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基于SolidWorks液压式千斤顶的设计与运动学分析
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基于SolidWorks液压式千斤顶的设计与运动学分析,基于,SolidWorks,液压式,千斤顶,设计,运动学,分析
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成 都 理 工 大 学学生毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于solidworks液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SolidWorks建模仿真；8、 液压千斤顶的运动学分析；预期结果：1、使用AutoCAD绘图软件绘制零件图和装配图若干，使其直观明了；2、利用SolidWorks软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SolidWorks软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。2 技术路线： 1.分析市场上现有的液压式千斤顶：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。 2.设计构思：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SolidWorks做出这些部分的图形，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。 3.初步设计：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SolidWorks软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。 4.全面设计：在确定了各个部件的设计方案后借助SolidWorks、AutoCAD等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。三可行性论证：由于液压式千斤顶的优良性能，在工程中，生活中都得到了广泛的应用并正逐步取代是老式机械式千斤顶。随着我国工业，农业等领域的快速发展，液压千斤顶的需求量也越来越大。主要体现在飞速发展的汽车行业，持续上涨的用户量使得液压千斤顶的需求大大增加。用户们不仅要求液压千斤顶重量轻，携带起方便，外形美观，使用可靠，而且能够适用于多个场所。本设计的液压式千斤顶属于便携式中最普遍的一种，因而具有很强的代表性，适用性，实用性。同时通过研究液压千斤顶的内部结构、工作原理以及SolidWorks软件的建模仿真。使得我对千斤顶有了进一步的了解，使我们能够更加科学合理的应用液压千斤顶。 现有工作基础（毕业实习、资料收集情况及空间设备仪器条件等）：学校金工基地的实习和学习以及湖北十堰东风发动机厂有限公司的参观实习资料：机械原理、机械制造工艺学、机械设计、现代设计理论与方法、SolidWorks2013机械设计从入门到精通、液压传动系统设计与使用主要参考文献目录及文献综述：1杨晓晋、刘玥.SolidWorks2013机械设计从入门到精通.人民邮电出版社2013.042张利平. 液压传动系统设计与使用. 化学工业出版社， 2010.043 濮良贵、纪名刚. 机械设计. 高等教育出版社，20064谢进、万朝燕、杜立杰. 机械原理. 高等教育出版社，20105陈燕 欧阳加强.千斤顶技术的研究现状与展望.华南理工大学机电工程系2002,04. 6尚久明,李国斌,赵歧华.一种新型千斤顶的设计. 起重机运输机械,2007(12). 7陆海涛.基于优化设计的螺旋千斤顶三维零件库的建立.现代机械,2006,第5期. 8谢海东，王军.基于SolidWorks 新型卧式千斤顶设计. 机械产品开发与设计,2010,第五期. 9蔡慧林,戴建强,席晨飞.基于SolidWorks 的应力分析和运动仿真的研究. 机械设计与制造,2008,01. 10郗向儒,韩锐,阮静.基于SolidWorks 的运动仿真研究.机械设计,2004,05,第24卷，第5期. 11李自芹,肖春英.关于千斤顶紧固螺钉处结构和装配画法的探讨. 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 13 SPTimoshenko. Strength of Materials.2011.07 14Rao S J. Desription and Optimum Design of Fuzzy Mechanical System. Transaction of the ASAE . 1987.08 15 Mischke.R. Budynas. Mechanical Engineering Design.Mcgraw-HillPubl.Comp.2003 工作计划：起止日期主要任务工作地点检查方式2015年2月10日-3月1日学习SolidWorks软件家现场2015年3月2日-4月30日资料整理、撰写论文学校现场2015年5月1日-5月10日完成初稿学校现场2015年5月11日-5月20日修改、定稿学校现场2015年5月21日-5月30日答辩学校现场指导教师或指导小组评价（题目、工作要点、方法、进度及准备情况）：指导教师（签名）： 年 月 日对学生开题报告的评审意见（是否同意进入毕业论文或毕业设计撰写阶段）：教学系主任（签字）： 年 月 日开题报告填写要求：1、开题报告可从教务处主页下载，A4纸张打印或手工誊写；2、题目来源：“教师科研课题”、“教师拟定”、“学生自拟”、“其它”；题目类型“理论研究”、“应用研究”、“技术开发”、“其它”；3、工作计划要真实具体，各阶段必须明确起止日期、工作地点，检查方式：现场、通信检查等；4、本开题报告中所列主要参考文献目录不少于4篇；5、开题报告一式三份，所在教学系、指导教师、学生各执一份，备查；6、本开题报告适合本科生，专科生可参考。4成 都 理 工 大 学学生毕业设计（论文）文献综述报告学生姓名：邢林学号：3201106040517专业名称：机械工程及自动化文献综述题目：基于SolidWorks液压千斤顶的设计与运动学分析引用文献：中文2篇；英文3篇；其它语种0 篇其中期刊：10篇；专著6本；其它：0引用文献时间跨度： 1987年 2013年 指导教师审阅签名： 综述报告正文：摘 要： 液压传动的基本原理是实现机械能与液压能的相互转换，而液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备之一，它具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，适合于于流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等理想工具。本设计结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作，具有很强的适用性，实用性、经济性。本设计主要是对液压缸设计，杆件的校核等。通过本设计进一步对加深液压传动系统设计的理解。关键词：液压传动；液压传动系统；液压千斤顶；液压缸；SolidWorks。千斤顶的发展与最新发展趋势 千斤顶起源于20世纪初的英、美、德等国家，在逐步发展中工艺逐渐成熟。因其具有抗腐蚀、耐高温、强度高、表面精美、百分之百可回收等无与伦比的良好性能，被广泛应用于建筑、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，并且逐渐被人们所接受，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。 早在20世纪40年代,卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门中使用，但由于当时在设计和使用上的原因，其尺寸较大，承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术发展，在90 年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶，年代后期研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。而我国的千斤顶产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国千斤顶的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。由于历史的原因,直到1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶。但是上世纪九十年代后，我国千斤顶产业进入快速发展期，千斤顶需求的增速远高于全球水平我国的工程千斤顶产业得到快速持续发展，成为全球千斤顶生产增长最快和千斤顶消耗量最大的国家之一。同时九十年代后期起，我国太钢、宝钢以及宝新、张浦等国有和合资企业通过引进和技术改造，先后建成了一系列千斤顶生产线，千斤顶工艺技术装备达到国际先进水平，千斤顶生产初具规模。与国外的差距在不断缩小。经过几十年的发展，我国的千斤顶就外观美丽，使用方便,承载力大,寿命长等方面,都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。现在，由于自动化技术的迅速发展和用户需求观念的变化，促使了千斤顶向着智能化、短小化时尚化、轻薄化、人性化发展。千斤顶的定义、分类及应用 千斤顶（Jack）是一种用钢性举件作为其工作装置，通过顶部托座或者底部托爪在行程之内来提升重物，是一种起重高度小(小于1m)最简单的起重设备。它有液压式和机械式两种。由起重可分为齿条千斤顶、螺旋（机械）千斤顶和液压（油压）千斤顶3种。按其它方式分可分类为分离式千斤顶、卧式千斤顶、爪式千斤顶、同步千斤顶、一体式千斤顶、电动千斤顶等。千斤顶主要应用于厂矿、交通运输等部门做为车辆修理和其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠、一人便可携带及操作。千斤顶作为一种使用范围广泛的工具，采用了最优质的材料铸造，保证了千斤顶的质量和使用寿命。手动液压千斤顶的组成，原理及特点手动液压式千斤顶有外壳、大活塞、小活塞、扳手、油箱等部件组成。工作原理是杠杆原理扳手往上走带动小活塞向上，油箱里的油通过油管和单向阀门被吸进小活塞下部，扳手往下压时带动小活塞向下，油箱与小活塞下部油路被单向阀门堵上，小活塞下部的油通过内部油路和单向阀门被压进大活塞下部，因杠杆作用小活塞下部压力增大数十倍，大活塞面积又是小活塞面积的数十倍，有手动产生的油压被挤进大活塞，有帕斯卡原理知大小活塞面积比与压力比相反。这样一来，手上的力通过扳手到小活塞上增大了十多倍，小活塞到大活塞力有增大十多倍，到大活塞（顶车时伸出的活动部分）力量的一百多倍力量了。工作原理就是如此。当用完后，有一个平时关闭的阀门手动打开，油就靠自重重量将油挤回油箱。其特点如下：1、手动液压千斤顶体积小、结构简单、计合理、操作简便、灵活可靠。2、手动液压千斤顶采用最新材料、做工精细、不用的时候手摇柄还可以折叠放起不占用空间。3、传动平稳、承载力大、自润滑性能好、举升力大、便于维护修 。4、手动千斤顶千斤顶稳定性好、起重起点低、自重轻、携带方便。总结：经过一段时间的资料收集和整理，我对液压千斤顶和液压传动有了一定的了解。同时我也进一步的认识了它的结构特点，初步形成了本次设计的设计思路，明确了设计方向。由于我阅历有限，因而对资料的收集整理工作做得有些不足。在收集整理中发现自己的知识很明显不够用，且有些内容也是我从未接触的，但我相信这次资料的整理对今后的设计工作意义重大，在以后的工作中完善开拓思路，争取完成一份完美的成果参考文献1杨晓晋、刘玥.SolidWorks2013机械设计从入门到精通.人民邮电出版社2013.042张利平. 液压传动系统设计与使用. 化学工业出版社， 2010.043 濮良贵、纪名刚. 机械设计. 高等教育出版社，20064谢进、万朝燕、杜立杰. 机械原理. 高等教育出版社，20105陈燕 欧阳加强.千斤顶技术的研究现状与展望.华南理工大学机电工程系2002,04. 6尚久明,李国斌,赵歧华.一种新型千斤顶的设计. 起重机运输机械,2007(12). 7陆海涛.基于优化设计的螺旋千斤顶三维零件库的建立.现代机械,2006,第5期. 8惠振亮，雒晓兵.基于SolidWorks 液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.基于AMEsim 的液压千斤顶优化仿真探究. 煤矿机械.2012，第11期. 10弈骁,陈景鹏,孙克.基于AMEsim在液压千斤顶和液压钻床工作台系统仿真技术中 的应用.液压气动与密封,2012,第2期. 11李自芹,肖春英.关于千斤顶紧固螺钉处结构和装配画法的探讨. 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 13SPTimoshenko. Strength of Materials.2011.07 14Rao S J. Desription and Optimum Design of Fuzzy Mechanical System. Transaction of the ASAE . 1987.0815Mischke.R. Budynas. Mechanical Engineering Design.Mcgraw-HillPubl.Comp.2003 （正文页面不够可加页；从教务处主页下载，统一用A4纸张打印或手工誊写）基于SolidWorks液压式千斤顶的设计与运动学分析作者姓名：邢林 专业班级：32011060405 指导教师：刘艳华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，主要具有便带、使用方便的特点。其主要由液压回路、大小液压缸、执件，三大部分组成。本设计通过千斤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，并利用三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。用软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；SolidWorks；三维建模；AMEsim；运动学分析The design and kinematics analysis of hydraulic jack based on SolidWorksAbstract：With the development of society and technology and peoples living standards improve，the hydraulic jack is more and more important in Peoples Daily life and work. its said the hydraulic jack has become the most dependent partner of people to travel，which is a good helper with car repair and leads us to find the most need. In order to solve the problem of hydraulic jack now on the market, the price is expensive, bulky, and not widely used in ordinary families, the design discussed in an efficient and convenient small hydraulic jack, Mainly has the advantages of portability, easy to use。It mainly consists of hydraulic circuit, the size of the hydraulic cylinder, actuator, three parts.The design of its structure was designed by the principle of hydraulic jacks, hydraulic jack will be combined with the actual life.The paper discusses in detail the function design, structure design, and the movement of the hydraulic jack force analysis, material selection and checking etc.And using SolidWorks 3D design software of parts modeling, 3D modeling and motion simulation of hydraulic jack.The model of the hydraulic circuit with AMEsim software, the kinematics simulation analysis of hydraulic jack.Simple operation, suitable for the majority of ordinary families. The design of comprehensive functions, humanized design, system stability, high reliability and safety equipment, brings convenience to the daily life of the family greatly.Key words:Structure design；Hydraulic circuit；SolidWorks；Three-dimensional modeling；AMEsim；Kinematic analysis目录第1章 前 言11.1课题背景11.2液压式千斤顶的介绍11.3液压式千斤顶的现状21.4设计方法21.5设计内容和预期成果31.5.1 基本任务与要求31.5.2 拟解决问题31.5.3预期成果3第2章 总体设计方案的分析与确定52.1 工作原理的分析与结构简介52.2 总体设计方案62.3方案对比72.4方案的确定82.5液压千斤顶的总体设计参数8第3章 液压千斤顶结构设计103.1大液压缸设计103.2小液压缸的设计163.3活塞杆及手柄的设计203.4油箱（外管）及油管的设计233.5液压控制阀的设计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285.1 仿真软件AMEsim介绍285.2 液压千斤顶AMEsim建模仿真295.2.1建模295.2.2参数设置295.2.3 仿真分析结果305.3 仿真结果分析32第6章 液压千斤顶仿真视频34总结36致谢37参考文献38II成都理工大学2015届学士学位论文第1章 前 言1.1课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，铁路的快展，汽车维修等行业对千的要求来越高，同样随场竞断剧，用户需求不化，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。现在不仅要满足用户喜好，还要满足市需求，不求重量轻，携便，外观，使用靠，而且还将进一动化，乃至在不久的将来实现智的要求。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工理的研究，以及用SolidWorks三维软件对其进模仿真。使得我对顶有了进一步解，使我能够更学合理用液压千斤顶。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。 1.2液压式千斤顶的介绍液压式的千斤顶是起度不能低于1米的简重设备，分为机械压式两类。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，由于构造十分的以及十分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。主要作辆维修及其撑、起工作用于交通运输、厂矿等部门。液压千斤顶的结巧耐用，灵靠，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。1.3液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。由史的缘故，直年我国才开始接触到和其他发达国家同类的卧斤顶。但在代以后，中国的千产业进速和可持续发展时期，对千斤求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。千斤产初模，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。1.4设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：1. 分析市场上现有的式千斤顶：液压式的千斤顶是起度不能低于1m的简重设备。由于结凑以及工稳并且具有自用，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。2.设计构思：对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SolidWorks软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。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。3.初步设计：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SolidWorks做出这些部分的图形，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。4. 全面设计：在确定了各个部件的设计方案后借助SolidWorks、AutoCAD等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，确分的最优方案。最后与老师交流，得到最终设计结果。1.5设计内容和预期成果1.5.1 基本任务与要求1.设计一种简答、便捷、安全、使用寿命长的液压式千斤顶。2.适普庭，操作简单，价格实惠。3.使用SolidWorks建模，结构设计，产品的装配和运动仿真。1.5.2 拟解决问题1.功能设计2.结构设计（工作原理图、结构装配图、零件图等用SolidWorks、CAD等绘制）3.运动和受力分析4.材料选用和校核1.5.3预期成果1. 实现液压式千的小型化；2. 实现液压式千的优化；3. 绘制出液压式千斤配图和零件图；4. 画出液压式千斤顶的三维图和运动仿真（SolidWorks软件）；5. 校核关键零件，保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。6.液压式千斤顶的液压回路运动学分析和仿真（件）。第2章 总体设计方案的分析与确定2.1 工作原理的分析与结构简介经调查资料，液压式千斤构原理图如下： 图2-1 液斤顶结构图1-手柄；2-小液压缸；3-小活塞；4-单向阀；5-吸油管；6-外管；7-单向阀； 8-大活塞；9-大液压缸；10-外管；11-截止阀；12-储液池如液斤顶结构原理图2-1所示，工通移柄使3小向动从成局空，油液从12储通门3被吸油缸，然后下柄使3小下压，把小内的油通过6液门9高压液，从动8大活移，反复动作顶起重物。使毕后扭转11放，连通9高缸和12储液池，油接流液池，此时8大活落，大活落速决于阀的扭度。液斤顶的结构主要包括两个部分，即机械部分以及系统部分。机械部分为手柄组成的固定机构，而液统部分则主要由动件、执件、控件、辅件以及工质等五个部份构成。（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。（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）控件主要控制组件包括三个，他们分别为压、方向阀以及流，主要作用是能够根级调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）工质是压油，是转换液统中液量地介质。2.2 总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，液地种类多种多样，它的结式主要分为三种，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2-2 单杆活塞缸如上图2.2所示由于只有一端塞杆，为了让两效工作面相等，所以在两别输入相量的情况下，活塞的往动速相等。它的安有缸定和活固定两种类型，进出口的布置取决于安式；但是工作动范围通常为活效面积行程地两倍。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如图2-2所示）时差动连接的来回速度和力相同，常常用于液压设备。方案II单杠柱塞缸图2-3 单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。2.3方案对比方案I采用单杆活塞缸比方案II用单杠柱塞缸更加安全稳定，并且活塞缸结构比方案II的更简单，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，于是被广用于各类机械液统中。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。2.4方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I对液压千斤顶进行设计。2.5液压千斤顶的总体设计参数表2-1额定起重量 Gn（T）最低高度H（mm）起升高度（mm）手柄操作力（）2300100400液压千斤顶的三维模型如图2-4所示：图2-4 液压千斤顶三维图大液压缸小液压缸小活塞手柄储液池大活塞图2-5 液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动手柄使小缸内的塞也跟着手上运动来产生局部的真空，液压油从储液过阀吸液压缸，然后再对手柄施加一个向下的力，手柄带动小向下压，所以小液内的液压过液压回路和活门被压入了大缸内，缸内压油慢慢增多从而推动大液内的大活塞向上移，重复此系列动作就能做到顶升重物的效果。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。3.1大液压缸设计（1）液压缸工作负载的计算惯性力： （设其杆上升的速度为5m/s）故总负载力为：（2）液压缸工作压力的选定通过计算得到总负载力R为25667N，再查表得工载力R到30000间，所以根据表3.1可知液斤顶的系统压力应选择3MPa。表3-1液压作压考表负载（N）5000500010001000020000200003000030000-5000050000工作压力（MPa）10d的时候，就要对活塞杆进行稳算： 式中，：液压缸稳定临界力 P：液压缸最大推力:稳系数，取2至4由活塞杆计算柔 度：安装形式系数，取0.7l: 活塞杆长度A：活塞杆的横截面积， （3-5）所以，当为柔度系数等于10，你只需要检查活的强度。则按压缩强度计算：所以取。（6）液压缸壁厚的确定一般用于液压压系统壁圆筒壁厚，你可以用下面的公式： 上式2-6中，为液压缸的厚度，为试力当额定压力时，当额定压力时，D液压缸内径-缸体材料的许用应力（Pa）, -材料抗拉强度n安全系数，一般取n=5由，所以用，由上述已算出D=147mm, 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： 式中 h缸底的厚度（mm） 缸底止口内径 （mm） P缸内最大工作压力 材料许用应力 缸底开口的直径（mm）所以 缸盖厚度 液压缸缸度h应该与液压缸缸度保持一致，都取焊接的方式：为了方便简单，通过焊接把液压缸和液压盖都焊接在缸体上。（8） 液压缸长度L的计算 L是液压缸长度，Do是缸体外径。由通过上面的式子可以得到液的长度L应小于(10-30)D。所以，到L=300mm。（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/s以内来确定液压缸进出油口尺寸，速度过大会形成损失，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3-2 大活塞杆的直径（d）大液压缸筒的外径（D0）进出头压力（19600N）（mm）（mm）公称直径 （mm）接头连接大缸筒内径 147（mm）108163201.5(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 H0.9/20+0.147/2=0.1185(m)取H=120mm活塞与缸体的密封方式活塞与缸体选用的密式为o封，当o形为挤封时候,结构简单,安便,占用,广泛，适用于当前所选系压力。活塞与缸体的密封图如下图3.1。图3-1活塞与缸体的密封(11)活塞杆的导向装置 活塞杆的导向装置如下图3.2。图3-2活塞杆的导向装置（12）材料和技术要求 零材料术要求如下表所示。表3-3材料和技术要求零件名材料技术要求缸体无号缸1.内度；2.体和采用螺接；3.为了提高缸体的使用寿防腐，内表面采用镀50毫米。缸盖45号钢1.D 、D2 、d3的同轴度应0.03mm2.导向室表面粗糙度 (3-19)所以 (3-20)把D=148mm 和H=300mm代入得207mm大液压缸壁厚h=8mm。取=222mm,油箱外管的壁厚缸的壁同都取，所用也与大小缸选用的同。3.5液压控制阀的设计（1）方向控制阀方制阀是分配液统的能量用来控压压动地方向，他分为单和换两种，而又被分为了普向阀、液向阀两种。（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向流动但不被允许其在反方动的单向阀。图2.5为单向阀的结构原理图，图2.5显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P1进入时，此时为了克簧地短管3作芯2力，使得阀开始朝图中右边方向，此时当我们打口，液压开始从左边的端口流右边的端口。当液力油液从右边端口进入时，回路中液压的流体力和力以及压阀阀阀全部关闭，迫压油液不可能从中流过。1-阀体 2-阀芯 3-弹簧图3-6单向阀图3-6中单中地3其中的一个重要作用是用服阀芯2里地摩与惯，让阀芯能够正常可位，同时还可以减小在工作过程中的压失，弹簧3的刚度相对于其他部件较小，一般来说单的开力只需要（如过换上一个刚度相对较大地弹簧地话，阀的开力将会达到，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不大于，因此我们只需要在液压回路中的回上给他并个压力为的背压阀，此时只需将上面已经计算好的单上一个自身刚度相对较簧，以此来使阀启压力能够达到，这样换上的就可以充当背压阀来使用了，所以，当液的压力超出的时候，背阀就自开了泄荷，以此来使液压千斤顶的液避免毁坏。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斤顶的过程中我们不仅要了解液斤顶的工理以及内部构造，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。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AMEsim软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。5.1 仿真软件AMEsim介绍AMESim(Advanced Modelling Environment for performing Simulation of engineering systems，高级工程系统仿真建模环境)，是法国IMAGINE公司自1995年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件。软供了一整的系程设台,允许用同一平台上构建更复杂的主题领真系统模型,并在仿础上计算和分析。尤得一是，AMESim集成械、液压、气动、热、电的元件库，不域的元可以相互进接，这为液统计算真提供大的支持。【10】图5-1 软件界面5.2 液压千斤顶AMEsim建模仿真5.2.1建模由于amesim仿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5.2的液压仿真回路。图5-2液压仿真回路其中1、2、3号元件是用来模拟杠杆的手动泵，压柄的上下往动由输入正号代替，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。5.2.2参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Change parameters进入如下界面图5-3设置piston diameter（活塞缸直径）为147mm 、rod diameter（活塞杆直径）为108mm。液压缸行程为，接下来设置其余的参数，重物质量2000kg，液提供的为，输入模拟信号为1Hz。Number of stages设置如下图5-4其余我们没有提到的参数均保持系统的默认值。5.2.3 仿真分析结果手柄部分输入的模拟正弦信号如图5-5所示图中的横表示手柄做往复运时间，纵则表示手柄的输入信号图5-5 手柄部分输入模拟正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5-6 仿真图形图5-7 仿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5-8和位移输出图如图5-9图5-8的横坐标X表物起升的时间，纵坐标则表物起升的速度。图5-9横坐标为重物位移的时间，纵坐标为重物的位移。图5-8 速度图图5-9 位移图从图5-9可以看出，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。5.3 仿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amesim件直接从元件标准库库中调出液压元件建立千斤顶液压回路模型并对其进真模拟分析，说明amesim仿真软件是一个高效的动态建模仿真软件，十分适用于千斤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HCD库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。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SolidWorks液压式千斤顶仿真视频的介绍，SolidWorks作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6-1所示图6-1 液压千斤顶装配体液压千斤顶爆炸图如图6-2所示图6-2 液压千斤顶爆炸图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6-1所示。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6-3运动算例界面图6-4 时间轴通过SolidWorks三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SolidWorks仿真视频的制
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