畢業(yè)論文--小型汽車電動液壓千斤頂?shù)脑O計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　小型汽車電動液壓千斤頂?shù)脑O計</p><p>　　姓 名　 　　　　　　　　 </p><p>　　學 號　　　 </p><p>　　年 級　 2010 　　　 </p>&

2、lt;p>　　專 業(yè)　　機械設計制造及其自動化 </p><p>　　系?。ㄔ海　?機械工程學院 </p><p>　　指導教師　 </p><p>　　2014年3月30日</p><p><b>　　摘 要</b>

3、;</p><p>　　液壓傳動的基本原理是機械能與液壓能的相互轉換。電動液壓千斤頂就是一個典型的液壓設備，與液壓千斤頂不同的就是合理的添加了電機設備。本課題設計的千斤頂為小型車用液壓千斤頂，其結構輕巧緊固、靈活可靠，一個人就可攜帶和操作。電動液壓千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座在小行程頂升重物的輕小起重設備。其正常工作必須依托各個組成部分合理的設計。本論文通過對車用電動液壓千斤頂?shù)脑淼姆治?，設計

4、了一個利用凸輪機構驅動、底板供油的總體方案。通過對該液壓設備的分析，確定了其工作壓力，同時根據(jù)工作載荷對電機進行了選擇。</p><p>　　關鍵詞：電動；液壓；千斤頂</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The basic principle of hydraulic transmission is th

5、e conversion between mechanical energy and hydraulic energy. Electric hydraulic jack is a typical hydraulic equipment, different from the hydraulic jack is a reasonable added electrical equipment. Jack this topic design

6、for small vehicle hydraulic jack, its light structure, flexible and reliable fastening, a person can carry and operation. Electric hydraulic jack is a rigid lifting as working device, through the top bracket in the short

7、 distance</p><p>　　Key words: Electric ; Hydraulic pressure; Jack;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 項目的研究意義1</p>

8、<p>　　1.2 課題的國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 課題研究的主要內容2</p><p>　　2 電動液壓千斤頂概論3</p><p>　　2.1 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?</p><p>　　2.2 設計要求3</p><p>　　2.3 確定總體方案4</p>

9、;<p>　　2.4 電動液壓千斤頂使用注意事項8</p><p><b>　　3 參數(shù)確定9</b></p><p>　　3.1 電機選擇9</p><p>　　3.3 活塞桿設計計算15</p><p>　　3.4 吸油缸參數(shù)計算15</p><p>　　3.5 油箱的

10、設計18</p><p>　　3.6 密封圈的選擇20</p><p>　　3.7 柱塞彈簧的設計20</p><p><b>　　4 技術要求22</b></p><p>　　4.1 缸體技術要求22</p><p>　　4.2 活塞桿技術要求22</p><p&

11、gt;　　4.3 缸蓋技術要求22</p><p><b>　　5 強度校核24</b></p><p>　　5.1 缸體與缸蓋焊接強度校核24</p><p>　　5.2 缸頭螺紋聯(lián)接處強度校核24</p><p>　　5.3 底座的校核26</p><p>　　5.4 柱塞缸缸體校核

12、26</p><p>　　5.5 活塞桿校核26</p><p><b>　　結 論28</b></p><p>　　參 考 文 獻29</p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p

13、><p>　　1.1 項目的研究意義</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，我國國內的轎車保有量2013年已達到2080余萬輛，這必然導致現(xiàn)實生活中車輛維修的煩惱發(fā)生。特別是在炎熱的夏天和嚴寒而又綿綿細雨的冬天，大約半個小時才能修復好汽車，不僅全身勞累死，而且渾身油膩。隨著汽車維修工業(yè)的快速發(fā)展，一種起重工具液壓千斤頂大量涌現(xiàn)在市場，其結構簡單、操作方便，修理汽車等設備使其頂起，為操作人員設置足夠的操作

14、空間，與傳統(tǒng)的汽車維修廠修建的維修溝相比，其空間合理，占地面積狹小，光線明亮，利于操作人員工作，同時增加了維修的效率和精度。液壓千斤頂是根據(jù)帕斯卡原理工作，他由油缸、控制流向的閥體以及油箱等幾部分組成。</p><p>　　千斤頂是一種起重高度小的簡單的起重設備，分為機械式千斤頂和液壓式千斤頂，原理各有不同，液壓式千斤頂基于帕斯卡原理，一定壓強下，在比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大

15、，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。機械千斤頂采用機械原理，以往復扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能。但不如液壓千斤頂簡易。</p><p>　　千斤頂采用液壓千斤頂傳動的優(yōu)點：</p><p>　　由于液壓傳動是油管連接，所以借助油

16、管的連接可以方便靈活地布置傳動機構，這就是比機械傳動的優(yōu)越的地方。</p><p>　　液壓傳動設備的重量輕、結構緊湊、慣性小。</p><p>　　液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護，借助于控制調節(jié)裝置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。</p><p>　　傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度穩(wěn)定。</p><p>　　液壓元件已實現(xiàn)了標準

17、化、系列化和通用化，以便于設計、制造和推廣使用。</p><p>　　而千斤頂采用液壓千斤頂傳動的缺點：</p><p>　　傳動介質易泄漏和可壓縮性會使傳動比不能嚴格保證。</p><p>　　能量傳動過程中壓力損失和泄漏的存在使傳動比效率低。</p><p>　　液壓設備不能再相對惡劣的環(huán)境中工作，比如高溫。</p><

18、;p>　　由于液壓設備控制元件制造精度高，致使故障診斷有難度。</p><p>　　隨著生活水平的發(fā)展,市場競爭的加劇，用戶要求的不斷變化，將迫使千斤頂?shù)脑O計質量不斷提高，以適應用戶的需求。用戶喜歡的，市場需要千斤頂不僅要求重量輕，攜帶方便，外形美觀，使用可靠，還會對千斤頂?shù)倪M一步自動化，智能化都有所要求。因此對千斤頂技術的發(fā)展將直接或間接影響到這些部門的正常運轉和工作。本人通過網上調查和實踐考察，發(fā)現(xiàn)如果

19、千斤頂可以隨意組合使用，將會更加方便，市場上還沒有同類的產品，所以電動液壓千斤頂?shù)难芯渴沁m應工業(yè)發(fā)展的表現(xiàn)，會促進千斤頂更加的方便，更加的人性化。</p><p>　　1.2 課題的國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀</p><p>　　自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有兩三百年的歷史。直到20世紀30年代它才較為普遍的用于起重機，機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需

20、要,出現(xiàn)了由響應迅速、精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結束后，液壓技術迅速轉向民用工業(yè)，液壓技術不斷應用于各種自動機械及自動生產線。 </p><p>　　本世紀60年代以后，液壓技術隨著原子能，空間技術，計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，因此，液壓傳動真正的發(fā)展也就是近三四十年的事，當前液壓技術正向迅速，高壓，大功率，高效，低噪聲，經久耐用，高度集成化的方向發(fā)展，同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的

21、計算機輔助設計，計算機輔助測試，計算機直接控制，機電一體化技術，可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來用于拖拉機和工程機械?，F(xiàn)在，隨著從國外引進一些液壓元件，生產技術以及進行自行設計，我國的液壓元件已形成了系列，并在各種機械設備上得到廣泛的使用。</p><p>　　我國千斤頂技術起步較晚,由于歷史的原因,直到1979 年才接觸到類似于國外臥式千

22、斤頂這樣的產品。但是經過全面改進和重新設計,在外形美觀,使用方便,承載力大,壽命長等方面,都超過了國外的同類產品, 并且迅速打入歐美市場。經過多年設計與制造的實踐,除了臥式千斤頂以外,我國的千斤頂還規(guī)格齊全,形成系列產品。 </p><p>　　現(xiàn)在，液壓技術被應用到各個領域，液壓千斤頂?shù)脑O計也越來越趨向人性化。目前，國內外的千斤頂在性能滿足要求的同時，還要考慮千斤頂操作的靈活方便。根據(jù)實際需要，目前市

23、場的千斤頂有Y2系列千斤頂、超薄型千斤頂、自鎖式千斤頂?shù)认盗小?lt;/p><p>　　1.3 課題研究的主要內容</p><p>　　根據(jù)千斤頂?shù)脑碓O計電動液壓千斤頂?shù)目傮w方案。</p><p>　　根據(jù)工作情況設計液壓千斤頂?shù)木唧w結構，確定主要零件的參數(shù)。同時進行強度校核。</p><p>　　繪制二維零件圖及其裝配圖。</p>

24、<p>　　2 電動液壓千斤頂概論</p><p>　　2.1 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?lt;/p><p>　　圖1 液壓千斤頂工作原理圖</p><p>　　1—杠桿手柄 2—小油缸 3—小活塞 4，7—單向閥 5—吸油管 6，10—管道 8—大活塞 9—大油缸 11—截止閥 12—油箱</p><p

25、>　　圖1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。油缸9和大活塞8組成液壓缸，由杠桿手柄1、小油缸2、活塞3組成手動液壓泵。提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；而用力壓下手柄時，小活塞3下移，小活塞下腔壓力升高，此時單向閥4關閉，單向閥7打開，下腔的油液經管道6輸入舉升油缸9的下腔中，截止閥11已關閉迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥7自動關閉，

26、使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳動手柄，就能不斷地把油液壓入液壓缸下腔，使重物逐漸地升起到合適位置。如果打開截止閥11，液壓缸下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼?lt;/p><p>　　本次設計中，考慮到手動液壓千斤頂?shù)牟僮髀闊┯植皇×?，故在本次設計中，將小活塞換為電動驅動，利用汽車點煙器上的電源，通過電機帶動偏心輪機構驅動活塞往復運動，從

27、而為液壓缸提供油液。</p><p><b>　　2.2 設計要求</b></p><p><b>　　本課題的設計要求：</b></p><p>　　合適的應用汽車便利條件。</p><p>　　設計一個兩級伸縮式液壓缸。</p><p>　　考慮到小型汽車的重量輕，初步確

28、定本設計中千斤頂舉起的汽車最大重量為1.0t。</p><p>　　根據(jù)小型汽車的地盤等條件，初步設計千斤頂?shù)呐e起的最大高度為150 mm左右。</p><p>　　驅動千斤頂電機的電源選擇為直流電壓。</p><p>　　2.3 確定總體方案</p><p>　　2.3.1 液壓油回路設計</p><p>　　圖2

29、 液壓回路原理圖</p><p>　　根據(jù)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D，同時結合本課題設計要求原則，設計的電動液壓千斤頂液壓回路如圖2所示。其中液壓泵是由柱塞缸和電動機組成，工作原理是通過電機帶動偏心輪驅動柱塞泵正常工作。吸油行程通過單向閥2從油箱吸入。壓油行程中單向閥2具有單向性，既油液不能通過單向閥2回流。單向閥1打開，液壓油輸出到液壓缸，將負載頂起。當頂升到合適的位置時，切斷電源，柱塞泵停止運動。此時，二位二通

30、電磁換向閥都處于關閉狀態(tài)，阻止了液壓油流向油箱，保證了負載保持所需要的位置。當負載需要放回時，只需要打開控制臺相應的的開關，即打開二位二通電磁換向閥，油液便可流向油箱。為了防止電機及液壓系統(tǒng)過載損壞，在油路中設計了相應的安全閥，當出現(xiàn)油管堵塞時或者其他情況使油壓過大時，液壓油便會通過安全閥流向油箱。</p><p>　　進油路：單向閥2→液壓泵→單向閥1→液壓缸左腔</p><p>　　回

31、油路：液壓缸左腔→二位二通電磁換向閥→油箱</p><p>　　2.3.2 總體結構設計</p><p>　　圖3 液壓千斤頂結構圖</p><p>　　該電動液壓千斤頂由12V直流電機、偏心輪機構、柱塞缸；兩級伸縮式套筒油缸和若干個液壓控制閥體及操縱控制器等組成。大小活塞桿和兩級伸縮式套筒液壓缸組成頂升液壓缸，其中，前一級活塞缸的活塞是下一級活塞缸的缸體。工作時

32、，將液壓缸的電源插頭插入汽車的點煙器上的插座上，打開操縱控制器尚的開關，直流電機帶動偏心輪機構柱塞左右往復運動，當電動機偏心輪機構使柱塞向右移動柱塞左側油腔空間增大，形成局部真空，這時于聯(lián)接油箱的油路上的彈簧小球管道打開，柱塞缸通過吸油管將液壓油吸入腔內。柱塞桿左移時，柱塞左側油腔油壓增大，與油箱相聯(lián)接的彈簧小球堵塞管道，而與兩級伸縮式套筒油缸的彈簧小球打開了，油液經管道輸入頂升兩級伸縮式套筒油缸的下腔，迫使大活塞向上運動，頂起車輛。活

33、塞桿再次右移時，與兩級伸縮式套筒油缸相聯(lián)接的油路上的彈簧小球堵塞管道，油液不能倒流，從而保證了重物不落下和柱塞缸再次的吸油。柱塞桿不斷地往復運動，就能不斷地把油液壓入兩級伸縮式套筒油缸下腔，汽車逐漸的升起。如果汽車到達了一定的高度，你只需要打開電磁換向閥，兩級伸縮套筒油缸內的油液就會通過二位二通電磁換向閥和管道進入油箱。</p><p>　　2.3.3 底板油路設計</p><p>　　為

34、了攜帶方便，液壓千斤頂?shù)慕Y構尺寸不能太大。在傳動比一定的情況下，設計的柱塞缸的尺寸一般較小，若用管道聯(lián)接各個部分，勢必導致管道的內徑變小，管道的油壓損失較大。液壓油一般較粘稠，管道的內徑過小會使管道堵塞，影響到千斤頂正常工作。采用底板油路不僅減少許多管道部件，以及管聯(lián)接方面的許多麻煩，簡化了系統(tǒng)，同時也使油路的內徑變大，設計的底板油路如圖4所示</p><p>　　圖4 底板油路設計</p>&l

35、t;p>　　底板的設計過程充分考慮了機械加工的可行性。柱塞桿向右移動時，柱塞缸內的油壓減小，而油箱內的油壓很高，導致彈簧小球被頂開。而兩級伸縮式套筒油缸比柱塞缸內的油壓高，彈簧小球2將堵塞聯(lián)接兩級伸縮式套筒油缸的管道，此時液壓油吸入柱塞缸內。柱塞桿向左移動時，柱塞缸內的壓力變大，油箱內的油壓不高，導致彈簧小球把油路堵塞。而兩級伸縮式套筒油缸比柱塞缸內的油壓相對低，彈簧小球2將打開聯(lián)接兩級伸縮式套筒油缸的管道，液壓油被壓入兩級伸縮式

36、套筒油缸，從而抬升負載的高度。當負載需呀放回時，將二位二通電磁換向閥打開，液壓油經過管道和二位二通電磁換向閥流進油箱。如果油路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時，系統(tǒng)內的油壓將增大，此時底板的安全閥被頂開，油液流進油箱。</p><p>　　2.3.4 兩級伸縮式套筒油缸設計</p><p>　　圖5 兩級伸縮式套筒油缸結構示意圖</p><p>　　為了減小液壓缸千斤頂?shù)耐庑纬叽纾?/p>

37、便于攜帶，本次設計的千斤頂液壓缸體采用兩級活塞驅動。第一級活塞缸的的活塞是第二級活塞缸的缸體，伸出時可以獲得很長的工作行程，縮回時保持很小的外形結構。</p><p>　　第一級活塞液壓缸體與缸底采用焊接技術，缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接。第二級活塞與活塞桿采用整體式?；钊c缸體之間采用O形密封圈密封。為了使千斤頂使用安全方便，在活塞桿的上端用螺紋聯(lián)接一個凹槽部件，與汽車上相應的凸起部件相配合，達到預期效果。電動液壓千

38、斤頂工作時，液壓油首先進入第一級活塞液壓缸體內，第一級活塞開始升起，并達到最頂端，然后第二季開始被頂出，此時第二級活塞缸內的壓力比第一級增大一部分，從而保證負載逐漸升起到預定位置。</p><p>　　2.3.5 柱塞缸設計</p><p>　　圖6 柱塞缸結構示意圖</p><p>　　柱塞缸體結構示意圖如6所示，本次設計的柱塞缸體由密封工作腔體、彈簧、柱塞組

39、成。其工作原理是依據(jù)電動機帶動凸輪機構驅動柱塞桿左右往復移動，實現(xiàn)了密封工作腔體容積大小交替變化來實現(xiàn)的。它是一種機械能轉化為液壓能的能量轉換裝置，為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。其性能的好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。柱塞桿的往復運動產生容積的變化配合相應的單向閥進行吸油和壓油。一般柱塞和缸體內孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性較好，因此效率一般較高。</p><

40、;p>　　2.4 電動液壓千斤頂使用注意事項</p><p>　　使用前，應將蓄電池充足電，以免電力不足。</p><p><b>　　切勿超過額定負荷</b></p><p>　　舉升汽車時，應將發(fā)動機熄滅，將變速器置于空擋位置并拉緊手制動。</p><p>　　必要時，可以用發(fā)動機發(fā)電助力，此時使發(fā)動機工作，但

41、一定要將變速器置于空擋，防,止汽車移動傷人。汽車升起后，應將發(fā)動機立即熄滅。</p><p>　　在汽車底下工作時，必須把汽車用可靠地支撐物穩(wěn)妥的支撐住，以保證安全。</p><p>　　使用中請將車輛靠邊停放，并在車輛前后豎立警告標志，提醒過往車輛注意安全</p><p>　　使用中要與被升降車輛保持垂直切勿傾斜操作。</p><p>&l

42、t;b>　　3 參數(shù)確定</b></p><p><b>　　3.1 電機選擇</b></p><p>　　圖7 電機三維示意圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，并參照機械設計手冊，液壓缸的最大支撐力,確定系統(tǒng)的壓力</p><p>　　設定第二級液壓缸的上升速度</p><

43、;p><b>　　公式</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　d—液壓鋼的內徑，單位mm；</p><p>　　P—系統(tǒng)工作壓力，單位Mpa；</p><p>　　F—最大支撐重量，單位N；</p><p>　　表1 液壓缸的缸筒內徑尺

44、寸系列 （mm）</p><p>　　根據(jù)GB2348—80標準中選擇最近的標準值作為所設計的缸筒內徑的原則，取。</p><p>　　此時液壓缸內的壓力，流量</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　Q—系統(tǒng)的流量，單位。</p><p>　　此時液壓缸用來支

45、撐汽車的功率為</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　—電機的額定功率，單位W;</p><p>　　—機械損失，即由于摩擦而使功率的損失，本系統(tǒng)中近似認為兩個液壓的效率相同，故用，一般0.9.</p><p>　　—容量損失 因內泄漏、氣穴和油液在高壓下壓縮而造成的流量損失，其中內泄漏是

46、最主要的原因，此次論文取。</p><p><b>　　帶入相關數(shù)據(jù)得到</b></p><p>　　對電動機的額定功率取整，即。</p><p>　　根據(jù)機械設計手冊及網絡相關知識查詢，選擇的電動機為電壓12V、直流、額定功率70W、轉速。</p><p>　　驗證電機是否滿足第一級的要求：</p>&l

47、t;p>　　差機械設計手冊初步選定第一級液壓缸的內徑，查下列表格3.1.2液壓缸的缸筒外徑尺寸系列，知道對應液壓缸內徑的外徑尺寸</p><p>　　表2 液壓缸的缸筒外徑尺寸系列（mm）</p><p>　　第一級柱塞的上升速度</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　Q—系統(tǒng)的流量，單位；

48、</p><p>　　d—液壓缸的內徑，單位mm；</p><p>　　—上升的速度，單位。</p><p>　　代入式中，得到的數(shù)據(jù)是</p><p><b>　　根據(jù)可以得到</b></p><p>　　滿足要求，說明電機的選擇合理，</p><p><b>

49、　　此時系統(tǒng)的工作壓力</b></p><p>　　3.2 確定頂升液壓缸的參數(shù)</p><p>　　圖8 頂升液壓缸原理圖</p><p>　　本課題要求伸縮量約為150mm，所以采用伸縮式套筒液壓缸。在本設計中，查機械設計手冊，定第一級的行程為，第二級行程該類型的液壓缸體運動時，其輸出速度和輸出力都是變化的，原理圖如上圖3.2所示。</p&g

50、t;<p>　　3.2.1液壓缸的輸出力</p><p>　　液壓缸的輸出力為頂其汽車的重力，即負載荷。根據(jù)本課題的要求，千斤頂要求頂起的重量為1.0t，即最大負載荷是F=10000N。</p><p>　　3.2.2液壓缸工作過程中的阻力</p><p>　　液壓缸工作中除了要克服負載外力外，還要遭受慣性力、摩擦阻力、運動部件的重力、回油背壓阻力等作

51、用。本次設計中考慮到液壓缸的效率近似決定液壓缸各部件的尺寸。因此對各阻力的大小等不再做詳細的研究解釋。</p><p>　　3.2.3液壓缸輸出速度</p><p>　　單桿活塞式液壓缸和柱塞液壓缸外伸時的速度</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　式中</b><

52、/p><p>　　v—活塞的外伸速度，單位；</p><p>　　Q—進入液壓缸的流量，單位</p><p>　　A—活塞的作用面積，單位</p><p>　　d—活塞直徑，單位m。</p><p>　　有上述公式知，第一級液壓缸的速度為</p><p>　　而第二級的液壓缸體的速度為。</p

53、><p>　　3.2.4液壓缸的上升時間</p><p><b>　　液壓缸的作用時間為</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　t—液壓缸的作用時間，單位s；</p><p>　　V—液壓缸的容積，單位；</p><p>

54、　　A—液壓缸的作用面積，單位；</p><p>　　s—液壓缸的行程，單位m；</p><p>　　Q—進入（或流出）液壓缸的流量, 單位。</p><p><b>　　活塞桿伸出時</b></p><p>　　液壓缸的上升時間為第一級和第二級的時間和，即：</p><p>　　—第一級的運動時

55、間，單位s;</p><p>　　—第二級的運動時間，單位s。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　3.2.5液壓缸的儲油量</p><p><b>　　液壓缸的儲油量</b></p><p><b>　　式中 </b><

56、/p><p>　　v—液壓缸的儲油量，單位；</p><p>　　A—液壓缸體的作用面積。單位；</p><p>　　s—液壓缸的行程，單位m。</p><p>　　根據(jù)公式，帶入各個數(shù)據(jù)得到液壓缸的儲油量為</p><p>　　3.2.6液壓缸的輸出功率</p><p><b>　　液壓

57、缸的輸出功率</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　N—液壓缸的輸出功率。單位W；</p><p>　　F—液壓缸的輸出力，單位N；</p><p>　　v—液壓缸的輸出速度，單位。</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)得液壓缸的最大輸出功率為</p>

58、;<p>　　3.2.7 液壓缸的缸筒厚度計算</p><p>　　本次設計中采用標準液壓缸的外徑，查機械設計手冊知道，第一級液壓缸的參數(shù)選為，。如參數(shù)表圖2</p><p>　　第二級按中等壁厚計算，當時，液壓缸體缸筒厚度此時為</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—強度系數(shù)，對

59、于無縫鋼管，</p><p>　　c—計入厚度公差及腐蝕的附屬厚度，通常圓整到標準厚度值；</p><p>　　—實驗壓力，p<16Mpa, </p><p>　　3.2.8 液壓缸油口直徑的計算</p><p>　　液壓缸油口直徑應根據(jù)活塞最高運動速度v和油口最高液流速度而定</p><p><b>

60、　　式中</b></p><p>　　—液壓缸的油口直徑，單位mm；</p><p>　　d—液壓缸的內徑，單位mm；</p><p>　　v——液壓缸最大輸出速度，單位；</p><p>　　—油口液流速度，單位。</p><p>　　在本次設計中，最大速度不好確定，有點記得帶動的偏心輪的運動規(guī)律，可選取

61、平均速度的2倍代替。已知液壓缸的的第二級平均速度為0.005，即可取v=0.01，管內的液體流動速度選定為。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　根據(jù)加工的需要，把油口的直徑取為。</p><p>　　3.2.9 缸底厚度計算</p><p>　　平行缸底，本設計中采用缸底有油口，<

62、/p><p><b>　　式中</b></p><p>　　h—缸底的厚度，單位mm；</p><p>　　d—液壓缸的內徑，單位mm;</p><p>　　—缸底的油口直徑，單位mm；</p><p>　　—實驗壓力，單位Mpa；</p><p>　　—缸底材料的需用應力，單

63、位Mpa；</p><p><b>　　根據(jù)上述公式，得</b></p><p><b>　　=9.75mm</b></p><p><b>　　取圓整h=10mm</b></p><p>　　3.3 活塞桿設計計算</p><p>　　液壓缸的速度比無

64、要求，根據(jù)經驗公式估取活塞桿的直徑，并且結合下列表3液壓缸工作壓力與活塞桿直徑</p><p>　　表3 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑</p><p>　　，根據(jù)《機械設計手冊》液壓缸活塞桿的外徑尺寸系列，活塞桿的外徑圓整為18mm。</p><p>　　3.4 吸油缸參數(shù)計算</p><p>　　3.4.1 吸油缸速度計算</p>

65、<p>　　該液壓缸的類型選擇為柱塞式缸，選定的內徑d=10mm。根據(jù)液壓缸的流量相同，知</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　A—吸油缸的柱塞面積，單位；</p><p>　　v—吸油缸的柱塞運動的速度，單位；</p><p>　　—起升液壓缸的第一級內徑面積，單位；</p

66、><p>　　—起升液壓缸的第一級的上升速度，單位。 </p><p><b>　　則</b></p><p>　　3.4.2 作用于吸油缸柱塞上的力</p><p>　　已知液壓系統(tǒng)中最大壓力為，則作用于柱塞上的力</p><p><b>　　N</b></p>

67、<p>　　3.4.3 吸油缸的行程</p><p>　　系統(tǒng)的流量與柱塞的行程、柱塞的面積以及電機的轉速有關，其關系如下</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　d—吸油缸的內徑，單位mm；</p><p>　　h—柱塞的行程，單位mm；</p><p>　　n—

68、電機的轉速，單位；</p><p>　　Q—系統(tǒng)的流量，單位。</p><p><b>　　根據(jù)上述的公式：</b></p><p>　　3.4.4 吸油缸壁厚的計算</p><p>　　按中等壁厚計算，當時，吸油缸缸筒厚度此時為</p><p><b>　　式中</b>&l

69、t;/p><p>　　—強度系數(shù)，對于無縫鋼管，；</p><p>　　C—計入厚度公差及腐蝕的附屬厚度，通常圓整到標準厚度值；</p><p>　　—實驗壓力，p<16Mpa, </p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)得：，取</b></p><p>　　3.4.5 油口直徑的確定</p&

70、gt;<p>　　液壓缸油口直徑應根據(jù)活塞最高運動速度v和油口最高液流速度而定</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—吸油缸的油口直徑，單位mm；</p><p>　　d—吸油缸的內徑，單位mm；</p><p>　　v—吸油缸最大輸出速度，單位；</p><p

71、>　　—油口液流速度，單位。</p><p>　　在本次設計中，最大速度不好確定，有點記得帶動的偏心輪的運動規(guī)律，可選取平均速度的2倍代替。已知液壓缸的的第二級平均速度為0.08，即可取v=0.16，管內的液體流動速度選定為。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　根據(jù)加工的需要，把油口的直徑取為。</

72、p><p>　　3.3.6 吸油缸缸底厚度的計算</p><p>　　平行缸底，本設計中采用缸底有油口，</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　h—吸油缸缸底的厚度，單位mm；</p><p>　　d—吸油缸的內徑，單位mm;</p><p>　　—吸油

73、缸缸底的油口直徑，單位mm；</p><p>　　—實驗壓力，單位Mpa；</p><p>　　—缸底材料的需用應力，單位Mpa；</p><p><b>　　根據(jù)上述公式，得</b></p><p><b>　　=2.43mm</b></p><p><b>　　

74、取圓整h=3mm</b></p><p><b>　　3.5 油箱的設計</b></p><p>　　郵箱的作用主要是儲存油液，此外還起到散發(fā)油液中的能量、溢出混合在有油液中的氣體、沉淀油中的污物等作用。油箱必須有足夠大的容積，滿足散熱要求外，還要保證停車時容納足夠多液壓油，工作時又有適當?shù)挠臀灰蟆?lt;/p><p><b&g

75、t;　　圖9 油箱</b></p><p>　　1—液位器 2—吸油管 3—空氣過濾器 4—回油管 5—側板 6—人氣蓋</p><p>　　7—放油塞 8—地腳 9—隔板 10—底板 11—吸油過濾器</p><p><b>　　油箱容積計算</b></p><p>　　油箱容

76、量與系統(tǒng)的流量有關，一般容量可取最大流量的3~5倍。另外，油箱容積大小可以從散熱的角度去設計。</p><p>　　3.5.1 系統(tǒng)發(fā)熱量計算</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失丟變成熱量散發(fā)出來。每一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同。一個周期發(fā)熱的功率計算公式為</p><p><b>　　式中</b></p

77、><p>　　H—一個周期的平均發(fā)熱功率，單位W；</p><p>　　T—一個周期時間，單位t；</p><p>　　—第個工況的輸入功率，單位W；</p><p><b>　　—第個工況的效率；</b></p><p>　　—第個工況持續(xù)時間，單位t。</p><p>　　

78、在本次設計中，近似認為每個工況的效率相同，一個周期發(fā)熱的功率：</p><p>　　3.5.2 散熱量計算</p><p>　　當忽略系統(tǒng)中其他的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　A—油箱的散熱面

79、積，單位；</p><p>　　H—油箱需要散熱的熱功率，單位W；</p><p>　　—油溫（一般以55考慮）與周期環(huán)境溫度的溫差，單位；</p><p>　　K—散熱系數(shù)。與油箱周圍通風條件的好壞而不同，通風很差時K=8~9；良好時K=15~17.5；風扇強行冷卻時K=20~23；強迫水冷時K=110~175。</p><p>　　本次設

80、計選擇K=9，此時散熱面積為</p><p>　　3.5.3 油箱容量的計算</p><p>　　設油箱的長、寬、高比值為a：b：c，則邊長分別為a、b、c時，的計算公式為</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　A—油箱的散熱面積，單位。</p><p><b>

81、　　代入數(shù)據(jù)可得</b></p><p>　　則油箱的容積為V=389</p><p>　　由于兩級伸縮式油缸的容積為V=227，而油缸中油液一般為油箱的80%，由此而知油箱的容積可取為283，綜合油箱的其他形狀，參照下列表4油箱容量</p><p>　　表4油箱容量JB/T7938—1999</p><p>　　取油箱的容積為4

82、00。</p><p>　　3.6 密封圈的選擇</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，密封是解決液壓系統(tǒng)泄漏問題最重要、最有效的手段。根據(jù)系統(tǒng)液壓以及活塞的運動速度，本課題設計選擇O形橡膠密封圈，其有關圖形和公差如</p><p><b>　　時，。內徑的公差為</b></p><p><b>　　時，。內徑的公

83、差為</b></p><p>　　圖10 0形橡膠密封圈</p><p>　　相關參數(shù)參照《機械設計手冊》通用橡膠密封圈公差及尺寸（GB3452.1—1992 ISO3601/—1988）</p><p>　　3.7 柱塞彈簧的設計</p><p>　　彈簧的材料選擇為彈簧鋼，柱塞的作用是將活塞桿推回，且推動為橫向推動，其

84、推力初定為，其切應力根據(jù)相關材料查詢確定為100Mpa，初步定繞度比C=7。</p><p>　　由此初步確定彈簧材料直徑d</p><p><b>　　由知</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　P—彈簧負荷，單位N；</p><p>　　D

85、—彈簧直徑，單位mm；</p><p>　　d—彈簧材料直徑，單位mm；</p><p>　　K—屈服系數(shù)，，其中為繞度比。</p><p><b>　　當C=7時，</b></p><p><b>　　取d=0.4mm</b></p><p>　　則D=7d=2.8mm&l

86、t;/p><p>　　根據(jù)柱塞的設計要求，柱塞的行程為10.2mm，所以，所以彈簧的變形量F=10.2mm,</p><p>　　根據(jù)彈簧的變形量公式</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　P—彈簧負荷，單位N；</p><p>　　D—彈簧中徑，單位mm；</p>

87、<p>　　—彈簧材料的直徑，單位mm；</p><p><b>　　n—彈簧有效圈數(shù)；</b></p><p>　　G—材料的切變模量，單位Mpa；</p><p>　　F—彈簧的變形量，單位mm。</p><p><b>　　4 技術要求</b></p><p&

88、gt;　　4.1 缸體技術要求</p><p>　　4.1.1 缸體的材料</p><p>　　液壓缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的力學性能較弱，且不能調質，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等部件需要焊接時，應采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調質，一般的情況下，選擇45鋼，并應調質到241~285HB</p><p>　　4.1.

89、2 缸體技術要求</p><p>　　(1)缸體內徑采用H8、H9配合。本次設計缸體的內徑采用H8配合。表面粗糙度：當活塞采用橡膠密封圈密封時，為0.1~0.4，當活塞用活塞環(huán)密封的，為0.2~0.4。此次設計采用粗糙度為0.16，且均需研磨。</p><p>　　(2)缸體內徑的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，本次設計圓度應按8級精度選取</p><p>

90、　　(3)缸體端面T的垂直度公差值可按7級精度選取。</p><p>　　(5)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接，螺紋應采取6級精度的米制螺紋。</p><p>　　(6)缸體帶有耳環(huán)或銷軸，孔徑或軸線的中心線對缸體內孔軸線的垂直度公差值按9級精度選取。</p><p>　　(7)為了放置腐蝕和提高壽命，缸體內表面應鍍厚度為30~40的鉻層。鍍后進行拋光或者珩磨。</p

91、><p>　　4.2 活塞桿技術要求</p><p>　　4.2.1本設計中采用實心活塞桿材料</p><p>　　實心活塞桿材料為35、45鋼，本次設計取用45號鋼。</p><p>　　4.2.2活塞桿的技術要求</p><p>　　(1)活塞桿的熱處理：粗加工后調制處理到硬度為229~285HB，必要時，再經高頻淬火

92、，硬度達45~55HBC。</p><p>　　(2)活塞桿的圓度公差按10級精度選取。</p><p>　　(3)活塞桿的圓柱度公差按8級精度選取。</p><p>　　(4)活塞桿的徑向跳動公差值為0.01mm。</p><p>　　(5)活塞桿工作表面粗糙度為。</p><p>　　4.3 缸蓋技術要求</

93、p><p>　　4.3.1 缸蓋的材料</p><p>　　液壓缸的缸蓋可選用35、45號鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鐵等材料，本次選用的是45鋼。</p><p>　　4.3.2缸蓋的技術要求</p><p>　　直徑d（基本尺寸同缸內徑）、(活塞桿的緩沖孔)、（基本尺寸同活塞桿密封圈外徑）的圓柱度公差值，按照10級精度選取。、、d的同軸度公差值

94、為0.03mm。端面A、B與直徑d軸心線的垂直度公差值，按7級精度選取。導向孔的表面粗糙度為Ra1.25mm。</p><p><b>　　圖11 缸蓋</b></p><p><b>　　5 強度校核</b></p><p>　　這里僅對主要零件的強度進行計算，以及一些焊接部位的計算校核</p><

95、p>　　5.1 缸體與缸蓋焊接強度校核</p><p>　　缸底連接缸底用對焊，圖如下</p><p><b>　　圖12 缸底對焊</b></p><p><b>　　焊縫的拉應力為</b></p><p><b>　　式中</b></p><p&g

96、t;　　d—液壓缸缸蓋直徑，單位mm；</p><p>　　—液壓缸外徑，單位mm；</p><p>　　—焊縫底徑，單位mm；</p><p>　　F—液壓缸輸出的最大推力，單位N；</p><p>　　—焊接效率，通常取。</p><p><b>　　則</b></p><

97、p>　　5.2 缸頭螺紋聯(lián)接處強度校核</p><p>　　缸體與缸蓋用螺紋聯(lián)接時，缸體螺紋處的拉應力為</p><p><b>　　螺紋處的切應力為</b></p><p><b>　　合應力為</b></p><p><b>　　式中</b></p>&

98、lt;p>　　—螺紋處的拉應力，單位Pa;</p><p>　　K—螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取K=1.25~1.5，動載時，取K=2.5~4；</p><p>　　F—缸體螺紋處所受的壓力,單位N;</p><p>　　—液壓缸內徑，單位mm；</p><p>　　—液壓缸外徑，單位mm；</p><p>　　—螺

99、紋內摩擦系數(shù)，一般取</p><p>　　—螺紋處的切應力，單位Pa；</p><p>　　—合成應力，單位Pa；</p><p>　　—螺紋材料的許用應力，單位Pa；</p><p>　　n—安全系數(shù)，通常取1.5~2.5。</p><p>　　在壓強最大時F最大，最大為1008N</p><p&

100、gt;<b>　　拉應力</b></p><p><b>　　切應力</b></p><p><b>　　合成應力</b></p><p><b>　　查相關材料知</b></p><p><b>　　5.3 底座的校核</b><

101、;/p><p>　　底座承受的是柱塞缸的橫向切應力，其大小為</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—橫向切應力，單位Mpa；</p><p>　　F—柱塞對底座的壓力，單位N；</p><p>　　h—支座寬度，單位m；</p><p>　　b—支座的

102、長度，單位m。</p><p>　　查相關資料知，滿足設計要求。</p><p>　　5.4 柱塞缸缸體校核</p><p>　　柱塞缸缸壁較薄，作用與缸體上的力較大，故需要校核，缸體受到的力為拉力，校核如下</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—缸體橫向拉應力，單位Mp

103、a；</p><p>　　F—缸體受到的橫向拉力，單位N；</p><p>　　—缸體外徑，單位mm；</p><p>　　d—缸體的內徑，單位mm。</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　5.5 活塞桿校核</b></p>

104、<p>　　在本次設計中，活塞桿主要受到壓縮，所以主要對活塞桿的壓縮時桿的壓力進行校核。</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—活塞桿的壓縮變形的應力，單位N</p><p>　　F—柱塞桿承受的最大壓力，單位N；</p><p>　　A—柱塞桿截面面積，單位m；</p>

105、;<p>　　d—柱塞桿截面直徑，單位mm.</p><p>　　其中活塞桿承受的最大壓力為10000N，而活塞桿的直徑</p><p>　　=31.8Mpa，滿足設計要求。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　根據(jù)設計要求及所學的知識，完成了這種效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好

106、的小型車用液壓千斤頂。參考查閱機械設計手冊和液壓傳動方面的文獻資料，根據(jù)千斤頂?shù)墓ぷ髟硗瓿闪藢υ撘簤呵Ы镯數(shù)碾姍C選擇、缸體外型及相應的零件的外型結構設計、材料的選擇，同時對主要部件進行了校核驗證。最后運用了OUTCAD對千斤頂?shù)难b配圖和主要零件圖的繪制。</p><p>　　通過這次對電動液壓千斤頂理論知識和實際設計的相結合，鍛煉了我們綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力。同時也提高了我查閱文獻材料、設

107、計手冊、設計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌握、對局部的取舍、以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，豐富了設計經驗，并且意志品質力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。</p><p>　　順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時也發(fā)現(xiàn)了自己許多的不足與缺陷，留下了些許遺憾。較少的考慮了控制閥體的選擇及設計原則，缺乏相應機

108、加工的要求設計準則。即便考慮了底板油路的設計，但是并未提到油路管道的設計策略，同時未考慮流動中的功率損失。不過不足與遺憾不會給我打擊，只會更好的鞭策我前進，今后我更會關注新科技、新產品、新設備以及新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進知識，更好的為祖國的四化服務。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 王益群，高殿榮.液壓工程

109、師技術手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[2] 曲彩云.機械設計手冊單行本[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　[3] 張利平.液壓傳動設計指南[M].北京:化學工業(yè)出版社,2009.</p><p>　　[4] 鐘雯.機械類課程設計、畢業(yè)設計選題精選[M].北京: 化學工業(yè)出版社,2010.</p>

110、;<p>　　[5] 李新德.液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術手冊[M].北京:中國電力出版社,2009.08.</p><p>　　[6] 陸望龍.液壓維修1000問 [M].北京:化學工業(yè)出版社，2012.04.</p><p>　　[7] 左鍵民.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.06.</p><p>　　[8] 湛從昌.液壓可靠

111、性與故障診斷[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.08.</p><p>　　[9] 張堅.液壓故障排除400問[M].長沙：湖南科學技術出版社 2009.01.</p><p>　　[10] 馬履中.機械原理與設計[下冊][M].北京: 機械工業(yè)出版社,2009.2. </p><p>　　[11] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].

112、北京: 高等教育出版社.2006.5.</p><p>　　[12] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京: 高等教育出版社.1997.5 .</p><p>　　[13] 大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].北京: 高等教育出版社.2007.7.</p><p>　　[14] 李惠異.電梯控制技術[M].北京：機械工業(yè)出版社

113、，2003.</p><p>　　[15] 白柳 于軍.液壓與氣壓傳動[M].機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[l6] 辛會診.機械設計基礎[M].國防科技大學出版社 ，2008.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　光陰似箭，歲月如梭，四年的大學生涯轉瞬即逝。驀然回首，不論

114、是大二做的金工實習，還是大三大四的參觀實習、課程設計，都是學校對我們走上社會之前的專業(yè)知識的考驗。那么，這次的畢業(yè)設計理所當然就是對我們大學四年里所學所知的一次綜合考驗。</p><p>　　完成這次畢業(yè)設計，我要感謝指導老師**老師，通過這次畢業(yè)設計她教會我如何去設計，怎么去設計，以及在最初構思時，應該注意到的各種問題。是她對本人的精心耐心指導，才使我能按時按量完成畢業(yè)設計。我還要感謝進行畢業(yè)設計中期檢查的各位