车用电动液压千斤顶结构设计55

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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

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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。

本世纪60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，

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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[2]。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，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12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。

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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，吸油行程柱塞泵通过单向阀2从油箱吸油，压油行程中单向阀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。

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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

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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

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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

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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。

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3 参数确定

3.1 电机选择

图3.1 电机

根据系统的具体情况,参考有关设计手册，确定系统压力p＝12.5MPa,液压缸的最大支撑重量F=1.0?104N

设定第二级液压缸的上升速度v=0.005m/s 则根据公式[4]

1?d2p?F 4 (3.1)

d?4F?31.9mm ?p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d＝32mm

此时液压缸内的压力

p?F12?d4?12.44MPa

1流量Q??d2v?4.019?10?6m3

4

Q——系统的流量，m3。

此时液压缸用来支撑重物的功率为[4]

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P功＝pQ

(3.2) (3.3)

P＝电机P功?m2?v式中 P——电机的额定功率，W； 电机?m——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?m，一般?m＝0.9。本系统?m取0.9.

2

?v——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?v=1。 带入相关数据可得

P功＝pQ?50WP＝电机取P=70W 电机P功2?m?v?61.7W

根据机械设计手册[5]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

v1?Q12?d4 (3.4)

式中 Q——系统的流量，m3；

d——液压缸内径，mm；

v1——上升速度，m/s。

带入数据可得

12?d4根据P?Fv可得

v1?Q?0.00205m/s

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则

A1v10.052?0.00205v???0.05m/s 2A0.013.3.2 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[13]

1F?pA?12.44?106??3.14?0.012?1008N

4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

12?dhn?Q 4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，m3。

根据上述公式：

?10.2mm

12?dn43.3.3 吸油缸壁厚的计算

h?按中等壁厚计算，当3.2?dQ??16时，吸油缸缸筒属于中等壁厚，此时[14]

??Pyd(2.3[?]?py)??c

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：?＝0.112＋c

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v0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v0＝2m/s.由

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油口的直径计算公式[15]

d0?0.13d式中

v v0d0——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；

v0——油口液流速度，m/s。

d0?0.13dv0.05?2?0.13?10??0.29mm v02取油口直径d0＝4mm 3.3.5 缸底厚度的计算

本设计采用的是平行缸底,当缸有油口时

h?0.433dpyd(d?d0)[?] 式中 h——缸底的厚度，mm； d——液压缸内径，mm；

py——试验压力，py＝1.5P. MPa； [?]——缸底材料的需用应力，MPa。

根据上述公式

h?0.433d取d=3mm

pyd(d?d0)[?]?0.433?10?1.5?12.44?10?2.43mm

100?(10?4)第18页 共33页

3.4 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 油面指示器 8、10—隔板 9—放油塞

7—

油箱容量的计算[9]

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：

1H?T?N(1??)tiii?1ni?13.3W

(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；

Ni——第i个工况的输入功率，W；

?i——第i个工况的效率；

ti——第i个工况的持续时间，s。

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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

A?式中

H k?t (3.16)

A——油箱的散热面积，m2； H——油箱需要散热的热功率，W；

?t——油温（一般以55?C考虑）与周围环境温度的温差，?C；

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K＝8～9，

良好时K=15～17.5，风扇强行冷却时K＝20～23，强迫水冷时110～175。 本次设计选择K=9,此时散热面积为：

A?c 油箱容量的计算

H?0.0269m2 k?t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

t?A

1.5ab?1.8ac?1.8bc （3.17）

式中A——散热面积，m2。 代入数据可得

t?A?0.073m

1.5ab?1.8ac?1.8bc则油箱的容积为V=389cm3

由顶升液压缸的容积为V=227cm3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283cm3，综合油箱的其他形状，取油箱的容积为400cm3。

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[16]，其有关图形和尺寸公差如

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d1?50mm时，d2?1.80?0.09mm。内径d1的公差为?0.53mm d1?32mm时，d2?1.80?0.09mm。内径的d1公差为?0.53mm 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

d2 d1 d2 1.80 2.65 3.55 5.30 7.00 1.80 2.65 3.55 5.30 7.00 内径 公差 ± ± ± ± ± 内径 公差 ± ± ± ± ± 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15 14.0 * * 51.5 * * * 15.0 * * 53.0 * * * 16.0 ±* * 54.5 * * * 17.0 0.17 * * 56.0 ± * * * 18.0 * * * 58.0 0.44 * * * * * * 60.0 * * * 19.0 * * * 61.5 * * * 20.0 * * * 63.0 * * * 21.2 * * * 65.0 * * 22.4 * * * 67.0 * * * 23.5 * * * 69.0 * * 25.0 ±* * * 71.0 ± * * * 25.8 0.22 * * * 73.0 0.53 * * 26.5 * * * 75.0 * * * 28.0 * * * 77.0 * * 30.0 * * 80.0 * * * 31.5 * * * * * 32.5 82.5 * * * * * 33.5 85.0 d1

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3.6 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[17]

图3.6 圆柱螺旋压缩弹簧的结构参数

根据公式

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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

C?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C＝7。

D d由此初步确定弹簧材料直径d 由C?D知D=7d d8D56KP??K3P? 2?d?dd?56KP???? 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，K?D4C?10.615?，其中C?为绕度比。

d4C?4C第22页 共33页

当C=7时，K=0.932。

d?56KP?????0.4mm 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

C?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C＝7。

D d由此初步确定弹簧材料直径d 由C?D，知D=7d d8D56KP??K3P? 2?d?d d?56KP???? 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，K?D4C?10.615?，其中C?为绕度比。

d4C?4C当C=7时，K=0.932。

d?56KP?????0.4mm 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

8D3nF?P mm 4Gd （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。

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查参数资料知G?1?104MPa

Gd4F1?1010?0.01?(0.4?10?3)4n???15

8PD38?1?(2.8?10?3)33.6.3 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

D d12.44MPa，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C＝5。C?由此初步确定弹簧材料直径d

D知D=5d d8D40KPP?故有 ??K ?d3?d2由C?第24页 共33页

d?40KP????

1P??d2p4?47.1N；

式中

P——弹簧负荷，N；

压p压——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，K?D4C?10.615?，其中C?为绕度比。

d4C?4C当C=5时，K=0.915 弹簧的作用

d?40KP?????1.74mm 取d= 1.8mm

则D=5d=9mm

3.7 键的选择

本次设计选用的键为平键[18]，其结构图如下

图3.7 平键联接的剖面和尺寸

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4 技术要求

4.1 缸体技术要求

a) 缸体端部的联接结构采用焊接

[1]。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241285HB。

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

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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D1或轴线d2的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公

差值按9级精度选取。

6) 为了放置腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀厚度为30行珩磨或抛光。

40um的铬层。镀后进

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)、D2（活塞杆的缓冲孔）、D3（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。D2、D3与d的同轴度公差值为0.03mm。端面A、B与直径d轴心线的垂直度公差值，按7级精度选取。导向孔的表面粗糙度为Ra1.25um。

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

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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[19]

??F? 4(D221?D2)?式中

d——液压缸直径，mm； D1——液压缸外径，mm； D2——焊缝底径，mm；

?——焊接效率，通常取?＝0.7。

D1?95mm, 取D2?85mm 则??F?1.0?104???10.1MPa

4(D21?D22)?4(0.0952?0.0852)?0.7式中 F——液压缸输出的最大推力，N；

F??24dp

在本次设计中最大压力即为负载最大重力F=1.0?104N.

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

5.1）

（第28页 共33页

图5.2 螺纹联接

刚体螺纹处的拉应力为：

??KF?

224(d1?d2)

螺纹处的切应力为：

??k1kFd00.2(D33)

1?d1 合成应力为：

?n??2?3?2????

式中 F——缸体螺纹处所受的压力

N

F??24dp

在压强最大时F最大，最大为1008N.

d1——液压缸内径，mm； D1——液压缸外径，mm； d0——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.

K1——螺纹内摩擦系数，一般取K1＝0.12

?——螺纹处的拉应力，MPa；

?——螺纹处的切应力，MPa； ?n——合成应力，MPa；

???——螺纹材料的许用应力，MPa；

5.2）5.3）（

（

第29页 共33页

????

?sn

?s——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, K1=0.12, ???=80MPa将相关数据带入公式知

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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 式中

F hb?? （5.4）

?——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。

F1008??2.52MPa???? hb0.01?0.04??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

FF ?A122?(d1?d)4?——缸体横向拉应力，MPa；

F——缸体受到的横向拉力，N；

d1——缸体外径，m； d——缸体内径，m。

??FF??8.23MPa???? 1A?(d12?d2)4满足要求

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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。please

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致

谢

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.

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致

谢

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.

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1992.1.

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[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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