基于SolidWorks液壓式千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455第1章前言1.1課題背景傳統(tǒng)的老式千斤頂既費(fèi)時(shí)，又浪費(fèi)人力，十分的不合理，也不能滿足人們需求，隨著中國(guó)的建設(shè)，鐵路的快展，汽車維修等行業(yè)對(duì)千的要求來(lái)越高，同樣隨場(chǎng)競(jìng)斷劇，用戶需求不化，為了順應(yīng)用戶的需要，對(duì)千斤頂設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。在工程中，液壓千斤頂被廣泛應(yīng)用并且逐漸取代舊地機(jī)械?，F(xiàn)在不僅要滿足用戶喜好，還要滿足市需求，不求重量輕，攜便，外觀，使用靠，而且還將進(jìn)一動(dòng)化，乃至在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)智的要求。液壓千斤頂技術(shù)不斷發(fā)展都或多或少地對(duì)相關(guān)行業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)與工產(chǎn)生了一些影響。液壓千斤頂集適用性、代表性以及實(shí)用性于一體，是一種在日常生活中最常見(jiàn)的便攜式千斤頂。同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)液壓千斤頂內(nèi)部結(jié)工理的研究，以及用SolidWorks三維軟件對(duì)其進(jìn)模仿真。使得我對(duì)頂有了進(jìn)一步解，使我能夠更學(xué)合理用液壓千斤頂。通過(guò)在學(xué)校為期四年的學(xué)習(xí)生活，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)方面有了一定了解，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是檢驗(yàn)我學(xué)習(xí)成果的最佳舞臺(tái)。1.2液壓式千斤頂?shù)慕榻B液壓式的千斤頂是起度不能低于1米的簡(jiǎn)重設(shè)備，分為機(jī)械壓式兩類。而機(jī)械式分為齒條式、螺旋式，因?yàn)樗麄兊牟僮鞣浅５馁M(fèi)勁，能量小，通常只用于機(jī)械維修，不適用于橋梁維修，由于構(gòu)造十分的以及十分并且具有自鎖的功用，因此液壓式千斤頂慢慢開(kāi)始普及。液壓千斤頂?shù)谋锥耸瞧鹬馗叨仁钟邢蓿鹕乃俣纫彩志徛?。主要作輛維修及其撐、起工作用于交通運(yùn)輸、廠礦等部門(mén)。液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)巧耐用，靈靠，且操作可以由一個(gè)人進(jìn)行。對(duì)于由最高質(zhì)量的鑄造材料鑄造的千斤頂已經(jīng)成為了一種廣泛使用的工具，并且確保質(zhì)量和千斤頂壽命。1.3液壓式千斤頂?shù)默F(xiàn)狀千斤頂起源于20世紀(jì)初的美國(guó),英國(guó),德國(guó)和其他國(guó)家,逐漸成熟以及逐步發(fā)展過(guò)程中由于其耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度、細(xì)面,100%的回收率等無(wú)與倫比的良好的性能,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,逐漸走進(jìn)了人們的日常生活中，被越來(lái)越多的人們所接受。在中國(guó)千斤頂行業(yè)起步相對(duì)于歐美國(guó)家較晚一些，從1949年到改革開(kāi)放前夕，千斤頂只是作為我國(guó)一些少部分行業(yè)的主力軍，是他們?nèi)粘９ぷ髦械谋匦杵贰Ｓ墒返木壒?，直年我?guó)才開(kāi)始接觸到和其他發(fā)達(dá)國(guó)家同類的臥斤頂。但在代以后，中國(guó)的千產(chǎn)業(yè)進(jìn)速和可持續(xù)發(fā)展時(shí)期，對(duì)千斤求速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我們的想象，而我國(guó)也成為了繼美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和其他歐美國(guó)家千斤頂生產(chǎn)增速最快以及消費(fèi)量最大的國(guó)度之一。上世紀(jì)90年代末，我國(guó)一些優(yōu)秀企業(yè)經(jīng)過(guò)從國(guó)外學(xué)習(xí)和引進(jìn)千斤頂?shù)募夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了同其他發(fā)達(dá)國(guó)家相同的千斤頂流水生產(chǎn)線并加入了自己的東西，至此，我國(guó)的千斤頂技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒旆€(wěn)定，和國(guó)際接軌。千斤產(chǎn)初模，與國(guó)外的差距在不斷縮小。通過(guò)幾十年的成長(zhǎng)，中國(guó)的千斤頂在一些方面已經(jīng)超過(guò)了其他國(guó)家生產(chǎn)的同類千斤頂，而且快速的進(jìn)入了歐美市場(chǎng)并占據(jù)了一席之地?！?】

現(xiàn)在，由于自動(dòng)化技術(shù)和用戶的概念需求的快速變化和發(fā)展，促使千斤頂走向智能化，時(shí)尚化，輕巧化，方便用戶開(kāi)發(fā)的方向。1.4設(shè)計(jì)方法書(shū)本所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集相近產(chǎn)品的設(shè)計(jì)資料，然后根據(jù)現(xiàn)有的資料，結(jié)合所了解的千斤頂結(jié)構(gòu)圖。在在積極的努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成液壓式千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)。通過(guò)與現(xiàn)有的類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行類比，確定液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，再對(duì)其進(jìn)行充分的討論，保證其機(jī)械性能滿足要求。具體設(shè)計(jì)步驟如下：分析市場(chǎng)上現(xiàn)有的式千斤頂：液壓式的千斤頂是起度不能低于1m的簡(jiǎn)重設(shè)備。由于結(jié)湊以及工穩(wěn)并且具有自用，所以被人們廣泛的使用。但其起重高度有限，起升速度慢，這些都是需要考慮的，只有對(duì)其有了深入的研究，才能設(shè)計(jì)出適用的產(chǎn)品。2.設(shè)計(jì)構(gòu)思：對(duì)液壓式千斤頂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)各部分進(jìn)行受力分析，對(duì)液壓傳動(dòng)部分進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)SolidWorks軟件對(duì)液壓式千斤頂?shù)耐庥^進(jìn)行優(yōu)化，使得設(shè)計(jì)出的液壓式千斤頂具有體型小、便于攜帶、運(yùn)輸和使用效率得到提高等特點(diǎn)。最后與導(dǎo)師交流匯總，結(jié)合老師的經(jīng)驗(yàn)意見(jiàn)敲定最終方案并撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。3.初步設(shè)計(jì)：根據(jù)人們使用時(shí)所需的功能并參考市面上的千斤頂然后對(duì)液壓式千斤頂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫(huà)出千斤頂?shù)年P(guān)鍵機(jī)構(gòu)和連接部分的草圖。然后利用SolidWorks做出這些部分的圖形，討論其合理性，形成千斤頂?shù)某跗谀Ｐ汀Ｔ俑鶕?jù)老師的意見(jiàn)修改不合理的地方。全面設(shè)計(jì)：在確定了各個(gè)部件的設(shè)計(jì)方案后借助SolidWorks、AutoCAD等軟件對(duì)其進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下對(duì)其進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)、分析應(yīng)力、計(jì)算尺寸、校核材料等。畫(huà)出三維模型，確分的最優(yōu)方案。最后與老師交流，得到最終設(shè)計(jì)結(jié)果。1.5設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果1.5.1基本任務(wù)與要求1.設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)答、便捷、安全、使用壽命長(zhǎng)的液壓式千斤頂。2.適普庭，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠。3.使用SolidWorks建模，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。1.5.2擬解決問(wèn)題1.功能設(shè)計(jì)2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（工作原理圖、結(jié)構(gòu)裝配圖、零件圖等用SolidWorks、CAD等繪制）3.運(yùn)動(dòng)和受力分析4.材料選用和校核1.5.3預(yù)期成果實(shí)現(xiàn)液壓式千的小型化；實(shí)現(xiàn)液壓式千的優(yōu)化；繪制出液壓式千斤配圖和零件圖；畫(huà)出液壓式千斤頂?shù)娜S圖和運(yùn)動(dòng)仿真（SolidWorks軟件）；校核關(guān)鍵零件，保證零件在其安全使用范圍內(nèi)，使其成為簡(jiǎn)單、安全、使用壽命長(zhǎng)的液壓式千斤頂。6.液壓式千斤頂?shù)囊簤夯芈愤\(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿真（件）。

第2章總體設(shè)計(jì)方案的分析與確定2.1工作原理的分析與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介經(jīng)調(diào)查資料，液壓式千斤構(gòu)原理圖如下：圖2-1液斤頂結(jié)構(gòu)圖1-手柄；2-小液壓缸；3-小活塞；4-單向閥；5-吸油管；6-外管；7-單向閥；8-大活塞；9-大液壓缸；10-外管；11-截止閥；12-儲(chǔ)液池如液斤頂結(jié)構(gòu)原理圖2-1所示，工通移柄使3小向動(dòng)從成局空，油液從12儲(chǔ)通門(mén)3被吸油缸，然后下柄使3小下壓，把小內(nèi)的油通過(guò)6液門(mén)9高壓液，從動(dòng)8大活移，反復(fù)動(dòng)作頂起重物。使畢后扭轉(zhuǎn)11放，連通9高缸和12儲(chǔ)液池，油接流液池，此時(shí)8大活落，大活落速?zèng)Q于閥的扭度。液斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)部分，即機(jī)械部分以及系統(tǒng)部分。機(jī)械部分為手柄組成的固定機(jī)構(gòu)，而液統(tǒng)部分則主要由動(dòng)件、執(zhí)件、控件、輔件以及工質(zhì)等五個(gè)部份構(gòu)成。（1）動(dòng)力元件主要由油泵構(gòu)成，他把液壓系統(tǒng)中液體本身的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換為液壓能直接利用了原動(dòng)機(jī)的原理，是整個(gè)液壓傳動(dòng)過(guò)程中最核心地部份。

（2）執(zhí)行元件主要由液壓缸組成，它能夠把液壓系統(tǒng)中液體本身的液壓能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量，執(zhí)行元件中的液壓缸是作直線運(yùn)動(dòng)的。

（3）控件主要控制組件包括三個(gè)，他們分別為壓、方向閥以及流，主要作用是能夠根級(jí)調(diào)壓發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，控制并調(diào)節(jié)液壓回路系統(tǒng)中液體地壓力、流向以及流量。

（4）輔助元件就是除了動(dòng)力元件、執(zhí)行元件和控制元件外的其余元件我們統(tǒng)稱為輔助元件，它們的存在也十分的重要，是不可或缺的一部分。

（5）工質(zhì)是壓油，是轉(zhuǎn)換液統(tǒng)中液量地介質(zhì)。2.2總體設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的千斤頂主要有充氣、電動(dòng)、剪式、爬猴桿以及液壓千斤頂，它們應(yīng)用都比較廣泛，但優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，適用的場(chǎng)合也不同。本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)液壓式千斤頂，由于工作原理已經(jīng)確定，所以將進(jìn)行執(zhí)行元件即液壓缸方案對(duì)比選擇。液壓缸是實(shí)現(xiàn)千斤頂直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液地種類多種多樣，它的結(jié)式主要分為三種，即活塞缸、柱塞缸以及伸縮缸。其中活塞缸和柱塞缸又分別分為雙桿和單桿，根據(jù)液壓千斤頂工作原理我們這里只討論單桿活塞缸和單桿柱塞缸，而雙桿缸和伸縮缸不討論。方案I單桿活塞缸圖2-2單桿活塞缸如上圖2.2所示由于只有一端塞桿，為了讓兩效工作面相等，所以在兩別輸入相量的情況下，活塞的往動(dòng)速相等。它的安有缸定和活固定兩種類型，進(jìn)出口的布置取決于安式；但是工作動(dòng)范圍通常為活效面積行程地兩倍。它的特點(diǎn)是：屬于普通連接時(shí)，來(lái)回運(yùn)動(dòng)速度與力不相同，屬于差動(dòng)連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，當(dāng)（d、D如圖2-2所示）時(shí)差動(dòng)連接的來(lái)回速度和力相同，常常用于液壓設(shè)備。方案II單杠柱塞缸圖2-3單桿柱塞缸單桿活塞缸只可向同一方向運(yùn)動(dòng)，要想實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)動(dòng)，則需要依靠外部力量，柱塞運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由導(dǎo)向套導(dǎo)向，特別適用于長(zhǎng)行程的場(chǎng)合。它的特點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)同一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，適合長(zhǎng)行程的設(shè)備，由于工作時(shí)柱塞總是受壓，所以具有良好的工藝性和足夠的剛度保證在工作過(guò)程中不出現(xiàn)損壞的情況。而且制造成本低廉，自身質(zhì)量較大，常常垂直使用。2.3方案對(duì)比方案I采用單桿活塞缸比方案II用單杠柱塞缸更加安全穩(wěn)定，并且活塞缸結(jié)構(gòu)比方案II的更簡(jiǎn)單，操作更方便，制造容易；而活塞缸能靠自身重量或者外力回程較第一種方案的能耗更少，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓千斤頂?shù)耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，可避免使用減速機(jī)，并且在整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有傳動(dòng)間隙，由于活塞缸的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，于是被廣用于各類機(jī)械液統(tǒng)中。柱塞缸一般適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合，而活塞缸較柱塞缸質(zhì)量較小，行程并不需要太大，考慮得到本設(shè)計(jì)是便攜式液壓千斤頂，質(zhì)量較小，行程短等特點(diǎn)。所以選擇方案1更加合理一些。2.4方案的確定通過(guò)對(duì)兩種方案的分析對(duì)比，可以看出方案1更加合理，因此選擇方案I對(duì)液壓千斤頂進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.5液壓千斤頂?shù)目傮w設(shè)計(jì)參數(shù)表2-1額定起重量Gn（T）最低高度H≤（mm）起升高度≥（mm）手柄操作力（）2300100400液壓千斤頂?shù)娜S模型如圖2-4所示：圖2-4液壓千斤頂三維圖大液壓缸小液壓缸小活塞手柄儲(chǔ)液池大活塞大液壓缸小液壓缸小活塞手柄儲(chǔ)液池大活塞圖2-5液壓千斤頂三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖液壓千斤頂?shù)墓ぷ髁鞒蹋阂簤菏角Ы镯敼ぷ鲿r(shí)通過(guò)向動(dòng)手柄使小缸內(nèi)的塞也跟著手上運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生局部的真空，液壓油從儲(chǔ)液過(guò)閥吸液壓缸，然后再對(duì)手柄施加一個(gè)向下的力，手柄帶動(dòng)小向下壓，所以小液內(nèi)的液壓過(guò)液壓回路和活門(mén)被壓入了大缸內(nèi)，缸內(nèi)壓油慢慢增多從而推動(dòng)大液內(nèi)的大活塞向上移，重復(fù)此系列動(dòng)作就能做到頂升重物的效果。

第3章液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括大液壓缸的設(shè)計(jì)、小液壓缸的設(shè)計(jì)、手柄和活塞桿的設(shè)計(jì)、油箱管道以及油箱的設(shè)計(jì)和液壓控制閥的設(shè)計(jì)這五個(gè)部分。設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)出的液壓千斤頂合理可靠。3.1大液壓缸設(shè)計(jì)（1）液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算慣性力：（設(shè)其桿上升的速度為5m/s）故總負(fù)載力為：（2）液壓缸工作壓力的選定通過(guò)計(jì)算得到總負(fù)載力R為25667N，再查表得工載力R到30000間，所以根據(jù)表3.1可知液斤頂?shù)南到y(tǒng)壓力應(yīng)選擇3MPa。表3-1液壓作壓考表負(fù)載（N）<50005000—100010000—2000020000—3000030000-50000〉50000工作壓力（MPa）<0.8-11.5-22.5-33-44-55（3）液壓缸的推力和流量計(jì)算①大液壓缸的推力計(jì)算在確定液壓缸的基本參數(shù)，大液的實(shí)作推力P就可以算出來(lái)。P=PA（N）（3-1）式中，A：活塞有效工處面積：P：液壓缸工作壓力。所以，實(shí)際工作推力P為：②大液壓缸的流量計(jì)算根據(jù)公式Q=AV得（3-2）式中，V：液壓缸工作速度：A：液壓缸有效工作面積。(4)確定液壓缸直徑D和活塞桿直徑d內(nèi)徑計(jì)算：（3-3）（3-4）其中：D是液壓缸的直徑；d為活塞桿直徑所以：mm（5）活塞桿直徑的驗(yàn)算活塞徑d能夠根據(jù)它的強(qiáng)件來(lái)驗(yàn)算：當(dāng)L>10d的時(shí)候，就要對(duì)活塞桿進(jìn)行穩(wěn)算：式中，：液壓缸穩(wěn)定臨界力P：液壓缸最大推力:穩(wěn)系數(shù)，取2至4由活塞桿計(jì)算柔度：安裝形式系數(shù)，取0.7l:活塞桿長(zhǎng)度A：活塞桿的橫截面積，（3-5）所以，當(dāng)為柔度系數(shù)等于10，你只需要檢查活的強(qiáng)度。則按壓縮強(qiáng)度計(jì)算：所以取。（6）液壓缸壁厚的確定一般用于液壓壓系統(tǒng)壁圓筒壁厚，你可以用下面的公式：上式2-6中，為液壓缸的厚度，為試力當(dāng)額定壓力時(shí)，當(dāng)額定壓力時(shí)，D—液壓缸內(nèi)徑--缸體材料的許用應(yīng)力（Pa）,--材料抗拉強(qiáng)度n—安全系數(shù)，一般取n=5由，所以用，由上述已算出D=147mm,所以液壓缸壁厚度為。（7）缸底和缸蓋的計(jì)算①缸底厚度的計(jì)算對(duì)于大缸底有油孔的：式中h—缸底的厚度（mm）—缸底止口內(nèi)徑（mm）P—缸內(nèi)最大工作壓力—材料許用應(yīng)力—缸底開(kāi)口的直徑（mm）所以②缸蓋厚度液壓缸缸度h應(yīng)該與液壓缸缸度保持一致，都取焊接的方式：為了方便簡(jiǎn)單，通過(guò)焊接把液壓缸和液壓蓋都焊接在缸體上。液壓缸長(zhǎng)度L的計(jì)算L是液壓缸長(zhǎng)度，Do是缸體外徑。由通過(guò)上面的式子可以得到液的長(zhǎng)度L應(yīng)小于(10-30)D。所以，到L=300mm。（9)進(jìn)出油口尺寸的確定由液壓缸油管內(nèi)平均壓力管道內(nèi)的最大平均流速控制在4到/s以內(nèi)來(lái)確定液壓缸進(jìn)出油口尺寸，速度過(guò)大會(huì)形成損失，還可能會(huì)使液壓回路的效率大大降低，但沒(méi)有雜音、腐蝕以及震動(dòng)，所以，液壓缸進(jìn)出的油口不要太小，但同事也必須考慮結(jié)構(gòu)性的問(wèn)題，因此法蘭接頭選用20毫米來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。綜上所述，可以得到大液壓缸地基本參數(shù)如下所示表3-2大活塞桿的直徑（d）大液壓缸筒的外徑（D0）進(jìn)出頭壓力（19600N）（mm）（mm）公稱直徑（mm）接頭連接大缸筒內(nèi)徑147（mm）10816320QUOTE×1.5(10)大液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定H>L/20+D/2式中，H：最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（m）L:液壓缸最大工作行程（m）D：液壓缸內(nèi)徑（m）所以H≥0.9/20+0.147/2=0.1185(m)取H=120mm②活塞與缸體的密封方式活塞與缸體選用的密式為o封，當(dāng)o形為擠封時(shí)候,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安便,占用,廣泛，適用于當(dāng)前所選系壓力?；钊c缸體的密封圖如下圖3.1。圖3-1活塞與缸體的密封(11)活塞桿的導(dǎo)向裝置活塞桿的導(dǎo)向裝置如下圖3.2。圖3-2活塞桿的導(dǎo)向裝置（12）材料和技術(shù)要求零材料術(shù)要求如下表所示。表3-3材料和技術(shù)要求零件名材料技術(shù)要求缸體無(wú)號(hào)缸1.內(nèi)度；2.體和采用螺接；3.為了提高缸體的使用壽防腐，內(nèi)表面采用鍍—50毫米。缸蓋45號(hào)鋼1.D、D2、d3的同軸度應(yīng)<0.03mm2.導(dǎo)向室表面粗糙度<3.2um活塞鑄鐵1.表面直線應(yīng)小mm2.D工和熱后的硬度，淬火和回火hb227-255，高退火4到50活塞桿45號(hào)鋼3.2小液壓缸的設(shè)計(jì)（1）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d的確定由連通器原理：（3-8）設(shè)=100N總負(fù)載力：由（1-5）式得所以（2）小液壓缸的推力計(jì)算此部分同大液壓方法一致：同理可得因?yàn)榭傌?fù)載力：從表3.1可以查得P=小液作力所以（3-10）（3）小液壓缸的流量計(jì)算此部分同大液壓方法一致：（3-11）（4）活塞桿直徑的驗(yàn)算此部分同大液壓方法一致：（3-12）同理所以（上面為10）（3-13）此時(shí)我們只用校桿的強(qiáng)度即可，按壓縮來(lái)計(jì)算（3-14）解得：所以，d=40mm。（5）壁厚的確定此部分同大液壓方法一致：(m)（3-15）其中，缸壁厚度試驗(yàn)壓力當(dāng)額定壓力時(shí)，用當(dāng)額定壓力時(shí)，用由于，所以用得所以，，（3-16）（3-17）所以，其壁厚為。（6）缸底的厚度以及缸蓋的厚度的計(jì)算①缸底厚度的計(jì)算對(duì)于小缸底有油孔的：（3-18）式中h—缸底的厚度（mm）—缸底止口內(nèi)徑（mm）P—缸內(nèi)最大工作壓力—材料許用應(yīng)力—缸底開(kāi)口的直徑（mm）所以因?yàn)橛行┬。匀=10mm。②缸蓋厚度小液的缸度h和小液底的厚度都取焊接方式：同大液壓缸一致。（7）小液壓缸外徑的計(jì)算由綜上可述可得，。所以取L=120mm。（8）小液口的方法選用8mm的法蘭接頭為進(jìn)口的大小。綜上所述可得，小缸的綜數(shù)如下表3-4表3-4小液壓缸綜合參數(shù)表小液壓筒外徑小桿直d進(jìn)出接頭壓力(129N)（mm）（mm）公稱直徑（mm）接頭連接小缸筒內(nèi)徑56（毫米）68408QUOTE×1.5(9)小液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料和結(jié)構(gòu)都?jí)阂恢?.3活塞桿及手柄的設(shè)計(jì)(1)對(duì)于簡(jiǎn)單支撐的液壓千塞桿為簡(jiǎn)壓桿在圖3.3中，活塞桿水平放置，通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)》【3】查得活塞缸的許用拉應(yīng)力，所以選材。(2)設(shè)計(jì)截面選擇拉壓桿，則應(yīng)力為：σmax=F/A=2000/(3.14×0.006×0.006)=17.7MPa(3)教核強(qiáng)度σmax=17.7MPa＜[σ]=80MPa由此可見(jiàn),滿足其強(qiáng)度。(4)確定許用載荷圖3-3拉壓算簡(jiǎn)圖手柄的設(shè)計(jì)盡量選擇正火45鋼，環(huán)形截面設(shè)計(jì)（圖3.5），應(yīng)力分析（圖3.4），從方程得到：F1+f2-f=0；F1L1-F2L2=0聯(lián)立上式帶入F2=100NL1=1ML2=2M得F1=20NF2=120N梁的剪應(yīng)力Fs及彎矩M把B點(diǎn)作為分桿分為兩個(gè)部份:AB段:M(B點(diǎn)右側(cè))BC段:Fs(C)=-F2=-120N綜上所述我們就可以繪制剪(如彎距圖(如)：圖b圖d圖3.4a受力圖；圖3.4b支座反力；圖3.4c剪力圖；圖3.4d彎矩圖確定危險(xiǎn)截面：最大彎矩截點(diǎn)，其最力，最大剪切部分，即最力。所以BC，其中的兩個(gè)橫截面為危險(xiǎn)截面。AB圖3-5A圓形截面和B心截面3.4油箱（外管）及油管的設(shè)計(jì)液頂?shù)耐庖鹨坏淖饔茫粨?jù)了解，內(nèi)內(nèi)直徑D為148mm，升程H=300設(shè)外管的外徑QUOTE 由QUOTE>QUOTE(3-19)所以QUOTE(3-20)把D=148mm和H=300mm代入得QUOTE>207mm大液壓缸壁厚h=8mm。取QUOTE=222mm,油箱外管的壁厚缸的壁同都取，所用也與大小缸選用的同。3.5液壓控制閥的設(shè)計(jì)（1）方向控制閥方制閥是分配液統(tǒng)的能量用來(lái)控壓壓動(dòng)地方向，他分為單和換兩種，而又被分為了普向閥、液向閥兩種。（2）普通單向閥普通單向閥的概念是一種可以使千斤頂液壓油液能在同一向流動(dòng)但不被允許其在反方動(dòng)的單向閥。圖2.5為單向閥的結(jié)構(gòu)原理圖，圖2.5顯示了單向閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及表示它的圖形符號(hào)。當(dāng)液壓千斤頂中的液壓油從圖中的左邊P1進(jìn)入時(shí)，此時(shí)為了克簧地短管3作芯2力，使得閥開(kāi)始朝圖中右邊方向，此時(shí)當(dāng)我們打口，液壓開(kāi)始從左邊的端口流右邊的端口。當(dāng)液力油液從右邊端口進(jìn)入時(shí)，回路中液壓的流體力和力以及壓閥閥閥全部關(guān)閉，迫壓油液不可能從中流過(guò)。1-閥體2-閥芯3-彈簧圖3-6單向閥圖3-6中單中地3其中的一個(gè)重要作用是用服閥芯2里地摩與慣，讓閥芯能夠正?？晌?，同時(shí)還可以減小在工作過(guò)程中的壓失，彈簧3的剛度相對(duì)于其他部件較小，一般來(lái)說(shuō)單的開(kāi)力只需要（如過(guò)換上一個(gè)剛度相對(duì)較大地彈簧地話，閥的開(kāi)力將會(huì)達(dá)到，這時(shí)單向閥就可以被用來(lái)當(dāng)做背壓閥來(lái)使用了）。（3）背壓閥為了使液壓缸的最不大于，因此我們只需要在液壓回路中的回上給他并個(gè)壓力為的背壓閥，此時(shí)只需將上面已經(jīng)計(jì)算好的單上一個(gè)自身剛度相對(duì)較簧，以此來(lái)使閥啟壓力能夠達(dá)到，這樣換上的就可以充當(dāng)背壓閥來(lái)使用了，所以，當(dāng)液的壓力超出的時(shí)候，背閥就自開(kāi)了泄荷，以此來(lái)使液壓千斤頂?shù)囊罕苊鈿摹?/p>

第4章液壓千斤頂常見(jiàn)的故障與維修液壓式千斤頂作為現(xiàn)代生活中最常用的一種新型多用工具,適用范圍十分廣泛，它主要由油泵（執(zhí)行元件）和頂（大活塞）組成,但是在使用的過(guò)程中常常會(huì)遇到一些問(wèn)題，使液壓千斤頂不能正常的使用。為了能讓本次設(shè)計(jì)出的液壓千斤頂達(dá)到最完美的使用效果，因此本章主要對(duì)液壓千斤頂在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行分析，并給理的維修應(yīng)急處理方案。液壓千斤頂比較常見(jiàn)的故障現(xiàn)象有如下幾個(gè)：活塞不上升造成此故障的原因：可能是液壓千斤頂里的油泵（執(zhí)行元件）里沒(méi)有供油,也有可能是千斤頂液壓油缸的上下腔或者液控單向閥的左右腔密封損壞長(zhǎng)生了間隙而造成了相通；維修處理方案：此時(shí)我們需要檢修液壓千斤頂?shù)挠捅?及時(shí)的調(diào)換O形密封圈和擋圈；2、壓力升高而活塞未見(jiàn)上升造成此故障的原因：可能是由于液壓千斤頂?shù)睦镆簤夯芈饭艿琅c液壓缸接頭處有垃圾或者破損將整個(gè)液壓回路系統(tǒng)給堵死；維修處理方案：此時(shí)我們應(yīng)該馬上停止液壓千斤頂?shù)墓ぷ?，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行拆開(kāi)，通過(guò)檢查液壓千斤頂里的清潔接頭看是否有不明物體堵塞或者調(diào)換已經(jīng)損壞的零部件,再用壓縮空氣的裝置吹凈液壓回路中軟管等通道（如果沒(méi)有壓縮空氣裝置也可用其他的相似裝置代替）；3、頂起重物下降造成此故障的原因：可能是由于液壓千斤頂液控單向閥內(nèi)的密封墊損壞,也有可能是液壓千斤頂密封元件長(zhǎng)時(shí)間使用，磨損超過(guò)了本身承載的范圍,產(chǎn)生了泄露，不能起支撐的作用造成被頂起的重物下降，這是在維修汽車時(shí)十分危險(xiǎn)，我們要特別注意；維修處理方案：采取更換液壓千斤頂已損壞的密封墊圈或者更換液壓千斤頂?shù)拿芊庠确绞剑?jīng)過(guò)檢查哪一部分損壞就直接更換哪一部分。這樣就能夠避免出現(xiàn)已經(jīng)頂起的重物突然下降造成的損失。4、活塞起重降不下造成此故障的原因：可能是液壓千斤頂在頂升重物的時(shí)候超過(guò)自身最大承載的重量或著偏載過(guò)大,液壓千斤頂頂升重物的活塞發(fā)生了永久形變,造成活塞下降的路線被堵死,也有可能是單向閥的閥桿未將鋼球推開(kāi)，液壓油液沒(méi)有及時(shí)的卸荷，所以活塞起重以后不降下來(lái)。維修處理方案：及時(shí)的檢修看是哪一部分出了問(wèn)題，如果是活塞產(chǎn)生了形變就采取直接更換液壓千斤頂活塞的方式,此時(shí)應(yīng)立即停止千斤頂?shù)墓ぷ鳎⑴挪榍鍧嵔宇^或調(diào)換零件,再用壓縮空氣裝置吹干凈液壓回路里的管道,如吹不干凈可直接調(diào)換單閥桿。以上四個(gè)故障為液壓千斤頂正常工作過(guò)程中最常見(jiàn)的故障（還有若干故障未全部列出），故障形成的原因以及維修處理方式都一一給出,希望能給大家提供一些幫助在我們使用液壓千斤頂?shù)倪^(guò)程中,通過(guò)故障的分析與維修的方式我認(rèn)為在使用液斤頂?shù)倪^(guò)程中我們不僅要了解液斤頂?shù)墓だ硪约皟?nèi)部構(gòu)造，這樣發(fā)生故障時(shí)才知道是哪一部分出了問(wèn)題，同時(shí)還要了解千斤頂維修方法，做到知己知彼。在千斤頂發(fā)生故障的時(shí)候不會(huì)驚慌失措，能夠自己解決，本章只是我個(gè)人針對(duì)本設(shè)計(jì)的一些建議，只有正確的使用千斤頂才能延長(zhǎng)它使用的壽命。

第5章液壓千斤頂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真通過(guò)對(duì)液壓千斤頂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析能夠更加清晰的了解千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程。由于液壓式千斤頂?shù)臋C(jī)械機(jī)構(gòu)只有手柄部分，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析沒(méi)有代表性。故對(duì)液壓式千斤頂?shù)囊簤夯芈凡糠诌M(jìn)行分析，通過(guò)AMEsim軟件能夠直觀的體現(xiàn)出液壓千斤頂?shù)乃俣?、位移的變化?lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)分析。5.1仿真軟件AMEsim介紹AMESim(AdvancedModellingEnvironmentforperformingSimulationofengi—neeringsystems，高級(jí)工程系統(tǒng)仿真建模環(huán)境)，是法國(guó)IMAGINE公司自1995年開(kāi)始推出的一種新型的高級(jí)建模和仿真軟件。軟供了一整的系程設(shè)臺(tái),允許用同一平臺(tái)上構(gòu)建更復(fù)雜的主題領(lǐng)真系統(tǒng)模型,并在仿礎(chǔ)上計(jì)算和分析。尤得一是，AMESim集成械、液壓、氣動(dòng)、熱、電的元件庫(kù)，不域的元可以相互進(jìn)接，這為液統(tǒng)計(jì)算真提供大的支持?！?0】圖5-1軟件界面5.2液壓千斤頂AMEsim建模仿真5.2.1建模由于amesim仿真里軟件有豐富的液壓元件庫(kù)，直接可從里面調(diào)用液壓元件進(jìn)行建模，根據(jù)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟斫⑷鐖D5.2的液壓仿真回路。圖5-2液壓仿真回路其中1、2、3號(hào)元件是用來(lái)模擬杠桿的手動(dòng)泵，壓柄的上下往動(dòng)由輸入正號(hào)代替，4號(hào)液壓缸元件用來(lái)模擬手動(dòng)泵的泵體，5、6號(hào)單向閥元件是用來(lái)模擬排油閥以及吸油閥的，7號(hào)元件用來(lái)模擬截止閥，其開(kāi)口度用一個(gè)信號(hào)8來(lái)進(jìn)行控制；9用來(lái)模擬負(fù)載液;10用來(lái)模擬負(fù)載重物。5.2.2參數(shù)設(shè)置首先通過(guò)建模完成以后再點(diǎn)擊左側(cè)工具欄上的線性分析按鈕，進(jìn)行線性分析。運(yùn)行一次看是否有錯(cuò)誤，如果沒(méi)有接下來(lái)右鍵單擊需要設(shè)置參數(shù)的元件點(diǎn)Changeparameters進(jìn)入如下界面圖5-3設(shè)置pistondiameter（活塞缸直徑）為147mm、roddiameter（活塞桿直徑）為108mm。液壓缸行程為，接下來(lái)設(shè)置其余的參數(shù)，重物質(zhì)量2000kg，液提供的為，輸入模擬信號(hào)為1Hz。Numberofstages設(shè)置如下圖5-4其余我們沒(méi)有提到的參數(shù)均保持系統(tǒng)的默認(rèn)值。5.2.3仿真分析結(jié)果手柄部分輸入的模擬正弦信號(hào)如圖5-5所示圖中的橫表示手柄做往復(fù)運(yùn)時(shí)間，縱則表示手柄的輸入信號(hào)圖5-5手柄部分輸入模擬正號(hào)當(dāng)千斤頂正常工作的時(shí)候，放油塞關(guān)閉，閥門(mén)開(kāi)度為零。仿真圖形如圖所示圖5-6仿真圖形圖5-7仿真結(jié)果按參數(shù)進(jìn)行液壓千斤頂?shù)姆抡娣治?，繪制的重物的速度圖如圖5-8和位移輸出圖如圖5-9圖5-8的橫坐標(biāo)X表物起升的時(shí)間，縱坐標(biāo)則表物起升的速度。圖5-9橫坐標(biāo)為重物位移的時(shí)間，縱坐標(biāo)為重物的位移。圖5-8速度圖圖5-9位移圖從圖5-9可以看出，隨著橫坐標(biāo)時(shí)間的增長(zhǎng)千斤頂上負(fù)載的重物被緩慢的抬起。并且速度保持穩(wěn)定。5.3仿真結(jié)果分析本章主要通過(guò)對(duì)液壓千斤頂?shù)囊簤夯芈纺M仿真，簡(jiǎn)要的介紹了軟件的用法和液壓回路的建立。結(jié)合液壓千斤頂實(shí)際工作情況得出速度、位移仿真圖。從液壓千斤頂仿真速度和位移圖可以看出，仿真結(jié)果趨于理想。通amesim件直接從元件標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)庫(kù)中調(diào)出液壓元件建立千斤頂液壓回路模型并對(duì)其進(jìn)真模擬分析，說(shuō)明amesim仿真軟件是一個(gè)高效的動(dòng)態(tài)建模仿真軟件，十分適用于千斤頂液壓回路的仿真分析，在建模和仿真過(guò)程當(dāng)中只要我們綜合考慮到會(huì)出現(xiàn)的各類因素，找到液壓系統(tǒng)中影響仿真結(jié)果的種種原因，就可以利用軟件自帶的HCD庫(kù)進(jìn)行無(wú)拘無(wú)束的設(shè)計(jì)，仿真的結(jié)果可以作為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要參考，為以后的工作和實(shí)踐提供了參考。

第6章液壓千斤頂仿真視頻通過(guò)仿真視頻能夠使千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)更加的直觀形象，因此本章主要是基于SolidWorks液壓式千斤頂仿真視頻的介紹，SolidWorks作為一款功能全面并且十分強(qiáng)大的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件其具有操作簡(jiǎn)單、學(xué)習(xí)時(shí)間短等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)千斤頂?shù)慕?、裝配以及渲染等，液壓千斤頂裝配體圖如圖6-1所示圖6-1液壓千斤頂裝配體液壓千斤頂爆炸圖如圖6-2所示圖6-2液壓千斤頂爆炸圖通過(guò)液壓千斤頂?shù)难b配體以及爆炸圖向我們展示了本次設(shè)計(jì)的液壓千斤頂?shù)恼w造型和內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)，裝配體的外觀進(jìn)行了優(yōu)化以后如圖6-1所示。進(jìn)行優(yōu)化以后的液壓千斤頂更加美觀，更符合現(xiàn)代人的審美。圖6-3運(yùn)動(dòng)算例界面圖6-4時(shí)間軸通過(guò)SolidWorks三維軟件對(duì)液壓千斤頂進(jìn)行了裝配、爆炸和仿真以后使我們直觀的了解了本次設(shè)計(jì)的液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，以及運(yùn)動(dòng)的情況。并且對(duì)外形進(jìn)行了渲染和優(yōu)化，使其變得美觀。這次基于SolidWorks仿真視頻的制作為我以后的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。仿真視頻詳情見(jiàn)附件1

總結(jié)隨會(huì)不斷的發(fā)展，時(shí)代不斷的進(jìn)步，現(xiàn)代家庭對(duì)的便捷性、舒適性追求也越越高。隨著汽車、電視機(jī)、電腦、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、電冰箱等生活電器的普及，液壓式千斤頂?shù)饶転榧彝ド詈婉{車出行帶來(lái)便利的小型可攜帶裝置快速普及，也成為了未來(lái)出行的發(fā)展趨勢(shì)。讓液壓千斤頂體積小型化，使用更方便，使用壽命長(zhǎng)，使其走進(jìn)千家萬(wàn)戶，這已然成了待解決一大問(wèn)題，同時(shí)，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)此產(chǎn)品的切入點(diǎn)。本文詳細(xì)設(shè)計(jì)了液斤頂，它是根據(jù)帕斯卡原理來(lái)進(jìn)行工作，主要由手柄、大小液缸、大小活塞、單和油管構(gòu)成，液斤頂工通過(guò)向上移動(dòng)手小液壓缸內(nèi)的小活塞也跟著手柄向動(dòng)來(lái)產(chǎn)生局部的真空，液從儲(chǔ)液池通過(guò)閥吸入小壓缸，然后再對(duì)手柄施加一個(gè)向下的力，手柄帶動(dòng)小活塞向下壓，所以小液內(nèi)的液通過(guò)液壓回路和活壓入了大液內(nèi)，缸內(nèi)的液壓油慢慢增多從而推動(dòng)大液壓缸內(nèi)的大活塞向上移，重復(fù)此系列動(dòng)作就能做到頂升重物的效果。我們?cè)O(shè)計(jì)的千斤頂，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)小巧，減輕千斤頂本身重量，輕便便于攜帶；使用壽命長(zhǎng)；組裝非常方便，便于拆卸和維修；基于以上特點(diǎn)，本作品的應(yīng)用前景非常廣闊，具有很大的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)價(jià)值。尤其適用于汽車修理。

致謝謝謝各位評(píng)委老師審閱我的論文和參加我的畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯！至此我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)暫告結(jié)束，這也意味著我的大學(xué)四年生活即將結(jié)束，希望能夠通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)和答辯為我的大學(xué)生涯畫(huà)上一個(gè)完美的句號(hào)。在劉艷華老師的悉心指導(dǎo)以及本組各位同學(xué)的討論下，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的忙碌順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)——基于SolidWorks液壓式千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我所學(xué)的知識(shí)得到了實(shí)踐的機(jī)會(huì)，并學(xué)習(xí)了SolidWorks軟件和AMEsim軟件，這些軟件為我以后的工作學(xué)供了礎(chǔ)。在這里我想要第一時(shí)間感謝劉艷華老師。從選題開(kāi)始到第一次開(kāi)會(huì)，我至今印象深刻。雖然劉老師平時(shí)的工作十分的多，但是自從我選擇劉老師的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目以后，她便召集我們開(kāi)會(huì)，給我們講解畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中注意事項(xiàng)，從收集所需資料、讓我學(xué)習(xí)新軟件再到此次設(shè)計(jì)初稿的確定和修改，開(kāi)始階段每周見(jiàn)面一次進(jìn)行論文進(jìn)程匯報(bào)，到后來(lái)的一周見(jiàn)面兩次。劉艷華老師都給了我許多指導(dǎo)性的建議和。由于缺少經(jīng)驗(yàn)，難免在設(shè)計(jì)過(guò)程中有考慮不全面的地方，非常感謝劉老師的指導(dǎo)，讓我順利完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我深深的感受到將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用、理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)很多新的東西，也到了自身不足。在此，我衷心的對(duì)每一位幫我?guī)熍c同學(xué)說(shuō)一聲謝謝！同時(shí)，感謝培育我的母校，以及大學(xué)四年里孜孜不倦教育我的所有任課老師，是你們教給了我這些專業(yè)的知識(shí)。以后的日子里，我會(huì)更加努力，以更好的成績(jī)回報(bào)每一個(gè)關(guān)心和愛(ài)護(hù)著我的人，以更好的成績(jī)回報(bào)社會(huì)！

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