车用电动液压千斤顶结构设计说明

1、1 绪论1.1课题研究的目的和意义据统计，国的轿车保有量2005年已达到900余万辆，在现实生活中，轿车、 吉普在路途上换胎一直是驾车者们一件头痛的事，尤其是在酷热的夏天和严寒 而绵绵细雨的冬天，半个多时晨换下胎来，不仅身心劳累，且浑身油泥。随着 技术与经济的发展，一种起重工具液压千斤顶大量涌现于市场，具构造简单、 操作方便，修理汽车、拖拉机等可用它将车身顶起，方便修理。液压千斤顶是 根据帕斯卡原理工作，它由油箱、大小不同的两个压力油缸、单向阀等几个部 分组成。工作时，提起小活塞将油吸入小压力油缸，当压下小活塞时将油液压 进大压力油缸。通过两个单向阀门的控制，小活塞对油的压强传递给大活塞， 将

2、重物顶起来。小活塞不断地往复动作，就可以把重物顶到一定的高度。工作 完毕，打开关截止阀，使大压力油缸和油箱连通。这时，只要在大活塞上稍加 压力，大活塞即可下落，油回到油箱中去。千斤顶分为机械千斤顶和液压千斤顶两种，原理各有不同。从原理上 来说，液压千斤顶所基于的原理为帕斯卡原理，在比较小的活塞上面施加 的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的 静止。通过液体的传递可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到 一个变换的目的。机械千斤顶采用机械原理，以往复扳动手柄，拔爪即推 动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降 套筒获得起升或下降，而达到起重拉

3、力的功能。但不如液压千斤顶简易。千斤顶采用液压传动的优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传 动机构，这是比机械传动优越的地方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。(3)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。(4)液压装置易于实现过载保护一一借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(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，

4、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。课题的国外发展研究现状自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起， 液压传动技术已有二三百 年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。 在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控 制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转 向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展 而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技 术正向迅速、高压、大

5、功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发 展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计 (CAD)、计算机辅助测试 (CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前 液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程 机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进 行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。现在，液压技术被广泛应用与各个领域，液压千斤顶的设计也越来越趋向 人性化，目前，国外的千斤顶在性能满足要求的同时，还要考虑千斤顶操作的 灵活方便。根据实际需

6、要，目前市场的千斤顶有YZ系列千斤顶、超薄型千斤顶、 自锁式千斤顶等类型。千斤顶还分为电动千斤顶和手动千斤顶。电动千斤顶一 般以液压系统为基础进行设计，具有顶起重量大、起升平稳、操作方便等优点o手动千斤顶以螺纹千斤顶为代表，通过螺纹传动来顶起重物。课题研究的主要容(1)根据千斤顶的设计电动液压千斤顶的总体方案。(2)根据工作情况设计液压千斤顶的具体结构，确定主要零部件的参数，对千斤顶的零件进行强度检验。(3)绘制二维零件图及总体装配图。电动液压千斤顶概论液压千斤顶工作原理图2.1 液压千斤顶工作原理图1一杠杆手柄2一小油缸3一小活塞4, 7一单向阀5吸油管 6 , 10一管道8一大活塞9一大油

7、缸11 一截止阀12一油箱图2.1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压 缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起 手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向 阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活 塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举 升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时， 单向阀7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 往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举开缸下腔，使重物逐渐地升起。如果 打开截止阀11

8、,举开缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就 向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。在本次设计中，为使液压千斤顶的操作更加省力，将小活塞驱动由手动改 为电动，利用汽车点烟器上的电源，通过电机带动合适的偏心轮机构驱动活塞 上下运动。设计要求本课题的设计要求(1)设计一个两级的液压缸。(2)千斤顶顶起的重量为1.0t o(3)千斤顶的顶升高度为150mm(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

9、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。总体结构设计本次设计的千斤顶结构如图2.3所示。1AA图2.3液压千斤顶结构图该电动液压千斤顶由12V

10、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，将电源插头插入汽车点烟器上插座，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。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

11、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开缸下腔，使重物 逐渐地升起。如果打开二位二通电磁阀，顶开缸下腔的油液通过管道、电磁阀 流回油箱，重物就向下移动。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，管的径较小，管路的油压损失较大。液压油一般较稠，管的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，同时 也使油路的径增大。设计的底板油路如图 2.4所示。弹簧的安全阀图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，

12、柱塞缸 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, 油液被压入顶开液压缸。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。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

13、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，此时系统的压力较第一级增 大。柱塞缸设计柱塞缸结才图如图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

14、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，因此效率一般较高电动液压千斤顶使用注意事项1）使用前，应将蓄电池充足电，以免电力不足。2）举升汽车时，应使发动机熄火，将变速器置于空档位置并拉紧手制动。3）必要时，可以用发电机发电助力，此时使发动机工作，但一定要将变速器置于空档，防止汽车移动伤人。汽车举起后，应将发动机立即熄火。4）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。参数确定电机选择图3.1 电机根据系统的具体情况，参考有关设计手册，确定系统压力p=12.5MPa

15、,液压缸的最大支撑重量F=1.0 104N设定第二级液压缸的上升速度 v=0.005m/s则根据公式4(3.1)1 d2p F 4d J31.9mm式中 d液压缸径，mmp系统工作压力，MPaF最大支撑重量,No取 d= 32mm此时液压缸的压力p 12.44MPa1.2一 d41263流量 Q - d v 4.019 10 m4Q 系统白流量，m3 o此时液压缸用来支撑重物的功率为4P功=PQ(3.2)嗜机=-2-(3.3)m v式中Rm电机的额定功率，Wm机械损失，即由于摩擦而使功率的损失，本系统中近似认为两个液压缸的效2率相同，故用 m , 一般m =0.9 o本系统m取0.9.v容量损

16、失因泄漏、气穴和油液在高压下受压缩而造成的流量上的损失，泄露是主要原因，本设计取 v = 1。带入相关数据可得&=pQ 50W睢机:一 61.7W m v取P电机=70W根据机械设计手册及网上相关资料查询，选择电机为 12V直流、70W n=30r/min 验算电机是否满足第一级的要求：查机械设计手册初步选择第一级径d=50mm则对应的外径取D=60mm第一级的上升平均速度为vi(3.4)d2 4式中Q系统的流量，m3 ;d液压缸径，mmvi上升速度，m/so带入数据可得vi 0.00205m/s1 d24根据P Fv可得(3.5)FPm m2 v式中 F 负载力，N;p电机电机的额定功率，W

17、m 机械损失;v 容量损失。F 唯机 m v 2.77 104NVi满足设计要求，同时也说明电机的选择合理此时系统的工作压力p - 5.1MPam-d43.2顶升液压缸参数的确定采用伸缩式套筒液压缸，本课题设计要求伸缩量为150mm所以采用二级液压缸即可,该类型的液压缸运动时，其输出速度和输出力都是变化的，其原理图如下6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为1.0t,即最大负载是F=1.0 104N o液压缸工作过程中的阻力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

18、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。液压缸的输出速度单杆活塞式液压缸和柱塞式液压缸外伸时的速度7Q vAA d2 4式中 v活塞的外伸速度，m/s；Q进入液压缸的流量，m3 / s ;A 活塞的彳用面积，m2 ;d 活塞直径，m第二级液压缸的速度定为v2 = 0.002m/s由上述公式知：第一级液压缸的速度为4.019 10 6v1 0.00205m/s123.14 0.054液压缸的上升时间,V As t - Q Q活塞杆伸出时A -d2 4式中t 液压缸的作用时间，s；V液压缸的容积，m3;A液压缸的作用面积，m2 ;

19、s液压缸行程，m(3.7)(3.6)Q 进入（或流出）液压缸的流量，m3/s液压缸上升时间为第一级和第二级的时间之和即t tl t2ti第一级的运动时间，s ；t2第二级的运动时间，So在本次设计中，查机械设计手册，定第一级的行程为hi63mm 则h| h2 t t1 t2-2 56.5sv1 v2液压缸的储油量液压缸的储油量9V As式中 V液压缸白储油量，m3;A液压缸的作用面积，m2 ;s液压缸行程，m=根据公式的液压缸的储油量为 . 43V As Ai& A2 s22.27 10 m液压缸输出功率液压缸的输出功率11N Fv式中N-液压缸的输出功率，WF液压缸白输出力，N;v 液压缸的

20、输出速度，m/s。 液压缸的最大输出功率为N Fv 1.0 104 0.00324 32.4W液压缸缸筒厚度计算本次设计中采用标准液压缸外径，查机械设计手册知90mm第二级白行程为h2 =(3.8)(3.9):第一级液压缸的参数选为d1 50mm , D1 60mm。参数表如表3,1 2所示表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mmP 16 MPa202531.5P 16 MPa202531.54050r 50 d5454110133133133r 140150606063.563.5.1251461461521526376768383140168168168

21、16880959510210216019419419419490108108114114180219219219219100121121127127200245245245245第二级按中等壁厚计算当3.2 d 16时，液压缸缸筒厚度，此时(3.10)Pyd c (2.3 Py)式中一一强度系数，对于无缝钢管， =1;C计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值。Py 试验压力，p16MFM, Py = 1.5P MPa液压缸油口直径的计算液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度 v和油口最高液流速度Vo而定。本次设计中，最大速度不好确定，由电机带动的偏心轮的运动规律，可选取平均速度的2倍

22、代替。已知液压缸的第二级平均速度为0.005m/s,即可取v =0.01m/s,管液体的流动速度定为v0 =2m/so(3.11)d0 0.13d, V . V式中d0 液压缸油口直径，md液压缸直径，m；v液压缸最大输出速度，m/s v 0油口液流速度， m/s。vI0.005 2d00.13d0.13 63 ,10.58mm根据加工的需要，取油口直径d0 = 4mm3.2.9缸底厚度的计算图3.3 有孔平行缸底本设计采用的是平行缸底，当缸底有油口时：Pyd 0.433d4 y,(dd)(3.12)式中h缸底白厚度，mmd液压缸径，mmd 0 缸底油口直径，mmPy 试验压力，Py = 1.

23、5P MP3缸底材料白需用应力，MPa根据上述公式0.433dPyd(d d0)0.433“1.5 12.44 5050 、.100 (50 4)9.75mm取 d=10mm3.3吸油缸参数的计算吸油缸速度计算该液压缸选择柱塞式类型，选定径 d=10mm根据液压缸的流量相同。即12Av A1Vl(3.13)式中 A吸油缸的柱塞面积，m2 ;吸油缸的柱塞运动速度,m/s；A1起升液压缸的第一级径面积，m2 ;vi 起升液压缸的第一级的上升速度，m/so2AM 0.050.00205 八” ，v z 0.05m/sA0.0123.3.2作用于吸油缸柱塞上的力已知液压系统中最大压力为 p=12.44

24、MP,则作用于柱塞上的力131OF pA 12.44 106 3.14 0.012 1008N4吸油缸的行程系统的流量与柱塞的行程、柱塞的面积以及电机的转速有关，其关系如下mm1 d2hn Q 4式中d吸油缸的径,h柱塞的行程,mmn电机的转速,Q 系统的流量,根据上述公式:Q h 10.2mm12-d n 4吸油缸壁厚的计算按中等壁厚计算，当3.2d 16时，吸油缸缸筒属于中等壁厚，止匕时14Pyd(2.3 py)式中强度系数，对于无缝钢管,=1 ；c计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值。带入相关数值得:= 0.112 +c取 =3mm o油口直径的确定液压缸油口直径应根据活塞

25、最高运动速度 v和油口最高液流速度V0而定。本次设计中,最大速度不好确定，由电机带动的偏心轮的运动规律，可选取平均速度的2倍代替。已知吸油缸的平均速度为0.08m/s.即可取v =0.16m/s.管液体的流动速度定为v = 2m/s.由油口的直径计算公式15d0 0.13d v :V0式中d0吸油缸油口径，m；d吸油缸直径，m；v 吸油缸最大输出速度，m/s；v 0油口液流速度， m/s。d0 0.13d, v 0.13 10 , 0.。5 2 0.29mm取油口直径d0 = 4mm3.3.5缸底厚度的计算本设计采用的是平行缸底，当缸有油口时h 0.433dPyd(d d0)式中h缸底白厚度，

26、mmd液压缸径，mmPy试验压力，Py = 1.5P. MP3 缸底材料白需用应力,MPa根据上述公式Pyd1.5 12.44 102.43mmh 0.433d，: 0.433 10(d d0) : 100 (10 4)取 d=3mm油箱的设计图3.4 油箱1吸油管2网式滤油器3一滤油网4通气孔油面指木器8、10一隔板9 放油塞5一回油管6一顶盖油箱容量的计算9油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的3-5倍。另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。a)系统发热量计算在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来，在一 个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同，在本次设计中，近似认

27、为每个工况 的效率相同，一个周期发热的功率计算公式为:(3.14)H N i(1 i)ti 13.3 WT i 1式中H-一个周期的平均发热功率， WT一个周期时间，s；Ni 第i个工况的输入功率， Wi 第i个工况的效率；ti 第i个工况的持续时间，sob）散热量计算当忽略系统中其他地方的散热,只考虑油箱散热时，即系统的总发热功率H全部由油箱散热来考虑。这时油箱的散热面积A的计算公式为(3.16)式中A油箱的散热面积,“2m ;油箱需要散热的热功率，Wt 油温（一般以55 C考虑）与周围环境温度的温差，C ；K= 89,K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时良好时K=15 1

28、7.5,风扇强行冷却时 K= 2023,强迫水冷时110175。本次设计选择K=9,此时散热面积为:0.0269 m2c油箱容量的计算设油箱的长、宽、高比值为 a:b:c=1:1:1 ，边长分别为at、bt、ct时,的计算公式(3.17)1.5ab 1.8ac 1.8bc式中A散热面积，m2。代入数据可得1.5ab 1.8ac 1.8bc0.073m因为故知油箱16,其有关图则油箱的容积为V=389cm3由顶升液压缸的容积为 V=227cm3知，油箱中油量一般为油箱的 80%,的容积可取为283cm3,综合油箱的其他形状，取油箱的容积为 400cm3。密封圈的选择根据系统压力以及活塞的运动速度

29、，本课题设计选择o形橡胶密封圈形和尺寸公差如d150mm 时，d21.800.09mm。径 d1 的公差为0.53mmdi32mm 时，d21.800.09mm。径的 di 公差为0.53mm如图3.5所示图3.5 O形橡胶密封圈相关参数如表3.2所小表3.2 O形橡胶密封圈公差及尺寸did2d1d2径公差1.800.082.65 0.093.55 0.105.30 0.137.00 0.15径公差1.80 0.082.65 0.093.55 0.105.30 0.137.00 0.1514.0 1*51.5*15.0*53.0*16.0土*54.5*17.00.17*56.0土*18.0*5

30、8.00.44*19.0*60.0*20.0*61.5*21.2*63.0*22.4*65.0*23.5*67.0*25.0土*69.0*25.80.22*71.0土*26.5*73.00.53*28.0*75.0*30.0*77.0*31.5*80.0*32.5*82.5*33.5*85.0*弹簧的设计单向阀弹簧的设计此设计要求弹簧充当单向阀的作用，不需要弹簧有很大的弹性系数，但要求弹簧有一定的刚度，在外载荷的作用下，弹簧不能发生失效变形。设计如下17图3.6圆柱螺旋压缩弹簧的结构参数根据公式8DoK3PN / mm2(3.18)d3式中P弹簧负荷，MPa；D弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，

31、mm；4C 1 0615 一 DK屈服系数，K 上一 0,其中C 为绕度比。4C 4 Cd根据油口的直径确定弹簧的外径 D= 3 mm ,C=8,则d=0.375 mm,= 50MPa,K=0.937,取 P=1N0 8D 贝UK -r p 30.46MPa 50MPa,潴足要求。d3柱塞弹簧的设计弹簧的材料选择为弹簧钢，弹簧的作用是将活塞杆推回，且推动为横向推动，具推力 初步定为P=1N,其切应力根据相关资料查询确定为 100MPa,初步定绕度比C=70C D d由此初步确定弹簧材料直径d由C D知D=7d d8DK. Pd356KP-d式中P弹簧负荷,N；D弹簧中径,mm；d弹簧材料直径,

32、K屈服系数,mm;4C 1 0.6154C，其中c B为绕度比。dd丽当 C=7 时，K=0.93256KP0.4mm取 d=0.4mm贝U D=7d=2.8mm弹簧的材料选择为弹簧钢,弹簧的作用是将活塞杆推回，且推动为横向推动，具推力 初步定为P=1N,其切应力根据相关资料查询确定为 100MPa,初步定绕度比C=7C - d由此初步确定弹簧材料直径d由 C D ,知 D=7d dKj8D P 56KPd3 d256 KP式中P弹簧负荷，N;一弹簧中径，mm；弹簧材料直径，K屈服系数,mm ；比喈，其中C+绕度比。K=0.932OF 0.4mm取 d=0.4mm贝U D=7d=2.8mm根据

33、柱塞的设计要求知，柱塞的行程为10.2mm,所以弹簧的变形量F=10.2mm根据弹簧的变形量公式8D3nP Gd4mm式中P弹簧负荷，N;D 弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，mm；n弹簧有效圈数；G材料切变模量，MPa；F弹簧的变形量，mm。查参数资料知G 1 104MPaGd4F8PD3151 1010 0.01 (0.4 10 3)48 1 (2.8 103)3安全阀弹簧的设计图3.7 弹簧安全阀弹簧的作用是限制系统的最大压力， 当系统压力超过一定压力时，油液将安全 阀弹簧顶开，并通过安全阀流回油箱。安全阀弹簧选择圆柱螺旋压缩弹簧， 其材料强度要 求相对较高。从安全和实际工作角度考虑，安全

34、阀能承受的最大的压力要稍大于系统的最 大压力，但又不能超过最大压力太多，否则达不到保护系统的作用。系统的压力为中压，根据压力选择弹簧的材料为硅钻弹簧钢，因为系统的最大压力为12.44MPa,故取安全阀弹簧的最大承受压力为 15MPa,其切应力根据相关资料查询确定 为100MPa,初步定绕度比C = 5。C Dd由此初步确定弹簧材料直径d由C D知D=5d d8D 口 40KP故有 K -3 P 厂 d3 d2d 旃式中P弹簧负荷，N; P - d2p压47.1N ;4p压一一安全阀溢流的最小压力；D弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，mm；K屈服系数，K 丑06竺，其中C D为绕度比 4C 4 C

35、d当 C=5 时，K=0.915弹簧的作用d j4KP 1.74mm 取 d= 1.8mm贝 D=5d=9mm3.7键的选择本次设计选用的键为平键18,其结构图如下fX4 5。或缸体技术要求4.1a)缸体4.1缸体的材料b)则应采用焊接性能较好的缸体毛坯液可采用锻钢、铸钢或铸铁件。铸钢可采用20号钢机械性能略低，且不能调质，应用较少HT200-HT35O句的几个牌号或球墨铸铁。本次设计中考虑到千斤顶结构要小巧，因此选择3.7平键联接的剖面和尺寸加工后调质。一般情况下，均采用 45号钢，并调质到241: 285HB4技术要求缸体端部的联接结构采用焊接 10如下图的材料要较好才能满足性能要求，故选

36、择 45钢c）缸体的技术要求如下1）缸体径采用H8配合。本次设计采用的粗糙度为 Ra1.6,且均需琦磨2）本次设计中缸体径d的公差值可按9, 10或11级精度选取，圆柱度公差值应 按8级精度选取3）缸体端面T的垂直度公差值按7级精度选取。4）缸体与缸头采用螺纹联接，螺纹取 6级精度的公制螺纹。5）缸体带有耳环或销轴，孔径 D1或轴线d2的中心线对缸体孔轴线的垂直度公差值按9级精度选取。6）为了放置腐蚀和提高寿命，缸体表面应镀厚度为30 : 40um的铭层。镀后进行琦磨或抛光。4.2缸盖技术要求a）缸盖的材料液压缸的缸盖可选用 35钢，45号锻钢或ZG35 ZG45铸钢HT200,HT300,H

37、T350W铁 等材料。本次选用的是45钢。b）缸盖的技术要求直径d（基本尺寸同缸径）、D2 （活塞杆的缓冲孔）、D3 （基本尺寸同活塞杆密封圈外径）的圆柱度公差值，按10级精度选取。D2、D3与d的同轴度公差值为0.03mm端面A、B与直径d轴心线的垂直度公差值，按7级精度选取。导向孔的表面粗糙度为Ra1.25um图4.3 缸盖5 强度校核只要校核缸这里仅对主要零部件的强度进行计算，以及一些焊接部位的计算校核 体与缸底焊接处的强度、螺纹联结处的强度、安全阀弹簧的强度等。5.1缸体与缸盖焊接强度校核缸盖连接计算液压缸缸底采用对焊，图如下图5.1缸底对焊焊缝的拉应力为19(5.1 )F22(Di2

38、 D22)4式中d液压缸直径，mrpDi液压缸外径，mmD2 焊缝底径，mm焊接效率，通常取= 0.7 。D1 95mm, M D2 85mmF1.0 104贝U 10.1MP a_2_2_2_ 2(D1 D2 )-(0.0950.085 ) 0.744式中 F液压缸输出的最大推力，N;F d2p4在本次设计中最大压力即为负载最大重力F=1.0 104N.5.2缸头螺纹联接处强度校核缸体与缸盖用螺纹联接时，图如下图5.2螺纹联接刚体螺纹处的拉应力为:KF（d； d/）4螺纹处的切应力为：(5.2)kkFd0330.2( Did1 )合成应力为:(5.3)式中F缸体螺纹处所受的压力NF 7d2P

39、在压强最大时F最大，最大为1008N.d1液压缸径，mmDi液压缸外径，mmdo螺纹外径，mmK螺纹拧紧系数，静载时，取 K=1.25-1.5,动载时取K=2.5-4.Ki螺纹摩擦系数，一般取 Ki =0.12螺纹处白拉应力，MPa螺纹处白切应力，MPan 合成应力，MPa螺纹材料白许用应力，MPasns 螺纹材料白屈服极限，MPan 安全系数，通常取n=1.5-2.5 。取K=2.5, K1=0.12,=80MP册相关数据带入公式知拉应力KF-(d12 d22)42.5 1008 430140.0162 0.012)20.58MPa切应力k1kFd0_ _ _ 330.2(D;d13)0.1

40、2 2.5 1008 0.018_3_30.2(0.0163 0.013)8.8MPa合成应力25.61MPa5.3 底座的校核底座承受的是柱塞缸的横向切应力，其大小为 F hb式中一一横向切应力，MPa；F柱塞对底座的压力，N;h 支座宽度，m；m。2.52MPab支座长度, F 1008hb 0.01 0.04满足要求5.4柱塞缸缸体校核柱塞缸缸壁较薄，作用与缸体上的力较大，故需要校核，缸体受到的力为拉力，校 核如下F FA 122(di d )4式中一一缸体横向拉应力，MPa；F缸体受到白横向拉力，N;di缸体外径，m；d缸体径，m。上F 8.23MPaA 122(di d )4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寸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