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1、文華學院
學生畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名
學號
學部(系)
機械與電氣工程
專業(yè)年級
機械設計制造及其自動化5班
設計(論文)題目
螺旋千斤頂設計
指導教師
一、設計(論文)選題的依據(選題的目的和意義、該選題在國內外的研究現狀及發(fā)展趨勢,等)選題的目的
千斤頂,又稱鐵人,一種應用螺旋機制來架高重物的工具。最常用的是車用千斤頂。常用于修理汽車底盤或替換輪胎時使用。千斤頂通常以其能舉起的最大重量做標示(如L5噸)
選題的意義
要求熟悉螺旅傳動的工作原理,掌握螺旋傳動的設計過程和方法,培養(yǎng)機械設計能力,初步掌握機械設計的一般程序;
要求學會綜合
2、運用所學知識,培養(yǎng)獨立解決工程問題的能力;
培養(yǎng)查閱機械設計零件手冊及有關技術資料,能正確使用國家標準規(guī)X能力。
1 .螺旋千斤頂設計的背景:
在研究本課題時就發(fā)現在現實生活和實際生產中,我們經常會遇到一些汽車需要更換輪胎或者維修,將一些重物在沒有起重裝備的情況下移動或抬起,如果僅僅靠人工進行操作是相當困難的,這個時候就用到了千斤頂。千斤頂與我們生活息息相關,比如鐵路車輛檢修、橋梁安裝、礦山、建筑工程的支撐及車輛設備等重物的起重方面都離不開千斤頂。因此千斤頂技術的發(fā)展將直接影響到這些行業(yè)或部門的正常運作和未來的發(fā)展。本次通過研究學習機械原理,機械制造基礎,機械加工工藝,工程力學等書籍,設
3、計出以往復扳動手柄拔抓,以推動棘輪間隙回轉,小傘齒輪帶動大傘齒輪使舉重螺桿旋轉,從而使伸降套筒獲得起伸或下降達到起重功能的螺旋式千斤頂。通過查閱大量文獻資料,設計和繪制千斤頂各部件零件圖,不僅熟悉了螺旋千斤頂的工作原理,讓我也熟悉和強化了一些繪圖軟件的使用,同時加深了對課本中有關液壓傳動與機械基礎理論知識的理解。
國內外研究現狀:
國外研究現狀:
早在20世紀40年代,臥式千斤頂就開始在汽車維修行業(yè)中得到使用,但由于當時技術和使用的原因,千斤頂設計時的尺寸和體積較大,承載能力較低,使用起來很不不便。后來隨著社會需求量的加大以及千斤頂本身技術的發(fā)展,在90年代初,國外大部分用戶用臥式千斤頂
4、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運輸研究所發(fā)明的,它由彈性的而又非常堅固的橡膠制成。Power-Riserll型便攜式液壓千斤頂則可以用于所有類型的鐵道車輛。另外一種名為TcuckJack的便攜式液壓千斤頂則可以用于對巳斷裂的貨車轉向彈簧進行快速的現場維修,并能完全由轉向架側架支撐住。
國內研究狀況:
我國千斤頂技術發(fā)展較晚,由于缺少與國外先進技術的交流,所以直到1979年才接觸到類似國外臥式千斤頂這樣的產品。但是經過我們重新對產品進行設計改造,在外觀美觀、使用方便、承載能力強、壽命長等方面都超過了國外同類
5、的產品并迅速打入歐美市場。經過多年設計制造的實踐,除了臥式千斤頂外,我國的千斤頂還規(guī)格齊全,還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、新型剪式千斤頂、快速升降千斤頂、多用途千斤頂、便攜式電動千斤頂等等,形成了一套系列產品。隨著我國汽車工。
業(yè)的快速發(fā)展,汽車對千斤頂的要求也越來越高;同時隨著市場競爭的加劇,用戶要求的不斷的變化,將迫使千斤頂的設計質量要不斷提高,以適應用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂不僅要求重量輕,攜帶方便,外形美觀,使用可靠,還會對千斤頂的進一步自訂化,甚至智能化都有所要求。
發(fā)展趨勢:
1990年以來,全球千斤頂表觀消費量以年均6%的速度增長,而九十年代的十年間,我國千
6、斤頂表觀消費量年均增長率達到17.73%,是世界年均增長率的2.9倍。進入二十一世紀,我國千斤頂產業(yè)高速增長。2000年一2004年,我國千斤頂消費量從188萬噸增長到447萬噸,增加了2.3倍,年平均增長率在27%以上。其中,2001年,我國千斤頂表觀消費量達到225萬噸,超過美國成為世界第一千斤頂消費大國。同時,千斤頂進口也大幅度增加。1998年,我國千斤頂進口100萬噸,由此成為世界上最大的千斤頂進口國。2004年與1998年比,千斤頂進口增長幅度年均達至U27.14%。預計2005年,中國千斤頂表觀消費量將達到500萬噸,進口仍將保持在300萬噸左右。伴隨著千斤頂市場的快速發(fā)展,我國千
7、斤頂產量也結束了長期徘徊的局面,實現了高速增長。我國千斤頂產量從2000年的46萬噸增長到2004年的236萬噸,年平均增長率在82.6%,占國內市場需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期,世界千斤頂產量則僅以6%左右的速度增長。從九十年代后期起,我國太鋼、寶鋼以及寶新、X浦等國有和合資企業(yè)通過引進和技術改造,先后建成了一系列千斤頂生產線,千斤頂工藝技術裝暫達到國際先進水平,千斤頂生產初具規(guī)模。千斤頂品種結構也發(fā)生了積極的變化,千斤頂產品質量迅速提高。特別是國內千斤頂冷軋板增長迅速,2003年,國內冷軋板產量達到170萬噸,首次超過進口量,自給率達到66%
8、;2004年,國內冷軋板產量達到200萬噸,自給率達到70%以上。從2004年底到2005年底,國內冷軋千斤頂產能將增加約150萬噸,基本滿足國內市場需求。到2007年,我國將成為千斤頂的凈出口國。
二、主要參考文獻綜述
文獻綜述:
楊家軍主編的《機械原理》一書從基礎的講起,編寫了各種機構的運動條件,平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等常用機構的原理及其設計。還有機構系統運動方案的設計,動力學設計,機構的優(yōu)化設計等都做了詳細的講述。對我在機構的選型,機構的優(yōu)化有了很大的幫助。
鐘毅芳,吳昌林,唐增寶主編的《機械設計》(第二版)一書系統的講解了機械設計總論,機械零部件的參數設計,機械零部件
9、的結構設計,機械系統的總體方案設計等。從機械設計理論,到機械中各種常見常用的零部件,還有齒輪傳動設計、軸和軸轂朕接設計、結構設計的方法和準則、典型零部件的結構設計等等,都進行了詳盡的講述。對我在鋼筋切斷機二級傳動齒輪的參數化設計和結構設計上有很大有幫助。
《機械零件設計手冊》中包括了常用數據、資料、計量單位和數學公式,工程材料,機械制圖,公差配合、形位公差、表面粗糙度,螺紋及結構要素,螺紋朕接,軸轂朕接及銷朕接,枷、焊和膠接,傳動總論,帶傳動,鏈傳動,漸開線圓柱齒輪傳動,圓弧齒輪傳動,蝸桿傳動,行星齒輪傳動和擺線針輪行星傳動,螺旋傳動,減速器。對我的設計的可靠性設計,優(yōu)化設計,計算機輔助設計
10、都有很大幫助。
孫進平主編的《Pro/Engineer基礎建模與運動仿直教程》一書從入門開始,介紹了在Pro/EngineerWildfire中進行零件設計的一般過程、模型裝配、動畫制作及機構運動仿直等內容,從工程設計實際出發(fā),以經典實例的典型部件為主線,介紹了Pro/EngineerWildfire通用模塊動畫模塊和Mechanism模塊的主要功能、使用方法及技巧,Pro/ENGINEER是一款在業(yè)界享有極高聲譽的全方位產品設計軟件。它廣泛應用于汽車、航天航空、電子、模具、玩具、工業(yè)設計和機械制造等行業(yè)。以Pro/ENGINEERWildfire5.0為應用藍本,全面而系統地介紹其基礎知識
11、與應用,并力求通過X例來提高讀者的綜合設計能力。對我提高三維建模和動畫制作的能力有很大的指方建軍,X仕良編著的《機械動態(tài)仿直與工程分析》——Pro/EngineerWildfire工程應用一書和葛正浩,楊芙蓮編著的《Pro/EngineerWildfire3.0機構運動仿直與動力分析》
一書等,在仿直動畫制作的基礎上介紹了對機構運動的分析,對我在Pro/E仿直的高級應用學習上有很大的啟發(fā)。
Pro/E中的機構運動仿直模塊Mechanism可以進行裝配模型的運動學分析和仿直,使得原來在二維圖紙上難以表達和設計的運動變得非常直觀和易于修改,并且能夠大大簡化機構的設計開發(fā)過程,縮短開發(fā)周期,減少
12、開發(fā)費用,同時提高產品質量。在Pro/E中,運動仿直的結果不但可以以動畫的形式表現出來,還可以以參數的形式輸出,從而可以獲知零件之間是否干涉,干涉的體積有多大等等。再根據仿直結果對所設計的零件進行修改,直到不產生干涉為止。
晉民杰編著的《提升機設計理論及現代化設計方法研究》從礦井提升機的國內外發(fā)展水平及新的研究成果入手,系統地闡述了新型厚殼彈性支撐卷筒礦井提升機的設計理論及現代設計方法在其設計中的應用。內容包括國內外提升機的發(fā)展與現狀、提升機彈性支撐卷筒結構的設計理論、礦井提升系統的運行理論、提升機CAD系統研究、提升機的優(yōu)化設計、提升機的有限元分析、提升機的計算機參數繪圖、提升機CAD系統
13、數據庫技術、摩擦式提升機等。
方建軍,X仕良編著的《機械動態(tài)仿直與工程分析》——Pro/EngineerWildfire工程應用一書和葛正浩,楊芙蓮編著的《Pro/EngineerWUdfire3.0機構運動仿直與動力分析》一書等,在仿直動畫制作的基礎上介紹了對機構運動的分析,對我在Pro/E仿直的高級應用學習上有很大的啟發(fā)。
X志祥,X天一.《機械零件》.XX,高等教育,1992年(第四章第六節(jié))《機械零件》在第一版的基礎上,根據最新的國家標準,更新了滾動軸承和齒輪傳動部分內容;增加了窄V帶傳動設計;壓縮了機械零件的強度等內容。全書共13章。主要內容有:總論,朕接,機械傳動,軸系零件,其
14、它零件等.
《solidworks設計與應用》電子工業(yè)隆生主編,《SolidWorks設計與應用教程》在內容上按照利用SolidWorks進行機械設計的實際過程進行編排,介紹了SolidWorks在零件設計、曲面建模、鎖金設計、裝配設計和工程圖設計等方面的功能?!禨olidWorks設計與應用教程》設計了諸多實例,將重要的知識點融入到具體實例中,初學者可以配合實例的學習,循序漸進,輕松掌握該軟件的基本操作并學會利用該軟件設計機械產品。
《機械制圖》XX理工大學工程畫教教研室高等教育,講述以下四個部分內容。L畫法幾何:點、直線和平面的投影,相對位置,投影變換,立體的投影,平面與立體相交,立體
15、與立體相交。2.制圖基礎:軸測圖,組合體、機件的表達方法,制圖的基本知識和規(guī)定以及尺寸標注的知識。3.機械制圖:標準要素、標準件與常用件,零件圖的繪制與閱讀,裝配圖的繪制與閱讀。4.計算機繪圖:使用AutoCAD繪圖的基本方法和技能。
《機械制造技術》機械工業(yè),黃鶴汀主編以金屬切削理論為基礎,以制造工藝為主線,以產品質量、加工效率與經濟性三者之間的優(yōu)化為目標,通過整合金屬切削原理與刀具、金屬切削機床、機床夾具設計和機械制造工藝學等課程的基本理論和基本知識編寫而成。
參考文獻:
[1]楊家軍主編的《機械原理》華中科技大學2009
[2]鐘毅芳,吳昌林,唐增寶主編的《機械設計》華中科技大學
16、2011
[3]機械零件設手第二版中東北工學院《機械零件設計手冊》冶金工業(yè)1995
[4]孫進平.Pro/ENGINEER基礎建模與運動仿直教程.清華大學,2007
⑸方建軍,X仕良編著的《機械動態(tài)仿直與工程分析》
⑹晉民杰編著的《提升機設計理論及現代化設計方法研究》
⑺葛正浩,楊芙蓮編著的《Pro/EngineerWildfire3.0機構運動仿直與動力分析》
⑻X志祥,X天一.《機械零件》.XX,高等教育,1992年(第四章第六節(jié))
⑼《solidworks設計與應用》電子工業(yè)隆生主編
[10]《機械制圖》XX理工大學工程畫教教研室高等教育
二、本課題研究的主要內容和擬采
17、用的研究方案、研究方法或措施、步驟及進度安排
1.主要內容:
1)深入了解千斤頂的原理與應用;
2)對螺旋千斤頂的設計計算及強度校核,了解千斤頂的工作原理,結構,特點;
3)用pro/e軟件畫出三維效果圖,并導出工程圖;
4)通過研究學習機械原理,機械制造基礎,機械加工工藝,工程力學等書籍,設計出以往直扳動手柄,以推動舉重螺桿旋轉,從而使伸降套筒獲得起伸或下降達到起重拉力功能的螺旋式千斤頂;
5)通過查閱大量文獻資料,設計和繪制千斤頂各部件零件圖。
2 .設計方案及步驟:
1)對螺桿耐磨性、自鎖性校核、螺紋工作圈數、螺桿強度和穩(wěn)定性進行設計;
2)對螺母螺紋牙強度進行校核設計
18、;
1 )底座和托杯要求滿足一定的強度;
2 )機構應具有良好的傳力性能;
3 )繪制零件圖和千斤頂裝配圖;
4 )撰寫學士論文。
三、本課題的重點、難點,預期結果和成果形式
5 .課題重點:
1)設計螺母要求校核螺母螺紋牙強度;
2)底座和托杯要求滿足一定的強度;
3)機構應具有良好的傳力性能;
6 .課題難點:
對螺旋千斤頂的設計計算及強度校核
7 .預期結果、結果形式:
1)預期結果
完成要求的設計,設計完成結果較好。
2)結果形式
畢業(yè)設計論文成品及相關圖紙。
五、指導教師意見
指導教師:(簽名)
六、畢業(yè)設計(論文)領導小組意見
學部(系):(蓋章)
20年月日
(此表由學生填寫,指導教師和畢業(yè)設計(論文)領導小組簽署意見)