1、剪式千斤顶的力学原理作 者：陈 浩 13010134任学晶 13010135马海军 13010137学 院：北京工业大学机电学院指导教师：叶红玲【摘要】千斤顶作为一种传统顶举重物的工具 ， 在建筑、铁路、医疗、汽车维修等各领域均得到广泛的应用 。
本文研究的剪式螺旋千斤顶 ， 结构简单、质量轻、操作方便 ， 升程高 ， 上升速度快 。
通过对其的运动情况、受力分析 ， 进一步说明它的工作原理 。
【关键词】剪式千斤顶；力学分析；引 言 千斤顶对于人们来说并不陌生 ， 在日常生产生活中实践中经常会遇到这样一些情况：例如需要将车辆、大型设备、井下轨道等在没有起吊设备的情况下移动或是抬起它们 ， 而仅靠人工操作是非常困难甚至根本无法实现的 。

2、 ， 这就需要用到千斤顶 。
我国千斤顶产业发展起步较晚 ， 建国以来到改革开放前 ， 我国千斤顶的需求主要是以工业和国防尖端使用为主；改革开放后 ， 随着国民经济的快速发展 ， 人们生活水平的显著提高 ， 拉动了千斤顶的需求；进入20世纪90年代后 ， 随着中国汽车化进程的不断加快 ， 剪式千斤顶产业进入快速发展期 ， 其需求增速远高于全球水平 。
由于它和一般的千斤顶相比没有油路 系统 ， 因此它有结构简单、携带方便及操作容易等特点受到小型汽车用户的喜爱一、剪式千斤顶结构和原理1. 原理：剪式千斤顶（又叫支架千斤顶）是基于等腰三角形其两腰不变 ， 缩短底边提升高线的几何原理制作而来的 。
它通过丝杆和螺母来调节上下两个等腰三角形的底边来进行提升 。

3、和下降高度的 ， 就像平常生活中的工具梯 ， 当梯子的两臂的夹角越小梯子就越高 ， 同理梯子的两臂的夹角越大 ， 梯子就越低 。
2. 结构：由底座、一对下支撑臂、一对上支撑臂、鞍座、平面轴承、螺母、摇座、销轴和丝 杆组成 。
其机构简图和实物分别如图1、图2所示： 图 1图 23. 剪式千斤顶和液压千斤顶的区别及其用途;
区别：剪式千斤顶是机械千斤顶 ， 液压千斤顶是油压千斤顶 。
用途：基于剪式千斤顶的特殊构造顶起的重量不会太大 ， 一般主要用于小吨位的汽车顶起 ，比如小轿车等 ， 常见的规格有1T、1.5T、2T、3T等 。
二、剪式千斤顶的运动分析和受力分析1. 运动分析螺杆连续转动过程中 ， 滑块不仅相对螺杆做水平运动 ， 同时还带动上 。

4、、下支撑臂作升降运动；螺杆本身也存在着水平、垂直两个方向的运动 ， 顶板作垂直升降运动 ， 底座始终保持不动 ， 剪式千斤顶运动模型如图3所示图 3由图3可知 ， 假设底座的为坐标原点 ， 螺杆与下支撑臂的夹角为() ， 剪式千斤顶在实际运动过程中 ， 螺杆随着点位置会有一个沿着水平方向向右的运动 ， 同时点相对于螺杆存在相反方向运动 。
当螺杆转动一圈时, 两点的运动速度各为螺杆速度一半 ， 得到数学关系式：(1)(2)式中：点的绝对速度 ， 点的绝对速度 ， 点的合成速度 ， 螺杆转速 ， 螺距 ， 螺杆与下支撑臂夹角 。
在螺杆转速为 ， 螺距为 ， 螺杆与下支撑臂夹角为的情况下 ， 千斤顶顶起重物上升的速度为点速度 。
由此可以得出 ， 在千斤顶上升过程中 ， 千斤顶顶举 。

5、重物的速度随增大而减小 ， 到达极限位置时停止运动 。
2. 受力分析由平面机构的受力分析可知 ， 重物给支撑点施加重力 ， 两个上支撑臂受重物作用产生压力分别为和 ， 同时两个上支撑臂对支撑点的反作用力为和 ， 与重力形成平衡力 。
当螺杆连续转动时 ， 上支撑臂受滑块作用产生压力为、下支撑臂受滑块作用产生压力 ， 同时上、下支撑臂对滑块的反作用分别为和 ， 与拉力形成平衡力 ， 剪式千斤顶各机构受力如图4所示 。
图 4根据机械原理平面机构的受力分析 ， 得到数学关系式：(3) (4)(5)式中:举臂受到的压力 ， 重物重力 ， 螺杆受到的拉力 ， 螺杆与下支撑臂夹角 。
由式（5）可知拉力与之间的关系 ， 当重力一定时 ， 拉力随增大而减小 。
三、剪式千斤顶的自锁 。

6、原理摩擦自锁：触面的法线与夹角小于或等于摩擦角 ， 无论主动力多大 ， 物体都将处于平衡状态 ， 这种现象叫做摩擦自锁 。
自锁的原因是 ， 只要保证 ， 主动力沿接触面切线方向的分力就总是等于静摩擦力 ， 而在时 ， 所以物体总能保持平衡 。
如图5所示 ， 对于静止在斜面上的物体 ， 只要满足 ， 则无论物体多重 ， 都会静止在斜面上不会下滑 。
图 5剪式千斤顶中就有斜面自锁的应用如图6所示图 6工作时螺旋可以看成是一个绕在圆柱体的斜面 ， 将其展开 ， 这个斜面的倾角就是螺纹升角 。
丝杆相当于放在斜面上的一个物体 ， 千斤顶支撑的重物是加在丝杆上的轴向载荷 ， 这个轴向载荷相当于放在斜面上重为的物体 ， 要使得丝杆螺纹在支撑物的重压下不会自动下旋 ， 相当于要使物 。

【沐风书苑|卧式千斤顶的力学原理[沐风书苑]】7、体不会沿斜面自动下滑 ， 即要使物体在斜面上达到自锁 。
由前面可知 ， 只要使螺纹升角小于等于丝杆与螺纹槽之间的摩擦角 ， 即可自锁 。
四 、 结 语千斤顶在实际生产生活中 ， 被广泛的运用 ， 通过对剪式千斤顶的受力分析及运动情况的研究 ， 我们知晓了千斤顶是如何实际工作的 ， 对后续设计有很大的参考意义 ， 使得在进一步的优化中有了依据 ， 在提高产品质量和技术性能方面有据可依 ， 本实验得出的相关公式 ， 可用来进行动力学模型的建立 ， 通过动态观察 ， 对剪式千斤顶有更全面的了解 。
同时 ， 对千斤顶自锁原理的阐述 ， 在生产过程中 ， 提高安全性 。
但如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识 ， 使千斤顶的设计工作真正优化 ， 仍需要我们充分利用各种有利因素 ， 不断对产品进行整合创新 ， 使其满足大众的需求 。
参考文献1 刘平安.锥齿轮螺旋千斤顶设计J.机械设计与研究.1996.2 姜阳;
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来源：(未知)

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