毕业设计液压千斤顶的探究与设计

1、毕业论文（设计）题目：液压千斤顶的探究与设计内容摘耍.关键词abstractkey words.目录.2.21液圧千斤顶的总体设计方案1.1液压千斤顶的结构图12液圧千斤顶的组成4.52.液压千斤顶结构设计61. 3液压传动的优缺点2.1大液用缸的设计2.2小液压缸的设计2.3活塞杆及手柄的设计2 4 ill 纟f宙b 勺7-.182.5液压控制阀的设计3.液压千斤顶常见的故障与维修亠-20结22参考文献23致谢八24 内容摘要:液压传动的基木原理是机械能与液压能的相互转换，液压千斤顶是典 型的利用液压传动的设备，液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、 性能可靠等优点，被广泛应用于

2、流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等理想丁具。 其结构轻巧坚固、灵活可靠，人即可携带和操作，t斤顶是用刚性顶举件作为工作 装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。关键词：液丿k传动工作原理故障维护abstract: .hydraulic drive is to liquid pressure can for work of drive way its work principle is machinery can and hydraulic can of mutual conversion, hydraulic jack is typical of using hydra

3、ulic drive of device, hydraulic jack has structure compact, and volume small, and weight light, and carry easy, and performance reliable, advan tages, is widely application yu 1 iquidity lifting job, is maintenance car, and tractor, ideal too is. tts light strllctllre strong and flexible and reliabl

4、e, one person to carry and operate jack is made of rigid top-lift as a work device, through the bracket at the top or bottom bracket feet lifting heavy weights in the small tour of small light lifting equi pment.key words: hydraulic drive operating principle broken down maintain引言液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传

5、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。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 门技术。液圧传动具有许多优点，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。随着我国汽车工业的快速发展，汽车随车千斤顶的耍求也越来越高；同时随着市 场竞争的加剧，用户要求的不断变化，将迫使千斤顶的设计质量要不断提高，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携带方便，外形美观， 使用可靠，还会对千斤顶的进一步口动化，甚至

6、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，使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过 程屮充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧，提高产品的使用价值及企业、社会 的经济效益？如i何在知识经济的时代充分利用各种有利因素，对资源进行有效整合等 等都将是我们面临冇乂必须解决的重耍的问题。t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町以了解液压千斤顶的原理以及应用。通过查阅人量 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

7、一些绘图软件的操作更加熟练。同时也在以前书木学习的基础上对液压传动加深了 理解。1. 液压千斤顶的总休设计方案1.1液压千斤顶的结构1 一手柄 2 小活塞泵 3活门 4 凸端 5诫压活门 6 放液阀7-高压液铜 8f秋室9 -大火花塞图1.1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1手柄使2小活塞|句上运动从而形成 局部真空，油液从8储液池通过活门3被吸入小油缸，然后下压1手柄使2小活塞卞 压，把小汕缸内的液压汕通过5液压活门压入7高压液缸内，从而推动9人活塞上移， 反复动作顶起重物。使用完毕后扭转6放液阀，连通7高压被缸和8储液池，油液育 接流回储液池，9大活塞下落，大

8、活塞下落速度取决丁放液阀的扭转稈度。12液压千斤顶的组成液压系统主要由：动力元件（油泵乂执行元件（油缸或液压马达、控制元件（各 种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。（1）动力元件油泵）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。（2）执行元件（油缸、液压马达 它是将液体的液压能转换成机械能。其屮，油缸 做直线运动，马达做旋转运动。(3) 控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根据需耍无级调节液 压动机的速度，并对液压系统中丁作液体的压力、流量和流向进行调节控制。(4) 辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷 却器

9、、管件及邮箱等，它们同样十分重要。(5) 工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动 机实现能量转换。1.3液压传动的优缺点1. 液压传动的优点(1) 体积小、重量轻，例如同等功率液压马达的重量只有电动机的10%20%,因此惯 性力较小。(2) 能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且速度范围最人 可达 1:2000 (一般为 1:100).(3) 转向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和 直线往复运动的转换。(4) 液压泵和液压马达之间用汕管连接，在空间布置上彼此不受严格限制。(5) 由于采用油液为工作介质，元件相对

10、运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命 长。(6) 操纵控制简便，门动化程度高。(7) 容易实现过载保护。(8) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。2. 液压传动的缺点 使用液压传动对维护的耍求高，工作 油要始终保持清洁。(2)对液压元件制造精度要求高，工艺 复杂，成本较高。(3) 液压元件维修较复杂，h需有较高的技术水平。(4) 液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性，萨此液压传动不直在很 高或很低的温度下工作，般工作温度在-15 c-60 c范围内较合适。(5) 液压传动在能量转化的过程屮，特别是在节流调速系统屮，其压力人，流量损失 大，i人i此系统效率

11、较低。2012 ire 学院毕业论文2. 液压千斤顶结构设计2. 1大液压缸设计(1) 液压缸工作负载的计算r=r( +r +氏(2-1)r 二 r 士 厅“(2-2)式中，/?lf :液床缸轴线方向上的外作用力(n)rg：液压缸轴线方向上的重力(n)rf ：糊部件的摩擦力(z)",:运动部件的惯性力(n) r:液it缸的工作负载(n)大液压缸参数：外作制厅.=2000x9.8 = 19600n摩擦力：rt = fg = 0. 2 x 19600 = 3920n惯性力：叫 =am=(19600 /9. 8)x(5 / 60 -0)/0.1j = 1667n(设其杆上升的速度为5m/s

12、)故总负载力为：r=儿 + ri +r=19600 + 3920 + 1667 = 25187#(2) 液压缸工作压力的选定由以上彻到工作负载r,再根据表21斜r在10000到20000n z间，所以选择系统川卩为3mpao表2-1液丿k缸工作压力参考表负载(n)<50005000100010000 一2000020000 3000030000-50000)50000工作压力(n)<0.8-11.5-22.5-33-44-55(2-3)(2-4)(3) 活赛式液压缸内径及活赛杆巴径的确泄1 内径计算：o= j2d其中：d为液压缸内径；d为活塞杆肖径所以:4 x 25187jz-3

13、x 108104mmz)二飞! 2 = j2 x 104 = 147mm(4) 液压缸的推力和流量计算人液压缸的推力计算 为液压缸的棊本参数确定后，可以通过 以下计算实际工作推力。p=pa (n)式中,a：活塞有效工处面积:p:液压缸工作压力。所以，在大液压紅的实际工作推力:p = 2.5 x 吋 x?x (147 x(o-3)2 = 424 心口人液压缸的流量计算 在液压缸的基木参数确疋后，可以通过以卜 计算实际工作流量。q=av式中，v:液压缸工作速度：a:液压缸有效工作面积。q 二主 x 0. 1472 x 0. 5 = 0.0084815m3 / min = 8. 48l / min4

14、(5) 活塞杆直径的验算 按强度条件验算活塞杆直径：当活塞杆长度 l>10d时，耍进行稳定性验算：式中，乓：液压缸稳定临界力p：液压缸最大推力作：稳定性安性系数,nk取=24山活塞杆计算柔度入=例屮：安装形式系数，取0.71：活塞杆长度a:活塞杆的横截面积，=j (2-5)入=0.7 x 200 7 (0. 08 7 4) x 10-3 = 7所以，x<x1 <名为柔度系数，a2 =10，因此只需校核强度。则按压缩强度计算:6f = f / a = 25187 /(lr x?)三 355 x 06pad : 9.511uij所以取d = ,04/础o(6 )液压缸壁厅的确定-

15、般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算二b 呈 ppd /( 2bj)( 01)(2 一 6)式中，c一缸壁厚度4一试验压力出额定压力p"三16mpa肘，pp= pnxl50%当 额定压力乓 >16mpa肘，pr) = pnxl25%d液压缸内径6一缸体材料的许用应力(pa)，忡忡6/几cio 一材料抗拉强度n安全系数，一般取n=5注：如果计算岀的液压缸壁丿享较薄肘，要按结构需要适当加厚。 由彳=3mpa ,所以用£ h 16mpa ,儿二 pnxl50% = 3x 1.5 = 4.5mpa由上述己算出 d=147mm, a=oo/n= 600/5 = 1

16、20x w pa5 呈几d/(2o)=4.5 x 1" x 0. 147/(2 x 120 x 106)= 0.002756m所以液压缸壁厚度为6 = 8uuii(7) 液压缸缸底和缸盖的计算缸底厚度的计算对丁大缸底有油孔的：i n v d?h = 0.433d."._ (lb丿(2 7)"飞(-乌d以q式中h缸底的厚度(mm)d,缸底止口内径(mm) p -缸内最人工作压力“106几/丿o -材料许用丿应丿j (x 106pa)d。一缸底开口的直径(mm)所以/? = 0. 433 x 147 x152x(147x10)2x 04 355x 106=17.2mm

17、.(147 - 20)1缸盖厚度缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样：h=17. 2mm焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。(8) 液压缸外径的计算1a液圧缸的长度一般由丁作行程长度确定，但还要注意制造丁艺性和经济性。 l是液压缸长度，do:是缸体夕、径。由 = d + 25 = 147 + 2 x 8 = 163mm 由上面可以知液压缸的长度过l< (10-30)do 所以，至!j l=1080mmo(9) 液压缸进出油口尺寸的确定 液压缸进出油口尺寸，是根据油管内平均压力管 路内的最人平均流速控制在4一切/s以内，过大会造成压力损失剧增，而使因路效率下降，并不会引起

18、气蚀、噪 音、振动等，因此油口不宜过小，但是也要注意结构上的可能，所以选定进出口油口 尺寸，法兰接头为20mm。综合上述的计算，可得大液压缸的参数如下表2-2o表2-2人液压缸的综合参数表项目大缸筒外径大活塞杆宜径进出汕口连接压力(19600n)(mm)(mm)公称直径(mm)接头连接大缸筒内径147 (mm)16310420错误!未找到引用源。xi.5(10) 大液压缸结构设计最小导向长度的确立h>l/20+d/2式中，h:最小导向长度(m)l:液压缸最大工作行程(m)d：液压缸内径(m)所以 ho.9/20+0.147/2=0.1185 (m)取 h=118.5mm活塞与缸体的密封方

19、式密封方式采用。形密封，这类密封为挤压密封，结构简单，安装方便，空间小, 使用范围广，适用所选系统的丁作压力。活塞与缸体的密封图如下图2. io(x)活塞杆的导向装置活塞杆的导 向装置如下图2. 2。hillizi图2. 2活塞杆的导向装置(2) 液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主耍 零件的材料和技术要求如表2-3所示。表2-3液压缸匸耍零件的材料和技术耍求零件名材料技术要求缸体45号无缝钢管a. 内径困度b. 缸体与端部用螺纹连接c. 为防止腐蚀和提高寿命，内表团镀恪，层厚30 50mm缸盖45号钢a. o , 02 d3的同轴度小丁 o.o3mmb. 导向室表团粗糙度人于3.2um活塞

20、iff寸磨铸铁a. 0精加工后热处理，调质硬度hb217-255,必 要时高频炸火45-50b. 表面自线度在500m氏上不大于0.03mm活塞杆45号钢2.2小液压缸的设计(2-8)(1)活赛式液斥缸内径及活赛杆口径的确定由连通器原理：主=主主a a2设=10m 斤 r = 1 oo/'frff =0.2x 100= 20/vrill = (100/9.8)(5/60-0) 70.1 = 9n总负载力：r = rg + rr + r = 1000 + 20 + 9 = 129n25187129由(卜5)式得乔0鼻*嬴"一9)z55.bl/l 1d - 土 - 39.5mm划

21、2(2)小液压缸的推力计算 由上述计算大液压缸的方法:同理可得q=p、a因为 pir =100n总负载力：r = 139nitl表2-1可查得小液压缸的工作压力为o.9mpa所以q=圳£ 一 10)=0. 9 x 106 x 主 x (55. 5 x 10-3 )2 4=2176.2n 小液压缸的流量计算同理上面大液压缸流量的计算，可把其工作流量计算出來:07、二 av(2-v) =±x 0.05552 x 0. 54=0.001209m" / min=1. 21l / min(4) 活塞杆直径的验算 其验算方法和人液压缸的 话笨杆直径验算同理：凡 > nk

22、p(2 一 12)同理 x =cpl/入=0.7 x 200(0. 08 十 4) x 10=7!-6(2 _ 14)所以 x = xr(2 一 13) (上面入为10) 此只需要校核强度，贝1j按压缩强度计算f 139:;355 x t0-(万 x)4解得：d 6.4mm所以，d=39. 5mmo(5) 小液压缸壁厚的确定同上面的大液压缸的设计也采用薄壁 缸，缸壁可以用以下方式：6三 p'd/(2lo)(m)(2-15)其中，8一-缸壁厚度p'一一试验压力当额定压力 p' :; 16mpa 时，用pp = ,xl50% 为额定压力pp > 16mpa 时，用p*

23、 =fli x125%由于尺=0.9mpa ,所以用pp :;16mpa得 p =p" xl5()% = 0.9xl5 = l.35mpa所以，jj<i、= 55. 5mm ,b = b。 / 门=600 / 5 = 120 x 106 pa(2 一 16)8 z nld/(2oi) (2 - 17)=1. 35 x 106 x 0.0555(2 x 120 x 106)=0. 000312201所以，其壁厚为6 = 6mlll o(6) 液压缶工缶工底和缸盖的计算 缸底厚度的计算对于小缸底有油孔的：h = 0.433jj7i ljuqi)(2 18)/ (jj式中h缸底的厚度

24、(mm)o 说底止口内径(mm) p -缸内最大丁作压力(xl() pa；a一材料许用应力(xl 06 pa)do缸底开口的直径(mm)所以h = 0.4:33 x 55.5 x152x2x(55.5x2)2(55.5 - 8) x 10-x 355 x 10“=40ln因为有些小，所以取h=10mm o 缸盖厚度缸盖厚度与缸底的厚度-样：h=10mrn焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。(7) 小液斥缸外径的计算由则小二 jj + 20 = 55. 5 + 2 x 6 = 67. 50im由上面得知，小液压缸的长度l< (1030)do 所以取 l=510mm。

25、(8) 小液压缸边ji油口的方法选定进出口油口尺寸，法兰接头为20mmo 综合上述，小液压缸的参数如下表2-40表2-4小液爪缸参数表项问缸筒外径活寨杆直 径进出油口连接压力(139n)(跚)(mm)公称直径(mm)接头连接小缸筒内径55.5f yy、67.539.520错误！未找到引用源。x 1.5(9) 小液压缸结构设计由于小液圧缸的材料与大液压缸的一样，i大i此其的结构设计跟大液压缸的相同。2.3活塞杆及手柄的设计承受轴向拉伸或压缩的杆件称为拉压杆。实际拉压杆的形状，加载和连接方式各 不相同，但都叮简化成图2.3所示的计算简图，它们的共同特点是作用于杆件上的外 力的合力作用线与杆件轴线重

26、合，杆件的卞耍变形是沿轴线方向的仲长或缩短。(1) 千斤顶的活塞杆即为简单的拉压杆图2.3,即为水平放置的话寨杆，试选材ht100,出机械设计制造基础)(程友 斌主编)查得其许用拉应力为0j二80 mpa。(2) 设计截面选择拉压杆的半径为r= 6mm则其许用应力为：omax = p/a= 2000/ (3.14x 0.006x0.006)= 17.7 h/pa(3) 教核强度o max =17.7 mpa oj= 80 mpa由此口j见，满足其强度。(4) 确定许用载荷frnax 运 axo = (3.14x0. 006x0.006)x80x 106= 9x错误】未找到引用泌.n图2. 3拉

27、压杆计算简图(5) 手柄的设计30图2.4 a圆形截而和be截面24油箱(外管)及油管的设计液压千斤顶的外管主要的作为是用来储存多余的液压油，在无电动源作用的情况 下，外管起了一个油箱的作用。由上可知道内管的内径为d=147rnrn,丹程h=8 00设外管的外径错课！未找到引用源。由宅昔谀！未找至ii弓丨用游。 > 错课未找至u弓丨用漪(2-19)所以错误！未找到引用源。(2-20)把d=147mm h二幻0代入得错误！未找到引用源。>207人液压缸壁厚h=8mmo取错误！未找到引用源o =221. 5mm,外管璧厚和人液压缸相同h=8mm,材料和液压缸 和同。2.5液压控制阀的设

28、计(1) 方向控制阀方向控制阀是控制液压系统中汕液流动方向的，它为单向阀和换 向阀两类。单向阀冇普通单向阀和液控单向阀两种。(2) 普通单向阀 普通单向阀简称单向阀，它的作用是使用油液只能沿一个方向流 动，不许反向倒流。图2.5所示，为直通式单向阀的结构及图形符号。压力油从pl流入时，克服弹 簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯2向右移动，打开阀口，油液从pl 口流向p2 口。 当压力油从此口流人肘，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，液流 不能通过。(a)结构原理因(b)图形符号1-阀钵 2闯芯 3揖簧图2.4单向阀单向阀的弹赞主耍用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性力，使阀芯可靠复位，为了减

29、小压力损失，弹簧钢度较小，-般单向阀的开启为0.03 mpa0.05 mpa (如换上刚 度较大的弹簧，使阀的开启压力达到0.2 mpao.6 mpa,便可当背压阀使用)。(3)背压阀为了液压缸不超过最高允许丿k力=0.6 mpa,需要在冋油路上并联-个0.55 mpa的背压阀。只需将4. 2 +设计的单向阀换上刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达 到0.55附&便可当背压阀使用。这样，当压力超过0.55 mpe肘，背压，阀自动打开 泄荷，使液压缸免受损坏。3. 液斥千斤顶常见的故障与维修液压千斤顶在生活中非常普遍，也经常性会出现故障，本文结合日常生活所遇到 的问题给出了解决的万案如下表3

30、1所示。农3-1液压千斤顶常见的故障与维修液压千斤顶常见故障及处理方法问题原因解决力式千斤顶无法顶升， 顶升缓慢或急速泵浦油箱 汕量太少依照泵浦型号添加所需液压汕泵浦泄圧阀没冇上紧上紧泄压阀油压接头没有上紧确定上紧油压接头负载过重依照千斤顶额定负载使用油丿1汀斤页组内有空气将空气排出t斤顶柱塞卡死不动分解千斤顶检修内壁及油封千斤顶顶升但无法持压油路间没有锁紧昂油上紧油路间所有接头从油封处漏油更换损坏油封泵浦内部漏油检修油压泵浦千斤顶无法回缩，回缩缓慢及不止常泵浦泄压阀没有打开打开泵浦泄压阀泵浦油箱汕最过名依照泵浦型号存放所需液压汕油压接头没有上紧确定上紧油圧接头油压千斤顶将空气排出组内有空气汕

31、管内径太小使用较大内径汕管千斤顶回缩 弹簧损坏分解千斤顶检修电动汕压泵浦无法起动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源安培数不够增加另一个电源回路马达电流安培数过高马达损坏更换马达泄压阀设定不当重新设定泄斥阀压丿j齿轮泵浦内部损坏检修齿轮泵浦液压汕流入马达部位齿轮泵浦轴心汕封损坏拆开马达及齿轮泵浦更换损坏汕对泵油无法轮油、使千斤顶柱 塞完全伸出或柱塞伸出有抖 动现象泵浦油箱油量太少在千斤顶完全缩回时，依 照、泵浦型号添加所需液压油泵浦汕位内有界物阻塞或过滤器检查并清洁过滤器阻塞从泄压阀 没有上紧汕压接头没有上紧确定上紧汕压接头液压汕温度太低或 委占度太咼更换适

32、当液压油油压千斤顶 组内有空气将空气排出泄压阀松动检查并上紧结论：毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这 次对液压千斤顶理知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解 决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以 及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处 理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐 力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在，提高是有限的但却 是全面的，正是这次毕业设计止我积累了许多实际经验，使我的头脑更好的被知识 武装起來，也必然让我在未來的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和 理解力。顺利如期的完成本此毕业设计给了我很大的信心，让我了解业知识的同时也对 本专业的发展前景充满信