機械制造專業(yè) 電動汽車液壓千斤頂設計

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1、電動汽車液壓千斤頂設計 署名 摘要 電動液壓千斤頂就是一個非常典型的液壓設備，和液壓千斤頂的不同之處就在于其中對電機設備進行了合理的添加。實際上工作裝置為剛性頂舉件，然后用過頂部托座在較小的形成內頂升重物的輕小起重裝備就是電動液壓千斤頂，要使其正常工作就必須對于各個組成部分進行科學合理的設計。本文主要研究的就是電動汽車液壓千斤頂的設計，在本次設計中與普通的液壓千斤頂存在有較大的差異，具體表現在經過綜合的優(yōu)化設計，運用電能驅動液壓千斤頂，將傳統(tǒng)液壓千斤頂的機械工作變成電動工作，在千斤頂設計中中將其使用的安全可靠和輕便靈活的特征體現出現，更好的滿足用戶使用的需求，為以后液壓千斤頂的設計提供一

2、定的參考借鑒。 關鍵詞：電動；液壓；千斤頂 Abstract Electro-hydraulic Jack is a very typical hydraulic equipment, and the difference between hydraulic Jack and hydraulic Jack is the reasonable addition of motor equipment. In fact, the working device is a rigid lifting device. Then the light and small lifting equipmen

3、t which uses the top bracket to form the inner lifting heavy object is the electro-hydraulic Jack. In order to make it work properly, it is necessary to carry out scientific and reasonable design for each component. The main research of this paper is the design of hydraulic Jack of electric vehicle.

4、 There is a great difference between this design and the ordinary hydraulic Jack, which is embodied in the comprehensive optimization design and the use of electric energy to drive the hydraulic weight. The top will transform the mechanical operation of traditional hydraulic jack into electric work.

5、 In the jack design, it will reflect the characteristics of safety, reliability and flexibility, and better meet the needs of users. It will provide some reference for future design of hydraulic jack. Key words: electric power; hydraulic; Jack  目錄 摘要 1 Abstract 1 1序言 3 1.1研究背景及意義 3 1.2研究現

6、狀 3 1.3研究內容 4 2電動機液壓千斤頂概述 5 2.1液壓千斤頂的工作原理 5 2.2設計要求 5 2.3確定總體方案 5 3參數確定 6 3.1底板油路設計 6 3.2柱塞缸設計 7 3.3電機選擇 7 3.4確定頂升液壓缸的參數 8 3.5液壓缸的缸筒厚度計算 8 3.6活塞桿設計計算 8 4強度校核 8 4.1缸體與缸蓋焊接強度校核 9 4.2柱塞缸缸體強度校核 9 4.3活塞桿校核 9 總結 10 參考文獻 10 致謝 10 1序言 1.1研究背景及意義 千斤頂是一種簡答的其中設備，在猖

7、狂、交通運輸及車輛修理都有著非常廣發(fā)的應用。電動汽車液壓千斤頂運用連接傳動帶和電機代替了大力，實現了千斤頂的自動化，不僅可以減少人力輸出，還可以減少升舉的時間。我國轎車的保有量不斷上升，在現實生活中車輛維修的煩惱也就越老越多了，尤其是在炎熱的夏季或者雨雪天氣中，修車不僅全身累死，還會使人渾身油膩。因此汽車維修工業(yè)不斷的發(fā)展中，用于其中的液壓千斤頂子在市場上出現，其結構簡單、操作方面，修理汽車的時候可以將設備頂起，給予操作人員充足的操作空間，增加了維修的效率和精度。液壓千斤頂是根據帕斯卡原理工作的，組成部分有油缸、控制流向的閥體及油箱。液壓千斤頂的優(yōu)缺點如下所述。 在千斤頂中使用液壓傳動的優(yōu)點

8、如下： （1）因為在液壓傳動連接中使用的是油管，因此在油管的連接處可以對于傳動機構進行靈活且方便的布置，相較于機械傳動，液壓傳動的這一點非常占優(yōu)勢。 （2）液壓傳動設備的重量輕、結構緊湊、慣性小。 （3）使用液壓裝置更容易實現過載保護，也可以依靠液壓傳動對于溢流閥等裝置進行控制調節(jié)，液壓件在使用的過程中也會進行自行的潤滑，所以使用的時間更長。 （4）液壓傳動在運行中更加的平穩(wěn)均勻，尤其是負載變化擁有非常穩(wěn)定的速度。 （5）目前液壓元件已經基本實現了系列化、標準化和通用化，更加方便設計、制造及使用推廣。 而千斤頂采用液壓千斤頂傳動的缺點： （1）傳動介質易泄漏和可壓縮性會使傳動比不

9、能嚴格保證。 （2）能量傳動過程中壓力損失和泄漏的存在使傳動比效率低。 （3）液壓設備不能再相對惡劣的環(huán)境中工作，比如高溫。 （4）由于液壓設備控制元件制造精度高，致使故障診斷有難度。 現代生活水平不斷的提升，人們的需求在不斷的發(fā)生變化，市場競爭越來越激烈，使得千斤頂的設計和質量也要在不斷的提升，以便滿足消費者的需求。市場需要的，消費者喜歡的千斤頂不僅要求外形好看、攜帶方便、使用方便可靠以及更輕的重量，還在自動化和智能化上有著更高的要求。所以千斤頂設計技術的發(fā)展將對于這些方面的發(fā)展產生及其深遠的影響。本文基于小型汽車使用的電動液壓千斤頂為基礎，對于一種體積輕巧、攜帶方面的電動汽車液壓千

10、斤頂進行設計，為小型汽車使用的千斤頂的發(fā)展有著理論上和實踐上的重要意義。 1.2研究現狀 在18世紀末期世界上第一臺水壓機在英國成功的研制成功，到目前為止液壓傳動技術已經存在有兩三百年了，在這段時間內液壓傳動技術不斷的發(fā)展。在上世紀三是年代的時候逐漸在起重機、機床和工程機械中進行了非常廣泛的使用。第二次世界大戰(zhàn)的時候，因為戰(zhàn)爭的需求，在短時間內研究出現了響應速度快、精度較高的液壓控制機構進行裝備的各種各樣的軍事武器。液壓技術在第二次世界大戰(zhàn)之后在短時間內成為民用工業(yè)的使用重心，很快的在自動機和自動生產線上開始使用。 上世紀六十年代的時候，原子能、空間技術和計算機技術飛速的發(fā)展，隨著液壓技

11、術也發(fā)生了非?？焖俚陌l(fā)展，但是在近三四十年內液壓技術才開始迅速的發(fā)展。當前液壓技術的發(fā)展非?？?，發(fā)展趨向于高壓、大功率、高效、低噪聲及高度集成化這些方面。由于一些歷史因素，我國千斤頂技術的發(fā)展起步晚一些，在1979年的時候才接觸到國外一些千斤頂的類型的產品，在接觸這方面的技術及應用之后，就開始對其進行全面的改進和重新的設計，在之后自主研究出來在外形美觀程度、使用方便程度、承載力及壽命上都優(yōu)于國外同期產品的類型，并且很快的進入歐美市場。在多年發(fā)展和設計制造商的不斷努力和實踐下，除了臥式千斤頂之外，我國還研制設計出了規(guī)格上較為齊全的形成了系列的千斤頂產品。 目前，液壓技術在許多領域都得到充分的應

12、用，尤其在千斤頂設計領域中設計的液壓千斤頂呈現出人性化的趨向。因此國內外千斤頂設計的在滿足相應的性能需求的同時，還應該對其操作的靈活方面以及攜帶的便捷進行考慮。目前在市場上基于實際需求，千斤頂的類型主要有Y2系列的千斤頂，超薄型千斤頂及自鎖式千斤頂等。 1.3研究內容 本文研究的內容重點分為以下幾個部分。 第一部分是本文的序言，首先介紹本文的研究背景和意義，然后闡述了本文的研究現狀，最后簡單的介紹了本文的研究內容。 第二部分是對于電動機液壓千斤頂進行了概述，其中先是介紹了液壓千斤頂的工作原理，然后闡述了本文的設計要求，最后確定了本課題設計的總體方案。 第三部分是對于設計的參數進行確定

13、，其中包括底板油路設計、柱塞缸設計、電機選擇、確定頂升液壓缸的參數、液壓缸的缸筒厚度計算機活塞桿設計計算。 第四部分對于設計進行了強度校核，其中包含了缸體與缸蓋焊接前度校核、柱塞缸缸體強度校核及活塞桿校核。 2電動機液壓千斤頂概述 2.1液壓千斤頂的工作原理 圖1 液壓千斤頂工作原理圖 1——杠桿手柄 2——小油缸 3——小活塞 4，7——單向閥 5——吸油管 6，10——管道 8——大活塞 9——大油缸 11——截止閥 12——油箱 圖1所示是液壓液壓千斤頂的工作原理圖。其中大活塞8和油缸9共同組成了液壓缸，杠桿手柄1、小油缸2和活塞3共同組成了手動液壓油泵

14、。將手柄提出向上移動小活塞，其下端油腔的溶劑增大，造成局部真空，這時候將單向閥4打開，吸油管5惠東油箱12中吸油；之后用力壓下手柄，小活塞3會下移，其下腔壓力升高，將單向閥4關閉，打開單向閥7，將管道6下腔的油液會輸入舉升油缸9的下腔中，關閉截止閥11上的大活塞向上移動頂起重物。再次將手柄提起吸油的時候，自動關閉單向閥7，油液不能形成倒流，對于重物不會自行下落進行保障。將手柄不斷的往復扳動，就能夠將油液不斷的壓入液壓缸的下腔中，將重物升到合適的高度和位置。如果將截止閥11打開，那么液壓缸下腔的油液就會經過管道10和截止閥11流回油箱，重物就會向下移動。以上就是液壓千斤頂的工作原理。 2.2設

15、計要求 本次課題設計的要求具體如下： （1）對于汽車的便利條件進行合適的應用。 （2）設計出一個兩級伸縮式液壓缸。 （3）對于小型汽車的重量進行考慮，在本設計中初步確定千斤頂舉起的汽車最大重量為1.0t。 （4）基于小型汽車的底盤條件，設計中初步確定千斤頂舉起的最大高度為150mm左右。 （5）千斤頂的驅動電源選擇為直流電壓。 2.3確定總體方案 圖2 液壓回路原理圖 基于上文講到的千斤頂的工作原理，與文本課題設計要求原則結合，設計出千斤頂的液壓回路如圖2所示。其中液壓泵是由電動機和柱塞缸共同組成的，然后運用電動機進行帶動使得偏心輪對于柱塞泵進行驅動實現工作的運行。吸油行

16、程中通過單向閥2從油箱2吸油，而壓油行程中單向閥2具備單向性，因此油液的回流不能通過單向閥2。打開單向閥1之后，液壓油輸出到液壓缸，將重物頂起。當重物上升到合適的位置之后，斷開電源使柱塞泵停止運動。這個時候二位二通電磁換向閥是關閉的，因此只要打開控制臺的響應開關就會將其打開，油液就可以流回油箱。為了表面電機和液壓系統(tǒng)出現過載損壞，油路中還設計了安全閥，當出現油管堵塞或者其他情況的時候，液壓油就可以經過安全閥流回油箱。 3參數確定 3.1底板油路設計 在底板油路設計的過程中要對其機械加工的可行性進行充分的考慮。具體的底板油路設計圖為圖3，柱塞桿右移時柱塞缸內的油壓會減小，而油箱內擁有較高的

17、油壓，之后就會頂開彈簧小球。與柱塞缸內的油壓相比，兩級伸縮式套筒油缸的油壓比較高，聯結其的管道將會被彈簧小球2堵塞，柱塞缸內就會吸入液壓油。柱塞桿左移時柱塞缸內的壓力會增大，油箱內的油壓反而不高，彈簧小球1就會堵塞油路。相比于柱塞缸內的油壓，兩級伸縮式套筒油缸有著較低的油壓，聯結其的管道會被彈簧小球2打開且被壓如液壓油，進而將負載的高度提升。當需要放回負載的時候，打開二位二通電磁換向閥，液壓油就會經過其和管道流進油箱。如果堵塞油路的現象出現，就會增大系統(tǒng)內的油壓，導師底板的安全閥被頂開且油箱內流入油液。 圖3 底板油路設計 3.2柱塞缸設計 如圖4所示是柱塞缸的結構示意圖。這次設計中

18、柱塞缸是由密封工作腔體、柱塞設計組成的，為了使液壓缸千斤頂更加容易攜帶，就要將其外形尺寸進行減小，所以本次設計采用了兩級活塞驅動。第二級活塞的缸體就是第一級活塞缸的活塞，其伸出的時候就能獲得很長的工作行程，在縮回的時候就能保持很小的外形結構。當無桿腔中進入壓力油時，具有最大有效面積的活塞缸筒開始伸出，直至運行到終點的時候，有效面積次之的缸筒就開始伸出。伸縮式液壓是按照由大到小的順序伸出的，這樣就可以獲得較長的工作形成，外伸缸筒具備越小的有效面積，伸出的速度就會越快。由于伸出速度有快有慢，所以液壓推力就相應的由大變小這種速度和推力上的變化規(guī)律與各種自動裝卸機械要求的速度和推力是相符的。而縮回的順

19、序通常是按照由小到大的，其具有較短的軸向長度，空間占有比較小，結構上非常的緊湊。這種柱塞缸設計一般在工程機械和其他行走機械中也有較多應用，比如起重機的液壓系統(tǒng)。 圖4 兩級伸縮式液壓缸結構圖 3.3電機選擇 依據電動液壓千斤頂設計使用的相關要求，查找對照機械類設計手冊，確定系統(tǒng)工作的最大力為；系統(tǒng)的壓力；設第二級液壓缸的上升速度；選用原則依據GB2324-80標準中的標準值，取，系統(tǒng)流量。 這個時候液壓缸用來支撐汽車的功率就為： （1） 式子中，——電機的額定功率，單位； ——機械損失

20、，通常去0.9； ——容量損失，通常取1。 代入數據進行計算，電機的額定功率為。查詢相關知識及機械設計手冊，選用電壓、直流、額定功率、轉速為的電動機。 3.4確定頂升液壓缸的參數 這次設計中液壓缸的實際伸縮量要求達到。所以經過考慮和推算，最終決定運用伸縮式套筒液壓缸。查閱相關的機械手冊之后，在課題設計中將液壓缸的第一級和第二級行程進行了確定，分別是。在運動過程中伸縮式液壓缸缸體在輸出力和運動速度一直都在發(fā)生變化。 3.5液壓缸的缸筒厚度計算 查閱相關的機械設計手冊，確定在本次設計中采用標準液壓缸的外徑，其中第一級液壓缸的參數選擇為。 按照中等壁厚對于第二級液壓缸的參數進行計算，當

21、的時候，經過計算得知液壓缸缸體筒厚度為： （2） 式中，——強度系數，取1； ——實驗壓力，。 3.6活塞桿設計計算 液壓缸在進行工作的時候，在運動的速度比上沒有什么要求。 液壓缸工作壓力 ≤5 5-7 ＞7 推薦活塞桿的直徑 （0.5-0.55）D （0.6-0.7）D 0.7D 4強度校核 這里的強度校核僅僅只是針對主要零件的強度進行計算。還校核了一些焊接部位的計算。 4.1缸體與缸蓋焊接強度校核 如圖3所示，是缸底連接缸底用的對焊。 圖3 缸底對焊

22、 對于焊縫的拉應力進行計算為： （3） 式中，——液壓缸外徑，取值為60mm； ——焊縫底徑，取值為42mm； ——焊接效率，一般取0.7。 4.2柱塞缸缸體強度校核 通常柱塞缸的缸壁比較薄，因此作用在缸體上的作用力比較大，就需要進行校核，缸體會受到的力是拉力，具體的校核過程如下： （4） 式中，——缸體橫向拉應力，單位Mpa； ——缸體外徑，單位mm； ——缸體的內徑，單位mm。可以得出其是滿足設計要求的。

23、 4.3活塞桿校核 本次設計中，活塞桿主要受到的是壓縮，因此應該對于活塞桿壓縮時候的桿壓力進行校核。具體的校核過程如下： （5） 式中，——活塞桿的壓縮變形應力，單位為N； ——柱塞桿承受的最大壓力，單位為N； ——柱塞桿截面面積，單位為m； 其中活塞桿可以承受的最大壓力為20000N。經過計算可以得出其是滿足設計要求的。 總結 在本文研究中，基于相關的要求，對于課余時間進行有效的利用，查閱相關時候和機械設計手冊，結合所學專業(yè)的知識，在導師的幫助下，較高質量的完成了在電動汽車中使用的的性能

24、好、體積小、重量強、操作便捷的小型電動汽車使用的電動液壓千斤頂。在查閱和參考了相關的文獻資料之后，比如機械類設計資源、液壓與其他傳動方面的文獻資料，基于液壓千斤頂的基本工作原理，經過設置明確的設計目標，然后進過一系列的計算，腳踏實地的一步步完成此次的電動液壓千斤頂設計，包括其電動機的選用、千斤頂的液壓缸缸體外形和相應部位的零件結構外型設計，以及材料的選用，最后對設計的液壓千斤頂的主要零件結構進行一系列的校核計算，完成了電動汽車液壓千斤頂的設計。 參考文獻 [1]張虹. 液壓與氣壓傳動[M]. 電子工業(yè)出版社, 2016. [2]湛從昌, 傅連東, 陳新元. 液壓可靠性與故障診斷[M].

25、冶金工業(yè)出版社, 2009. [3]湛從昌, 陳新元. 液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷[M]. 冶金工業(yè)出版社, 2015. [4]張堅. 液壓故障排除400問[M]. 湖南科學技術出版社, 2009. [5]馬履中, 謝俊, 尹小琴陳瑞芳,等. 機械原理與設計. 下冊[M]. 機械工業(yè)出版社, 2015. [6]吳宗澤, 羅圣國. 機械設計課程設計手冊[M]. 高等教育出版社, 1992. [7]周廣智. 家用汽車電動液壓千斤頂的設計[J]. 現代制造技術與裝備, 2016(9):60-61. 致謝 本文從選題到最終順利完成，許多老師、同學、朋友為我提供了幫助，在這里我要向你們

26、致以最真誠的謝意！ 首先我要感謝我的導師XX老師，在論文設計過程中，XX老師給予了我許多的幫助，論文的選題到設計再到修修補補工作均得到了XX老師的指導，XX老師會定期的對我的論文設計詢問進展，幫助我及時的指正論文錯誤，耐心的給出指導。在這里我衷心的感謝XX老師對我的幫助和指導，也對他認真細致的工作態(tài)度非常的敬佩；其次也要感謝我的室友們，在一起生活的這些年，得到了你們許多的幫助，也很感謝遇到了你們才能讓我順利解決來自學習和生活中的許多難題，在此向他們表示衷心感謝。最后還要感謝提供本文設計的文獻作者們，論文設計開篇通過搜尋了大量的文獻資料，有了這樣的工作基礎才能使得我的論文順利地開展，感謝你們。另外還要感謝我的父母，感謝您們撫育我長大并給與我這么好的教育，您們對我的無私奉獻我將會銘記在心。