液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)題目液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別機(jī)電系專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí)機(jī)電0505姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期2007年12月設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1、分析研究液壓千斤頂結(jié)構(gòu)原理圖；2、設(shè)計(jì)一個(gè)液壓千斤頂，繪制工作結(jié)構(gòu)原理圖；3、寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：論述方案、參數(shù)選擇、計(jì)算過程等4、設(shè)計(jì)要求參數(shù)表：額定起重量Gn（T）最低高度HW起升高度三（mm）手柄操作力W（N）(mm)5200100400設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：確定題目； 第二周：資料調(diào)研，設(shè)計(jì)概況； 第三周：按要求參數(shù)選擇、計(jì)算過程； 第四周：材料的整理和錄入； 第五周：完成設(shè)計(jì)的摘要和前言； 第六周：完成全部設(shè)計(jì)； 第七周：交設(shè)計(jì)（論文），指導(dǎo)教師審核，修改設(shè)計(jì)（論文） 第八周：答辯。指導(dǎo)教師（簽名）：摘要本文從液壓千斤頂結(jié)構(gòu)與工作原理的分析，按要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行選擇，按參數(shù)進(jìn)行 設(shè)計(jì)、教核，四個(gè)方面，層層推進(jìn)，步步為營(yíng)，逐步闡述液壓千斤頂設(shè)計(jì)的全過程。 尤其在手柄，頂桿，液壓缸，焊接夾具設(shè)計(jì)中，運(yùn)用已掌握的液壓結(jié)構(gòu)原理知識(shí)、機(jī) 械設(shè)計(jì)與制造理論及計(jì)算公式、機(jī)械加工工藝，確定了整個(gè)液壓系統(tǒng)各個(gè)零件的幾何 尺寸，確保了液壓千斤頂?shù)馁|(zhì)量和強(qiáng)度。該液壓千斤頂額定起重量為5 T,極限為6 T,當(dāng)超過5.5 T時(shí)自動(dòng)泄荷，保證 千斤頂不會(huì)因?yàn)槌?fù)荷而損壞。該液壓千斤頂系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維 護(hù)方便,抗拉性能強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定可靠。手柄的靈活設(shè)計(jì)及低強(qiáng)度運(yùn)行,更增加了千斤 頂使用的普便性。關(guān)鍵詞：工作原理,幾何尺寸,手柄設(shè)計(jì),加工工藝,強(qiáng)度目錄摘 要 I1 液壓技術(shù) 11.1液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 11.2千斤頂?shù)姆诸惣坝猛?22 液壓千斤頂工作原理分析 42.1液壓千斤頂?shù)淖饔?52.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析 53 液壓缸的設(shè)計(jì) 63.1 液壓缸的主要形式及選材63.2（液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力63.3液壓缸的輸出力與輸出力 73.4 液壓缸的輸出速度73.5 液壓缸的功率83.6小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 84 液壓控制閥 94.1 方向控制閥94.2 普通單向閥 94.3背壓閥 95 拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì) 105.1 彎曲桿（手柄）的設(shè)計(jì)105.2求得支座反力 105.3 梁的剪應(yīng)力 FS 及彎矩 M105.4確定危險(xiǎn)截面 115.5 活塞桿（拉壓桿）的設(shè)計(jì) 136 液壓油的選用 147 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 157.1 熱處理 157.2 制訂工藝路線 158 焊接夾具設(shè)計(jì) 178.1 設(shè)計(jì)理由 178.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理 178.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案17結(jié)論 22致謝 23參考文獻(xiàn) 24附錄 A 251 液壓技術(shù)1.1液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用自 18 世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的 歷史。直到 20 世紀(jì) 30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世 界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各 種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng) 用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)線。本世紀(jì) 60 年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅 速發(fā)展。因此，液壓傳動(dòng)真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、 高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓 元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制 (CDC) 、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研 究的方向。我國(guó)的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程 機(jī)械?，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件隨著從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行 設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：(1) 由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)， 以克服長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī) 等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大 方。(2) 液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體 積為電動(dòng)機(jī)的12%13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和 電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至0.0025 N/W(牛/瓦)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī) 則約為 0.03 N/W。(3) 可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào) 速，調(diào)速范圍可達(dá)1 ： 2000,并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。(4) 傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床 中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。(5) 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤(rùn) 滑，因此使用壽命長(zhǎng)。(6) 液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電 氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。(7) 液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：(1) 液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能 保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。(2) 液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特 性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工 作。(3) 為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精 度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。(4) 液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。(5) 液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺 點(diǎn)正在逐步加以克服。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。1.2千斤頂?shù)姆诸惣坝猛厩Ы镯斒且环N起重高度小(小于lm)的最簡(jiǎn)單的起重設(shè)備，它主要用于廠礦、交 通運(yùn)輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠， 一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托 爪在小行程內(nèi)頂升重物的,輕小起重設(shè)備它有機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式千斤頂又 有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費(fèi)力，一般只用于機(jī)械維修工作，在修 橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其 缺點(diǎn)是起重高度有限，起升速度慢。液壓千斤頂分為通用和專用兩類。專用液壓千斤頂使專用的張拉機(jī)具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋 施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞 及彈簧等部分組成。它的特點(diǎn)是：沿拉伸軸心有一穿心孔道，鋼筋（或鋼絲）穿入后由 尾部的工具錨固。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)日新月異更新，液壓技術(shù)的 應(yīng)用正在不斷地走向深入。2 液壓千斤頂工作原理分析擊物1i8-9:ALi-10Ln 2圖 2.1 液壓千斤頂工作原理圖1.杠桿手柄 2.小油缸 3.小活塞 4.單向閥 5.吸油管 6.管道7.單向閥 8.大活塞 9.大油缸 10.管道 11.截止閥 12.油箱圖 2.1 是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸 9 和大活塞 8 組成舉升液壓缸。杠桿 手柄 1、小油缸 2、小活塞 3、單向閥 4 和 7 組成手動(dòng)液壓泵。如提起手柄使小活塞 向上移動(dòng)，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥4 打開，通過吸油 管 5 從油箱 12 中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥 4 關(guān)閉，單向閥 7 打開，下腔的油液經(jīng)管道 6 輸入舉升油缸 9 的下腔，迫使大活塞 8 向上移動(dòng)，頂起重物。再次提起手柄吸油時(shí)，單向閥 7 自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流， 從而保證了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)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。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(dòng)。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。通過對(duì)上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動(dòng)的基本工作原 理。液壓傳動(dòng)是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時(shí)，小油缸2 輸出壓力油，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6 及單向閥 7，推動(dòng) 大活塞 8 舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。大活塞 8 舉升的速度取決于 單位時(shí)間內(nèi)流入大油缸 9 中油容積的多少。由此可見，液壓傳動(dòng)是一個(gè)不同能量的轉(zhuǎn) 換過程。2.1液壓千斤頂?shù)淖饔帽疽簤呵Ы镯斒呛贾萑f海五金經(jīng)營(yíng)部銷售的 QYL5D 油壓千斤。為三一重工股份有 限公司配套加工的外協(xié)件，它用在飛機(jī)的起落架以及吊車，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、 壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)的支撐架的機(jī)構(gòu)中，主要是起到支撐作用。因此，該零件的質(zhì)量及精 度在使用中是非常重要的，必須制作出合理的工藝規(guī)程以確保零件的質(zhì)量。2.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析該系統(tǒng)是一個(gè)組焊件，技術(shù)條件要求為：組焊后加工，熱處理調(diào)質(zhì)達(dá)到HB240 HB280。表面粗糙度最高達(dá)到Ra2.3 Mm,最低達(dá)到Ral2.5 Mm,尺寸公差較小，另外 有一處位置公差要求，這就需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工過程。本零件用于大 批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運(yùn)用了：杠桿原理，帕斯卡原理，單向閥單向?qū)ㄔ淼取? 液壓缸的設(shè)計(jì)3.1 液壓缸的主要形式及選材 液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。它 是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，除單個(gè)使用外，還可幾個(gè)組合或 與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因 此應(yīng)用十分廣泛。液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類；按作用 方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。由于液壓缸要承受較大壓強(qiáng)，故液壓缸采用：45 號(hào)鋼活塞式單作用液壓缸。3.2（液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力（1）額定壓力 Pn: 也稱為公稱壓力，是液壓缸能用以長(zhǎng)期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面積上的法向力圖3.1。單位為Pa，其值為：Pn=G/A=5X104 三（3.14X0.2X0.2） =3.98X 105 Pa圖 3.1 液壓缸的計(jì)算簡(jiǎn)圖式中：f為活塞桿承受的總負(fù)載；A為活塞的工作面積。L上式表明，液壓缸的工作壓力是由于負(fù)載的存在而產(chǎn)生的，負(fù)載越大，液壓缸的 壓力也越大。表3.1為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。表3.1液壓缸公稱壓力（MPa）0.40.6312.546.31016202531.52)工作壓力 P：由于活塞的重力大約在 g=10N 左右，要遠(yuǎn)比物體的重力小，所以可以忽略不計(jì)。所以p = FL = (g+G)/A=5 . 001X 104 三(3.14X0.2X0.2)A=3.98168X105 PaPn = 3.98 X 105 Pa(3)最高允許壓力Pmax :也稱試驗(yàn)壓力，是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為pmax W 1.5Pn =1.5 X 3 . 98X 105 Pa=5.97X105 Pa0.6 MPa3.3 液壓缸的輸出力與輸出力(1) 液壓缸的理論輸出力 F 等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積，即出F = pA =AG=5 X 104 N由于液壓缸為單活塞桿形式，因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下 液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等，故液 壓缸的的實(shí)際輸出力小于理論作用力。(2) 液壓缸的理論輸入力:F =F XA -FA =5X 104 X (0.0220.22)=5X 102 N 入出12式中:A表示小液壓缸的橫截面積,0.02(m)表示小液壓缸的半徑，A表示大液12壓缸的橫截面積,0.2(m)表示大液壓缸的半徑。3.4 液壓缸的輸出速度( 1 )大液壓缸的輸出速度nSA/A=10X0.3X0.01=0.03 m/min12q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min1式中：V為液壓缸的輸出速度；q為輸入液壓缸工作腔的流量；A為大液壓缸工2作腔的有效面積； A 表示小液壓缸的橫截面積； n =10 表示小液壓缸每分鐘回程 10 1次；S=0.3 m表示小液壓缸工作行程為300 mm(2)速比九Vv Ak = 2 -1v v A12式中：V為活塞前進(jìn)速度；V為活塞退回速度；A為活塞無桿腔有效面積；A為1 2 1 2活塞有桿腔有效面積。速度不可過小，以免造成活塞桿過細(xì)，穩(wěn)定性不好。其值如表3.2示：表 3.2 液壓缸往復(fù)速度比推薦值工作壓力p/MpaW101.25 20>20往復(fù)速度比九v1.331.46 2203.5 液壓缸的功率( 1 )輸出功率 P ：液壓缸的輸出為機(jī)械能。單位 W ，其值為 : 0p = Fv =5X 104X0.03 =1500 W0式中： F 為作用在活塞桿上的外負(fù)載； v 為活塞平均運(yùn)動(dòng)速度。(2) 輸入功率pi :液壓缸的輸入為液壓能。單位為W,它等于壓力和流量的乘積， 即 q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min1p = pq =3.98168X 105 X3.768X 10-3 =1500.3 Wi式中： p 為大液壓缸的工作壓力； q 為大液壓缸的輸入流量。由于液壓缸內(nèi)存在能量損失(摩擦和泄露等)，因此，輸出功率小于輸入功率3.6小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算(1) 小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力, 即：F=500 N(2) 小液壓缸的流速為：V=(A /A )X V =100X 0.03=3 m/min大 小 大(3) 小液壓缸的流量為：q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min1半徑(mm)壁厚(mm)材料類型202HT200單作用活塞式4 液壓控制閥4.1 方向控制閥方向控制閥是控制液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)方向的，它為單向閥和換向閥兩類。單向 閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。4.2 普通單向閥普通單向閥簡(jiǎn)稱單向閥，它的作用是使用油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許反向倒 流。圖4.1所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)。壓力油從pl流入時(shí)，克服彈簧 3作用在閥芯2上的力，使閥芯2向右移動(dòng)，打開閥口，油液從pl 口流向p2 口。當(dāng) 壓力油從p2 口流人時(shí)，液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，液流不 能通過。(a)結(jié)構(gòu)原理圖(b)圖形符號(hào)圖 4.l 單向閥1、閥體；2、閥芯；3、彈簧單向閥的彈簧主要用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使閥芯可靠復(fù)位，為了減 小壓力損失，彈簧鋼度較小，一般單向閥的開啟為0.03 MPa0.05 MPa (如換上剛 度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá)到0.2 MPa0.6 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用)。4.3 背壓閥為了液壓缸不超過最高允許壓力pmax =0.6 Mpa，需要在回油路上并聯(lián)一個(gè)0.55 MPa的背壓閥。只需將4.2中設(shè)計(jì)的單向閥換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá) 到0.55 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用。這樣，當(dāng)壓力超過0.55 MPa時(shí)，背壓閥自動(dòng)打開 泄荷，使液壓缸免受損壞。5 拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì)5.1 彎曲桿（手柄）的設(shè)計(jì) 工程中常存在大量受彎曲的桿件,這些桿件在外力作用下常發(fā)生彎曲變形 ,以彎 曲為主要變形的桿件稱為梁.工程力學(xué)中對(duì)梁作以下規(guī)定:梁任一橫截面上的剪力,其值等于該截面任一側(cè)梁上所有橫向力的代數(shù)和。 梁任一橫截面上的彎矩 ,其值等于該截面任一側(cè)所有外力對(duì)形心的力矩的代數(shù) 和。5.2求得支座反力試選擇45號(hào)正火鋼，設(shè)計(jì)為環(huán)形截面（如圖5.5）,畫出受力圖（如圖5.1 a）進(jìn)行受力分析,由梁的平衡方程求得支座反力（如圖5.2 b）:F +1F - F = 02（式 5-1）FL11- FL = 02（式 5-2）聯(lián)立（1）（2）代入數(shù)據(jù) F=5002N L=1 M1L=0.2 M , 得:2F= 125 NF = 625 N153梁的剪應(yīng)力FS及彎矩M以 B 點(diǎn)為分界點(diǎn)將 AC 桿分為兩段:AB 段: F（A） = F = 125 N51M（B 點(diǎn)右側(cè)）=125 X （1-0.2）=100 N*MBC 段: F（C） = - F = -500 N52M（B 點(diǎn)右側(cè)）二 500X0.2 =100 N*M根據(jù)以上結(jié)果可繪出剪力圖（圖5.3 c）和彎矩圖（圖5.4 d）：b=100mn圖呂 匕二己0円円F2=5OONF=625NFi=125N-C7七=500N5.4 確定危險(xiǎn)截面（1）b點(diǎn)所在截面的彎矩最大，即正應(yīng)力最大，c點(diǎn)所在截面的剪力最大，即切 應(yīng)力最大。所以C,B兩點(diǎn)所在截面為危險(xiǎn)截面。（2）B 截面的截面系數(shù)為:3.14 D (1 -a )3.14 x 0.33(1 - 0.44)W = W = 34=z y3232= 1 .5986 x103m3其中：a =-=空=0.4D為外徑，d為內(nèi)徑(如圖5.5)4 D0 .3B 截面的正應(yīng)力為 :a max =M/W =100/1.5986X 10-3 =6.25X 104 PaZC 截面的切應(yīng)力為 :Tmax =2F/A =2X500/(3.14X0.3X0.3)=3.538X103 PaS有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得45號(hào)，正火鋼的許用切應(yīng)力為30 MPa40 MPa,許用正應(yīng) 力為275 MPa,由于B截面的正應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力，C截面的切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許 用應(yīng)力，這樣勢(shì)必造成鋼材的浪費(fèi)，為節(jié)省鋼材降低成本，提高效益，需要重新選擇 材料。圖 5.5 環(huán)形截面圖 5.6 實(shí)心截面(3) 重新選擇材料設(shè)計(jì)截面選用實(shí)心圓柱松木梁(如圖5.6),其許用正應(yīng)力為a =7 MPa，其許用切應(yīng)力為T=1 MPa。B 截面的彎曲截面系數(shù)為：W = W = 3.14D3-3 M3 ZYB 截面的正應(yīng)力為:a max = M/W =100/2.649X10-3=3.7X104 PaZC 截面的切應(yīng)力為:Tmax = 2)=9.436X103 PaS(4) 校核強(qiáng)度：a max = 3.7X 104 PaV a = 7 MPaTmax = 9.436X 103 PaV T= 1 MPa因此，梁的強(qiáng)度是足夠的，其實(shí)際生活中，許多木材都是能夠滿足其強(qiáng)度的，如 柳木，楊木。所以，將梁制成可活動(dòng)的零件，則千斤頂?shù)膽?yīng)用，尤其是在農(nóng)業(yè)、工業(yè) 生活中的應(yīng)用，更為廣泛和方便。5.5 活塞桿(拉壓桿)的設(shè)計(jì) 工程實(shí)際中經(jīng)常遇到承受軸向拉伸或壓縮的構(gòu)件。例如，內(nèi)燃機(jī)中的連桿，鋼木 組合桁架中的鋼拉桿等。承受軸向拉伸或壓縮的桿件稱為拉壓桿。實(shí)際拉壓桿的形狀，加載和連接方式各 不相同，但都可簡(jiǎn)化成圖5. 7所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖，它們的共同特點(diǎn)是作用于桿件上的外 力的合力作用線與桿件軸線重合，桿件的主要變形是沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短。(1) 千斤頂?shù)幕钊麠U即為簡(jiǎn)單的拉壓桿，圖5.7即為水平放置的活塞桿,試選材HT100, 有機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)(陳立德主編)查得其許用拉應(yīng)力為a = 80 MPa(2) 設(shè)計(jì)截面：選擇拉壓桿的半徑為 r= 4mm 則其許用應(yīng)力為：a max = F/A= 500/(3.14X0.004X0.004)=9.95 MPa(3) 教核強(qiáng)度:a max = 9.95 MPa V a = 80 MPa由此可見,滿足其強(qiáng)度。(4) 確定許用載荷:Fmax W AX a = (3.14X0.004X0.004)X80X 106= 4X 103 NFiFe圖 5.7 拉壓桿計(jì)算簡(jiǎn)圖6 液壓油的選用液壓傳動(dòng)所用液壓油一般為礦物油。它不僅是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，而 且還有潤(rùn)滑，冷卻和防銹的作用。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。為了更好地傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，液壓油應(yīng)具備如下性能：(1)潤(rùn)滑性能好；(2)純凈度好，雜質(zhì)少；(3) 合適的粘度和良好的粘溫特性；(4) 抗泡沫性，抗乳化性和防銹性好，腐蝕性?。?5) 對(duì)熱，氧化，水解都有良好的穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；(6) 對(duì)液壓系統(tǒng)所用金屬及密封件材料等有良好的相容性；(7) 比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用性能和工作環(huán)境等因素確定液壓油的品種。當(dāng)品種確定 后，主要考慮油液的粘度。在確定油液粘度時(shí)主要應(yīng)考慮系統(tǒng)工作壓力，環(huán)境溫度及 工作部件的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大，環(huán)境溫度較高，工作部件運(yùn)動(dòng)速度較大 時(shí)，為了減少泄漏，宜采用粘度較高的液壓油。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力小，環(huán)境溫度較低， 而工作部件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為了減少功率損失，宜采用粘度較低的液壓油。當(dāng)選購(gòu)不到合適粘度的液壓油時(shí)，可采用調(diào)和的方法得到滿足粘度要求的調(diào)和 油。當(dāng)液壓油的某些性能指標(biāo)不能滿足某些系統(tǒng)較高要求時(shí)，可在油中加入各種改善 其性能的添加劑，如抗氧化，抗泡沫，抗磨損，防銹以及改進(jìn)粘溫特性的添加劑，使 之適用于特定的場(chǎng)合。因此，該千斤頂選用千斤頂專用液壓油。7 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)7.1 熱處理千斤頂絲杠是由連接頭和缸體組成的,它們都是采用 45鋼的。而在它們加工前要 經(jīng)過正火處理，以增加它們的切削性能，來消除應(yīng)力，細(xì)化組織，防止產(chǎn)生變形與開 裂。接著進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)和精加工。然后需要進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火和低溫回火， 以便提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；低溫回火的目的是消除應(yīng)力，防止，磨削 加工時(shí)產(chǎn)生裂紋。加工后需要進(jìn)行保溫處理，可以使工件不易變形，誤差較小。最后用冷卻液進(jìn)行 處理，為以后使連接頭和缸體的裝配打下基礎(chǔ)。7.2 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬 能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì) 效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。（1）連接頭的加工工序如下：工序一：選擇實(shí)心鋼外徑為中140mm的毛坯，在下料機(jī)上取L=100mm長(zhǎng)。工序二:在CA6140xl500車床上夾右端外圓車左端外圓車成中133、車成中121、中42、 中100、8X45°、1.5X45°，掉頭夾外圓找正車成SR80球面。工序三：檢驗(yàn)。（2）杠體的加工工序如下： 工序一：選擇毛皮中168X28管材，在下料機(jī)上取L=500mm長(zhǎng)。工序二：車距左、右端面100往里車架位見圓，L-60,在左端面車深孔引孔© 120 +o.2 ,-0.2L=90mm深。工序二：深孔鏜：粗、精鏜內(nèi)孔為© 120 + 0.2。-0.2工序四：夾左端內(nèi)孔，右端上中心架，在右端車接頭止口配合尺寸© 121 + 0.05， L=160深。3）組焊件的加工工序如下： 工序一：鉗工：將焊接件備齊，并清洗干凈。用自制夾具按焊接圖裝配并點(diǎn)焊牢固。 工序二：焊接：局部預(yù)熱按圖要求焊接成型，保證質(zhì)量。 工序三：熱處理：硬質(zhì)為HB240280后（中120內(nèi)孔酸洗干凈）。工序四：夾右端中130,左端架中心架車端面?？咨?75mm。車成外圓中167內(nèi)孔倒 角2X45°，調(diào)頭夾外圓上中心架車成130、焊接尺寸、打中心孔A3?？?長(zhǎng)，夾頂車成0 150、143、Tr150X6-7e各尺寸，調(diào)頭夾外圓找正在0.05 內(nèi)上中心架車成© 160 +、© 160 + 0.2。-0.10工序五：劃Z3/8位置線。工序六：鉆孔 Z3/8、 0 14.4。工序七：檢驗(yàn) 。8 焊接夾具設(shè)計(jì)8.1 設(shè)計(jì)理由千斤頂絲杠連接頭和缸體在粗加工后，要將兩者焊接到一起，進(jìn)行熱處理，再進(jìn) 行最后的成型加工。因本工件是大批量的生產(chǎn)，為了提高加工效率，并能保證加工精 度，因此，需設(shè)計(jì)制造專用焊接夾具來保證裝配關(guān)系、焊接效率和質(zhì)量。8.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理千斤頂絲杠為軸類零件，一般都以中心軸線為基準(zhǔn)來加工其外表面。焊接夾具就 是以千斤頂絲杠的中心軸線為基準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。體，使用特制的螺栓固定（如圖8.2 所示）。 這樣千斤頂絲杠和連接頭就被固定。用電焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊，使工件的位置固定。點(diǎn) 焊后，取下工件，按照技術(shù)要求進(jìn)行焊接就可以了。此焊接夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造 經(jīng)濟(jì)實(shí)用，定位作用好。8.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案（1）確定夾具結(jié)構(gòu) 根據(jù)夾具原理的設(shè)計(jì)可知：夾具必須加緊杠體，使之在機(jī)床上固定，避免松動(dòng)。為了使連接頭更好的和缸體焊接起來，就設(shè)計(jì)了兩種形狀的夾具，形狀如圖 8.3 。a.夾緊蓋零件圖樣8.4如下:£36圖 8.4 夾緊蓋b.夾緊螺栓零件圖樣8.5如下：圖 8.5 夾緊螺栓c. 連接鉸鏈零件圖樣 8.6 如下:圖 8.6 連接鉸鏈（3）繪制夾具總裝圖a. 布置圖面 選擇適當(dāng)比例，在圖紙上繪出所設(shè)計(jì)的工裝簡(jiǎn)略圖（圖8.7）,（圖 8.8）各視圖之間要留有足夠的空間以便繪制夾具元件及標(biāo)注尺寸。b. 繪制定位元件 根據(jù)選好的定位基準(zhǔn)面確定定位元件類型、尺寸、結(jié)構(gòu)，將 其繪制在相應(yīng)位置上（圖 8.9）。c. 布置對(duì)刀、引導(dǎo)元件 用于保證刀具和夾具相對(duì)位置的對(duì)刀元件類型，結(jié)構(gòu) 空間位置，將其視圖繪制在相應(yīng)位置上。d. 設(shè)計(jì)夾具裝置輔助支承 根據(jù)所確定的夾緊裝置和輔助支承將其視圖繪制在 相應(yīng)位置上（圖 8.10）。圖 8.8 工裝簡(jiǎn)略圖圖 8.10 夾具裝置輔助支承結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完大學(xué)全部基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的，它是一次深入的 綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所掌握的專業(yè)技術(shù)理論和基本技能來 分析和解決工程技術(shù)問題，使我們建立正確的工程設(shè)計(jì)思想。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把 理論與實(shí)踐相結(jié)合，初步學(xué)會(huì)了如何編寫技術(shù)文件、正確使用技術(shù)資料手冊(cè)及相關(guān)的 工具書，培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，進(jìn)一步鞏固和提高 自己所掌握的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，提高了自己的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖以及 計(jì)算機(jī)繪圖的能力。是從一名學(xué)生向一名工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變的過渡過程，為我們以后 走上工作崗位打下了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)的題目為液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是理論性、應(yīng)用性、實(shí)踐性、綜合性的 設(shè)計(jì)過程。液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)是集液壓技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造于一身的實(shí)踐與 理論與一體的大練兵！機(jī)械加工工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是企業(yè)技術(shù)人員的一項(xiàng)主要工作內(nèi)容。機(jī)械加工 工藝規(guī)程的制訂與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造要求設(shè)計(jì)者具有一定的 專業(yè)技術(shù)理論。這種千斤頂廣泛使用于中小型城市及農(nóng)村的日常生活，主要用于廠礦、交通運(yùn)輸 等部門作為車輛理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠，一人即可 攜帶和操作。致謝豐富多彩的三年求學(xué)生涯即將結(jié)束，實(shí)在舍不得離開學(xué)院這片充滿了關(guān)愛的三色 土，更舍不得朝夕相處的老師和同學(xué)。有太多的事歷歷在目，宛如昨日，有太多人的 音容笑貌，躍然紙上，揮之不去。三年的時(shí)間，如同白駒過隙，轉(zhuǎn)眼之間的事情會(huì)一 下子浮現(xiàn)在眼前。學(xué)院的興盛需要一屆又一屆同學(xué)們的繼續(xù)奮斗，希望在未來的日子 里，可以看到一個(gè)更加美好的學(xué)院，屹立在這片我曾經(jīng)并將一直熱愛的土地上。非常感謝我的老師在此次論文設(shè)計(jì)中給予的關(guān)心和幫助，經(jīng)過兩個(gè)月的精心籌 備，等諸位老師的指導(dǎo)下，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此，感謝所有曾在論文寫 作期間對(duì)我提供幫助的老師和同學(xué)！最后再次感謝指導(dǎo)老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我們學(xué)習(xí)的榜樣， 它將引導(dǎo)著我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)、工作中開拓?zé)o限空間。請(qǐng)接受我們最誠(chéng)摯的謝意！參考文獻(xiàn)1 林文煥.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).北京.國(guó)防工業(yè)出版社,19872 陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京.高等教育出版社,20043 喬世民.機(jī)械制造基礎(chǔ).北京.高等教育出版社,20034 徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社,19915 姜佩東.液壓與氣動(dòng)技術(shù).北京.高等教育出版社,20006 楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京.國(guó)防工業(yè)出版社,19937 李 云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社,1996重12-3斗568z1 104單向閥11背壓閥10油箱HT2009截止閥8大油缸4:57大活塞456管道橡膠5吸油管橡膠斗單向閥3小活塞橡膠2小油缸HT2001杠桿手柄45序號(hào)名稱材料備注系統(tǒng)裝配圖比例材料數(shù)量1圖號(hào)制圖程傳成2007.12濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院審核魏永峰2007.12