機械制造專業(yè) 電動汽車液壓千斤頂設(shè)計

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1、電動汽車液壓千斤頂設(shè)計 署名 摘要 電動液壓千斤頂就是一個非常典型的液壓設(shè)備，和液壓千斤頂?shù)牟煌幘驮谟谄渲袑﹄姍C設(shè)備進(jìn)行了合理的添加。實際上工作裝置為剛性頂舉件，然后用過頂部托座在較小的形成內(nèi)頂升重物的輕小起重裝備就是電動液壓千斤頂，要使其正常工作就必須對于各個組成部分進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。本文主要研究的就是電動汽車液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計，在本次設(shè)計中與普通的液壓千斤頂存在有較大的差異，具體表現(xiàn)在經(jīng)過綜合的優(yōu)化設(shè)計，運用電能驅(qū)動液壓千斤頂，將傳統(tǒng)液壓千斤頂?shù)臋C械工作變成電動工作，在千斤頂設(shè)計中中將其使用的安全可靠和輕便靈活的特征體現(xiàn)出現(xiàn)，更好的滿足用戶使用的需求，為以后液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計提供一

2、定的參考借鑒。 關(guān)鍵詞：電動；液壓；千斤頂 Abstract Electro-hydraulic Jack is a very typical hydraulic equipment, and the difference between hydraulic Jack and hydraulic Jack is the reasonable addition of motor equipment. In fact, the working device is a rigid lifting device. Then the light and small lifting equipmen

3、t which uses the top bracket to form the inner lifting heavy object is the electro-hydraulic Jack. In order to make it work properly, it is necessary to carry out scientific and reasonable design for each component. The main research of this paper is the design of hydraulic Jack of electric vehicle.

4、 There is a great difference between this design and the ordinary hydraulic Jack, which is embodied in the comprehensive optimization design and the use of electric energy to drive the hydraulic weight. The top will transform the mechanical operation of traditional hydraulic jack into electric work.

5、 In the jack design, it will reflect the characteristics of safety, reliability and flexibility, and better meet the needs of users. It will provide some reference for future design of hydraulic jack. Key words: electric power; hydraulic; Jack  目錄 摘要 1 Abstract 1 1序言 3 1.1研究背景及意義 3 1.2研究現(xiàn)

6、狀 3 1.3研究內(nèi)容 4 2電動機液壓千斤頂概述 5 2.1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?5 2.2設(shè)計要求 5 2.3確定總體方案 5 3參數(shù)確定 6 3.1底板油路設(shè)計 6 3.2柱塞缸設(shè)計 7 3.3電機選擇 7 3.4確定頂升液壓缸的參數(shù) 8 3.5液壓缸的缸筒厚度計算 8 3.6活塞桿設(shè)計計算 8 4強度校核 8 4.1缸體與缸蓋焊接強度校核 9 4.2柱塞缸缸體強度校核 9 4.3活塞桿校核 9 總結(jié) 10 參考文獻(xiàn) 10 致謝 10 1序言 1.1研究背景及意義 千斤頂是一種簡答的其中設(shè)備，在猖

7、狂、交通運輸及車輛修理都有著非常廣發(fā)的應(yīng)用。電動汽車液壓千斤頂運用連接傳動帶和電機代替了大力，實現(xiàn)了千斤頂?shù)淖詣踊?，不僅可以減少人力輸出，還可以減少升舉的時間。我國轎車的保有量不斷上升，在現(xiàn)實生活中車輛維修的煩惱也就越老越多了，尤其是在炎熱的夏季或者雨雪天氣中，修車不僅全身累死，還會使人渾身油膩。因此汽車維修工業(yè)不斷的發(fā)展中，用于其中的液壓千斤頂子在市場上出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方面，修理汽車的時候可以將設(shè)備頂起，給予操作人員充足的操作空間，增加了維修的效率和精度。液壓千斤頂是根據(jù)帕斯卡原理工作的，組成部分有油缸、控制流向的閥體及油箱。液壓千斤頂?shù)膬?yōu)缺點如下所述。 在千斤頂中使用液壓傳動的優(yōu)點

8、如下： （1）因為在液壓傳動連接中使用的是油管，因此在油管的連接處可以對于傳動機構(gòu)進(jìn)行靈活且方便的布置，相較于機械傳動，液壓傳動的這一點非常占優(yōu)勢。 （2）液壓傳動設(shè)備的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。 （3）使用液壓裝置更容易實現(xiàn)過載保護(hù)，也可以依靠液壓傳動對于溢流閥等裝置進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，液壓件在使用的過程中也會進(jìn)行自行的潤滑，所以使用的時間更長。 （4）液壓傳動在運行中更加的平穩(wěn)均勻，尤其是負(fù)載變化擁有非常穩(wěn)定的速度。 （5）目前液壓元件已經(jīng)基本實現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，更加方便設(shè)計、制造及使用推廣。 而千斤頂采用液壓千斤頂傳動的缺點： （1）傳動介質(zhì)易泄漏和可壓縮性會使傳動比不

9、能嚴(yán)格保證。 （2）能量傳動過程中壓力損失和泄漏的存在使傳動比效率低。 （3）液壓設(shè)備不能再相對惡劣的環(huán)境中工作，比如高溫。 （4）由于液壓設(shè)備控制元件制造精度高，致使故障診斷有難度。 現(xiàn)代生活水平不斷的提升，人們的需求在不斷的發(fā)生變化，市場競爭越來越激烈，使得千斤頂?shù)脑O(shè)計和質(zhì)量也要在不斷的提升，以便滿足消費者的需求。市場需要的，消費者喜歡的千斤頂不僅要求外形好看、攜帶方便、使用方便可靠以及更輕的重量，還在自動化和智能化上有著更高的要求。所以千斤頂設(shè)計技術(shù)的發(fā)展將對于這些方面的發(fā)展產(chǎn)生及其深遠(yuǎn)的影響。本文基于小型汽車使用的電動液壓千斤頂為基礎(chǔ)，對于一種體積輕巧、攜帶方面的電動汽車液壓千

10、斤頂進(jìn)行設(shè)計，為小型汽車使用的千斤頂?shù)陌l(fā)展有著理論上和實踐上的重要意義。 1.2研究現(xiàn)狀 在18世紀(jì)末期世界上第一臺水壓機在英國成功的研制成功，到目前為止液壓傳動技術(shù)已經(jīng)存在有兩三百年了，在這段時間內(nèi)液壓傳動技術(shù)不斷的發(fā)展。在上世紀(jì)三是年代的時候逐漸在起重機、機床和工程機械中進(jìn)行了非常廣泛的使用。第二次世界大戰(zhàn)的時候，因為戰(zhàn)爭的需求，在短時間內(nèi)研究出現(xiàn)了響應(yīng)速度快、精度較高的液壓控制機構(gòu)進(jìn)行裝備的各種各樣的軍事武器。液壓技術(shù)在第二次世界大戰(zhàn)之后在短時間內(nèi)成為民用工業(yè)的使用重心，很快的在自動機和自動生產(chǎn)線上開始使用。 上世紀(jì)六十年代的時候，原子能、空間技術(shù)和計算機技術(shù)飛速的發(fā)展，隨著液壓技

11、術(shù)也發(fā)生了非?？焖俚陌l(fā)展，但是在近三四十年內(nèi)液壓技術(shù)才開始迅速的發(fā)展。當(dāng)前液壓技術(shù)的發(fā)展非?？?，發(fā)展趨向于高壓、大功率、高效、低噪聲及高度集成化這些方面。由于一些歷史因素，我國千斤頂技術(shù)的發(fā)展起步晚一些，在1979年的時候才接觸到國外一些千斤頂?shù)念愋偷漠a(chǎn)品，在接觸這方面的技術(shù)及應(yīng)用之后，就開始對其進(jìn)行全面的改進(jìn)和重新的設(shè)計，在之后自主研究出來在外形美觀程度、使用方便程度、承載力及壽命上都優(yōu)于國外同期產(chǎn)品的類型，并且很快的進(jìn)入歐美市場。在多年發(fā)展和設(shè)計制造商的不斷努力和實踐下，除了臥式千斤頂之外，我國還研制設(shè)計出了規(guī)格上較為齊全的形成了系列的千斤頂產(chǎn)品。 目前，液壓技術(shù)在許多領(lǐng)域都得到充分的應(yīng)

12、用，尤其在千斤頂設(shè)計領(lǐng)域中設(shè)計的液壓千斤頂呈現(xiàn)出人性化的趨向。因此國內(nèi)外千斤頂設(shè)計的在滿足相應(yīng)的性能需求的同時，還應(yīng)該對其操作的靈活方面以及攜帶的便捷進(jìn)行考慮。目前在市場上基于實際需求，千斤頂?shù)念愋椭饕衁2系列的千斤頂，超薄型千斤頂及自鎖式千斤頂?shù)取? 1.3研究內(nèi)容 本文研究的內(nèi)容重點分為以下幾個部分。 第一部分是本文的序言，首先介紹本文的研究背景和意義，然后闡述了本文的研究現(xiàn)狀，最后簡單的介紹了本文的研究內(nèi)容。 第二部分是對于電動機液壓千斤頂進(jìn)行了概述，其中先是介紹了液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?，然后闡述了本文的設(shè)計要求，最后確定了本課題設(shè)計的總體方案。 第三部分是對于設(shè)計的參數(shù)進(jìn)行確定

13、，其中包括底板油路設(shè)計、柱塞缸設(shè)計、電機選擇、確定頂升液壓缸的參數(shù)、液壓缸的缸筒厚度計算機活塞桿設(shè)計計算。 第四部分對于設(shè)計進(jìn)行了強度校核，其中包含了缸體與缸蓋焊接前度校核、柱塞缸缸體強度校核及活塞桿校核。 2電動機液壓千斤頂概述 2.1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟? 圖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1所示是液壓液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。其中大活塞8和油缸9共同組成了液壓缸，杠桿手柄1、小油缸2和活塞3共同組成了手動液壓油泵

14、。將手柄提出向上移動小活塞，其下端油腔的溶劑增大，造成局部真空，這時候?qū)蜗蜷y4打開，吸油管5惠東油箱12中吸油；之后用力壓下手柄，小活塞3會下移，其下腔壓力升高，將單向閥4關(guān)閉，打開單向閥7，將管道6下腔的油液會輸入舉升油缸9的下腔中，關(guān)閉截止閥11上的大活塞向上移動頂起重物。再次將手柄提起吸油的時候，自動關(guān)閉單向閥7，油液不能形成倒流，對于重物不會自行下落進(jìn)行保障。將手柄不斷的往復(fù)扳動，就能夠?qū)⒂鸵翰粩嗟膲喝胍簤焊椎南虑恢?，將重物升到合適的高度和位置。如果將截止閥11打開，那么液壓缸下腔的油液就會經(jīng)過管道10和截止閥11流回油箱，重物就會向下移動。以上就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼? 2.2設(shè)

15、計要求 本次課題設(shè)計的要求具體如下： （1）對于汽車的便利條件進(jìn)行合適的應(yīng)用。 （2）設(shè)計出一個兩級伸縮式液壓缸。 （3）對于小型汽車的重量進(jìn)行考慮，在本設(shè)計中初步確定千斤頂舉起的汽車最大重量為1.0t。 （4）基于小型汽車的底盤條件，設(shè)計中初步確定千斤頂舉起的最大高度為150mm左右。 （5）千斤頂?shù)尿?qū)動電源選擇為直流電壓。 2.3確定總體方案 圖2 液壓回路原理圖 基于上文講到的千斤頂?shù)墓ぷ髟?，與文本課題設(shè)計要求原則結(jié)合，設(shè)計出千斤頂?shù)囊簤夯芈啡鐖D2所示。其中液壓泵是由電動機和柱塞缸共同組成的，然后運用電動機進(jìn)行帶動使得偏心輪對于柱塞泵進(jìn)行驅(qū)動實現(xiàn)工作的運行。吸油行

16、程中通過單向閥2從油箱2吸油，而壓油行程中單向閥2具備單向性，因此油液的回流不能通過單向閥2。打開單向閥1之后，液壓油輸出到液壓缸，將重物頂起。當(dāng)重物上升到合適的位置之后，斷開電源使柱塞泵停止運動。這個時候二位二通電磁換向閥是關(guān)閉的，因此只要打開控制臺的響應(yīng)開關(guān)就會將其打開，油液就可以流回油箱。為了表面電機和液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過載損壞，油路中還設(shè)計了安全閥，當(dāng)出現(xiàn)油管堵塞或者其他情況的時候，液壓油就可以經(jīng)過安全閥流回油箱。 3參數(shù)確定 3.1底板油路設(shè)計 在底板油路設(shè)計的過程中要對其機械加工的可行性進(jìn)行充分的考慮。具體的底板油路設(shè)計圖為圖3，柱塞桿右移時柱塞缸內(nèi)的油壓會減小，而油箱內(nèi)擁有較高的

17、油壓，之后就會頂開彈簧小球。與柱塞缸內(nèi)的油壓相比，兩級伸縮式套筒油缸的油壓比較高，聯(lián)結(jié)其的管道將會被彈簧小球2堵塞，柱塞缸內(nèi)就會吸入液壓油。柱塞桿左移時柱塞缸內(nèi)的壓力會增大，油箱內(nèi)的油壓反而不高，彈簧小球1就會堵塞油路。相比于柱塞缸內(nèi)的油壓，兩級伸縮式套筒油缸有著較低的油壓，聯(lián)結(jié)其的管道會被彈簧小球2打開且被壓如液壓油，進(jìn)而將負(fù)載的高度提升。當(dāng)需要放回負(fù)載的時候，打開二位二通電磁換向閥，液壓油就會經(jīng)過其和管道流進(jìn)油箱。如果堵塞油路的現(xiàn)象出現(xiàn)，就會增大系統(tǒng)內(nèi)的油壓，導(dǎo)師底板的安全閥被頂開且油箱內(nèi)流入油液。 圖3 底板油路設(shè)計 3.2柱塞缸設(shè)計 如圖4所示是柱塞缸的結(jié)構(gòu)示意圖。這次設(shè)計中

18、柱塞缸是由密封工作腔體、柱塞設(shè)計組成的，為了使液壓缸千斤頂更加容易攜帶，就要將其外形尺寸進(jìn)行減小，所以本次設(shè)計采用了兩級活塞驅(qū)動。第二級活塞的缸體就是第一級活塞缸的活塞，其伸出的時候就能獲得很長的工作行程，在縮回的時候就能保持很小的外形結(jié)構(gòu)。當(dāng)無桿腔中進(jìn)入壓力油時，具有最大有效面積的活塞缸筒開始伸出，直至運行到終點的時候，有效面積次之的缸筒就開始伸出。伸縮式液壓是按照由大到小的順序伸出的，這樣就可以獲得較長的工作形成，外伸缸筒具備越小的有效面積，伸出的速度就會越快。由于伸出速度有快有慢，所以液壓推力就相應(yīng)的由大變小這種速度和推力上的變化規(guī)律與各種自動裝卸機械要求的速度和推力是相符的。而縮回的順

19、序通常是按照由小到大的，其具有較短的軸向長度，空間占有比較小，結(jié)構(gòu)上非常的緊湊。這種柱塞缸設(shè)計一般在工程機械和其他行走機械中也有較多應(yīng)用，比如起重機的液壓系統(tǒng)。 圖4 兩級伸縮式液壓缸結(jié)構(gòu)圖 3.3電機選擇 依據(jù)電動液壓千斤頂設(shè)計使用的相關(guān)要求，查找對照機械類設(shè)計手冊，確定系統(tǒng)工作的最大力為；系統(tǒng)的壓力；設(shè)第二級液壓缸的上升速度；選用原則依據(jù)GB2324-80標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)值，取，系統(tǒng)流量。 這個時候液壓缸用來支撐汽車的功率就為： （1） 式子中，——電機的額定功率，單位； ——機械損失

20、，通常去0.9； ——容量損失，通常取1。 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，電機的額定功率為。查詢相關(guān)知識及機械設(shè)計手冊，選用電壓、直流、額定功率、轉(zhuǎn)速為的電動機。 3.4確定頂升液壓缸的參數(shù) 這次設(shè)計中液壓缸的實際伸縮量要求達(dá)到。所以經(jīng)過考慮和推算，最終決定運用伸縮式套筒液壓缸。查閱相關(guān)的機械手冊之后，在課題設(shè)計中將液壓缸的第一級和第二級行程進(jìn)行了確定，分別是。在運動過程中伸縮式液壓缸缸體在輸出力和運動速度一直都在發(fā)生變化。 3.5液壓缸的缸筒厚度計算 查閱相關(guān)的機械設(shè)計手冊，確定在本次設(shè)計中采用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的外徑，其中第一級液壓缸的參數(shù)選擇為。 按照中等壁厚對于第二級液壓缸的參數(shù)進(jìn)行計算，當(dāng)

21、的時候，經(jīng)過計算得知液壓缸缸體筒厚度為： （2） 式中，——強度系數(shù)，取1； ——實驗壓力，。 3.6活塞桿設(shè)計計算 液壓缸在進(jìn)行工作的時候，在運動的速度比上沒有什么要求。 液壓缸工作壓力 ≤5 5-7 ＞7 推薦活塞桿的直徑 （0.5-0.55）D （0.6-0.7）D 0.7D 4強度校核 這里的強度校核僅僅只是針對主要零件的強度進(jìn)行計算。還校核了一些焊接部位的計算。 4.1缸體與缸蓋焊接強度校核 如圖3所示，是缸底連接缸底用的對焊。 圖3 缸底對焊

22、 對于焊縫的拉應(yīng)力進(jìn)行計算為： （3） 式中，——液壓缸外徑，取值為60mm； ——焊縫底徑，取值為42mm； ——焊接效率，一般取0.7。 4.2柱塞缸缸體強度校核 通常柱塞缸的缸壁比較薄，因此作用在缸體上的作用力比較大，就需要進(jìn)行校核，缸體會受到的力是拉力，具體的校核過程如下： （4） 式中，——缸體橫向拉應(yīng)力，單位Mpa； ——缸體外徑，單位mm； ——缸體的內(nèi)徑，單位mm?？梢缘贸銎涫菨M足設(shè)計要求的。

23、 4.3活塞桿校核 本次設(shè)計中，活塞桿主要受到的是壓縮，因此應(yīng)該對于活塞桿壓縮時候的桿壓力進(jìn)行校核。具體的校核過程如下： （5） 式中，——活塞桿的壓縮變形應(yīng)力，單位為N； ——柱塞桿承受的最大壓力，單位為N； ——柱塞桿截面面積，單位為m； 其中活塞桿可以承受的最大壓力為20000N。經(jīng)過計算可以得出其是滿足設(shè)計要求的。 總結(jié) 在本文研究中，基于相關(guān)的要求，對于課余時間進(jìn)行有效的利用，查閱相關(guān)時候和機械設(shè)計手冊，結(jié)合所學(xué)專業(yè)的知識，在導(dǎo)師的幫助下，較高質(zhì)量的完成了在電動汽車中使用的的性能

24、好、體積小、重量強、操作便捷的小型電動汽車使用的電動液壓千斤頂。在查閱和參考了相關(guān)的文獻(xiàn)資料之后，比如機械類設(shè)計資源、液壓與其他傳動方面的文獻(xiàn)資料，基于液壓千斤頂?shù)幕竟ぷ髟?，?jīng)過設(shè)置明確的設(shè)計目標(biāo)，然后進(jìn)過一系列的計算，腳踏實地的一步步完成此次的電動液壓千斤頂設(shè)計，包括其電動機的選用、千斤頂?shù)囊簤焊赘左w外形和相應(yīng)部位的零件結(jié)構(gòu)外型設(shè)計，以及材料的選用，最后對設(shè)計的液壓千斤頂?shù)闹饕慵Y(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列的校核計算，完成了電動汽車液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計。 參考文獻(xiàn) [1]張虹. 液壓與氣壓傳動[M]. 電子工業(yè)出版社, 2016. [2]湛從昌, 傅連東, 陳新元. 液壓可靠性與故障診斷[M].

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26、致以最真誠的謝意！ 首先我要感謝我的導(dǎo)師XX老師，在論文設(shè)計過程中，XX老師給予了我許多的幫助，論文的選題到設(shè)計再到修修補補工作均得到了XX老師的指導(dǎo)，XX老師會定期的對我的論文設(shè)計詢問進(jìn)展，幫助我及時的指正論文錯誤，耐心的給出指導(dǎo)。在這里我衷心的感謝XX老師對我的幫助和指導(dǎo)，也對他認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度非常的敬佩；其次也要感謝我的室友們，在一起生活的這些年，得到了你們許多的幫助，也很感謝遇到了你們才能讓我順利解決來自學(xué)習(xí)和生活中的許多難題，在此向他們表示衷心感謝。最后還要感謝提供本文設(shè)計的文獻(xiàn)作者們，論文設(shè)計開篇通過搜尋了大量的文獻(xiàn)資料，有了這樣的工作基礎(chǔ)才能使得我的論文順利地開展，感謝你們。另外還要感謝我的父母，感謝您們撫育我長大并給與我這么好的教育，您們對我的無私奉獻(xiàn)我將會銘記在心。