基于SolidWorks液压式千斤顶的设计与运动学分析（全套含CAD图纸和三维模型）
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液压式
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 基于 压式千斤顶的设计与运动学分析 摘要 随着社会技术的发展和人们生活水平的提高，千斤顶在人们日常生活工作中越来越重要，可以说千斤顶已经成了人们出行最依赖的好伙伴，是人们汽车维修的好帮手，它指引我们找到最需要的东西。 为了解决现市场上液压千斤顶价格昂贵、体积大，不能广泛适用于普通家庭等问题，本设计论述了一种高效、便捷的小型液压千斤顶，主要具有便 于携 带、使用方便的特点。其主要由液压回路、大小液压缸、执 行元 件，三大部分组成。本设计通过千斤 顶的原 理对其结构进行设计，将千斤顶与实际生活相结合。论文详细论述了该液压千斤顶的功能设计、结构设计、运动和受力分析、材料选用和校核等，并利用 维设 计软件对零件进 行建模，完成液压千斤顶的三维造型和运动仿真。用 件对液压回路进行建模，完成千斤顶的运动学仿真分析。本设计功能全面、设计人性化、系统稳定、并且设备安全可靠度高，操作简单，适用于广大普通家庭，为家庭日常生活带来了大大的便利。 关键词 ： 结构设计；液压回路 ； 维建模； 动学分析 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I of of s is s its of to is a us to In to of on is in in an to It of of of by of be in of D of 3D of of of of of to of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目录 第 1 章 前 言 . 1 . 1 . 1 . 2 . 2 . 3 本任务与要求 . 3 解决问题 . 3 . 3 第 2 章 总体设计方案的分析与确定 . 5 作原理的分析与结构简介 . 5 体设计方案 . 6 . 7 . 8 . 8 第 3 章 液压千斤顶结构设计 . 10 . 10 . 16 . 20 管）及油管的设计 . 23 . 23 第 4 章 液压千斤顶常见的故障与维修 . 26 第 5 章 液压千斤顶运动学分析与仿真 . 28 真软件 绍 . 28 压千斤顶 模仿真 . 29 . 29 . 29 真分析结果 . 30 真结果分析 . 32 第 6 章 液压千斤顶仿真视频 . 34 总结 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 1 第 1 章 前 言 题背景 传统的老式千斤顶既费时，又浪费人力，十分的不合理，也不能满足人们需求， 随着中国的建设，铁路的快 速发 展，汽车维修等行业对千 斤顶 的要求 也越 来越高，同样随 着市 场竞 争不 断 的加 剧，用户需求不 断的变 化，为了顺应用户的需要，对千斤 顶设计质量的要求也越来越高。 在工程中，液压千斤顶被广泛应用并且逐渐取代旧地机械 千斤顶 。 现在不仅要满足用户喜好，还要满足市 场的 需求，不 仅要求重量轻，携 带方 便，外 形美 观，使用 可 靠，而且还将进一 步的自 动化，乃至在不久的将来实现智 能化 的要求。 液压千斤顶技术不断发展都或多或少地对相关行业正常运转与工产生了一些影响。 液压千斤顶集适用性、代表性以及实用性于一体，是一种在日常生活中最常见的便携式千 斤顶。同时经过对液压千斤顶内部结 构和 工 作原 理的研究，以及用建 模仿真。使得我对 千斤 顶有了进一步 的了 解，使我能够更 加科 学合理 的应 用液压千斤顶。 通过在学校为期四年的学习生活，我对机械设计和液压传动方面有了一定了解，此次毕业设计正是检验我学习成果的最佳舞台。 压式千斤顶的介绍 液压式的千斤顶是起 重高 度不能低于 1米的简 单起 重设备，分为机械 和液 压式两类。而机械式分为齿条式、螺旋式，因为他们的操作非常的费劲，能量小，通常只用于机械维修，不适用于桥梁维修，由于构造十分的 紧凑 以及 工作 十分平稳 并且具有自锁的功用，因此液压式千斤顶慢慢开始普及。液压千斤顶的弊端是起重高度十分有限，起升的速度也十分缓慢。主要作 为车 辆维修及其 它支撑、起 重等 工作用于交通运输、厂矿等部门。液压千斤顶的结 构轻 巧耐用，灵 活可靠，且操作可以由一个人进行。对于由最高质量的铸造材料铸造的千斤顶已经成为了一种广泛使用的工具，并且确保质量和千斤顶寿命。 2 压式千斤顶的现状 千斤顶起源于 20世纪初的美国 ,英国 ,德国和其他国家 ,逐渐成熟以及逐步发展过程中由于其耐腐蚀、耐高温、高强度、细面 ,100%的回收率等无与伦比的良好的性能 ,广泛应用于各个领域 ,逐渐走进了人们的日常生活中，被越来越多的人们所接受。 在中国千斤顶行业 起步相对于欧美国家较晚一些，从 1949年到改革开放前夕，千斤顶只是作为我国一些少部分行业的主力军，是他们日常工作中的必需品。由 于历 史的缘故，直 1979到 年我国才开始接触到和其他发达国家同类的卧 式千 斤顶。但在 年90代以后，中国的千 斤顶 产业进 入快 速和可持续发展时期，对千斤 顶需 求 的增 速远远超过了我们的想象，而我国也成为了继美国、英国、德国和其他欧美国家千斤顶生产增速最快以及消费量最大的国度之一。 上世纪 90年代末，我国一些优秀企业经过从国外学习和引进千斤顶的技术，实现了同其他发达国家相同的千斤顶流水生产线并加入了自己的东西，至此，我国的千斤顶技术已经相当的成熟稳定，和国际接轨。千斤 顶生 产初 具规模，与国外的差距在不断缩小。通过几十年的成长，中国的千斤顶在一些方面已经超过了其他国家生产的同类千斤顶，而且快速的进入了欧美市场并占据了一席之地。 【 5】 现在，由于自动化技术和用户的概念需求的快速变化和发展，促使千斤顶走向智能化，时尚化，轻巧化，方便用户开发的方向。 计方法 书本所学知识与实践相结合、通过网络搜集相近产品的设计资料，然后根据现有的资料，结合所了解的千斤顶结构图。在在积极的努力和指导老师的指导下完成液压式千斤顶的设计。通过与现有的类似结构进行类比，确定液压千斤顶的结构，再对其进行充分的讨论，保证其机械性能满足要求。具体设计步骤如下： 压 式千斤顶：液压式的千斤顶是起 重高 度不能低于 1起重设备。由于结 构紧 凑以及工 作平 稳并且具有自 锁作 用，所以被人 们广泛的使用。但其起重高度有限，起升速度慢，这些都是需要考虑的，只有对其有了深入的研究，才能设计出适用的产品。 液压式千斤顶进行结构设计和对各部分进行受力分析，对液压传动部分进行优化，通过 件对液压式千斤顶的外观进行优化，使得设计出的液压 3 式千斤顶具有体型小、便于携带、运输和使用效率得到提高等特点。最后与导师交流汇总，结合老师的经验意见敲定最终方案并撰写毕业设计论文。 据人们使用时所需的功能并参考市面上的千斤顶然后对液压式千斤顶进行结构设计，画出千斤顶的 关键机构和连接部分的草图。然后利用 出这些部分的图形，讨论其合理性，形成千斤顶的初期模型。再根据老师的意见修改不合理的地方。 确定了各个部件的设计方案后借助 软件对其进行全面设计，在导师的指导下对其进行分析和设计、分析应力、计算尺寸、校核材料等。画出三维模型，确 定各部 分的最优方案。最后与老师交流，得到最终设计结果。 计内容和预期成果 本任务 与要求 捷、安全、使用寿命长的液压式千斤顶。 于 普 通家 庭，操作简单，价格实惠。 模，结构设计，产品的装配和运动仿真。 解决问题 作原理图、结构装配图、零件图等用 期成果 顶 的小型化； 顶 的优化； 的装 配图和零件图； 4 证零件在其安全使用范围内，使其成为简单、安全、使用寿命长的液压式千斤顶。 压回路运动学分析和仿真（ 软）。 5 第 2 章 总体设计方案的分析与确定 作原理的分析与结构简介 经调查资料，液压式千斤 顶结 构原理图如下： 图 2 压千 斤顶结构 原理 图 1234567 89101112如液 压千 斤顶结构原理图 2 作时 通 过上 移 手1 柄使 3小 活塞 向 上运 动从 而形 成局 部真 空，油液从 12储 液池 通 过活 门 3被吸 入小 油缸，然后下 压手 柄使 3小 活塞 下压，把小 油缸 内的 液压 油通过 6液 压活 门 压入 9高压液 缸内 ，从 而推 动 8大活 塞上 移，反复动作顶起重物。使 用完 毕后扭转 11放 液阀 ，连通 9 高 压液 缸和 12储液池，油 液直 接流 回储 液池，此时 8大活 塞下 落，大活 塞下 落速 度取 决于 放液 阀的扭 转程 度。 液 压千 斤顶的结构主要包括两个部分，即机械部分以及 液压 系统部分。机械部分为手柄组成的固定机构，而液 压系 统部分则主要由动 力元 件、执 行元 件、控 制元 件、辅 助元 件以及工 作介 质等五个部份构成。 （ 1）动力元件主要由油泵 构成，他把液压系统中液体本身的机械能量转换为液压能直接利用了原动机的原理，是整个液压传动过程中最核心地部份。 6 （ 2）执行元件主要由液压缸组成，它能够把液压系统中液体本身的液压能量转换为机械能量，执行元件中的液压缸是作直线运动的。 （ 3）控 制元 件主要控制组件包括三个，他们分别为压 力阀 、方向阀以及流 量阀 ，主要作用是能够根 据无 级调 节液 压发动机的运转速度，控制并调节液压回路系统中液体地压力、流向以及流量。 （ 4）辅助元件就是除了动力元件、执行元件和控制元件外的其余元件我们统称为辅助元件，它们的存在也十分的重要，是不可或缺的一部分。 （ 5）工 作介 质是 指液 压油，是转换液 压系 统中液 体能 量地介质。 体设计方案 经过调查发现市场上的千斤顶主要有充气、电动、剪式、爬猴杆以及液压千斤顶，它们应用都比较广泛，但优缺点各有不同，适用的场合也不同。本设计主要是设计液压式千斤顶，由于工作原理已经确定，所以将进 行执行元件即液压缸方案对比选择。 液压缸是实现千斤顶直线往复运动，液 压缸 地种类多种多样，它的结 构形 式主要分为三种，即活塞缸、柱塞缸以及伸缩缸。其中活塞缸和柱塞缸又分别分为双杆和单杆，根据液压千斤顶工作原理我们这里只讨论单杆活塞缸和单杆柱塞缸，而双杆缸和伸缩缸不讨论。 方案 I 单杆活塞缸 图 2杆活塞缸 如上图 活 塞杆，为了让两 腔有 效工作面 积不 相等，所以在两 腔分 别输入相 同流 量的情况下，活塞的往 复运 动速 度不 相等。它的安 装也 有缸 7 筒固 定和活 塞杆 固定两种类型，进出口的布置取决于安 装方 式；但是工作 台移 动范围通常为活 塞有 效面积行程地两倍。 它的特点是：属于普通连接时，来回运动速度与力不相同，属于差动连接时，可以实现快进，当 d （ d、 差动连接的来回速度和力相同，常常用于液压设备。 方案 杠柱塞缸 图 2杆 柱塞缸 单杆活塞缸只可向同一方向运动，要想实现反向运动，则需要依靠外部力量，柱塞运动的时候，由导向套导向，特别适用于长行程的场合。 它的特点是：只能实现同一个方向的运动，适合长行程的设备，由于工作时柱塞总是受压，所以具有良好的工艺性和足够的刚度保证在工作过程中不出现损坏的情况。而且制造成本低廉，自身质量较大，常常垂直使用。 案对比 方案 I 采用单杆活塞缸比方案 单杠柱塞缸更加安全稳定，并且活塞缸结构比方案 更简单，操作更方便，制造容易；而活塞缸能靠自身重量或者外力回程较第一种方案的能耗更少，能 够实现液压千斤顶的往复运动，可避免使用减速机，并且在整个传动过程中没有传动间隙，由于活塞缸的运动平稳，于是被广 泛应 用于各类机械液压系 统中。柱塞缸一般适用于行程较长的场合，而活塞缸较柱塞缸质量较小，行程并不需要太大，考虑得到本设计是便携式液压千斤顶，质量较小，行程短等特点。所以选择方案 1更加合理一些。 8 案的确定 通过对两种方案的分析对比，可以 看出方案 1更加合理，因此选择方案 压千斤顶的总体设计参数 表 2定起重量 T） 最低高度 H（ 起升高度（ 手柄操作力 （ N ） 2 300 100 400 液压千斤顶的三维模型如图 2 图 2压千斤顶三维图 9 图 2压千斤顶三维内部结构图 液压 千斤顶的工作流程：液压式千斤顶工作时通过向 上移 动手柄使小 液压 缸内的小活 塞也跟着手 柄向 上运动来产生局部的真空，液压油从储液 池通 过阀吸 入小 液压缸，然后再对手柄施加一个向下的力，手柄带动小 活塞 向下压，所以小液 压缸 内的液压 油通 过液压回路和活门被压入了大 液压 缸内，缸内 的液 压油慢慢增多从而推动大液压缸 内的大活塞向上移，重复此系列动作就能做到顶升重物的效果。 手柄 小活塞 大活塞 大液压缸 小液压缸 储液池 10 第 3 章 液压千斤顶结构设计 液压千斤顶的结构设计主要包括大液压缸的设计、小液压缸的设计、手柄和活塞杆的设计、油箱管道以及油箱的设计和液压控制阀的设计这五个部分。设计过程中严格按照机械设计手册进行设计，使设计出的液压千斤顶合 理可靠。 液压缸设计 （ 1）液压缸工作负载的计算 惯性力： 060/5()9600( （设其杆上升的速度为 5m/s） 故总负载力为： 6 6 71 6 6 74 0 0 02 0 0 0 0 （ 2）液压缸工作压力的选定 通过计算得到总负载力 5667N，再查表得工 作负 载力 R 30000 之以根据表 千 斤顶的系统压力应选择 3 表 3工 作压 力参 考表 （ 3）液压缸的推力和流量计算 大液压缸的推力计算 在确定液压缸的基本参数，大液 压缸 的实 际工 作推力 负载（ N） 10要对活塞杆进行稳 定性验 算： 式中， 液压缸稳定临界力 12 P：液压缸最大推力 稳 定性安性 系数，取 2至 4 由活塞杆计算柔 度 ：安装形式系数，取 0.7 l: 活塞杆长度 A：活塞杆的横截面积，4 （ 310) 0 所以，当 21 为柔度系数 2 等于 10，你只需要检查活 塞杆 的强度。 则按压缩强度计算： 2 10355)4/(2 5 6 6 7/ 所以取 08 。 （ 6）液压缸壁厚的确定 一般用于液压 缸低 压系统 的薄 壁圆筒壁厚，你可以用下面的公式：)63()2/( ）（ p 上式 2 为液压缸 缸壁 的厚度，压 力 当额定压力 6时， %150 6时， %125 液压缸内径 , o n 安全系数，一般取 n=5 由 ，所以用 6， 13 M P p 50 由上述已算出 D=147101 2 05/6 0 0/ 01202/(2/(66 所以液压缸壁厚度为 。 （ 7）缸底和缸盖的计算 缸底厚度的计算 对于大缸底有油孔的： )73)(222 中 h 缸底的厚度（ 2D 缸底止口内径 （ P 缸内最大工作压力 )10( 6 材料许用应力 )10( 6 0d 缸底开口的直径（ 所以 。0147()10147( 缸盖厚度 液压缸缸 盖厚 度 的厚 度保持一致，都取 焊接的方式：为了方便简单，通过焊接把液压缸 的缸低 和液压 缸的缸 盖都焊接在缸体上。 （ 8） 液压缸长度 由 638214720 14 通过上面的式子可以得到液 压缸 的长度 10。 所以， 到 L=300 （ 9)进出油口尺寸的确定 由液压缸油管内平均压力管道内的最大平均流速控制在 4到 5m /度过大会形成损失，还可能会使液压回路的效率大大降低，但没有杂音、腐蚀以及震动，所以，液压缸进出的油口不要太小，但同事也必须考虑结构性的问题，因此法兰接头选用 20毫米来进行设计。 综上所述，可以得到大液压缸地基本参数如下所示 表 3参数表缸大 综液压 大活塞杆的直径（ d） 大液压缸筒的外径（ 进出 油口接 头 压力（ 19600N） （ （ 公称直径 （ 接头连接 大缸筒内径 147（ 108 163 20 错误 !未找到引用源。 10)大液压缸结构设计 最小导向长度的确定 HL/20+D/2 式中， H：最小导向长度（ m） L:液压缸最大工作行程（ m） D：液压缸内径（ m） 所以 H 0+=m) 取 H=120活塞与缸体的密封方式 活塞与缸体选用的密 封方 式为 ，当 封 为挤 压密 封时候 ,结构简单 ,安 装方 便 ,占用 空间小 ,使用范围 广泛，适用于当前所选系 统工作 压力。 活塞与缸体的密封图如下图 15 图 3塞与缸体的密封 (11)活塞杆的导向装置 活塞杆的导向装置如下图 图 3塞杆的导向装置 16 （ 12）材料和技术要求 零 件的 材料 和技 术要求如下表所示。 表 3料和技术要求 零件名 材料 技术要求 缸体 无 45缝 号缸 圆 度； 和 端部 采用螺 纹连 接； 和 防腐，内表面采用镀 铬 30 50毫米。 缸盖 45 号钢 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 (3所以 错误 !未找到引用源。 (3把 D=148 H=300入得 错误 !未找到引用源。 207液压缸壁厚 h=8 取 错误 !未找到引用源。 =222箱外管的壁厚 和大液压 缸的壁 厚相 同都取 ，所用 材料 也与大小 液压 缸选用的 材料相 同。 压控制阀的 设计 （ 1）方向控制阀 方 向控 制阀是分配液 压系 统的能量用来控 制液 压 系统中液 压 油液流 动地方向，他分为单 向阀 和换 向阀 两种，而 单向阀 又被分为了普 通单 向阀、液向 控单 阀两种。 24 （ 2）普通单向阀 普通单向阀的概念是一种可以使千斤顶液压油液能在同 一 个方 向流动但不被允许其在反方 向流 动的单向阀。图 单向阀的结构原理图，图 示了单向阀的内部结构以及表示它的图形符号。当液压千斤顶中的液压油从图中的左边 入时，此时为了克 服弹 簧地短管 3作 用在阀 芯 2上的 力，使得阀 2芯 开始朝图中右边方向 移动 ，此时当我们打 开阀 口，液压 油液 开始从左边的 1P 端口流 向 右边的 2P 端口。当液 压压力油液从右边 口进入时， 液压 回路中液压的流体力和 弹簧 力以及压 力将 阀 座 阀芯 阀 口 全部关闭，迫 使液 压油液不可能从中流过。 1 2a b 3P 1 P 2P 2P 1(a) 结构原理图 (b) 图形符号1 2 3图 3向阀 图 3阀 中地 弹簧 3其中的一个重要作用是用 来克 服阀芯 2里地摩 擦阻力与惯 性力 ，让阀芯能够正常可 靠复 位，同时还可以减小在工作过程中的压 力损 失，弹簧 3 的刚度相对于其他部件较小，一般来说单 向阀 的开 启压 力只需要M P a 0 M P a 0 （如过换上一个刚度相对较大地弹簧地话，阀的开 启压 力将会达到 M P a P a 这时单向阀就可以被用来当做背压阀来使用了）。 （ 3）背压阀 为了使液压缸的最 高允许压力 不大于 . 6=因此我们只需要在液压回路中的回 油路 上给他并 联一 个压力为 背压阀，此时只需将上面已经计算好 25 的单 向阀换 上一个自身刚度相对较 大的弹 簧，以此来使阀 的开 启压力能够达到这样换上的 弹簧 就可以充当背压阀来使用了，所以，当液 压缸 的压力超出时候，背 压 阀就自 动打 开了泄荷，以此来使液压千斤顶的液 压缸 避免毁坏。 26 第 4 章 液压千斤顶常见的故障与维修 液压式千 斤顶作为现代生活中最常用的一种新型多用工具 ,适用范围十分广泛，它主要由油泵（执行元件）和顶（大活塞）组成 ,但是在使用的过程中常常会遇到一些问题，使液压千斤顶不能正常的使用。为了能让本次设计出的液压千斤顶达到最完美的使用效果，因此本章主要对液压千斤顶在使用过程中可能会出现的故障原因进行分析，并给 出合 理的维修应急处理方案。 液压千斤顶比较常见的故障现象有如下几个： 1、 活塞不上升 造成此故障的原因：可能是液压千斤顶里的油泵（执行元件）里 没有供油 ,也有可能是千斤顶液压油缸的上下腔或者液控单向阀的左右腔密封损坏长生了间隙而造成了相通； 维修处理方案：此时我们需要检修液压千斤顶的油泵 ,及时的调换 O 形密封圈和挡圈； 2、压力升高而活塞未见上升 造成此故障的原因：可能是由于液压千斤顶的里液压回路管道与液压缸接头处有垃圾或者破损将整个液压回路系统给堵死； 维修处理方案：此时我们应该马上停止液压千斤顶的工作，必要时对其进行拆开，通过检查液压千斤顶里的清洁接头看是否有不明物体堵塞或者调换已经损坏的零部件 ,再用压缩空气的装置吹净液压回路中软管等通道（如果没 有压缩空气装置也可用其他的相似装置代替）； 3、顶起重物下降 造成此故障的原因：可能是由于液压千斤顶液控单向阀内的密封垫损坏 ,也有可能是液压千斤顶密封元件长时间使用，磨损超过了本身承载的范围 ,产生了泄露，不能起支撑的作用造成被顶起的重物下降，这是在维修汽车时十分危险，我们要特别注意； 维修处理方案：采取更换液压千斤顶已损坏的密封垫圈或者更换液压千斤顶的密封元件等方式，经过检查哪一部分损坏就直接更换哪一部分。这样就能够避免出现已经顶起的重物突然下降造成的损失。 4、活塞起重降不下 造成此故障的原因：可能是液压 千斤顶在顶升重物的时候超过自身最大承载的重量 27 或着偏载过大 ,液压千斤顶顶升重物的活塞发生了永久形变 ,造成活塞下降的路线被堵死 ,也有可能是单向阀的阀杆未将钢球推开，液压油液没有及时的卸荷，所以活塞起重以后不 能下 降下来。 维修处理方案：及时的检修看是哪一部分出了问题，如果是活塞产生了形变就采取直接更换液压千斤顶活塞的方式 ,此时应立即停止千斤顶的工作，并排查清洁接头或调换零件 ,再用压缩空气装置吹干净液压回路里的管道 ,如吹不干净可直接调换 单 向阀 阀杆。 以上四个故障为液压千斤顶正常工作过程中最常见的故障（还有若干故障未全部列出），故障形成的原因以及维修处理方式都一一给出 ,希望能给大家提供一些帮助在我们使用液压千斤顶的过程中 ,通过故障的分析与维修的方式我认为在使用液 压千 斤顶的过程中我们不仅要了解液 压千 斤顶的工 作原 理以及内部构造，这样发生故障时才知道是哪一部分出了问题，同时还要了解千斤顶维修方法，做到知己知彼。在千斤顶发生故障的时候不会惊慌失措，能够自己解决，本章只是我个人针对本设计的一些建议，只有正确的使用千斤顶才能延长它使用的寿命。 28 第 5 章 液压千斤顶运动学分析与仿真 通过对液压千斤顶进行运动学分析能够更加清晰的了解千斤顶的运动过程。 由于液压式千斤顶的机械机构只有手柄部分，对其进行运动学分析没有代表性。故对液压式千斤顶的液压回 路部分进行分析，通过 件能够直观的体现出液压千斤顶的速度、位移的变化来实现对千斤顶的运动学分析。 真软件 绍 of 级工程系统仿真建模环境 )，是法国 司自 1995 年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件。软 件提 供 了一 个完 整的系 统工 程设 记平 台 ,允许用 户在 同一平台上构建更复杂的主题领 域的仿 真系统模型 ,并在仿 真的基 础上计算和分析。尤 其值 得一 提的 是， 机 械、液压、气动、热、电 和磁等域 的元件库，不 同领 域的元 件库 可以相互进 行连 接，这为液 压系 统计算 机仿 真提供 了强 大的支持 。 【 10】 图 5件界面 29 压千斤顶 模仿真 模 由于 真里软件有丰富的液压元件库，直接可从里面调用液压元件进行建模，根据液压千斤顶的工作原理建立如图 液压仿真回路。 图 5压仿真回路 其中 1、 2、 3号元件是用来模拟杠杆的手动泵，压 动手 柄的上下往 复运 动由输入正 弦信 号代替， 4号液压缸元件用来模拟手动泵的泵体， 5、 6号单向阀元件是用来模拟排油阀以及吸油阀的， 7号元件用来模拟截止阀，其开口度用一个信号 8来进行控制；9用来模拟负载液 ;10 用来模拟负载重物。 数设置 首先通过建模完成以后再点击左侧工具栏上的 线性分析按钮，进行线性分析。运行一次看是否有错误，如果没有接下来右键单击需要设置参数的元件点 入如下界面 30 图 5置 塞缸直 径）为 147 塞杆直径）为 108压缸行程为 接下来设置其余的参数，重物质量 2000 压缸 提供的 压力为 输入模拟信号为 1 of 置如下 图 5余我们没有提到的参数均保持系统的默认值。 真分析结果 手柄部分输入的模拟正弦信号如图 5示 31 图中的横 坐标 表示手柄做往复运 动的 时间，纵 坐标 则表示手柄的输入信号 图 5柄部分输入模拟正 弦信 号 当千斤顶正常工作的时候，放油塞关闭，阀门开度为零。仿真图形如图所示 图 5真图形 32 图 5真结果 按参数进行液压千斤顶的仿真分析，绘制的重物的速度图如图 5 5横坐标 X 表 示重 物起升的时间，纵坐标则表 示重 物起升的速度。图 5坐标 为重物位移的时间，纵坐标为重物的位移。 图 5度图 图 5移图 从图 5以看出，随着横坐标时间的增长千斤顶上负载的重物被缓慢的抬起。并且速度保持稳定。 真结果分析 本章主要通过对液压千斤顶的液压回路模拟仿真，简要的介绍了软件的用法和液压回路的建立。结合液压千斤顶实际工作情况得出速度、位移仿真图。 从液压千斤顶仿真速度和位移图可以看出，仿真结果趋于理想。通 过 直接从元件标准库 中调出液压元件建立千斤顶液压回路模型并对其进 行仿真模拟分析，说明 真软件是一个高效的动态建模仿真软件，十分适用于千斤 33 顶液压回路的仿真分析，在建模和仿真过程当中只要我们综合考虑到会出现的各类因素，找到液压系统中影响仿真结果的种种原因，就可以利用软件自带 的 进行无拘无束的设计，仿真的结果可以作为此次毕业设计的重要参考，为以后的工作和实践提供了参考。 34 第 6 章 液压千斤顶仿真视频 通过仿真视频能够使千斤顶的运动更加的直观形象，因此本章主要是基于压式千斤顶仿真视频的介绍， 为一款功能全面并且十分强大的三维机械设计软件其具有操作简单、学习时间短等特点，通过对千斤顶的建模、装配以及渲染等，液压千斤顶装配体图如图 6示 图 6压千斤顶装配体 液压千斤顶爆炸图如图 6示 图 6压千斤顶爆炸图 35 通过液压千斤顶的装配体以及爆炸图向我们展示了本次设计的液压千斤顶的整体造型和内部零件结构，装配体的外观进行了优化以后如图 6示。进行优化以后的液压千斤顶更加美观，更符合现代人的审美。 图 6动算例界面 图 6间轴 通过 维软件对液压千斤顶进行了装配、爆炸和仿真以后使我们直观的了解了本次设计的液压千斤顶的结构，以及运动的情况。并且对外形进行了渲染和优化，使其变得美观。这次基于 真视频的制作为我以后的设计提供了基础。 仿真视频详情见附件 1 36 总结 随 着社 会不断的发展，时代不断的进步，现代家庭对 生活 的便捷性、舒适性追求也越 来 越高。随着汽车、电视机、电脑、空调、洗衣机、微波炉、电冰箱等生活电器的普及，液压式千斤顶等能为家庭生活和驾车出行带来便利的小型 可携带装置快速普及，也成为了未来出行的发展趋势。让液压千斤顶 体积小型化，使用更方便，使用寿命长，使其走进千家万户，这已然成了待解决一大问题，同时，这也是我们设计此产品的切入点。本文 详细设计了液 压千 斤顶，它 是根据帕斯卡原理来进行工作，主要由手柄、大小液 压 缸、大小活塞、单 向阀 和油管构成， 液 压千 斤顶工 作时 通过向上移动手 柄使小液压缸内的小活塞也跟着手柄向 上运 动来产生局部的真空，液 压油 从储液池通过阀吸入小 液 压缸，然后再对手柄施加一个向下的力，手柄带动小活塞向下压，所以小液压缸 内的液 压油 通过液压回路和活 门被 压入了大液 压缸 内，缸内的液压油慢慢增多从而推动大液压 缸内的大活塞向上移，重复此系列动作就能做到顶升重物的效果。 我们设计的千斤顶，具有以下几个特点： 1、 结构小巧，减轻千斤顶本身重量，轻便便于携带； 2、 使用寿命长； 3、 组装非常方便，便于拆卸和维修； 基于以上特点，本作品的应用前景非常广阔，具有很大的市场开发价值。尤其适用于汽车修理。 37 致谢 谢谢各位评委老师审阅我的论文和参加我的毕业设计答辩！ 至此我的毕业设计工作已经暂告结束，这也意味着我的大学四年生活即将结束，希望能够通过这次毕业设计和答辩为我的大学生涯画上一个完美的句号。在刘艳华老师的悉心指导以及本组各 位同学的讨论下，经过几个月的忙碌顺利完成了本次毕业设计 基于 压式千斤顶的设计与运动学分析，通过这次的毕业设计，让我所学的知识得到了实践的机会，并学习了 件和 些软件为我以后的工作学 习提 供了 基 础。 在这里我想要第一时间感谢刘艳华老师。从选题开始到第一次开会，我至今印象深刻。虽然刘老师平时 的工作十分的多，但是自从我选择刘老师的毕业设计题目以后，她便召集我们开会 ，给我们讲解毕业设计过程中注意事项，从收集所需资料、让我学习新软件再到此次设计初稿的确定和修改，开始阶段每周见面一次进行论文进程汇报，到后来的一周见面两次。刘艳华老师都给了我许多指导性的建议和 帮助 。由于缺少经验，难免在设计过程中有考虑不全面的地方，非常感谢刘老师的指导，让我顺利完成了此次毕业设计。 通过本次毕业设计我深深的感受到将所学的专业知识与实际的应用、理 论与实践相结合的重要性。通过这次毕业设计让我学 到了 很多新的东西，也 认识 到了自身不足。在此，我衷心的对每一位帮 帮助过 我 的老 师与同学说一声谢谢！ 同时，感谢培育我的母校，以及大学四年里孜孜不倦教育我 的所有任课老师，是你们教给了我这些专业的知识。 以后的日子里，我会更加努力，以更好的成绩回报每一个关心和爱护着我的人，以更好的成绩回报社会！ 38 参考文献 1杨晓晋、刘玥 械设计从入门到精通 2张利平 . 液压传动系统设计与使用 . 化学工业出版社， 3 濮良贵、纪名刚 . 机械设计 . 高等教育出版社， 2006 4谢进、万朝燕、杜立杰 . 机械原理 . 高等教育出版社， 2010 5陈燕 欧阳加强 华南理工大学机电工程系 2002,04. 6尚久明 ,李国斌 ,赵歧华 起重机运输机械 ,2007(12). 7陆海涛 现代机械 ,2006,第 5期 . 8惠振亮，雒晓兵 压千斤顶的模拟设计 . 科技创新导报 ,2014,第25期 . 9张笑，胡元 ,秦家升 液压千斤顶优化仿真探究 . 煤矿机械 11期 . 10弈骁 ,陈景鹏 ,孙克 液压千斤顶和液 压钻床工作台系统仿真技术中 的应用 2012,第 2期 . 11李自芹 ,肖春英 牡丹江教育学院 学报 ,2008年 5期 . 12施敏 . 液压千斤顶的使用及常见故障 . 浙江农村机电期刊第 1期， 2004 13S P 14 J. of 15 1 成 都 理 工 大 学 学生毕业设计（论文）开题报告 题目名称：基于 压 式 千斤顶的设计与运 动 学 分析 题目类型：应用研究 题目来源：教师拟定 学生姓名： 邢林 学生学号： 3201106040517 专业名称：机械工程及自动化 导师姓名： 刘艳华 专业职称： 指导人数： 10 主要设计内容、预期成果（鼓励有创新点）： 设计内容： 1、液压千斤顶 原理设计； 2、 液压千斤顶液压回路的确定及设计； 3、 液压千斤顶大液压缸的设计； 4、 液压千斤顶小液压缸的设计； 5、 液压千斤顶活塞杆及手柄的 设计； 6、 液压千斤顶液压控制阀的设计； 7、 使用 模仿真； 8、 液压千斤顶的运动学分析； 预期结果： 1、使用 图软件绘制零件图和装配图若干，使其直观明了； 2、利用 件设计液压千斤顶三维效果图及主要工作部件装配结构设计三维效果图； 3、 液压式千斤顶的 优化 ； 4、突出所 设计的液压式千斤顶简单、安全，使用寿命长 。 拟采用的研究思路（研究方法、技术路线、可行性论证）： 一研究方法： 分析题目 中 包含的 要求 和目的，通过 数据库以及互联网和在 图书馆 中借阅 相关书籍 等来 查找 液压 式千斤顶 的相关结构参数 ，总结前人的经验和技术对千斤顶进行优化设计，在指导老师的安排和帮助下解决设计过程中所遇到的困难和问题，认真学习并掌握 件然后对液压式千斤顶进行结构设计和运动分析。系统的归纳研究过程 并在导师指导下完善改进以获得最优结果 。 二 技术路线： 压式千斤顶： 液压式千斤顶是一种起重高度小 (小于 1m)的最简单的起重设备。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。但其起重高度有限，起升速度慢，这些都是需要考虑的， 只有对其有了深入的研究，才能 设计出适用的产品。 根据人们使用时所需的功能并参考市面上的千斤顶然后对液压式千斤顶进行结构设计，画出千斤顶的关键机构和连接部分的草图。然后利用 出这些部分的图形，讨论其合理性，形成千斤顶的初期模型。 最后与导师交流汇总，结合老师的经验意见敲定最终方案并撰写毕业设计论文。 对 液压式千斤顶进行结构设计和对 各部分进行受力 分析 ，通过 件对 液压式千斤顶的 外观进行优化，使得设计出的 液压式千斤顶具有 体型小 、 便于 携带 、 运输和使用效率得 到提高 等特点 。 再根据老师的意见修改不合理的地方。 2 确
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