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液压起重台车设计【8张图纸】【优秀】

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摘要

　　毕业设计我的课题是液压起重台车设计。

　　设计该液压起重台车主要是用于及时更换机床工具，其特征是用车轮行驶，可制动，用脚进行液压提升和下降，承重500公斤，工作台高度可从660mm，调节到960mm。在设计过程中，对主要受力零件进行了强度、稳定性的分析及计算，使设计零件达到安全指标。并且对其中受力最大的零件——柱塞杆进行了有限元分析。该液压起重台车比起现代化的电动起重车显得极为落后，但本设计结构设计简单、合理，而且成本低廉、操作方便,是非常实用的一部运输工具。论文最后还对起重台车的工作原理进行了介绍，并附有使用和维护的说明。

关键词：液压；强度计算；工作原理；液压系统

摘要III

AbstractIV

目录V

第一章绪论1

1.1国际起重市场分析1

1.2起重机发展趋势1

1.2.1发展超大型起重机1

1.2.2迷你起重机大量涌现2

1.2.3伸缩臂结构不断改变3

1.3 液压系统的类型3

1.3.1 液压系统的回路3

第二章原始数据及设计要求5

2.1设计原始参数5

2.2设计要求5

第三章强度及稳定性计算7

3.1液压缸的设计7

3.1.1确定液压缸的工作压力7

3.1.2确定液压缸内径7

3.1.3液压缸的壁厚和外径的计算7

3.1.4缸筒变形的计算8

3.2柱塞杆的强度计算8

3.3塞杆稳定性计算10

3.3.1无偏心载荷时的纵向弯曲极限力10

3.3.2承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力11

3.3.3 活塞杆最大容许行程的计算12

3.4脚踏泵的一些计算13

3.4.1脚踏泵油箱所有油量的计算13

3.4.2柱塞运动到最高处时，所需踏的次数13

3.4.3小柱塞油泵所能产生的压力P214

3.4.4复位弹簧的一些参数计算15

第四章工作原理介绍18

4.1液压工作原理图如下：18

4.2 液压传动的工作原理19

4.3高压油管的选择19

4.4低压油管的选择19

4.5低压油管接头的选择19

4.6油箱的选择20

第五章液压系统的使用和维护22

5.1液压油的选择及使用22

5.2维护注意事项24

5.3液压系统的发热验算24

第六章 UG有限元分析25

6.1 目的25

6.2 三维实体造型25

6.3 有限元分析27

第七章结论32

致谢33

参考文献34

第一章绪论

1.1国际起重市场分析

　　　近20年世界工程起重机行业发生了很大变化。打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界市场进一步趋向一体化。目前世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，世界市场主要集中在北美、日本和欧洲。　　美国既是生产工程起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一。由于日本、德国起重机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在60～70年代世界市场中占有的主导地位受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯起重机公司的崛起即是例证。

　近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力。

　相对于其他起重机，液压起重机不仅具有移动方便，操作灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。随着液压传动技术的不断发展，液压汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。1.3 液压系统的类型

1.3.1 液压系统的回路

液压系统要实现其工作目的必须经过动力源——控制机构——机构三个环节。其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。

　　　泵—马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。

　　　开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。　

1.3.2起升液压系统??? 对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。这种系统将能有效的达到轻载高速、重载低速和节能的效果。

1.3.3 操纵、控制系统机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我厂也己广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。??? 除此之外，液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势：???

（1）、采用国际化配套，对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性，另外，国外使用成熟、量大价廉的元件在国内也广泛使用。??? （2）、采用卡套式接头，由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性，使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率。??? （3）、在系统中设计速度分档，由于不同施工项目的不同要求，对起重机各动作速度的要求也不一样，速度分档技术也应运而生，设计不同的速度档位，以适用不同工况的要求。??? （4）、广泛使用高度集成的、模块化阀组，能简化管路，有效的减少液组，提高效率，节约能量，同时易于维护。??? （5）、向计算机技术领域的纵深渗透，汽车起重机将向无线遥控技术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展，为了实现整机的功能，液压技术将同计算机技术相互渗透，共同发展。第二章原始数据及设计要求

2.1设计原始参数

1：承重500kg ，即F=500kg

2：工作行程可从660mm调节到960mm。即300mm

2.2设计要求

方案一:

1：用车轮行驶

2：车轮可制动

3：用脚进行液压提升和下降

液压起重台车设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目液压起重台车设计 2、专题二、课题来源及选题依据课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司选题依据：液压与气压传动是以液体作为工作介质对能量进行传递和控制的一种，这种传动形式相对机械来说就一门新的技术，它充分的代替了传统机械的劳动力，提高了生产的效益。近多年来，随着电子和计算机技术的迅速发展，液压系统在各个领域和各个部门得到了运用，实现了生产过程的自动化。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：一、设计要求：承重 500Kg 工作行程可从660 mm调到960mm 用车轮行驶，车轮可以制动，用脚可以进行液压提升和下降。二、对指定零件进行有限元分析。三、查阅文献15篇以上，并有不少于8000字符的外文资料译文。四、完成开题报告。五、中文摘要在400字以内，有34个关键词，外文摘要在2000字符以上。六、至少完成A0图纸4张和一份1万字以上的设计计算说明书。四、接受任务学生：机械91 班姓名陈晟五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：液压起重台车设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：教授）（职称：）2012年11月12日课题来源来自江苏省无锡探矿机械总厂有限公司，该公司只要从事液压板料折弯机及液压摆式的剪板的开发及制造。而液压起重台车是产品机构的重要组成部分之一。科学依据液压与气压传动是以液体作为工作介质对能量进行传递和控制的一种，这种传动形式相对机械来说就一门新的技术，它充分的代替了传统机械的劳动力，提高了生产的效益。近多年来，随着电子和计算机技术的迅速发展，液压系统在各个领域和各个部门得到了运用，实现了生产过程的自动化。本机液压系统采用了液压泵的工作原理。和日常生活中的千斤顶有着异曲同工之处。这种系统具有操作方便，稳定性能好，可以对油路实现连续控制等特点，是目前世界上比较先进的技术。采用这种技术设计出来的液压系统操作性能和各机构的控制性能都比较高，不仅各机构的定位准确，劳动生产效率高，安全可靠稳定，而且操作灵活方便，生产成本较低。是提高劳动生产率的重要手段之一。为了使设计出来的起重机具有高的性能，设计时不仅要采用一些国内外的先进技术，也要有自己的创新技术。这样，才能使自己设计出来的产品具有一定的先进性，很高的性价比，才能在市场中具有很强的竞争能力。因此，这一款不仅是实用行很强的起重机而且是可行的。并且在不少的中小型企业中得到广泛的使用。研究内容本课题主要是针对液压起重台车的组成，特点，以及功能实用结合了现在机械发展趋势和运用的现状，设计一款能够适用中小型企业适用的一个液压产品。在设计中，仔细研究设计方案，理清思路，应注意以下几点：1. 查阅有关液压起重机的资料，结合自身特点，进行液压系统分析，2. 对工作机构的液压回路进行设计，理清工作原理。3. 根据本题的液压系统工作参数进行计算，并且对注意的零件进行设计计算及应力分析。4. 最后对产品进行检验，做进一步的优化系统。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：通过从网络，书籍，论文等方面查找有关知识，在脑中构思，和老师交流过后确定的一套系统的设计方案。最后在进行理论计算和分析。技术路线：1.分析对要设计的液压起重台车进行分析，搞清楚所设计所需要的零件其尺寸，确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等，掌握机械系统各零件之间的装配关系以及运动部位的运动机理。2. 计算根据给出数值，来计算基本要求尺寸和公差等，并得出相应的结果。3.设计 1.着手于起重台车的总体设计;2.着手于液压系统(包括液压缸)。4.作图元件设计完毕，根据尺寸进行CAD作图，尺寸精确，布局合理，作出总装配图及零件图。总结：进行总结，检验。可行性分析：在设计中，需要对产品合理装配，进行运动分析，以及静态分析保证装配时的公差配合要求，液压系统的分析。最后对此产品进行载荷分析。研究计划及预期成果设计总共用时15周。时间安排如下： 13 周：考察生产现场，收集资料（书籍和案例），并完成系统分析和计算的大致提纲。 3-5 周：撰写开题报告 514周：完成主要数据的计算和图纸的绘制及写说明书。 15周：整理材料，装订论文。预期成果：方案得到了老师的批准，取得了预期的想法，得到了社会实践的认可。不过仍有一些地方还需要进一步的提高。特色或创新之处1.应用CAD/CAE/CAM技术从根本上改变了传统的产品开发和设计方式，大大提高了产品质量，缩短了产品开发周期，降低了生产成本。该产品具有稳定性能高，操作性能简单，机动性能较强，使用性能广泛。2.利用液压系统的传动和小车的机动性，近一步的改善了千斤顶的工作原理，使其产品得到了充分的认可。已具备的条件和尚需解决的问题已经具备的条件：掌握了液压系统的基本原理，了解和熟练CAD/CAM/CAE技术的运用。对了现代机械有一定的感性认识。懂得了一些知识是机械原理于实践的结合。尚需解决的问题：在设计液压泵时油路回路的设计还有就是该产品和电气没有紧密的联系。在用UG三维造型事还有一些问题没得到彻底的处理，在今后工作中仍需学习。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：液压起重台车设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：教授）（职称：）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）液压起重台车设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械91 学号： 0823108 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要毕业设计我的课题是液压起重台车设计。设计该液压起重台车主要是用于及时更换机床工具，其特征是用车轮行驶，可制动，用脚进行液压提升和下降，承重500公斤，工作台高度可从660mm，调节到960mm。在设计过程中，对主要受力零件进行了强度、稳定性的分析及计算，使设计零件达到安全指标。并且对其中受力最大的零件柱塞杆进行了有限元分析。该液压起重台车比起现代化的电动起重车显得极为落后，但本设计结构设计简单、合理，而且成本低廉、操作方便,是非常实用的一部运输工具。论文最后还对起重台车的工作原理进行了介绍，并附有使用和维护的说明。关键词：液压；强度计算；工作原理；液压系统AbstractMy topic of The graduation project is the hydraulic pressure and hydraulic system design.Designs this hydraulic pressure to get up the heavy trolley mainly issues in promptly to replace the engine bed tool, its characteristic is with the wheel travel, may apply the brake, carries on the hydraulic pressure promotion and the drop with the foot, the load-bearing 500kilograms, the work table highly may from 660mm, adjust 960mm. In the design process, has carried on the intensity to the main stress components, the stable analysis and the computation, enables the design components to achieve the security target. And has carried on the finite element analysis to stress biggest components - plunger rod. This hydraulic pressure gets up the heavy trolley to compare modernized the electrically operated derrick car to appear extremely falls behind, but this design structural design simple, reasonable,moreover the cost is inexpensive, the ease of operation, is extremely practical transport means. The paper finally also to got up the heavy trolley principle of work to carry on the introduction, and attached the explanation which used and maintains.Key words: Hydraulic pressure;Strength calculation;Principle of work; The hydraulic system目录摘要IIIAbstractIV目录V第一章绪论11.1国际起重市场分析11.2起重机发展趋势11.2.1发展超大型起重机11.2.2迷你起重机大量涌现21.2.3伸缩臂结构不断改变31.3 液压系统的类型31.3.1 液压系统的回路3第二章原始数据及设计要求52.1设计原始参数52.2设计要求5第三章强度及稳定性计算73.1液压缸的设计73.1.1确定液压缸的工作压力73.1.2确定液压缸内径73.1.3液压缸的壁厚和外径的计算73.1.4缸筒变形的计算83.2柱塞杆的强度计算83.3塞杆稳定性计算103.3.1无偏心载荷时的纵向弯曲极限力103.3.2承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力113.3.3 活塞杆最大容许行程的计算123.4脚踏泵的一些计算133.4.1脚踏泵油箱所有油量的计算133.4.2柱塞运动到最高处时，所需踏的次数133.4.3小柱塞油泵所能产生的压力P2143.4.4复位弹簧的一些参数计算15第四章工作原理介绍184.1液压工作原理图如下：184.2 液压传动的工作原理194.3高压油管的选择194.4低压油管的选择194.5低压油管接头的选择194.6油箱的选择20第五章液压系统的使用和维护225.1液压油的选择及使用225.2维护注意事项245.3液压系统的发热验算24第六章 UG有限元分析256.1 目的256.2 三维实体造型256.3 有限元分析27第七章结论32致谢33参考文献34III 液压起重台车设计第一章绪论1.1国际起重市场分析近20年世界工程起重机行业发生了很大变化。打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界市场进一步趋向一体化。目前世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，世界市场主要集中在北美、日本和欧洲。美国既是生产工程起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一。由于日本、德国起重机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在6070年代世界市场中占有的主导地位受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯起重机公司的崛起即是例证。近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力。相对于其他起重机，液压起重机不仅具有移动方便，操作灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。随着液压传动技术的不断发展，液压汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。1.2起重机发展趋势1.2.1发展超大型起重机由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。1992年200t以上伸缩臂式起重机的世界销量为90台，到1997年增至130台。德国厂商在起重机大型化发展进程中处于领先地位。世界市场中150t以上的大吨位起重机多数是由利勃海尔和德马泰克公司提供的。利渤海尔LTM1800型是目前世界最大的AT产品，起重量800t，安装了超起装置后型号变更为LTM11000D型，最大起重量增至1000t。德马泰克公司1997年推出的AC650型安装了超起装置后，最大起重量可从650t增至800t。AC650是目前世界上起重吨位最大的整装式伸缩臂起重机，行驶状态不需拆下吊臂分别运输。住友建机、多田野和加藤公司曾于1989年相继推出360t汽车起重机。住友建机在90年代开发出80t250t共4种AT产品。多田野也在90年代相继推出100t550t共6种特大型AT产品。加藤公司则研制成NK5000型500t汽车起重机。目前日本生产的特大型起重机仅在国内销售。液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。优点液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率高，辅助时间短，因而提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。缺点液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。所以液压起重台车决定采用液压传动的形式。1.2.2迷你起重机大量涌现起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。10年前开发的神钢RK70(7t)是世界首台装有下俯式吊臂的“迷你”(Mini) RT产品。目前下俯式吊臂已成为“迷你”起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德马泰克AC25(25t)和加藤CR-250(25t)等较大吨位起重机上。小松公司曾在90年代初、中期相继推出了装有下俯式吊臂的 LW80(8t)和LW100-1(10t)“迷你”RT产品。该公司还曾于1993年和1997年分别推出了另外两种别具特色的LT300型(4.9t)和LT500型(12t)“迷你”RT。据资料介绍，LT300型与LT500型是世界首批装有全自动水平伸缩副臂的轮式起重机。它们将轮式起重机公路行驶能力与专用伸缩臂架技术融为一体，且具有塔机功能，可越过屋顶或其他障碍物靠近作业面，能替代小型自行架设塔机或大型折叠臂式随车起重机。1.2.3伸缩臂结构不断改变利渤海尔LTM1090/2(90t)和LTM1160/2型(160t)AT产品，采用了装有“Telematik”单缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的7节84m卵圆形截面主臂的LTM1500型(500t)AT产品，也采用这种单缸伸缩系统。格鲁夫开发的单缸伸缩系统要早于利勃海尔公司，但格鲁夫早期采用的单缸伸缩系统伸缩速度较慢。此外，德马泰克大吨位起重机主臂也采用卵圆形截面。格鲁夫GMK6250(250t)和GMK5180(180t)两种AT产品，采用了装有双销双锁自动伸缩系统的U形截面主臂，伸臂速度较快(平均9m/s左右)。伸缩系统由电子式起重机操作装置控制，可将主臂自动伸至各种选定臂长。据报道，美国谢迪格鲁夫工厂将采用德国工厂的主臂制造技术，原有梯形主臂将被淘汰，原因是焊接工艺复杂，制造成本高。1.3 液压系统的类型1.3.1 液压系统的回路液压系统要实现其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。泵马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。1.3.2起升液压系统对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。这种系统将能有效的达到轻载高速、重载低速和节能的效果。1.3.3 操纵、控制系统机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我厂也己广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。除此之外，液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势：（1）、采用国际化配套，对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性，另外，国外使用成熟、量大价廉的元件在国内也广泛使用。（2）、采用卡套式接头，由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性，使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率。（3）、在系统中设计速度分档，由于不同施工项目的不同要求，对起重机各动作速度的要求也不一样，速度分档技术也应运而生，设计不同的速度档位，以适用不同工况的要求。（4）、广泛使用高度集成的、模块化阀组，能简化管路，有效的减少液组，提高效率，节约能量，同时易于维护。（5）、向计算机技术领域的纵深渗透，汽车起重机将向无线遥控技术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展，为了实现整机的功能，液压技术将同计算机技术相互渗透，共同发展。第二章原始数据及设计要求2.1设计原始参数 1：承重500kg ，即F=500kg 2：工作行程可从660mm调节到960mm。即300mm2.2设计要求方案一: 1：用车轮行驶 2：车轮可制动 3：用脚进行液压提升和下降外型结构如图所示：图2.1 液压起重及台车外形图图2.2 液压起重台车结构图方案二：用车轮行驶，和制动都可以不变，只要把先前的脚踏泵改为电动机形式，来实现液压的上升和下降。不过这种方案的缺点就是要求比较高一般不怎么采用。因为设计时也要考虑到该产品的经济性，广泛性多方面的渠道考虑的。然而改为电动的液压千斤顶工作原理一样。工作原理及组成部分： 1. 泵体由电动机，油泵，综合阀，换向阀，油箱，车轮，等组成。 2. 泵体部分：有电机直接带动偏心轴旋转，使柱塞沿着大油缸做往返运动，使油分别从高低压进油阀吸入，后从高低压出油阀压出分别进入综合阀的高压油路和低压油路。 3. 综合阀体：由阀体的安全阀，高压路中的额高压单向阀，低压油路中的低压单向阀，安全阀，减压阀，换向阀组成。经分析讨论最后决定采用第一种方案。第三章强度及稳定性计算3.1液压缸的设计3.1.1确定液压缸的工作压力液压缸的工作压力的决定应从结构尺寸，经济性等方面综合考虑。工作压力取高。系统结构紧凑。但泵压高，易引起液压冲击，且密封要求高；工作压力低，则相反。根据教科书表41暂取p=0.8MPa3.1.2确定液压缸内径由于本液压缸采用单作用柱塞缸，故P2=0 ,P1=0.8MPa根据教科书公式可得 D=1.13 3.1.3液压缸的壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来确定。从材料力学可知。承受内压力的圆筒。其内应力分布规律因壁厚的不同而异，一般可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒之分。因而计算公式也不一样。本方案采用后壁计算公式进行计算。由公式 4-24可得式中液压缸壁厚试验压力，一般比液压缸工作压力P大（2030）液压缸材的许用应力。锻钢=110120MPa 取=110MPa=0.8+0.820=0.8+0.16=0.96MPa代入公式得D外=D+2=28.25+21.1=28.25+2.2=30.45mm 由于本缸体结构考虑到稳定性等一些因素,缸体采用外方内圆的结构,外圆方身为7575mm.内径=40mmD=28.25mm故该系统的工作压力为: P=3.1.4缸筒变形的计算承受内压的厚壁缸筒，其筒壁任意直径Dx的伸长量可由下式进行计算:式中筒壁任意直径的伸长量 D缸筒内径 D=40mm D1缸筒外径 D1=75mm P缸体内油压力 P=39.8kg/cm2 E材料的弹性模数，对于钢取 E=2.1106公斤/厘米2 U泊松系数，对于钢取 U=0.3= =3.2柱塞杆的强度计算柱塞杆结构示意图：图3.1 柱塞杆结构示意图由于采用柱塞油缸，故柱塞直径d=40mm1：柱塞杆在稳定工作状况。如果尽受轴向拉力或压力载荷时，便可近似的在于直杆承受拉压载荷的简单计算公式进行计算：柱塞杆应力式中 F柱塞杆所受的轴向载荷 F=500kg D柱塞杆的直径 d=40mm 柱塞杆制造材料的许用应力取=120MPa=1200kg/ cm2 = 故稳定状态下，满足强度条件。2：如果柱塞杆在工作时如果受到弯曲作用较大（如承受偏心载荷等），就要按压（拉），弯联合作用来计算柱塞杆的强度：= (公斤/厘米2)式中 A柱塞杆的面积 A=（/4）42=4（cm2）W柱塞杆断面模（cm3） W=（）d3 W=（）43=2M柱塞所承受的弯曲力矩。因塞杆仅受纵向载荷所以M=PP=500kg考虑到最危险情况取=20cm= =500/4+50020/2=1632kg/ cm2安全系数 n=s/式中s材料屈服极限（公斤/厘米2）由手册查得45# s=3530（公斤/厘米2）所以 n= 故满足压、拉、弯的联合作用的强度条件。 3.3塞杆稳定性计算3.3.1无偏心载荷时的纵向弯曲极限力油缸受纵向力后缸体轴线产生弯曲，当纵向力达到极限力PK后，油缸产生纵向弯曲，即出现不稳定状态，这是不允许的当长细比时按欧拉公式: 当长细比时按高登.拉金公式: 式中：L活塞杆计算长度，即在油缸柱塞全部伸出时，活塞杆顶端的连接点与油缸支承点间的距离 L=76(cm) K活塞杆断面最小回转半径 K=76 m柔性系数对钢取m=85（表11-140） n末端条件系数，n=1/4（表11-139）因为=76采用欧拉公式计算因为所以满足无偏心载荷时的纵向弯曲极限力的条件3.3.2承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力在设计时应尽量使轴向压缩载荷与油缸的轴线一致，但在实际中如承受偏心载荷时，可以用下列公式计算其纵向弯曲极限力Pk 式中：s柱塞杆材料的屈服强度 s=3530kg/ cm2 d柱塞杆直径 d=4 a活塞杆断面积 A=（）d2=4 e载荷的偏心量 e=20(cm)式中：E材料弹性模数 2.1106 kg/ cm2 L活塞杆计算长度 L=76(cm) K柱塞杆最小回转半径因为所以因为所以满足条件3.3.3 活塞杆最大容许行程的计算为了保证柱塞杆不产生纵向弯曲，柱塞杆纵向容许压缩载荷P与极限力 PK的关系为式中为安全系数取由可得式中 d活塞杆直径 d=4(cm) N末端条件系数 n= (表11-139) P柱塞杆纵向压缩载荷（公斤） P=500(kg) 安全系数 n=2.2 所以故可满足使用要求。3.4脚踏泵的一些计算3.4.1脚踏泵油箱所有油量的计算 a：柱塞上升30.0cm 所需的油液的体积V1=（）4230=430=376.8cm3 b:油箱的实际有效体积V2=16105=800（ cm3）V2 V1故可满足使用要求3.4.2柱塞运动到最高处时，所需踏的次数小柱塞直径为25mm,行程30mm 故小柱塞上下运动一次所压出的油液体积为V3=()2.523=14.72 故所需的踏脚次数 3.4.3小柱塞油泵所能产生的压力P2 根据零件图和部件图，可将小柱塞油泵所受的力简化成下列受力构件。显示图下，并进行分析计算压力能否达到要求，实现机械能的传动。图3.2 小柱塞油泵压力图图中：人作用于踏脚上的作用力，取=30kg 小柱塞上所受的作用力。根据=0，可列出下列平衡方程式 = =216.9（kg）所以小柱塞所能产生的最大压力=式中小柱塞的直径，=2.5cm =44.2（kg/cm）所以P=39.8（kg/cm）故所产生的油压能够满足使用要求.3.4.4复位弹簧的一些参数计算(1) 弹簧材料的选择及其机械特性.弹簧材料一般采用碳素弹簧钢丝一组,其机械特性能可按如下的方法确定.按YB248-64选取. =1700kg/mm允许扭转极限应力=0.5=0.5允许扭转工作应力=0.4= 剪切弹性模数G的确定. 初步选定钢丝直径为2mmd5.5mm 则G=8200kgf/cm (2) 弹簧指数C的确定根据有关表格,对d=2.56的钢丝. C可取412 故暂取C=12 K=(3) 确定弹簧钢丝直径 d 取d=3.5mm(4) 弹簧中径和内径的确定. 中径内径(5) 确定弹王节距t , 取(6) 弹簧的自由高度及弹王有效圈数n的确定弹簧的自由高度根据踏脚的结构需要.定=100mm 由= 得(7) 弹簧总圈数为了使弹簧受力后变形均匀,弹簧两端处最好错位即要求总圈数以0.5为尾数,所以与n的关系要满足上式.(8) 弹簧螺旋角: (9) 弹簧展开长度 L(10) 弹簧允许极限负荷FF(11) 弹簧刚度K的确定 K= 取取故弹簧的工作图如下:图3.3 弹簧工作图第四章工作原理介绍 4.1液压工作原理图如下：图4.1 液压工作原理图 1踏脚 9大油缸 2小柱塞油缸 10回油管 3小柱塞 11卸荷阀 4单向进油弹子 12油箱 5进油管 13工作台 6压油管 14重物 7弹子 8大柱塞 4.2 液压传动的工作原理该机构的工作原理类似于液压千斤顶.见原理图.当踏脚杆1向上运动时,小柱塞也随之上升,小柱塞油缸2里的工作容腔容积不断增大形成局部真空.油箱内的液压油就在压力作用下打开小缸的单向阀进入小柱塞的工作容腔.实现吸油过程.当脚踏手柄向下压时,小柱塞被迫下移,于是液压油受到压缩,压力升高就关闭了小液压油缸的单向阀5,同时又打开单向阀7,使工作油液进入大油缸9,推动大柱塞8向上提起重物14.反复几次就能将重物起到一定高度.如果要使重物下降.只要转动卸荷阀11,重力使重物落下,而液压油又流回油箱.4.3高压油管的选择在液压系统中,常用的油管有钢管,铜管,尼龙管,橡胶管和塑料管等。无缝钢管能承受高压,价格低廉,但是装配时弯曲困难,通常用于高压系统中。铜管不易生锈,易于弯曲,但价格昂贵,耐压较低,抗震能力差,用于压力小于10Mpa的系统中装配不便之处。橡胶管常用于执行元件同油管一起运动的场合和很难装配的地方;但是价格高且又容易老化。低压胶管是以麻线或棉织品为骨架;高压胶管以钢丝编织品或钢丝缠绕体为骨架,按承受压力不同分别有一层,二层或三层钢丝骨架。尼龙管加热后可以随意弯曲成型,扩口,冷却后保持形状不变,视材质不同,承受压力为0.5-8Mpa。目前仅用于低压系统。塑料管可随意弯曲,也可与液压元件一起运动,装配容易。由于工作压力，为便于油管的安装取胶管为高压油管.根据(HG4-406-75)，选用 4-200 钢丝编织胶管.内径4mm, 外径13mm. 工作压力200kg/cm4.4低压油管的选择由于低压油管压力不大,故可采用的塑料管.4.5低压油管接头的选择管接头是连接液压元件与管道或管道之间的可拆式元件。常用管接头有卡套式，扩口式和焊接式，还有软管接头和快速接头等。管接头按路数又分直通，直角通，三通，四通等。本设计要求连接可靠，拆装方便，密封性好。根据机械设计手册(石油化学工业出版社) 选接头10 JB 988-77 的胶管接头.4.6油箱的选择大油箱如图：图4.2 大油箱液压系统中的油箱有整体式油箱，分离式油箱；开式油箱，闭式油箱；上置式，油箱，下置式油箱和旁置式油箱等之分。整体式油箱是利用主机的内腔作为油箱，结构紧凑，易于回收漏油，但维修不方便，散热条件不好，且会使主机产生变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源的振动对主机工作精度的影响，应用较为广泛。开式油箱是油箱液面和大气相通的油箱，应用最广泛。而闭式油箱则是油箱液面和大气隔绝。油箱整个密封，在顶部有一充气管,送入0.05-0.07Mpa的纯净压缩空气。空气或者直接和油面接触,或者输到皮囊内对油液施压。这种油箱的优点在于泵的吸油条件较好，但系统的回油管，泄油管要承受背压。油箱还须配置安全阀，电接点压力表等以稳定充气压力，所以它只在特殊场合下使用。所谓上置式，下置式和旁置式油箱，则是就液压泵相对于油箱的安装位置而言的。设计要点：1）排油管和吸油管应相隔较远，中间设有隔板，增加油液流动距离，便于沉淀。杂质和析出油中气泡。2）为了防止空气中及外界杂质进入油箱，油箱应有一定的可靠密封，用空气滤清器与大气相通。3）油箱位置必须安置得比机床低，但也不能太低，防止产生大量的泡沫。还有因为油箱上要安装液压泵，电机和集成块，盖板必须要有足够的强度与刚度，一般是侧板的3-4倍。油箱内壁经酸洗和表面清洗后应涂与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。4）为了便于放油，油箱要有一定的斜度，并在最底处放置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。本油箱尺寸160mm X100mmX60mm 。可装油0.01立方米。油号夏天为46#液压油，冬天为32#液压油，装入液压油时需进行20微米过滤，工作时液压油油温需高于10度，低于70度，油温过高，则需冷却水强制冷却。液压油油温可由液位计读出。第五章液压系统的使用和维护5.1液压油的选择及使用液压介质的选择原则：1）液压系统所处的环境即液压是在室内或户外作业，还是寒区或温暖的地带工作，周围有无明火或高温热源，对防火安全，保持环境清洁，防止污染等有无特殊要求。2）液压系统的工况如液压泵的类型，系统的工作温度和工作压力，设备结构或动作的精密程度，系统的运转时间，工作特点，元件使用的金属，密封件和涂料的性质等3）液压工作介质方面如质量，理化指标，性能，使用特点，适用范围，以及对系统和元件材料的相容性。4）经济性考虑液压工作介质的价格，更换周期，维护使用是否方便，对设备寿命的影响等。现查相关手册选用YA-N32号液压油，环境温度低于5-10时采用YA-N15号液压油；环境温度高于30-35时采用YA-N46号液压油。还有液压油应保持清洁，无污物，无水分，应定期进行检查和更换。新机的液压油在使用半年后要更换，同时清洗油箱，管道及滤油器。此外以后半年或一年，更换新油一次。还有新油也必须过滤后才能用，这些要根据使用环境来定，可延长可缩短使用周期。该液压系统选则的是2LQ-U型冷却器。液压介质的管理：液压油的更换。松开放水旋塞，可释放油箱中的油。在46月以内要交换最初加入的液压油，那以后，希望能每年交换一次液压油。滤网，请在每次交换液压油时用轻油洗净。滤网如发生堵塞，会使大柱塞活动变慢，油泵发出噪音。因此一定要清洁滤网。液压装置故障原因的70是由于液压油的选定和维护不当所引起的。因此必须细心注意液压油的选定和维护。这里描述了液压油维护的重点。污损根据液压油的污染物的来源可将其分为以下几类：1）设备运转前已混入的异物铸沙，熔屑，切屑，纤维屑，尘埃。2）设备运转中混入的异物水分，尘埃，纤维屑，密封件屑。3）摩擦部分因为摩擦而产生的异物密封圈，金属摩耗粉。除却以上这些，还有系统内空气冷却后生成的凝结水，油漆碎片等。以上这些异物中，水分和尘埃是最大的问题，当油中水分含量达到200300p.p.m时液压油开始发生分层现象，达到1000p.p.m（0.1）时，液压油开始乳化。油中的水分请控制在0.2左右，如稍稍超过0.5就有必要进行脱水处理。劣化液压油的劣化速度与泄漏，混入水，金属，气泡（包括溶解空气），压力等因素有关，而无论如何影响力最大的是油温。油温在55时，油温上升8则其酸化速度同时为原来的两倍。同时，金属是作为酸化反应的催化剂而存在的，其影响度如铜为100，铁为23，铝为19，亚铅为6。阀运转界限与油箱的油温的关系如下图：图5.1 阀运转界限与油箱的油温的关系气泡油中的气泡对液压油的影响如下，压缩率增大时油压缸动作变慢、油压泵发生气浊现象，容积效率低下，加快液压油的劣化速度，气泡的隔热压缩使得液压油发生黑化等现象。保养时需同时注意以下几点，油泵的位置，进油口的油管阻抗，进油口过滤器的口径及容量，粘度，油箱的油量，出油口的位置，溢流阀的压力设置，油箱中的换气，油温等。泄漏原因大致如下，密封盖，密封圈选定不合适，使用方法有误，相接面的粗糙度不合适，定位夹紧不良，震动，压力激荡，异常油温，液压油的管理不良。长期使用而不换油的话，油中堆积异物及橡胶圈磨损使泄漏现象增多。检查液压油的洁净度是维护油压装置的重要的内容。5.2维护注意事项 1.油箱中的液压油应经常保持正常的油面。 2.液压油应经常保持清洁，每年更换一次。 3.回路里的空气应完全清除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比，所以随着负荷的变动，油缸的运动也要受到影响。为防止回油管回油时带入空气，回油管必须插入油面以下。 4.每年要进行一次保养。 5.不用时不要放在室外，要有人专门负责保管。5.3液压系统的发热验算由于液压阻力产生的压力损失以及整个系统的机械损失和容积损失组成了能量的总损失，这些能量根据守恒定律，它不会自行消失而是转化成了热能，从而使油液的温度升高，油温过高，不仅使油的性质发生变化，影响系统工作，而且会引起容积效率的下降，因此，油温必须控制在一定的范围内，保证基本臂最大起重量40个工作循环后，油箱内液压油的相对温升在不加冷却器的情况下，不超过75。第六章 UG有限元分析6.1 目的通过有限元分析掌握UG在和三维软件之间的沟通。实现分析液压缸的活塞杆的受力变形情况。以达到了解液压活塞杆在工作的时候具体内部应力分布6.2 三维实体造型图6.1 液压箱活塞杆UG的启动与设置 1. 启动。点击：开始-所有程序UGNX3.0，即可进入UG图形用户主界面。其中，几个常用的部分有应用菜单、命令输入栏、主菜单、图形显示区和显示调整工具栏。 2. 新建一个文件，注意一定要用英文名，并且保存的路径也要是英文，这点很重要。 3. 点击主菜单中的“应用”菜单，弹出“建模”菜单.建立实体模型。图6.2 4. 通过UG建立的三维实体模型如下：图6.36.3 有限元分析1. 打开建立的三维模型，点击应用结构分析。如下图：图6.42.进行有限元分析，创建解法选结构P.E，3.网格划分，如图所示：其中图1表示划分步骤，图2表示划分结果。图6.5图6.64. 分配材料，选择钢，然后选中活塞杆，点击确定，结果显示就表示材料已经分配，如图示：图6.75. 施加约束，使活塞杆活塞轴平面固定，图中三个坐标表示三个固定的平面，如图示：图6.86. 施加载荷，分别对活塞杆连接活塞的轴肩和活塞前端面施加900000N的力，连个力大小相等，方向相反，结果显示如下：图6.97. 综合检查，看是否能通过，以便修改和确认对错，如图所示：图6.108. 解算：在部件导航器里面右击Solution1,如图1示，跳出左边的显示，单击确定就可以结算了，能够正确的结算出现如图2示，双击Result键显示如图3的结果。其中颜色越红表示越容易失效，就是越容易折断的点。图6.11图6.12图6.13经分析，结果符合要求。返回第七章结论毕业设计的意义在于，综合运用所学课程的理论和生产实际知识，进行机械设计工作的实际训练，培养个人独立工作能力和创新能力，树立理论联系实际和严谨求实的工作作风。巩固、扩充机械设计专业课程所学内容，掌握机械设计的设计方法和步骤。掌握机械设计的基本技能，如计算分析、计算机绘图、查阅设计资料和撰写设计说明书，熟悉标准和规范。通过毕业设计，提高了自我分析、解决问题的能力，对学过的基础知

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