济源职业技术学院毕业设计毕 业 设 计题目 液压千斤顶系统设计 系别 机电系 专业 机电一体化技术 班级 机电0505 姓名 学号 指导教师 日期 2007年12月 I济源职业技术学院毕业设计I设计任务书设计题目：液压千斤顶系统设计设计要求：1、分析研究液压千斤顶结构原理图；2、设计一个液压千斤顶，绘制工作结构原理图；3、写出毕业设计论文：论述方案、参数选择、计算过程等；4、设计要求参数表： 额定起重量Gn（T）最低高度H（）起升高度（）手柄操作力（N）5200100400设计进度要求：第一周：确定题目；第二周：资料调研，设计概况；第三周：按要求参数选择、计算过程；第四周：材料的整理和录入；第五周：完成设计的摘要和前言；第六周：完成全部设计；第七周：交设计（论文），指导教师审核，修改设计（论文）；第八周：答辩。指导教师（签名）： 25摘 要本文从液压千斤顶结构与工作原理的分析，按要求对参数进行选择，按参数进行设计、教核，四个方面，层层推进，步步为营，逐步阐述液压千斤顶设计的全过程。尤其在手柄，顶杆，液压缸，焊接夹具设计中，运用已掌握的液压结构原理知识、机械设计与制造理论及计算公式、机械加工工艺，确定了整个液压系统各个零件的几何尺寸，确保了液压千斤顶的质量和强度。该液压千斤顶额定起重量为5 T，极限为6 T，当超过5.5 T时自动泄荷，保证千斤顶不会因为超负荷而损坏。该液压千斤顶系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，抗拉性能强，运行稳定可靠。手柄的灵活设计及低强度运行，更增加了千斤顶使用的普便性。关键词：工作原理，几何尺寸，手柄设计，加工工艺，强度目录摘 要I1液压技术11.1液压技术的发展及应用11.2千斤顶的分类及用途22液压千斤顶工作原理分析42.1液压千斤顶的作用52.2液压千斤顶主要构件分析53液压缸的设计63.1 液压缸的主要形式及选材63.2（液压缸主要参数的计算）液压缸的压力63.3液压缸的输出力与输出力73.4 液压缸的输出速度73.5 液压缸的功率83.6小液压缸的主要参数计算84液压控制阀94.1 方向控制阀94.2普通单向阀94.3背压阀95拉压杆和弯曲杆的设计105.1 弯曲杆(手柄)的设计105.2求得支座反力105.3梁的剪应力FS及弯矩M105.4确定危险截面115.5活塞杆（拉压杆）的设计136液压油的选用147工艺规程设计157.1热处理157.2制订工艺路线158焊接夹具设计178.1设计理由178.2焊接夹具的设计原理178.3 确定夹具结构方案17结 论22致 谢23参考文献24附 录 A251液压技术1.1液压技术的发展及应用自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，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。液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(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。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025 N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03 N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)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。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。1.2千斤顶的分类及用途千斤顶是一种起重高度小(小于1)的最简单的起重设备，它主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的,轻小起重设备它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。液压千斤顶分为通用和专用两类。专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚固。近年来随着科技的飞速发展，同时带动自动控制系统日新月异更新，液压技术的应用正在不断地走向深入。 2液压千斤顶工作原理分析 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.单向阀 5.吸油管 6.管道7.单向阀 8.大活塞 9.大油缸 10.管道 11.截止阀 12.油箱图2.1是液压千斤顶的工作原理图。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液压缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，液压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。通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。2.1液压千斤顶的作用本液压千斤顶是杭州万海五金经营部销售的QYL5D油压千斤。为三一重工股份有限公司配套加工的外协件，它用在飞机的起落架以及吊车，挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机的支撑架的机构中，主要是起到支撑作用。因此，该零件的质量及精度在使用中是非常重要的，必须制作出合理的工艺规程以确保零件的质量。2.2液压千斤顶主要构件分析该系统是一个组焊件，技术条件要求为：组焊后加工，热处理调质达到HB240HB280。表面粗糙度最高达到Ra2.3 m，最低达到Ra12.5 m，尺寸公差较小，另外有一处位置公差要求，这就需要经过粗加工、半精加工、精加工过程。本零件用于大批量生产。本系统主要运用了：杠杆原理，帕斯卡原理，单向阀单向导通原理等。3液压缸的设计3.1 液压缸的主要形式及选材液压缸能将液压能转换为机械能，用来驱动工作机构作直线运动或摆动运动。它是液压执行元件。液压缸由于结构简单，工作可靠，除单个使用外，还可几个组合或与杠杆、连杠、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等其他机构配合，实现多种机械运动，因此应用十分广泛。液压缸有多种类型。按结构特点可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按作用方式又可分为单作用式和双作用式两种。由于液压缸要承受较大压强，故液压缸采用：45号钢活塞式单作用液压缸。3.2（液压缸主要参数的计算）液压缸的压力（1）额定压力Pn: 也称为公称压力，是液压缸能用以长期工作的最高压力。油液作用在活塞单位面积上的法向力图3.1。单位为Pa，其值为:Pn=G/A=5104 （3.140.20.2）=3.98105 Pa 图3.1 液压缸的计算简图式中：为活塞杆承受的总负载；A为活塞的工作面积。上式表明，液压缸的工作压力是由于负载的存在而产生的，负载越大，液压缸的压力也越大。表3.1为国家标准规定的液压缸公称压力系列。表3.1 液压缸公称压力（MPa）0.40.631