車用電動液壓千斤頂結構設計

1、本科畢業(yè)設計說明書（論文）第35頁 共33頁1 緒論1.1 課題研究的目的和意義據(jù)統(tǒng)計，國內的轎車保有量2005年已達到900余萬輛, 在現(xiàn)實生活中，轎車、吉普在路途上換胎一直是駕車者們一件頭痛的事，尤其是在酷熱的夏天和嚴寒而綿綿細雨的冬天，半個多時晨換下胎來，不僅身心勞累，且渾身油泥。隨著技術與經濟的發(fā)展，一種起重工具液壓千斤頂大量涌現(xiàn)于市場，其構造簡單、操作方便，修理汽車、拖拉機等可用它將車身頂起，方便修理。液壓千斤頂是根據(jù)帕斯卡原理工作，它由油箱、大小不同的兩個壓力油缸、單向閥等幾個部分組成。工作時，提起小活塞將油吸入小壓力油缸，當壓下小活塞時將油液壓進大壓力油缸。通過兩個單向閥門的控制

2、，小活塞對油的壓強傳遞給大活塞，將重物頂起來。小活塞不斷地往復動作，就可以把重物頂?shù)揭欢ǖ母叨?。工作完畢，打開關截止閥，使大壓力油缸和油箱連通。這時，只要在大活塞上稍加壓力，大活塞即可下落，油回到油箱中去。千斤頂分為機械千斤頂和液壓千斤頂兩種，原理各有不同。從原理上來說，液壓千斤頂所基于的原理為帕斯卡原理，在比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。通過液體的傳遞可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。機械千斤頂采用機械原理，以往復扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉，從而使升降套筒獲得起升或

3、下降，而達到起重拉力的功能。但不如液壓千斤頂簡易。千斤頂采用液壓傳動的優(yōu)點：(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構，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。(2)液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。(3)傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定。(4)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護借助于設置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。(5)液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。隨著生活水平的發(fā)展，設計人性化的產品越來越受到人們的喜愛。電動液壓千斤頂采用液壓傳動，與機械手動千斤頂相比，具有使用攜帶方便、運行平穩(wěn)等優(yōu)點。目前液壓技術日趨完善且被應用

4、于各個領域，與液壓傳動相關的產品成本也將逐漸降低，因此，低成本的電動液壓千斤頂具有巨大的市場。1.2 課題的國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有二三百年的歷史。直到20世紀30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應迅速、精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結束后，戰(zhàn)后液壓技術迅速轉向民用工業(yè)，液壓技術不斷應用于各種自動機及自動生產線。本世紀60年代以后，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(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。當前液壓技術正向迅速、高

5、壓、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助測試(CAT)、計算機直接控制(CDC)、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機和工程機械?，F(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用?，F(xiàn)在，液壓技術被廣泛應用與各個領域，液壓千斤頂?shù)脑O計也越來越趨向人性化，目前，國內外的千斤頂在性能滿足要求的同時，還要考慮千斤頂操作的靈活方便。根據(jù)實際需要，目前

6、市場的千斤頂有YZ系列千斤頂、超薄型千斤頂、自鎖式千斤頂?shù)阮愋?。千斤頂還分為電動千斤頂和手動千斤頂。電動千斤頂一般以液壓系統(tǒng)為基礎進行設計，具有頂起重量大、起升平穩(wěn)、操作方便等優(yōu)點。手動千斤頂以螺紋千斤頂為代表，通過螺紋傳動來頂起重物。1.3 課題研究的主要內容（1）根據(jù)千斤頂?shù)脑O計電動液壓千斤頂?shù)目傮w方案。（2）根據(jù)工作情況設計液壓千斤頂?shù)木唧w結構，確定主要零部件的參數(shù)，對千斤頂?shù)牧慵M行強度檢驗。（3）繪制二維零件圖及總體裝配圖。2 電動液壓千斤頂概論2.1 液壓千斤頂工作原理圖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 4，7單向閥 5吸油管 6，10管道8大活塞 9大油

7、缸 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關閉，單向閥7打開，下腔的油液經管道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，單向閥7自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液

8、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?。在本次設計中，為使液壓千斤頂?shù)牟僮鞲邮×?，將小活塞驅動由手動改為電動，利用汽車點煙器上的電源，通過電機帶動合適的偏心輪機構驅動活塞上下運動。2.2 設計要求本課題的設計要求（1）設計一個兩級的液壓缸。（2）千斤頂頂起的重量為1.0t。（3）千斤頂?shù)捻斏叨葹?50mm。（4）千斤頂?shù)尿寗与姍C要求電壓為12V直流電壓。2.3 確定總體方案2.3.1 液壓回路設計圖2.2 液壓回路原理圖根據(jù)液壓千斤頂工作原理圖2.1，結合本課題設計要求及布置情況，設計的液壓千斤頂液壓回路原理圖如圖2.2所示。圖中液壓泵擬采用單向柱塞泵

9、，通過偏心輪驅動柱塞往復運動，吸油行程柱塞泵通過單向閥2從油箱吸油，壓油行程中單向閥2關閉，單向閥1打開，液壓油輸出到頂升液壓缸將負載頂起，頂升到所需位置時，切斷電機電源，柱塞泵停止運動，單向閥1和二位二通電磁閥都處于關閉位置，阻止了液壓油流回油箱，負載保持在所需位置不動。當負載需要放回時，只需操縱控制器上的相應開關，打開二位二通電磁閥，油液便可流入油箱。為了防止電機及液壓系統(tǒng)過載損壞，在油路中設計了安全閥，當出現(xiàn)管路堵塞或其它情況使油壓過大時，液壓油便打開安全閥流回油箱。2.3.2 總體結構設計本次設計的千斤頂結構如圖2.3所示。 圖2.3 液壓千斤頂結構圖該電動液壓千斤頂由12V直流電機、

10、偏心輪機構、柱塞缸、兩級頂升液壓缸和若干控制閥及操縱控制器等組成。大小活塞和兩級液壓缸體組成頂升液壓缸。工作時，將電源插頭插入汽車點煙器上插座，按下操縱控制器上的開關，12V直流電機帶動偏心輪機構驅動柱塞往復運動，當電動機偏心輪機構使柱塞向右移動時，柱塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時聯(lián)接油箱油路上的彈簧小球使油路相通，柱塞缸通過吸油管將液壓油吸入腔內。柱塞左移時，柱塞下腔壓力升高，彈簧小球使油關閉，下腔的油液經管道輸入頂升油缸的下腔，迫使大活塞向上移動，頂起重物。柱塞再次右移時，與頂升液壓缸相連接的彈簧小球使大液壓缸的油口自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地使柱塞

11、往復運動，就能不斷地把油液壓入頂升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開二位二通電磁閥，頂升缸下腔的油液通過管道、電磁閥流回油箱，重物就向下移動。2.3.3 底板油路設計為了攜帶方便，千斤頂?shù)慕Y構尺寸不能太大。在傳動比一定的情況下，設計的柱塞缸的尺寸一般較小，若用管聯(lián)接，管的內徑較小，管路的油壓損失較大。液壓油一般較稠，管的內徑小使管路較易堵塞，影響千斤頂正常工作。采用底板油路不僅減少了許多管部件，以及管聯(lián)接方面的許多麻煩，簡化了系統(tǒng)，同時也使油路的內徑增大。設計的底板油路如圖2.4所示。圖2.4 底板裝配圖底板的設計過程中充分考慮了加工的可行性。柱塞桿向外運動時，柱塞缸內的壓力變小，彈簧球1被頂

12、開，彈簧球2將油路封住，此時液壓油吸入液壓缸。柱塞桿下壓時，柱塞缸內的壓力變大，彈簧球1將油路關閉，彈簧球2被頂開，油液被壓入頂升液壓缸。當負載需要放回時，將二位二通電磁閥打開，液壓油便可進入油箱。當油路某處堵塞時，系統(tǒng)內的油壓將增大，此時上端的安全閥彈簧被頂開，油液通過安全閥流回油箱。2.3.4 頂升液壓缸設計頂升液壓缸設計其結構圖如圖2.5所示圖2.5 頂升液壓缸結構圖為了減小液壓千斤頂?shù)耐庑纬叽?，便于攜帶，本次設計的頂升液壓缸采用兩級活塞驅動。第一級液壓缸的活塞桿是第二級的缸筒，伸出時，可以獲得較長的工作行程，縮回時可保持很小的結構尺寸。第一級液壓缸缸體與缸底采用焊接，缸體與缸頭采用螺紋

13、聯(lián)接。第二級活塞與活塞桿采用整體式?；钊c缸體間采用O形密封圈密封；為了使千斤頂使用安全方便，在活塞桿端部用螺紋件聯(lián)接了一個凹槽部件與轎車上相應的凸起配合，支撐轎車。千斤頂在工作過程中，第一級活塞升到最高時，第二級開始頂出，此時系統(tǒng)內的壓力較第一級增大。2.3.5 柱塞缸設計柱塞缸結構圖如圖2.6所示圖2.6柱塞缸結構圖本次設計的柱塞缸由柱塞、彈簧、密封工作腔等組成，其工作原理是依靠密封工作腔容積大小交替變化來實現(xiàn)的，它是一種將機械能轉換為液壓能的能量轉換裝置，它為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。其性能的好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。柱塞桿的往復運動

14、產生容積的變化配合相應的單向閥進行吸油和壓油。一般柱塞和缸體內孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性較好，因此效率一般較高。2.4 電動液壓千斤頂使用注意事項1) 使用前，應將蓄電池充足電，以免電力不足。 2) 舉升汽車時，應使發(fā)動機熄火，將變速器置于空檔位置并拉緊手制動。 3) 必要時，可以用發(fā)電機發(fā)電助力，此時使發(fā)動機工作，但一定要將變速器置于空檔，防止汽車移動傷人。汽車舉起后，應將發(fā)動機立即熄火。 4) 在汽車底下工作時，必須把汽車用可靠的支撐物安全穩(wěn)妥地支撐住，以保證安。3 參數(shù)確定3.1 電機選擇圖3.1 電機根據(jù)系統(tǒng)的具體情況,參考有關設計手冊，確定系統(tǒng)壓力p12.5MPa,

15、液壓缸的最大支撐重量F=1.010N設定第二級液壓缸的上升速度v=0.005m/s則根據(jù)公式(3.1)式中d液壓缸內徑，mm；p系統(tǒng)工作壓力，MPa；F最大支撐重量，N。取d32mm此時液壓缸內的壓力流量Q系統(tǒng)的流量，。此時液壓缸用來支撐重物的功率為(3.2)(3.3)式中 電機的額定功率，W；機械損失，即由于摩擦而使功率的損失，本系統(tǒng)中近似認為兩個液壓缸的效率相同，故用，一般0.9。本系統(tǒng)取0.9.容量損失 因內泄漏、氣穴和油液在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失，內泄露是主要原因，本設計取=1。帶入相關數(shù)據(jù)可得取=70W根據(jù)機械設計手冊及網(wǎng)上相關資料查詢，選擇電機為12v直流、70W、n=3

16、0r/min。驗算電機是否滿足第一級的要求：查機械設計手冊初步選擇第一級內徑 d=50mm,則對應的外徑取D=60mm。第一級的上升平均速度為(3.4)式中 Q系統(tǒng)的流量，；d液壓缸內徑，mm；上升速度，m/s。帶入數(shù)據(jù)可得根據(jù)可得(3.5)式中 F負載力，N；電機的額定功率，W；機械損失；容量損失。滿足設計要求，同時也說明電機的選擇合理此時系統(tǒng)的工作壓力3.2 頂升液壓缸參數(shù)的確定采用伸縮式套筒液壓缸，本課題設計要求伸縮量為150mm，所以采用二級液壓缸即可，該類型的液壓缸運動時，其輸出速度和輸出力都是變化的，其原理圖如下圖3.2 頂升液壓缸原理圖3.2.1 液壓缸的輸出力液壓缸的輸出力為頂

17、起重物的重力，即負載力。根據(jù)本課題的要求，千斤頂要求頂起的重量為1.0t，即最大負載是F=。3.2.2 液壓缸工作過程中的阻力液壓缸工作中除了要克服負載力外，還受到慣性力、運動部件的摩擦阻力、運動部件的自重、回油背壓阻力等作用。本次設計利用液壓缸的效率來近似決定液壓缸各部件的尺寸,因此，對各阻力的大小等不再做詳細的研究。3.2.3 液壓缸的輸出速度單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸外伸時的速度(3.6)式中 v活塞的外伸速度，m/s；Q 進入液壓缸的流量，；A 活塞的作用面積，；d 活塞直徑，m。第二級液壓缸的速度定為0.002m/s由上述公式知：第一級液壓缸的速度為3.2.4 液壓缸的上升時間(

18、3.7)活塞桿伸出時式中t液壓缸的作用時間，s；V液壓缸的容積，；A液壓缸的作用面積，；s液壓缸行程，m；Q進入（或流出）液壓缸的流量，。液壓缸上升時間為第一級和第二級的時間之和即第一級的運動時間，s；第二級的運動時間，s。在本次設計中，查機械設計手冊，定第一級的行程為90mm，第二級的行程為63mm。則3.2.5 液壓缸的儲油量液壓缸的儲油量(3.8)式中V液壓缸的儲油量，；A液壓缸的作用面積，；s液壓缸行程，m。根據(jù)公式的液壓缸的儲油量為3.2.6 液壓缸輸出功率液壓缸的輸出功率(3.9)式中N液壓缸的輸出功率，W；F液壓缸的輸出力，N；v液壓缸的輸出速度，m/s。液壓缸的最大輸出功率為3

19、.2.7 液壓缸缸筒厚度計算本次設計中采用標準液壓缸外徑，查機械設計手冊知:第一級液壓缸的參數(shù)選為，。參數(shù)表如表3.1所示表3.1 工程機械用液壓缸外徑系列缸徑mm液壓缸外徑 mm缸徑mm液壓缸外徑 mmP16MPa202531.5P16MPa202531.5405063809010050607695108121506076951081215463.5831021141275463.5.83102114127110125140160180200133146168194219245133146168194219245133152168194219245140152168194219245第二級按

20、中等壁厚計算 當時，液壓缸缸筒厚度，此時(3.10)式中強度系數(shù)，對于無縫鋼管，1；C計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標準厚度值。試驗壓力，p<16MP時，1.5PMPa3.2.8 液壓缸油口直徑的計算液壓缸油口直徑應根據(jù)活塞最高運動速度v和油口最高液流速度而定。本次設計中，最大速度不好確定，由電機帶動的偏心輪的運動規(guī)律，可選取平均速度的2倍代替。已知液壓缸的第二級平均速度為0.005m/s.即可取v =0.01m/s.管內液體的流動速度定為2m/s。(3.11)式中液壓缸油口直徑，m；d 液壓缸直徑，m；v 液壓缸最大輸出速度，m/s；油口液流速度，m/s。根據(jù)加工的需要，取油

21、口直徑4mm3.2.9 缸底厚度的計算圖3.3 有孔平行缸底本設計采用的是平行缸底,當缸底有油口時:(3.12)式中h缸底的厚度，mm；d液壓缸內徑，mm；缸底油口直徑，mm；試驗壓力，1.5PMPa；缸底材料的需用應力，MPa。根據(jù)上述公式取d=10mm3.3 吸油缸參數(shù)的計算3.3.1 吸油缸速度計算該液壓缸選擇柱塞式類型，選定內徑d=10mm。根據(jù)液壓缸的流量相同。即(3.13)式中A吸油缸的柱塞面積，；吸油缸的柱塞運動速度，m/s；起升液壓缸的第一級內徑面積，；起升液壓缸的第一級的上升速度，m/s。則3.3.2 作用于吸油缸柱塞上的力已知液壓系統(tǒng)中最大壓力為p=12.44MP,則作用于

22、柱塞上的力吸油缸的行程系統(tǒng)的流量與柱塞的行程、柱塞的面積以及電機的轉速有關，其關系如下式中d吸油缸的內徑，mm；h柱塞的行程，mm；n電機的轉速，r/s；Q系統(tǒng)的流量，。根據(jù)上述公式：3.3.3 吸油缸壁厚的計算按中等壁厚計算，當時，吸油缸缸筒屬于中等壁厚，此時式中強度系數(shù)，對于無縫鋼管，1；c計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標準厚度值。帶入相關數(shù)值得：0.112c取3mm。3.3.4 油口直徑的確定液壓缸油口直徑應根據(jù)活塞最高運動速度v和油口最高液流速度而定。本次設計中，最大速度不好確定，由電機帶動的偏心輪的運動規(guī)律，可選取平均速度的2倍代替。已知吸油缸的平均速度為0.08m/s.即

23、可取v =0.16m/s.管內液體的流動速度定為2m/s.由油口的直徑計算公式式中吸油缸油口內徑，m；d 吸油缸直徑，m；v 吸油缸最大輸出速度，m/s；油口液流速度，m/s。取油口直徑4mm3.3.5 缸底厚度的計算本設計采用的是平行缸底,當缸有油口時式中h缸底的厚度，mm；d液壓缸內徑，mm；試驗壓力，1.5P.MPa；缸底材料的需用應力，MPa。根據(jù)上述公式取d=3mm3.4 油箱的設計圖3.4 油箱1吸油管2網(wǎng)式濾油器3濾油網(wǎng)4通氣孔5回油管6頂蓋7油面指示器8、10隔板9放油塞油箱容量的計算油箱容量與系統(tǒng)的流量有關，一般容量可取最大流量的3-5倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設計

24、。a) 系統(tǒng)發(fā)熱量計算在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來，在一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同，在本次設計中，近似認為每個工況的效率相同，一個周期發(fā)熱的功率計算公式為：(3.14)式中H一個周期的平均發(fā)熱功率，W；T一個周期時間，s；第i個工況的輸入功率，W；第i個工況的效率；第i個工況的持續(xù)時間，s。b) 散熱量計算 當忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，即系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱的散熱面積A的計算公式為(3.16)式中A油箱的散熱面積，；H油箱需要散熱的熱功率，W；油溫（一般以55考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差，；K散熱系數(shù)。與油箱周圍

25、通風條件的好壞而不同，通風很差時K89，良好時K=1517.5，風扇強行冷卻時K2023，強迫水冷時110175。本次設計選擇K=9,此時散熱面積為：0.0269c 油箱容量的計算設油箱的長、寬、高比值為a:b:c=1:1:1 ,邊長分別為at、bt、ct時，t的計算公式為（3.17）式中A散熱面積，。代入數(shù)據(jù)可得則油箱的容積為V=389由頂升液壓缸的容積為V=227知，油箱中油量一般為油箱的80，因為故知油箱的容積可取為283，綜合油箱的其他形狀，取油箱的容積為400。3.5 密封圈的選擇根據(jù)系統(tǒng)壓力以及活塞的運動速度，本課題設計選擇O形橡膠密封圈，其有關圖形和尺寸公差如 時，。內徑的公差為

26、時，。內徑的公差為如圖3.5所示圖3.5 O形橡膠密封圈相關參數(shù)如表3.2所示表3.2 O形橡膠密封圈公差及尺寸d1d2d1d2內徑公差1.80±0.082.65±0.093.55±0.105.30±0.137.00±0.15內徑公差1.80±0.082.65±0.093.55±0.105.30±0.137.00±0.1514.015.016.017.018.0±0.17*51.553.054.556.058.060.061.563.065.067.069.071.073.075.07

27、7.080.0±0.44±0.53*19.020.021.222.423.525.025.826.528.030.0±0.2231.532.533.582.585.03.6 彈簧的設計3.6.1 單向閥彈簧的設計此設計要求彈簧充當單向閥的作用，不需要彈簧有很大的彈性系數(shù)，但要求彈簧有一定的剛度，在外載荷的作用下，彈簧不能發(fā)生失效變形。設計如下圖3.6 圓柱螺旋壓縮彈簧的結構參數(shù)根據(jù)公式 （3.18）式中P彈簧負荷，MPa；D彈簧中徑，mm；d彈簧材料直徑，mm；K屈服系數(shù)，其中為繞度比。根據(jù)油口的直徑確定彈簧的外徑D= 3 mm，C=8,則d=0.375 mm，K

28、=0.937，取P=1N。則<50MPa，滿足要求。3.6.2 柱塞彈簧的設計彈簧的材料選擇為彈簧鋼，彈簧的作用是將活塞桿推回，且推動為橫向推動，其推力初步定為P=1N，其切應力根據(jù)相關資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C7。由此初步確定彈簧材料直徑d由知D=7d式中P彈簧負荷，N；D彈簧中徑，mm；d彈簧材料直徑，mm；K屈服系數(shù)，其中為繞度比。當C=7時，K=0.932。取d=0.4mm則D=7d=2.8mm彈簧的材料選擇為彈簧鋼，彈簧的作用是將活塞桿推回，且推動為橫向推動，其推力初步定為P=1N，其切應力根據(jù)相關資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C7。由此初步確定彈簧材

29、料直徑d由，知D=7d式中P彈簧負荷，N；D彈簧中徑，mm；d彈簧材料直徑，mm；K屈服系數(shù)，其中為繞度比。當C=7時，K=0.932。取d=0.4mm則D=7d=2.8mm根據(jù)柱塞的設計要求知，柱塞的行程為10.2mm，所以彈簧的變形量F=10.2mm。根據(jù)彈簧的變形量公式mm（3.19）式中P彈簧負荷，N；D彈簧中徑，mm；d彈簧材料直徑，mm；n彈簧有效圈數(shù)；G材料切變模量，MPa；F彈簧的變形量，mm。查參數(shù)資料知3.6.3 安全閥彈簧的設計圖3.7 彈簧安全閥彈簧的作用是限制系統(tǒng)的最大壓力，當系統(tǒng)壓力超過一定壓力時，油液將安全閥彈簧頂開，并通過安全閥流回油箱。安全閥彈簧選擇圓柱螺旋壓

30、縮彈簧，其材料強度要求相對較高。從安全和實際工作角度考慮，安全閥能承受的最大的壓力要稍大于系統(tǒng)的最大壓力，但又不能超過最大壓力太多，否則達不到保護系統(tǒng)的作用。系統(tǒng)的壓力為中壓，根據(jù)壓力選擇彈簧的材料為硅錳彈簧鋼，因為系統(tǒng)的最大壓力為12.44MPa，故取安全閥彈簧的最大承受壓力為15MPa，其切應力根據(jù)相關資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C5。由此初步確定彈簧材料直徑d由知D=5d 故有 式中P彈簧負荷，N；安全閥溢流的最小壓力；D彈簧中徑，mm；d彈簧材料直徑，mm；K屈服系數(shù)，其中為繞度比。當C=5時，K=0.915彈簧的作用取d= 1.8mm則D=5d=9mm3.7 鍵的選擇本次

31、設計選用的鍵為平鍵，其結構圖如下圖3.7 平鍵聯(lián)接的剖面和尺寸4 技術要求4.1 缸體技術要求a) 缸體端部的聯(lián)接結構采用焊接。如下圖圖4.1 缸體b) 缸體的材料常采用20、35、45號無縫鋼管，因20號鋼機械性能略低，且不能調質，應用較少，當缸筒與缸底，缸頭，管接頭或耳軸等件需焊接時，則應采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調質。一般情況下，均采用45號鋼，并調質到。缸體毛坯液可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200-HT350間的幾個牌號或球墨鑄鐵。本次設計中考慮到千斤頂結構要小巧，因此選擇的材料要較好才能滿足性能要求，故選擇45鋼。c) 缸體的技術要求如

32、下1) 缸體內徑采用H8配合。本次設計采用的粗糙度為Ra1.6，且均需珩磨。 圖4.2 耳環(huán)型、柱塞型缸體2) 本次設計中缸體內徑d的公差值可按9，10或11級精度選取，圓柱度公差值應按8級精度選取3) 缸體端面T的垂直度公差值按7級精度選取。4) 缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接，螺紋取6級精度的公制螺紋。5) 缸體帶有耳環(huán)或銷軸，孔徑或軸線的中心線對缸體內孔軸線的垂直度公差值按9級精度選取。6) 為了放置腐蝕和提高壽命，缸體內表面應鍍厚度為的鉻層。鍍后進行珩磨或拋光。4.2 缸蓋技術要求a) 缸蓋的材料液壓缸的缸蓋可選用35鋼，45號鍛鋼或ZG35，ZG45鑄鋼HT200,HT300,HT350鑄鐵

33、等材料。本次選用的是45鋼。b) 缸蓋的技術要求直徑d(基本尺寸同缸徑)、（活塞桿的緩沖孔）、（基本尺寸同活塞桿密封圈外徑）的圓柱度公差值，按10級精度選取。、與d的同軸度公差值為0.03mm。端面A、B與直徑d軸心線的垂直度公差值，按7級精度選取。導向孔的表面粗糙度為Ra1.25。圖4.3 缸蓋5 強度校核這里僅對主要零部件的強度進行計算，以及一些焊接部位的計算校核。只要校核缸體與缸底焊接處的強度、螺紋聯(lián)結處的強度、安全閥彈簧的強度等。5.1 缸體與缸蓋焊接強度校核缸蓋連接計算液壓缸缸底采用對焊，圖如下 圖5.1 缸底對焊焊縫的拉應力為（5.1）式中 d液壓缸直徑，mm；液壓缸外徑，mm；焊

34、縫底徑，mm；焊接效率，通常取0.7。, 取則a式中F液壓缸輸出的最大推力，N；在本次設計中最大壓力即為負載最大重力F=1.0N.5.2 缸頭螺紋聯(lián)接處強度校核缸體與缸蓋用螺紋聯(lián)接時，圖如下圖5.2 螺紋聯(lián)接剛體螺紋處的拉應力為：螺紋處的切應力為： （5.2）合成應力為：（5.3）式中F缸體螺紋處所受的壓力N在壓強最大時F最大，最大為1008N.液壓缸內徑，mm；液壓缸外徑，mm；螺紋外徑，mm；K螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取K=1.25-1.5,動載時取K=2.5-4.螺紋內摩擦系數(shù)，一般取0.12螺紋處的拉應力，MPa；螺紋處的切應力，MPa；合成應力，MPa；螺紋材料的許用應力，MPa；螺紋

35、材料的屈服極限，MPa；n 安全系數(shù)，通常取n=1.5-2.5。取K=2.5, =0.12, =80MPa將相關數(shù)據(jù)帶入公式知拉應力切應力合成應力5.3 底座的校核底座承受的是柱塞缸的橫向切應力，其大小為（5.4）式中橫向切應力，MPa；F柱塞對底座的壓力，N；h 支座寬度，m；b支座長度，m。滿足要求5.4 柱塞缸缸體校核柱塞缸缸壁較薄，作用與缸體上的力較大，故需要校核，缸體受到的力為拉力，校核如下 式中缸體橫向拉應力，MPa；F缸體受到的橫向拉力，N；缸體外徑，m；d缸體內徑，m。滿足要求結論本次設計要求設計一種體積小、高效率、穩(wěn)定性高的車用電動液壓千斤頂。在參考了液壓傳動方面的文獻，根據(jù)

36、其工作原理完成了對千斤頂結構設計和零件的計算校核。運用CAD對千斤頂?shù)难b備圖和主要零件的繪制。根據(jù)千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O計要求 ，確定了千斤頂?shù)慕Y構采用了凸輪機構驅動和底板油路的設計。在對底板油路進行時設計時考慮到過載加入安全閥，保護了系統(tǒng)。通過對液壓系統(tǒng)的分析，確定該系統(tǒng)的工作壓力，結合設計的要求對電機進行了選擇。根據(jù)設計要求計算確定了頂升缸和液壓缸的壁厚等參數(shù)并進行了校核驗算。通過查表選擇了密封圈和鍵。最后確定了缸體的材料和技術要求。在此次設計過程中，不僅把大學四年所學到的理論知識很好的運用到畢業(yè)設計中，而且培養(yǎng)了自己認真思考的能力，并加強了和同學之間進行探討和解決問題的能力。通過本次畢業(yè)設計，培養(yǎng)我思考問題和解決問題的能力。對今后的工作將有很大的幫助，對一名即將踏入社會的大學生起到了很重要的指導作用。設計