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1、舉業(yè)設計（詐文） 液壓千斤頂?shù)脑O計 Hydraulic Jacks Des i gn 系 別： 專業(yè)名 稱： 學生姓 名： 學 號： 指導教師姓名、職稱： 完成日期 年 月 日 液壓千斤頂?shù)脑O計 摘要 我們利用帕斯卡原理可以研究液壓傳動的裝置或者設備。其原理主要是根據(jù)兩端的 壓力差，讓其進行能量的轉化。如液體的壓力能與機器的機械能相互轉，兩種能彼此相 互轉化。而本次論文所設計的液壓千斤頂是利用液壓傳動原理。同時也是利用液壓傳動 的典型產品。液壓千斤頂具備體積小，其擁有不復雜的結構，安裝牢固，重量小，易攜帶， 易裝卸，易維修，傳送力大,可單獨一人操作

2、完成，等許多優(yōu)點，由此，我們可以在許多的工 程建設中看到他的身影。尤其廣泛用于汽車維修和家用小汽車換卸輪胎的過程中作為主 要理想工具。 我們在實踐生產中經常會遇到一些僅靠人工操作是很困難的事情，如調貨，找正， 裝夾等工藝過程，我們需要液壓千斤頂?shù)膸椭?。，還比如說家用小轎車換輪胎，以及汽車 維修廠等地方，都需要用到千斤頂來幫助我們。我們的生活中常常或不實就要使用千斤頂。 在國家工業(yè)的各個部門中均得會看到他的身影。由此，使用這么廣泛，它的質量和技術 的保證和提高，甚至創(chuàng)新改革，都會大大促進工業(yè)的良好發(fā)展。 這次的畢業(yè)設計是液壓千斤頂?shù)脑O計，對此過程中熟識、理解、掌握液壓千斤頂?shù)?工作原理，放眼

3、與它的應用。査閱相關資和文獻，對液壓千斤頂?shù)慕Y構，進行逐一的設 計計算。更為細致的了解千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程，對日后的創(chuàng)新設計有很大意義。 關鍵詞：液壓；千斤頂：設計 Hydraulic Jacks Design Abstract We can study the use of PascaT s principle of hydraulic transmission apparatus, or device? Its principle is based on the pressure difference across, let it be the transformation of en

4、ergy. IF the pressure of the liquid with the machine mechanical energy transfer to each other the two can be transformed into each other? The design of this thesis is the use of a hydraulic jack hydraulic transmission principle? But also the use of typical products of hydraulic transmission. Hydraul

5、ic jacks with small, which has no complicated structure, installation firm, low weight, easy to carry, easy handling, easy maintenance, transmit force, a single person can be done, and many other advantages, so that we can in many Construction saw his shadow. In particular, widely used in automotive

6、 repair and family car tire change during unloading ideal as the main tool. In practice, we often encounter production manual alone is very difficult, such as transfer of goods, alignment, clamping and other processes, we need the help of hydraulic jacks? Also home car to change a tire, for example

7、, and car repair workshop and other places, need to use the jack to help us. Our lives are often necessary to use jacks or untrue? In various sectors of industry in both countries will have to see his shadow? Thus, the use of such a wide range, its quality and technical assurance and improve, and ev

8、en innovation and reform, will greatly promote the sound development of the industry. The graduation project is the design of hydraulic jacks, which are familiar with the process, to understand and master the hydraulic jack works, look with its application. Buyers relevant information and documents

9、, to the structure of hydraulic jacks, one by one in the design calculations? A more detailed understanding of the work process jacks, on the future of the innovative design of great significance? Keywords: Hydraulic; Jack; Design 目錄 1緒論 1 1.1液壓傳動的發(fā)展概況 1 1.2液壓系統(tǒng)的組成 2 1.4液壓傳動的主要應用 3 1.5液壓千斤頂?shù)脑O

10、計方案 3 2液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?4 2.1液壓千斤頂?shù)牡墓ぷ髟?4 2.2液壓千斤頂?shù)奶攸c 4 3液壓傳動系統(tǒng)的設計基本參數(shù)的計算 6 3.1確定液壓系統(tǒng)的主參數(shù) 6 3.2負載分析計算 6 3. 2.1液壓缸的負載分析計算 6 4大液壓缸的設計 9 4. 1液壓缸的內徑尺寸和活塞桿直徑的尺寸的確定 .9 4.1.1液壓缸的內徑尺寸的計算 .9 4. 1. 2活塞桿直徑的穩(wěn)定性的校核 9 4.3大液壓缸的壁厚 11 4.4大液壓缸的外徑 12 4.5大液壓缸的其余參數(shù)尺寸 13 4. 5. 1最小導向長度的確定 13 4. 5. 2液壓缸的推力和流量計算

11、13 4. 5. 3液壓缸無桿腔有效面積 14 4. 5.4 活塞的長度的確定 14 4.6大活塞桿的強度校核 14 5小液壓缸的設計 15 5. 1小液壓缸的的缸內徑直徑 15 5.2小液壓缸的的活塞桿直徑 16 5.3活塞桿的穩(wěn)定性驗算 16 5. 4小液壓缸的行程的選擇與確定 17 5.5小液壓缸的壁厚的確定 18 5.6小液壓缸的外徑D； 19 5.7 最小導向長度的確定 19 5. 8小液壓缸的推力和流量計算 19 5. 8. 1單桿活塞式小液壓缸外伸時的推力 19 6液壓缸及其連接件的材料的選擇 21 6. 1缸筒和缸蓋的連接方式 21 6. 2活塞

12、與活塞桿之間的連接結構 21 6.3活塞與液壓缸缸體的密封方式 21 6.4液壓千斤頂?shù)闹饕悴考倪x擇 21 6. 4. 1 缸筒 21 6. 4.2 缸蓋 21 6. 4.3 活塞 21 7油箱的選擇和設計 23 7. 1油箱的有效容積的確定 23 7.2油箱的結構設計 24 7. 2. 1油箱體 24 7. 2. 2油缸的壁厚校驗 24 7.3油箱的材料的選擇 25 8液壓千斤頂?shù)牡鬃糠值脑O計 26 & 1液壓千斤頂?shù)牡鬃糠值膯栴} 26 & 2液壓缸油缸和油管路的計算 26 & 2. 1油缸厚度的計算 26 8. 2. 2油管路的設計 26 9液壓控

13、制閥的選擇 27 9.1液壓控制方向閥的分類 27 9. 1. 1 普通單向閥 27 9. 1. 2 閥的選取 27 10手柄的設計 28 10.1手柄的設計與計算 28 10. 1. 1支座反力的求解 28 10. 1.2梁的剪切力乙及其彎矩M 29 11液壓油的選擇 31 11.1液壓油的選擇標準 31 11.2液壓千斤頂?shù)膿Q油和加油 31 12液壓千斤頂常見的故障與維修 32 13液壓技術的未來預期發(fā)展方向 33 總結 34 致謝 35 36 參考文獻 1緒論 流體傳動是以流體為工作介質進行能量轉換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、 液力傳動和氣壓

14、傳動。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的 傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量：而液力傳動則主要是利用液 體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應用于機械 制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農機、漁業(yè)、林 業(yè)等各方而。同時，也被應用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預測等各個工程 技術領域。 1.1液壓傳動的發(fā)展概況 對于工業(yè)設備的傳動方式來說，幾乎大多數(shù)都采用機械傳動的方式，但當17世紀中 后期一位偉大的科學家帕斯卡研究并提出自己對靜壓力傳動的理論。從那以后，出現(xiàn)了 一門新興學科液壓傳動，并且將

15、液壓傳動應用于工業(yè)設備生產之中。 自從帕斯卡的學術研究理論問世以來，最初于18世紀后期在工業(yè)革命的發(fā)源地英國 開始算起，距今也只有二三百年的歷史而已。但在過去的近百年里由于生產工具和技術 的不發(fā)達，致使液壓傳動無法廣泛應用于各項領域，只是在垠初理論提出后的幾十年里, 用于一臺水壓機而已。但從那次的應用之后，就算正式開啟液壓傳動這門新的學科。隨 著第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命的開始，加速了整個社會的進程，同時也快速提高 了生產力，人們的生活發(fā)生了巨大變化，工業(yè)生產也隨之發(fā)生翻天覆地的大革新、大加 速。在此科學技術的迅速發(fā)展，對于工業(yè)設備而言，傳統(tǒng)的機械傳動已經不能滿足生產 的需要，由此在這樣

16、的情況下，液壓傳動得以迅速發(fā)展和廣泛應用。特別是在第二次世 界大戰(zhàn)及其戰(zhàn)后，到美蘇冷戰(zhàn)。在此期間，參戰(zhàn)的國家對軍事的要求很高，在這樣的大 環(huán)境下，液壓傳動技術得到了很好的發(fā)展和廣闊應用的平臺。對于液壓傳動技術而言， 在二戰(zhàn)中成功應用于大炮和坦克的制造之中，之后又應用于機械加工設備，如車床、磨 床等加工設備。直到本世紀中葉才使得一些通用機械加工床得以應用此項技術。在二戰(zhàn) 期間，由于采用了液壓傳動技術，使各項裝備和兵器都朝向采用大功率，反應迅速，準 確性極高，載重量很大。二戰(zhàn)后，液壓技術得到廣泛的推廣和使用，從軍用的軍工產品 到民用的日常產品，都不乏看到應用液壓技術的身影。在此之后，對此液壓技術制

17、定了 各種標準和元器件的使用朝向標準化、通用化、系列化的趨勢發(fā)展，從而廣泛應用于機 械制造，工程類的機械產品，農業(yè)類的機械產品，紡織類的機械產品以及汽車等多方面 領域。而近幾十年，隨著第三次工業(yè)革命的迅速發(fā)展，在過程中出現(xiàn)了一些新興技術和 學科，如計算機科學、航空航天原子能微型電子以及控制類、材料類。由于它們的迅速 發(fā)展和崛起，迫使液壓技術再次迅速發(fā)展，朝向自動化等方向的發(fā)展，主要與各項技術 相結合形成新型設備和技術。如近二十幾年里，數(shù)控技術的各種機械加工設備的迅速發(fā) 展，也離不開液壓技術。而且此項技術已經牢牢于我國的工業(yè)相結合并得以廣泛應用。 隨著世界經濟全球化，液壓技術的各類標準也走向國

18、際化和標準化。由此，液壓技術依 然成為一個國家工業(yè)是否發(fā)達的重要指標之一。 我國的液壓技術的應用發(fā)展比較晚，在20世紀50年代以后，我國才開始使用液壓技 術的，它經歷了從仿制他國的產品，到自主研發(fā)出相關的產品，到產業(yè)的創(chuàng)新改革發(fā)展 等過程。我國的液壓和氣動技術也歷經了創(chuàng)業(yè)奠基體系建立，成長壯大，引進提高，研 發(fā)創(chuàng)新等發(fā)展階段。起初采用此項技術在少量的加工設備上，后來就廣泛應用于工程機 械和工程上。目前，我國已與多國合作，如美國、日本、以及西歐等國家，同時我國開 自主研發(fā)了相關設備，用于工業(yè)和日常生產和軍事之中。但是我國研發(fā)的諸多產品中其 可靠性、品種、性能以及一些核心技術還與發(fā)達國家還仍有一

19、定的距離，到目前為止， 仍不滿足工業(yè)進程的需要。目前我們還需要提高液壓元器件的制造精度，進一步提高其 穩(wěn)定性、安全性、可靠性、實用性以及互換性，最好能具備高度集成化、模塊化、智能 化、甚至是網絡化的元器件和系統(tǒng)，以適應我國快速發(fā)展和國民經濟發(fā)展的要求。 1.2液壓系統(tǒng)的組成 (1) 液壓泵(動力元件)：通過它將原動力轉換為本系統(tǒng)的液壓能，供應本液壓系統(tǒng) 正常工作的動力，液壓系統(tǒng)的核心部件是液壓泵。對于本此設計而言，我們這里沒有傳 統(tǒng)意義的液壓泵，而是將手搖泵作為本液壓系統(tǒng)的動力元件。 (2) 執(zhí)行元件：是將能量進行轉換的裝置，對于本次設計，指的是大小液壓缸。 (3) 控制元件：各種控制

20、閥，對于本次設計而言，是指單向閥和卸荷閥，對千斤頂中 的油液的方向和壓力進行控制和調節(jié)。 (4) 輔助元件：對于本次設計而言，是指管道、管接頭、油箱、油管等為輔助件。 1.3液壓傳動系統(tǒng)的主要特點 1液壓傳動與機械傳動，電氣傳動相比有以下主要優(yōu)點： (1) 在同等條件下，使用的液壓執(zhí)行元件的體積小，結構簡潔易于拆裝和卸載。 (2) 可根據(jù)適應不同的工作情況，隨意最組裝液壓元器件，滿足工作要求。 (3) 采用液壓傳動可使工件和元器件都穩(wěn)定的工作?？梢宰陨硗瓿煽爝M、制動、轉向 等操作。 (4) 使用時沒有復雜的操作過程，調速范圍廣泛。 (5) —般工作介質首選礦物油，可以使液壓系統(tǒng)

21、或元器件的使用壽命延長。 (6) 容易實現(xiàn)直線運動。 (7) 能夠完成自動化，而且當有過載現(xiàn)象時，也可以對液壓系統(tǒng)元件進行保護。 (8) 標準化、系列化、通用化的元件，對于設計和工業(yè)制造，極大方便了使用。 2液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點： (1) 傳動比無法按照要求保證，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成： (2) 溫度的變化將直接影響工作性能的影響，因此在高溫或低溫得情況下不宜采用此 系統(tǒng)作為工作原理。 (3) 低工作效率。由于工作介質為礦物汕，一旦泄露會引起污染，甚至誘發(fā)火災的可 能性。 (4) 制造精度要求很高，因此成本很高。 總之，液壓傳動的優(yōu)點是承載載荷能力強，工作平穩(wěn)，

22、缺點是漏油，速度較慢。 1.4液壓傳動的主要應用 液壓傳動至今發(fā)展也不過百余年，傳入我國也不足幾十年，從起初的小部分的應用， 到現(xiàn)在的工程機械的首選，它已成為很重要的傳動系統(tǒng)的組成部分。但是，流體傳動具 備獨特的特點和技術，成為現(xiàn)代機械工程，建筑等行業(yè)的寵兒，特別是近三十年來。在 各個行業(yè)展靈頭角，廣泛應用。 在我國，早已把這項技術用于國防軍事工業(yè)。在工程建設中也廣泛使用，如挖掘機、 裝載機、推土機、混凝土泵車和吊車。這些機械采用流體技術后體型尺寸減少，重量減 輕，產品性能提高，操作簡便靈巧，提高了作業(yè)的效率和質量，尤其是提高了可靠性， 壽命和操作安全性。 1.5液壓千斤頂?shù)脑O計方案

23、 本次設計的內容是液壓千斤頂?shù)脑O計。液壓千斤頂按工作形式分為立式液壓千斤頂 和臥式液壓千斤頂。我們這次的設計選用立式液壓千斤頂。我們的目標是將設計的千斤 頂能夠承載三噸。為了能夠達到支撐起這個載荷，我們應該分別設計大小液壓缸、活塞 桿以及活塞等部件，以及選擇合適的液壓油作為選擇本此設計的液壓千斤頂?shù)墓ぷ鹘橘|。 除此以外，還要有手柄和液體方向控制閥的選用，大小液壓缸的材料及其活塞桿的活塞 等之間的密封的選擇。 2液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟? 2.1液壓千斤頂?shù)牡墓ぷ髟? 12 □nr 圖2—1液壓F斤頂工作廉理圖 由圖2—1液壓千斤頂工作原理圖可知，其組成部分分為:由大活塞8和大油缸9組

24、 成的提升工件的裝置。而杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7構成對系統(tǒng)提 供動力和改變流向的手搖泵。 工作過程： （1）假如用手握住杠桿手柄1,作用一個力，使小活塞桿迅速向上移動，此時，小活 塞3下端油腔容積突然增大，形成局部真空，由于壓力不相等的緣故，使得單向閥4打 開，導通了油路，通過吸油管5從汕箱12中吸汕：同樣用力壓下手柄，小活塞3下移， 小活塞下腔體積驟減，壓力極具升高，根據(jù)兩端壓力不等，迫使單向閥4迅速關閉，油 路5封閉，不再向油箱吸油了。此時的單向閥7打開，下腔的油液經管道6輸入油缸9 的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。完成一次舉升過程。 （2） 再次提起手柄

25、吸油時，由于兩端的壓力的緣故，迫使單向閥7自動關閉，使油 液不能倒流，從而保連了重物不會自行下落，這就是保壓的過程。我們不斷地往復這個 過程，就能不斷地把油液壓入大液壓缸的下腔，使重物逐漸地升起。 （3） 如果打開截止閥11,大液壓缸的下腔的汕液通過管道10、截止閥11流回油箱, 重物就向下移動，此過程為卸荷過程。 這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼? 2.2液壓千斤頂?shù)奶攸c 液壓千斤頂指的是利用密封在油缸中的液體作為工作介質，將其液壓能通過執(zhí)行和 控制元件轉換為機械能，從而將重物牢牢地頂起的千斤頂。 它的特點是結構極其簡單，體積很小，重量很輕，支撐托舉的力氣很大，便于維修, 與此同時它的部

26、分零部件有很高的制造要求。它的不足在于速度慢和極易漏油，一旦有 泄漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，會引起舉升汽車的力不斷下降，由此降低保險系數(shù)，使得使用功能得以 受限。傳統(tǒng)的液壓千斤頂是由手柄、活塞、油缸、密封圈、底座和液壓油等構成。它的 原理是利用了密閉容器中靜止液體的壓力以同樣大小各個方向傳遞的特性，也就是帕斯 卡原理。 優(yōu)點：輸出推力大。缺點：效率低。 3液壓傳動系統(tǒng)的設計基本參數(shù)的計算 3.1確定液壓系統(tǒng)的主參數(shù) 液壓系統(tǒng)的設計主要有兩個指標參數(shù)，其一的指標參數(shù)是壓力，其二則是流屋參數(shù)。 當我們設計液壓系統(tǒng)和液壓元件的選擇時，主要參考的依據(jù)是壓力和流量這倆個指標參 數(shù)。然而指標參數(shù)壓力的大小的選

27、取確定主要取決于外負載，而流量指標參數(shù)則取決于 液壓系統(tǒng)中的液壓執(zhí)行元件的尺寸結構和運動速度。 3.2負載分析計算 3. 2.1液壓缸的負載分析計算 本次設計為液壓千斤頂?shù)脑O計，其主要的液壓元件為液壓缸。工作負載，導軌的摩 擦力和由于速度變化而產生的慣性力構成了作用在活塞桿上的外部負載。 （1） 1作負載心 常見的工作負載有作用于活塞桿軸線上的切削力、擠壓力，甚至有剪切力等力的作 用。其作用方向與活塞運動方向相同時為負負載或稱為超越負載，與活塞運動方向相反 為正負載。 由公式（3-1）可得： — （3-1） 由上述公式（3-1）可知： 臨——工作負載（N）； M——負載的質

28、量（KG）,本次設計中M =3000畑； g——重力加速度（N/亦）,本次取g = lON/m2 （2） 導軌摩擦負載仔 對于平導軌，由公式（3-2）可得： Ff = pMG （3-2） 其中： G——運動部件所受的重力（N）： M——負載的質量（KG）,本次設計中M =3000畑； “一摩擦因數(shù)，見表3-1 ,本次使用//= 0.2 *3-1僚擦因數(shù) 導軌類型 導軌材料 運動狀態(tài) 原擦因數(shù) 啟動時 0. 15——0. 20 滑動$軌 鑄鐵對鑄鐵 低速 (v<0」6/77/5 ) 0. 1——0. 12 0. 05—0. 08

29、 高速 (v> 0.16/77/5 ) 鑄鐵對滾珠(柱〉 0. 005——0. 02 滾動導軌 淬火鋼導軌對滾柱 0. 003—0. 006 靜壓導軌 鑄鐵 — 0.005 (3)慣性載荷巧 由公式(3-3)得: 口 Av Fa=m — △/ (3-3) 其中： Av——速度變化量(/n-s-1)假設桿上升的速度為0.5加/min； A/——起動或制動的時間(s) —般機械& = 0.1~0.5s,選取的原則為輕載低 速的運動部件取小值，而重載高速的運動部件則取大值。行走機械一般取 —= 0.5~1.5zm/52 & 。 （

30、4）由以上的三種載荷之和為液壓缸的外載荷F 將數(shù)值分別代入（3-1）、（3-2）、（3-3）, 則為： F =加? g = 3000 x 10 = 30000N Ff = pmg = 0.2 x 3000x10 = 6000AT Fa —= 3OOOx-5^—= 250.V A/ 60x0.1 由此可得： F外射5 = Fg + F廣 Fa= 30000 + 6000 + 250 = 36250N = 36.25KN 根據(jù)工程實際的需要，我們?yōu)榇_保千斤頂可以穩(wěn)定安全的完成撐起所需的重量。我 們要對此有一個安全系數(shù)，對于本次設計我們取安全系數(shù)①=匚38,由此可得 F =①?

31、 F外彌=1.38 x 3625 = 50.05KN O 3. 2.2初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)負載的大小和設備型號等因素來定，有時候還需要考慮執(zhí)行元件 的安裝空間經濟條件等限制。在負載一定的情況下，工作壓力選的低，執(zhí)行元件的結構 尺寸加大：壓力選的太高元件的成本加大，特殊情況下可能造成元件的選擇采購方而的 困擾。一般來說，對于不同場合所使用的液壓系統(tǒng)來說，選擇可參考如下的表（3-2）進 行選擇。 表3—2負拔與工作壓力 □ □ /KN <5 5、10 10、20 20、30 3050 >50 □ □壓力/MPa <0.曠1 1?5、2 2. 5、3 3

32、4 「5 >5 根據(jù)計算，得出工作負載F的值，查表可知工作負載F的值，在大于50000,由此得 出，我們選擇工作壓力為lOHPa的作為整個液壓系統(tǒng)的壓力。 10 4大液壓缸的設計 4.1液壓缸的內徑尺寸和活塞桿直徑的尺寸的確定 4.1.1液壓缸的內徑尺寸的計算 由公式(4-1)得： V 叩 (4-1) 其中： Dx 為液壓缸的內徑(mm)： F——為工作負載(N)： P——為工作壓力(MPa) o 由此，給公式(4-1)代入數(shù)值，可得： 國匡亟酉= 62.6斶 V 7iP V3.14xI0xl06 根揮表4-1可知： 將液壓缸的內徑圓整為標準系列直徑D

33、> = 63mm o 表4—1液壓缸內徑尺寸系列(GB2348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 而大液壓缸的活塞桿的直徑/的確定，可根據(jù)經驗公式 可得: 根據(jù)D嚴63mm,計算可知: x 63 = 2 \ mm 由表4-2可知，活塞桿直徑系列可選d、=20mm 1 O 表4-2活塞桿直徑系列（GB2348-80） （価） 4 5 6 8 10 12 14 1

34、6 18 20 22 25 28 32 36 10 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 100 4.1.2活塞桿直徑的穩(wěn)定性的校核 由于軸向壓縮載荷作用在液壓缸上，按強度條件，驗算活塞桿直徑。當活塞桿長度 + >10,要進行校核穩(wěn)定性或者縱向彎曲強度。 由活塞桿計算柔度公式（4-3）可知： (4-3) 其中: 5―長度系數(shù)，其取值取決于壓桿兩端支撐情況，對于本此設計而言，桿是有一 端固定，一段自由時，我們取長度系數(shù)值為2：

35、 A——大活塞桿的總長度（mm）,取值為1 = 303mm. 人一活塞桿的截而半徑，對于圓形截面為, 4 , 其中/ =20mm。 把上述數(shù)值帶給公式（4-3）可得： a=^= 2x303 = 121 2 A 5 所以，由此可知2>〈TMPa,屬于大柔度桿。 其中査表4-3 表47 直線公式的系數(shù)a.b及其柔度卩和入 材料/MPa a/MPa h/MPa & 力3鋼25鋼 (“,=373 6 = 240) 304 1.12 100 57 35鋼 (=471 6 = 306) 461 2. 568 100 60 45鋼55鋼 (礙=

36、600 6=353) 578 3. 744 100 60 鑄鐵 332.2 1.454 80 ■ 松木 28.7 0. 19 110 40 可得久p =1皿，& 桿的臨界載荷的計算，因為此桿屬于大柔桿，由此可使用歐拉公式加以求解臨界載 荷。其公式（4-4）為： P =卑 （4-4） 其中： ?—壓桿的臨界載荷（KN）； E——材料的彈性模量（GPa），對于本此設計我們選擇45號鋼，其E = 200GPa； I—截面的慣性矩（亦），可由/ =^~計算，將4=20""可得： 64 心型二遜型= 7.9xl（TW 64 64 其中，0] =

37、 2 , A = 303〃〃〃 e 將數(shù)值代入公式（4-4）,經計算可知: = 13O.5KN tI _^x200x109x7,9x1Q-9 "feZT" (2x0.303/ 于是我們按壓縮強度來計算: % =乩=50050 x 仗 x = 159,3MPa < 0.5fr 1= 0.5 x 353MPa = 116.5MPa 4 滿足強度要求。 由此可以選擇取〃 =20mm 4.2液壓缸的行程的選擇與確定 液壓缸的行程s的確定最主要的因素為按實際的工作機構的實際運動數(shù)值來確怎， 而液壓缸的最大行程則受到外力的作用，使其穩(wěn)左性有所被限制。為了方便選取和是設 計的需要

38、，以及節(jié)省材料與降低成本，我們盡可能的使用國家標準進行選取用來確立液 壓缸的行程。査表4—4o 表4-4液壓缸的活瘞行程系列（摘自GB/r2349-1980） /mm 第一 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 系列 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 1000 40 63 90 110 140 180 第二 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 系列 2900

39、 2800 3600 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 第三 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 系列 2400 2600 3000 3400 3800 4.3大液壓缸的壁厚 對于低壓系統(tǒng)來說（P=10HPa）, —般按薄壁筒來作為液壓缸缸筒厚度。 根據(jù)公式（4一5）可知: P、D (4—5) 14 其中： —大液壓缸的壁厚（nun）： D —一大液壓缸的

40、的內徑（mm）: Py——試驗壓力（MPa）:工作壓力PW16MH/時， = 1?5卩；工作壓力 時， T?25p： 「1 [

41、= 120MPa 6> PyDx/（2（cr]）=15xl06 x 0.063^^xl20xl06）= 0.0039375〃? = 3.9375〃伽 將數(shù)值代入，求得其壁厚5 = 4加加。 4.4大液壓缸的外徑Q 由公式（4-6）可知： B\=D\+2 （4-6） 其中： D\—大液壓缸的的外徑： 2—大液壓缸的內徑: q一大液壓缸的壁厚。 由于，D} = 63mm ,爲=4mm。 則將其數(shù)值代入公式（4-6）中，得到=63 + 2x4 = 75" 4.5大液壓缸的其余參數(shù)尺寸 4. 5.1最小導向長度的確定 由公式（4-7）可得： (4-7) 16

42、 其中： H 為導向長度（mm）； L——為液壓缸的垠大行程（mm）： D 為液壓缸的內徑（nun）, D = D「 由于一般情況下，當D < 80///W時，導向而的長度A = （0.6?1.0））: 當D>3Qmm時，導向面的長度>4 = （0.6?1.0）辦 活塞寬度B = （0?6~ 1?0）> 如果導向長度H不夠時，可增加一個導向隔套K在活塞桿上，以滿足B的數(shù)值。隔 套的寬度C = H-^（A + B）O 注：一般從制造角度上看，缸簡的長度不應大于其內徑的20倍。 由 L= 189mm, D=63mm, d=20mm,代入公式（4-7）故此可得： 20 2

43、 189 63 + — 20 2 =39mm B = (0.6 ?1.0)D = (37.8 ~ 63)加加.A = (0.6 ?1.0)> = (37.8 ~ 63)加加 我們取活塞寬度4 40〃"； 4.5.2液壓缸的推力和流最計算 （1）單桿活塞式大液壓缸外伸時的推力 由公式（4-9）可得: 片="?4 （4-8） 其中： p—為工作壓力（MPa）； 4— 為活塞的作用面積（滬），4=丄， 4 。 代入數(shù)據(jù)，得： 片=^=10xl06x^x（63xl0-3）2 =31156.65^ （2）單桿活塞式大液壓缸的流量 由此，根據(jù)下述公式（4一9）計算岀實

44、際工作流屋。 Q = AV （4_ 9） 其中： Q 為液壓缸實際流量（厶/min）： A ―液壓缸的有效工作面"2） V——液壓缸的工作速度，（加/min）,我們取7 = 0.5加/min O 將數(shù)據(jù)代入公式（4—9）,求得為： Q = AV = ^X7TX 0.0632 X 0.5 = 0.0015578325 w3/min = 1.5578325 厶/min 4.5.3液壓缸無桿腔有效面積 根據(jù)標準直徑分別計算岀液壓缸無桿腔有效面積勺|,由公式（4-10）得： A=-D.2 =丄 X 3.14x63? =3115.665"〃滬 4 4 （4-10） 4. 5.

45、4活塞的長度的確定 活塞桿的長度最后才能確定，它是根據(jù)缸體的長度，與導向的長度，以及密封裝置 和端蓋的長度之差，從而才能確定其長度。 4.6大活塞桿的強度校核 常常在工程中我們遇到的桿件不是承受拉伸或壓縮。我們就把這些桿件成為拉壓桿, 它們都是收到拉伸或者是壓縮。根據(jù)實際情況，和計算方便的原則，我們可以把實際的 桿件簡化成如下的桿件，對其進行力學分析，其分析過程如下： 我們假設活塞桿放置的位置為水平狀態(tài)，如下圖所示，我們對其進行受力分析。 活塞桿的受力圖4-1： 圖4-1活塞桿的受力圖 設計的截面面積，其中半徑為尸=10加加，則其許用應力為(4-11) (4-11)

46、 22 強度校核，由《機械設計手冊》可查SIMOOM舉安全系數(shù)為K = 3?5,由此(4-12), (4-12) % = 159.39MP。＜ &]= 200A/Pa 因此，滿足強度要求。 確定許用載荷(4-13): (4-13) Jx[cr]= (3」4x0.01 x0.01)x200x!06= 62800N 5小液壓缸的設計 5.1小液壓缸的的缸內徑直徑 根據(jù)經驗需要我們假設D2=2Qmm ,由此我們可以反推其人對桿施加的作用力為F負我, 根據(jù)工程力學，畫岀受力圖(圖5-1)可知，由平衡關系式可得： (5—1) (5—2) ^ = p.S = 10xl

47、06xlx^).02)2=3140^ 其中： 厶——手搖桿的長度(假設取1000mm) (nun)： L2——銷釘?shù)叫∫簤夯钊木嚯x(假設取70mm) (mm)： ——對小液壓缸作用的總負載(N)： F2——對小液壓缸活塞作用的力(N)： P——工作壓力(lOMPa) (MPa): S——小液壓缸的作用面積("F) 將上述數(shù)據(jù)代入(5—1) , (5—2) 可得： 仏=219.8N L2(70mn) / \ Ll(lOOOmm) F 圖5-1受力圖 此負載包含摩擦力，慣性力，載荷作用力之和，故此：人力應該最大力應比此數(shù)值 要小，由此我

48、們假設合理。 通過査表5—1得到標準的尺寸。 表5—1液壓缸內徑尺寸系列(GB2348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32  40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 故此，通遲 400 杳表可得岀 630 O 5.2小液壓缸的的活塞桿直徑 d = 根據(jù)經驗式 丄 2 可求岀小液壓缸的的活塞桿直徑如公式（5-3）。 (5-3) =亍2 = 6?67〃〃” 由此同樣査表5—2可知： 表5—2活塞桿直徑系列（GB2348

49、-80） （迪） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 可得：d2 = Smm o 5.3活塞桿的穩(wěn)定性驗算 由于軸向壓縮載荷作用在液壓缸上，按強度條件.驗算活塞桿直徑。當活塞桿長度 *>10,要進行校核穩(wěn)定性或者縱向彎曲強度。 由活塞桿計算柔度公式（5-4）可知： 入=処 （5-4） -i2 其中： （p2—

50、長度系數(shù)，其取值取決于壓桿兩端支撐情況，對于本此設計而言，桿是有 一端固定，一段狡支時，我們取長度系數(shù)值為0?7： 12 ——小活塞桿的總長度（mm）,取值為/2 = 86/n/n ： /2 — 活塞桿的截面半徑，對于圓形截面為，"一才，其中“2=8"""。 把上述數(shù)值帶給公式（5-4）可得： i2 0.7x86 ~"2 =29.75 其中査表5-3o 表5-3直線公式的系數(shù)a.b及其柔度心和人 材料/MPa a/MPa h/MPa G & /3鋼25鋼 (礙=373 cr, = 240) 3(M 1.12 100 57 35鋼 (=471 —

51、=306) 461 2.568 100 60 45鋼55鋼 (礙=600 6=353) 578 3. 744 100 60 鑄鐵 332.2 1.454 80 ■ 松木 28.7 0. 19 no 40 所以，由此可知0

52、?73KN F = ZL = im = 4.4325KN 由穩(wěn)定公式（5-5）可得 此 4 滿足強度要求。 由此，可以選擇取d = Smm 5.4小液壓缸的行程的選擇與確定 液壓缸的行程s的確左最主要的因素為按實際的工作機構的實際運動數(shù)值來確怎， 而液壓缸的最大行程則受到外力的作用，使其穩(wěn)立性有所被限制。為了方便選取和是設 計的需要，以及節(jié)省材料與降低成本，我們盡可能的使用國家標準進行選取用來確左液 壓缸的行程。査表5—4 表5-4液壓缸的活塞行程系列（摘自G5/72349-1980） /mm 第一 25 50 80 100 125 160 200 250 3

53、20 400 系列 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 第二 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 系列 2900 2800 3600 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 第三 750 850 950 1050 1200 1300 1500 170

54、0 1900 2100 系列 2400 2600 3000 3400 3800 5.5小液壓缸的壁厚的確定 對于低壓系統(tǒng)來說（P=10\【Pa）, —般按薄壁筒來作為液壓缸缸筒厚度。 根據(jù)公式（D可知： (5—6) 其中： 6— 為小液壓缸的壁厚（m）： 2—為小液壓缸的的內徑（m）: 匕為試驗壓力（MPa）:工作壓力P<\6MPa時，匕=1?5宀 工作壓力時, Py=\.25p 9 「1 [o-]=feJ 0」——為缸體材料的許用壓力（MPa）, “ : 乩]—為缸體材料的抗拉強度（MPa） , GB/T699-1999標準規(guī)定

55、45鋼抗拉強度為 &訂=600MPa n ——為安全系數(shù)，n—般取3.5?5,通常我們取n=5。 注：如果代入數(shù)值計算后所得數(shù)值，較為小時，或者筒壁很薄時，可適當?shù)脑黾悠浜穸龋?以滿足設計和使用要求。 由于P ,所以采用P <\6MPa 故此得： ^. = Pxl50% = 10x1.5 = 15A/Pa 所以: D2 = 0.008m , = 600/5 = 120A/Pa S2 > PvD2/(20》= 15xl06 x 0.0204-^xl20xl06)=1.25?nw 將數(shù)值代入，求得其壁厚= 2mm o 5. 6小液壓缸的外徑D； 根據(jù)公式（5-6）可得：

56、 D2 = D,+2J, （5—6） 其中： D；—為小液壓缸的的外徑（mm）： D,_為小液壓缸的內徑（nun）： 6—為小液壓缸的壁厚（nun）。 由于，D2 = 20mm , 82 = 2mm。 則將其數(shù)值代入公式（5—6）中，得到D；=20 + 2x2 = 24加加， 5. 7最小導向長度的確定 由公式（5—7）可得： //>—+ — 20 2 （5—7） 其中： H——為導向長度： L——為液壓缸的最大行程； D——D = D2為液壓缸的內徑。 由于一般情況下，當）v 80加加時，導向而的長度A = （0.6?1.0）1）: 當D>80/nm時，導向面

57、的長度4 = （0.6?1.0）厶活塞寬度B = （0.6~1.0）D 如果導向長度片不夠時，可增加一個導向隔套K在活塞桿上，以滿足B的數(shù)值。隔套的寬度C = H-丄a + B）。 2 注：一般從制造角度上看，缸筒的長度不應大于其內徑的20倍。 由L=29mm, D=20nun, d=8mm：代入公式（5-7）故此可得： 25 20 2 29 20 20+T 5 = （0.6 ?l?0）D = （12 ?20） A = （0.6 ?1?0）〃 = （4?8 ?8） 我們取 B = \2mm A = 6mm。 5.8小液壓缸的推力和流量計算 5.

58、 8.1單桿活塞式小液壓缸外伸時的推力 根據(jù)公式（5—8）得： （5— F2=P A2 8） 其中： P—為工作壓力（MPa）: 4一為活塞的作用面積（〃『），4=丄/V ?4?。 代入數(shù)據(jù)，得： F2 = p/l2=10xl06x^x（20xl0-3）2=3140Ar 26 6液壓缸及其連接件的材料的選擇 6. 1缸筒和缸蓋的連接方式 連接形式：采用焊接，螺紋連接。 6.2活塞與活塞桿之間的連接結構 連接方式采用的螺紋連接。 6.3活塞與液壓缸缸體的密封方式 采用的密封形式為o型密封圈。 這種密封形式有如下的幾個優(yōu)勢特點，簡潔的結構，使用方便，

59、方便安裝，具有良 好的密封性能，與連接件之間有小系數(shù)的摩擦，占據(jù)微小空間，通用性好，試用范圍好, 使用的壽命長，適用所有系統(tǒng)的工作壓力。 6.4液壓千斤頂?shù)闹饕悴考倪x擇 6. 4.1缸筒 材料：45號鋼鋼管。 技術要求： (1) 內徑配合精度:采用H8、H9級配合。 (2) 缸體與缸蓋的連接方式為焊接。 (3) 缸筒的內表面應做鍍鉆處理，鍍層的厚度為30—50““，目的是為防止缸筒的腐 蝕和提高使用壽命，在其后進行研磨或拋光以及取其毛刺，防止對精密零件造成損失。 (4) 內表面粗糙度，根據(jù)所選的密封方式不同，其值選擇不同數(shù)據(jù)。 面粗糙度的選擇可分為：0形橡膠密封圈密封在

60、活塞上，心為0.1?0.4““；活塞用 活塞環(huán)密封Ra為0.2?0.4/z/h。 6.4. 2缸蓋 材料：45號鋼。 技術要求： (1) 口和4與d的同軸度小于0. 03mmo (2) 導向孔的表面粗糙度為心1.25如 O 6.4.3活塞 材料：耐磨鑄鐵。 技術要求： (1) 精加工后熱處理，調質處理，其硬度值為HB217-255,有時也必要對其做髙溫淬 火 45-50o (2) 表面直線度在500mm上不大于0. 03mm 6. 4. 4活塞桿 材料：45號鋼 技術要求： (1) 大小活塞桿的弘和必的圓度的公差值按9, 10,或11級精度來選擇。 (2) 大小活

61、塞桿上的工作表面的粗糙度有時也也可在其表而鍍珞，鍍層厚度 為0.05mm,鍍后拋光。 (3) 大小活塞桿在導向套中滑動，一般采用H8/f7的配合關系。如果采用過盈配合時, 則會使得兩者太緊了，從而大大增加兩表面的摩擦力，如果采用間隙配合，則會使得兩 者太松了，在兩者配合表面容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損。而兩者的圓度和圓柱度公差 不應大于其直徑公差的一半。而安裝活塞的軸徑與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，原 因是為了保證活塞缸外圓與活塞外圓的同軸度，以避免活塞與缸筒、活塞桿與導向套的 卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0. OWlOOinm,以保 證活塞安裝不產生歪斜

62、。 29 7油箱的選擇和設計 在液壓傳動中的油路系統(tǒng)中，不可避免的要使用的輔助件就是油缸。它的功能作用 是存儲工作介質（一般指的是液壓油），有效降帶走液壓系統(tǒng)中產生大量的熱量，將油 液里的空氣或其他氣體分離出去，工作循環(huán)中產生的雜質物可以得到沉淀，還可以分離 水分和安裝元件的功能。由此，對于設計的油箱而言，汕箱的容積則是我們非常關心的, 它決左的是我們液壓系統(tǒng)的工作壓力，其次是它的大小也決定著使用此液壓系統(tǒng)的設備 的體積大小。 7.1油箱的有效容積的確定 由于我們設計的是液壓千斤頂，并且是由手動驅動的（手動驅動的一些元器件構成 手搖泵），正是應為如此，該系統(tǒng)的運行速度不會很髙，產

63、生的熱量也不會很大，對此 原本的一些設計因素可以不考慮，因為影響太小了。本次汕箱的選用時我們只有油箱結 構的設計，而并非所有因素都考慮在內。 （1）大液壓缸的油箱的體積 可由公式（7—1）得： 1） 其中： %——液壓缸得油箱體積（"『）： Q—液壓缸的流量（〃血）： 1— 時間（min）,可根據(jù)=牛求得。 由公式（7—2）得： V (7— 2) 其中: 行程取Si 98〃" 最大速度v = 0.5/n/min 代入公式（7-2）,可得: 198x102 0.5 0.396 min 將其代入公式（7—1）中，可得: % = 0 = 1.557

64、8325 x 0.396 = 0.61690167x10刁 （1）確左油箱環(huán)形面積的半徑 根據(jù)公式（7-3）可得： 3) 31 其中: V——儲存液壓油的體積（"F）； h——油缸的總高度（m）: D.—一儲油的直徑（nun）： D\——缸體的外徑（nun）。 故此，將數(shù)據(jù)代入上述公式（7-3）,可得2 = 86.58""。 由此可知：血=丄03-2）=7.79加" 2 o 其中： 3—油箱的環(huán)形截面半徑（nun）。 根據(jù)上式，我們可以取0 = 7.8加加。 7.2油箱的結構設計 7.2.1油箱體 箱體結構是圓柱形，是由

65、鋼材質完成的。一般我們取鋼板厚度4mm為設計厚度。對 于油箱種類而言，可分為兩種：固定式和移動式這兩種是市場中最廣為使用的。對于各 自應用范圍來說，我們可査相關資料得出結論。根據(jù)我們這次畢業(yè)設計的要求，我們采 用固定式的油箱。而這次我們也是用焊接的方式將汕箱和兩個液壓缸的外表面焊接在一 起，成為一個整體。 7.2.2油缸的壁厚校驗 油缸的額定壓力P應低于一定極限，可由公式（7-4） (7-4) P”w0.35 式中： Pn—額定工作壓力； D溝外 油缸外徑，本次為94. 6mm： D漁內——油缸內徑，本次為86. 6mm； O S—油缸材料屈服強度。 油缸的材料為45號

66、鋼，查表可得0 s=360MPa： 由此可知上式可得右式=204. 097 MPa： 液壓缸最大工作載荷為F = 50.05KN o 可由公式（7-5）得： S龍（尤外-尤內） (7-5) 36 其中： Wg為最大工作載荷，本次為50.05KN。 代入數(shù)值，可得（7-5） = 43.98A/Pa 4x50050 [0.0946)2-(0.0866/ 由此我們可知：43.98A/Pa<204.097MPa。經校驗，油缸壁所受壓力在許可范圍之內。 7.3油箱的材料的選擇 （1）油箱一般用鑄適或者焊接來進行制造的。 有利于減振降噪應采用鑄造油箱。有鑄造的油箱，內表面不涂漆，但要將型砂清除 干凈，表而必須進行噴砂處理。為減輕重星和提高散熱的效果，可采用鑄鋁來做成油箱, 其內表面也不涂漆，僅僅需要淸除的干凈。 油箱多數(shù)是由焊接來完成的。Q235A鋼板是油箱的箱頂、箱壁、箱底的原材料。 經過最終處理的油箱之后，不可再有其他的桿件的焊接，若要在其表面鉆孔，也應 進行保護措施，方可鉆孔。 當我