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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
姓 名： 張躍
學(xué) 號： 060104201
(用外文寫)
外文出處： Advances in Engineering Software
40（2009）95—104
附 件：1.外文資料翻譯譯文2.外文原文。
指導(dǎo)教師評語：
文獻(xiàn)翻譯基本符合科技論文語法習(xí)慣，語句較通順，用詞較簡練。但還需注意專業(yè)詞匯的合理翻譯。整篇文章翻譯良好。
簽名：
年 月 日
注：請將該封面與附件裝訂成冊。
附件1：外文資料翻譯譯文
主軸平衡力和曲軸彎曲應(yīng)力的研究
關(guān)鍵詞：
平衡力 曲軸模型 平衡率 軸承負(fù)荷 彎曲應(yīng)力
摘要：
在這項(xiàng)研究中，使用了多體系統(tǒng)仿真程序ADAMS。研究同軸6缸柴油發(fā)動機(jī)上平衡物的質(zhì)量和位置對主軸負(fù)荷和彎曲應(yīng)力的影響，在分析中，用剛性，梁和曲軸三維實(shí)體模型對主軸承負(fù)荷和三維實(shí)體模型進(jìn)行了比較，在平衡力的分析中使用了橫梁模型。平衡角為零的平衡物和平衡角為30的平衡物，它們的平衡率認(rèn)為是0％，50％和100％。而且研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著最大主軸承負(fù)荷和彎曲應(yīng)力增加，平衡率的增加和平均主軸承平衡率隨負(fù)載隨之減少。兩種結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出同樣的趨勢。從軸承負(fù)載和網(wǎng)站彎曲應(yīng)力的表列中可以看出來，與慣性力的負(fù)荷相比氣體壓力對曲軸設(shè)計(jì)的影響更為顯著。
2007科學(xué)版權(quán)有
1 . 導(dǎo)言
新的內(nèi)燃機(jī)引擎必須具有很高的電力，燃油經(jīng)濟(jì)性好，體積小的發(fā)動機(jī)，能減少對環(huán)境的污染。因此，引擎每個部分的整體性能和效果都需要仔細(xì)的調(diào)查改進(jìn)。內(nèi)燃機(jī)曲軸系統(tǒng)發(fā)動機(jī)作為主要負(fù)責(zé)為電力生產(chǎn)對發(fā)動機(jī)性能有著重要的影響。
曲軸系統(tǒng)主要由活塞銷，活塞連接連桿，曲軸，扭轉(zhuǎn)振動阻尼器和飛輪構(gòu)成的。平衡物放置在每個曲柄的對面用來平衡旋轉(zhuǎn)慣性力。一般而言，平衡物的設(shè)計(jì)其平衡率為50％至100％。為了可承受最大值和平均主軸承載力，平衡物的質(zhì)量和他們的位置很重要。最大值和平均發(fā)動機(jī)主軸承載力取決于氣缸的壓力，平衡物的質(zhì)量，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和其他曲軸幾何參數(shù)。
對內(nèi)燃機(jī)曲軸的研究主要集中振動和應(yīng)力分析上。盡管曲軸壓力分析可以查看文獻(xiàn)資料，但是沒有平衡物對主軸負(fù)載和曲軸壓力的影響這方面的研究文獻(xiàn)資料。夏普采用剛性模型研究了V - 8發(fā)動機(jī)曲軸的平衡，優(yōu)化了平衡力來盡量減少主軸的承載負(fù)荷。斯坦利和塔拉扎采用剛性曲軸模型和理想通過研究獲得的4到6缸對稱行發(fā)動機(jī)的最高和平均主軸承的負(fù)荷，估算出理想的平衡物質(zhì)量，和在可接受范圍內(nèi)的最大負(fù)載所造成得影響。在用剛性曲軸模型分析平衡力時，如果不考慮對曲軸主軸承的彈性效應(yīng)會導(dǎo)致極大的錯誤。因此，廣泛對平衡物在主軸負(fù)載和曲軸壓力所產(chǎn)生的影響的研究仍然是很重要的。
在這項(xiàng)研究中，對軸向六缸柴油機(jī)曲軸系統(tǒng)上的平衡物的位置和質(zhì)量進(jìn)行了研究。在對平衡角為零的平衡物和平衡角為30的平衡物，其配重平衡率為0％，50％和100％的的主軸的承載負(fù)荷和曲軸彎曲應(yīng)力的最大值和平均值計(jì)算中，使用多體系統(tǒng)仿真程序， ADAMS/引擎，進(jìn)行了分析。模擬平均轉(zhuǎn)速在1000-2000范圍內(nèi)的發(fā)動機(jī)。
2. 發(fā)動機(jī)規(guī)格
表1給出直列6缸柴油發(fā)動機(jī)的規(guī)格。 9.0升發(fā)動機(jī)的曲軸有8個平衡物在曲柄上1，2，5，6，7，8，11和12。用Pro / E繪制三維曲軸實(shí)體模型如圖1所示，圖中給出了曲軸的示意圖。表2中給出曲柄行程的性質(zhì)。表3給出曲柄的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
表1 發(fā)動機(jī)規(guī)格
單位
9.0升發(fā)動機(jī)
孔徑
mm
115
沖程
mm
144
氣缸軸向距離
Mm
134
峰值發(fā)射壓力
MPa
19
額定功率轉(zhuǎn)速
kw/rpm
295/2200
最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速
Nm/rpm
1600/1200-1700
主要雜志/針直徑
mm
95/81
點(diǎn)火順序
-
1-5-3-6-2-4
飛輪質(zhì)量
kg
47.84
飛輪轉(zhuǎn)動慣量
Kg mm2
1.57E+9
TV阻尼環(huán)的質(zhì)量
kg
4.94
TV damper housing質(zhì)量
kg
6.86
Moment of inertia of the ring
kg mm2
1.27E+9
Moment of inertia of the housing
Kg mm2
0.56E+9
表2 曲柄行程性質(zhì)
1
2
3
4
5
6
質(zhì)量（kg）
12.50
9.25
12.50
12.50
9.28
12.55
重心位置的曲柄旋轉(zhuǎn)軸(mm)
12.423
31.435
11.967
11.966
31.027
11.702
靜態(tài)不平衡(kg mm)
155.265
290.767
149.734
149.734
287.871
146.856
表3 曲軸系統(tǒng)數(shù)據(jù)
曲柄半徑（mm）
72
連桿長度(ｍｍ)
239
質(zhì)量完全活塞(ｋｇ )
3.42
連桿往復(fù)質(zhì)量( ｋｇ )
0.92
往復(fù)式質(zhì)量（每個氣缸總） (ｋｇ )
4.32
連桿轉(zhuǎn)動質(zhì)量（?。耄?）
2.01
3. 曲軸系統(tǒng)建模
用ADAMS/發(fā)動機(jī)，曲軸，可以建立四個不同的模型方式：剛性曲軸，扭靈活的曲軸，橫梁曲軸和曲軸三維實(shí)體。剛性曲軸模型主要用于獲取自由的力和力矩，來達(dá)到平衡的目的。扭靈活的曲軸模型用于研究扭轉(zhuǎn)振動。橫梁曲軸模型是代表扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度曲軸，用梁模型可以計(jì)算出彎曲應(yīng)力。彈性曲軸三維實(shí)體模型，可使用額外的有限元程序。該過程是漫長的而費(fèi)時，通常自由度以百萬計(jì)的。為了簡化有限元模型，我們使用模態(tài)疊加技術(shù)。彈性變形結(jié)構(gòu)是近似的線性組合可表現(xiàn)為模式如下：
U=∮q (1)
其中q是模態(tài)向量的坐標(biāo)和∮是形狀函數(shù)矩陣。
彈性體包含兩種類型的節(jié)點(diǎn)，在多體仿真系統(tǒng)（MMS）結(jié)構(gòu)的邊界和焦點(diǎn)的交換處的接口節(jié)點(diǎn)，和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。在MSS中對彈性體的位置和彈性變形是由疊加法計(jì)算的。在ADAMS，是用以Craig–Bampton 方法為基礎(chǔ)的模態(tài)綜合技術(shù)。這種組件模式包含了靜態(tài)和動態(tài)特性的結(jié)構(gòu)。這些模式的約束模式是通過給每個DOF一個位移而發(fā)生靜態(tài)變形，同時保持其他所有接口自由度固定，固定邊界是解決方案的特征值，我們用固定整個界面的自由度來解決這個問題。模態(tài)在物理自由度和Craig–Bampton模式之間轉(zhuǎn)換，這種模型是通過他們的模態(tài)坐標(biāo)來描述：
式中的UB和U1分別代表著邊界自由度和內(nèi)部自由度的列向量，Ｉ﹑Ｏ分別表示恒等式和零矩陣，∮C表示在約束模式中物理位移的內(nèi)部自由度的矩陣，∮n表示在正常模式中物理位移的內(nèi)部自由度的矩陣，qc表示在約束模式中列向量的模態(tài)坐標(biāo)，qn表示在固定邊界的正常模式中列向量的模態(tài)坐標(biāo)，我們?yōu)榱四艿玫椒蛛x設(shè)置的模式，通常將約束模式和正常模式正交。
在MSC.Nastran利用模態(tài)疊加技術(shù)可以得到9.0升發(fā)動機(jī)的彈性曲軸三維實(shí)體模型。首先，圖中所示是曲軸的三維實(shí)體模型，1是曲軸的有限元模型，特點(diǎn)是它有30萬十節(jié)點(diǎn)四面體和5000000節(jié)點(diǎn)。曲軸的模態(tài)模式具有三十二個邊界自由度和十六個接口節(jié)點(diǎn)。從靜態(tài)分析中得到的模態(tài)模式與這些自由度相符合。
獲得柔性曲軸模型是通過模態(tài)綜合考慮了40個固定邊界正常模式。因此靈活曲軸模式的特點(diǎn)是它總共有72個自由度，這種模式出口到ADAMS/引擎和曲軸系統(tǒng)模型，如圖。
4. 曲軸系統(tǒng)和平衡力
在內(nèi)燃機(jī)里的作用力可以分為慣性力和壓力，而慣性力可以進(jìn)一步劃分為兩大類：旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)式慣性力。每個氣缸的旋轉(zhuǎn)慣性力可以用下面的公式表示：
式中的mR 表示旋轉(zhuǎn)質(zhì)量其中包括了曲柄的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)連桿的部分質(zhì)量； rR從曲軸的旋轉(zhuǎn)中心到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的重心的這段距離；W曲軸的角速度，h表示與TDC有關(guān)的曲柄行程的角位置。如果每個曲柄行程有兩個平衡力，每個平衡力的作用力由下式給出；
式中的yi,j表示偏移角；每個行程有兩個平衡力。“i”表示了平衡力的數(shù)目。我們要完成對平衡率的評估才能得到配重的大小。如下：
式中的UCW表示每個配重的靜態(tài)不平衡量；UCrank_throw表示每個曲柄行程的靜態(tài)不平衡量；mcr-r表示連桿轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量;r表示曲柄半徑；K表示一對內(nèi)部旋轉(zhuǎn)力的不平衡率。下面這個公式表示在已知曲軸和平衡力大小情況下的平衡率：
對于一個軸向的六缸發(fā)動機(jī)曲軸，它的三對曲柄行程分布在對稱軸中心的一百二十度處，旋轉(zhuǎn)力和一﹑二階往復(fù)力處于平衡狀態(tài)。這可以用一﹑二階的向量坐標(biāo)來解釋，如圖4所示。六缸曲軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力和往復(fù)力相互平衡，但是這也導(dǎo)致了內(nèi)部彎矩的產(chǎn)生。高速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個相同的定向曲柄行程導(dǎo)致中心軸上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)載荷。氣缸的旋轉(zhuǎn)慣性力通常可以抵消部分曲軸對面的平衡力。一般來說，設(shè)計(jì)平衡物時平衡率在50%到100%之間。
附件2：外文原文
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系：
機(jī)械工程系
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動化
學(xué) 生 姓 名：
張躍
學(xué) 號：
060104201
設(shè)計(jì)(論文)題目：
車用電動液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2010年2月24 日~2010年6月10 日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
邱明
專業(yè)負(fù)責(zé)人:
發(fā)任務(wù)書日期: 2010年 2 月 23日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
1． 培養(yǎng)獨(dú)立運(yùn)用機(jī)械工程及自動化的理論知識進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力；
2． 熟練使用AutoCAD或CAXA進(jìn)行工程繪圖的能力；
3． 較熟練使用一門三維CAD軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力；
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
1． 課題任務(wù)
本課題設(shè)計(jì)的千斤頂為車用電動液壓千斤頂，要求其在滿足工作要求的情況下還要便于攜帶。該千斤頂具有體積小、效率高、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于流動性起重，如汽車、拖拉機(jī)等交通運(yùn)輸業(yè)。
2． 課題要求
車用液壓千斤頂需滿足如下條件：（1）具有兩級的液壓缸；（2）千斤頂頂起的重量為1.0t；（3）千斤頂?shù)捻斏叨葹?50mm；（4）千斤頂?shù)尿?qū)動電機(jī)要求電壓為12V直流電壓。
本課題根據(jù)對車用電動液壓千斤頂原理的分析，需要設(shè)計(jì)一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)和底板供油方式。通過確定系統(tǒng)的工作壓力和工作載荷對電機(jī)進(jìn)行了選擇。同時需要液壓缸和底板油路。
本課題要求學(xué)生具備較好機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)理論知識與實(shí)際應(yīng)用能力。并且能運(yùn)用三維CAD軟件進(jìn)行機(jī)械輔助設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)學(xué)生較好的CAD能力。同時應(yīng)具備繪制和閱讀機(jī)械圖樣能力。
要求學(xué)生積極、廣泛地收集相關(guān)資料，查閱參考文獻(xiàn)。翻譯相關(guān)英文資料。
在做論文期間，要求學(xué)生抓緊有限時間，用于畢業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)課題工作進(jìn)度計(jì)劃，按期完成相關(guān)工作。應(yīng)有端正、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，定期匯報工作成績。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
1. 根據(jù)千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)電動液壓千斤頂?shù)目傮w方案。
2. 根據(jù)工作情況設(shè)計(jì)液壓千斤頂?shù)木唧w結(jié)構(gòu)，確定主要零部件的參數(shù)，對千斤頂?shù)牧慵M(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，用Pro/Engineer軟件建立各零件實(shí)體和結(jié)構(gòu)的裝配體模型，并運(yùn)用AutoCAD繪制裝置的裝配圖和主要零件的工程圖。
3. 完成畢業(yè)論文的撰寫。
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 周士昌. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.
[2] 章宏甲, 黃宜, 王積偉. 液壓與氣壓傳動[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.
[3] 賈銘新. 液壓傳動與控制[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2001.
[4] 朱文堅(jiān), 黃平, 吳昌林. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M], 北京: 高等教育出版社, 2005.
[5] 王廣懷. 液壓技術(shù)應(yīng)用[M]. 北京: 哈爾濱工業(yè)出版社, 2001.
[6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.
[7] 林建亞, 何存興. 液壓元件[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1998.
[8] 張利亞. 液壓與氣壓設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1997.
[9] 機(jī)械工業(yè)出版社. 油壓千斤頂[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.
[10] 隗金文, 王慧. 液壓傳動[M]. 沈陽: 東北大學(xué)出版社, 2001.12.
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[12] 徐灝，邱宣懷，蔡春源，汪愷，余俊. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.1.
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[14] 洪鐘德. 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.5.
[15] 余夢生，吳宗澤.機(jī)械零部件手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.6.
[16] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.單行本.潤滑與密封[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1.
[17] 姚興軍，汪曉云，唐建文.AutoCAD2004中文版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，北京希望電子出版社，2004.12.
[18] 范云霄.實(shí)用三維機(jī)械[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.9.
[19] 張利平.液壓站設(shè)計(jì)與使用[M].北京：海洋出版社，2004.2.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
2月24日 ~ 3月19日
3月20日 ~ 3月31日
4月1日 ~ 4月14日
4月15日 ~ 4月30日
5月1日 ~ 5月25日
5月26日 ~ 6月5日
完成開題報告、英文翻譯
完成液壓千斤頂?shù)目傮w方案設(shè)計(jì)
完成千斤頂中各個的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件的三維模型
完成工程圖的繪制
完成畢業(yè)論文撰寫
論文答辯
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
2010年 2 月 22日
學(xué)院（系）意見：
院（系）領(lǐng)導(dǎo)：
2010 年 2 月23 日
南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料
學(xué)生姓名:
張躍
學(xué) 號：
060104201
系：
機(jī)械工程
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
車用電動液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
邱明
講師
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
材 料 目 錄
序號
名 稱
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告〔含文獻(xiàn)綜述〕
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2010年 3 月
注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請將該封面與目錄中各材料合訂成冊，并統(tǒng)一存放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中（打印件一律用A4紙型）。
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表
系： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
指導(dǎo)教師
姓 名
邱明
專業(yè)技術(shù)職 務(wù)
講師
課題名稱
車用電動液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
適用專業(yè)
機(jī)械工程及自動化
課題性質(zhì)
A
B
C
D
E
課題來源
A
B
C
D
√
√
課題預(yù)計(jì)
工作量大小
大
適中
小
課題預(yù)計(jì)
難易程度
難
適中
易
備注:
√
√
課題簡介
液壓千斤頂是一種常用的舉升設(shè)備，具有體積小、效率高、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于流動性起重，如汽車、拖拉機(jī)等交通運(yùn)輸業(yè)。本課題擬構(gòu)思一種用于轎車的由電能驅(qū)動的液壓千斤頂，要求完成其方案設(shè)計(jì)和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)方案圖和部分零、部件工程圖紙，進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)分析計(jì)算。
通過本課題的研究，使學(xué)生分析問題和解決問題的能力、工程機(jī)械設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等都能得到比較全面的鍛煉和提高。
課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求
課題應(yīng)完成的任務(wù)：
1. 調(diào)研、收集資料，并閱讀、消化資料；
2. 電動液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)需滿足相關(guān)的功能和指標(biāo)的要求；
3. 完成電動液壓千斤頂?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)；
4. 繪制相關(guān)零、部件工程圖紙；
5. 進(jìn)行有關(guān)分析、計(jì)算；
6. 按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
本課題要求學(xué)生能綜合運(yùn)用機(jī)械工程及自動化的專業(yè)知識進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)；同時具備一定的三維CAD軟件操作能力。
所在專業(yè)審定意見：
專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日
注：本課題由 張躍 同學(xué)選定，學(xué)號： 060104201
注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題使用；
2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”；
3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。
填 表 說 明
1．該表的填寫只針對1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題），并且在“設(shè)計(jì)（論文）要求”一欄中說明。
2．“課題性質(zhì)”一欄：
A．產(chǎn)品設(shè)計(jì)；
B．工程技術(shù)研究；
C．軟件開發(fā)；
D．研究論文或調(diào)研報告；
E．其它。
3．“課題來源”一欄：
A．自然（社會）科學(xué)基金與?。ú浚?、市級以上科研課題；
B．企、事業(yè)單位委托課題；
C．院、系級基金課題；
D．自擬課題。
4．“課題簡介”一欄：
主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r值。
南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名：
張躍
學(xué) 號：
060104201
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
車用電動液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
邱明
2009年 3 月 19 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
千斤頂作為一種傳統(tǒng)頂舉重物的工具，在建筑、鐵路、醫(yī)療、汽車維修等各領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。
早在 2 0 世紀(jì)40年代，臥式千斤頂就已經(jīng)開始在國外的汽車維修部門使用，。在 90 年代后期國外研制出了便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯敗?
我國千斤頂技術(shù)起步較晚，由于歷史的原因，直到1979年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過全面改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)，在外形美觀，使用方便，承載力大，壽命長等方面，都超過了國外的同類產(chǎn)品，并且迅速打人歐美市場。經(jīng)過多年設(shè)計(jì)與制造的實(shí)踐，除了臥室千斤頂以外，我國還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、快速升降千斤頂?shù)榷喾N千斤頂。目前我國出口的千斤頂已達(dá)到門類、規(guī)格齊全，形成系列產(chǎn)品
根據(jù)傳動類型的不同，可分為機(jī)械傳動千斤頂和液壓傳動千斤頂，液壓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(jī)械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，舉升力大，易于維修。
自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動技術(shù)已有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機(jī)及自動生產(chǎn)線。
本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。
液壓傳動的工作原理，可以用一個液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明
1—杠桿手柄2—小油缸3—小活塞4，7—單向閥5—吸油管6，10—管道
8—大活塞9—大油11—截止閥12—油箱
圖1. 液壓千斤頂工作原理圖
圖1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥7自動關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復(fù)扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼?
通過對上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動的基本工作原理。液壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時，小油缸2輸出壓力油，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6及單向閥7，推動大活塞8舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。大活塞8舉升的速度取決于單位時間內(nèi)流入大油缸9中油容積的多少。由此可見，液壓傳動是一個不同能量的轉(zhuǎn)換過程。
傳統(tǒng)的千斤頂都是用手動操作，這樣既費(fèi)時又費(fèi)力。本文擬用電能來驅(qū)動液壓千斤頂，手動千斤頂制造簡單，價格低廉，但使用時必須用手不斷操作才能升降套筒或舉臂，所以費(fèi)時費(fèi)力，使用不方便;電動千斤頂相對提高了工作效率，避免了繁重的體力勞動，為司機(jī)創(chuàng)造出一種方便、高效、省力的修車環(huán)境和條件。
參考文獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一．本課題要研究的問題
本課題設(shè)計(jì)的千斤頂為車用電動液壓千斤頂，要求其在滿足工作要求的情況下還要便于攜帶。該千斤頂具有體積小、效率高、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于流動性起重，如汽車、拖拉機(jī)等交通運(yùn)輸業(yè)。
車用液壓千斤頂需滿足如下條件：（1）具有兩級的液壓缸；（2）千斤頂頂起的重量為1.0t；（3）千斤頂?shù)捻斏叨葹?50mm；（4）千斤頂?shù)尿?qū)動電機(jī)要求電壓為12V直流電壓。
圖2 . 單向閥
二．本課題擬采用的技術(shù)路線
電動液壓千斤頂?shù)墓ぷ鞣绞绞峭ㄟ^液壓的傳動，能量之間的轉(zhuǎn)換。由給出的條件可以得到千斤頂最后所要做的機(jī)械能。由帕斯卡原理可以算出大活塞上的壓力。由杠桿原理有當(dāng)我們在小活塞上作用一個很小的力時，可以在大活塞上產(chǎn)生一個很大的力來舉起負(fù)載。通過計(jì)算可以的得到要在小活塞上施加多大的力，選擇液壓泵等裝置。根據(jù)能量的守恒可以算出需要的電能來選擇電機(jī)。最后根據(jù)算出的數(shù)據(jù)畫出零件圖和裝配圖。
三．本課題擬采用的研究手段
1．嚴(yán)格按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及安排的進(jìn)度，在綜合運(yùn)用機(jī)械工程及自動化專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，針對電動液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照課題要求，得到電動液壓千斤頂?shù)母鱾€零件計(jì)算尺寸。
2．查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等相關(guān)資料，選出各個零件的尺寸并算出其余部位的尺寸小。
3．根據(jù)安裝要求運(yùn)用二維和三位CAD軟件進(jìn)行機(jī)械輔助設(shè)計(jì)，畫出平面圖和一張立體圖。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
文獻(xiàn)綜述能基本總結(jié)千斤頂及液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)發(fā)展史與研究現(xiàn)狀，思路清晰，條理清楚。反映了該生有較好的專業(yè)基礎(chǔ)知識和閱讀科研文獻(xiàn)的能力。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：
從開題報告看，該生能較好的理解本課題所要研究的對象和擬解決的主要問題，并給出了較可行的技術(shù)路線。本課題以車用液壓千斤頂作為研究對象，采用機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論設(shè)計(jì)一套具有兩級的液壓缸和合適驅(qū)動機(jī)構(gòu)及底板供油方式的電動液壓千斤頂，有較好的深度和廣度。設(shè)計(jì)要求用三維CAD軟件得到液壓千斤頂各個部分的三維零件實(shí)體和裝配體，并繪制出結(jié)構(gòu)的裝配圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，有較合理的設(shè)計(jì)工作量。開題報告中給出了傳動機(jī)構(gòu)簡圖，預(yù)測畢業(yè)論文能按正常進(jìn)度完成。
指導(dǎo)教師：
2010 年3月25日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
2010 年3月27日
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 頁 共 頁 目 次 1 緒論 1 1 1 課題研究的目的和意義 1 1 2 課題的國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀 2 1 3 課題研究的主要內(nèi)容 2 2 電動液壓千斤頂概論 3 2 1 液壓千斤頂工作原理 3 2 2 設(shè)計(jì)要求 3 2 3 確定總體方案 4 2 4 電動液壓千斤頂使用注意事項(xiàng) 8 3 參數(shù)確定 9 3 1 電機(jī)選擇 9 3 2 頂升液壓缸參數(shù)的確定 11 3 3 吸油缸參數(shù)的計(jì)算 15 3 4 油箱的設(shè)計(jì) 18 3 5 密封圈的選擇 19 3 6 彈簧的設(shè)計(jì) 21 3 7 鍵的選擇 24 4 技術(shù)要求 25 4 1 缸體技術(shù)要求 25 4 2 缸蓋技術(shù)要求 26 5 強(qiáng)度校核 27 5 1 缸體與缸蓋焊接強(qiáng)度校核 27 5 2 缸頭螺紋聯(lián)接處強(qiáng)度校核 28 5 3 底座的校核 29 5 4 柱塞缸缸體校核 29 結(jié)論 31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第34頁 共33頁
1 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)的轎車保有量2005年已達(dá)到900余萬輛, 在現(xiàn)實(shí)生活中，轎車、吉普在路途上換胎一直是駕車者們一件頭痛的事，尤其是在酷熱的夏天和嚴(yán)寒而綿綿細(xì)雨的冬天，半個多時晨換下胎來，不僅身心勞累，且渾身油泥。隨著技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一種起重工具液壓千斤頂大量涌現(xiàn)于市場，其構(gòu)造簡單、操作方便，修理汽車、拖拉機(jī)等可用它將車身頂起，方便修理。液壓千斤頂是根據(jù)帕斯卡原理工作，它由油箱、大小不同的兩個壓力油缸、單向閥等幾個部分組成。工作時，提起小活塞將油吸入小壓力油缸，當(dāng)壓下小活塞時將油液壓進(jìn)大壓力油缸。通過兩個單向閥門的控制，小活塞對油的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將重物頂起來。小活塞不斷地往復(fù)動作，就可以把重物頂?shù)揭欢ǖ母叨取９ぷ魍戤?，打開關(guān)截止閥，使大壓力油缸和油箱連通。這時，只要在大活塞上稍加壓力，大活塞即可下落，油回到油箱中去。
千斤頂分為機(jī)械千斤頂和液壓千斤頂兩種，原理各有不同。從原理上來說，液壓千斤頂所基于的原理為帕斯卡原理，在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。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(dá)到一個變換的目的。機(jī)械千斤頂采用機(jī)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(dá)到起重拉力的功能。但不如液壓千斤頂簡易。
千斤頂采用液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)：
(1)由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動優(yōu)越的地方。
(2)液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。
(3)傳遞運(yùn)動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。
(4)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)——借助于設(shè)置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。
(5)液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。
隨著生活水平的發(fā)展，設(shè)計(jì)人性化的產(chǎn)品越來越受到人們的喜愛。電動液壓千斤頂采用液壓傳動，與機(jī)械手動千斤頂相比，具有使用攜帶方便、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。目前液壓技術(shù)日趨完善且被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，與液壓傳動相關(guān)的產(chǎn)品成本也將逐漸降低，因此，低成本的電動液壓千斤頂具有巨大的市場。
1.2 課題的國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀
自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動技術(shù)已有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機(jī)及自動生產(chǎn)線。
本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。
現(xiàn)在，液壓技術(shù)被廣泛應(yīng)用與各個領(lǐng)域，液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)也越來越趨向人性化，目前，國內(nèi)外的千斤頂在性能滿足要求的同時，還要考慮千斤頂操作的靈活方便。根據(jù)實(shí)際需要，目前市場的千斤頂有YZ系列千斤頂、超薄型千斤頂、自鎖式千斤頂?shù)阮愋?。千斤頂還分為電動千斤頂和手動千斤頂。電動千斤頂一般以液壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有頂起重量大、起升平穩(wěn)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。手動千斤頂以螺紋千斤頂為代表，通過螺紋傳動來頂起重物。
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
（1）根據(jù)千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)電動液壓千斤頂?shù)目傮w方案。
（2）根據(jù)工作情況設(shè)計(jì)液壓千斤頂?shù)木唧w結(jié)構(gòu)，確定主要零部件的參數(shù)，對千斤頂?shù)牧慵M(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。
（3）繪制二維零件圖及總體裝配圖。
2 電動液壓千斤頂概論
2.1 液壓千斤頂工作原理
圖2.1 液壓千斤頂工作原理圖
1—杠桿手柄 2—小油缸 3—小活塞 4，7—單向閥 5—吸油管 6，10—管道
8—大活塞 9—大油缸 11—截止閥 12—油箱
圖2.1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥7自動關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復(fù)扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼?
在本次設(shè)計(jì)中，為使液壓千斤頂?shù)牟僮鞲邮×?，將小活塞?qū)動由手動改為電動，利用汽車點(diǎn)煙器上的電源，通過電機(jī)帶動合適的偏心輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動活塞上下運(yùn)動。
2.2 設(shè)計(jì)要求
本課題的設(shè)計(jì)要求
（1）設(shè)計(jì)一個兩級的液壓缸。
（2）千斤頂頂起的重量為1.0t。
（3）千斤頂?shù)捻斏叨葹?50mm。
（4）千斤頂?shù)尿?qū)動電機(jī)要求電壓為12V直流電壓。
2.3 確定總體方案
2.3.1 液壓回路設(shè)計(jì)
圖2.2 液壓回路原理圖
根據(jù)液壓千斤頂工作原理圖2.1，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求及布置情況，設(shè)計(jì)的液壓千斤頂液壓回路原理圖如圖2.2所示。圖中液壓泵擬采用單向柱塞泵，通過偏心輪驅(qū)動柱塞往復(fù)運(yùn)動，吸油行程柱塞泵通過單向閥2從油箱吸油，壓油行程中單向閥2關(guān)閉，單向閥1打開，液壓油輸出到頂升液壓缸將負(fù)載頂起，頂升到所需位置時，切斷電機(jī)電源，柱塞泵停止運(yùn)動，單向閥1和二位二通電磁閥都處于關(guān)閉位置，阻止了液壓油流回油箱，負(fù)載保持在所需位置不動。當(dāng)負(fù)載需要放回時，只需操縱控制器上的相應(yīng)開關(guān)，打開二位二通電磁閥，油液便可流入油箱。為了防止電機(jī)及液壓系統(tǒng)過載損壞，在油路中設(shè)計(jì)了安全閥，當(dāng)出現(xiàn)管路堵塞或其它情況使油壓過大時，液壓油便打開安全閥流回油箱。
2.3.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的千斤頂結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。
圖2.3 液壓千斤頂結(jié)構(gòu)圖
該電動液壓千斤頂由12V直流電機(jī)、偏心輪機(jī)構(gòu)、柱塞缸、兩級頂升液壓缸和若干控制閥及操縱控制器等組成。大小活塞和兩級液壓缸體組成頂升液壓缸。工作時，將電源插頭插入汽車點(diǎn)煙器上插座，按下操縱控制器上的開關(guān)，12V直流電機(jī)帶動偏心輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動柱塞往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)電動機(jī)偏心輪機(jī)構(gòu)使柱塞向右移動時，柱塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時聯(lián)接油箱油路上的彈簧小球使油路相通，柱塞缸通過吸油管將液壓油吸入腔內(nèi)。柱塞左移時，柱塞下腔壓力升高，彈簧小球使油關(guān)閉，下腔的油液經(jīng)管道輸入頂升油缸的下腔，迫使大活塞向上移動，頂起重物。柱塞再次右移時，與頂升液壓缸相連接的彈簧小球使大液壓缸的油口自動關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地使柱塞往復(fù)運(yùn)動，就能不斷地把油液壓入頂升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開二位二通電磁閥，頂升缸下腔的油液通過管道、電磁閥流回油箱，重物就向下移動。
2.3.3 底板油路設(shè)計(jì)
為了攜帶方便，千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸不能太大。在傳動比一定的情況下，設(shè)計(jì)的柱塞缸的尺寸一般較小，若用管聯(lián)接，管的內(nèi)徑較小，管路的油壓損失較大。液壓油一般較稠，管的內(nèi)徑小使管路較易堵塞，影響千斤頂正常工作。采用底板油路不僅減少了許多管部件，以及管聯(lián)接方面的許多麻煩，簡化了系統(tǒng)，同時也使油路的內(nèi)徑增大。設(shè)計(jì)的底板油路如圖2.4所示。
圖2.4 底板裝配圖
底板的設(shè)計(jì)過程中充分考慮了加工的可行性。柱塞桿向外運(yùn)動時，柱塞缸內(nèi)的壓力變小，彈簧球1被頂開，彈簧球2將油路封住，此時液壓油吸入液壓缸。柱塞桿下壓時，柱塞缸內(nèi)的壓力變大，彈簧球1將油路關(guān)閉，彈簧球2被頂開，油液被壓入頂升液壓缸。當(dāng)負(fù)載需要放回時，將二位二通電磁閥打開，液壓油便可進(jìn)入油箱。當(dāng)油路某處堵塞時，系統(tǒng)內(nèi)的油壓將增大，此時上端的安全閥彈簧被頂開，油液通過安全閥流回油箱。
2.3.4 頂升液壓缸設(shè)計(jì)
頂升液壓缸設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示
圖2.5 頂升液壓缸結(jié)構(gòu)圖
為了減小液壓千斤頂?shù)耐庑纬叽纾阌跀y帶，本次設(shè)計(jì)的頂升液壓缸采用兩級活塞驅(qū)動。第一級液壓缸的活塞桿是第二級的缸筒，伸出時，可以獲得較長的工作行程，縮回時可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸。第一級液壓缸缸體與缸底采用焊接，缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接。第二級活塞與活塞桿采用整體式。活塞與缸體間采用O形密封圈密封；為了使千斤頂使用安全方便，在活塞桿端部用螺紋件聯(lián)接了一個凹槽部件與轎車上相應(yīng)的凸起配合，支撐轎車。千斤頂在工作過程中，第一級活塞升到最高時，第二級開始頂出，此時系統(tǒng)內(nèi)的壓力較第一級增大。
2.3.5 柱塞缸設(shè)計(jì)
柱塞缸結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示
圖2.6柱塞缸結(jié)構(gòu)圖
本次設(shè)計(jì)的柱塞缸由柱塞、彈簧、密封工作腔等組成，其工作原理是依靠密封工作腔容積大小交替變化來實(shí)現(xiàn)的，它是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。其性能的好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。柱塞桿的往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生容積的變化配合相應(yīng)的單向閥進(jìn)行吸油和壓油。一般柱塞和缸體內(nèi)孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性較好，因此效率一般較高。
2.4 電動液壓千斤頂使用注意事項(xiàng)
1) 使用前，應(yīng)將蓄電池充足電，以免電力不足。
2) 舉升汽車時，應(yīng)使發(fā)動機(jī)熄火，將變速器置于空檔位置并拉緊手制動。
3) 必要時，可以用發(fā)電機(jī)發(fā)電助力，此時使發(fā)動機(jī)工作，但一定要將變速器置于空檔，防止汽車移動傷人。汽車舉起后，應(yīng)將發(fā)動機(jī)立即熄火。
4) 在汽車底下工作時，必須把汽車用可靠的支撐物安全穩(wěn)妥地支撐住，以保證安。
3 參數(shù)確定
3.1 電機(jī)選擇
圖3.1 電機(jī)
根據(jù)系統(tǒng)的具體情況,參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，確定系統(tǒng)壓力p＝12.5MPa,液壓缸的最大支撐重量F=1.010N
設(shè)定第二級液壓缸的上升速度v=0.005m/s
則根據(jù)公式
(3.1)
式中 d——液壓缸內(nèi)徑，mm；
p——系統(tǒng)工作壓力，MPa；
F——最大支撐重量 ，N。
取d＝32mm
此時液壓缸內(nèi)的壓力
流量
Q——系統(tǒng)的流量，。
此時液壓缸用來支撐重物的功率為
(3.2)
(3.3)
式中 ——電機(jī)的額定功率，W；
——機(jī)械損失，即由于摩擦而使功率的損失，本系統(tǒng)中近似認(rèn)為兩個液壓缸的效率相同，故用，一般＝0.9。本系統(tǒng)取0.9.
——容量損失 因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失，內(nèi)泄露是主要原因，本設(shè)計(jì)取=1。
帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可得
取=70W
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊及網(wǎng)上相關(guān)資料查詢，選擇電機(jī)為12v直流、70W、n=30r/min。
驗(yàn)算電機(jī)是否滿足第一級的要求：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊初步選擇第一級內(nèi)徑 d=50mm,則對應(yīng)的外徑取D=60mm。
第一級的上升平均速度為
(3.4)
式中 Q——系統(tǒng)的流量，；
d——液壓缸內(nèi)徑，mm；
——上升速度，m/s。
帶入數(shù)據(jù)可得
根據(jù)可得
(3.5)
式中 F——負(fù)載力，N；
——電機(jī)的額定功率，W；
——機(jī)械損失；
——容量損失。
滿足設(shè)計(jì)要求，同時也說明電機(jī)的選擇合理
此時系統(tǒng)的工作壓力
3.2 頂升液壓缸參數(shù)的確定
采用伸縮式套筒液壓缸，本課題設(shè)計(jì)要求伸縮量為150mm，所以采用二級液壓缸即可，該類型的液壓缸運(yùn)動時，其輸出速度和輸出力都是變化的，其原理圖如下
圖3.2 頂升液壓缸原理圖
3.2.1 液壓缸的輸出力
液壓缸的輸出力為頂起重物的重力，即負(fù)載力。根據(jù)本課題的要求，千斤頂要求頂起的重量為1.0t，即最大負(fù)載是F=。
3.2.2 液壓缸工作過程中的阻力
液壓缸工作中除了要克服負(fù)載力外，還受到慣性力、運(yùn)動部件的摩擦阻力、運(yùn)動部件的自重、回油背壓阻力等作用。本次設(shè)計(jì)利用液壓缸的效率來近似決定液壓缸各部件的尺寸,因此，對各阻力的大小等不再做詳細(xì)的研究。
3.2.3 液壓缸的輸出速度
單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸外伸時的速度
(3.6)
式中 v——活塞的外伸速度，m/s；
Q ——進(jìn)入液壓缸的流量，；
A ——活塞的作用面積，；
d ——活塞直徑，m。
第二級液壓缸的速度定為＝0.002m/s
由上述公式知：第一級液壓缸的速度為
3.2.4 液壓缸的上升時間
(3.7)
活塞桿伸出時
式中 t——液壓缸的作用時間，s；
V——液壓缸的容積，；
A——液壓缸的作用面積，；
s——液壓缸行程，m；
Q——進(jìn)入（或流出）液壓缸的流量，。
液壓缸上升時間為第一級和第二級的時間之和即
——第一級的運(yùn)動時間，s；
——第二級的運(yùn)動時間，s。
在本次設(shè)計(jì)中，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，定第一級的行程為＝90mm，第二級的行程為＝63mm。則
3.2.5 液壓缸的儲油量
液壓缸的儲油量
(3.8)
式中 V——液壓缸的儲油量，；
A——液壓缸的作用面積，；
s——液壓缸行程，m。
根據(jù)公式的液壓缸的儲油量為
3.2.6 液壓缸輸出功率
液壓缸的輸出功率
(3.9)
式中 N——液壓缸的輸出功率，W；
F——液壓缸的輸出力，N；
v——液壓缸的輸出速度，m/s。
液壓缸的最大輸出功率為
3.2.7 液壓缸缸筒厚度計(jì)算
本次設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知:第一級液壓缸的參數(shù)選為，。
參數(shù)表如表3.1所示
表3.1 工程機(jī)械用液壓缸外徑系列
缸徑
mm
液壓缸外徑 mm
缸徑
mm
液壓缸外徑 mm
P≤16
MPa
20
25
31.5
P≤16
MPa
20
25
31.5
40
50
63
80
90
100
50
60
76
95
108
121
50
60
76
95
108
121
54
63.5
83
102
114
127
54
63.5.
83
102
114
127
110
125
140
160
180
200
133
146
168
194
219
245
133
146
168
194
219
245
133
152
168
194
219
245
140
152
168
194
219
245
第二級按中等壁厚計(jì)算 當(dāng)時，液壓缸缸筒厚度，此時
(3.10)
式中 ——強(qiáng)度系數(shù)，對于無縫鋼管，＝1；
C——計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值。
——試驗(yàn)壓力，p<16MP時，＝1.5P MPa
3.2.8 液壓缸油口直徑的計(jì)算
液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度v和油口最高液流速度而定。本次設(shè)計(jì)中，最大速度不好確定，由電機(jī)帶動的偏心輪的運(yùn)動規(guī)律，可選取平均速度的2倍代替。已知液壓缸的第二級平均速度為0.005m/s.即可取v =0.01m/s.管內(nèi)液體的流動速度定為＝2m/s。
(3.11)
式中 ——液壓缸油口直徑，m；
d ——液壓缸直徑，m；
v ——液壓缸最大輸出速度，m/s；
——油口液流速度，m/s。
根據(jù)加工的需要，取油口直徑＝4mm
3.2.9 缸底厚度的計(jì)算
圖3.3 有孔平行缸底
本設(shè)計(jì)采用的是平行缸底,當(dāng)缸底有油口時:
(3.12)
式中 h——缸底的厚度，mm；
d——液壓缸內(nèi)徑，mm；
——缸底油口直徑，mm；
——試驗(yàn)壓力，＝1.5P MPa；
[]——缸底材料的需用應(yīng)力，MPa。
根據(jù)上述公式
取d=10mm
3.3 吸油缸參數(shù)的計(jì)算
3.3.1 吸油缸速度計(jì)算
該液壓缸選擇柱塞式類型，選定內(nèi)徑d=10mm。根據(jù)液壓缸的流量相同。即
(3.13)
式中 A——吸油缸的柱塞面積，；
——吸油缸的柱塞運(yùn)動速度，m/s；
——起升液壓缸的第一級內(nèi)徑面積，；
——起升液壓缸的第一級的上升速度，m/s。
則
3.3.2 作用于吸油缸柱塞上的力
已知液壓系統(tǒng)中最大壓力為p=12.44MP,則作用于柱塞上的力
吸油缸的行程
系統(tǒng)的流量與柱塞的行程、柱塞的面積以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，其關(guān)系如下
式中 d——吸油缸的內(nèi)徑，mm；
h——柱塞的行程，mm；
n——電機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/s；
Q——系統(tǒng)的流量，。
根據(jù)上述公式：
3.3.3 吸油缸壁厚的計(jì)算
按中等壁厚計(jì)算，當(dāng)時，吸油缸缸筒屬于中等壁厚，此時
式中 ——強(qiáng)度系數(shù)，對于無縫鋼管，＝1；
c——計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值。
帶入相關(guān)數(shù)值得：＝0.112＋c
?。?mm。
3.3.4 油口直徑的確定
液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度v和油口最高液流速度而定。本次設(shè)計(jì)中，最大速度不好確定，由電機(jī)帶動的偏心輪的運(yùn)動規(guī)律，可選取平均速度的2倍代替。已知吸油缸的平均速度為0.08m/s.即可取v =0.16m/s.管內(nèi)液體的流動速度定為＝2m/s.由油口的直徑計(jì)算公式
式中 ——吸油缸油口內(nèi)徑，m；
d ——吸油缸直徑，m；
v ——吸油缸最大輸出速度，m/s；
——油口液流速度，m/s。
取油口直徑＝4mm
3.3.5 缸底厚度的計(jì)算
本設(shè)計(jì)采用的是平行缸底,當(dāng)缸有油口時
式中 h——缸底的厚度，mm；
d——液壓缸內(nèi)徑，mm；
——試驗(yàn)壓力，＝1.5P. MPa；
[]——缸底材料的需用應(yīng)力，MPa。
根據(jù)上述公式
取d=3mm
3.4 油箱的設(shè)計(jì)
圖3.4 油箱
1—吸油管 2—網(wǎng)式濾油器 3—濾油網(wǎng) 4—通氣孔 5—回油管 6—頂蓋 7—油面指示器 8、10—隔板 9—放油塞
油箱容量的計(jì)算
油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的3-5倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計(jì)。
a) 系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來，在一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同，在本次設(shè)計(jì)中，近似認(rèn)為每個工況的效率相同，一個周期發(fā)熱的功率計(jì)算公式為：
(3.14)
式中 H——一個周期的平均發(fā)熱功率，W；
T——一個周期時間，s；
——第i個工況的輸入功率，W；
——第i個工況的效率；
——第i個工況的持續(xù)時間，s。
b) 散熱量計(jì)算
當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，即系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱的散熱面積A的計(jì)算公式為
(3.16)
式中 A——油箱的散熱面積，；
H——油箱需要散熱的熱功率，W；
——油溫（一般以55考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差，；
K——散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時K＝8～9，良好時K=15～17.5，風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時K＝20～23，強(qiáng)迫水冷時110～175。
本次設(shè)計(jì)選擇K=9,此時散熱面積為：
0.0269
c 油箱容量的計(jì)算
設(shè)油箱的長、寬、高比值為a:b:c=1:1:1 ,邊長分別為at、bt、ct時，t的計(jì)算公式為
（3.17）
式中A——散熱面積，。
代入數(shù)據(jù)可得
則油箱的容積為V=389
由頂升液壓缸的容積為V=227知，油箱中油量一般為油箱的80％，因?yàn)楣手拖涞娜莘e可取為283，綜合油箱的其他形狀，取油箱的容積為400。
3.5 密封圈的選擇
根據(jù)系統(tǒng)壓力以及活塞的運(yùn)動速度，本課題設(shè)計(jì)選擇O形橡膠密封圈，其有關(guān)圖形和尺寸公差如
時，。內(nèi)徑的公差為
時，。內(nèi)徑的公差為
如圖3.5所示
圖3.5 O形橡膠密封圈
相關(guān)參數(shù)如表3.2所示
表3.2 O形橡膠密封圈公差及尺寸
d1
d2
d1
d2
內(nèi)徑
公差
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
內(nèi)徑
公差
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
±0.17
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51.5
53.0
54.5
56.0
58.0
60.0
61.5
63.0
65.0
67.0
69.0
71.0
73.0
75.0
77.0
80.0
±
0.44
±
0.53
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19.0
20.0
21.2
22.4
23.5
25.0
25.8
26.5
28.0
30.0
±0.22
31.5
32.5
33.5
82.5
85.0
3.6 彈簧的設(shè)計(jì)
3.6.1 單向閥彈簧的設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)要求彈簧充當(dāng)單向閥的作用，不需要彈簧有很大的彈性系數(shù)，但要求彈簧有一定的剛度，在外載荷的作用下，彈簧不能發(fā)生失效變形。設(shè)計(jì)如下
圖3.6 圓柱螺旋壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)
根據(jù)公式
（3.18）
式中 P——彈簧負(fù)荷，MPa；
D——彈簧中徑，mm；
d——彈簧材料直徑，mm；
K——屈服系數(shù)，，其中為繞度比。
根據(jù)油口的直徑確定彈簧的外徑D= 3 mm， C=8,則d=0.375 mm，，K=0.937，取P=1N。
則<50MPa，滿足要求。
3.6.2 柱塞彈簧的設(shè)計(jì)
彈簧的材料選擇為彈簧鋼，彈簧的作用是將活塞桿推回，且推動為橫向推動，其推力初步定為P=1N，其切應(yīng)力根據(jù)相關(guān)資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C＝7。
由此初步確定彈簧材料直徑d
由知D=7d
式中P——彈簧負(fù)荷，N；
D——彈簧中徑，mm；
d——彈簧材料直徑，mm；
K——屈服系數(shù)，，其中為繞度比。
當(dāng)C=7時，K=0.932。
取d=0.4mm
則D=7d=2.8mm
彈簧的材料選擇為彈簧鋼，彈簧的作用是將活塞桿推回，且推動為橫向推動，其推力初步定為P=1N，其切應(yīng)力根據(jù)相關(guān)資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C＝7。
由此初步確定彈簧材料直徑d
由，知D=7d
式中 P——彈簧負(fù)荷，N；
D——彈簧中徑，mm；
d——彈簧材料直徑，mm；
K——屈服系數(shù)，，其中為繞度比。
當(dāng)C=7時，K=0.932。
取d=0.4mm
則D=7d=2.8mm
根據(jù)柱塞的設(shè)計(jì)要求知，柱塞的行程為10.2mm，所以彈簧的變形量F=10.2mm。
根據(jù)彈簧的變形量公式
mm （3.19）
式中 P——彈簧負(fù)荷，N；
D——彈簧中徑，mm；
d——彈簧材料直徑，mm；
n——彈簧有效圈數(shù)；
G——材料切變模量 ，MPa；
F——彈簧的變形量，mm。
查參數(shù)資料知
3.6.3 安全閥彈簧的設(shè)計(jì)
圖3.7 彈簧
安全閥彈簧的作用是限制系統(tǒng)的最大壓力，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過一定壓力時，油液將安全閥彈簧頂開，并通過安全閥流回油箱。安全閥彈簧選擇圓柱螺旋壓縮彈簧，其材料強(qiáng)度要求相對較高。從安全和實(shí)際工作角度考慮，安全閥能承受的最大的壓力要稍大于系統(tǒng)的最大壓力，但又不能超過最大壓力太多，否則達(dá)不到保護(hù)系統(tǒng)的作用。
系統(tǒng)的壓力為中壓，根據(jù)壓力選擇彈簧的材料為硅錳彈簧鋼，因?yàn)橄到y(tǒng)的最大壓力為12.44MPa，故取安全閥彈簧的最大承受壓力為15MPa，其切應(yīng)力根據(jù)相關(guān)資料查詢確定為100MPa，初步定繞度比C＝5。
由此初步確定彈簧材料直徑d
由知D=5d
故有
式中 P——彈簧負(fù)荷，N； ；
——安全閥溢流的最小壓力；
D——彈簧中徑，mm；
d——彈簧材料直徑，mm；
K——屈服系數(shù)，，其中為繞度比。
當(dāng)C=5時，K=0.915
彈簧的作用
取d= 1.8mm
則D=5d=9mm
3.7 鍵的選擇
本次設(shè)計(jì)選用的鍵為平鍵，其結(jié)構(gòu)圖如下
圖3.7 平鍵聯(lián)接的剖面和尺寸
4 技術(shù)要求
4.1 缸體技術(shù)要求
a) 缸體端部的聯(lián)接結(jié)構(gòu)采用焊接。如下圖
圖4.1 缸體
b) 缸體的材料
常采用20、35、45號無縫鋼管，因20號鋼機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少，當(dāng)缸筒與缸底，缸頭，管接頭或耳軸等件需焊接時，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45號鋼，并調(diào)質(zhì)到。
缸體毛坯液可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200-HT350間的幾個牌號或球墨鑄鐵。本次設(shè)計(jì)中考慮到千斤頂結(jié)構(gòu)要小巧，因此選擇的材料要較好才能滿足性能要求，故選擇45鋼。
c) 缸體的技術(shù)要求如下
1) 缸體內(nèi)徑采用H8配合。本次設(shè)計(jì)采用的粗糙度為Ra1.6，且均需珩磨。
圖4.2 耳環(huán)型、柱塞型缸體
2) 本次設(shè)計(jì)中缸體內(nèi)徑d的公差值可按9，10或11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級精度選取
3) 缸體端面T的垂直度公差值按7級精度選取。
4) 缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接，螺紋取6級精度的公制螺紋。
5) 缸體帶有耳環(huán)或銷軸，孔徑或軸線的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直度公差值按9級精度選取。
6) 為了放置腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍厚度為的鉻層。鍍后進(jìn)行珩磨或拋光。
4.2 缸蓋技術(shù)要求
a) 缸蓋的材料
液壓缸的缸蓋可選用35鋼，45號鍛鋼或ZG35，ZG45鑄鋼HT200,HT300,HT350鑄鐵等材料。本次選用的是45鋼。
b) 缸蓋的技術(shù)要求
直徑d(基本尺寸同缸徑)、（活塞桿的緩沖孔）、（基本尺寸同活塞桿密封圈外徑）的圓柱度公差值，按10級精度選取。、與d的同軸度公差值為0.03mm。端面A、B與直徑d軸心線的垂直度公差值，按7級精度選取。導(dǎo)向孔的表面粗糙度為Ra1.25。
圖4.3 缸蓋
5 強(qiáng)度校核
這里僅對主要零部件的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以及一些焊接部位的計(jì)算校核。只要校核缸體與缸底焊接處的強(qiáng)度、螺紋聯(lián)結(jié)處的強(qiáng)度、安全閥彈簧的強(qiáng)度等。
5.1 缸體與缸蓋焊接強(qiáng)度校核
缸蓋連接計(jì)算
液壓缸缸底采用對焊，圖如下
圖5.1 缸底對焊
焊縫的拉應(yīng)力為
（5.1）
式中 d——液壓缸直徑，mm；
——液壓缸外徑，mm；
——焊縫底徑，mm；
——焊接效率，通常?。?.7。
, 取
則a
式中 F——液壓缸輸出的最大推力，N；
在本次設(shè)計(jì)中最大壓力即為負(fù)載最大重力F=1.0N.
5.2 缸頭螺紋聯(lián)接處強(qiáng)度校核
缸體與缸蓋用螺紋聯(lián)接時，圖如下
圖5.2 螺紋聯(lián)接
剛體螺紋處的拉應(yīng)力為：
螺紋處的切應(yīng)力為：
（5.2）
合成應(yīng)力為：
（5.3）
式中 F——缸體螺紋處所受的壓力 N
在壓強(qiáng)最大時F最大，最大為1008N.
——液壓缸內(nèi)徑，mm；
——液壓缸外徑，mm；
——螺紋外徑，mm；
K——螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取K=1.25-1.5,動載時取K=2.5-4.
——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般?。?.12
——螺紋處的拉應(yīng)力，MPa；
——螺紋處的切應(yīng)力，MPa；
——合成應(yīng)力，MPa；
——螺紋材料的許用應(yīng)力，MPa；
——螺紋材料的屈服極限，MPa；
n ——安全系數(shù)，通常取n=1.5-2.5。
取K=2.5, =0.12, =80MPa將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入公式知
拉應(yīng)力
切應(yīng)力
合成應(yīng)力
5.3 底座的校核
底座承受的是柱塞缸的橫向切應(yīng)力，其大小為
（5.4）
式中 ——橫向切應(yīng)力，MPa；
F——柱塞對底座的壓力，N；
h ——支座寬度，m；
b——支座長度，m。
滿足要求
5.4 柱塞缸缸體校核
柱塞缸缸壁較薄，作用與缸體上的力較大，故需要校核，缸體受到的力為拉力，校核如下
式中 ——缸體橫向拉應(yīng)力，MPa；
F——缸體受到的橫向拉力，N；
——缸體外徑，m；
d——缸體內(nèi)徑，m。
滿足要求
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種體積小、高效率、穩(wěn)定性高的車用電動液壓千斤頂。在參考了液壓傳動方面的文獻(xiàn)，根據(jù)其工作原理完成了對千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件的計(jì)算校核。運(yùn)用CAD對千斤頂?shù)难b備圖和主要零件的繪制。
根據(jù)千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O(shè)計(jì)要求 ，確定了千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)采用了凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動和底板油路的設(shè)計(jì)。在對底板油路進(jìn)行時設(shè)計(jì)時考慮到過載加入安全閥，保護(hù)了系統(tǒng)。通過對液壓系統(tǒng)的分析，確定該系統(tǒng)的工作壓力，結(jié)合設(shè)計(jì)的要求對電機(jī)進(jìn)行了選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算確定了頂升缸和液壓缸的壁厚等參數(shù)并進(jìn)行了校核驗(yàn)算。通過查表選擇了密封圈和鍵。最后確定了缸體的材料和技術(shù)要求。
在此次設(shè)計(jì)過程中，不僅把大學(xué)四年所學(xué)到的理論知識很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力，并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問題的能力。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我思考問題和解決問題的能力。對今后的工作將有很大的幫助，對一名即將踏入社會的大學(xué)生起到了很重要的指導(dǎo)作用。設(shè)計(jì)中一定存在不少問題，請老師和同學(xué)批評指正。
致謝
光陰似箭，歲月如梭，四年的大學(xué)生涯轉(zhuǎn)瞬即逝。驀然回首，不論是大二做的金工實(shí)習(xí)，大三的課程設(shè)計(jì)還是大四的參觀實(shí)習(xí)，都是學(xué)校對我們走上社會之前的專業(yè)知識的考察。那么，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)然就是對我們大學(xué)四年里所有所學(xué)所知的一次綜合考驗(yàn)。
完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我要感謝指導(dǎo)教師邱明老師，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會了我如何去設(shè)計(jì)，怎么去設(shè)計(jì)，以及在最初構(gòu)思時，應(yīng)該注意的各種問題。是他對本人的精心指導(dǎo)，是他的耐心教導(dǎo)和積極督導(dǎo)，才使我能按時按量完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)。我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系的其他老師，他們及時的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足，并且給予我很多完成設(shè)計(jì)的便利條件。
“三人行，必有我?guī)煛?。我還要特別感謝，我們同一個設(shè)計(jì)組的其他同學(xué)，他們給了我很多不錯的建議。
在各位老師和同學(xué)的大力幫助下，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成。最后，再次對他們給予我的幫助，表示衷心的感謝！并對論文審閱老師的辛勤勞動表示敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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