基本信息
- 项目名称：
- 四面体千斤顶
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品由顶座，支撑杆组成，顶座的一端面设置有三个球形铰链，三个球形铰链之间相隔一定距离并按“品”字型形排列在顶座端面的中间处；支撑杆由液压缸与连杆组成，液压缸的两端通过螺纹分别与连杆的一端连接，连杆的另一端是球形，连杆的球形端与顶座球形铰链连接，四个顶座与六根支撑杆连接成立体三角形。它能方便地向四个方向扩伸，操作简单，制造成本低，存放方便，能斜着顶起物体，或者顶起物体后平移
- 详细介绍：
- 四面体千斤顶 摘要 此创新作品涉及四面体千斤顶，用于日常生活物体搬移，它由顶座，支撑杆组成，所述顶座的一端面设置有三个球形铰链，三个球形铰链之间相隔一定距离并按“品”字型形排列在顶座端面的中间处；所述的支撑杆由液压缸与连杆组成，液压缸的两端通过螺纹分别与连杆的一端连接，连杆的另一端是球形，连杆的球形端与顶座球形铰链连接，四个顶座与六根支撑杆连接成立体三角形。此创新作品的优点是，它能方便地向四个方向扩伸，解决一些因地质受力过大变形而无法顶起物体的问题和空间扩张的问题，操作简单，制造成本低，存放方便，能斜着顶起物体，或者顶起物体后平移。摘要附图如下： 四面体千斤顶三维图 技术领域 此创新作品涉及液压千斤顶，具体地说是一种能向四面产生支撑作用的千斤顶。 背景技术 在日常生活中，当遇到需要把较重的物体举起时，人们自然会想到千斤顶，在市场上常见的千斤顶是液压千斤顶，只要是单个方向产生支撑，也有的千斤顶是各个支撑点受力不均匀将导致千斤顶失稳现象的产生，还有存在支撑空间有限的弊端。 发明内容 此创新作品提出了一种四面体千斤顶，它能方便地把支撑空间向四个方向扩大，把一个顶力点分布到四个受力点上。 此创新作品的技术解决方案是基于液压缸驱动原理提出来的，其特点是由顶座，支撑杆组成。所述顶座的一端面设置有三个球形铰链，三个球形铰链之间相隔一定距离并按“品”字型形排列在顶座端面的中间处；所述的支撑杆由液压缸与连杆组成，液压缸的两端通过螺纹分别与连杆的一端连接，连杆的另一端是球形，连杆的球形端与顶座球形铰链连接，四个顶座与六根支撑杆连接组成立体三角形。 以上所述的顶座是圆形或三角形。 此创新作品所述的液压缸的螺纹段套有一个限位螺母。 此创新作品的工作原理是，把顶座，支撑杆组成一个立体三角形，把三角形支架放入需要顶起的物体下方，一个顶座与物体接触，然后通过液压管输入液压到液压缸中，使液压缸向两边伸出顶起物体，此时三角形支架的夹角产生相应变化，连杆的球形端在顶座的球形铰链中也相应活动，而物体的支撑力自然由底面三个顶座面分担，从而降低受力面所承受的重力，解决一些因地质受力过大变形而无法顶起物体的问题。当不需要使用时，此创新作品的液压缸，连杆，可以拆开方便存放。一般千斤顶的只能单个方向产生支撑，此创新作品可以通过调节其中三条杆的长度，各杆的伸幅可以不一致，这样可以斜着顶起物体，或者顶起物体后平移。 此创新作品的优点是，它能方便地向四个方向扩伸，解决一些因地质受力过大变形而无法顶起物体的问题和空间扩张的问题，操作简单，制造成本低，存放方便，能斜着顶起物体，或者顶起物体后平移。 有限元分析 有限元分析是机械设计工程师不可缺的重要工具， 广泛应用于机械产品的设计开发。 Pro/E 软件分析模块 Pro/MECHANICA 就是一种即好用又有效的有限元分析软件。合理的应用能给我们的产品设计起到很好效果。 定义约束和定义载荷 现在我运用Pro/E 软件分析模块 Pro/MECHANICA来对此次的创新作品四面体千斤顶进行分析。如图1所示，定义机构的材料属性为钢 steel，然后定义约束，在这里我只对该机构的其中一个顶座和与该顶座联接的支撑杆进行有限元分析，所以就把其他部分用刚性联接固定住来分析。现在在要分析的支撑杆上，给其不是和顶座连在一起的另外一端作位移固定的约束，再定义载荷，先在顶座垂直方向施加任意大小的载荷，之后在不断试验找到机构最大的承载力。 图1定义约束和载荷 定义网格 然后定义我们要分析的机构的网格，如图2 图2 网格的建立 定义静态分析 接下来定义我们要进行的分析，这里我们定义静态分析。执行运算后查看结果，如图3所示。通过云图可以看到应力的分布状况，以及出现的最大值。最大应力为6.156E+02Mpa。 图3 有限元分析静态分析图 图4 静态分析局部图 在 Pro/MECHANICA 中可以定义多种类型的分析，除了静态分析，还有模态分析、动态时域、动态频域、冲击振动、随机振动、预紧力静、模态分析及疲劳分析等。在这里就不进行分析了，因为主要目的是得出该机构所能承受的最大承载力，而从静态分析中就可以得知。 结果分析 此创新作品的材料属性为钢 steel，屈服极限约为6.204E+02Mpa，通过不断的实验，当在顶座上面施加的压力为20Mpa时，该机构的最大应力为 6.156E+02Mpa，接近了该机构所用材料的屈服极限，所以此机构的最大承受压力约为20Mpa。 附图说明 图1是此创新作品的整体结构示意图； 图2是此创新作品的支撑杆结构示意图； 图3是此创新作品的低座局部剖视图。 具体实施方式 实施例1 根据图1、2、3所示，此创新作品在液压缸4的基础上，其特点是由圆形的顶座1，支撑杆5组成，所述顶座1的一端面设置有三个球形铰链，三个球形铰链之间相隔一定距离地按“品”字型形排列在顶座端面的中间处；所述的支撑杆5由液压缸4与连杆2组成，液压缸4的一端通过螺纹与一根连杆2的一端连接，液压缸4的另一端通过螺纹与另一根连杆的一端连接，两根连杆的另一端是球形，连杆2的球形端与顶座1球形铰链活动连接，四个顶座1与六根支撑杆5连接组成立体三角形。液压缸4的螺纹段套有一个限位螺母3。 实施例2 同实施例1，其不同之处是顶座1是三角形。 图1 千斤顶三维图 （1顶座、5支撑杆） 图2 支撑杆 （2连杆、3限位螺母、4液压缸） 图3 低座局部剖视图 附带的各零件3D图和整体3D图 图片列表： 图4整体四面体千斤顶3D图（正面） 图5整体四面体千斤顶3D图（背面） 图6圆形的顶座3D图 图7连杆3D图 图8液压缸3D图 图4整体四面体千斤顶3D图（正面） 图5整体四面体千斤顶3D图（背面） 图6圆形的顶座3D图 图7连杆3D图 图8液压缸3D图
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 此创新作品的工作原理是，把顶座，支撑杆组成一个立体三角形，把三角形支架放入需要顶起的物体下方，一个顶座与物体接触，然后通过液压管输入液压到液压缸中，使液压缸向两边伸出顶起物体，此时三角形支架的夹角产生相应变化，连杆的球形端在顶座的球形铰链中也相应活动，而物体的支撑力自然由底面三个顶座面分担，从而降低受力面所承受的重力，解决一些因地质受力过大变形而无法顶起物体的问题。当不需要使用时，此创新作品的液压缸，连杆，可以拆开方便存放。一般千斤顶的只能单个方向产生支撑，此创新作品可以通过调节其中三条杆的长度，各杆的伸幅可以不一致，这样可以斜着顶起物体，或者顶起物体后平移。 有限元分析 通过proe软件中的Mechanica模块功能对该机构进行有限元分析，该四面体千斤顶所用材料为合金钢，屈服极限约为620Mpa，通过不断的实验，当在底座上面施加的压力为20Mpa时，该机构达到了它的屈服极限，所以此机构的最大承受压力约为20Mpa。
科学性、先进性
- 在日常生活中，当遇到需要把较重的物体举起时，人们自然会想到千斤顶，在市场上常见的千斤顶是液压千斤顶，只要是单个方向产生支撑，也有的千斤顶是各个支撑点受力不均匀将导致千斤顶失稳现象的产生，还有存在支撑空间有限的弊端。 此创新作品的先进性是，它能方便地把支撑空间向四个方向扩大，把一个顶力点分布到四个受力点上。解决一些因地质受力过大变形而无法顶起物体的问题和空间扩张的问题，操作简单，制造成本低，存放方便，能斜着顶起物体，或者顶起物体后平移。
获奖情况及鉴定结果
- 四面体千斤顶于2010年12月10日向国家知识产权局提出专利申请并通过受理，申请号为201020657885.X 于2011年4月11日国家专利局授权 四面体千斤顶 在第二届广州高校学生知识产权创新赛中荣获发明创新类鼓励奖。发证机构为广州市发明协会和广州华南知识产权国际交流中心
作品所处阶段
- 专利已授权
技术转让方式
- 专利转让，其他方式皆可
作品可展示的形式
- 模型，图纸，现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适应范围 千斤顶要顶的地方正下方的物体受不了太大的力，或者正下方正压着一个人等。对于这种情况，四面体千斤顶，可以把作用力分散到正下方的三个其他物体上。 对于一些空间需要撑大的物体。四面体千斤顶，可以向四个方向用力而普通的千斤顶只能向着两个方向用力。 四面体千斤顶有可拆卸功能，有化整为零，化零为整的功能。 四面体千斤顶有按不同方向顶起和移动的功能。对于普通的千斤顶，当成功顶起一个物体后，一般情况下是不能移动的。而四面体千斤顶，由于每个顶点都有三个液压缸提供力。这样可以在把物体顶起后，通过调节三个液压缸顶出不同的力，同时改变液压缸的顶出长度，这样就可以让顶起的物体朝着需要的方向移动。 本四面体千斤顶设计新颖，完全自主创作，具有一定技术含量和市场应用前景，可以用于地震车祸救灾、工业生产、建筑施工等场所，使用范围广。可以给予推广。有很好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 四面体千斤顶发明出来之后通过全面的关键字专利检索，暂未发现国内有同类型的发明或实用新型发明。 四面体千斤顶于2010年12月10日向国家知识产权局提出专利申请并通过受理，申请号为201020657885.X。 四面体千斤顶在第二届广州高校学生知识产权创新赛中荣获发明创新类鼓励奖。发证机构为广州市发明协会和广州华南知识产权国际交流中心。 本四面体千斤顶设计新颖，完全自主创作，具有一定技术含量和市场应用前景，可以用于地震车祸救灾、工业生产、建筑施工等场所，使用范围广。同时四面体千斤顶的工作原理和结构可以进行改进用于其它具体需要的项目。
