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常州工學院機電工程學院畢業(yè)設計說明書
摘 要
本課題所要設計的對象是可移式臥式液壓千斤頂，設計大體可以分為四個部分：輪系部分、支架部分、搖臂部分和液壓組件，其中后兩部分的設計是重點和難點。設計時首先考慮的是液壓組件（液壓系統(tǒng)）的設計。液壓系統(tǒng)由四大部分組成：動力部分，控制部分，執(zhí)行部分和輔助裝置。液壓系統(tǒng)的形式有開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)之分，考慮到四輪臥式千斤頂?shù)捏w積要盡可能的小，所以液壓系統(tǒng)也不能過大，確定采用閉式液壓系統(tǒng)。設計輪系部分時要對大輪軸的強度進行計算。支架部分和搖臂部分是起支撐重物作用的，所以在設計時應改充分考慮到支架和搖臂的強度要滿足千斤頂?shù)墓ぷ饕?，必須對支架部分和搖臂部分進行具體的強度計算，確保設計的可行性。對于機械設計部分，我們參照樣機進行設計，經(jīng)過核算各部分的強度，剛度以及穩(wěn)定性，得出最終尺寸，并利用AUTOCAD繪制整機的裝配圖。
關鍵詞：液壓 千斤頂 輪系 支架 剛度
Abstract: This subject is designed to be removable horizontal hydraulic jack, the design can be roughly divided into four parts: part of gear, frame parts, arm parts and hydraulic components, after which the two parts of this design is the focus of and difficult. First of all, consider the design of the hydraulic components (hydraulic system) design. Hydraulic system consists of four major components: power of control of the operative and auxiliary devices. The form of the hydraulic system of open and closed hydraulic system, hydraulic system of points, taking into account the size of four-wheel-horizontal jack small as possible, so the hydraulic system can not be too large, determine the use of closed-hydraulic system. Part of the design of gear to the big wheel to calculate the intensity. Rocker support section and part of the role of supporting heavy loads, so the design should be changed to take full account of the strength of brackets and rocker Jack to meet the work requirements must be part of the bracket and arm strength of some specific terms, to ensure the feasibility of the design. Design some to machinery , we designed according to the prototype of a machine, through checking and calculating the intensity of every part, rigidity and stability, draw the final size, utilize AUTOCAD to draw the installation diagram of the complete machine.
Key words: hydraulic jacks gear legs intensity
目 錄
第一章 緒論 5
1.1液壓傳動的應用和發(fā)展 6
1.2液壓系統(tǒng)的設計概論 6
1.2.1 液壓系統(tǒng)的組成 6
1.2.2 液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點 7
1.3目前的研究方法 7
1.4液壓系統(tǒng)的可靠性設計 7
1.5支架部分和搖臂部分的設計概論 8
第二章 液壓部分設計說明 9
2.1明確設計要求 9
2.1.1 總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件 9
2.1.2 明確液壓執(zhí)行元件的載荷 10
2.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力 10
2.1.4 確定執(zhí)行元件的控制和調(diào)速方案 10
2.1.5草擬液壓系統(tǒng)原理圖 11
2.2 計算執(zhí)行元件的主要參數(shù) 12
2.3選擇液壓控制元件 12
2.4 繪制千斤頂?shù)难b配圖、液壓組圖 12
第三章．支架搖臂部分計算 13
3.1空載下托盤極限位置的計算 13
3.1.2 千斤頂最大高度的計算 13
3.1.3 千斤頂最小高度的計算 14
3.2工作活塞桿的計算 15
3.2.1 工作活塞桿的最大推力計算 15
3.2.1工作活塞桿的強度核算 17
3.3油缸的強度計算 18
3.3.1 油缸臂厚的計算 18
3.3.2 油缸的變形計算 18
3.4方鐵的強度計算 18
3.4.1中性軸的計算 19
3.5連桿的強度計算 20
3.5.1受拉時 21
3.5.2受擠時 21
3.5.3受剪時 21
3.6大輪軸的強度計算 21
3.6.1每只大輪受力 21
3.6.2大輪軸的強度計算 22
3.7頂臂軸的強度計算 22
3.7.1托盤的受力分析 22
3.7.2頂臂軸的受力分析 23
3.7.3頂臂軸的強度計算 24
3.7.4頂臂軸受剪切時的計算 25
3.7.5頂臂的強度計算 25
3.7.6求分力 25
3.8小輪支架的強度計算 26
3.8.1小輪最大的受力情況 26
3.8.2小輪支架的抗剪計算 27
3.8.3焊縫的抗彎計算 27
3.9撐桿的強度計算 28
4.0托盤架的強度計算 29
第四章 其它部分設計 30
4.1調(diào)壓彈簧的計算 30
4.1.2彈簧指數(shù) 30
4.1.3曲度系數(shù) 30
4.1.4允許的極限負荷 30
4.1.5最大工作負荷為： 30
4.1.6彈簧總剛度位： 30
4.1.7極限負荷下變形 30
4.1.8最大工作負荷的變形 30
4.1.9調(diào)壓彈簧的臨界力 30
4.2拉簧計算 31
4.2.1彈簧指數(shù) 31
4.2.2曲度系數(shù) 31
4.2.3極限載荷 31
4.2.4最大工作載荷 31
4.2.5彈簧的總剛度 31
4.2.6應力計算 31
4.2.7極限載荷下的變形 31
4.2.8彈簧極限載荷下的伸長量 32
4.3扭簧的計算 32
4.3.1彈簧指數(shù) 32
4.3.2曲度系數(shù) 32
4.3.3最大工作扭矩 32
4.3.4極限扭矩 32
4.3.5扭簧剛度 33
4.3.6最大工作扭轉(zhuǎn)角 33
4.3.7極限扭轉(zhuǎn)角 33
4.3.8扭轉(zhuǎn)角和扭矩的計算 33
總 結 34
致 謝 35
參考文獻 36
第一章 緒論
機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。
機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。
液壓技術發(fā)展趨勢液壓技術是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關鍵技術之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。
液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能進行能量的傳遞和控制的一門技術。液壓傳動具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于機械、建筑、冶金、化工以及航空航天等領域。如今，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，機、電、液技術的緊密結合，使液壓技術的發(fā)展和應用又進入了一個嶄新的階段。
隨著我國經(jīng)濟的高速增長，人民生活水平的提高，擁有私家轎車的家庭是越來越多了，整個國家的汽車使用量也與日俱增。由于汽車質(zhì)量良莠不齊，再加上各地的路況千差萬別，汽車很可能會突然拋錨，這對于一個司機來說是一個令人頭疼的問題，更為不幸時汽車會突然在公路中間拋錨，這時事情就變得危險得多，首當其沖的問題是如何將車移到一個安全的地方。
面對這樣的問題，人們想過無數(shù)的辦法。千斤頂?shù)膯柺澜鉀Q了不少司機的燃眉之急。然而，傳統(tǒng)的千斤頂都是立式的，而且它不能夠移動，這樣的千斤頂在使用時有兩方面的缺陷。首先，它不能移動，如果汽車在高速公路中央拋錨，立式千斤頂是起不到任何作用的，這是一件相當危險的事情；其次，立式千斤頂由于有一定的自身高度，對于汽車而言，有時千斤頂?shù)淖陨砀叨扰c汽車需要被頂起處的高度不一致，這樣一來，立式千斤頂使用起來又會變得非常的麻煩。但是如果司機們擁有了即將要介紹的四輪臥式千斤頂之后，這些問題便迎刃而解了。
本次對液壓千斤頂進行設計可以了解液壓千斤頂?shù)脑硪约皯谩Ｍㄟ^查閱大量文獻，和對千斤頂各部件進行設計、繪制不但熟悉了千斤頂內(nèi)液壓傳動原理還使得我對一些繪圖軟件的操作更加熟練。同時也在以前書本學習的基礎上對液壓傳動加深了理解。
四輪液壓臥式千斤頂又稱液壓臥式可移動式千斤頂。該千斤頂一改傳統(tǒng)（立式）千斤頂?shù)氖褂萌毕?，大大方便了廣大的司機朋友。首先，該千斤頂是可以移動的，用戶只需將千斤頂推到需要頂起的地方，然后，上下扳動手柄，汽車就可以被抬起。抬起之后，推動千斤頂?shù)桨踩牡胤竭M行修理。這一系列的動作并不需要花很大的力氣，我想一名女士都可以輕而易舉的；其次，臥式千斤頂?shù)淖陨砀叨群苄?，在使用時一般不會受到自身高度的影響，而且它的支架頂起的高度可以達到503mm，這樣一來，高度問題便不存在了。更為方便的是，這種千斤頂具有體積小、重量輕、容易操作等優(yōu)點。該系列的千斤頂?shù)捏w積與被頂起物的重量成正比，如果為一輛重3噸的轎車設計，那么千斤頂?shù)耐庑纬叽鐬椋?795×378×132立方毫米，重量大概為47Kg。但是，在使用是我們必須注意以下幾點：第一，重物必須正確落在千斤頂?shù)闹行奈恢茫坏诙?，只能在硬質(zhì)、平坦的地面上使用，當千斤頂頂著重物時，決不要旋轉(zhuǎn)手柄；第三，為了安全起見，千斤頂嚴禁超載。
1.1液壓傳動的應用和發(fā)展
臥式液壓千斤頂采用液壓傳動作為整機的動力系統(tǒng)，下面介紹一下液壓傳動的應用和發(fā)展。
液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新的技術。如果從1795年世界上第一臺水壓機誕生算起，液壓傳動已有200年的歷史。然而，液壓傳動的真正推廣使用卻是近50多年的事。特別是本世紀60年代以后，隨著原子能科學、空間技術、計算機技術的發(fā)展，液壓技術也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領域之中，在工程機械、冶金、軍工、農(nóng)機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床工業(yè)中，液壓技術得到了普遍的應用。當前，液壓技術正向高壓、高速、大功率、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時，新型液壓元件的應用，液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也日益取得顯著的成果。
1.2液壓系統(tǒng)的設計概論
1.2.1 液壓系統(tǒng)的組成
液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。
動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。
執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運動。
控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液壓動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。
輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及郵箱等，它們同樣十分重要。
工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
液壓系統(tǒng)的形式有開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)之分，考慮到四輪臥式千斤頂?shù)捏w積要盡可能的小，所以液壓系統(tǒng)也不能過大（當然是在滿足千斤頂?shù)男阅芤蟮那闆r之下），初步確定采用閉式液壓系統(tǒng)。
1.2.2 液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點
1、液壓傳動的優(yōu)點
（1） 體積小、重量輕，例如同等功率液壓馬達的重量只有電動機的10%～20%，因此慣性力較小。
（2） 能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無級調(diào)速，且速度范圍最大可達1:2000（一般為1:100）.
（3） 轉(zhuǎn)向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構旋轉(zhuǎn)和直線往復運動的轉(zhuǎn)換。
（4） 液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制。
（5） 由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。
（6） 操縱控制簡便，自動化程度高。
（7） 容易實現(xiàn)過載保護。
（8） 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。
2、液壓傳動的缺點
(1) 使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。
(2) 對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高。
(3) 液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術水平。
(4) 液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性，因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃～60℃范圍內(nèi)較合適。
(5) 液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，因此系統(tǒng)效率較低。
1.3目前的研究方法
計算機輔助設計(CAD)今年發(fā)展迅速，使用廣泛。CAD是指利用計算機系統(tǒng)進行工程或者產(chǎn)品設計的全過程，其中包括資料檢索、市場分析、方案構思、計算分析、工程制圖、檢驗測試和編輯文件等設計環(huán)節(jié)。以上所講的液壓系統(tǒng)在設計時我也使用到了CAD，應用最多的我們稱之為液壓CAD。
沿用至今的經(jīng)驗設計發(fā)，主要是憑借局部經(jīng)驗、零星資料，靠手工進行粗略的計算和繪圖。設計出產(chǎn)品往往需要經(jīng)過大量的樣機試驗和反復修改才能滿足性能要求，費時、費力、費資源。應用CAD能大大提高設計的質(zhì)量和速度，并使設計師擺脫單調(diào)乏味的計算、繪圖，以便從事更高的有創(chuàng)造性的工作。
1.4液壓系統(tǒng)的可靠性設計
可靠性是指：產(chǎn)品、系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。液壓系統(tǒng)可靠性預測的步驟和方法如下：
1. 根據(jù)設計方案所確定的元件類型，匯集元件失效率。
2. 根據(jù)設計方案和產(chǎn)品的使用環(huán)境條件，乘以降額因子，環(huán)境因子及任務時間，得到元件應用失效率。
3. 根據(jù)部件可靠性結構模型，求出部件失效率。
4. 根據(jù)回路和系統(tǒng)的可靠性結構模型求出系統(tǒng)的失效率。
5. 將預測的系統(tǒng)失效率與設計方案所要求的失效率進行比較，如果滿足要求且經(jīng)費可行，則預測可以結束，否則應進行以下的工作。
6. 提出改變設計方案建議。如通過元件應用分析，改變采用元件類型，改變降因子或者改變可靠性結構模型等。其中，可以改變某一項，也可同時改變多項，視情況而定。
7. 改變后再重復上述步驟，直到滿足要求為止。
1.5支架部分和搖臂部分的設計概論
四輪臥式液壓千斤頂支架部分和搖臂部分的是起支撐重物的作用。設計要求指出千斤頂主要是用來支撐3噸左右的轎車，所以在設計時應改充分考慮到支架和搖臂的強度要滿足千斤頂?shù)墓ぷ饕蟆４送?，這兩部分的尺寸大小要與已經(jīng)設計好的液壓系統(tǒng)的尺寸匹配，而且要做到在滿足工作要求的情況下使得整體設計成本最小化。
具體而言，整個支撐部分就相當于一個四桿機構，其中搖臂部分起最主要的支撐作用，托盤就固定在搖臂上；支架部分起輔助支撐作用，用螺栓和搖臂連接在一起。支撐部分和搖臂部分構成一個三角支架，穩(wěn)定性大大提高。為了確保整個支撐部分的強度要求，在材料方面，選擇厚度為5mm的槽鋼。為了減小槽鋼直角部分的應力，加工時在棱邊上倒角，在拐角處采用圓角過渡。
在設計論文中，我們將對支架部分和搖臂部分進行具體的強度計算，確保設計的可行性。
第二章 液壓部分設計說明
此液壓臥式可移動式千斤頂,系根據(jù)美商UPNEUMAT公司的圖紙和MASADA樣機，為美商Mentaford公司設計制造的產(chǎn)品。
此產(chǎn)品回來時并未附帶計算書，試驗技術條件等資料。對來圖我們首先將其錯誤改正過來，然后結合我國的國情，使來圖的表達全部符合我國的國家標準，因為我國的國家標準與美國的國家標準不一樣。以樣機性能試驗的情況來看，其性能可以滿足工作要求，但是試驗只能證明少數(shù)幾次使用后，樣機沒有出現(xiàn)問題，但是我們無法證明這樣的產(chǎn)品經(jīng)過長期使用之后其性能會怎么變化，因此，我們要對樣機各構件的強度作計算和分析，做到心中有數(shù)。同時，在分析來圖時，我們發(fā)現(xiàn)，來圖并不是正式的生產(chǎn)圖紙，故尚須作進一步的分析和研究，把生產(chǎn)圖紙畫出來。為了進一步了解、熟悉和掌握產(chǎn)品的性能，吃透圖紙，確保產(chǎn)品質(zhì)量，我在分析和計算時特對此產(chǎn)品的主要零、組件進行了一些核算。為簡化計算程序，在計算時我參考了一個機部起重運輸機械研究所QY1.5-100噸，手動立式油壓千斤頂所采用的若干設計，以及生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。為避免復雜的演算，對于例如變截面梁等，則采用取幾個有代表性的、主要的截面來比較分析，最終確定有一個基本定量的截面就可以了。
由于有關臥式千斤頂?shù)脑O計計算參考資料很有限，再加上缺乏設計經(jīng)驗，在整個設計中錯誤在所難免，懇請老師給予指正。
2.1明確設計要求
液壓系統(tǒng)是液壓設備的一個組成部分，它與主機的關系密切，兩者的設計通常需要同時進行。其設計要求，一般是必須從實際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸取國內(nèi)外先進技術，力求做到設計出的系統(tǒng)重量輕、體積小、效率高、工作可靠、結構簡單、操作和維護保養(yǎng)方便、經(jīng)濟性好。設計步驟大致如下。
要求本液壓臥式可移動式千斤頂能將3噸左右的轎車頂起，最小頂起高度為126mm，最大頂起高度為503mm，頂起后推動千斤頂能將轎車移動到所需要的位置。操作力為950N。額定內(nèi)壓為89Mpa，負荷為3175/7000 Kg/LB，油壓揚程為140mm，油量為300ml。整機外形尺寸為1795×378×132。整機凈重為47Kg。
2.1.1 總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件
表2.1：液壓缸的選擇
機構名稱
常用方案
優(yōu) 點
缺 點
采用方案
搖臂機構
復合增速缸
1.整機結構緊湊，構件少。
2.無需動梁閉合量調(diào)節(jié)機構。
1.復合缸結構復雜，加工制造難度大。
2.要設計充液閥；泵流
量大，液壓系統(tǒng)復雜行程速度低，生產(chǎn)效率低。
不采用
單行程液壓缸
1.1.在行程的近末端將液壓缸的出力放大，液壓缸的缸徑可以很小小。
2.空行程速度高，生產(chǎn)效率高。
3.泵的流量小，液壓系統(tǒng)簡單。
1. 連桿機構多，尺寸鏈多。
2.需要動梁合閉量調(diào)節(jié)
機構，結構復雜。
采用
2.1.2 明確液壓執(zhí)行元件的載荷
在設計技術任務書闡明的主機規(guī)格中，通常能夠直接知道作用于液壓執(zhí)行元件的載荷。但若主機的載荷是經(jīng)過機械傳動關系作用到液壓執(zhí)行元件上時，則需要經(jīng)過計算才能明確。有時，例如進行新機型液壓系統(tǒng)設計，其載荷往往需要由樣機實測、同類設備參數(shù)類比或者通過理論分析得出。當用理論分析確定液壓執(zhí)行元件的載荷時，必須仔細考慮其所有可能組成項目，如工作載荷、慣性載荷、彈性載荷、摩擦載荷、重力載荷和背壓載荷等。
基于上述設計理論，考慮到液壓臥式可移動式千斤頂在國內(nèi)屬于新機型液壓系統(tǒng)，載荷是通過理論計算和參考液壓立式千斤頂相關的設計參數(shù)，最終得出執(zhí)行元件即液壓缸的操作力為950N。我們將在計算部分作詳細的說明。
2.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力
系統(tǒng)工作壓力由設備類型、載荷大小、結構要求和技術水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，省材料，結構緊湊，重量輕，是液壓系統(tǒng)設計的發(fā)展方向，但要注意防止泄漏，控制噪聲和可靠性問題的妥善處理。經(jīng)過樣機試驗，性能測試，理論計算，我們得出千斤頂?shù)囊簤航M的額定壓力為89Mpa，油壓揚程為140mm，油量為300ml。這樣的系統(tǒng)參數(shù)，使得液壓組的機構比較緊湊，做到了體積小、重量輕、用材料比較節(jié)省。
2.1.4 確定執(zhí)行元件的控制和調(diào)速方案
根據(jù)已定的液壓執(zhí)行元件，參考相關的液壓基本液壓回路，以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的控制。千斤頂液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是液壓缸。千斤頂工作時，通過上下扳動手柄，手柄連接在手動泵上，手柄動作后使得手動泵工作，泵開啟后，液壓油經(jīng)過管路流向順序閥，當壓力達到液壓閥的設計壓力時，液壓缸開始工作，進而將搖臂和支架頂起，實現(xiàn)對轎車的舉升。液壓缸的速度控制采用無級調(diào)速。在空載時，其運動速度較快，在舉升階段速度較慢。
2.1.5草擬液壓系統(tǒng)原理圖
液壓系統(tǒng)原理圖由液壓系統(tǒng)圖、工藝循環(huán)順序動作圖表和元件明細表三部分組成。擬定液壓系統(tǒng)圖注意事項：（1）不許有多余元件；使用的元件和電磁鐵數(shù)越少越好。（2）注意元件間的連鎖關系，防止相互影響產(chǎn)生誤動作。（3）系統(tǒng)各主要部件的壓力能夠隨時檢測；壓力表數(shù)目要少。（4）按國家標準規(guī)定，元件符號按常態(tài)工況繪出，非標準元件用簡練的結構示意圖表達。
液壓臥式可移動式千斤頂?shù)墓ぷ髟砗土⑹角Ы镯數(shù)墓ぷ髟砘旧舷嗤?，下面用立式千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D來說明臥式千斤頂?shù)墓ぷ髟怼ＧЫ镯數(shù)墓ぷ髟韴D如下：
圖2.1：千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D
立式液壓千斤頂?shù)慕Y構中有兩只油缸，小油缸完成吸油、壓油動作，大油缸則在油液壓力的作用下，將重物頂起。其動作過程是：用手向上扳動手柄，小活塞隨之向上移動，產(chǎn)生吸油作用。油液就從油箱經(jīng)管道、左邊單向閥進入小油缸下腔。當向下扳動手柄，小活塞下移時，系統(tǒng)就將吸入小油缸下腔的油經(jīng)管道、右邊單向閥壓入大油缸下腔。此時左邊單向閥不通，就迫使大活塞上移，頂起重物。這樣不斷地上下扳動手柄，就能將油間歇地壓入大油缸下腔，使重物緩慢上升。
臥式千斤頂?shù)墓ぷ髟砗土⑹角Ы镯旑愃啤Ｋ彩峭ㄟ^上下扳動手柄，使得液壓缸的容積反復變化，從而使得液壓缸的活塞作往復運動。進而將重物頂起。
液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液體作為介質(zhì)，把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結構簡單、體積小、重量輕、舉升力大，易于維修，但同時制造精度要求較高,若出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象將引起舉升汽車的下降,保險系數(shù)降低,使用其舉升時易受部位和地方的限制.傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調(diào)節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止液體的壓力以同樣大小各個方向傳遞的特性。優(yōu)點：輸出推力大。缺點：效率低。
2.2 計算執(zhí)行元件的主要參數(shù)
根據(jù)液壓系統(tǒng)和已經(jīng)確定系統(tǒng)的工作壓力，計算：液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿的直徑；柱塞缸的柱塞、柱塞桿的直徑。這在下一章的計算部分中將作詳細說明。
2.3選擇液壓控制元件
根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖提供的情況，審查圖上各閥在各種工況下達到的最高工作壓力和最大流量，以此選擇閥的額定壓力和額定流量。一般情況下，閥的實際壓力和流量應與額定值相接近，但必要時允許實際流量超過額定流量20％。有的電液換向閥有時會出現(xiàn)高壓下?lián)Q向停留時間稍長不能復位的現(xiàn)象，因此，用于有可靠性要求的系統(tǒng)時，其壓力以降額（由32Mpa降至20－25Mpa）使用為宜，或者選用液壓強制對中的電液換向閥。
單出桿活塞缸的兩個腔有效作用面積不相等，當泵供油使活塞內(nèi)縮時，活塞桿的排油流量閉泵的供油流量大得多，通過閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)，復合增速缸和其他等效組合方案也有相同情況，所以在檢查各閥的最大通過流量時，這一點要特別注意。
2.4 繪制千斤頂?shù)难b配圖、液壓組圖
為了把千斤頂?shù)恼w機構，內(nèi)部結構表達清楚，在畫圖時需要進行局部剖視，而且，根據(jù)千斤頂?shù)脑O計尺寸，畫A0圖紙比較適合，因此，整個圖紙看起來會比較復雜，線比較多而且亂。詳細的圖參見千斤頂?shù)难b配圖紙。
第三章．支架搖臂部分計算
3.1空載下托盤極限位置的計算
3.1.2 千斤頂最大高度的計算
已知：H=132.25mm OO=69.65mm MO=184.65mm OB=350mm
OA=79.38mm MA=133mm =109.12
h=66-34.5+36=67.5mm b=59.75-29=30.75m
求： H
圖3.1：千斤頂?shù)淖畲蟾叨?
解： MO==＝197.35mm
tg=tg=69.33
又因：AM=MO+OA-2MO*OA*cos
則：cos=(MO+OA-AM)/2MO*OA
=
cos=0.87960663
OOmm
BOmm
=132.25+303.23+67.5
=502.98mm
另外 Lmm
3.1.3 千斤頂最小高度的計算
圖3.2：千斤頂?shù)淖钚「叨?
已知：H=132.25mm OO=69.65mm MO=91.75mm OB=350mm
OA=79.38mm MA=133mm =109.12 h=67.5mm b=30.75mm
求：H
解：MO===115.19mm
又：
AM
則：cos
=
=0.102852433
OO=OB*sin()=350*sin77.82=342.12mm
BO=OB*cos()=350*cos77.82=73.84mm
=132.25-73.84+67.5
=125.91mm
而當OB水平時，L＝350＋30.75＝380.75mm
3.2工作活塞桿的計算
3.2.1 工作活塞桿的最大推力計算
按試驗條件，本千斤頂托盤處于310mm高度時調(diào)壓的額定載荷P＝2000Kg。經(jīng)計算分析，此時工作活塞桿的推力最大，從310mm再向上升，則工作活塞桿的推力逐漸減小。為求出工作活塞桿的最大推力，必須作如下計算：
3.2.1.1 托盤架的受力情況如圖所示：
圖3.3：托盤的受力情況
則：
=cos
=71.64
作 AD 則
另：AB=mm
AD=AB*cos=69*cos41.64=51.57mm
根據(jù)托盤架的轉(zhuǎn)動平衡，可求得撐桿上的作用力F
F==1192.55 Kg
根據(jù)平衡原理，作用在A點上的力的計算如下：
F
＝2000－1192.55*sin18.36
=1624.36 Kg
F
=1192.55*cos18.36
=1131.84 Kg
3.2.1.2 求連桿對頂臂的拉力T與T
圖3.4：連桿頂臂受力圖
頂臂受力如圖所示。
F Kg
F Kg
T
根據(jù)力的平衡原理：
Kg
3.2.1.3 工作活塞桿的最大推力
工作活塞桿對連桿的推力，其大小、方向和連桿對頂臂的拉力相同。所以當托盤處于310mm高度時，工作活塞桿有最大推力。
Kg
Kg
Kg
3.2.1工作活塞桿的強度核算
3.2.1.1 工作活塞桿的強度計算
當活塞桿受壓時：
＝
＝870.90 Kg/cm
當活塞桿受彎時，托盤處于310mm高度時，彎矩最大，此時:
mm Kg
得: Kg.cm
危險截面上的最大復合應力為：
Kg/cm
材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)，則： Kg/cm
n= 強度許用。
3.2.1.2 工作活塞桿的穩(wěn)定性核算
活塞桿的伸出長度為： mm
活塞桿的直徑為：d=35 mm
一般受壓桿件時，要求作穩(wěn)定計算。
現(xiàn)，故不作穩(wěn)定計算。
3.3油缸的強度計算
3.3.1 油缸臂厚的計算
由于
故采用公式：
上式中，
材料為45調(diào)質(zhì)鋼， Kg/cm
無縫管的強度系數(shù)?。?
補入臂厚公差及腐蝕系數(shù)C忽略不計
則 cm
臂厚許用。
3.3.2 油缸的變形計算
按厚壁筒計算：
上式中E取2×10
則：
＝0.005 cm
＝0.05 mm
變形量不大，所以許用。
3.4方鐵的強度計算
方鐵可看作簡支梁，受活塞桿的擠壓而發(fā)生彎曲變形。方鐵兩端的銷與連桿連接受剪。方鐵為45號鋼，連桿為20號鋼，所以不核算方鐵兩端端部的受剪和受擠。為簡化計算程序起見，方鐵只作彎曲校核。由于簡支梁受力產(chǎn)生彎曲變形，所以假定大活塞以兩集中載荷方式作用在方鐵端面上，其受力圖核彎矩圖如下
危險截面上的彎矩
其中心點上的彎矩最大，則：
圖3.5：危險截面的彎矩
Kg.cm
通常簡支梁的計算用的是許用應力法，即以梁的橫截面上最外層纖維處的最大正應力到達材料的危險應力作為整個梁達到危險狀態(tài)為條件。事實上塑性狀態(tài)的材料制成的，當橫截面外層最大應力達到屈服極限時，梁還可以繼續(xù)承載更多的載荷，直到整個截面逐漸全部達到塑性變形范圍，梁才達到了危險狀態(tài)。因此，對塑性材料，令，作為梁的危險狀態(tài)式保險的，所以對方鐵的強度，我們采用承接能力法進行計算。
3.4.1中性軸的計算
橫截面上的正應力均達到屈服極限時（見下圖），有靜力平衡條件可得：,即
即當梁達到危險狀態(tài)時，中性軸將橫截面分為面積相等的兩部分。
圖3.6：危險截面形狀
＝210 mm
3.4.1.1塑性抗彎截面模量以及各截面面積對中性軸的靜矩的計算
－0.46×1.58×（2.1－0.55）－1.62×
1.3×（2.1－0.65）－0.5×1.62×0.47×（2.1-1.46）=4.568 cm
3.4.1.2承載能力的計算
取 45冷拉鋼
Kg/cm
則：
＝0.65×6500×4.568
＝19299.8 Kg.cm
3.4.1.3安全系數(shù)的計算
＝
強度足夠。
3.5連桿的強度計算
圖3.7：連桿的強度計算
連桿主要是核算受拉、受擠和受剪：
Kg
3.5.1受拉時
20號鋼
許用。
3.5.2受擠時
取K=1
則：n= 安全。
3.5.3受剪時
＝
n= 許用。
3.6大輪軸的強度計算
3.6.1每只大輪受力
經(jīng)計算分析，當托盤升至310mm的高度時，大輪軸受力最大。
此時，P=2000 Kg，。
圖3.8：大輪的受力圖
AD=AB×cos=350×=332.19 mm
AE=AD+DE=332.19+30.75=362.94 mm
L-b==362.94+81.75=444.69 mm
每只大輪受力為，由得：2
Kg
3.6.2大輪軸的強度計算
大輪軸,L=264(全長)，d=24 mm
材料為45號鋼，如圖，
Kg.cm
Kg
45號鋼，
安全系數(shù)：
大輪軸是安全的，因剪力很小，故剪切強度不用核算。
圖3.9：大輪軸的強度計算
3.7頂臂軸的強度計算
經(jīng)計算分析，托盤處于名義最低位置130mm時，頂臂軸的受力最大。
3.7.1托盤的受力分析
當托盤處于名義最低位置時，托盤的受力下頁的如圖所示：
由得：
由得：
由得：
圖3.10：托盤的受力圖
3.7.2頂臂軸的受力分析
圖3.11：頂臂軸的受力分析圖
Kg
因
得：
－
Kg
Kg Kg
由得：
=8379+2313=10692 Kg
Kg
Kg
3.7.3頂臂軸的強度計算
頂臂軸
頂臂軸是受均布載荷的簡直梁，經(jīng)計算，如果無軸套作用，受載后變形量高達23mm，而軸套與軸間間隙最小為0.25mm。軸套可假定為絕對剛性的焊接結構，則軸受載變形后，均布載荷就變?yōu)檩S套兩端作用的集中載荷，如圖所示。故此軸簡化為受對稱集中載荷的簡支梁的計算：
Kg.cm
對于調(diào)質(zhì)鋼，
安全系數(shù)， 許用。
圖3.12：頂臂軸的強度計算
3.7.4頂臂軸受剪切時的計算
對于力P作用此面時的計算剪切應力為: Kg
對于調(diào)質(zhì)碳素鋼，
安全系數(shù)為： 安全。
3.7.5頂臂的強度計算
經(jīng)計算分析，托盤處于310mm高度時，頂臂所受的彎矩值達到最大。頂臂強度按如下的情況計算：
3.7.6求分力
圖3.13：頂臂的受力圖
托盤升至310mm的高度時，頂臂上A點受力。
合力為：
則：
設力垂直于頂臂上AO的分力為，平行于AO的分力為
3.8小輪支架的強度計算
3.8.1小輪最大的受力情況
當托盤升到最大高度時，每只小輪所受的載荷最小。
如圖所示，
則：
圖3.14：小輪的受力圖
3.8.2小輪支架的抗剪計算
圖3.15：小輪的抗剪計算
小輪架偏心距為：
材料為鋼板，板厚為：，焊縫高:
危險斷面為A-A，
安全。
3.8.3焊縫的抗彎計算
根據(jù)
焊接影響系數(shù)：
安全。
3.9撐桿的強度計算
經(jīng)計算分析，撐桿在托盤處于起始位置時受力為最大。如果將撐桿的重量略而不計，可簡化為二力桿計算。
圖3.16：撐桿的受力計算
根據(jù)托盤架受力計算可知，撐桿所受的力為：
剖面特性：
臨界壓力為：
則：
穩(wěn)定性足夠。
壓應力為：
安全。
孔的擠壓應力為：
擠壓強度為：
對于受載時，可以活動的連接： K=0.2
則：
受擠強度不夠。
如果轉(zhuǎn)動處潤滑良好，則K=0.3,
受擠強度足夠。
4.0托盤架的強度計算
以托盤架的受力分析來看，托盤架的受力形式主要是受彎受剪，以及支撐孔的受擠和孔邊剪切。由于托盤架的結構是成形和焊接的復合結構，其段面系數(shù)等參數(shù)都比較大，初步估算，其受彎受剪的問題都不大，故只核算其支撐孔的受擠及孔邊剪切。
托盤架支撐孔在托盤處于起始位置130mm高度時，受力為最大。
第四章 其它部分設計
4.1調(diào)壓彈簧的計算
彈簧，外徑D=7.3mm,鋼絲直徑d=2mm。
重徑,材料為：，n=6。
，取其平均值，則:
取
4.1.2彈簧指數(shù)
4.1.3曲度系數(shù)
4.1.4允許的極限負荷
4.1.5最大工作負荷為：
該彈簧承受第二類負荷，
4.1.6彈簧總剛度位：
4.1.7極限負荷下變形
4.1.8最大工作負荷的變形
4.1.9調(diào)壓彈簧的臨界力
托盤升起至310mm時，加載2000Kg,油缸內(nèi)壓強為，調(diào)壓彈簧所受的臨界力為，，（閥孔直徑）。
因臨界力，故調(diào)壓彈簧的工作是安全的，這時彈簧的變形為：
4.2拉簧計算
拉簧圖號為00005，工組鋼絲，鋼絲直徑d=2.3mm,外徑中徑
4.2.1彈簧指數(shù)
4.2.2曲度系數(shù)
查表得：k=1.24
4.2.3極限載荷
已知：d=2.3mm,k=1.24,,
得：
4.2.4最大工作載荷
設拉簧承受第二類負荷。
4.2.5彈簧的總剛度
4.2.6應力計算
應力：
拉力：
4.2.7極限載荷下的變形
最大工作載荷下的變形為：
4.2.8彈簧極限載荷下的伸長量
當托盤上升至最大時，彈簧最大伸長量為288.4mm,超過了彈簧極限載荷下的伸長量274.2mm，故此時彈簧處于扭轉(zhuǎn)屈服應力狀態(tài)下工作屬于不安全狀態(tài)。
拉簧的工作圖見下圖：
圖4.1：拉簧的工作圖
4.3扭簧的計算
圖號為00004，工組鋼絲，鋼絲直徑d=4mm,內(nèi)徑D=17.4mm,中徑為
，圈數(shù)為：n=7。
4.3.1彈簧指數(shù)
4.3.2曲度系數(shù)
（對于三類彈簧）
4.3.3最大工作扭矩
，
則：
4.3.4極限扭矩
4.3.5扭簧剛度
4.3.6最大工作扭轉(zhuǎn)角
4.3.7極限扭轉(zhuǎn)角
4.3.8扭轉(zhuǎn)角和扭矩的計算
設預加扭轉(zhuǎn)角為：，那么有：
使用扭轉(zhuǎn)角為：
使用極限扭轉(zhuǎn)角為：
設預加扭矩為：286.5Kg.mm
由于使用扭轉(zhuǎn)角比較小，所以在扳動手柄時，要控制使用扭角，最大不能超過，否則扭簧工作就不夠安全。扭簧的工作圖見下圖：
圖4.2扭轉(zhuǎn)角和扭矩的計算
總 結
經(jīng)過半年的努力，我終于如期完成了我的畢業(yè)設計：可移式臥式液壓千斤頂?shù)脑O計。
畢業(yè)設計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的學習機會，通過這次對液壓千斤頂理知識和實際設計的相結合，鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。
其中胡老師對我的畢業(yè)設計每一個進展都有相當大的幫助，幫我認真的查看圖紙和說明書等。
通過這次畢業(yè)設計，我又重新溫習了四年來所學的許多知識，因為是畢業(yè)設計，所以包括的內(nèi)容深度都較以前的課程設計難很多，也是真正考核我的綜合能力的一次設計，因此在這段設計的時間里面，我不僅從綜合能力上鍛煉了自己，也從中理解了一些自己在以前學習中的不足，從而重新進行深入的學習，使自己所學的知識有了進一步的擴展，這次畢業(yè)設計使我學會的理論真正的也實踐聯(lián)系在一起真正做到學以致用，這才是我們學習最重要的目的。
順利如期的完成本此畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新科技新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進知識，更好的為祖國的四化服務。
致 謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，但由于經(jīng)驗的匱乏，時間上處理不當，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及同學們的支持，這個畢業(yè)設計是很難完成的。所以在這里我想謝謝在我畢業(yè)設計中熱心幫助我的人。
首先，我要感謝的是我的導師胡少剛。雖然他平日里工作繁多，但是他從來不會因此而耽擱我們的設計。他每周都會對我們的設計進行評定，悉心的指導。從裝配圖到零件圖，老師很細心地糾正其中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。
其次要感謝的是我的同學。由于專業(yè)知識基礎不是很牢固，在設計過程中，我經(jīng)常會遇到“攔路虎”。但是因為有了一群富有熱情與耐心的同學，使我的畢業(yè)設計才順利的完成。
還要感謝圖書館的老師。因為他們在我經(jīng)常因為找不到參考資料時伸出援助之手，熱心地幫我找，節(jié)約我的時間。感謝你們熱心的幫助。
最后感謝常州工學院的各位老師大學四年對我的大力栽培！
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