学术交流报告

报告题目：螺旋千斤顶螺纹副的MATLAB优化设计

报告人：宋瑞银（贵州工业大学）

报告地点：北京机械工程学会报告厅

正文

手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。（图1为丝杠螺纹的示意图）

图1：丝杠梯形螺纹示意图

目标函数与设计变量

手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。

丝杠的体积为：

螺母的体积为：

式中：

丝杠中径, mm

螺母外径（虚拟）, mm

螺母中径, mm

丝杠总长, mm

螺母总长, mm

考虑到传动效率要求较高和螺纹受力较大等因素，架车机一般采用梯形螺纹传动，其大径、中径、小径之间有如下关系：

=

=

且内、外螺纹有如下关系:, ,

式中、分别为螺母和丝杠的中径，、分别为螺母和丝杠的外径，为丝杠的小径。

则目标函数，螺旋传动副的体积为:

从目标函数表达式中可以看出，L(丝杠长度)、（螺母外径） 均为常量，而螺距P取值虽为整数，但其取值随螺纹公称直径而变化，这里将其作为变量。

故三个变量记作：

目标函数的表达式为：

优化约束条件

约束条件分析

（1）    耐磨性条件

锯齿形螺纹工作高度 h  h=0.75P

根据手动螺旋千斤顶传动螺纹副滑动速度较低，及螺母和螺杆材料等条件，查取许用比压［p］：

计算比压为:

(2)        螺纹自锁条件

螺旋升角

==

当量摩擦角=, 为螺纹副当量摩擦系数

自锁条件为：<-(1°1.5°)，即

<-(1°1.5°)

(3)        螺杆的强度条件

螺纹危险截面面积A为：A=

螺杆所受转矩 T : （）/2

当量应力为：==

式中， F为千斤顶最大起重量，单位为

查表，确定许用应力［］

当量应力应小于许用应力，即： <［］

(4)  螺纹牙剪切强度条件

按机械性能较弱的螺母材料进行计算：

螺母的外径D等于螺杆外径d ：D=d

螺纹牙根厚b ：b=0.75P

螺纹旋合圈数z: z=H/P

查表取得许用剪切应力[]

按剪切强度进行计算：== ，<［］

(5)  螺纹牙弯曲强度条件

同样，取机械性能较弱的螺母材料进行计算。

按弯曲强度进行计算:

===

=

对静载，许用应力应取较大值。

（6）螺杆的稳定性条件

确定螺杆的柔度值：

式中， L为螺杆的长度系数，L为螺杆的总长度，i为螺杆危险截面惯性半径，

, 螺杆的长度系数根据螺纹副固定形式取值。

值小于许用值［］，即：<［］

（7）螺杆公称直径取值范围

查《机械设计手册》，取值范围为：20mmd650mm

（8）螺母最大高度（螺纹啮合长度）范围：30mmH280mm

（9）螺纹螺距取值范围

查《机械设计手册》，取值范围为：2mmP24mm

2.2约束条件

约束条件表达式如下：

=

=

=

=-［］

=

=

=

=

=

=

=

=

3.优化方法

本问题有三个变量12个约束条件，采用MATLAB优化工具对其进行优化设计。

4.优化设计实例

某厂生产一种手动螺旋千斤顶，最大设计起重量为 ，螺纹为锯齿形，螺杆材料采用40Cr ，热处理HRC45-50,=785Mpa，螺母采用 ，螺纹副当量摩擦系数为0.13 ，千斤顶最大起重高度为130mm,圆锥齿轮厚为30mm,轴承固定端为，试设计传动螺纹副，使其结构紧凑、所用材料最省。

根据前面的数学建模，我们先通过查表或计算，得到约束条件的各个相关参数，然后再将其代入上述建模的约束条件，从而得到螺纹副的最优设计方案。

现将原设计与优化设计结果加以对照（表1），可以看出，优化设计后螺纹副体积比原设计减少 。

表1原设计及优化设计结果

采用优化设计方法，不仅节省材料，降低工厂生产成本，而且节省设计时间。这有助于改革传统的设计方法，为新产品开发改进提供了有力的依据。

心得体会

通过这次交流报告的学习，对如何利用MATLAB来辅助进行螺旋副传动的传动设计有了一定的了解。固定式架车机属于重载低速的起重式机械，主传动同样采用了滑动螺旋副传动。通过MATLAB的运用可以有效的简化设计运算，尤其减少设计中多项约束条件计算的工作量。

      　

本人签字:

                          　兼职导师签字：

　　　　　　　　　　　　　　日期：

                                    

                                                                       ：

第二篇：工程预算实习报告范文

工程预算

实习报告

院 校 专 业 班 级 学 号 姓 名日期

实 习 报 告

毕业顶岗实习是毕业设计的重要环节，也是我们最后的冲刺阶段，更是积累工作经验的重要阶段。它让我们把理论和实践结合起来。是我们从学校走向社会的重要坡道。减少自己将来踏入社会的一些盲目性，让自己在今后的工作道路中能够走的更自信。下面是我在这次实习中的报告。

一、实习目的及任务

通过实践学习巩固，强化我们所学的知识，培养理论联系实际，综合运用所学知识解决实际问题，并开阔我们的工程技术眼界，工人和技术人员对待工作严谨认真的态度。

二、地点及内容

20xx年x月初，我来到了长城建设集团有限公司实习，实习中我主要做了看图纸、熟悉规范·定额，做简单的造价，预算与整理简单的资料等。

三、实习中的问题

1.对理论知识掌握不够扎实

2.熟悉图纸能力差，对平面图想象不出立体的样子

3.对施工规范了解不够

四、实习的体会及收获

首先，实习对我来说是个既熟悉又陌生的字眼，通过这一年的学习，我们经常会提到但却又未曾真正的涉及过实习，所以这次的实习给我留下了很深的记忆并带给我更多的期待。我在实习过程中有不少的收获,实习结束后有必要好好总结一下。

在预算部领导的教育和培养下，在同事们的关心和帮助下，自己的工作、学习等方面都取得了一定的成绩，个人综合素质也得到了一定的提高。在实习期间，我时刻严格要求自己，吃苦耐劳，努力工作，在完成领导交办的工作同时，积极主动地协助其他同事开展工作，并在工作过程中提高自身各方面的能力。使自己得到更多的锻炼。 在我刚进公司的时候，自己对图纸都不熟悉，为了能更明白的了解图纸，我对图纸进行了深入的研究，争取把每处不明白的地方都弄明白。看不懂图就不能做出合理的预算，所以看图是非常重要的。然后我算了某个工程一部分的工程量，又对现行的工程进行了核量，虽然没有被采用只是试算。但我必须时时刻刻在工作中勤于动手慢慢琢磨，不断学习不断积累。遇到不懂的地方，自己先想方设法解决，实在不行虚心请教他人。

其次，通过实习全面的检验了我各方面的能力，它就像一块试金石，检验我能否将所学的理论知识用到实践中去，通过这次的实践，也让我知道了自己在哪

方面的不足，给我今后的学习带来了很大的帮助。这次实践使我近距离的观察了工程的建造过程，让我明白了作为一名工程技术人员的职责和艰辛。

最后，这次实习让我受益非浅，我会不断的理解工程的涵义，认真的学习，努力提高自己各方面的专业水平，虚心的学习，努力弥补自己的不足之处，使理论和实际更好的结合，以便为今后的工作打下坚实的基础。

五、总结

我是学工程预算的，在书本上学过的理论知识，似乎通俗易懂，但从未付诸实践过，也许等到真正做出一套大楼的预算时，才会体会到难度有多大；也许亲临其境或亲自上阵才能意识到自己能力的欠缺和知识的匮乏。通过毕业实习这一年的期间，我验证和巩固充实所学的理论知识，加深了对相关内容的理解，接触课堂以外的实践知识，加深了解了对本专业的需要。培养了独立进行资料收集和解决问题的能力，拓宽了视野，增长了见识，体验到社会竞争的残酷，而更多的是希望自己在工作中积累各方面的经验，为将来自己走创业之路做准备。

实习单位：

专 业：

姓 名：

学 号：

20xx年x月x日