液压千斤顶系统设计 优秀设计

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，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，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；强度目录1液压技术 (1)1.1液压技术的发展及应用 (1)1.2千斤顶的分类及用途 (2)2液压千斤顶原理分析 (3)2.1液压千斤顶原理图 (3)2.2液压千斤顶主要构件分析 (4)3液压缸的设计 (5)3.1 液压缸的主要形式及选材 (5)3.2液压缸的设计 (5)3.3 液压缸的输出速度 (6)3.4 液压缸的功率 (7)4液压阀 (8)4.1方向控制阀 (8)4.2普通单向阀 (8)4.3截止阀 (8)5拉压杆和弯曲杆的设计 (10)5.1 弯曲杆(手柄)的设计 (10)5.2求得支座反力 (10)5.3梁的剪应力及弯矩 (10)5.4确定危险截面 (12)5.5活塞杆（拉压杆）的设计 (13)6液压油的选用 (15)结论 (16)致谢 (17)参考文献 (18)1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1∶2000，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1ｍ)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，液压技术的应用正在不断地走向深入。

2液压千斤顶原理分析2.1液压千斤顶原理图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 液压千斤顶工作原理图图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。

2.2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280~240H B H B 。

表面粗糙度最高达到m a μ3.2R ，最低达到m a μ5.12R ，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。

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液压缸的设计（1）大缸的计算：已知：千斤顶额定起重量t 8G n =，起升高度mm 200H =g a w max F F F F ++=w F ——工作负载 a F ——惯性负载 g F ——重力负载N =⨯=80000108000F wN ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛÷⨯=∆∆==66671.06051080000G F a t v g ma （设其杆上升的速度为m in 5m ） N =10F g （设活塞自重kg 1）N =++=8667710666780000F max 通过《液压工程师技术手册》查得工作压力277mm a N =MP =P表3-1 负载和工作压力之间的关系千斤顶以无杆腔做工作腔：mm mm 6.125714.3866774F 4D max =⨯⨯=P =π 根据《液压工程师技术手册》选择：mm 125D =根据《液压工程师技术手册》选择：缸筒壁厚mm 5.13=δ通过《液压工程师技术手册》查得33.1=νλ表3-2 液压缸往复运动比推荐值mm d d d 5.62133.133.11251D =-=-=ννλλ 根据《液压工程师技术手册》选择：mm d 63=(2)小缸的设计已知：手柄作用力N =500F稳态时，小缸活塞和大缸活塞的静力平衡方程式为：⎩⎨⎧A P =A P =大大小小小n G F 如不考虑管道的压力损失，则小大P =P222n 7.7680000212514.3500G F mm mm ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=A =A 大小小 mm mm 88.914.37.7644D ≈⨯=A =π小小 根据《液压工程师技术手册》选择：mm 10D =小 缸厚mm 2=δ3.3 液压缸的输出速度min 00256.0min 0064.004.010nS Q m m =⨯⨯=A A =A =大小ν ν——液压缸的输出速度；Q ——液体的流量；n ——小液压缸每分钟回程次数；小A ——小液压缸的活塞面积；大A ——大液压缸的活塞面积；S ——小液压缸的工作行程。

3.4 液压缸的功率（1）输出功率0P ：液压缸的输出为机械能。

单位W ，其值为：W 8.204W 00256.080000F 0=⨯==P νF ——为作用在活塞杆上的外负载；ν——为活塞平均运动速度。

（2）输入功率i P ：液压缸的输入为液压能。

单位为W ，它等于压力和流量的乘积，min 02453125.0min 2125.014.32.010S Q 2L L n =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=A = W 75.171718W 02453125.0107Q 6=⨯⨯=P =P i P ——为大液压缸的工作压力；Q ——为大液压缸的输入流量。