据统计，国内的轿车保有量2005年已达到900余万辆, 在真实的生活中，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，其构造简单、操作便捷，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、单向阀等几个部分所组成。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，这样子就能够保持液体的静止。通过液体的传递能够获得不同端上的不同的压力，这样就能够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，而达到起重拉力的功能。但不如液压千斤顶简易。

  南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计(论文)外文资料翻译系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 张跃 学 号： 060104201 (用外文写)外文出处： Advances in Engineering Software 40（2009）95104 附 件：1.外文资料翻译译文2.外文原文。 指导教师评语：文献翻译基本符合科技论文语法习惯，语句较通顺，用词较简练。但还需注意专业词汇的合理翻译。整篇文章翻译良好。 签名： 年 月 日注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文主轴平衡力和曲轴弯曲应力的研究关键词：平衡力 曲轴模型 平衡率 轴承负荷 弯曲应力摘要：在这项研究中，使用了多体系统仿真程序ADAMS。研究同轴6缸柴油发动机上平衡物的质量和位置对主轴负荷和弯曲应力的影响，在分析中，用刚性，梁和曲轴三维实体模型对主轴承负荷和三维实体模型进行了比较，在平衡力的分析中使用了横梁模型。平衡角为零的平衡物和平衡角为30的平衡物，它们的平衡率认为是0，50和100。而且研究结果发现，随着最大主轴承负荷和弯曲应力增加，平衡率的增加和平均主轴承平衡率随负载随之减少。两种结构都表现出同样的趋势。从轴承负载和网站弯曲应力的表列中可以看出来，与惯性力的负荷相比气体压力对曲轴设计的影响更为显著。2007科学版权有1 . 导言 新的内燃机引擎一定要有很高的电力，燃油经济性好，体积小的发动机，能减少对环境的污染。因此，引擎每个部分的整体性能和效果都需要仔细的调查改进。内燃机曲轴系统发动机作为主要负责为电力生产对发动机性能有着重要的影响。 曲轴系统主要由活塞销，活塞连接连杆，曲轴，扭转振动阻尼器和飞轮构成的。平衡物放置在每个曲柄的对面用来平衡旋转惯性力。一般而言，平衡物的设计其平衡率为50至100。为了可承受最大值和平均主轴承载力，平衡物的质量和他们的位置很重要。最大值和平均发动机主轴承载力取决于气缸的压力，平衡物的质量，发动机转速和其他曲轴几何参数。 对内燃机曲轴的研究大多分布在振动和应力分析上。尽管曲轴压力分析能查看文献资料，但是没有平衡物对主轴负载和曲轴压力的影响这方面的研究文献资料。夏普采用刚性模型研究了V - 8发动机曲轴的平衡，优化了平衡力来最好能够降低主轴的承载负荷。斯坦利和塔拉扎采用刚性曲轴模型和理想通过研究获得的4到6缸对称行发动机的最高和平均主轴承的负荷，估算出理想的平衡物质量，和在可接受范围内的最大负载所造成得影响。在用刚性曲轴模型分析平衡力时，如果不考虑对曲轴主轴承的弹性效应会导致极大的错误。因此，广泛对平衡物在主轴负载和曲轴压力所产生的影响的研究仍然是很重要的。 在这项研究中，对轴向六缸柴油机曲轴系统上的平衡物的位置和质量进行了研究。在对平衡角为零的平衡物和平衡角为30的平衡物，其配重平衡率为0，50和100的的主轴的承载负荷和曲轴弯曲应力的最大值和平均值计算中，使用多体系统仿真程序， ADAMS/引擎，进行了分析。模拟平均转速在1000-2000范围内的发动机。2. 发动机规格表1给出直列6缸柴油发动机的规格。 9.0升发动机的曲轴有8个平衡物在曲柄上1，2，5，6，7，8，11和12。用Pro / E绘制三维曲轴实体模型如图1所示，图中给出了曲轴的示意图。表2中给出曲柄行程的性质。表3给出曲柄的系统数据。表1 发动机规格单位9.0升发动机孔径mm115冲程mm144气缸轴向距离Mm134峰值发射压力MPa19额定功率转速kw/rpm295/2200最大转矩转速Nm/rpm1600/1200-1700主要杂志/针直径mm95/81点火顺序-1-5-3-6-2-4飞轮质量kg47.84飞轮转动惯量Kg mm21.57E+9TV阻尼环的质量kg4.94TV damper housing质量kg6.86Moment of inertia of the ringkg mm21.27E+9Moment of inertia of the housingKg mm20.56E+9表2 曲柄行程性质123456质量（kg）12.509.2512.5012.509.2812.55重心位置的曲柄旋转轴(mm)12.42331.43511.96711.96631.02711.702静态不平衡(kg mm)155.265290.767149.734149.734287.871146.856表3 曲轴系统数据曲柄半径（mm）72连杆长度()239质量完全活塞( )3.42连杆往复质量( )0.92往复式质量（每个气缸总） ()4.32连杆转动质量（ ）2.013. 曲轴系统建模用ADAMS/发动机，曲轴，可以建立四个不同的模型方式：刚性曲轴，扭灵活的曲轴，横梁曲轴和曲轴三维实体。刚性曲轴模型大多数都用在获取自由的力和力矩，来达到平衡的目的。扭灵活的曲轴模型用于研究扭转振动。横梁曲轴模型是代表扭转和弯曲刚度曲轴，用梁模型可以计算出弯曲应力。弹性曲轴三维实体模型，可使用额外的有限元程序。该过程是漫长的而费时，通常自由度以百万计的。为了简化有限元模型，个人会使用模态叠加技术。弹性变形结构是近似的线性组合可表现为模式如下： U=q (1)其中q是模态向量的坐标和是形状函数矩阵。弹性体包含两种类型的节点，在多体仿真系统（MMS）结构的边界和焦点的交换处的接口节点，和内部节点。在MSS中对弹性体的位置和弹性变形是由叠加法计算的。在ADAMS，是用以CraigBampton 方法为基础的模态综合技术。这种组件模式包含了静态和动态特性的结构。这些模式的约束模式是通过给每个DOF一个位移而发生静态变形，同时保持其他所有接口自由度固定，固定边界是解决方案的特征值，我们用固定整个界面的自由度来解决这一个问题。模态在物理自由度和CraigBampton模式之间转换，这种模型是通过他们的模态坐标来描述：式中的UB和U1分别代表着边界自由度和内部自由度的列向量，分别表示恒等式和零矩阵，C表示在约束模式中物理位移的内部自由度的矩阵，n表示在正常模式中物理位移的内部自由度的矩阵，qc表示在约束模式中列向量的模态坐标，qn表示在固定边界的正常模式中列向量的模态坐标，我们为了能得到分离设置的模式，通常将约束模式和正常模式正交。 在MSC.Nastran利用模态叠加技术能得到9.0升发动机的弹性曲轴三维实体模型。首先，图中所示是曲轴的三维实体模型，1是曲轴的有限元模型，特点是它有30万十节点四面体和5000000节点。曲轴的模态模式具有三十二个边界自由度和十六个接口节点。从静态分析中得到的模态模式与这些自由度相符合。获得柔性曲轴模型是通过模态综合考虑了40个固定边界正常模式。因此灵活曲轴模式的特点是它总共有72个自由度，这种模式出口到ADAMS/引擎和曲轴系统模型，如图。4. 曲轴系统和平衡力 在内燃机里的作用力可以分为惯性力和压力，而惯性力可以进一步划分为两大类：旋转惯性力和往复式惯性力。每个气缸的旋转惯性力可以用下面的公式表示： 式中的mR 表示旋转质量其中包括了曲柄的质量和旋转连杆的部分质量； rR从曲轴的旋转中心到旋转质量的重心的这段距离；W曲轴的角速度，h表示与TDC有关的曲柄行程的角位置。如果每个曲柄行程有两个平衡力，每个平衡力的作用力由下式给出；式中的yi,j表示偏移角；每个行程有两个平衡力。“i”表示了平衡力的数目。我们要完成对平衡率的评估才能得到配重的大小。如下： 式中的UCW表示每个配重的静态不平衡量；UCrank_throw表示每个曲柄行程的静态不平衡量；mcr-r表示连杆转动部分的质量;r表示曲柄半径；K表示一对内部旋转力的不平衡率。下面这个公式表示在已知曲轴和平衡力大小情况下的平衡率： 对于一个轴向的六缸发动机曲轴，它的三对曲柄行程分布在对称轴中心的一百二十度处，旋转力和一二阶往复力处于平衡状态。这可以用一二阶的向量坐标来解释，如图4所示。六缸曲轴产生的旋转力和往复力相互平衡，但是这也导致了内部弯矩的产生。高速运转，两个相同的定向曲柄行程导致中心轴上产生一个旋转载荷。气缸的旋转惯性力通常可以抵消部分曲轴对面的平衡力。一般来说，设计平衡物时平衡率在50%到100%之间。附件2：外文原文 南京理工大学紫金学院毕业设计（论文）任务书系：机械工程系专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名：张跃学 号：060104201设计(论文)题目：车用电动液压千斤顶结构设计起 迄 日 期: 2010年2月24 日2010年6月10 日设计(论文)地点:南京理工大学紫金学院指 导 教 师:邱明专业负责人:发任务书日期: 2010年 2 月 23日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：1 培养独立运用机械工程及自动化的理论知识进行机械设计的能力；2 熟练使用AutoCAD或CAXA进行工程绘图的能力；3 较熟练使用一门三维CAD软件进行计算机辅助设计的能力；2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1 课题任务本课题设计的千斤顶为车用电动液压千斤顶，要求其在满足工作要求的情况下还要便于携带。该千斤顶具有体积小、效率高、工作平稳等优点，广泛应用于流动性起重，如汽车、拖拉机等交通运输业。2 课题要求车用液压千斤顶需满足如下条件：（1）具有两级的液压缸；（2）千斤顶顶起的重量为1.0t；（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。本课题根据对车用电动液压千斤顶原理的分析，需要设计一种驱动机构和底板供油方式。通过确定系统的工作压力和工作载荷对电机进行了选择。同时需要液压缸和底板油路。本课题要求学生具备较好机械设计专业理论知识与实际应用能力。并且能运用三维CAD软件进行机械辅助设计，从而培养学生较好的CAD能力。同时应具备绘制和阅读机械图样能力。要求学生积极、广泛地收集相关资料，查阅参考文献。翻译相关英文资料。在做论文期间，要求学生抓紧有限时间，用于毕业设计。根据课题工作进度计划，按期完成相关工作。应有端正、严谨的工作态度，定期汇报工作成绩。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：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，用Pro/Engineer软件建立各零件实体和结构的装配体模型，并运用AutoCAD绘制装置的装配图和主要零件的工程图。3. 完成毕业论文的撰写。4主要参考文献：1 周士昌. 液压系统设计M. 北京: 机械工业出版社, 2003.2 章宏甲, 黄宜, 王积伟. 液压与气压传动M. 北京: 机械工业出版社, 2000.3 贾铭新. 液压传动与控制M. 北京: 国防工业出版社, 2001.4 朱文坚, 黄平, 吴昌林. 机械设计M, 北京: 高等教育出版社, 2005.5 王广怀. 液压技术应用M. 北京: 哈尔滨工业出版社, 2001.6 机械设计手册编委会. 机械设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 2004.7 林建亚, 何存兴. 液压元件M. 北京: 机械工业出版社, 1998.8 张利亚. 液压与气压设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 1997.9 机械工业出版社. 油压千斤顶M. 北京: 机械工业出版社, 2002.10 隗金文, 王慧. 液压传动M. 沈阳: 东北大学出版社, 2001.12.11 赵显新. 工程机械液压传动装置原理与检测M. 沈阳: 辽宁科学出版社, 1996.10.12 徐灏，邱宣怀，蔡春源，汪恺，余俊. 机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1992.1.13 成大先. 机械设计手册.单行本.液压传动M. 北京：化学工业出版社，2004.1.14 洪钟德. 简明机械设计手册M. 上海：同济大学出版社，2002.5.15 余梦生，吴宗泽.机械零部件手册M.北京：机械工业出版社，1996.6.16 成大先. 机械设计手册.单行本.润滑与密封M.北京：化学工业出版社，2004.1.17 姚兴军，汪晓云，唐建文.AutoCAD2004中文版机械设计手册M. 北京：兵器工业出版社，北京希望电子出版社，2004.12.18 范云霄.实用三维机械M.徐州：中国矿业大学出版社，2001.9.19 张利平.液压站设计与使用M.北京：海洋出版社，2004.2.毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2010年2月24日 3月19日 3月20日 3月31日4月1日 4月14日 4月15日 4月30日5月1日 5月25日5月26日 6月5日完成开题报告、英文翻译完成液压千斤顶的总体方案设计完成千斤顶中各个的结构设计和零件的三维模型完成工程图的绘制完成毕业论文撰写论文答辩所在专业审查意见：负责人： 2010年 2 月 22日学院（系）意见：院（系）领导： 2010 年 2 月23 日南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:张跃学 号：060104201系：机械工程专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:车用电动液压千斤顶结构设计指导教师:邱明讲师 (姓 名) (专业技术职务)材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计（论文）中期检查表12010年 3 月注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料合订成册，并统一存放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中（打印件一律用A4纸型）。 南京理工大学紫金学院本科生毕业设计（论文）选题、审题表系： 机械工程系 专业： 机械工程及自动化 指导教师姓 名邱明专业技术职 务讲师课题名称车用电动液压千斤顶结构设计适用专业机械工程及自动化课题性质ABCDE课题来源ABCD课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难适中易备注:课题简介液压千斤顶是一种常用的举升设备，具有体积小、效率高、工作平稳等优点，广泛应用于流动性起重，如汽车、拖拉机等交通运输业。本课题拟构思一种用于轿车的由电能驱动的液压千斤顶，要求完成其方案设计和具体结构设计，绘制设计方案图和部分零、部件工程图纸，进行有关设计分析计算。通过本课题的研究，使学生分析问题和解决问题的能力、工程机械设计能力和计算机应用能力等都能得到比较全面的锻炼和提高。课题应完成的任务和对学生的要求课题应完成的任务：1. 调研、收集资料，并阅读、消化资料；2. 电动液压千斤顶的设计需满足相关的功能和指标的要求；3. 完成电动液压千斤顶的方案设计；4. 绘制相关零、部件工程图纸；5. 进行有关分析、计算； 6. 按要求撰写毕业设计论文。本课题要求学生能综合运用机械工程及自动化的专业知识进行机械设计；同时具备一定的三维CAD软件操作能力。所在专业审定意见： 专业负责人(签名)： 年 月 日注：本课题由 张跃 同学选定，学号： 060104201 注：1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用；2有关内容的填写见背面的填表说明，并在表中相应栏内打“”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。填 表 说 明1该表的填写只针对1名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由2名及2名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。2“课题性质”一栏：A产品设计；B工程技术研究；C软件开发；D研究论文或调研报告；E其它。3“课题来源”一栏：A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C院、系级基金课题；D自拟课题。4“课题简介”一栏：主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：张跃学 号：060104201专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：车用电动液压千斤顶结构设计指 导 教 师:邱明 2009年 3 月 19 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述千斤顶作为一种传统顶举重物的工具，在建筑、铁路、医疗、汽车维修等各领域均得到广泛的应用。早在 2 0 世纪40年代，卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用，。在 90 年代后期国外研制出了便携式液压千斤顶等新型千斤顶。我国千斤顶技术起步较晚，由于历史的原因，直到1979年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改进和重新设计，在外形美观，使用方便，承载力大，寿命长等方面，都超过了国外的同类产品，并且迅速打人欧美市场。经过多年设计与制造的实践，除了卧室千斤顶以外，我国还研制出了新型折叠式液压千斤顶、快速升降千斤顶等多种千斤顶。目前我国出口的千斤顶已达到门类、规格齐全，形成系列产品根据传动类型的不同，可分为机械传动千斤顶和液压传动千斤顶，液压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。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。液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明1杠杆手柄2小油缸3小活塞4，7单向阀5吸油管6，10管道8大活塞9大油11截止阀12油箱图1. 液压千斤顶工作原理图图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，形成局部线中吸油；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升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升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。通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。传统的千斤顶都是用手动操作，这样既费时又费力。本文拟用电能来驱动液压千斤顶，手动千斤顶制造简单，价格低廉，但使用时必须用手不断操作才能升降套筒或举臂，所以费时费力，使用不方便;电动千斤顶相对提高了工作效率，避免了繁重的体力劳动，为司机创造出一种方便、高效、省力的修车环境和条件。参考文献1 周士昌. 液压系统设计M. 北京: 机械工业出版社, 2003.2 章宏甲, 黄宜, 王积伟. 液压与气压传动M. 北京: 机械工业出版社, 2000.3 贾铭新. 液压传动与控制M. 北京: 国防工业出版社, 2001.4 朱文坚, 黄平, 吴昌林. 机械设计M, 北京: 高等教育出版社, 2005.5 王广怀. 液压技术应用M. 北京: 哈尔滨工业出版社, 2001.6 机械设计手册编委会. 机械设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 2004.7 林建亚, 何存兴. 液压元件M. 北京: 机械工业出版社, 1998.8 张利亚. 液压与气压设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 1997.9 机械工业出版社. 油压千斤顶M. 北京: 机械工业出版社, 2002.10 隗金文, 王慧. 液压传动M. 沈阳: 东北大学出版社, 2001.11 赵显新. 工程机械液压传动装置原理与检测M. 沈阳: 辽宁科学出版社, 1996.12 徐灏，邱宣怀，蔡春源，汪恺，余俊. 机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1992.13 成大先. 机械设计手册.单行本.液压传动M. 北京：化学工业出版社，2004.14 洪钟德. 简明机械设计手册M. 上海：同济大学出版社，2002.15 余梦生，吴宗泽.机械零部件手册M.北京：机械工业出版社，1996.16 成大先. 机械设计手册.单行本.润滑与密封M.北京：化学工业出版社，2004.17 姚兴军，汪晓云，唐建文.AutoCAD2004中文版机械设计手册M. 北京：兵器工业出版社，北京希望电子出版社，2004.18 范云霄.实用三维机械M.徐州：中国矿业大学出版社，2001.19 张利平.液压站设计与使用M.北京：海洋出版社，2004.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一本课题要研究的问题本课题设计的千斤顶为车用电动液压千斤顶，要求其在满足工作要求的情况下还要便于携带。该千斤顶具有体积小、效率高、工作平稳等优点，广泛应用于流动性起重，如汽车、拖拉机等交通运输业。车用液压千斤顶需满足如下条件：（1）具有两级的液压缸；（2）千斤顶顶起的重量为1.0t；（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。图2 . 单向阀二本课题拟采用的技术路线电动液压千斤顶的工作方式是通过液压的传动，能量之间的转换。由给出的条件能够获得千斤顶最后所要做的机械能。由帕斯卡原理可以算出大活塞上的压力。由杠杆原理有当我们在小活塞上作用一个很小的力时，可以在大活塞上产生一个很大的力来举起负载。通过计算可以的得到要在小活塞上施加多大的力，选择液压泵等装置。根据能量的守恒可以算出需要的电能来选择电机。最后根据算出的数据画出零件图和装配图。三本课题拟采用的研究手段1严格按照毕业设计任务书的要求及安排的进度，在综合运用机械工程及自动化专业知识的基础上，针对电动液压千斤顶结构设计，按照课题要求，得到电动液压千斤顶的各个零件计算尺寸。2查阅机械设计手册等相关资料，选出各个零件的尺寸并算出其余部位的尺寸小。 3根据安装要求运用二维和三位CAD软件进行机械辅助设计，画出平面图和一张立体图。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：文献综述能基本总结千斤顶及液压千斤顶的设计发展史与研究现状，思路清晰，条理清楚。反映了该生有较好的专业基础知识和阅读科研文献的能力。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：从开题报告看，该生能较好的理解本课题所要研究的对象和拟解决的主要问题，并给出了较可行的技术路线。本课题以车用液压千斤顶作为研究对象，采用机械设计的基本理论设计一套具有两级的液压缸和合适驱动机构及底板供油方式的电动液压千斤顶，有较好的深度和广度。设计要求用三维CAD软件得到液压千斤顶各个部分的三维零件实体和装配体，并绘制出结构的装配图和主要非标准件零件图，有较合理的设计工作量。开题报告中给出了传动机构简图，预测毕业论文能按正常进度完成。 指导教师： 2010 年3月25日所在专业审查意见： 负责人： 2010 年3月27日 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 页 共页目次1 绪论 .11.1 课题研究的目的和意义 .11.2 课题的国内外发展研究现状 .21.3 课题研究的主要内容 .22 电动液压千斤顶概论 .32.1 液压千斤顶工作原理 .32.2 设计要求 .32.3 确定总体方案 .42.4 电动液压千斤顶使用注意事项 .83 参数确定 .93.1 电机选择 .93.2 顶升液压缸参数的确定 .113.3 吸油缸参数的计算 .153.4 油箱的设计 .183.5 密封圈的选择 .193.6 弹簧的设计 .213.7 键的选择 .244 技术要求 .254.1 缸体技术要求 .254.2 缸盖技术要求 .265 强度校核 .275.1 缸体与缸盖焊接强度校核 .275.2 缸头螺纹联接处强度校核 .285.3 底座的校核 .295.4 柱塞缸缸体校核 .29结论 .31致谢 .32参考文献 .33本科毕业设计说明书（论文）第34页 共33页1 绪论1.1 课题研究的目的和意义据统计，国内的轿车保有量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，其构造简单、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，国内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。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。1.3 课题研究的主要内容（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。2 电动液压千斤顶概论2.1 液压千斤顶工作原理图2.1 液压千斤顶工作原理图1杠杆手柄 2小油缸 3小活塞 4，7单向阀 5吸油管 6，10管道8大活塞 9大油缸 11截止阀 12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，形成局部线中吸油；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升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升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。2.2 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。（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。2.3 确定总体方案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，吸程柱塞泵通过单向阀2从油箱吸油，压程中单向阀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。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，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。3 参数确定3.1 电机选择图3.1 电机根据系统的详细情况,参考有关设计手册，确定系统压力p12.5MPa,液压缸的最大支撑重量F=1.010N设定第二级液压缸的上升速度v=0.005m/s则根据公式(3.1)式中d液压缸内径，mm；p系统工作压力，MPa；F最大支撑重量，N。取d32mm此时液压缸内的压力流量Q系统的流量，。此时液压缸用来支撑重物的功率为(3.2)(3.3)式中 电机的额定功率，W；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率相同，故用，一般0.9。本系统取0.9.容量损失 因内泄漏、气穴和油液在高压下受压缩而造成的流量上的损失，内泄露是主要原因，本设计取=1。带入相关数据可得取=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内径 d=50mm,则对应的外径取D=60mm。第一级的上升平均速度为(3.4)式中 Q系统的流量，；d液压缸内径，mm；上升速度，m/s。带入数据可得根据可得(3.5)式中 F负载力，N；电机的额定功率，W；机械损失；容量损失。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3.2 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，其原理图如下图3.2 顶升液压缸原理图3.2.1 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=。3.2.2 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。3.2.3 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(3.6)式中 v活塞的外伸速度，m/s；Q 进入液压缸的流量，；A 活塞的作用面积，；d 活塞直径，m。第二级液压缸的速度定为0.002m/s由上述公式知：第一级液压缸的速度为3.2.4 液压缸的上升时间(3.7)活塞杆伸出时式中t液压缸的作用时间，s；V液压缸的容积，；A液压缸的作用面积，；s液压缸行程，m；Q进入（或流出）液压缸的流量，。液压缸上升时间为第一级和第二级的时间之和即第一级的运动时间，s；第二级的运动时间，s。在本次设计中，查机械设计手册，定第一级的行程为90mm，第二级的行程为63mm。则3.2.5 液压缸的储油量液压缸的储油量(3.8)式中V液压缸的储油量，；A液压缸的作用面积，；s液压缸行程，m。根据公式的液压缸的储油量为3.2.6 液压缸输出功率液压缸的输出功率(3.9)式中N液压缸的输出功率，W；F液压缸的输出力，N；v液压缸的输出速度，m/s。液压缸的最大输出功率为3.2.7 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:第一级液压缸的参数选为，。参数表如表3.1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 mmP16MPa202531.5P16MPa202531.3.3.5.9245第二级按中等壁厚计算 当时，液压缸缸筒厚度，此时(3.10)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。试验压力，p16MP时，1.5PMPa3.2.8 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。已知液压缸的第二级平均速度为0.005m/s.即可取v =0.01m/s.管内液体的流动速度定为2m/s。(3.11)式中液压缸油口直径，m；d 液压缸直径，m；v 液压缸最大输出速度，m/s；油口液流速度，m/s。根据加工的需要，取油口直径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:(3.12)式中h缸底的厚度，mm；d液压缸内径，mm；缸底油口直径，mm；试验压力，1.5PMPa；缸底材料的需用应力，MPa。根据上述公式取d=10mm3.3 吸油缸参数的计算3.3.1 吸油缸速度计算该液压缸选择柱塞式类型，选定内径d=10mm。根据液压缸的流量相同。即(3.13)式中A吸油缸的柱塞面积，；吸油缸的柱塞运动速度，m/s；起升液压缸的第一级内径面积，；起升液压缸的第一级的上升速度，m/s。则3.3.2 作用于吸油缸柱塞上的力已知液压系统中最大压力为p=12.44MP,则作用于柱塞上的力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，其关系如下式中d吸油缸的内径，mm；h柱塞的行程，mm；n电机的转速，r/s；Q系统的流量，。根据上述公式：3.3.3 吸油缸壁厚的计算按中等壁厚计算，当时，吸油缸缸筒属于中等壁厚，此时式中强度系数，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：0.112c取3mm。3.3.4 油口直径的确定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.管内液体的流动速度定为2m/s.由油口的直径计算公式式中吸油缸油口内径，m；d 吸油缸直径，m；v 吸油缸最大输出速度，m/s；油口液流速度，m/s。取油口直径4mm3.3.5 缸底厚度的计算本设计采用的是平行缸底,当缸有油口时式中h缸底的厚度，mm；d液压缸内径，mm；试验压力，1.5P.MPa；缸底材料的需用应力，MPa。根据上述公式取d=3mm3.4 油箱的设计图3.4 油箱1吸油管2网式滤油器3滤油网4通气孔5回油管6顶盖7油面指示器8、10隔板9放油塞油箱容量的计算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)式中H一个周期的平均发热功率，W；T一个周期时间，s；第i个工况的输入功率，W；第i个工况的效率；第i个工况的持续时间，s。b) 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，；H油箱需要散热的热功率，W；油温（一般以55考虑）与周围环境温度的温差，；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K89，良好时K=1517.5，风扇强行冷却时K2023，强迫水冷时110175。本次设计选择K=9,此时散热面积为：0.0269c 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，t的计算公式为（3.17）式中A散热面积，。代入数据可得则油箱的容积为V=389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。3.5 密封圈的选择根据系统压力以及活塞的运动速度，本课题设计选择O形橡胶密封圈，其有关图形和尺寸公差如 时，。内径的公差为时，。内径的公差为如图3.5所示图3.5 O形橡胶密封圈相关参数如表3.2所示表3.2 O形橡胶密封圈公差及尺寸d1d2d1d2内径公差1.800.082.650.093.550.105.300.137.000.15内径公差1.800.082.650.093.550.105.300.137.000.1514.015.016.017.018.00.17*51.553.054.556.058.060.061.563.065.067.069.071.073.075.077.080.00.440.53*19.020.021.222.423.525.025.826.528.030.00.2231.532.533.582.585.03.6 弹簧的设计3.6.1 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。设计如下图3.6 圆柱螺旋压缩弹簧的结构参数根据公式 （3.18）式中P弹簧负荷，MPa；D弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，mm；K屈服系数，其中为绕度比。根据油口的直径确定弹簧的外径D= 3 mm，C=8,则d=0.375 mm，K=0.937，取P=1N。则50MPa，满足要求。3.6.2 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，其推力初步定为P=1N，其切应力根据相关资料查询确定为100MPa，初步定绕度比C7。由此初步确定弹簧材料直径d由知D=7d式中P弹簧负荷，N；D弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，mm；K屈服系数，其中为绕度比。当C=7时，K=0.932。取d=0.4mm则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，其推力初步定为P=1N，其切应力根据相关资料查询确定为100MPa，初步定绕度比C7。由此初步确定弹簧材料直径d由，知D=7d式中P弹簧负荷，N；D弹簧中径，mm；d弹簧材料直径，mm；K屈服系数，其中为绕度比。当C=7时，K=0.932。取d=0.4mm则D=7d=2.8mm根据柱塞的设计要求知，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mm（3.19）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3.6.3 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锰弹簧钢，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C5。由此初步确定弹簧材料直径d由知D=5d 故有 式中P弹簧负荷，N；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，其中为绕度比。当C=5时，K=0.915弹簧的作用取d= 1.8mm则D=5d=9mm3.7 键的选择本次设计选用的键为平键，其结构图如下图3.7 平键联接的剖面和尺寸4 技术方面的要求4.1 缸体技术要求a) 缸体端部的联接结构采用焊接。如下图图4.1 缸体b) 缸体的材料常采用20、35、45号无缝钢管，因20号钢机械性能略低，且不能调质，应用较少，当缸筒与缸底，缸头，管接头或耳轴等件需焊接时，则应采用焊接性能较好的35钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45号钢，并调质到。缸体毛坯液可采用锻钢、铸钢或铸铁件。铸钢可采用ZG35B等材料，铸铁可采用HT200-HT350间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，因此选择的材料要较好才能满足性能要求，故选择45钢。c) 缸体的技术要求如下1) 缸体内径采用H8配合。本次设计采用的粗糙度为Ra1.6，且均需珩磨。 图4.2 耳环型、柱塞型缸体2) 本次设计中缸体内径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，孔径或轴线的中心线对缸体内孔轴线) 为了放置腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀厚度为的铬层。镀后进行珩磨或抛光。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,HT350铸铁等材料。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)、（活塞杆的缓冲孔）、（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。、与d的同轴度公差值为0.03mm。端面A、B与直径d轴心线级精度选取。导向孔的表面粗糙度为Ra1.25。图4.3 缸盖5 强度校核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。只要校核缸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（5.1）式中 d液压缸直径，mm；液压缸外径，mm；焊缝底径，mm；焊接效率，通常取0.7。, 取则a式中F液压缸输出的最大推力，N；在本次设计中最大压力即为负载最大重力F=1.0N.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：螺纹处的切应力为： （5.2）合成应力为：（5.3）式中F缸体螺纹处所受的压力N在压强最大时F最大，最大为1008N.液压缸内径，mm；液压缸外径，mm；螺纹外径，mm；K螺纹拧紧系数，静载时，取K=1.25-1.5,动载时取K=2.5-4.螺纹内摩擦系数，一般取0.12螺纹处的拉应力，MPa；螺纹处的切应力，MPa；合成应力，MPa；螺纹材料的许用应力，MPa；螺纹材料的屈服极限，MPa；n 安全系数，通常取n=1.5-2.5。取K=2.5, =0.12, =80MPa将相关数据带入公式知拉应力切应力合成应力5.3 底座的校核底座承受的是柱塞缸的横向切应力，其大小为（5.4）式中横向切应力，MPa；F柱塞对底座的压力，N；h 支座宽度，m；b支座长度，m。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 式中缸体横向拉应力，MPa；F缸体受到的横向拉力，N；缸体外径，m；d缸体内径，m。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，确定该系统的工作所承受的压力，结合设计的要求对电机进行了选择。根据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。致谢光阴似箭，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，以及在最初构思时，应该注意的各种问题。是他对本人的精心指导，是他的耐心教导和积极督导，才使我能按时按量完成本毕业设计。我还要感谢进行毕业设计中期检查的各位领导和机械工程系的其他老师，他们及时的给我指出了毕业设计当中的不足，并且给予我很多完成设计的便利条件。“三人行，必有我师”。我还要特别感谢，我们同一个设计组的其他同学，他们给了我很多不错的建议。在各位老师和同学的大力帮助下，才使我的毕业设计得以完成。最后，再次对他们给予我的帮助，表示衷心的感谢！并对论文审阅老师的辛勤劳动表示敬意。参 考 文 献1 周士昌. 液压系统模块设计M. 北京: 机械工业出版社, 2003.2 章宏甲, 黄宜, 王积伟. 液压与气压传动M. 北京: 机械工业出版社, 2000.3 贾铭新. 液压传动与控制M. 北京: 国防工业出版社, 2001.4 朱文坚, 黄平, 吴昌林. 机械设计M, 北京: 高等教育出版社, 2005.5 王广怀. 液压技术应用M. 北京: 哈尔滨工业出版社, 2001.6 机械设计手册编委会. 机械设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 2004.7 林建亚, 何存兴. 液压元件M. 北京: 机械工业出版社, 1998.8 张利亚. 液压与气压设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 1997.9 机械工业出版社. 油压千斤顶M. 北京: 机械工业出版社, 2002.10 隗金文, 王慧. 液压传动M. 沈阳: 东北大学出版社, 2001.12.11 赵显新. 工程机械液压传动装置原理与检测M. 沈阳: 辽宁科学出版社, 1996.10.12 徐灏，邱宣怀，蔡春源，汪恺，余俊. 机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1992.1.13 成大先. 机械设计手册.单行本.液压传动M. 北京：化学工业出版社，2004.1.14 洪钟德. 简明机械设计手册M. 上海：同济大学出版社，2002.5.15 余梦生，吴宗泽.机械零部件手册M.北京：机械工业出版社，1996.6.16 成大先. 机械设计手册.单行本.润滑与密封M.北京：化学工业出版社，2004.1.17 姚兴军，汪晓云，唐建文.AutoCAD2004中文版机械设计手册M. 北京：兵器工业出版社，北京希望电子出版社，2004.12.18 范云霄.实用三维机械M.徐州：中国矿业大学出版社，2001.9.19 张利平.液压站设计与使用M.北京：海洋出版社，2004.2.

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