--7H與圓柱φ100、φ65相貫線采用簡化畫法，以外形線表示。注尺寸的軸向基本基準是底面，但尺寸φ57、2、103不應以底面為基準標注，否則底面加工誤差變化，各尺寸都要相應變化。

螺也2--M10--7H的定位尺寸也不能從底面出發標注，而應從輔助基準標注；因為尺寸φ26要與螺母上相應尺寸φ26一致。②螺桿

其視圖有一個做出三處局部剖視的主視圖，和一個只畫出一半的移出剖面。右上方的局部剖，系用以表示鋸齒形螺紋牙型的方向的，否則加工方向錯了，就不能符合設計要求。而對于對稱的普通螺紋、梯形螺紋的牙型，一般不必畫出牙型。

凡是標注螺紋尺寸，一般必須注出其公差帶代號，除非只有一種公差帶代號。不透的螺孔，應同時注出內螺紋長度及鉆孔深度。螺紋倒角由工藝常規處理。

兩個正φ20，不能僅從相貫線來判斷其直徑是否相等，因為若直徑相差不多，則相貫線也近似，所以，兩個孔均應標注尺寸φ20。③螺母

螺母的材料是鑄造青銅ZQSn6—6--3，其中“Z”表示鑄造，“Q”代表青銅，“Sn6”表示錫含量約6%，第二個“6”表示鋅的含量大約百分值，最后的“3”是鉛含量約3%。

圓柱孔2---φ7與圓柱65相貫處，采用簡化畫法，以直線取代雙曲線。尺寸φ26與底座上的相應尺寸φ26應協調，故必須注出該尺寸。

鋸齒形螺紋只須注出公稱尺寸（大徑），不必注小徑，但應注出其螺紋公差。2---φ7孔應該與底座上的孔一起組合加工，應注明“配作”。④擋圈

擋圈上的尺寸90、φ17和9，應與沉頭螺釘的相應尺寸協調，故應先查出沉頭螺釘的有關國家標準。⑤頂塊

其視圖由全剖視的主視圖，局部視圖和一個局部放大的剖視圖組成。頂面制出花紋是為了增加摩擦。

螺孔與圓柱孔φ40、外圓柱面φ64的相貫線，均采用簡化畫法。

2、采用何種裝配圖

裝配圖是表達機器基部件的圖樣，是表達設計思想、指導裝配和進行技術交流的重要技術文件。一般在設計過程中用的裝配圖，主要是表達機器和部件的結構形狀、工作原理、零件間的相互位置和配合、連接、傳動關系以及主要零件的基本形狀；在產品生產過程中用的裝配圖稱為裝配工作圖，主要是表達產品的結構、零件間的相對位置和配合、連接、傳動關系，主要是用來把加工好的零件裝配成整體。

3、畫裝配圖底稿

①考慮視圖方案

主視圖作全剖視，各零件的裝配關系均可表達清楚。

為了充分表明千斤頂的結構功能，可以增加一個螺桿的移出斷面圖，以表明轉動螺0桿時插入絞杠時用的兩正交孔φ20，以及為表示頂塊頂面的花紋而增加一個A向視圖。

②布置圖幅

畫圖時，先在三號圖幅內估量這三個圖形所占的位置和面積，以及標題欄和明細欄所占的面積，要留出編寫序號和注尺寸的地方。

③兩種畫圖步驟

A、先畫螺桿（不能按零件圖折斷縮短），后在適當位置畫螺母（鋸齒形螺紋超出螺母頂面約5或10為宜），及底座、頂塊等。

B、先畫底座，后畫螺母，再畫螺桿等。④緊固件

各螺釘應先查表，在畫出的草圖上注上查得的主要有關尺寸，再畫入裝配圖中。一字槽應以比粗實線粗2—3倍的粗線表示，而不畫出槽。⑤標注尺寸

此裝配圖上可注出裝配尺寸：65H8/n7、B50×8—7H/7e，SR40、26等。外形尺寸：φ130 特性尺寸：如起重高度范圍尺寸，計算式如下： 最高尺寸：212+（35-25）+〔125-（75-18）〕=290 最低尺寸：212+（35-25）+6=228 或（212-135）+（35-25）+18+125=228 所以該尺寸為φ228～φ290 其中φ228也是外形尺寸。

φ20是與絞杠直徑有關的尺寸，也應注明，作為設計絞杠的根據。⑥編號及編寫明細欄

要求每一列數字、字母、漢字均排列整齊，為此可先極輕、極細地畫出縱界線，以確定各字的位置。

千斤頂的代號QJD是千斤頂三字的第一個字母，其后“1”是第一型，最后兩位數字編零件號；裝配圖則為00。

⑦畫剖面線

剖面線一般為45線，相鄰零件可挨次畫出。相鄰零件剖面線應不同（方向或間距不同），大件間距大些。相同零件如螺桿，在不同局部剖面或不同視圖上其剖面線都必須相同。

⑧仔細檢查底稿，改正錯誤后加粗。

粗、細線均應在草稿上試畫，符合標準以后，才在圖上加深各種圖線。

4、完成裝配圖

加深時，次序如下：圓或圓弧→水平線→垂直線→斜線。細線若模糊不清，或色過線，也可再加深一次，最后完成的裝配圖。

（三）作業要求 01、用A3幅面圖紙繪制千斤頂裝配圖

2、提示：

（1）千斤頂結構簡單，以全剖主視圖大部可表達清楚，細節部分適當運用局部剖視。（2）M10×20、M6×16圓柱端緊走螺釘可查手冊，GB75--85，M8×20沉頭螺釘查GB68-85?；蛴山處熃o出。

（3）按照裝配圖尺寸要求標注尺寸，注意標注出反映起重高度范圍的尺寸。

三、教后反思

1、通過千斤頂裝配圖的“項目教學”，學生在完成工作任務的過程中進一步鞏固了書本上的理論知識，也增加了許多實踐知識，從而真正提高教學效果。這種教學方式學生非常喜歡，他們在課堂中表現得非常的活躍，思維也很敏捷，主動性被充分調動，不會出現有人因教師講解太慢而沒事做、有人因聽不懂而打瞌睡、有人因不感興趣而開小差等現象。甚至連課外時間都會去查找資料、討論相關問題，不會出現作業隨便應付或抄作業、作業拖拉或不做等問題。

2、在教學中要適時的引導學生，學生困難時要幫助他們整理知識。如編寫出繪制裝配圖的步驟要領“四定”、“一校”。

3、由于現行教學制度的限制，這樣的教學開展起來有一定的難度：如課時上需要連課教學；課程需安排在《機械制圖》基本學完后；需要學校配備一些教學設備等。最關鍵的是需要教師具有很強的綜合實踐能力，這對上課教師是一個極大的挑戰。

四、附：教學用圖

根據軸測圖和成套零件圖，繪制千斤頂裝配圖。

第四篇：機械設計大作業——千斤頂

機械設計大作業

螺旋起重器設計說明書

一、設計題目（3.1.3）

螺旋起重器（千斤頂）

已知條件：起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。

二、螺桿、螺母選材

本千斤頂設計采用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調質處理。查參考文獻[2]表10.2得σs=355MPa,[?]??s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強度高、耐磨、摩擦系數小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3(考慮速度低)，查表得螺母材料的許用切應力[?]?30~40MPa,取[?]=35MPa；許用彎曲應力

[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。

托杯和底座均采用鑄鐵材料。

三、螺桿、螺母設計計算

3.1 耐磨性計算

由耐磨性條件公式：

Ps?FA?F?p??d2?h?H?[p]

對于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉化為： d2?0.8式中

d2——螺紋中徑，mm;F——螺旋的軸向載荷，N； H——螺母旋合高度，mm;? ——引入系數，?=H/d2;

F?[p] [p]——材料的許用壓強，MPa;查機械設計表5.8，得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa，對于整體式螺母，取?=2.0，那么有d2?0.8??1.2~2.5，50KN2.0*20MPa?28.3mm。查參考文獻[4]表H.5,試取公稱直徑d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內螺紋大徑D4=37mm。那么螺母高度H???d2?2.0*33?66mm，螺紋圈數

z?Hp?666?11，按要求取10，α=2β=30°。

3.2 螺桿強度校核

千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉力矩T1的作用，這里的扭轉力矩是螺紋副的摩擦轉矩T1。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為

??(4F?d12)?3(216T1?d13)?[?]

對于梯形螺紋該式可化為 d1?4*1.25F?[?] 式中

d1——螺桿螺紋的小徑(mm)；

[?]——螺桿材料的許用應力(MPa);

F—— 螺桿所受的軸向載荷(N)；

d2

2T1——螺桿所受轉矩(N·mm),T1?Ftan(???')4*1.25*50KN。

代入數據，d1??*110MPa?26.90mm

而選擇d1=29mm,滿足螺桿強度要求。3.3螺紋牙強度校核

因為螺母材料強度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為：

??Fz?D4b?[?]

式中

F——軸向載荷(N)；

D4——螺母螺紋大徑(mm);

Z——螺紋旋合圈數；

b——螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p。

代入數據計算

??5000010*?*37*0.65*6?11.03MPa?[?]

即螺母滿足剪切強度要求。

螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為：

?b?

3Flz?D4b2?[?b]

式中

l——彎曲力臂，l?代入數據計算

?b?D4?d12?37?292?4mm；

3*50000*210*?*37*(0.65*6)2?16.97MPa?[?b]

即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。3.4 螺紋副自鎖條件校核

由螺紋副自鎖條件：

???',?'?arctafn'

式中

?——螺紋螺旋升角（°），??arctan'?——當量摩擦角(°);

np?d2

n——螺紋線數，n=1;p

——螺紋導程(mm);

d2——螺紋中徑(mm);f'——當量摩擦系數,查機械設計表5.10，得f'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入數據 ??arctan?*29?3.77?

?'?arctan0.09?5.14?

因為?≤?'，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5螺桿的穩定性校核

千斤頂的最大上升高度H=150mm.則螺桿的最大工作長度

L?150?H螺母2?h1?l退刀槽

式中

H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=66mm;l退刀槽——螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊知，l退刀槽=10.5mm。

假設手柄直徑為d1=28mm,由尺寸經驗公式h1=(1.8~2)d1=50.4~56mm取

h1=52mm,則

L=150+33+52+10.5=250.5mm 則螺桿的柔度

???Li?4?Ld1

式中

?——長度系數，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取

?=2；

d1——螺紋小徑，d1=29mm。

i——螺桿危險截面的慣性半徑(mm),i?截面的面積(mm2)。

代入數據計算

??4*2*250.529?69.10

IA?d14,其中A為危險對于45#調制鋼，此時螺桿穩定的臨界載荷Fc為：

Fc???3401?0.00013*69.12?2944?138565.6N

那么，由壓桿穩定條件

FcF?138565.650000?2.77?2.5

故螺桿滿足穩定性要求。

四、螺母外徑及凸緣設計

根據經驗公式，螺母外徑D2≈1.5d=1.5×36=54mm;螺母凸緣外徑D3≈1.4D2=1.4×54=75.6mm;螺母凸緣厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×66=13.2~19.8mm，取b=15mm。

五、手柄設計

加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設加在手柄上的力F1=250N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，有

T1?Ftan(???')d22?50000*tan(3.77?5.14)*33232?129339.1N·mm

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)23

根據經驗公式，D?（1.6~1.8）d?(1.6~1.8)?36?57.6~64.8mm,取D=60mm;D1（取D1=25mm。0.6~0.8）d?(0.6~0.8)?36?21.6~28.8mm，?托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數f=0.12,則

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2332≈

0.12*500003*57?2757?272332?131357.1N?mm

那么手柄長度L1?筒長700mm。T1?T2F1?129339.1?131357.1250?1042.8mm，取L1=400mm,加套設手柄所受最大彎曲應力為σ，查參考文獻[2]表10.1,?s?225MPa，查參考文獻[3],得??b???s1.5~2，則??b?=112.5~150MPa,取??b?=125MPa。

T1?T2Wz32(T1?T2)???b?，轉化為： 則手柄直徑d1應滿足 ??32(T1?T2)??d1d1?3???b??332*(129339.1?131357.1)?*125?27.7mm

取手柄直徑d1=28mm。

六、底座設計

螺桿下落至底面，再留20~30mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚??10mm。由經驗公式，S=(1.5~2)?=12~16mm,取S=16mm。

D5由結構設計確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

結構確定后校核下底面的擠壓應力：

?p?F?4?250000(D4?D5)2?4?4.052MPa

(179.2?128)2底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為10~20mm時，?b?100MPa，[?p]?(0.4~0.5)?b?(0.4~0.5)*100?(40~50)MPa。

顯然，?p?[?p]，下

FA?F上表面校核：?b1??4?24*50000(D3?D2)2?*(75.6?54)22?22.74MPa，查表

得[σb]=195MPa, ?b1<[σb]。

故上表面滿足強度要求。為方便，取D4=180mm。

七、其余各部分尺寸及參數

DT?(2.0~2.5)d?(2.0~2.5)*36?72~90mm，取DT=76mm；

D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)*36?57.6~64.8mm，取D=60mm；

D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)*36?21.6~28.8mm，取D1=24mm;h?(0.8~1)D?(0.8~1)*60?48~60mm，取h=55mm；

h1?(1.8~2)d1?(1.8~2)*28?50.4~56mm，取h1=54mm； h2?(0.6~0.8)D1?(0.6~0.8)*24?14.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3?(0.25~0.3)D1?(0.25~0.3)*24?6~7.2mma?6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t?6~8mm，取t=6mm。

固定托盤用的擋圈內徑8mm，外徑26mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8×16。

螺桿底部擋圈內徑8mm，外徑42mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M8×16。

緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=2mm。

底座高度為205mm，裝配后千斤頂的升降范圍為360~510mm。

八、參考資料

[1]張鋒，宋寶玉.機械設計大作業指導書.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋寶玉.機械設計課程設計指導書.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎欽，陳鐵鳴.機械設計.5版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.1

第五篇：機械設計大作業——千斤頂

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

目錄

一、設計題目--------2

二、螺母、螺桿選材-----------------------------2

三、螺桿、螺母設計計算

3.1 耐磨性計算--2 3.2 螺桿強度校核------------------------------3 3.3 螺紋牙強度校核---------------------------3 3.4 螺紋副自鎖條件校核--------------------4 3.5 螺桿穩定性校核---------------------------4

四、螺母外徑及凸緣設計----------------------5

五、手柄設計-------5

六、底座設計-------6

七、其余各部分尺寸及參數-------------------7

八、參考資料--------8

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

一、設計題目

螺旋起重器（千斤頂）

已知條件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

二、螺桿、螺母選材

本千斤頂設計采用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調質處理。查參考文獻[2]得σs=355MPa,查機械設計表5.9得[?]??s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強度高、耐磨、摩擦系數小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3，查表5.9得螺母材料的許用切應力[?]?30~40MPa,取[?]=35MPa；許用彎曲應力[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。

托盤和底座均采用鑄鐵材料。

三、螺桿、螺母設計計算

3.1 耐磨性計算

由耐磨性條件公式：

Ps?FA?F?p??d2?h?H?[p]

對于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉化為： d2?0.8式中

d2——螺紋中徑，mm;F——螺旋的軸向載荷，N； H——螺母旋合高度，mm;? ——引入系數，?=H/d2;

F?[p] [p]——材料的許用壓強，MPa;查機械設計表5.8，得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa，對于整體式螺母，取?=2.0，那么有d2?0.8??1.2~2.5，40KN2.0*20MPa?25.3mm。查參考文獻[4]表H.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,小徑d1=25mm,內螺紋大徑D4=33mm。那么螺母高度H???d2?2.0*29?58mm，螺紋圈數z?Hp?586?9.7，α=2β=30°。

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

3.2 螺桿強度校核

千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉力矩T1的作用，這里的扭轉力矩是螺紋副的摩擦轉矩T1。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為

??(4F?d12)?3(216T1?d13)?[?]

對于梯形螺紋該式可化為 d1?4*1.25F?[?] 式中

d1——螺桿螺紋的小徑(mm)；

[?]——螺桿材料的許用應力(MPa);

F—— 螺桿所受的軸向載荷(N)；

d2

2T1——螺桿所受轉矩(N·mm),T1?Ftan(???')4*1.25*40KN。

代入數據，d1??*110MPa?24.06mm

而選擇d1=25mm,滿足螺桿強度要求。3.3螺紋牙強度校核

因為螺母材料強度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為：

??Fz?D4b?[?]

式中

F——軸向載荷(N)；

D4——螺母螺紋大徑(mm);

Z——螺紋旋合圈數；

b——螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p。

代入數據計算

??400009.3*?*33*0.65*6?10.64MPa?[?]

即螺母滿足剪切強度要求。

螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為：

?b?3Flz?D4b2?[?b]

式中

l——彎曲力臂，l?

D4?d223

?33?292?2mm；

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

其它參數同上。代入數據計算

?b?3*40000*29.3*?*33*(0.65*6)2?16.73MPa?[?b]

即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。3.4 螺紋副自鎖條件校核

由螺紋副自鎖條件：

???',?'?arctafn'

式中

?——螺紋螺旋升角（°），??arctan'?——當量摩擦角(°);

np?d2

n——螺紋線數，n=1;

p——螺紋導程(mm);

d2——螺紋中徑(mm);f'——當量摩擦系數,查機械設計表5.10，得f'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入數據 ??arctan?*29?3.77?

?'?arctan0.09?5.14?

因為?≤?'，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5螺桿的穩定性校核

千斤頂的最大上升高度H=200mm.則螺桿的最大工作長度

L?200?H螺母2?h1?l退刀槽

式中

H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=58mm;h1符號參見參考文獻[1]圖3.1；

l退刀槽——螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊知，l退刀槽=10.5mm。

假設手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經驗公式h1=(1.8~2)d1=46.8~54mm取

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

h1=50mm,則

L=200+29+50+10.5=289.5mm 則螺桿的柔度

???Li?4?Ld1

式中

?——長度系數，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取

?=2；

d1——螺紋小徑，d1=25mm。

i——螺桿危險截面的慣性半徑(mm),i?截面的面積(mm2)。

代入數據計算

??4*2*289.525?92.64?90IA?d14,其中A為危險

對于45#調制鋼，此時螺桿穩定的臨界載荷Fc為：

Fc??EI(?L)22

5式中 E——螺桿材料的彈性模量，對于鋼 E=2.07×10MPa； I——螺桿危險截面的軸慣性矩(mm),I?代入數據計算 Fc??2

4?d1644；

*2.07?1025(2*289.5)?4*25644?148782.9N

那么，由壓桿穩定條件

FcF?148782.940000?3.72?2.5

故螺桿滿足穩定性要求。

四、螺母外徑及凸緣設計

根據經驗公式，螺母外徑D2≈1.5d=1.5×32=48mm;螺母凸緣外徑D3≈1.4D2=1.4×48=67.2mm;螺母凸緣厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm，取b=15mm。

五、手柄設計

加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設加在手柄上的力F1=300N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

于T1和T2，有

T1?Ftan(???')d22?40000*tan(3.77?5.14)*329232?90929.3N·mm

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2

公式中的符號見參考書[1]圖3.2和圖3.3。

根據經驗公式，D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)?32?51.2~57.6mm,取D=55mm;D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)?32?19.2~26.6mm，取D1=25mm。

托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數f=0.12,則

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2332≈

0.12*400003*53?2753?272332?99380N?mm

那么手柄長度L1?500mm。T1?T2F1?90929.3?99380300?634.4mm，取L1=200mm,加套筒長設手柄所受最大彎曲應力為σ，查參考文獻[2]表10.1,?s?225MPa，查參考文獻[3],得??b???s1.5~2，則??b?=112.5~150MPa,取??b?=125MPa。

T1?T2Wz32(T1?T2)???b?，轉化為： 則手柄直徑d1應滿足 ??32(T1?T2)??d1d1?3???b??332*(90929.3?99380)?*125?24.9mm

取手柄直徑d1=26mm。

六、底座設計

螺桿下落至底面，再留20~30mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚??10mm。由經驗公式，S=(1.5~2)?=12~16mm,取S=16mm。各符號見參考書[1]圖3.2和圖3.3。

D5由結構設計確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

結構確定后校核下底面的擠壓應力：

?p?F?4?240000(D4?D5)2?4?3.242MPa

(179.2?128)6

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

有結果可知，千斤頂在最大載荷下，可以在木材上使用。底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為

10~20mm。

時，?b?10M0Pa，[?p]?(0.4~0.5)?b?(0.4~0.5)*100?(40~50)MPa

顯然，?p?[?p]，下表面強度滿足設計要求。

FA?F上表面校核：?b1??4?24*40000(D3?D2)2?*(67.2?48)22?23.03MPa，查參考文獻[4]表B.4，得[σb]=195MPa, ?b1<[σb]。

故上表面滿足強度要求。

七、其余各部分尺寸及參數（符號見參考書[1]圖3.2和圖3.3）

DT?(2.0~2.5)d?(2.0~2.5)*32?64~80mm，取DT=76mm；

D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)*32?51.2~57.6mm，取D=55mm；

D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)*32?19.2~25.6mm，取D1=24mm;h?(0.8~1)D?(0.8~1)*55?44~55mm，取h=55mm；

h1?(1.8~2)d1?(1.8~2)*26?46.8~52mm，取h1=50mm； h2?(0.6~0.8)D1?(0.6~0.8)*24?14.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3?(0.25~0.3)D1?(0.25~0.3)*24?6~7.2mma?6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t?6~8mm，取t=6mm。

固定托盤用的擋圈內徑8mm，外徑26mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8×10。

螺桿底部擋圈內徑8mm，外徑34mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M8×16。

緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=2mm。

底座高度為284mm，裝配后千斤頂的升降范圍為414~614mm。螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A3圖紙。

螺旋起重器（千斤頂）設計說明書

八、參考資料

[1]張豐，宋寶玉.機械設計大作業指導書.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋寶玉.機械設計課程設計指導書.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎欽，陳鐵鳴.機械設計.5版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.1 [4]于慧力，張春宜.機械設計課程設計.北京：科學出版社，2007 [5]劉瑩，吳宗澤.機械設計教程.2版.北京：機械工業出版社，2007.9 [6]金鈴，劉玉光，李立群.畫法幾何及機械制圖.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2003.7