车用电动液压千斤顶结构设计

1、1 绪论1.1 课题研究的目的和意义(5)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。随着生活水平的发展，设计人性化的产品越来越受到人们的喜爱。电动液压千斤顶采用液压传动，与机械手动千斤顶相比，具有使用携带方便、运行平稳等优点。目前液压技术日趋完善且被应用于各个领域，与液压传动相关的产品成本也将逐渐降低，因此，低成本的电动液压千斤顶具有巨大的市场。1.2 课题的国内外发展研究现状1.3 课题研究的主要内容2 （3）绘制二维零件图及总体装配图。 电动液压千斤顶概论2.1 液压千斤顶工作原理2.2 设计要求2.3 （4）千斤顶的驱动电机要求电压为12V直流电压。确定总体方案2

2、.3.1 液压回路设计图2.2 液压回路原理图根据液压千斤顶工作原理图2.1，结合本课题设计要求及布置情况，设计的液压千斤顶液压回路原理图如图2.2所示。图中液压泵拟采用单向柱塞泵，通过偏心轮驱动柱塞往复运动，吸油行程柱塞泵通过单向阀2从油箱吸油，压油行程中单向阀2关闭，单向阀1打开，液压油输出到顶升液压缸将负载顶起，顶升到所需位置时，切断电机电源，柱塞泵停止运动，单向阀1和二位二通电磁阀都处于关闭位置，阻止了液压油流回油箱，负载保持在所需位置不动。当负载需要放回时，只需操纵控制器上的相应开关，打开二位二通电磁阀，油液便可流入油箱。为了防止电机及液压系统过载损坏，在油路中设计了安全阀，当出现管

3、路堵塞或其它情况使油压过大时，液压油便打开安全阀流回油箱。2.3.2 总体结构设计本次设计的千斤顶结构如图2.3所示。 图2.3 液压千斤顶结构图该电动液压千斤顶由12V直流电机、偏心轮机构、柱塞缸、两级顶升液压缸和若干控制阀及操纵控制器等组成。大小活塞和两级液压缸体组成顶升液压缸。工作时，将电源插头插入，按下操纵控制器上的开关，12V直流电机带动偏心轮机构驱动柱塞往复运动，当电动机偏心轮机构使柱塞向右移动时，柱塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时联接油箱油路上的弹簧小球使油路相通，柱塞缸通过吸油管将液压油吸入腔内。柱塞左移时，柱塞下腔压力升高，弹簧小球使油关闭，下腔的油液经管道输入顶升油缸

4、的下腔，迫使大活塞向上移动，顶起重物。柱塞再次右移时，与顶升液压缸相连接的弹簧小球使大液压缸的油口自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地使柱塞往复运动，就能不断地把油液压入顶升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开二位二通电磁阀，顶升缸下腔的油液通过管道、电磁阀流回油箱，重物就向下移动。2.3.3 底板油路设计为了携带方便，千斤顶的结构尺寸不能太大。在传动比一定的情况下，设计的柱塞缸的尺寸一般较小，若用管联接，管的内径较小，管路的油压损失较大。液压油一般较稠，管的内径小使管路较易堵塞，影响千斤顶正常工作。采用底板油路不仅减少了许多管部件，以及管联接方面的许多麻烦，简化了系统，

5、同时也使油路的内径增大。设计的底板油路如图2.4所示。图2.4 底板装配图底板的设计过程中充分考虑了加工的可行性。柱塞杆向外运动时，柱塞缸内的压力变小，弹簧球1被顶开，弹簧球2将油路封住，此时液压油吸入液压缸。柱塞杆下压时，柱塞缸内的压力变大，弹簧球1将油路关闭，弹簧球2被顶开，油液被压入顶升液压缸。当负载需要放回时，将二位二通电磁阀打开，液压油便可进入油箱。当油路某处堵塞时，系统内的油压将增大，此时上端的安全阀弹簧被顶开，油液通过安全阀流回油箱。2.3.4 顶升液压缸设计顶升液压缸设计其结构图如图2.5所示图2.5 顶升液压缸结构图为了减小液压千斤顶的外形尺寸，便于携带，本次设计的顶升液压缸

6、采用两级活塞驱动。第一级液压缸的活塞杆是第二级的缸筒，伸出时，可以获得较长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。第一级液压缸缸体与缸底采用焊接，缸体与缸头采用螺纹联接。第二级活塞与活塞杆采用整体式。活塞与缸体间采用O形密封圈密封；为了使千斤顶使用安全方便，在活塞杆端部用螺纹件联接了一个凹槽部件与轿车上相应的凸起配合，支撑轿车。千斤顶在工作过程中，第一级活塞升到最高时，第二级开始顶出，此时系统内的压力较第一级增大。2.3.5 柱塞缸设计柱塞缸结构图如图2.6所示图2.6柱塞缸结构图本次设计的柱塞缸由柱塞、弹簧、密封工作腔等组成，其工作原理是依靠密封工作腔容积大小交替变化来实现的，它是一种将机械

7、能转换为液压能的能量转换装置，它为液压系统提供具有一定压力和流量的液体，是液压系统的重要组成部分。其性能的好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。柱塞杆的往复运动产生容积的变化配合相应的单向阀进行吸油和压油。一般柱塞和缸体内孔都是圆柱表面，容易得到高精度的配合，密封性较好，因此效率一般较高。2.4 电动液压千斤顶使用注意事项3 在汽车底下工作时，必须把汽车用可靠的支撑物安全稳妥地支撑住，以保证安。参数确定3.1 电机选择图3.1 电机3.2 顶升液压缸参数的确定3.2.1 图3.2 顶升液压缸原理图液压缸的输出力液压缸的输出力为顶起重物的重力，即负载力。根据本课题的要求，千斤顶要求顶起的重量

8、为1.0t，即最大负载是F=。3.2.2 液压缸工作过程中的阻力3.2.3 液压缸工作中除了要克服负载力外，还受到惯性力、运动部件的摩擦阻力、运动部件的自重、回油背压阻力等作用。本次设计利用液压缸的效率来近似决定液压缸各部件的尺寸,因此，对各阻力的大小等不再做详细的研究。液压缸的输出速度3.2.4 液压缸的上升时间3.2.5 液压缸的储油量3.2.6 液压缸输出功率液压缸缸筒厚度计算表3.1 工程机械用液压缸外径系列缸径mm液压缸外径 mm缸径mm液压缸外径 mmP16MPa202531.5P16MPa202531.540506380901005060769510812150607695108

9、1215463.5831021141275463.5.831021141271101251401601802001331461681942192451331461681942192451331521681942192451401521681942192453.2.7 试验压力，p<16MP时，1.5PMPa液压缸油口直径的计算3.2.8 缸底厚度的计算3.3 取d=10mm吸油缸参数的计算3.3.1 吸油缸速度计算3.3.2 则作用于吸油缸柱塞上的力3.3.3 吸油缸壁厚的计算3.3.4 取3mm。油口直径的确定3.3.5 取油口直径4mm缸底厚度的计算3.4 取d=3mm油箱的设计3.

10、5 由顶升液压缸的容积为V=227知，油箱中油量一般为油箱的80，因为故知油箱的容积可取为283，综合油箱的其他形状，取油箱的容积为400。密封圈的选择图3.5 O形橡胶密封圈表3.2 O形橡胶密封圈公差及尺寸d1d2d1d2内径公差1.80±0.082.65±0.093.55±0.105.30±0.137.00±0.15内径公差1.80±0.082.65±0.093.55±0.105.30±0.137.00±0.1514.015.016.017.018.0±0.17*51.553.0

11、54.556.058.060.061.563.065.067.069.071.073.075.077.080.0±0.44±0.53*19.020.021.222.423.525.025.826.528.030.0±0.2231.532.533.582.585.03.6 弹簧的设计3.6.1 单向阀弹簧的设计图3.6 圆柱螺旋压缩弹簧的结构参数3.6.2 柱塞弹簧的设计3.6.3 安全阀弹簧的设计图3.7 弹簧则D=5d=9mm3.7 键的选择4 图3.7 平键联接的剖面和尺寸技术要求4.1 缸体技术要求1) 图4.1 缸体4.2 图4.2 耳环型、柱塞型缸体缸盖

12、技术要求图4.3 缸盖5 强度校核5.1 缸体与缸盖焊接强度校核5.2 图5.1 缸底对焊缸头螺纹联接处强度校核5.3 图5.2 螺纹联接底座的校核5.4 柱塞缸缸体校核满足要求结论本次设计要求设计一种体积小、高效率、稳定性高的车用电动液压千斤顶。在参考了液压传动方面的文献，根据其工作原理完成了对千斤顶结构设计和零件的计算校核。运用CAD对千斤顶的装备图和主要零件的绘制。根据千斤顶的工作原理和设计要求 ，确定了千斤顶的结构采用了凸轮机构驱动和底板油路的设计。在对底板油路进行时设计时考虑到过载加入安全阀，保护了系统。通过对液压系统的分析，确定该系统的工作压力，结合设计的要求对电机进行了选择。根据

13、设计要求计算确定了顶升缸和液压缸的壁厚等参数并进行了校核验算。通过查表选择了密封圈和键。最后确定了缸体的材料和技术要求。在此次设计过程中，不仅把大学四年所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过本次毕业设计，培养我思考问题和解决问题的能力。对今后的工作将有很大的帮助，对一名即将踏入社会的大学生起到了很重要的指导作用。设计中一定存在不少问题，请老师和同学批评指正。光阴似箭，岁月如梭，四年的大学生涯转瞬即逝。蓦然回首，不论是大二做的金工实习，大三的课程设计还是大四的参观实习，都是学校对我们走上社会之前的专业知识的考察。那么，这次的毕业设计当然就是对我们大学四年里所有所学所知的一次综合考验。完成这次毕业设计，我要感谢指导教师邱明老师，通过这次毕业设计他教会了我如何去设计，怎么去设计，以