小型汽车电动液压千斤顶的设计.doc

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1、 2014届 分 类 号:TH137 单位代码:10452毕业论文（设计）小型汽车电动液压千斤顶的设计姓 名 学 号 年 级 2010 专 业机械设计制造及其自动化 系（院） 机械工程学院 指导教师 2014年3月30日摘 要液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换。电动液压千斤顶就是一个典型的液压设备，与液压千斤顶不同的就是合理的添加了电机设备。本课题设计的千斤顶为小型车用液压千斤顶，其结构轻巧紧固、灵活可靠，一个人就可携带和操作。电动液压千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座在小行程顶升重物的轻小起重设备。其正常工作必须依托各个组成部分合理的设计。本论文通过对车用电动液压千斤顶

2、的原理的分析，设计了一个利用凸轮机构驱动、底板供油的总体方案。通过对该液压设备的分析，确定了其工作压力，同时根据工作载荷对电机进行了选择。关键词：电动；液压；千斤顶 ABSTRACTThe basic principle of hydraulic transmission is the conversion between mechanical energy and hydraulic energy. Electric hydraulic jack is a typical hydraulic equipment, different from the hydraulic jack is a

3、reasonable added electrical equipment. Jack this topic design 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 distance lift hea

4、vy Light small lifting equipment. The normal work must rely on the various components of a reasonable design. In this paper, by using the analysis of principles of electric hydraulic jack for vehicle, design the overall scheme of drive, a cam mechanism is used for baseoil. Through the analysis of th

5、e hydraulic equipment, the working pressure and at the same time, according to the work load of motor selection. Key words: Electric ; Hydraulic pressure; Jack;目 录1 绪论11.1 项目的研究意义11.2 课题的国内外发展研究现状21.3 课题研究的主要内容22 电动液压千斤顶概论32.1 液压千斤顶的工作原理32.2 设计要求32.3 确定总体方案42.4 电动液压千斤顶使用注意事项83 参数确定93.1 电机选择93.3 活塞杆设

6、计计算153.4 吸油缸参数计算153.5 油箱的设计183.6 密封圈的选择203.7 柱塞弹簧的设计204 技术要求224.1 缸体技术要求224.2 活塞杆技术要求224.3 缸盖技术要求225 强度校核245.1 缸体与缸盖焊接强度校核245.2 缸头螺纹联接处强度校核245.3 底座的校核265.4 柱塞缸缸体校核265.5 活塞杆校核26结 论28参 考 文 献29致 谢301 绪论1.1 项目的研究意义 据统计，我国国内的轿车保有量2013年已达到2080余万辆，这必然导致现实生活中车辆维修的烦恼发生。特别是在炎热的夏天和严寒而又绵绵细雨的冬天，大约半个小时才能修复好汽车，不仅全

7、身劳累死，而且浑身油腻。随着汽车维修工业的快速发展，一种起重工具液压千斤顶大量涌现在市场，其结构简单、操作方便，修理汽车等设备使其顶起，为操作人员设置足够的操作空间，与传统的汽车维修厂修建的维修沟相比，其空间合理，占地面积狭小，光线明亮，利于操作人员工作，同时增加了维修的效率和精度。液压千斤顶是根据帕斯卡原理工作，他由油缸、控制流向的阀体以及油箱等几部分组成。千斤顶是一种起重高度小的简单的起重设备，分为机械式千斤顶和液压式千斤顶，原理各有不同，液压式千斤顶基于帕斯卡原理，一定压强下，在比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，

8、可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。机械千斤顶采用机械原理，以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。但不如液压千斤顶简易。千斤顶采用液压千斤顶传动的优点：（1） 由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这就是比机械传动的优越的地方。（2） 液压传动设备的重量轻、结构紧凑、惯性小。（3） 液压装置易于实现过载保护，借助于控制调节装置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。（4） 传递运动均匀平稳，负载变化时速度稳定。（5） 液压元件已实现了标准化

9、、系列化和通用化，以便于设计、制造和推广使用。而千斤顶采用液压千斤顶传动的缺点：（6） 传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证。（7） 能量传动过程中压力损失和泄漏的存在使传动比效率低。（8） 液压设备不能再相对恶劣的环境中工作，比如高温。（9） 由于液压设备控制元件制造精度高，致使故障诊断有难度。随着生活水平的发展,市场竞争的加剧，用户要求的不断变化，将迫使千斤顶的设计质量不断提高，以适应用户的需求。用户喜欢的，市场需要千斤顶不仅要求重量轻，携带方便，外形美观，使用可靠，还会对千斤顶的进一步自动化，智能化都有所要求。因此对千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作。本

10、人通过网上调查和实践考察，发现如果千斤顶可以随意组合使用，将会更加方便，市场上还没有同类的产品，所以电动液压千斤顶的研究是适应工业发展的表现，会促进千斤顶更加的方便，更加的人性化。1.2 课题的国内外发展研究现状自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有两三百年的历史。直到20世纪30年代它才较为普遍的用于起重机，机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要,出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机械及自动生产线。 本世纪60年代以后，液压技术随着原子能，空间技术，计算机技术

11、的发展而迅速发展，因此，液压传动真正的发展也就是近三四十年的事，当前液压技术正向迅速，高压，大功率，高效，低噪声，经久耐用，高度集成化的方向发展，同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机辅助测试，计算机直接控制，机电一体化技术，可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来用于拖拉机和工程机械。现在，随着从国外引进一些液压元件，生产技术以及进行自行设计，我国的液压元件已形成了系列，并在各种机械设备上得到广泛的使用。我国千斤顶技术起步较晚,由于历史的原因,直到1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改

12、进和重新设计,在外形美观,使用方便,承载力大,寿命长等方面,都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。经过多年设计与制造的实践,除了卧式千斤顶以外,我国的千斤顶还规格齐全,形成系列产品。现在，液压技术被应用到各个领域，液压千斤顶的设计也越来越趋向人性化。目前，国内外的千斤顶在性能满足要求的同时，还要考虑千斤顶操作的灵活方便。根据实际需要，目前市场的千斤顶有Y2系列千斤顶、超薄型千斤顶、自锁式千斤顶等系列。1.3 课题研究的主要内容（1） 根据千斤顶的原理设计电动液压千斤顶的总体方案。（2） 根据工作情况设计液压千斤顶的具体结构，确定主要零件的参数。同时进行强度校核。（3） 绘制二维零件图

13、及其装配图。2 电动液压千斤顶概论2.1 液压千斤顶的工作原理图1 液压千斤顶工作原理图1杠杆手柄 2小油缸 3小活塞 4，7单向阀 5吸油管 6，10管道 8大活塞 9大油缸 11截止阀 12油箱图1是液压千斤顶的工作原理图。油缸9和大活塞8组成液压缸，由杠杆手柄1、小油缸2、活塞3组成手动液压泵。提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；而用力压下手柄时，小活塞3下移，小活塞下腔压力升高，此时单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔中，截止阀11已关闭迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄

14、吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入液压缸下腔，使重物逐渐地升起到合适位置。如果打开截止阀11，液压缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。本次设计中，考虑到手动液压千斤顶的操作麻烦又不省力，故在本次设计中，将小活塞换为电动驱动，利用汽车点烟器上的电源，通过电机带动偏心轮机构驱动活塞往复运动，从而为液压缸提供油液。2.2 设计要求本课题的设计要求：（1） 合适的应用汽车便利条件。（2） 设计一个两级伸缩式液压缸。（3） 考虑到小型汽车的重量轻，初步确定本设计中千斤顶举起的

15、汽车最大重量为1.0t。（4） 根据小型汽车的地盘等条件，初步设计千斤顶的举起的最大高度为150 mm左右。（5） 驱动千斤顶电机的电源选择为直流电压。2.3 确定总体方案2.3.1 液压油回路设计图2 液压回路原理图根据液压千斤顶的工作原理图，同时结合本课题设计要求原则，设计的电动液压千斤顶液压回路如图2所示。其中液压泵是由柱塞缸和电动机组成，工作原理是通过电机带动偏心轮驱动柱塞泵正常工作。吸油行程通过单向阀2从油箱吸入。压油行程中单向阀2具有单向性，既油液不能通过单向阀2回流。单向阀1打开，液压油输出到液压缸，将负载顶起。当顶升到合适的位置时，切断电源，柱塞泵停止运动。此时，二位二通电磁换

16、向阀都处于关闭状态，阻止了液压油流向油箱，保证了负载保持所需要的位置。当负载需要放回时，只需要打开控制台相应的的开关，即打开二位二通电磁换向阀，油液便可流向油箱。为了防止电机及液压系统过载损坏，在油路中设计了相应的安全阀，当出现油管堵塞时或者其他情况使油压过大时，液压油便会通过安全阀流向油箱。进油路：单向阀2液压泵单向阀1液压缸左腔回油路：液压缸左腔二位二通电磁换向阀油箱2.3.2 总体结构设计图3 液压千斤顶结构图该电动液压千斤顶由12V直流电机、偏心轮机构、柱塞缸；两级伸缩式套筒油缸和若干个液压控制阀体及操纵控制器等组成。大小活塞杆和两级伸缩式套筒液压缸组成顶升液压缸，其中，前一级活塞缸的

17、活塞是下一级活塞缸的缸体。工作时，将液压缸的电源插头插入汽车的点烟器上的插座上，打开操纵控制器尚的开关，直流电机带动偏心轮机构柱塞左右往复运动，当电动机偏心轮机构使柱塞向右移动柱塞左侧油腔空间增大，形成局部真空，这时于联接油箱的油路上的弹簧小球管道打开，柱塞缸通过吸油管将液压油吸入腔内。柱塞杆左移时，柱塞左侧油腔油压增大，与油箱相联接的弹簧小球堵塞管道，而与两级伸缩式套筒油缸的弹簧小球打开了，油液经管道输入顶升两级伸缩式套筒油缸的下腔，迫使大活塞向上运动，顶起车辆。活塞杆再次右移时，与两级伸缩式套筒油缸相联接的油路上的弹簧小球堵塞管道，油液不能倒流，从而保证了重物不落下和柱塞缸再次的吸油。柱塞

18、杆不断地往复运动，就能不断地把油液压入两级伸缩式套筒油缸下腔，汽车逐渐的升起。如果汽车到达了一定的高度，你只需要打开电磁换向阀，两级伸缩套筒油缸内的油液就会通过二位二通电磁换向阀和管道进入油箱。2.3.3 底板油路设计为了携带方便，液压千斤顶的结构尺寸不能太大。在传动比一定的情况下，设计的柱塞缸的尺寸一般较小，若用管道联接各个部分，势必导致管道的内径变小，管道的油压损失较大。液压油一般较粘稠，管道的内径过小会使管道堵塞，影响到千斤顶正常工作。采用底板油路不仅减少许多管道部件，以及管联接方面的许多麻烦，简化了系统，同时也使油路的内径变大，设计的底板油路如图4所示图4 底板油路设计底板的设计过程充

19、分考虑了机械加工的可行性。柱塞杆向右移动时，柱塞缸内的油压减小，而油箱内的油压很高，导致弹簧小球被顶开。而两级伸缩式套筒油缸比柱塞缸内的油压高，弹簧小球2将堵塞联接两级伸缩式套筒油缸的管道，此时液压油吸入柱塞缸内。柱塞杆向左移动时，柱塞缸内的压力变大，油箱内的油压不高，导致弹簧小球把油路堵塞。而两级伸缩式套筒油缸比柱塞缸内的油压相对低，弹簧小球2将打开联接两级伸缩式套筒油缸的管道，液压油被压入两级伸缩式套筒油缸，从而抬升负载的高度。当负载需呀放回时，将二位二通电磁换向阀打开，液压油经过管道和二位二通电磁换向阀流进油箱。如果油路出现堵塞现象时，系统内的油压将增大，此时底板的安全阀被顶开，油液流进

20、油箱。2.3.4 两级伸缩式套筒油缸设计图5 两级伸缩式套筒油缸结构示意图为了减小液压缸千斤顶的外形尺寸，便于携带，本次设计的千斤顶液压缸体采用两级活塞驱动。第一级活塞缸的的活塞是第二级活塞缸的缸体，伸出时可以获得很长的工作行程，缩回时保持很小的外形结构。第一级活塞液压缸体与缸底采用焊接技术，缸体与缸头采用螺纹联接。第二级活塞与活塞杆采用整体式。活塞与缸体之间采用O形密封圈密封。为了使千斤顶使用安全方便，在活塞杆的上端用螺纹联接一个凹槽部件，与汽车上相应的凸起部件相配合，达到预期效果。电动液压千斤顶工作时，液压油首先进入第一级活塞液压缸体内，第一级活塞开始升起，并达到最顶端，然后第二季开始被顶

21、出，此时第二级活塞缸内的压力比第一级增大一部分，从而保证负载逐渐升起到预定位置。2.3.5 柱塞缸设计图6 柱塞缸结构示意图柱塞缸体结构示意图如6所示，本次设计的柱塞缸体由密封工作腔体、弹簧、柱塞组成。其工作原理是依据电动机带动凸轮机构驱动柱塞杆左右往复移动，实现了密封工作腔体容积大小交替变化来实现的。它是一种机械能转化为液压能的能量转换装置，为液压系统提供具有一定压力和流量的液体，是液压系统的重要组成部分。其性能的好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。柱塞杆的往复运动产生容积的变化配合相应的单向阀进行吸油和压油。一般柱塞和缸体内孔都是圆柱表面，容易得到高精度的配合，密封性较好，因此效率一

22、般较高。2.4 电动液压千斤顶使用注意事项(1) 使用前，应将蓄电池充足电，以免电力不足。(2) 切勿超过额定负荷(3) 举升汽车时，应将发动机熄灭，将变速器置于空挡位置并拉紧手制动。(4) 必要时，可以用发动机发电助力，此时使发动机工作，但一定要将变速器置于空挡，防,止汽车移动伤人。汽车升起后，应将发动机立即熄灭。(5) 在汽车底下工作时，必须把汽车用可靠地支撑物稳妥的支撑住，以保证安全。(6) 使用中请将车辆靠边停放，并在车辆前后竖立警告标志，提醒过往车辆注意安全(7) 使用中要与被升降车辆保持垂直切勿倾斜操作。3 参数确定3.1 电机选择图7 电机三维示意图根据系统的具体要求，并参照机械

23、设计手册，液压缸的最大支撑力,确定系统的压力设定第二级液压缸的上升速度公式式中 d液压钢的内径，单位mm；P系统工作压力，单位Mpa；F最大支撑重量，单位N；表1 液压缸的缸筒内径尺寸系列 （mm）840125(280)1050（140）3201263160(360)1680（180）4002090200(450)25100(220)50032（110）250根据GB234880标准中选择最近的标准值作为所设计的缸筒内径的原则，取。此时液压缸内的压力，流量其中Q系统的流量，单位。此时液压缸用来支撑汽车的功率为式中 电机的额定功率，单位W;机械损失，即由于摩擦而使功率的损失，本系统中近似认为两个

24、液压的效率相同，故用，一般0.9.容量损失 因内泄漏、气穴和油液在高压下压缩而造成的流量损失，其中内泄漏是最主要的原因，此次论文取。带入相关数据得到对电动机的额定功率取整，即。根据机械设计手册及网络相关知识查询，选择的电动机为电压12V、直流、额定功率70W、转速。验证电机是否满足第一级的要求：差机械设计手册初步选定第一级液压缸的内径，查下列表格3.1.2液压缸的缸筒外径尺寸系列，知道对应液压缸内径的外径尺寸 表2 液压缸的缸筒外径尺寸系列（mm）缸的内径（mm）缸体的外径（mm）202531.540505050545060606063.5637676838380959510210290108

25、108108114100121121121127110133133133140125146146152152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245第一级柱塞的上升速度其中Q系统的流量，单位；d液压缸的内径，单位mm；上升的速度，单位。代入式中，得到的数据是根据可以得到满足要求，说明电机的选择合理，此时系统的工作压力3.2 确定顶升液压缸的参数图8 顶升液压缸原理图本课题要求伸缩量约为150mm，所以采用伸缩式套筒液压缸。在本设计中，查机械设计手册，定第一级的行程为，第二级行程该类型的液压缸体运动时，其输出速度和输

26、出力都是变化的，原理图如上图3.2所示。3.2.1液压缸的输出力液压缸的输出力为顶其汽车的重力，即负载荷。根据本课题的要求，千斤顶要求顶起的重量为1.0t，即最大负载荷是F=10000N。3.2.2液压缸工作过程中的阻力液压缸工作中除了要克服负载外力外，还要遭受惯性力、摩擦阻力、运动部件的重力、回油背压阻力等作用。本次设计中考虑到液压缸的效率近似决定液压缸各部件的尺寸。因此对各阻力的大小等不再做详细的研究解释。3.2.3液压缸输出速度单杆活塞式液压缸和柱塞液压缸外伸时的速度，式中v活塞的外伸速度，单位；Q进入液压缸的流量，单位A活塞的作用面积，单位d活塞直径，单位m。有上述公式知，第一级液压缸

27、的速度为而第二级的液压缸体的速度为。3.2.4液压缸的上升时间液压缸的作用时间为式中 t液压缸的作用时间，单位s；V液压缸的容积，单位；A液压缸的作用面积，单位；s液压缸的行程，单位m；Q进入（或流出）液压缸的流量, 单位。活塞杆伸出时液压缸的上升时间为第一级和第二级的时间和，即：第一级的运动时间，单位s;第二级的运动时间，单位s。则3.2.5液压缸的储油量液压缸的储油量式中 v液压缸的储油量，单位；A液压缸体的作用面积。单位；s液压缸的行程，单位m。根据公式，带入各个数据得到液压缸的储油量为3.2.6液压缸的输出功率液压缸的输出功率式中N液压缸的输出功率。单位W；F液压缸的输出力，单位N；v

28、液压缸的输出速度，单位。带入数据得液压缸的最大输出功率为3.2.7 液压缸的缸筒厚度计算本次设计中采用标准液压缸的外径，查机械设计手册知道，第一级液压缸的参数选为，。如参数表图2第二级按中等壁厚计算，当时，液压缸体缸筒厚度此时为式中强度系数，对于无缝钢管，c计入厚度公差及腐蚀的附属厚度，通常圆整到标准厚度值；实验压力，p7推荐活塞杆的直径(0.50.55)D（0.60.7）D0.7D，根据机械设计手册液压缸活塞杆的外径尺寸系列，活塞杆的外径圆整为18mm。3.4 吸油缸参数计算3.4.1 吸油缸速度计算该液压缸的类型选择为柱塞式缸，选定的内径d=10mm。根据液压缸的流量相同，知式中A吸油缸的

29、柱塞面积，单位；v吸油缸的柱塞运动的速度，单位；起升液压缸的第一级内径面积，单位；起升液压缸的第一级的上升速度，单位。 则3.4.2 作用于吸油缸柱塞上的力已知液压系统中最大压力为，则作用于柱塞上的力N3.4.3 吸油缸的行程系统的流量与柱塞的行程、柱塞的面积以及电机的转速有关，其关系如下式中d吸油缸的内径，单位mm；h柱塞的行程，单位mm；n电机的转速，单位；Q系统的流量，单位。根据上述的公式：3.4.4 吸油缸壁厚的计算按中等壁厚计算，当时，吸油缸缸筒厚度此时为式中强度系数，对于无缝钢管，；C计入厚度公差及腐蚀的附属厚度，通常圆整到标准厚度值；实验压力，p16Mpa, 带入数据得：，取3.

30、4.5 油口直径的确定液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度v和油口最高液流速度而定式中吸油缸的油口直径，单位mm；d吸油缸的内径，单位mm；v吸油缸最大输出速度，单位；油口液流速度，单位。在本次设计中，最大速度不好确定，有点记得带动的偏心轮的运动规律，可选取平均速度的2倍代替。已知液压缸的的第二级平均速度为0.08，即可取v=0.16，管内的液体流动速度选定为。代入数据得根据加工的需要，把油口的直径取为。3.3.6 吸油缸缸底厚度的计算平行缸底，本设计中采用缸底有油口，式中h吸油缸缸底的厚度，单位mm；d吸油缸的内径，单位mm;吸油缸缸底的油口直径，单位mm；实验压力，单位Mpa；缸底材料的需

31、用应力，单位Mpa；根据上述公式，得=2.43mm取圆整h=3mm3.5 油箱的设计邮箱的作用主要是储存油液，此外还起到散发油液中的能量、溢出混合在有油液中的气体、沉淀油中的污物等作用。油箱必须有足够大的容积，满足散热要求外，还要保证停车时容纳足够多液压油，工作时又有适当的油位要求。图9 油箱1液位器 2吸油管 3空气过滤器 4回油管 5侧板 6人气盖7放油塞 8地脚 9隔板 10底板 11吸油过滤器油箱容积计算油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的35倍。另外，油箱容积大小可以从散热的角度去设计。3.5.1 系统发热量计算在液压系统中，凡系统中的损失丢变成热量散发出来。每一个周期中

32、，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算公式为式中H一个周期的平均发热功率，单位W；T一个周期时间，单位t；第个工况的输入功率，单位W；第个工况的效率；第个工况持续时间，单位t。在本次设计中，近似认为每个工况的效率相同，一个周期发热的功率：3.5.2 散热量计算当忽略系统中其他的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率H全部由油箱散热来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式式中A油箱的散热面积，单位；H油箱需要散热的热功率，单位W；油温（一般以55考虑）与周期环境温度的温差，单位；K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时K=89；良好时K=1517.5；风扇

33、强行冷却时K=2023；强迫水冷时K=110175。本次设计选择K=9，此时散热面积为3.5.3 油箱容量的计算设油箱的长、宽、高比值为a：b：c，则边长分别为a、b、c时，的计算公式为式中A油箱的散热面积，单位。代入数据可得则油箱的容积为V=389由于两级伸缩式油缸的容积为V=227，而油缸中油液一般为油箱的80%，由此而知油箱的容积可取为283，综合油箱的其他形状，参照下列表4油箱容量表4油箱容量JB/T7938199946.31025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300取油箱的容积为400。3.6 密封圈

34、的选择在液压系统中，密封是解决液压系统泄漏问题最重要、最有效的手段。根据系统液压以及活塞的运动速度，本课题设计选择O形橡胶密封圈，其有关图形和公差如时，。内径的公差为时，。内径的公差为图10 0形橡胶密封圈相关参数参照机械设计手册通用橡胶密封圈公差及尺寸（GB3452.11992 ISO3601/1988）3.7 柱塞弹簧的设计弹簧的材料选择为弹簧钢，柱塞的作用是将活塞杆推回，且推动为横向推动，其推力初定为，其切应力根据相关材料查询确定为100Mpa，初步定绕度比C=7。由此初步确定弹簧材料直径d由知式中P弹簧负荷，单位N；D弹簧直径，单位mm；d弹簧材料直径，单位mm；K屈服系数，其中为绕度

35、比。当C=7时， 取d=0.4mm则D=7d=2.8mm根据柱塞的设计要求，柱塞的行程为10.2mm，所以，所以弹簧的变形量F=10.2mm,根据弹簧的变形量公式式中P弹簧负荷，单位N；D弹簧中径，单位mm；弹簧材料的直径，单位mm；n弹簧有效圈数；G材料的切变模量，单位Mpa；F弹簧的变形量，单位mm。4 技术要求4.1 缸体技术要求4.1.1 缸体的材料液压缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的力学性能较弱，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等部件需要焊接时，应采用焊接性能较好的35钢，粗加工后调质，一般的情况下，选择45钢，并应调质到241285HB

36、4.1.2 缸体技术要求(1)缸体内径采用H8、H9配合。本次设计缸体的内径采用H8配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈密封时，为0.10.4，当活塞用活塞环密封的，为0.20.4。此次设计采用粗糙度为0.16，且均需研磨。(2)缸体内径的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，本次设计圆度应按8级精度选取(3)缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取。(5)缸体与缸头采用螺纹联接，螺纹应采取6级精度的米制螺纹。(6)缸体带有耳环或销轴，孔径或轴线的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公差值按9级精度选取。(7)为了放置腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀厚度为3040的铬层。镀后进行抛光或者珩磨。4.2

37、 活塞杆技术要求4.2.1本设计中采用实心活塞杆材料实心活塞杆材料为35、45钢，本次设计取用45号钢。4.2.2活塞杆的技术要求(1)活塞杆的热处理：粗加工后调制处理到硬度为229285HB，必要时，再经高频淬火，硬度达4555HBC。(2)活塞杆的圆度公差按10级精度选取。(3)活塞杆的圆柱度公差按8级精度选取。(4)活塞杆的径向跳动公差值为0.01mm。(5)活塞杆工作表面粗糙度为。4.3 缸盖技术要求4.3.1 缸盖的材料液压缸的缸盖可选用35、45号锻钢或ZG35、ZG45铸铁等材料，本次选用的是45钢。4.3.2缸盖的技术要求直径d（基本尺寸同缸内径）、(活塞杆的缓冲孔)、（基本尺

38、寸同活塞杆密封圈外径）的圆柱度公差值，按照10级精度选取。、d的同轴度公差值为0.03mm。端面A、B与直径d轴心线的垂直度公差值，按7级精度选取。导向孔的表面粗糙度为Ra1.25mm。图11 缸盖5 强度校核这里仅对主要零件的强度进行计算，以及一些焊接部位的计算校核5.1 缸体与缸盖焊接强度校核缸底连接缸底用对焊，图如下图12 缸底对焊焊缝的拉应力为式中d液压缸缸盖直径，单位mm；液压缸外径，单位mm；焊缝底径，单位mm；F液压缸输出的最大推力，单位N；焊接效率，通常取。 则5.2 缸头螺纹联接处强度校核缸体与缸盖用螺纹联接时，缸体螺纹处的拉应力为螺纹处的切应力为合应力为式中螺纹处的拉应力，

39、单位Pa;K螺纹拧紧系数，静载时，取K=1.251.5，动载时，取K=2.54；F缸体螺纹处所受的压力,单位N;液压缸内径，单位mm；液压缸外径，单位mm；螺纹内摩擦系数，一般取螺纹处的切应力，单位Pa；合成应力，单位Pa；螺纹材料的许用应力，单位Pa；n安全系数，通常取1.52.5。在压强最大时F最大，最大为1008N拉应力切应力合成应力查相关材料知5.3 底座的校核底座承受的是柱塞缸的横向切应力，其大小为式中横向切应力，单位Mpa；F柱塞对底座的压力，单位N；h支座宽度，单位m；b支座的长度，单位m。查相关资料知，满足设计要求。5.4 柱塞缸缸体校核柱塞缸缸壁较薄，作用与缸体上的力较大，故

40、需要校核，缸体受到的力为拉力，校核如下式中缸体横向拉应力，单位Mpa；F缸体受到的横向拉力，单位N；缸体外径，单位mm；d缸体的内径，单位mm。，满足要求。5.5 活塞杆校核在本次设计中，活塞杆主要受到压缩，所以主要对活塞杆的压缩时杆的压力进行校核。式中活塞杆的压缩变形的应力，单位NF柱塞杆承受的最大压力，单位N；A柱塞杆截面面积，单位m；d柱塞杆截面直径，单位mm.其中活塞杆承受的最大压力为10000N，而活塞杆的直径=31.8Mpa，满足设计要求。结 论根据设计要求及所学的知识，完成了这种效率高、体积小、重量轻、稳定性好的小型车用液压千斤顶。参考查阅机械设计手册和液压传动方面的文献资料，根

41、据千斤顶的工作原理完成了对该液压千斤顶的电机选择、缸体外型及相应的零件的外型结构设计、材料的选择，同时对主要部件进行了校核验证。最后运用了OUTCAD对千斤顶的装配图和主要零件图的绘制。通过这次对电动液压千斤顶理论知识和实际设计的相结合，锻炼了我们综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力。同时也提高了我查阅文献材料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌握、对局部的取舍、以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，丰富了设计经验，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的

42、发展前景充满信心，但同时也发现了自己许多的不足与缺陷，留下了些许遗憾。较少的考虑了控制阀体的选择及设计原则，缺乏相应机加工的要求设计准则。即便考虑了底板油路的设计，但是并未提到油路管道的设计策略，同时未考虑流动中的功率损失。不过不足与遗憾不会给我打击，只会更好的鞭策我前进，今后我更会关注新科技、新产品、新设备以及新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进知识，更好的为祖国的四化服务。参 考 文 献1 王益群，高殿荣.液压工程师技术手册M.北京:化学工业出版社,2010.2 曲彩云.机械设计手册单行本M.北京:机械工业出版社,2007.3 张利平.液压传动设计指南M.北京:化学工业出版社,2009.4 钟雯.机械类课程设计、毕业设计选题精选M.北京: 化学工业出版社,2010.5 李新德.液压系统故障诊断与维修技术手册M.北京:中国电力出版社,2009.08.6 陆望龙.液压维修1000问 M.北京:化学工业出版社，2012.04.7 左键民.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2012.06.8 湛从昌.液压可靠性与故障诊断M.北京：冶金工业出版社，2009.08.9 张坚.液压故障排除400问M.