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  内容提示:毕业设计 (论文) 题目:液压千斤顶的探究与设计 姓名: 王坤 学号: 0905023037 专业: 机械制造与自动化 年级: 2009 级 院系: 机电工程学院 指导老师: 贾焕丽 毕业设计要求及主要数据 1) 给定一定的参数及参考结构图, 要求学生完成该项目的参数计算、 结构设计, 并针对具体的失效形式进行相应的强度计算; 目的: 培养学生进行简单机械的设计能力, 熟习设计过程、 设计步骤, 能够利用所学知识判断主要失效形式, 并进行相关的强度计算。 2) 具体要求...

  毕业设计 (论文) 题目:液压千斤顶的探究与设计 姓名: 王坤 学号: 0905023037 专业: 机械制造与自动化 年级: 2009 级 院系: 机电工程学院 指导老师: 贾焕丽 毕业设计要求及主要数据 1) 给定一定的参数及参考结构图, 要求学生完成该项目的参数计算、 结构设计, 并针对具体的失效形式进行相应的强度计算; 目的: 培养学生进行简单机械的设计能力, 熟习设计过程、 设计步骤, 能够利用所学知识判断主要失效形式, 并进行相关的强度计算。 2) 具体要求: 要求结构合理, 参数计算正确, 相关理论选用合理, 最好具有新颖性、独创性, 尺寸标注正确、 完整。 1、 液压千斤顶设计 主要技术指标: 起重重量: 20000N 最大升程: 800mm 操作方式: 手柄控制 设计主要内容: 设计计算书 标准件以外的所有图纸 目录 引言 第一章: 液压千斤顶的总体设计方案 1) 液压千斤顶设计方案示意图 2) 液压千斤顶的组成 3) 液压千斤顶的优缺点 第二章: 液压千斤顶的原理 1) 液压千斤顶原理图 2) 液压千斤顶的特点 第三章: 液压千斤顶结构设计和计算说明书 1) 内 管设计 2) 外管设计 3) 活塞杆设计 4) 导向套的设计 5) 液压千斤顶活塞部位的密封 6) 液压千斤顶装配图 第四章: 液压千斤顶常见的故障与维修 结论 致谢 参考文献 引言 机电一体化又称机械电子学, 英语称为 Mechatroni cs, 它是由英文机械学Mechani cs 的前半部分与电子学 El ectroni cs 的后半部分组合而成。 机电一体化最早出现在1971 年日本杂志《机械设计》 的副刊上, 随着机电一体化技术的快速发展, 机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用, 机电一体化技术获得前所未有的发展。 现在的机电一体化技术, 是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,他的发展使冷冰冰的机器有了人性化, 智能化。 机电一体化技术是将机械技术、 电工电子技术、 微电子技术、 信息技术、 传感器技术、接口技术、 信号变换技术等多种技术进行有机地结合, 并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。 液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传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一门技术。 液压传动具有许多优点, 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,汽车随车千斤顶的要求也越来越高;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自动化,甚至智能化都有所要求。 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?如何在设计过程中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着又必须解决的重要的问题。 千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可以了 解液压千斤顶的原理以及应用。 通过查阅大量文献, 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一些绘图软件的操作更加熟练。 同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。 第一章 液压千斤顶的总体设计方案 1) 液压千斤顶的结构图 图 1 液压千斤顶设计方案示意图 液压千斤顶结构图如上所示, 工作时通过上移 1 手柄使 2 小活塞泵向上运动从而形成局部真空, 油液从邮箱通过活门 3 被吸入小油缸, 然后下压 1 手柄使 2小活塞下压, 把小油缸内的液压油通过 5 液压活门压入 7 高压液缸, 从而推动 9大活塞上移, 反复动作顶起重物。通过调节螺杆可以调整液压千斤顶的起始高度,使用完毕后扭转 6 放液阀, 连通 7 高压液缸和 8 储液池, 油液直接流储液池, 9 大活塞下落, 大活塞下落速度取决于放液阀的放液快慢。 2) 液压千斤顶的组成 液压系统主要由: 动力元件(油泵)、 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。 其中,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要无级调节液压动机的速度, 并对液压系统中工作液体的压力、 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、 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。 3) 液压传动的优缺点 (1) 液压传动的优点 (1) 液压传动能方便的实现无极调速, 调速范围大速度范围最大可达 1: 2000(一般为 1: 100) 且能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度. (2) 在相同功率情况下, 液压传动的能量元件的体积小, 重量较轻。 (3) 工作平稳, 换向冲击小, 便于实现频繁幻向且操纵控制简便, 自动化程度,容易实现过载保护。 (4) (5) 液压元件易于实现标准化、 系列化、 通用化。 (2) 液压传动的缺点 (3) 使用液压传动中的泄露和液体可压缩性使传动比无法保证严格的传动比。 (4) 液压传动有较高的能量损失(泄漏损失, 摩擦损失等), 故传动效率不高,不易做远距离传动。 (5) 液压故障不容易找出原因。 (6) 对液压元件制造精度要求高, 工艺复杂, 成本较高。 (7) 液压元件维修较复杂, 且需有较高的技术水平。 (8) 液压传动对油温变化较敏感, 这会影响它的工作稳定性, 因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作, 一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。 总的来说, 液压传动的优点是十分突出的, 它的缺点将随着科学技术的发展而逐渐得到克服。 第二章液压千斤顶原理 1) 液压千斤顶原理图 8 1 7 2 6 36 9 4 10 1- 杠杆, 2-小活塞, 3, 6-液压缸, 4, 5-钢球, 7-大活塞, 8-重物, 9 放油阀,10-油箱 图 1-1 为液压千斤顶的工作示意图, 当用手向上提起杠杆 1 时, 小活塞 2 就被带动上升, 于是小缸 3 的下腔密封容积增大, 腔内压力下降, 形成部分线 将所在通道关闭, 油箱 0 中的油液在大气压的作用下推开钢球 4 沿着吸油孔进入小液压缸的下腔, 完成一次吸油动作。 接着压下杠杆 1,小活塞下移小液压缸内的密封油液体积减少, 腔内压力升高, 这时钢球 4 自动关闭了溜回油箱的通路, 小缸下腔的压力油就推开钢球 5 挤进大缸 6 的下腔, 推动大活塞 7 将重物 8 向上顶起一段距离。 如此反复压下杠杆 1, 就能达到举高重物的目的 若将放油阀 9 打开, 则重物 8 在自重的作用下, 大缸中的油液流回油缸,活塞下降恢复到原位。 分析液压千斤顶的工作过程, 可知, 液压传动是依靠液体密封体积的变化,而产生的压力实现运动和动力传动的。 图 1-1 2) 液压千斤顶的特点 液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体作为介质, 把液压能转换为机械能从而将重物向上顶起的千斤顶。 它结构简单、 体积小、 重量轻、 举升力大, 易于维修,但同时制造精度要求较高, 若出现泄漏现象将引起举升汽车的下降, 保险系数降低, 使用其举升时易受部位和地方的限制. 传统液压千斤顶由于手柄、活塞、油缸、密封圈、 调节螺杆、 底座和液压油组成。 它利用了密闭容器中静止液体的压力以同样大小各个方向传递的特性。 优点: 输出推力大。 缺点: 效率低。 计算及说明 结果 液压缸 设计 1. 液压缸主要参数及尺寸的确定 (1) 工作负载的计算式 mftRRRR (1-1) nwtRRR (1-2) 式中,wR : 液压缸轴线方向上的外作用力 (N) gR : 液压缸轴线方向上的重力 (N) fR : 运动部件的摩擦力 (N) mR : 运动部件的惯性力 (N) R: 液压缸的工作负载 计算及说明 结果 大液压缸参数: 外作用力:NRw 摩擦力:NfGRf4000200002 . 0 惯性力:NamRm7 .1666] 1 . 0) 060/5[()1020000( (设其杆上升的速度为 5m/s) 故总负载力为:NRRRRmft7 .256667 .00 (2) 液压缸工作压力的选定 由以上得到工作负载 R, 再根据下表得 R 在 10000 到 20000N 之间, 所以选择系统压力为 3MPa. 负载5000 5000 10000 (3) 活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定 1. 内径计算:dD2 (1-3) (N) 1000 20000 2000030000 30000-50000 〉 50000工 作压力(N) 0. 8-1 1. 5-2 2. 5-3 3-4 4-5 . 5 R=12593N pFd4 (1-4) 其中: D 为液压缸内径; d 为活塞杆直径 所以:mmd9 .1081037 .6256664 (取 109mm) mmdD126.15410922(取 155mm) 小液压缸: 由连通器原理:221ApAP (1-5) 设1F =100N d=109mm D=154mm 计算及说明 结果 NRwf100 NRff201002 . 0 NRm33. 8] 1 . 0) 060/5)[(10/100( 总负载力:NRRRRmft3 .1283 . 8201000 由(1-5) 式得223 .1281067 .25666D 所以mmD5 . 77 .256663 .1281062 mmDd3 . 52 (4) 液压缸的推力和流量计算 (1) 大液压缸的推力计算 当液压缸的基本参数确定后, 可以通过以下计算实际工作推力。 P=PA(N) (1-6) 式中, A: 活塞有效工处面积: P: 液压缸工作压力。 R=129N D=7.5mm d=5.3mm 所 以 , 在 大 液 压 缸 的 实 际 工 作 推 力 :NP146218)10154(4105 . 2236 (2) 大液压缸的流量计算 在液压缸的基本参数确定后, 可以通过以下计算实际工作流量。 Q=AV 式中, V: 液压缸工作速度: A: 液压缸有效工作面积。 min/31. 9min/009309. 05 . 0154. 0432LmQ 3) 活塞杆直径的验算 按强度条件验算活塞杆直径 P=146218N 计算及说明 结果 当活塞杆长度 l10d 时, 要进行稳定性验算: PnPkk 式中,k P : 液压缸稳定临界力 P: 液压缸最大推力 k n : 稳定性安性系数,k n 取=2-4 由活塞杆计算柔 度il /   : 安装形式系数, 取 0. 7 l: 活塞杆长度 i: 活塞杆的横截面积,4di  710) 480. 0 (2007 . 03 所以, ,21为柔度系数, 可由设计手册 3-12 取得,102, 因此只需校核强度。 则按压缩强度计算 PadAFCF6210355)4(7 .25666/ mmdd所以取 (5) 液压缸长度及壁厚的确定 (1) 液压缸的长度一般由工作行程长度确定, 但还要注意制造工艺性和经济性, 一般 l(10-30) D。, l 是液压缸长度,D。: 是缸体外径。 (2) 液压缸壁厚的计算 一般, 低压系统用的液压缸都是薄壁缸, 缸壁可用下式计算:7 . 9 109mm )( m])DPp[2/(  d=75mm 计算及说明 结果 式中,  缸壁厚度 p P 试验压力 当额定压力MPaPn16时,%150 PnPp 当额定压力MPaPn16时,%125 PnPp D液压缸内径 ][ --缸体材料的许用应力(Pa) , no/][  ][o--材料抗拉强度 n安全系数, 一般取 n=5 注: 如果计算出的液压缸壁厚较薄时, 要按结构需要适当加厚。 由MPaPn3, 所以用MPaPn16, MPaPnPp5 . 45 . 13%150 由 上 述 已 算 出D=106mm, 经 查 得A3钢 得 过 且 过Pano6101205 /600/][  则mDPp002527. 0)101202/(154. 0105 . 4])[ 2/(66 经查设计手册表 3-13 有液压缸壁厚度为 (6) 液压缸外径的计算: mm3 由mmDD1603215420 由上面可以知液压缸的长度过 l(10-30) D。 所以, 到 l=300mm. (7) 液压缸进出油口尺寸的确 液压缸进出油口尺寸, 是根据油管内平均 压力管路内的最大平均流速控制在 45m/s 以内, 过大会造成压力损失剧增, 而使回路效率下降, 并不会引起气蚀、 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。 由液压缸内径设计手册中表 315 选定进出口油口尺寸, 锥螺 计算及说明 结果 纹接头为 23/4 , 法兰接头为 20mm 8) 综合上述的计算, 可得液压缸参数的综...