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1、毕毕 业业 设设 计计专业专业： ： 机械机械设计设计制造及其自制造及其自动动化化姓名：姓名： 学号：学号： 指指导导教教师师： ： 液液 压压 千千 斤斤 顶顶 的的 设设 计计1引引 言言液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能进行能量液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能进行能量的传递和控制的一门技术。液压传动具有许多优点，被广泛应用于的传递和控制的一门技术。液压传动具有许
2、多优点，被广泛应用于机械、建筑、冶金、化工以及航空航天等领域。如今，随着微电子机械、建筑、冶金、化工以及航空航天等领域。如今，随着微电子和计算机技术的发展，机、电、液技术的紧密结合，使液压技术的和计算机技术的发展，机、电、液技术的紧密结合，使液压技术的发展和应用又进入了一个崭新的阶段。发展和应用又进入了一个崭新的阶段。随着我国汽车工业的快速发展随着我国汽车工业的快速发展,汽车随车千斤顶的要求也越来越汽车随车千斤顶的要求也越来越高高;同时随着市场竞争的加剧同时随着市场竞争的加剧,用户要求的不断变化用户要求的不断变化,将迫使千斤顶的将迫使千斤顶的设计质量要不断提高设计质量要不断提高,以适应用户的需
3、求。用户喜欢的、市场需要的以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻千斤顶将不仅要求重量轻,携带方便携带方便,外形美观外形美观,使用可靠使用可靠,还会对千斤还会对千斤顶的进一步自动化顶的进一步自动化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识报、技术、生产等各类原理知识,使千斤顶的设计工作真正优化使千斤顶的设计工作真正优化?如如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧,提高产提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益品的使用价值及企业、社会的经
4、济效益? 如何在知识经济的时代充如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素分利用各种有利因素,对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。千斤顶与我们的生活密切相关，在建筑、必须解决的重要的问题。千斤顶与我们的生活密切相关，在建筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此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。将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作。本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应
5、2用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计、绘制不但熟用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计、绘制不但熟悉了千斤顶内液压传动原理还使得我对一些绘图软件的操作更加熟悉了千斤顶内液压传动原理还使得我对一些绘图软件的操作更加熟练。同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。练。同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。3第一章第一章 液液压压千斤千斤顶顶的的总总体体设计设计方案方案1 1）液压千斤顶的结构示意图液压千斤顶的结构示意图图图 1 1 液压千斤顶设计方案示意图液压千斤顶设计方案示意图液压千斤顶结构图 1 所示，工作时通过上移 6 手柄使 7 小活塞向上运动从而形
6、成局部真空，油液从油箱通过单向阀 9 被吸入小油缸，然后下压 6 手柄使 7 小活塞下压，把小油缸内的液压油通过 10单向阀压入 3 大油缸内，从而推动 2 大活塞上移，反复动作顶起重物。通过 1 调节螺杆可以调整液压千斤顶的起始高度，使用完毕后扭转 4 回油阀杆，连通 3 大油缸和油箱，油液直接流回油箱，2 大活塞下落，大活塞下落速度取决于回油阀杆的扭转程度。2 2）液压千斤顶的组成（五个组成要根据上面千斤顶示意图介液压千斤顶的组成（五个组成要根据上面千斤顶示意图介绍）绍）液压系统主要由：动力元件（手柄、大小活塞） 、执行元件（大小油缸） 、控制元件（单向阀） 、辅助元件和工作介质等五部分组
7、成。41、动力元件动力元件 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能，是液压传动中的动力部分。 （大小活塞柱塞缸、手柄）2、执行元件（大小油缸）执行元件（大小油缸） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动。3、控制元件控制元件 单向阀，它们的作用是对液压系统中工作液体的流向进行控制。4、辅助元件辅助元件 除上述三部分以外的其它元件。5、工作介质工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油，它经过油泵和液动机实现能量转换。1 1、液压千斤顶的优缺点液压千斤顶的优点液压千斤顶的优缺点液压千斤顶的优点体积小、重量轻。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。2 2
8、、液压千斤顶的缺点液压千斤顶的缺点其缺点是起重高度有限，起升速度慢。第二章第二章 液液压压千斤千斤顶顶的原理的原理51 1）液压千斤顶原理图）液压千斤顶原理图图 1-1液压千斤顶的工作原理如图 1-1 所示，大缸体 3 和大活塞 4 组成举升缸；杠杆手柄 6、小缸体 8、活塞 7、单向阀 5 和 9 组成手动液压泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系，又能实现可靠的密封。当抬起手柄 6，使小活塞 7 向上移动，活塞下腔密封容积增大形成局部真空时，单向阀 9 打开，油箱中的油在大气压力的作用下6通过吸油管进入活塞下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄时，活塞 7 下移，其下腔密封容积减小，油压升高
9、，单向阀 9 关闭，单向阀 5 打开，油液进入举升缸下腔，驱动活塞 4 使重物 G 上升一段距离，完成一次压油动作。反复地抬、压手柄，就能使油液不断地被压入举升缸，使重物不断升高，达到起重的目的。如将放油阀 2旋转 90（在实物上放油阀旋转角度是可以改变的），活塞 4 可以在自重和外力的作用下实现回程。这就是液压千斤顶的工作过程。2 2）液压千斤顶的特点）液压千斤顶的特点液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体作为介质，把液压能转换为机械能从而将重物向上顶起的千斤顶。它结构简单、体积小、重量轻、举升力大，易于维修，但同时制造精度要求较高,若出现泄漏现象将引起举升汽车的下降,保险系数降低,使用其举升
10、时易受部位和地方的限制.传统液压千斤顶由于手柄、活塞、油缸、密封圈、调节螺杆、底座和液压油组成。它利用了密闭容器中静止液体的压力以同样大小各个方向传递的特性。优点：输出推力大。缺点：效率低。7第三章第三章 液液压压千斤千斤顶结顶结构构设计设计1)1) 内管设计内管设计已知千斤顶的额定载荷为 19600N，初定额定压力为 15Mpa。千斤顶的最低使用高度为 192mm,最高使用高度为 277mm.根据以上要求可以得到如下计算结果：F=PA 得到 A=19600/9.8/150=1330mm2所以内管的直径 D=42mm，长为 115mm,有效长度为 85mm 这里 F=外部作用力（N）A=内管的
11、作用面积(cm2 )P=被传递的压力（N/cm2）内管的壁厚 为=0+C1+C2根据公式 0PmaxD/2p(m) p=b/N查机械设计手册可知 b=550（无缝钢管，牌号 20）N 为安全系数一般取 50150.042/(2550/5)=0.002m=2mm=0+C1+C2=3mm上式中 C1 为缸筒外径公差余量C2 为腐蚀余量缸筒壁厚的验算根据公式 PnV 内，完全满足要求.3 3）活塞杆设计）活塞杆设计活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受拉力，压力，弯力，曲力和振动冲击等多种作用力，所以必须有足够的强度和刚度，由于千斤顶的液压缸无速比要求，可以根据液压缸的推力和拉力确定。参照机械设计手
12、册表 17-6-16可根椐内管的内径 D=42mm，初步确定活塞杆的外径为 d=30mm活塞杆强度的计算活塞杆在稳定的工况下，只受纵向推力，可按下式进行计算=F10-6/(nd2/4)P MPa可得 =1960010-6/(0.033.14/4)=27.79查表可知 P的许用应力为 100-110MPa（无缝钢管）所以 P 所以活塞杆的设计要求强度完全满足。活塞杆弯曲稳定性验算可以用实用验算法活塞杆弯曲计算长度为 Lf=KSm具体可以根据机械设计手册表 17-6-16 中选取4 4）导向套的设计）导向套的设计活塞杆导向套装在内管的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导行，内装有密封装置以保证缸筒有杆
13、腔的密封，导向套采用非耐磨材料时，内圈可设导向环，用以作活塞杆的导向。根据千斤顶的受力方式，可以作以下分析10如上图所示，垂直安放的千斤顶，无负载导向装置，受偏心轴向载荷 9800N,L=0.1m时M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N可得 M0=98000.1=9800NmFd=K1 M0/LG（N）11可得 Fd=1.59800/0.057=2.5105N在上式中Fd-导向套承受的载荷，NM0- 外力作用于活塞上的力矩，N.mF1-作用于活塞上的偏心载荷，NL-载荷作用的偏心矩，mLG-活塞至导向套间距，m。D、d-分别为活塞及活塞杆外径，m5 5）液压千斤顶活塞部位的密封）液压千
14、斤顶活塞部位的密封12在大活塞与大油缸配合部位采用的尼龙碗形密封件与 O 形密封圈组合而成的组合密封装置，由于橡胶具有良好的弹性，受力时迫使尼龙碗的唇边与缸壁贴合，起良好的密封作用。缺点如图：13密封圈处在小孔口，缸中的超高压工作油在限位孔处存在极大的压力差，会使密封圈在此处遭受极大的撕拉作用。从而产生损伤，形成轴向沟痕。此沟痕随着起重物的加重，限位孔直径的增大以及超越限位孔次数的增多而变大加深，最终会破坏了密封圈的密封性能。致使活塞不能推动重物上升。为此。要求密封圈材质的强度要高。由于面柱与面柱面的配合始终存在一定的误差，为了避免因为油液单独进入一边空隙造成压力不平衡而引起活塞卡死现象，可以
15、在活塞与大油缸配合的活塞头上适当开辟油沟，平衡各边压力。146 6）液压千斤顶装配图）液压千斤顶装配图液压千斤顶（装配图不完整）15单向阀装配图（液压千斤顶单向阀是普通的单向阀，图形好像不对）单向阀装配图（液压千斤顶单向阀是普通的单向阀，图形好像不对）16第四章第四章 液液压压千斤千斤顶顶常常见见的故障与的故障与维维修修液压千斤顶常见故障及处理方法问 题原 因解 決 方 式泵浦油箱油量太少依照泵浦型号添加所需液压油泵浦洩压阀没有上紧上紧洩压阀油压接头没有上紧确实上紧油压接头负载过重依照千斤顶额定负载使用油压千斤顶组内有空气将空气排出千斤顶无法顶升、顶升缓慢或急速千斤顶柱塞卡死不动分解千斤顶检修内壁及油封油路间没有锁紧漏油上紧油路间所有接头从油封处漏油更换损坏油封千斤顶顶升但无法持压泵浦内部漏油检修油压泵浦泵浦洩压阀没有打开打开泵浦洩压阀泵浦油箱油量过多依照泵浦型号存放所需液压油油压接头没有上紧确实上紧油压接头油压千斤顶组内有空气将空气排出油管内经太小使用较大内经油管千斤顶无法回缩、回缩缓慢及不正常千斤顶回缩彈弹簧损坏分解千斤顶检修电源没接或开检查电源、开关继电器、开关 或碳刷可能损坏检查更换损坏零件电动油压泵浦无法起动电源安培数不夠增加另一个电源回路马达损坏更换马达洩压阀设定不当重新设定洩压阀压力马达电流安培数过高齿轮泵浦内部损坏检修齿轮泵浦液压油流入马达部位齿轮泵
