医护人员、消防队员、市民联手用千斤顶营救卡在公交车下的伤者

                            用千斤顶成功营救出的金群利被救出后送往医院

　　38岁的金群利左小腿被厚厚的纱布缠裹着，血迹还是渗透了纱布。据他讲，昨晚7时许，他骑电动摩托车由北向南行驶到文昌门外十字路口时，因躲避一辆车，被同向行驶的118路公交车从左侧挂倒，他向右倒地后连人带摩托车被卷入公交车车头中间，腿部被压不能动弹。

　　金群利的朋友齐女士说，当时他们正在附近练敲大鼓，听说金群利出了车祸，就赶到现场。他们十几个人本来试图抬起公交车车头，把金群利拽出来，可是没抬动，后来有人打了119，消防人员来后拿千斤顶撬起车头，才把金群利救了出来。金群利左小腿皮肉刮伤，右小腿脚踝被压伤，是否骨折还需要进一步诊断。

　　昨晚8时许，118车队所在的通城客运有限公司的相关人士赶到了医院，他说，知道情况后就赶来了，司机还在交管部门配合调查处理事故，公司会积极配合伤者家属进行诊治。

                                                                 被压车底的群众

为了及时抢救被困者的生命，消防官兵用液压千斤顶杆和消防千斤顶等特种器材，将沙石车后轮胎固定，并请现场医护人员，通过车底盘下的空隙，对伤员进行临时救护，减轻其痛苦，延续生命。

                                                                   消防官兵进入车底救援

同时消防官兵紧急征调吊车和附近修理厂的工人师傅，一同配合抢险救援。为了减轻重车对伤者的压力，禹晓兵果断指挥用两个50吨千斤顶顶住货车后梁和底盘中梁，将后侧外轮胎拆除并放气，随后利用液压扩张器实施扩张，增加抢险救援的操作面。经过40分钟紧张操作和救援，车尾终于被微微顶起，被困者有了生还的希望。船山消防中队副中队长朱兴红冒着生命危险，钻到车底下，先后抱着两名被困人员，小心翼翼的将其移出车底，并迅速抱到在此等候的120救护车上，一场生死大营救宣告圆满成功。

　　据了解，该货车运载有30吨左右沙石，驾驶人在倒车时，没注意车后有摩托车驶来，摩托车和驾乘人员被大货车挤压在车底盘下。目前，受伤者正在医院接受抢救治疗。

　　倪林松的修车厂就开在该交叉口附近。他说，事发时间大概是17时许，自己正在修车店门口，突然看到前方路口两辆车子相撞，一些车身零件飞到空中。

　　“我听到黑色车子里有人大叫，猜想可能那人被卡在车里，所以赶紧叫店里的伙计拿来千斤顶。”

　　驾驶室内，一名30来岁的男子手上粘着血，一直在惨叫。倪林松的目光在驾驶室内扫了扫，发现他的双腿被死死卡在车头处，无法动弹。倪林松赶紧将千斤顶支在驾驶室内，但是驾驶室内许多零件是塑料的，千斤顶无法“使劲”。这下倪林松急得满头大汗。

　　经过五六分钟，他终于找到合适的位置，架起千斤顶。他一点点撑开变形的车头，男子的痛苦也逐渐减轻。

　　大约10分钟，男子的左腿率先自由，他示意倪不要再撑车头，因为松掉千斤顶再去救右腿，会让他更痛苦。

　　倪林松不再撑车头，并一直和男子说话，减轻他的痛苦。

　　随后，交警、消防、“120”等也相继赶到现场。市消防大队利用液压扩张器顶开变形车门，并用随车牵引工具对车头牵引扩张，增大救援空间，救出被困男子（如上图）。随后该男子被120急救车送到医院。目前该案件正在调查中。

千斤顶要放在车身下特有的位置。就要前轮后几公分处和后轮前几公分处，它是专门的凹槽供摆千斤顶的。
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　　●千斤顶臂上的支撑条应插入固定支撑点的凹槽中保持固定。

　　●使用千斤顶时应放到车下指定的支撑位置上，否则易损坏车辆，甚至造成伤害事故。

　　●转动摇臂支起汽车时，支撑臂上的支撑条始终不能由支撑点内滑脱出来。

　　●转动摇臂一直到千斤顶的脚撑在地上为止，此时应保证顶脚大面积撑地且地面必须坚硬，若发现地面松软时应事先垫上结实的面积较大的垫板或平整硬物。

　　●收千斤顶时应仍要注意安全平衡。 穆毅 13102040506

　　●千斤顶臂上的支撑条应插入固定支撑点的凹槽中保持固定。

　　●使用千斤顶时应放到车下指定的支撑位置上，否则易损坏车辆，甚至造成伤害事故。

　　●转动摇臂支起汽车时，支撑臂上的支撑条始终不能由支撑点内滑脱出来。

　　●转动摇臂一直到千斤顶的脚撑在地上为止，此时应保证顶脚大面积撑地且地面必须坚硬，若发现地面松软时应事先垫上结实的面积较大的垫板或平整硬物。

　　●收千斤顶时应仍要注意安全平衡。 穆毅 13102040506

螺旋式千斤顶螺优化设计
摘 要：采用非传统优化设计方法，以螺旋式千斤顶螺纹副体积最小为目标函数, 用MATLAB语言优化工具对其进行优化设计，并给出了计算实例。
关键词：优化设计；千斤顶；传动螺纹副

1 数学模型的建立

手动螺旋式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。

1.1 目标函数与设计变量

手动螺旋式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。

螺杆的体积为：v1=πd22L/2

螺母的体积为：v2=π(D′2-D22)H/4

式中：d2——螺杆中径，mm；
D′——螺母外径（虚拟），mm；
D2——螺母中径，mm；
L——螺杆总长，mm；
H——螺母高度，mm.

考虑到传动效率要求较高和螺纹受力较大等因素，千斤顶一般采用锯齿形螺纹传动，其大径、中径、小径之间有如下关系：

d2=d－0.75P
d1=d－1.736P

且内、外螺纹有如下关系：D＝d;D2=d2;

式中，D2、d2为内、外螺纹中径；P为螺距;D、d为内、外螺纹大径；d1为内螺纹小径。

则目标函数（即传动螺纹副体积之和）为：

V=V1+V2=πL(d-0.75P)2-/4+π〔D′2--(d-0.75P)2-〕H/4

从目标函数表达式中可以看出，L、D′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。故变量有d、H、P 三个，记作：

X=〔x1,x2，x3〕T=〔d,H，P〕T

目标函数表达式为：

V(x)=πL(x1-0.75x3)3/4+π〔D′2-(x1-0.75x3)2〕x2/4

1.2 优化约束条件

1.2.1 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：p=FP/[(d-0.75P)πhH]＜〔p〕

(2) 螺纹的自锁条件

螺旋升角ψ：ψ=arctanP/πd2=arctanP/[π(d-0.75P)]

当量摩擦角ρv=arctanuv，uv为螺纹副当量摩擦系数。

自锁条件为：ψ＜ρv－(1°～1.5°),即

arctanP/[π(d-0.75P)]＜ρv－(1°～1.5°)

(3)螺杆的强度条件

螺纹危险截面面积A为：A=π(d-1.736P)2/4

螺杆所受转矩T：T=F·tan(ψ+ρv)(d－0.75P)/2

当量应力为：



式中，F为千斤顶最大起重量，单位为N.

查表,确定许用应力〔σ〕.

当量应力应小于许用应力，即：σca＜〔σ〕

(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〔τ〕.

按剪切强度进行计算：τ=F/(πDbz)=F/(πd·0.75P·H/P)，τ＜〔τ〕.

(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：σb=3F(D-D2)/(πDb2z)=3F(d-d2)/(πDb2z)=3F〔d-(d-0.75P)〕/(πDb2z)

σb＜〔σb〕.

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λ值：λ=μL/i

式中，μ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，i=d1/4.

螺杆的长度系数根据螺纹副固定形式取值。

λ值小于许用值〔λ〕，即：λ＜〔λ〕.

(7)螺杆公称直径取值范围

查《机械设计手册》，取d值范围为：20mm≤d≤650mm.

(8)螺母最大高度（螺纹啮合长度）范围：30 mm≤H≤280 mm.

(9)螺纹螺距取值范围

查《机械设计手册》，得P值范围为2 mm≤P≤24 mm.

1.2.2 约束条件

约束条件表达式如下：

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 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。

3 优化设计实例

某厂生产一种手动螺旋式千斤顶，最大设计起重量为40 kN，螺纹为锯齿形，螺杆材料采用40Cr，热处理HRC45～50，σs=785Mpa，螺母用ZCuAl10Fe3，螺纹副当量摩擦系数为μv=0.13,千斤顶最大起重高度为130 mm,圆锥齿轮厚为30 mm,轴承固定端l0/d0=7/18。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12.51%。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。

博派汽车人，他是学者,他讨厌战争,但是他明白不作战只有死路一条 所以他和擎天柱一起作战.他更多的是用自己的智慧,而不是武力. 千斤顶,一个谨慎冷静的人.他的发明千奇百怪,但是总能帮助汽车人. 他曾挽救过汽车人,和天火他们一起在塞伯特恩.他曾为了伙伴的安全,一个人独限龙王的魔爪.他创造出了汽车人中强大而又出色的战士机器恐龙 尽管他只是一个不起眼的小角色,但是他却为汽车人贡献出了他的一切。

③ 液压千斤顶:由人力或电力驱动液压泵，通过液压系统传动，用缸体或活塞作为顶举件。液压千斤顶可分为整体式和分离式。整体式的泵与液压缸联成一体；分离式的泵与液压缸分离，中间用高压软管相联。液压千斤顶结构紧凑，能平稳顶升重物，起重量最大已达750吨，传动效率较高，故应用较广；但易漏油，不宜长期支持重物。