1、本科畢業設計（論文）題目：液壓千斤頂設計教學單位： 機電工程系 專 業： 機械設計制造及其自動化 學 號： 0912010239 姓 名： 劉 健 指導教師： 2014年 5月摘 要液壓傳動的基本原理是機械能與液壓能的相互轉換，液壓千斤頂是典型的利用液壓傳動的設備，液壓千斤頂具有結構緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便、性能可靠等優點，被廣泛應用于流動性起重作業，是維修汽車、拖拉機等理想工具。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作，千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內頂升重物的輕小起重設備。關 鍵 詞: 液壓傳動 工作原理 故障 維護abstracthydraul

2、ic drive is to liquid pressure can for work of drive way ，its work principle is machinery can and hydraulic can of mutual conversion, hydraulic jack is typical of using hydraulic drive of device, hydraulic jack has structure compact, and volume small, and weight light, and carry easy, and performanc

3、e reliable, advantages, is widely application yu liquidity lifting job, is maintenance car, and tractor, ideal tools. its light structure strong and flexible and reliable, one person to carry and operate, jack is made of rigid top-lift as a work device, through the bracket at the top or bottom brack

4、et feet lifting heavy weights in the small tour of small light lifting equipment.key words: hydraulic drive ; operating principle ; broken down ; maintain目錄第1章 緒論1第2章 液壓千斤頂的結構及組成22.1 液壓千斤頂的結構圖22.2 液壓千斤頂的組成22.3 液壓傳動的優缺點32.3.1液壓傳動的優點32.3.2 液壓傳動的缺點32.4 液壓千斤頂的原理42.4.1 液壓千斤頂原理圖42.4.2 液壓千斤頂的特點5第3章 液壓千斤頂結構

5、設計63.1 大液壓缸設計63.1.1液壓缸主要參數及尺寸的確定73.1.2相關計算及驗證73.1.3液壓缸的推力和流量計算83.1.4大液壓缸的流量計算83.2 小液壓缸的設計93.2.1 缸底厚度的計算93.2.2 小液壓缸的推力計算103.2.3 小液壓缸的流量計算103.2.4 活塞桿直徑的驗算103.3 活塞桿設計103.4 導向套的設計113.5 液壓缸進出油口尺寸的確定123.6 油箱的結構設計及防噪133.7 液壓千斤頂活塞部位的密封153.8 液壓千斤頂裝配圖16第4章 液壓千斤頂常見的故障與維修18第5章 結論20致謝21參考文獻22iii 西京學院本科畢業設計（論文） 第

6、1章 緒論 隨著我國汽車工業的快速發展,汽車隨車千斤頂的要求也越來越高;同時隨著市場競爭的加劇,用戶要求的不斷變化,將迫使千斤頂的設計質量要不斷提高,以適應用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕,攜帶方便,外形美觀,使用可靠,還會對千斤頂的進一步自動化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用經濟、情報、技術、生產等各類原理知識,使千斤頂的設計工作真正優化? 如何在知識經濟的時代充分利用各種有利因素,對資源進行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。千斤頂與我們的生活密切相關，在建筑、鐵路、汽車維修等部門均得到廣泛的應用，因此千斤頂技術的發展將直接或間接影響到這些部門的

7、正常運轉和工作。本次對液壓千斤頂進行設計可以了解液壓千斤頂的原理以及應用。通過查閱大量文獻，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。第2章 液壓千斤頂的結構及組成2.1 液壓千斤頂的結構圖圖2.1 液壓千斤頂設計方案示意圖液壓千斤頂結構圖2.1所示，工作時通過上移6手柄使7小活塞向上運動從而形成局部真空，油液從郵箱通過單向閥9被吸入小油缸，然后下壓6手柄使7小活塞下壓，把小油缸內的液壓油通過10單向閥壓入3大油缸內，從而推動2大活塞上移，反復動作頂起重物。通過1調節螺桿可以調整液壓千斤頂

8、的起始高度，使用完畢后扭轉4回油閥桿，連通3大油缸和郵箱，油液直接流回郵箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取決于回油閥桿的扭轉程度。2.2 液壓千斤頂的組成液壓系統主要由：動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。11、動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。2、執行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據需要無級調節液壓動機的速度，并對液壓系統中工作液體的壓力、流量和流向進行

9、調節控制。4、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。5、工作介質 工作介質是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經過油泵和液動機實現能量轉換。2.3 液壓傳動的優缺點2.3.1液壓傳動的優點（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。5（2） 能在給定范圍內平穩的自動調節牽引速度，并可實現無級調速，且速度范圍最大可達1:2000（一般為1:100）.（3） 轉向容易，在不改變電機旋轉方向的情況下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換。（4） 液壓泵和液壓馬達之間用油

10、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，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） 容易實現過載保護。（8） 液壓元件實現了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。2.3.2 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-1560范圍內較合適。(5) 液壓傳動在能量轉

11、化的過程中，特別是在節流調速系統中，其壓力大，流量損失大，因此系統效率較低。 2.4 液壓千斤頂的原理2.4.1 液壓千斤頂原理圖1-油箱 2-放油閥 3-大缸 4-大活塞 5-單向閥6-杠桿手柄 7-小活塞 8-小缸體 9-單向閥圖2.2 液壓千斤頂工作原理圖液壓千斤頂的工作原理如圖2.2所示，大缸體3和大活塞4組成舉升缸；杠桿手柄6、小缸體8、活塞7、單向閥5和9組成手動液壓泵。活塞和缸體之間保持良好的配合關系，又能實現可靠的密封。當抬起手柄6，使小活塞7向上移動，活塞下腔密封容積增大形成局部真空時，單向閥9打開，油箱中的油在大氣壓力的作用下通過吸油管進入活塞下腔，完成一次吸油動作。當用力

12、壓下手柄時，活塞7下移，其下腔密封容積減小，油壓升高，單向閥9關閉，單向閥5打開，油液進入舉升缸下腔，驅動活塞4使重物g上升一段距離，完成一次壓油動作。反復地抬、壓手柄，就能使油液不斷地被壓入舉升缸，使重物不斷升高，達到起重的目的。如將放油閥2旋轉90（在實物上放油閥旋轉角度是可以改變的），活塞4可以在自重和外力的作用下實現回程。這就是液壓千斤頂的工作過程。42.4.2 液壓千斤頂的特點液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液體作為介質，把液壓能轉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,若出現泄漏現象將引起舉升汽車的下降,保險系數

13、降低,使用其舉升時易受部位和地方的限制.傳統液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調節螺桿、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。優點：輸出推力大。缺點：效率低。 第3章 液壓千斤頂結構設計3.1 大液壓缸設計已知千斤頂的額定載荷為19600n，初定額定壓力為15mpa。千斤頂的最低使用高度為192mm,最高使用高度為277mm.根據以上要求可以得到如下計算結果：f=pa (3.1)得到a=19600/9.8/150=13.3cm2 所以內管的直徑d=42mm，長為115mm,有效長度為85mm 這里 f=外部作用力（kgf） a=內管的作用面積(c

14、m2 ) p=被傳遞的壓力（kgf/cm2）內管的壁厚為=0+c1+c2 根據公式0pmaxd/2p(m) p=b/n查機械設計手冊可知b=550（無縫鋼管，牌號20）n為安全系數一般取50150.042/(2550/5)=0.002m=2mm=0+c1+c2=3mm上式中c1為缸筒外徑公差余量c2為腐蝕余量缸筒壁厚的驗算根據公式pnv內，完全滿足要求.3.1.1液壓缸主要參數及尺寸的確定 （1）工作負載的計算式： (3.3) (3.4) 式中，：液壓缸軸線方向上的外作用力 （n） ：液壓缸軸線方向上的重力 （n） ：運動部件的摩擦力 （n） ：運動部件的慣性力 （n） r：液壓缸的工作負載

15、因此，大液壓缸參數：外作用力：摩擦力：慣性力：（設其桿上升的速度為5m/s），故總負載力為：。（2）液壓缸工作壓力的選定 由以上得到工作負載r，再根據下表得r在10000到20000n之間，所以選擇系統壓力為3mpa。表3-1液壓缸工作壓力表負載（n）50005000100010000200002000030000300005000050000工作壓力（n）53.1.2相關計算及驗證液壓缸內徑及活賽桿直徑的確定。 （1）內徑計算： (3.5) (3.6)其中： d為液壓缸內徑；d 為活塞桿直徑。所以： (取109mm) （取155mm）小液壓缸：由連通器原理： (3.7)設=100n總負載力：

16、。由（3.7）式得所以 3.1.3液壓缸的推力和流量計算（1）大液壓缸的推力計算當液壓缸的基本參數確定后，可以通過以下計算實際工作推力： p=pa（n） (3.8)式中，a：活塞有效工處面積，p：液壓缸工作壓力。所以，在大液壓缸的實際工作推力：。3.1.4大液壓缸的流量計算 在液壓缸的基本參數確定后，可以通過以下計算實際工作流量。q=av式中，v：液壓缸工作速度，a：液壓缸有效工作面積，。活塞桿直徑的驗算:按強度條件驗算活塞桿直徑當活塞桿長度 l10d時，要進行穩定性驗算：式中，：液壓缸穩定臨界力p：液壓缸最大推力:穩定性安性系數，取=2-4由活塞桿計算柔 度：安裝形式系數，取0.7l: 活塞

17、桿長度i：活塞桿的橫截面積，。所以，為柔度系數，因此只需校核強度。則按壓縮強度計算所以取d=109mm3.2 小液壓缸的設計3.2.1 缸底厚度的計算式中 h缸底的厚度（mm） 缸底止口內徑 （mm） p缸內最大工作壓力 材料許用應力 缸底開口的直徑（mm） 所以，缸蓋厚度的設計與缸底的厚度一樣h=14.8mm。焊接方式：把缸底與缸蓋焊接在缸體上，這樣的方法比較簡單方便。由上面已得出的小液壓缸的活塞桿直徑為d=40mm，活塞直徑即小缸的內徑d為56mm。3.2.2 小液壓缸的推力計算有上述計算大液壓缸的方法，可以用式（3.8）求出因為 總負載力： 所以3.2.3 小液壓缸的流量計算同理上面大液

18、壓缸流量的計算，可把其工作流量計算出來： 。 3.2.4 活塞桿直徑的驗算其驗算方法和大液壓缸的活塞桿直徑驗算同理： 同理 所以， （上面為10）。此只需要校核強度，則按壓縮強度計算： 解得 ： 所以，d取40mm。3.3 活塞桿設計活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力，彎力，曲力和振動沖擊等多種作用力，所以必須有足夠的強度和剛度，由于千斤頂的液壓缸無速比要求，可以根據液壓缸的推力和拉力確定。參照機械設計手冊表17-6-16可根椐內管的內徑d=42mm，初步確定活塞桿的外徑為d=30mm 活塞桿強度的計算活塞桿在穩定的工況下，只受縱向推力，可按下式進行計算=f10-6/(nd2/4

19、)= p mpa可得=1960010-6/(0.033.14/4)=27.7查表可知p的許用應力為100-110mpa（無縫鋼管）所以p 所以活塞桿的設計要求強度完全滿足。活塞桿彎曲穩定性驗算可以用實用驗算法活塞桿彎曲計算長度為lf=ksm具體可以根據機械設計手冊表17-6-16中選取3.4 導向套的設計活塞桿導向套裝在內管的有桿側端蓋內，用以對活塞桿進行導行，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，導向套采用非耐磨材料時，內圈可設導向環，用以作活塞桿的導向。7圖3.1 導向套示意圖根據千斤頂的受力方式，可以作以下分析圖3.2 活塞桿導向套受力圖如上圖所示，垂直安放的千斤頂，無負載導向裝置，受偏

20、心軸向載荷9800n,l=0.1m時m0=f1l nm fd=k1 m0/lg n可得m0=98000.1=9800nmfd=k1 m0/lg（n）可得fd=1.59800/0.057=2.5105n在上式中fd-導向套承受的載荷，nm0- 外力作用于活塞上的力矩，n.mf1-作用于活塞上的偏心載荷，nl-載荷作用的偏心矩，mlg-活塞至導向套間距，m。d、d-分別為活塞及活塞桿外徑，m3.5 液壓缸進出油口尺寸的確定液壓缸進出油口尺寸，是根據油管內平均壓力管路內的最大平均流速控制在45m/s以內，過大會造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并不會引起氣蝕、噪音、振動等，因此油口不宜過小，但是也

21、要注意結構上的可能。選定進出口油口尺寸，法蘭接頭為20mm。3綜合上述的計算，可得大液壓缸參數的綜合如表3-2所示。表3-2大液壓缸的綜合參數表項目 大缸筒外徑 大活塞桿直徑 進出油口連接 壓力（9800n） （mm） （mm）公稱直徑 （mm） 接頭連接大缸筒內徑 109 （mm）154 109 20 m221.53.6 油箱的結構設計及防噪進行油箱結構設計時，首先要考慮的是油箱的剛度，次要考慮便于換油和清油箱以及安裝和拆卸油泵其裝置，當然，也要考慮到經濟效益，降低造價、便于密封等條件，就應該對油箱的結構設計盡量簡單。6a油箱的結構設計（1）油箱體。油箱體一般由a3鋼板焊接而成，取鋼板厚度3

22、6mm，箱體大者取大值。油箱分為固定式和移動式兩種，前者應用較多，本次油箱設計也用固定式。油箱側壁上安裝油位指示器，電加熱器和冷卻器，油箱底面和基礎面的距離一般為150200mm，油箱下部焊接底腳，其厚度為油箱側壁厚度的23倍。中小型油箱箱體側壁為整塊鋼板，大型油箱在隔板垂直的一個側壁上常常開清洗孔，以便于清洗油箱。本次焊接的方式吧油箱與兩個液壓缸的外表面焊接在一起。（2）油箱隔板為了使吸油區和壓油區分開，便于回油中雜質的沉淀，油箱中常設置隔板。隔板的安裝方式主要有兩種，回油區的油液按一定方向流動，即有利于回油中的雜質和氣泡的分離，又有利于散熱。有些回油經隔板上方溢流至吸油區，或經過金屬網進入

23、吸油區，更有利于雜質及氣泡的分離。隔板的位置，一般使吸油區的容積為油箱容積的1/21/3，隔板的高度約為最低油面的1/2（或油液面的3/4），隔板的厚度等于或稍大于油箱側壁厚度。（3）油箱蓋油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制造。在油箱蓋上應考慮下列通孔：吸油管孔，回油箱孔、通大氣孔（孔口應有空氣濾清器或氣體過濾裝置）、測溫孔帶有濾油網的注油口，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。目前使用的泵站系統，往往將液壓泵、液壓泵電機及集成塊裝置安裝在油箱蓋上，這種油箱結構緊湊，但產生的噪音較大，當箱蓋上安裝油泵和電機時，箱蓋的厚度應是油箱側壁厚度的34倍。由于本設計不用泵，所以不用集成片。（4）油箱底部油箱底部一

24、般為傾斜狀，以便于排油，底部最低處有排油口，要注意排油口與基礎面的距離一般不得小于150mm。焊接結構油箱，箱底用a3鋼板，其厚度等于或稍大于箱體側壁鋼板的厚度。b.防噪音問題防噪音問題是現代化機械裝備設計中必須考慮的問題之一。油路系統的噪音源，以泵站為首，因此，進行油箱設計時，應從以下幾個方面著手減輕噪音：（1）箱體及箱蓋的材質，在條件允許的情況下，用鑄鐵代替鋼板，以利于吸振；（2）箱體與箱蓋間增加防震橡皮墊；（3）用地腳螺栓將油箱牢固定在基礎上；（4）吸油區與回油區之間增設一層60100的金屬網，以及方便分離回油油液中的氣泡；（5）油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接；(6）回油管接頭振動

25、噪音較大時，改變回油管直徑或增設一條回油管，使每個回油管接頭的通路減少。c.他應注意事項：(1）吸油管端部的濾油器與油箱底面的距離不小于20mm，在條件允許的時候，油箱蓋的吸油管孔應比濾油器的直徑稍大，以便對濾油器進行清洗與更換；(2）吸油管、回油管都應插入最低油以下，管端一般斜切45，并使斜面向著油箱側壁。管口與箱底，箱壁的距離均不得小于管徑的3倍。池油管一般不插入油口。(3）大型油箱的箱體與箱蓋應有加強簕，以保證剛度。4）油箱內部應涂耐油防銹漆。3.7 液壓千斤頂活塞部位的密封圖3.3 活塞密封部位在大活塞與大油缸配合部位采用的尼龍碗形密封件與o形密封圈組合而成的組合密封裝置，由于橡膠具有

26、良好的彈性，受力時迫使尼龍碗的唇邊與缸壁貼合，起良好的密封作用。缺點如圖：圖3.4 密封部位缺點密封圈處在小孔口，缸中的超高壓工作油在限位孔處存在極大的壓力差，會使密封圈在此處遭受極大的撕拉作用。從而產生損傷，形成軸向溝痕。此溝痕隨著起重物的加重，限位孔直徑的增大以及超越限位孔次數的增多而變大加深，最終會破壞了密封圈的密封性能。致使活塞不能推動重物上升。為此。要求密封圈材質的強度要高。由于面柱與面柱面的配合始終存在一定的誤差，為了避免因為油液單獨進入一邊空隙造成壓力不平衡而引起活塞卡死現象，可以在活塞與大油缸配合的活塞頭上適當開辟油溝，平衡各邊壓力。23.8 液壓千斤頂裝配圖圖3.5 液壓千斤

27、頂裝配圖圖3.6 液壓千斤頂單向閥第4章 液壓千斤頂常見的故障與維修液壓千斤頂常見故障及處理方法問 題原 因解 決 方 式千斤頂無法頂升、頂升緩慢或急速油箱油量太少依照泵型號添加所需液壓油泵泄壓閥沒有上緊上緊泄壓閥油壓接頭沒有上緊確實上緊油壓接頭負載過重依照千斤頂額定負載使用油壓千斤頂組內有空氣將空氣排出千斤頂柱塞卡死不動分解千斤頂檢修內壁及油封千斤頂頂升但無法持壓油路間沒有鎖緊漏油上緊油路間所有接頭從油封處漏油更換損壞油封泵內部漏油檢修油壓泵千斤頂無法回縮、回縮緩慢及不正常泵泄壓閥沒有打開打開泵泄壓閥泵油箱油量過多依照泵型號存放所需液壓油油壓接頭沒有上緊確實上緊油壓接頭油壓千斤頂組內有空氣將

28、空氣排出油管內經太小使用較大內徑油管千斤頂回縮彈簧損壞分解千斤頂檢修電動油壓泵無法起動電源沒接或開檢查電源、開關繼電器、開關 或碳刷可能損壞檢查更換損壞零件電源安培數不夠 增加另一個電源回路馬達電流安培數過高馬達損壞更換馬達泄壓閥設定不當重新設定洩壓閥壓力齒輪泵內部損壞檢修齒輪泵液壓油流入馬達部位齒輪泵軸心油封損壞折開馬達及齒輪泵更換損壞油對泵連轉有異音齒輪泵柱塞卡住折開齒輪泵更換損壞零件鋼珠移位或損壞液壓油流入馬達部位齒輪泵軸心油對損壞折開馬達及齒輪泵更換損壞油封泵無法輪油、使千斤頂柱塞完全伸出或柱塞伸出有抖動現象泵油箱油量太少在千斤頂完全縮回時，依照泵型號添加所需液壓油泵油位內有異物阻塞或

29、過濾器檢查并清潔過濾器阻塞從泄壓閥沒有上緊油壓接頭沒有上緊確實上緊油壓接頭液壓油溫度太低或黏度太高更換適當液壓油油壓千斤頂組內有空氣將空氣排出釋壓放洩閥松動檢查并上緊泵無法建壓或持壓釋壓放泄閥漏油清潔檢修鋼珠及油封釋壓放泄閥設定壓力太低設定正確壓力泵過濾器阻塞清潔過濾器更換液壓油 第5章 結論畢業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、設計規范能力以及其他專業知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，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，正是這一次畢業設計讓我積累了許多實際經驗，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出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本此畢業設計給了我很大的信心，讓我了解專業知識的同時也對本專業的發展前景充滿信心，