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幫幫我吧!誰知道螺旋式千斤頂的設計說明書啊!

我的學校要我們交課程設計，是螺旋式千斤頂的設計說明書!有誰有啊!給我看看!: 問提問者：網友 | 2017-10-24

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螺旋式千斤頂螺優化設計摘要:采用非傳統優化設計方法，以螺旋千斤頂螺紋副體積最小為目標函數, 用MATLAB語言優化工具對其進行優化設計，并給出了計算實例。關鍵詞:優化設計;千斤頂;傳動螺紋副 1 數學模型的建立手動螺旋千斤頂主要包括底座、棘輪、圓錐齒輪副、托杯、傳動螺紋副等部分。千斤頂最大起重量是其最主要的性能指標之一。千斤頂在工作過程中，傳動螺紋副承受主要的工作載荷，螺紋副工作壽命決定千斤頂使用壽命，故傳動螺紋副的設計最為關鍵，其設計與最大起重量、螺紋副材料、螺紋牙型以及螺紋頭數等都有關系。 1.1 目標函數與設計變量手動螺旋千斤頂在滿足設計性能和要求的前提下，從結構緊湊、減輕重量、節省材料和降低成本考慮。在給出千斤頂最大起重量、傳動螺紋副材料及其屈服應力、螺紋頭數等基本設計要求和圓錐齒輪副等已定的情況下，可從螺紋副設計著手考慮，使螺紋副所用材料最少，即在滿足設計性能的情況下，傳動螺桿、螺母所占體積最少。螺桿的體積為:v1=πd22L/2 螺母的體積為:v2=π(D′2-D22)H/4 式中:d2--螺桿中徑，mm; D′--螺母外徑(虛擬)，mm; D2--螺母中徑，mm; L--螺桿總長，mm; H--螺母高度，mm. 考慮到傳動效率要求較高和螺紋受力較大等因素，千斤頂一般采用鋸齒形螺紋傳動，其大徑、中徑、小徑之間有如下關系: d2=d-0.75P d1=d-1.736P 且內、外螺紋有如下關系:D=d;D2=d2; 式中，D2、d2為內、外螺紋中徑;P為螺距;D、d為內、外螺紋大徑;d1為內螺紋小徑。則目標函數(即傳動螺紋副體積之和)為: V=V1+V2=πL(d-0.75P)2-/4+π〔D′2--(d-0.75P)2-〕H/4 從目標函數表達式中可以看出，L、D′均為常量，而螺距P取值雖為整數，但其取值隨螺紋公稱直徑而變化，這里將其作為變量。故變量有d、H、P 三個，記作: X=〔x1,x2，x3〕T=〔d,H，P〕T 目標函數表達式為: V(x)=πL(x1-0.75x3)3/4+π〔D′2-(x1-0.75x3)2〕x2/4 1.2 優化約束條件 1.2.1 約束條件分析 (1)耐磨性條件鋸齒形螺紋工作高度h:h=0.75P 根據手動螺旋千斤頂傳動螺紋副滑動速度較低，及螺母和螺桿材料等條件，查取許用比壓〔p〕: 計算比壓為:p=FP/[(d-0.75P)πhH]＜〔p〕 (2) 螺紋的自鎖條件螺旋升角ψ:ψ=arctanP/πd2=arctanP/[π(d-0.75P)] 當量摩擦角ρv=arctanuv，uv為螺紋副當量摩擦系數。自鎖條件為:ψ＜ρv-(1°~1.5°),即 arctanP/[π(d-0.75P)]＜ρv-(1°~1.5°) (3)螺桿的強度條件螺紋危險截面面積A為:A=π(d-1.736P)2/4 螺桿所受轉矩T:T=F·tan(ψ+ρv)(d-0.75P)/2 當量應力為:式中，F為千斤頂最大起重量，單位為N. 查表,確定許用應力〔σ〕. 當量應力應小于許用應力，即:σca＜〔σ〕 (4) 螺紋牙剪切強度條件按機械性能較弱的螺母材料進行計算: 螺母的外徑D等于螺桿外徑d:D=d 螺紋牙根厚b:b=0.75P 螺紋旋合圈數z:z=H/P 查表取得許用剪切應力〔τ〕. 按剪切強度進行計算:τ=F/(πDbz)=F/(πd·0.75P·H/P)，τ＜〔τ〕. (5)螺紋牙彎曲強度條件同樣，取機械性能較弱的螺母材料進行計算。按彎曲強度進行計算:σb=3F(D-D2)/(πDb2z)=3F(d-d2)/(πDb2z)=3F〔d-(d-0.75P)〕/(πDb2z) σb＜〔σb〕. 對靜載，許用應力應取較大值。 (6)螺桿的穩定性條件確定螺桿的柔度λ值:λ=μL/i 式中，μ為螺桿的長度系數，L為螺桿的總長度，i為螺桿危險截面慣性半徑，i=d1/4. 螺桿的長度系數根據螺紋副固定形式取值。 λ值小于許用值〔λ〕，即:λ＜〔λ〕. (7)螺桿公稱直徑取值范圍查《機械設計手冊》，取d值范圍為:20mm≤d≤650mm. (8)螺母最大高度(螺紋嚙合長度)范圍:30 mm≤H≤280 mm. (9)螺紋螺距取值范圍查《機械設計手冊》，得P值范圍為2 mm≤P≤24 mm. 1.2.2 約束條件約束條件表達式如下: g1(x)=F-〔0.75π(x1-0.75x3)x2〕〔p〕≤0 g2(x)=arctanx3/[π(x1-0.75x3)]-ρv+(1°~1.5°)≤0 g4(x)=F/(0.75πx1x2)-〔τ〕≤0 g5(x)=3F/(0.75πx1x2)-〔σb〕≤0 g6(x)=4μL/(x1-1.736x3)-〔λ〕≤0 g7(x)=30-x2≤0 g8(x)=x2-280≤0 g9(x)=20-x1≤0 g10(x)=x1-650≤0 g11(x)=2-x3≤0 g12(x)=x3-24≤0 2 優化方法本問題有三個變量12個約束條件，采用MATLAB優化工具對其進行優化設計。 3 優化設計實例某廠生產一種手動螺旋千斤頂，最大設計起重量為40 kN，螺紋為鋸齒形，螺桿材料采用40Cr，熱處理HRC45~50，σs=785Mpa，螺母用ZCuAl10Fe3，螺紋副當量摩擦系數為μv=0.13,千斤頂最大起重高度為130 mm,圓錐齒輪厚為30 mm,軸承固定端l0/d0=7/18。試設計傳動螺紋副，使其結構緊湊、所用材料最省。根據前面的數學建模，我們先通過查表或計算，得到約束條件的各個相關參數，然后再將其代入上述建模的約束條件，從而得到螺紋副的最優設計方案。現將原設計與優化設計結果加以對照(表1)，可以看出，優化設計后螺紋副體積比原設計減少12.51%。采用優化設計方法，不僅節省材料，降低工廠生產成本，而且節省設計時間。這有助于改革傳統的設計方法，為新產品開發改進提供了有力的依據。: 回答者：網友

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