液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：液壓千斤頂具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、潤滑性能好、舉升力大、便于維護修理等優(yōu)點，但其效率低、操作不當支點易滑脫、不安全等缺點也是存在的。本設(shè)計論文通過對傳統(tǒng)的液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟磉M行分析，提出了一種從結(jié)構(gòu)和油路兩方面進行改進設(shè)計的高效、安全的液壓千斤頂。關(guān)鍵詞：液壓，液控單向閥，油腔，活塞引言千斤頂起源于20世紀初的英、美、德等國家，在逐步發(fā)展中工藝逐漸成熟，因其具有抗腐蝕、耐高溫，強度高、表面精美、百分之百可回收等無與倫比的良好性能，被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個領(lǐng)域，逐漸被人們所接受，也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。我國千

2、斤頂產(chǎn)業(yè)發(fā)展進步較晚，建國以來到改革開放前，我國千斤頂?shù)男枨笾饕且怨I(yè)和國防尖端使用為主。改革開放后，國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，拉動了千斤頂?shù)男枨?。進入上世紀九十年代后，我國千斤頂產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期，千斤頂需求的增速遠高于全球水平。1990年以來，全球千斤頂表觀消費量以年均6%的速度增長，而九十年代的十年間，我國千斤頂表觀消費量年均增長率達到17.73%，是世界年均增長率的倍。進入二十一世紀，我國千斤頂產(chǎn)業(yè)高速增長。2000年2004年，我國千斤頂消費量從188萬噸增長到447萬噸，增加了倍，年平均增長率在27%以上。其中，2001年，我國千斤頂表觀消費量達到225萬噸，超

3、過美國成為世界第一千斤頂消費大國。同時，千斤頂進口也大幅度增加。1998年，我國千斤頂進口100萬噸，由此成為世界上最大的千斤頂進口國。2004年與1998年比，千斤頂進口增長幅度年均達到27.14%。預(yù)計2005年，中國千斤頂表觀消費量將達到500萬噸，進口仍將保持在300萬噸左右。伴隨著千斤頂市場的快速發(fā)展，我國千斤頂產(chǎn)量也結(jié)束了長期徘徊的局面，實現(xiàn)了高速增長。我國千斤頂產(chǎn)量從2000年的46萬噸增長到2004年的236萬噸，年平均增長率在82.6%，占國內(nèi)市場需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期，世界千斤頂產(chǎn)量則僅以6%左右的速度增長。從九十年代后

4、期起，我國太鋼、寶鋼以及寶新、張浦等國有和合資企業(yè)通過引進和技術(shù)改造，先后建成了一系列千斤頂生產(chǎn)線，千斤頂工藝技術(shù)裝備達到國際先進水平，千斤頂生產(chǎn)初具規(guī)模。千斤頂品種結(jié)構(gòu)也發(fā)生了積極的變化，千斤頂產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高。特別是國內(nèi)千斤頂冷軋板增長迅速，2003年，國內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達到170萬噸，首次超過進口量,自給率達到66%；2004年，國內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達到200萬噸，自給率達到70%以上。從2004年底到2005年底，國內(nèi)冷軋千斤頂產(chǎn)能將增加約150萬噸，基本滿足國內(nèi)市場需求。到2007年，我國將成為千斤頂?shù)膬舫隹趪?。從總體上看，我國千斤頂正在經(jīng)歷由規(guī)模小、水平低、品種單一、嚴重不能滿足需求到具有相

5、當規(guī)模和水平、品種質(zhì)量顯著提高和初步滿足國民經(jīng)濟發(fā)展要求的深刻轉(zhuǎn)變，千斤頂需求將逐步實現(xiàn)自給。概述千斤頂是一種起重高度小(小于1m)的最簡單的起重設(shè)備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，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。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。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具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，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

6、壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋(或鋼絲)穿入后由尾部的工具錨錨固。原理機械千斤頂和液壓千斤頂原理各有不同。機械原理，以往復(fù)扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能。液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，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。所以通過液體的傳遞，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。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力

7、的傳遞?？梢姍C械千斤頂不如液壓千斤頂簡易。 液壓臥式千斤頂 液壓立式千斤頂 電動液壓千斤頂 氣動液壓千斤頂 機械千斤頂 機械千斤頂液壓千斤頂?shù)墓ぷ髁鞒?向當手柄上抬起時，帶動活塞3上行，單向閥7關(guān)閉，油腔4的工作容積擴大形成真空，在大氣壓力的作用下，油箱6中的液體經(jīng)油管打開單向閥5流入油腔4中。當壓下手柄1時帶動活塞3下行，單向閥5關(guān)閉，油腔4中的油液推開單向閥7，油液進入油腔10，使活塞11上升，頂起重物做功。當活塞11停止時，停止壓桿運動，腔油10中的油壓使單向閥7關(guān)閉，活塞11自鎖不動。當需要活塞11向下返回時，打開截止閥8，在重力作用下，活塞11即可復(fù)位。此即液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。從?/p>

8、述工作原理分析可知，活塞11在上升H段的空行程中。其上升速度與其接觸到車輛底盤后頂起機動車的速度一樣慢，很顯然，在H段行程效率太低。從上述工作原理分析還可知道，活塞11在頂起重物的過程中，如果出現(xiàn)支點滑脫，在瞬間失去較大負載的情況下，壓力油會以很大的加速度向上推動活塞11，以釋放能量。活塞11一旦飛出，液壓千斤頂殼體被打碎，極易傷及人員。通過以上分析，在液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)與油路上進行改進設(shè)計，可使液壓千斤頂既高效又安全。改進我的改進方法是在泵體2和缸體12之間在加一個液控單向閥。 高效安全液壓千斤頂?shù)墓ぷ髁鞒?向當手柄上抬起時，帶動活塞3上行，單向閥7關(guān)閉，油腔4的工作容積擴大形成真空，在大氣壓

9、力的作用下，油箱6中的液體經(jīng)油管打開單向閥5流入油腔4中，此時，液控單向閥不起作用。當壓下手柄1時帶動活塞3下行，單向閥5關(guān)閉，油腔4中的油液推開單向閥7，油液進入油腔10，同時，由于液控單向閥的控制油口有油壓，液控單向閥反向被打開，這樣就有2個油管通道使活塞11在空行程段快速上升。當活塞11停止時，停止壓桿運動，腔油10中的油壓使單向閥7關(guān)閉，活塞11自鎖不動。當需要活塞11向下返回時，打開截止閥8，在重力作用下，活塞11即可復(fù)位。此即液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼?從以上可看出，此千斤頂效率比較高。在頂起重物的過程中，液控單向閥的控制油口無壓力，如果出現(xiàn)支點滑脫，此閥迅速反向關(guān)閉，使千斤頂?shù)膲河颓?/p>

10、迅速形成負壓，吸住活塞11不能向上運動，從而避免事故發(fā)生，安全可靠性更高。設(shè)計小結(jié)通過這次機械創(chuàng)新設(shè)計，讓我學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西。所謂的創(chuàng)新設(shè)計并不是說明要我們設(shè)計現(xiàn)今不存在的東西才叫創(chuàng)新。就拿我這次設(shè)計的千斤頂來說，雖然過去千斤頂就已經(jīng)存在，但我依然可以繼續(xù)對它進行創(chuàng)新設(shè)計，這也不是說我必須要設(shè)計出一種新型的千斤頂，必須要它是前無古人，而是要在對現(xiàn)今的千斤頂有一個全面的了解下對它改進，以增加它的優(yōu)點和減少它的缺點為目的。這次創(chuàng)新設(shè)計我的改進方法很小，只多加了一個液控單向閥，但它的作用卻是巨大的，它讓液壓千斤頂?shù)墓δ芎桶踩矫嬗辛艘粋€質(zhì)的提高。雖然只是一點小改動，卻也能推動千斤頂?shù)陌l(fā)展

11、。每一個事物從設(shè)計出來到趨于完美都是由無數(shù)的小改動來實現(xiàn)的，這也使我對設(shè)計創(chuàng)新理念有了更進一步的理解。參考文獻1 雷天覺.液壓工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2 李芳民.工程機械液壓與液力傳動.北京：人民交通出版社.2000.3 馬蕓.高效液壓千斤頂. 機床與液壓.2000(4).4 任海軍.液壓千斤頂油路系統(tǒng)的改進.液壓與氣動.1999(3).自動換檔自行車的設(shè)計楊益平（機械工程及自動化0502, 3050811056, :）摘要：目前市場上的換檔自行車大都是手動換檔，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是對于對自行車手動換檔不是很了解的使用者來說很不方便，總是不能調(diào)節(jié)到騎行最輕松的一檔。本項目為

12、了解決這一矛盾,利用測速裝置，壓力傳感器，水銀開關(guān)，單片機和驅(qū)動裝置組成一個系統(tǒng)，不需要更改手動自行車原有機構(gòu)就能實現(xiàn)自動換檔,同時保留原有的手動調(diào)節(jié)功能,實現(xiàn)了在自動換檔和手動換擋之間的轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞：測速裝置，水銀開關(guān)，壓力傳感器，自動換擋 A design of a Bicycle with Automatic transmissionYang Yiping(Mechanical Engineering &Automation 0502, 3050811056, Tel:)Abstract: At present, most of the bikes on the market are u

13、sing manual transmission . This structure is simple, low-cost, but for a user who is unfamiliar with it is inconvenient. He cannot ride the bike easily. In order to solve this problem, we make use of speed measuring device , pressure sensors, mercury switches, SCM and motor to form a system . It can

14、 implement automatic transmission without destroying the original structure. So that the user can choose either manual or automatic way to control the bike.Key words: speed measuring device , mercury switches, pressure sensors, automatic transmission引言此項目是我和楊宗銀等同學(xué)參加srtp的項目，已得到實物作品。目前市場上的換檔自行車大都是手動換檔

15、，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是對于對自行車手動換檔不是很了解的使用者來說很不方便，總是不能調(diào)節(jié)到騎行最輕松的一檔。已有的自動變速自行車價格昂貴，如奔馳的2006款自動變速自行車售價高達1890歐元1,現(xiàn)有的自動變速裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實現(xiàn)困難，而且沒有做成獨立的系統(tǒng)，與整車捆綁銷售，不利于推廣2。正是在這樣的情況下，我們決定設(shè)計制作一種可以方便拆裝的獨立的自動變速系統(tǒng)?；驹砘緦崿F(xiàn)原理如下：碼盤測得車速，腳踏板轉(zhuǎn)軸上的壓力傳感器獲得人施力的大小，水銀開關(guān)判斷車子是在水面面還是斜坡上，然后把這三個信號輸入到單片機處理，計算出一個最適合的檔位，輸出信號到電機驅(qū)動器（L298芯片），伺服電機執(zhí)行。

16、對換檔部件的位置檢測獲得自行車所在的檔位信號，反饋檔位信號，形成閉環(huán)控制。為了使本裝置成為可以獨立拆卸的選配部件，換檔機構(gòu)仍然使用原來手動換檔的機構(gòu)，把手動換擋裝置的鋼絲引線繞在伺服電機輸出軸上，電機的轉(zhuǎn)動帶動鋼絲引線，鋼絲引線帶動換擋裝置實現(xiàn)換擋。具體功能的實現(xiàn)2.1 測速功能 目前測量轉(zhuǎn)動速度的測量方法有基于單片機的轉(zhuǎn)速測量 ，光電編碼器法等，對于自行車速度測量來說，市場也成熟的產(chǎn)品，即自行車碼表。其功能是通過霍爾效應(yīng)實現(xiàn)的?；魻栃?yīng)是線圈在磁場內(nèi)切割磁力線時，在線圈內(nèi)產(chǎn)生一個微弱的電流，這個電流就是個脈沖信號。信號傳到一個計數(shù)器里。通過電腦集成電路分析。根據(jù)事先輸入的輪的直徑或周長。再根

17、據(jù)時間計算出速度。為了鍛煉自己的動手能力，我們沒有直接購買碼表用來獲得速度，而是自己做了一個簡易的測速裝置。其原理和碼表略有不同。 圖1. 磁鐵 圖。干簧管圖1為磁鐵，固定在車輪鋼絲上，圖2為干簧管固定在車架上。安裝時干簧管要求垂直于磁鐵。車輪每轉(zhuǎn)一圈，簧片管就會在磁鐵的作用閉合一次，獲得一個脈沖信號。輸送到單片機的I/O口。2.2 傾斜度判斷對于路面是否水平，如何判斷，查閱各種資料后，都沒找到比較合理的方法。一般的氣泡水平儀無法提取出電信號，而且傾斜度一大，就無法工作。比較好的是經(jīng)緯儀。但是經(jīng)緯儀操作復(fù)雜，而且價格低，體積也比較大，裝到自行車，顯然不合適。經(jīng)過組員的同研究終于找到一個比較好的

18、解決方案。使用水銀開關(guān)判斷。水銀開關(guān)，又稱傾側(cè)開關(guān)，是電路開關(guān)的一種，以一接著電極的小巧容器儲存著一小滴 HYPERLINK :/baike.baidu /view/30596.htm t _blank 水銀，容器中多數(shù)注入 HYPERLINK :/baike.baidu /view/101737.htm t _blank 惰性氣體或 HYPERLINK :/baike.baidu /view/85005.htm t _blank 真空。因為重力的關(guān)系，水銀水珠會隨容器中較低的地方流去，若果同時接觸到兩個 HYPERLINK :/baike.baidu /view/609350.htm t _

19、blank 電極的話，開關(guān)便會將電路閉合，開啟開關(guān)。容器的形狀亦會影響水銀水珠接觸電極的條件，例如郵包炸彈使用的會是倒 V 字型的，令收件人在不知情的情況下傾側(cè)郵包，閉合電路、制動爆炸，但送件人（或是郵包攜帶者或制造者）則不會。水銀對人體及環(huán)境均有毒害，故此使用水銀開關(guān)時，應(yīng)小心謹慎，以免破出；在不再使用時，也應(yīng)該妥善處理。這是對水銀開關(guān)的創(chuàng)造性使用。在水平路面或者下坡時水銀剛好和底部的電極接觸，電路接通，當車子在爬坡的時候，水銀球滾開電極，電路斷開。這樣就可以獲得一個是否在爬坡的信號。 2.3 人施力大小的判斷為獲得人的踩踏力的做好數(shù)據(jù)，最優(yōu)方法當然是直接安裝在人的腳掌上，但是這樣顯然不合理

20、，如果這樣做的，就會要求鞋子特制。增加成本。安裝在腳踏也不合適，因為人在騎車的過程中，腳踏是可以翻轉(zhuǎn)的，那么壓力傳感器顯然要貼在一個腳踏的兩面，同時，腳踏繞曲柄不斷回轉(zhuǎn)，那么壓力傳感器獲得信號，顯然不能通過導(dǎo)線傳遞到單片機。只能采用無線發(fā)射的傳感器，成本大大提高。還有一種方案是將傳感器安裝在中軸上，由于中軸的配合緊密，裝上傳感器后，無法正常工作。也可以在曲柄上貼應(yīng)變片測量應(yīng)變，從而測得力的大小，但是應(yīng)變片的粘貼復(fù)雜，且在運動的物體上引線很困難，該方案也不可行。這個問題現(xiàn)在還沒解決。初步設(shè)想的時候，檔位判斷利用如圖4所示的機構(gòu)，在執(zhí)行機構(gòu)的滑塊上安裝電刷，通過電刷和底部的接觸位置獲得檔位信號，輸給單片機，這樣才能知道現(xiàn)在在哪一檔，準備換到哪一檔。但在實際加工制作時發(fā)現(xiàn)電刷的安裝困難，且要在不破壞原有換擋機構(gòu)的前提下，很難固定電機。最后決定通過測量電機轉(zhuǎn)過的角度來判斷檔位。如圖5.在電機軸上固定一離合器，離合器另一端連接一個光電編碼器，測量電機轉(zhuǎn)過的角度，反饋到單片機。 控制可以使用avr單片機，51系列，dsp，arm，plc 等，從性價比考慮，還是選擇atmel公司的avr單片機，例如mage8515系列avrAvr 8m的晶振相當于51系列125m的晶振性能。 圖6.控制關(guān)系圖控制部