液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電系 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級 機(jī)電0505 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo) 教師 日 期 2007年12月 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求： 1、分析研究液壓千斤頂結(jié)構(gòu)原理圖； 2、設(shè)計(jì)一個液壓千斤頂，繪制工作結(jié)構(gòu)原理圖； 3、寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：論述方案、參數(shù)選擇、計(jì)算過程等 4、設(shè)計(jì)要求參數(shù)表： 額定起重量Gn（T） 最低高度HW 起升高度三（mm） 手柄操作力W（N） (mm) 5 200 100 400 設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：

2、 第一周：確定題目； 第二周：資料調(diào)研，設(shè)計(jì)概況； 第三周：按要求參數(shù)選擇、計(jì)算過程； 第四周：材料的整理和錄入； 第五周：完成設(shè)計(jì)的摘要和前言； 第六周：完成全部設(shè)計(jì)； 第七周：交設(shè)計(jì)（論文），指導(dǎo)教師審核，修改設(shè)計(jì)（論文） 第八周：答辯。 指導(dǎo)教師（簽名）： 摘要 本文從液壓千斤頂結(jié)構(gòu)與工作原理的分析，按要求對參數(shù)進(jìn)行選擇，按參數(shù)進(jìn)行 設(shè)計(jì)、教核，四個方面，層層推進(jìn)，步步為營，逐步闡述液壓千斤頂設(shè)計(jì)的全過程。 尤其在手柄，頂桿，液壓缸，焊接夾具設(shè)計(jì)中，運(yùn)用已掌握的液壓結(jié)構(gòu)原理知識、機(jī) 械設(shè)計(jì)與制造理論及計(jì)算公式、機(jī)械加工工藝，確定了整個液壓系統(tǒng)各個零件的幾何 尺寸，確保了液壓千斤頂

3、的質(zhì)量和強(qiáng)度。 該液壓千斤頂額定起重量為5 T,極限為6 T,當(dāng)超過5.5 T時(shí)自動泄荷，保證 千斤頂不會因?yàn)槌?fù)荷而損壞。該液壓千斤頂系統(tǒng)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維 護(hù)方便,抗拉性能強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定可靠。手柄的靈活設(shè)計(jì)及低強(qiáng)度運(yùn)行,更增加了千斤 頂使用的普便性。 關(guān)鍵詞：工作原理,幾何尺寸,手柄設(shè)計(jì),加工工藝,強(qiáng)度 目錄 摘 要 I 1 液壓技術(shù) 1 1.1液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 1 1.2千斤頂?shù)姆诸惣坝猛? 2 2 液壓千斤頂工作原理分析 4 2.1液壓千斤頂?shù)淖饔? 5 2.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析 5 3 液壓缸的設(shè)計(jì) 6 3.1 液壓缸的主要形式及

4、選材 6 3.2（液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力 6 3.3液壓缸的輸出力與輸出力 7 3.4 液壓缸的輸出速度 7 3.5 液壓缸的功率 8 3.6小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 8 4 液壓控制閥 9 4.1 方向控制閥 9 4.2 普通單向閥 9 4.3背壓閥 9 5 拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì) 10 5.1 彎曲桿（手柄）的設(shè)計(jì) 10 5.2求得支座反力 10 5.3 梁的剪應(yīng)力 FS 及彎矩 M 10 5.4確定危險(xiǎn)截面 11 5.5 活塞桿（拉壓桿）的設(shè)計(jì) 13 6 液壓油的選用 14 7 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 15 7.1 熱處理 15

5、 7.2 制訂工藝路線 15 8 焊接夾具設(shè)計(jì) 17 8.1 設(shè)計(jì)理由 17 8.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理 17 8.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 17 結(jié) 論 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 附 錄 A 25 1 液壓技術(shù) 1.1液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 自 18 世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動技術(shù)已有二三百年的 歷史。直到 20 世紀(jì) 30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世 界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各 種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng) 用于

6、各種自動機(jī)及自動生產(chǎn)線。 本世紀(jì) 60 年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅 速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、 高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓 元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制 (CDC) 、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研 究的方向。我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程 機(jī)械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行 設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并

7、在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。 液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)： (1) 由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機(jī) 構(gòu)，這是比機(jī)械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動， 以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī) 等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大 方。 (2) 液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體 積為電動機(jī)的12%?13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和 電動機(jī)的十分之一，液壓泵和液

8、壓馬達(dá)可小至0.0025 N/W(牛/瓦)，發(fā)電機(jī)和電動機(jī) 則約為 0.03 N/W。 (3) 可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào) 速，調(diào)速范圍可達(dá)1 ： 2000,并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 (4) 傳遞運(yùn)動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床 中的磨床傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。 (5) 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)——借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤 滑，因此使用壽命長。 (6) 液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)自動化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電 氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控

9、。 (7) 液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 液壓傳動的缺點(diǎn)是： (1) 液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能 保證嚴(yán)格的傳動比。 (2) 液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動特 性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工 作。 (3) 為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精 度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。 (4) 液壓傳動要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。 (5) 液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)是主要的

10、，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺 點(diǎn)正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。 1.2千斤頂?shù)姆诸惣坝猛? 千斤頂是一種起重高度小(小于lm)的最簡單的起重設(shè)備，它主要用于廠礦、交 通運(yùn)輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠， 一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托 爪在小行程內(nèi)頂升重物的,輕小起重設(shè)備它有機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式千斤頂又 有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費(fèi)力，一般只用于機(jī)械維修工作，在修 橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其 缺點(diǎn)是起重高度有限，起

11、升速度慢。 液壓千斤頂分為通用和專用兩類。 專用液壓千斤頂使專用的張拉機(jī)具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，對預(yù)應(yīng)力鋼筋 施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞 及彈簧等部分組成。它的特點(diǎn)是：沿拉伸軸心有一穿心孔道，鋼筋（或鋼絲）穿入后由 尾部的工具錨固。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時(shí)帶動自動控制系統(tǒng)日新月異更新，液壓技術(shù)的 應(yīng)用正在不斷地走向深入。 2 液壓千斤頂工作原理分析 擊物 1 i8 [ -9 :A L i-10 Ln \

12、2 圖 2.1 液壓千斤頂工作原理圖 1.杠桿手柄 2.小油缸 3.小活塞 4.單向閥 5.吸油管 6.管道 7.單向閥 8.大活塞 9.大油缸 10.管道 11.截止閥 12.油箱 圖 2.1 是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸 9 和大活塞 8 組成舉升液壓缸。杠桿 手柄 1、小油缸 2、小活塞 3、單向閥 4 和 7 組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞 向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥4 打開，通過吸油 管 5 從油箱 12 中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥 4 關(guān)閉，單向閥 7 打開，下腔的油液經(jīng)管

13、道 6 輸入舉升油缸 9 的下腔，迫使大活塞 8 向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時(shí)，單向閥 7 自動關(guān)閉，使油液不能倒流， 從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復(fù)扳動手柄，就能不斷地把油液壓入液壓缸 下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥 11，液壓缸下腔的油液通過管道 10、截 止閥 11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼? 通過對上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動的基本工作原 理。液壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時(shí)，小油缸2 輸出壓力油，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6 及單向閥 7，推動 大活塞 8 舉起

14、重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。大活塞 8 舉升的速度取決于 單位時(shí)間內(nèi)流入大油缸 9 中油容積的多少。由此可見，液壓傳動是一個不同能量的轉(zhuǎn) 換過程。 2.1液壓千斤頂?shù)淖饔? 本液壓千斤頂是杭州萬海五金經(jīng)營部銷售的 QYL5D 油壓千斤。為三一重工股份有 限公司配套加工的外協(xié)件，它用在飛機(jī)的起落架以及吊車，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、 壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)的支撐架的機(jī)構(gòu)中，主要是起到支撐作用。因此，該零件的質(zhì)量及精 度在使用中是非常重要的，必須制作出合理的工藝規(guī)程以確保零件的質(zhì)量。 2.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析 該系統(tǒng)是一個組焊件，技術(shù)條件要求為：組焊后加工，熱處理調(diào)質(zhì)達(dá)到HB240? H

15、B280。表面粗糙度最高達(dá)到Ra2.3 Mm,最低達(dá)到Ral2.5 Mm,尺寸公差較小，另外 有一處位置公差要求，這就需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工過程。本零件用于大 批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運(yùn)用了：杠桿原理，帕斯卡原理，單向閥單向?qū)ㄔ淼取? 3 液壓缸的設(shè)計(jì) 3.1 液壓缸的主要形式及選材 液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動或擺動運(yùn)動。它 是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，除單個使用外，還可幾個組合或 與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動，因 此應(yīng)用十分廣泛。 液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三

16、大類；按作用 方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。 由于液壓缸要承受較大壓強(qiáng)，故液壓缸采用：45 號鋼活塞式單作用液壓缸。 3.2（液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力 （1）額定壓力 Pn: 也稱為公稱壓力，是液壓缸能用以長期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面 積上的法向力圖3.1。單位為Pa，其值為： Pn=G/A=5X104 三（3.14X0.2X0.2） =3.98X 105 Pa 圖 3.1 液壓缸的計(jì)算簡圖 式中：f為活塞桿承受的總負(fù)載；A為活塞的工作面積。 L 上式表明，液壓缸的工作壓力是由于負(fù)載的存在而產(chǎn)生的，負(fù)載越大，液壓缸的 壓力也越大。 表3.

17、1為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。 表3.1液壓缸公稱壓力（MPa） 0.4 0.63 1 2.5 4 6.3 10 16 20 25 31.5 2)工作壓力 P： 由于活塞的重力大約在 g=10N 左右，要遠(yuǎn)比物體的重力小，所以可以忽略不計(jì)。 所以 p = FL = (g+G)/A=5 . 001X 104 三(3.14X0.2X0.2) A =3.98168X105 Pa ~Pn = 3.98 X 105 Pa (3)最高允許壓力Pmax : 也稱試驗(yàn)壓力，是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為 pmax W 1.5Pn =1.5 X 3 .

18、98X 105 Pa =5.97X105 Pa ~0.6 MPa 3.3 液壓缸的輸出力與輸出力 (1) 液壓缸的理論輸出力 F 等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積，即 出 F = pA =AG=5 X 104 N 由于液壓缸為單活塞桿形式，因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下 液壓缸往復(fù)運(yùn)動的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等，故液 壓缸的的實(shí)際輸出力小于理論作用力。 (2) 液壓缸的理論輸入力: F =F XA -FA =5X 104 X (0.022^0.22)=5X 102 N 入出12 式中:A表示小液壓缸的橫截面積,0.02(m)表示

19、小液壓缸的半徑，A表示大液 12 壓缸的橫截面積,0.2(m)表示大液壓缸的半徑。 3.4 液壓缸的輸出速度 ( 1 )大液壓缸的輸出速度 nSA/A=10X0.3X0.01=0.03 m/min 12 q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min 1 式中：V為液壓缸的輸出速度；q為輸入液壓缸工作腔的流量；A為大液壓缸工 2 作腔的有效面積； A 表示小液壓缸的橫截面積； n =10 表示小液壓缸每分鐘回程 10 1 次；S=0.3 m表示小液壓缸工作行程為300 mm (2)速比九V v A k = ~2 - 1 v

20、v A 12 式中：V為活塞前進(jìn)速度；V為活塞退回速度；A為活塞無桿腔有效面積；A為 1 2 1 2 活塞有桿腔有效面積。 速度不可過小，以免造成活塞桿過細(xì)，穩(wěn)定性不好。其值如表3.2示： 表 3.2 液壓缸往復(fù)速度比推薦值 工作壓力p/Mpa W10 1.25 ?20 >20 往復(fù)速度比九 v 1.33 1.46 ?2 20 3.5 液壓缸的功率 ( 1 )輸出功率 P ：液壓缸的輸出為機(jī)械能。單位 W ，其值為 : 0 p = Fv =5X 104X0.03 =1500 W 0 式中： F 為作用在活塞桿上的外負(fù)載； v 為活塞平均運(yùn)動速度。

21、(2) 輸入功率pi :液壓缸的輸入為液壓能。單位為W,它等于壓力和流量的乘積， 即 q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min 1 p = pq =3.98168X 105 X3.768X 10-3 =1500.3 W i 式中： p 為大液壓缸的工作壓力； q 為大液壓缸的輸入流量。 由于液壓缸內(nèi)存在能量損失(摩擦和泄露等)，因此，輸出功率小于輸入功率 3.6小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 (1) 小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力, 即： F=500 N (2) 小液壓缸的流速為： V=(A /A )X V =100X 0.03=3

22、 m/min 大 小 大 (3) 小液壓缸的流量為： q=nSA=10X0.3X3.14X(0.02)2=3.768X10-3 L/min 1 半徑(mm) 壁厚(mm) 材料 類型 20 2 HT200 單作用活塞式 4 液壓控制閥 4.1 方向控制閥 方向控制閥是控制液壓系統(tǒng)中油液流動方向的，它為單向閥和換向閥兩類。單向 閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。 4.2 普通單向閥 普通單向閥簡稱單向閥，它的作用是使用油液只能沿一個方向流動，不許反向倒 流。圖4.1所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號。壓力油從pl流入時(shí)，克服彈簧 3作用在閥芯2上的力，使閥芯2

23、向右移動，打開閥口，油液從pl 口流向p2 口。當(dāng) 壓力油從p2 口流人時(shí)，液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，液流不 能通過。 (a)結(jié)構(gòu)原理圖 (b)圖形符號 圖 4.l 單向閥 1、閥體；2、閥芯；3、彈簧 單向閥的彈簧主要用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使閥芯可靠復(fù)位，為了減 小壓力損失，彈簧鋼度較小，一般單向閥的開啟為0.03 MPa?0.05 MPa (如換上剛 度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá)到0.2 MPa?0.6 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用)。 4.3 背壓閥 為了液壓缸不超過最高允許壓力pmax =0.6 Mpa，需要在回油路上并聯(lián)一個0.55 MP

24、a的背壓閥。只需將4.2中設(shè)計(jì)的單向閥換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá) 到0.55 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用。這樣，當(dāng)壓力超過0.55 MPa時(shí)，背壓閥自動打開 泄荷，使液壓缸免受損壞。 5 拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì) 5.1 彎曲桿（手柄）的設(shè)計(jì) 工程中常存在大量受彎曲的桿件,這些桿件在外力作用下常發(fā)生彎曲變形 ,以彎 曲為主要變形的桿件稱為梁.工程力學(xué)中對梁作以下規(guī)定: 梁任一橫截面上的剪力,其值等于該截面任一側(cè)梁上所有橫向力的代數(shù)和。 梁任一橫截面上的彎矩 ,其值等于該截面任一側(cè)所有外力對形心的力矩的代數(shù) 和。 5.2求得支座反力 試選擇45號正火鋼，設(shè)計(jì)為環(huán)形截面（如圖5.5）

25、,畫出受力圖（如圖5.1 a）進(jìn)行受 力分析,由梁的平衡方程求得支座反力（如圖5.2 b）: F + 1 F - F = 0 2 （式 5-1） FL 11 - FL = 0 2 （式 5-2） 聯(lián)立（1）（2）代入數(shù)據(jù) F=500 2 N L=1 M 1 L=0.2 M , 得: 2 F= 125 N F = 625 N 1 5?3梁的剪應(yīng)力FS及彎矩M 以 B 點(diǎn)為分界點(diǎn)將 AC 桿分為兩段: AB 段: F（A） = F = 125 N 51 M（B 點(diǎn)右側(cè)）=125 X （1-0.2）=100 N*M BC 段: F（

26、C） = - F = -500 N 52 M（B 點(diǎn)右側(cè)）二 500X0.2 =100 N*M 根據(jù)以上結(jié)果可繪出剪力圖（圖5.3 c）和彎矩圖（圖5.4 d）： b=100mn 圖呂 匕二己0円円 F2=5OON F=625N Fi=125N -C 7\ 七=500N 5.4 確定危險(xiǎn)截面 （1） b點(diǎn)所在截面的彎矩最大，即正應(yīng)力最大，c點(diǎn)所在截面的剪力最大，即切 應(yīng)力最大。所以C,B兩點(diǎn)所在截面為危險(xiǎn)截面。 （2） B 截面的截面系數(shù)為: 3.14 D (1 -a ) 3.14 x 0.33(1 - 0.44) W = W = 3 4—= z

27、y 32 32 = 1 .5986 x103m3 其中：a =-=空=0.4 D為外徑，d為內(nèi)徑(如圖5.5) 4 D 0 .3 B 截面的正應(yīng)力為 : a max =M/W =100/1.5986X 10-3 =6.25X 104 Pa Z C 截面的切應(yīng)力為 : Tmax =2F/A =2X500/(3.14X0.3X0.3)=3.538X103 Pa S 有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得45號，正火鋼的許用切應(yīng)力為30 MPa?40 MPa,許用正應(yīng) 力為275 MPa,由于B截面的正應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力，C截面的切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許 用應(yīng)力，這樣勢必造成鋼材的浪費(fèi)，為節(jié)省鋼材降低成本

28、，提高效益，需要重新選擇 材料。 圖 5.5 環(huán)形截面 圖 5.6 實(shí)心截面 (3) 重新選擇材料設(shè)計(jì)截面 選用實(shí)心圓柱松木梁(如圖5.6),其許用正應(yīng)力為[a ]=7 MPa，其許用切應(yīng)力為 [T]=1 MPa。 B 截面的彎曲截面系數(shù)為： W = W = 3.14D3-3 M3 ZY B 截面的正應(yīng)力為: a max = M/W =100/2.649X10-3=3.7X104 Pa Z C 截面的切應(yīng)力為: Tmax = 2)=9.436X103 Pa S (4) 校核強(qiáng)度： a max = 3.7X 104 PaV [a ]= 7 MPa Tmax

29、= 9.436X 103 PaV [T]= 1 MPa 因此，梁的強(qiáng)度是足夠的，其實(shí)際生活中，許多木材都是能夠滿足其強(qiáng)度的，如 柳木，楊木。所以，將梁制成可活動的零件，則千斤頂?shù)膽?yīng)用，尤其是在農(nóng)業(yè)、工業(yè) 生活中的應(yīng)用，更為廣泛和方便。 5.5 活塞桿(拉壓桿)的設(shè)計(jì) 工程實(shí)際中經(jīng)常遇到承受軸向拉伸或壓縮的構(gòu)件。例如，內(nèi)燃機(jī)中的連桿，鋼木 組合桁架中的鋼拉桿等。 承受軸向拉伸或壓縮的桿件稱為拉壓桿。實(shí)際拉壓桿的形狀，加載和連接方式各 不相同，但都可簡化成圖5. 7所示的計(jì)算簡圖，它們的共同特點(diǎn)是作用于桿件上的外 力的合力作用線與桿件軸線重合，桿件的主要變形是沿軸線方向的伸長或縮短。 (1

30、) 千斤頂?shù)幕钊麠U即為簡單的拉壓桿，圖5.7即為水平放置的活塞桿,試選材HT100, 有《機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)》(陳立德主編)查得其許用拉應(yīng)力為[a ]= 80 MPa (2) 設(shè)計(jì)截面：選擇拉壓桿的半徑為 r= 4mm 則其許用應(yīng)力為： a max = F/A= 500/(3.14X0.004X0.004)=9.95 MPa (3) 教核強(qiáng)度: a max = 9.95 MPa V [a ]= 80 MPa 由此可見,滿足其強(qiáng)度。 (4) 確定許用載荷: Fmax W AX [a ]= (3.14X0.004X0.004)X80X 106= 4X 103 N Fi Fe

31、 圖 5.7 拉壓桿計(jì)算簡圖 6 液壓油的選用 液壓傳動所用液壓油一般為礦物油。它不僅是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，而 且還有潤滑，冷卻和防銹的作用。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。 為了更好地傳遞運(yùn)動和動力，液壓油應(yīng)具備如下性能： (1)潤滑性能好； (2)純凈度好，雜質(zhì)少； (3) 合適的粘度和良好的粘溫特性； (4) 抗泡沫性，抗乳化性和防銹性好，腐蝕性小； (5) 對熱，氧化，水解都有良好的穩(wěn)定性，使用壽命長； (6) 對液壓系統(tǒng)所用金屬及密封件材料等有良好的相容性； (7) 比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高，流動點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。

32、 一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用性能和工作環(huán)境等因素確定液壓油的品種。當(dāng)品種確定 后，主要考慮油液的粘度。在確定油液粘度時(shí)主要應(yīng)考慮系統(tǒng)工作壓力，環(huán)境溫度及 工作部件的運(yùn)動速度。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大，環(huán)境溫度較高，工作部件運(yùn)動速度較大 時(shí)，為了減少泄漏，宜采用粘度較高的液壓油。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力小，環(huán)境溫度較低， 而工作部件運(yùn)動速度較高時(shí)，為了減少功率損失，宜采用粘度較低的液壓油。 當(dāng)選購不到合適粘度的液壓油時(shí)，可采用調(diào)和的方法得到滿足粘度要求的調(diào)和 油。當(dāng)液壓油的某些性能指標(biāo)不能滿足某些系統(tǒng)較高要求時(shí)，可在油中加入各種改善 其性能的添加劑，如抗氧化，抗泡沫，抗磨損，防銹以及改進(jìn)粘溫特性的添加劑，使 之適

33、用于特定的場合。 因此，該千斤頂選用千斤頂專用液壓油。 7 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7.1 熱處理 千斤頂絲杠是由連接頭和缸體組成的,它們都是采用 45鋼的。而在它們加工前要 經(jīng)過正火處理，以增加它們的切削性能，來消除應(yīng)力，細(xì)化組織，防止產(chǎn)生變形與開 裂。接著進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)和精加工。然后需要進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火和低溫回火， 以便提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；低溫回火的目的是消除應(yīng)力，防止，磨削 加工時(shí)產(chǎn)生裂紋。 加工后需要進(jìn)行保溫處理，可以使工件不易變形，誤差較小。最后用冷卻液進(jìn)行 處理，為以后使連接頭和缸體的裝配打下基礎(chǔ)。 7.2 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的

34、幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬 能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì) 效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （1）連接頭的加工工序如下： 工序一：選擇實(shí)心鋼外徑為中140mm的毛坯，在下料機(jī)上取L=100mm長。 工序二:在CA6140xl500車床上夾右端外圓車左端外圓車成中133、車成中121、中42、 中100、8X45°、1.5X45°，掉頭夾外圓找正車成SR80球面。 工序三：檢驗(yàn)。 （2）杠體的加工工序如下： 工序一：選擇毛皮中168X28管材，在下料機(jī)上取L=

35、500mm長。 工序二：車距左、右端面100往里車架位見圓，L-60,在左端面車深孔引孔? 120 +o.2 , -0.2 L=90 mm 深。 工序二：深孔鏜：粗、精鏜內(nèi)孔為? 120 + 0.2。 -0.2 工序四：夾左端內(nèi)孔，右端上中心架，在右端車接頭止口配合尺寸? 121 + 0..05， L=16 0 深。 3）組焊件的加工工序如下： 工序一：鉗工：①將焊接件備齊，并清洗干凈。 ②用自制夾具按焊接圖裝配并點(diǎn)焊牢固。 工序二：焊接：局部預(yù)熱按圖要求焊接成型，保證質(zhì)量。 工序三：熱處理：硬質(zhì)為HB240?280后（中120內(nèi)孔酸洗干凈）。 工序四：夾右端中1

36、30,左端架中心架車端面?？咨?75mm。車成外圓中167內(nèi)孔倒 角2X45°，調(diào)頭夾外圓上中心架車成①130、焊接尺寸、打中心孔A3保總 長，夾頂車成0 150、①143、Tr150X6-7e各尺寸，調(diào)頭夾外圓找正在0.05 內(nèi)上中心架車成? 160 +、? 160 + 0.2。 -0.1 0 工序五：劃Z3/8位置線。 工序六：鉆孔 Z3/8、 0 14.4。 工序七：檢驗(yàn) 。 8 焊接夾具設(shè)計(jì) 8.1 設(shè)計(jì)理由 千斤頂絲杠連接頭和缸體在粗加工后，要將兩者焊接到一起，進(jìn)行熱處理，再進(jìn) 行最后的成型加工。因本工件是大批量的生產(chǎn)，為了提高加工效率，并能保證加工精 度，因此，需設(shè)計(jì)

37、制造專用焊接夾具來保證裝配關(guān)系、焊接效率和質(zhì)量。 8.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理 千斤頂絲杠為軸類零件，一般都以中心軸線為基準(zhǔn)來加工其外表面。焊接夾具就 是以千斤頂絲杠的中心軸線為基準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。 體，使用特制的螺栓固定（如圖8.2 所示）。 這樣千斤頂絲杠和連接頭就被固定。用電焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊，使工件的位置固定。點(diǎn) 焊后，取下工件，按照技術(shù)要求進(jìn)行焊接就可以了。此焊接夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于制造 經(jīng)濟(jì)實(shí)用，定位作用好。 8.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 （1）確定夾具結(jié)構(gòu) 根據(jù)夾具原理的設(shè)計(jì)可知：夾具必須加緊杠體，使之在機(jī)床上固定，避免松動。 為了使連接頭更好的和缸體焊接起來，就設(shè)計(jì)了兩種形狀的夾具，

38、形狀如圖 8.3 。 a.夾緊蓋零件圖樣8.4如下: ￡36 圖 8.4 夾緊蓋 b.夾緊螺栓零件圖樣8.5如下： 圖 8.5 夾緊螺栓 c. 連接鉸鏈零件圖樣 8.6 如下: 圖 8.6 連接鉸鏈 （3）繪制夾具總裝圖 a. 布置圖面 選擇適當(dāng)比例，在圖紙上繪出所設(shè)計(jì)的工裝簡略圖（圖8.7）,（圖 8.8）各視圖之間要留有足夠的空間以便繪制夾具元件及標(biāo)注

39、尺寸。 b. 繪制定位元件 根據(jù)選好的定位基準(zhǔn)面確定定位元件類型、尺寸、結(jié)構(gòu)，將 其繪制在相應(yīng)位置上（圖 8.9）。 c. 布置對刀、引導(dǎo)元件 用于保證刀具和夾具相對位置的對刀元件類型，結(jié)構(gòu) 空間位置，將其視圖繪制在相應(yīng)位置上。 d. 設(shè)計(jì)夾具裝置輔助支承 根據(jù)所確定的夾緊裝置和輔助支承將其視圖繪制在 相應(yīng)位置上（圖 8.10）。 圖 8.8 工裝簡略圖 圖 8.10 夾具裝置輔助支承 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完大學(xué)全部基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的，它是一次深入的 綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)

40、用所掌握的專業(yè)技術(shù)理論和基本技能來 分析和解決工程技術(shù)問題，使我們建立正確的工程設(shè)計(jì)思想。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把 理論與實(shí)踐相結(jié)合，初步學(xué)會了如何編寫技術(shù)文件、正確使用技術(shù)資料手冊及相關(guān)的 工具書，培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，進(jìn)一步鞏固和提高 自己所掌握的基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能，提高了自己的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖以及 計(jì)算機(jī)繪圖的能力。是從一名學(xué)生向一名工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變的過渡過程，為我們以后 走上工作崗位打下了一個很好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)的題目為液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是理論性、應(yīng)用性、實(shí)踐性、綜合性的 設(shè)計(jì)過程。液壓千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)是集液壓技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造于一身的實(shí)踐與

41、 理論與一體的大練兵！ 機(jī)械加工工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是企業(yè)技術(shù)人員的一項(xiàng)主要工作內(nèi)容。機(jī)械加工 工藝規(guī)程的制訂與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造要求設(shè)計(jì)者具有一定的 專業(yè)技術(shù)理論。 這種千斤頂廣泛使用于中小型城市及農(nóng)村的日常生活，主要用于廠礦、交通運(yùn)輸 等部門作為車輛理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠，一人即可 攜帶和操作。 致謝 豐富多彩的三年求學(xué)生涯即將結(jié)束，實(shí)在舍不得離開學(xué)院這片充滿了關(guān)愛的三色 土，更舍不得朝夕相處的老師和同學(xué)。有太多的事歷歷在目，宛如昨日，有太多人的 音容笑貌，躍然紙上，揮之不去。三年的時(shí)間，如同白駒過隙，轉(zhuǎn)眼之間的事情會一 下子浮現(xiàn)在眼

42、前。學(xué)院的興盛需要一屆又一屆同學(xué)們的繼續(xù)奮斗，希望在未來的日子 里，可以看到一個更加美好的學(xué)院，屹立在這片我曾經(jīng)并將一直熱愛的土地上。 非常感謝我的老師在此次論文設(shè)計(jì)中給予的關(guān)心和幫助，經(jīng)過兩個月的精心籌 備，等諸位老師的指導(dǎo)下，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此，感謝所有曾在論文寫 作期間對我提供幫助的老師和同學(xué)！ 最后再次感謝指導(dǎo)老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我們學(xué)習(xí)的榜樣， 它將引導(dǎo)著我們在以后的學(xué)習(xí)、工作中開拓?zé)o限空間。 請接受我們最誠摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1] 林文煥.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).北京.國防工業(yè)出版社,1987 [2] 陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京.高等教育出版社,

43、2004 [3] 喬世民.機(jī)械制造基礎(chǔ).北京.高等教育出版社,2003 [4] 徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,1991 [5] 姜佩東.液壓與氣動技術(shù).北京.高等教育出版社,2000 [6] 楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊.北京.國防工業(yè)出版社,1993 [7] 李 云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,1996 重 1 2 - 3 斗 5 6 8 z1 10 4單向閥 11 背壓閥 10 油箱 HT200 9 截止閥 8 大油缸 4:5 7 大活塞 45 6 管道 橡膠 5 吸油管 橡膠 斗 單向閥 3 小活塞 橡膠 2 小油缸 HT200 1 杠桿手柄 45 序號 名稱 材料 備注 系統(tǒng)裝配圖■ 比例 材料 數(shù)量 1 圖號 制圖 程傳成 2007.12 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 審核 魏永峰 2007.12