液壓千斤頂?shù)脑O計

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(zhuǎn)化。如液體的壓力能與機器的機械能相互轉(zhuǎn)，兩種能彼此相 互轉(zhuǎn)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(chǎn)品。液壓千斤頂具備體積小，其擁有不復雜的結(jié)構(gòu)，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(chǎn)中經(jīng)常會遇到一些僅靠人工操作是很困難的事情，如調(diào)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?；虿粚嵕鸵褂们Ы镯?。 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(zhì)量和技術(shù) 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，放眼與它的應用。査閱相關(guān)資和文獻，對液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，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(guān)鍵詞：液壓；千斤頂：設計Hydraulic Jacks DesignAbstractWe 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 energy. 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. Hydraulic 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 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, 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 even 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, 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 significanceKeywords: Hydraulic; Jack; Design目錄1緒論11.1液壓傳動的發(fā)展概況11.2液壓系統(tǒng)的組成21.4液壓傳動的主要應用31.5液壓千斤頂?shù)脑O計方案32液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?2.1液壓千斤頂?shù)牡墓ぷ髟?2.2液壓千斤頂?shù)奶攸c43液壓傳動系統(tǒng)的設計基本參數(shù)的計算63.1確定液壓系統(tǒng)的主參數(shù)63.2負載分析計算63. 2.1液壓缸的負載分析計算64大液壓缸的設計94. 1液壓缸的內(nèi)徑尺寸和活塞桿直徑的尺寸的確定.94.1.1液壓缸的內(nèi)徑尺寸的計算.94. 1. 2活塞桿直徑的穩(wěn)定性的校核94.3大液壓缸的壁厚114.4大液壓缸的外徑124.5大液壓缸的其余參數(shù)尺寸134. 5. 1最小導向長度的確定134. 5. 2液壓缸的推力和流量計算134. 5. 3液壓缸無桿腔有效面積144. 5.4 活塞的長度的確定144.6大活塞桿的強度校核145小液壓缸的設計155. 1小液壓缸的的缸內(nèi)徑直徑155.2小液壓缸的的活塞桿直徑165.3活塞桿的穩(wěn)定性驗算165. 4小液壓缸的行程的選擇與確定175.5小液壓缸的壁厚的確定185.6小液壓缸的外徑D；195.7 最小導向長度的確定195. 8小液壓缸的推力和流量計算195. 8. 1單桿活塞式小液壓缸外伸時的推力196液壓缸及其連接件的材料的選擇216. 1缸筒和缸蓋的連接方式216. 2活塞與活塞桿之間的連接結(jié)構(gòu)216.3活塞與液壓缸缸體的密封方式216.4液壓千斤頂?shù)闹饕悴考倪x擇216. 4. 1缸筒216. 4.2缸蓋216. 4.3活塞217油箱的選擇和設計237. 1油箱的有效容積的確定237.2油箱的結(jié)構(gòu)設計247. 2. 1油箱體247. 2. 2油缸的壁厚校驗247.3油箱的材料的選擇258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268. 2. 2油管路的設計269液壓控制閥的選擇279.1液壓控制方向閥的分類279. 1. 1 普通單向閥279. 1. 2 閥的選取2710手柄的設計2810.1手柄的設計與計算2810. 1. 1支座反力的求解2810. 1.2梁的剪切力乙及其彎矩M 2911液壓油的選擇3111.1液壓油的選擇標準3111.2液壓千斤頂?shù)膿Q油和加油3112液壓千斤頂常見的故障與維修3213液壓技術(shù)的未來預期發(fā)展方向33總結(jié)34致謝3536參考文獻1緒論流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、 液力傳動和氣壓傳動。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)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(nóng)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(shù)領(lǐng)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，并且將液壓傳動應用于工業(yè)設備生產(chǎn)之中。自從帕斯卡的學術(shù)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(chǎn)工具和技術(shù) 的不發(fā)達，致使液壓傳動無法廣泛應用于各項領(lǐng)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(chǎn)力，人們的生活發(fā)生了巨大變化，工業(yè)生產(chǎn)也隨之發(fā)生翻天覆地的大革新、大加 速。在此科學技術(shù)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(jīng)不能滿足生產(chǎn) 的需要，由此在這樣的情況下，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(shù)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(shù)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(shù)。在二戰(zhàn) 期間，由于采用了液壓傳動技術(shù)，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(shù)得到廣泛的推廣和使用，從軍用的軍工產(chǎn)品 到民用的日常產(chǎn)品，都不乏看到應用液壓技術(shù)的身影。在此之后，對此液壓技術(shù)制定了 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(chǎn)品，農(nóng)業(yè)類的機械產(chǎn)品，紡織類的機械產(chǎn)品以及汽車等多方面 領(lǐng)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(shù)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(shù)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(shù) 相結(jié)合形成新型設備和技術(shù)。如近二十幾年里，數(shù)控技術(shù)的各種機械加工設備的迅速發(fā) 展，也離不開液壓技術(shù)。而且此項技術(shù)已經(jīng)牢牢于我國的工業(yè)相結(jié)合并得以廣泛應用。隨著世界經(jīng)濟全球化，液壓技術(shù)的各類標準也走向國際化和標準化。由此，液壓技術(shù)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(shù)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(shù)的，它經(jīng)歷了從仿制他國的產(chǎn)品，到自主研發(fā)出相關(guān)的產(chǎn)品，到產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新改革發(fā)展 等過程。我國的液壓和氣動技術(shù)也歷經(jīng)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(shù)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(guān)設備，用于工業(yè)和日常生產(chǎn)和軍事之中。但是我國研發(fā)的諸多產(chǎn)品中其 可靠性、品種、性能以及一些核心技術(shù)還與發(fā)達國家還仍有一定的距離，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(wǎng)絡化的元器件和系統(tǒng)，以適應我國快速發(fā)展和國民經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(jié)構(gòu)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。可以自身完成快進、制動、轉(zhuǎn)向 等操作。(4) 使用時沒有復雜的操作過程，調(diào)速范圍廣泛。(5) 般工作介質(zhì)首選礦物油，可以使液壓系統(tǒng)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(zhì)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?？傊?，液壓傳動的優(yōu)點是承載載荷能力強，工作平穩(wěn)，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(shù)，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(shù)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(shù)后體型尺寸減少，重量減 輕，產(chǎn)品性能提高，操作簡便靈巧，提高了作業(yè)的效率和質(zhì)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計方案本次設計的內(nèi)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|(zhì)。 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?.1液壓千斤頂?shù)牡墓ぷ髟?2nr圖21液壓F斤頂工作廉理圖由圖21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 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(gòu)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(guān)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(jīng)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）再次提起手柄吸油時，由于兩端的壓力的緣故，迫使單向閥7自動關(guān)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(zhì)，將其液壓能通過執(zhí)行和 控制元件轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生的慣性力構(gòu)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(zhì)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(zhì)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. 150. 20滑動$軌鑄鐵對鑄鐵低速(v<06/77/5 )0. 10. 120. 050. 08高速(v> 0.16/77/5 )鑄鐵對滾珠(柱0. 0050. 02滾動導軌淬火鋼導軌對滾柱0. 0030. 006靜壓導軌鑄鐵0.005(3)慣性載荷巧 由公式(3-3)得:口AvFa=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& = 0.10.5s,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= 0.51.5zm/52& 。（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 = 30000NFf = pmg = 0.2 x 3000x10 = 6000ATFa = 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?nèi)“踩禂?shù)=匚38,由此可得F = F外彌=1.38 x 3625 = 50.05KNO3. 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(jīng)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(jié)構(gòu) 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32負拔與工作壓力 /KN<55、1010、2020、303050>50 壓力/MPa<0.曠115、22. 5、3345>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。104大液壓缸的設計4.1液壓缸的內(nèi)徑尺寸和活塞桿直徑的尺寸的確定4.1.1液壓缸的內(nèi)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(nèi)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(nèi)徑圓整為標準系列直徑D> = 63mm o表41液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-80)(mm)810121620253240506380100125160200250320400500630而大液壓缸的活塞桿的直徑/的確定，可根據(jù)經(jīng)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、=20mm1O表4-2活塞桿直徑系列（GB2348-80）（価）4568101214161820222528323610455056637080901001101251401601802002202502803203601004.1.2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?nèi)￠L度系數(shù)值為2：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 2A 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/MPaa/MPah/MPa&力3鋼25鋼(“,=3736 = 240)3041.121005735鋼(=4716 = 306)4612. 5681006045鋼55鋼 (礙=600 6=353)5783. 74410060鑄鐵332.21.45480松木28.70. 1911040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（TW6464其中，0 = 2 , A = 303 e將數(shù)值代入公式（4-4）,經(jīng)計算可知:= 13O.5KNtI _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 = 116.5MPa4滿足強度要求。由此可以選擇取 =20mm4.2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(gòu)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，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44o表4-4液壓缸的活瘞行程系列（摘自GB/r2349-1980）/mm第一255080100125160200250320400系列5006308001000125016002000250032001000406390110140180第二220280360450550700900110014001800系列290028003600240260300340380420480530600650第三7508509501050120013001500170019002100系列240026003000340038004.3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(45) 14其中：大液壓缸的壁厚（nun）：D 一大液壓缸的的內(nèi)徑（mm）:Py試驗壓力（MPa）:工作壓力PW16MH/時， = 15卩；工作壓力時， T25p：1<t=0缸體材料的許用壓力（MPa）,“；其中：如一缸體材料的抗拉強度（MPa） , SPoOMPa：n作為安全系數(shù)，n般取35,通常我們?nèi)∈?。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?。其厚度，以滿足設計和使用要求。由于P,所以采用P <6fPa故此得：幾=Pxl5O% = lOxl.5 = 15MPaO所以，D = 0.063m ,= &= 600/5 = 120MPa6> PyDx/（2（cr）=15xl06 x 0.063xl20xl06）= 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(nèi)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(nèi)徑（nun）, D = D由于一般情況下，當D < 80/W時，導向而的長度A = （0.61.0）:當D>3Qmm時，導向面的長度>4 = （0.61.0）辦 活塞寬度B = （06 10）>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(nèi)徑的20倍。由 L= 189mm, D=63mm, d=20mm,代入公式（4-7）故此可得：20 2189 63+ 20 2=39mmB = (0.6 1.0)D = (37.8 63)加加.A = (0.6 1.0)> = (37.8 63)加加 我們?nèi)』钊麑挾? 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=10xl06xx（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?nèi)? = 0.5加/minO將數(shù)據(jù)代入公式（49）,求得為：Q = AV = X7TX 0.0632 X 0.5 = 0.0015578325 w3/min = 1.5578325 厶/min4.5.3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44（4-10）4. 5.4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)22強度校核，由機械設計手冊可查SIMOOM舉安全系數(shù)為K = 35,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)Jxcr= (34x0.01 x0.01)x200x!06= 62800N5小液壓缸的設計5.1小液壓缸的的缸內(nèi)徑直徑根據(jù)經(jīng)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(guān)系式可得：(51)(52) = p.S = 10xl06xlx).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(51) ,(52) 可得：仏=219.8NL2(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，由此我們假設合理。通過査表51得到標準的尺寸。表51液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-80)(mm)810121620253240506380100125160200250320 故此，通遲400杳表可得岀630O5.2小液壓缸的的活塞桿直徑d =根據(jù)經(jīng)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 = 667”由此同樣査表52可知：表52活塞桿直徑系列（GB2348-80）（迪）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400可得：d2 = Smm o5.3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?nèi)￠L度系數(shù)值為07：12 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：i20.7x86"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/MPaa/MPah/MPaG&/3鋼25鋼 (礙=373 cr, = 240)3(M1.121005735鋼(=471=306)4612.5681006045鋼55鋼 (礙=600 6=353)5783. 74410060鑄鐵332.21.45480松木28.70. 19no40所以，由此可知0</?2 < =60MPa ,屬于小柔度桿。由穩(wěn)怎性條件公式（5-5）可知:(5-5)其中：P一一壓桿的穩(wěn)定臨界壓力（KN）：F一壓桿的實際工作壓力（KN）：kx安全性系數(shù)，一般我們?nèi)⌒?25于是我們按壓縮強度來計算：Pcr =crxA2 =353x(x0.00*) = 1773KNF = 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 = Smm5.4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(gòu)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54表5-4液壓缸的活塞行程系列（摘自G5/72349-1980）/mm第一255080100125160200250320400系列5006308001000125016002000250032004000406390110140180第二220280360450550700900110014001800系列290028003600240260300340380420480530600650第三7508509501050120013001500170019002100系列240026003000340038005.5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：(56)其中：6 為小液壓缸的壁厚（m）：2為小液壓缸的的內(nèi)徑（m）:匕為試驗壓力（MPa）:工作壓力P<6MPa時，匕=15宀 工作壓力時, Py=.25p91o-=feJ0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45鋼抗拉強度為 &訂=600MPan 為安全系數(shù)，n般取3.55,通常我們?nèi)=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/PaS2 > PvD2/(20= 15xl06 x 0.0204-xl20xl06)=1.25?nw將數(shù)值代入，求得其壁厚= 2mm o5. 6小液壓缸的外徑D；根據(jù)公式（5-6）可得：D2 = D,+2J,（56）其中：D；為小液壓缸的的外徑（mm）：D,_為小液壓缸的內(nèi)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（56）中，得到D；=20 + 2x2 = 24加加，5. 7最小導向長度的確定由公式（57）可得：/>+ 20 2 （57） 其中：H為導向長度：L為液壓缸的最大行程；DD = D2為液壓缸的內(nèi)徑。由于一般情況下，當）v 80加加時，導向而的長度A = （0.61.0）1）:當D>80/nm時，導向面的長度4 = （0.61.0）厶活塞寬度B = （0.61.0）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(nèi)徑的20倍。由L=29mm, D=20nun, d=8mm：代入公式（5-7）故此可得：2520 229 2020+T5 = （0.6 l0）D = （12 20）A = （0.6 10） = （48 8） 我們?nèi)?B = 2mm A = 6mm。5.8小液壓缸的推力和流量計算5. 8.1單桿活塞式小液壓缸外伸時的推力根據(jù)公式（58）得：（5F2=P A28）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=10xl06xx（20xl0-3）2=3140Ar266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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，使用方便，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(shù)要求：(1) 內(nèi)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(nèi)表面應做鍍鉆處理，鍍層的厚度為3050“，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(nèi)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活塞上，心為0.10.4“；活塞用 活塞環(huán)密封Ra為0.20.4/z/h。6.4. 2缸蓋材料：45號鋼。技術(shù)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 O6.4.3活塞材料：耐磨鑄鐵。技術(shù)要求：(1) 精加工后熱處理，調(diào)質(zhì)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. 03mm6. 4. 4活塞桿材料：45號鋼技術(shù)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(guān)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(chǎn)生歪斜。297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(zhì)（一般指的是液壓油），有效降帶走液壓系統(tǒng)中產(chǎn)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(chǎn)生的雜質(zhì)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(guān)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(qū)動的（手動驅(qū)動的一些元器件構(gòu)成 手搖泵），正是應為如此，該系統(tǒng)的運行速度不會很髙，產(chǎn)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(jié) 構(gòu)的設計，而并非所有因素都考慮在內(nèi)。（1）大液壓缸的油箱的體積可由公式（71）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（72）得：V(72)其中:行程取Si 98"最大速度v = 0.5/n/min代入公式（7-2）,可得:198x1020.50.396 min將其代入公式（71）中，可得:% = 0 = 1.5578325 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"2o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(jié)構(gòu)設計7.2.1油箱體箱體結(jié)構(gòu)是圓柱形，是由鋼材質(zhì)完成的。一般我們?nèi)′摪搴穸?mm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(guān)資料得出結(jié)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(nèi)油缸內(nèi)徑，本次為86. 6mm；O S油缸材料屈服強度。油缸的材料為45號鋼，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(nèi)）(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/Pa4x500500.0946)2-(0.0866/由此我們可知：43.98A/Pa<204.097MPa。經(jīng)校驗，油缸壁所受壓力在許可范圍之內(nèi)。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(nèi)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(nèi)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(jīng)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