电动汽车液压千斤顶设计.docx

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电动汽车液压千斤顶设计

电动汽车液压千斤顶设计

署名

摘要

电动液压千斤顶就是一个非常典型的液压设备，和液压千斤顶的不同之处就在于其中对电机设备进行了合理的添加。

实际上工作装置为刚性顶举件，然后用过顶部托座在较小的形成内顶升重物的轻小起重装备就是电动液压千斤顶，要使其正常工作就必须对于各个组成部分进行科学合理的设计。

本文主要研究的就是电动汽车液压千斤顶的设计，在本次设计中与普通的液压千斤顶存在有较大的差异，具体表现在经过综合的优化设计，运用电能驱动液压千斤顶，将传统液压千斤顶的机械工作变成电动工作，在千斤顶设计中中将其使用的安全可靠和轻便灵活的特征体现出现，更好的满足用户使用的需求，为以后液压千斤顶的设计提供一定的参考借鉴。

关键词：

电动；液压；千斤顶

Abstract

Electro-hydraulicJackisaverytypicalhydraulicequipment,andthedifferencebetweenhydraulicJackandhydraulicJackisthereasonableadditionofmotorequipment.Infact,theworkingdeviceisarigidliftingdevice.Thenthelightandsmallliftingequipmentwhichusesthetopbrackettoformtheinnerliftingheavyobjectistheelectro-hydraulicJack.Inordertomakeitworkproperly,itisnecessarytocarryoutscientificandreasonabledesignforeachcomponent.ThemainresearchofthispaperisthedesignofhydraulicJackofelectricvehicle.ThereisagreatdifferencebetweenthisdesignandtheordinaryhydraulicJack,whichisembodiedinthecomprehensiveoptimizationdesignandtheuseofelectricenergytodrivethehydraulicweight.Thetopwilltransformthemechanicaloperationoftraditionalhydraulicjackintoelectricwork.Inthejackdesign,itwillreflectthecharacteristicsofsafety,reliabilityandflexibility,andbettermeettheneedsofusers.Itwillprovidesomereferenceforfuturedesignofhydraulicjack.

Keywords:

electricpower;hydraulic;Jack

1序言

1.1研究背景及意义

千斤顶是一种简答的其中设备，在猖狂、交通运输及车辆修理都有着非常广发的应用。

电动汽车液压千斤顶运用连接传动带和电机代替了大力，实现了千斤顶的自动化，不仅可以减少人力输出，还可以减少升举的时间。

我国轿车的保有量不断上升，在现实生活中车辆维修的烦恼也就越老越多了，尤其是在炎热的夏季或者雨雪天气中，修车不仅全身累死，还会使人浑身油腻。

因此汽车维修工业不断的发展中，用于其中的液压千斤顶子在市场上出现，其结构简单、操作方面，修理汽车的时候可以将设备顶起，给予操作人员充足的操作空间，增加了维修的效率和精度。

液压千斤顶是根据帕斯卡原理工作的，组成部分有油缸、控制流向的阀体及油箱。

液压千斤顶的优缺点如下所述。

在千斤顶中使用液压传动的优点如下：

（1）因为在液压传动连接中使用的是油管，因此在油管的连接处可以对于传动机构进行灵活且方便的布置，相较于机械传动，液压传动的这一点非常占优势。

（2）液压传动设备的重量轻、结构紧凑、惯性小。

（3）使用液压装置更容易实现过载保护，也可以依靠液压传动对于溢流阀等装置进行控制调节，液压件在使用的过程中也会进行自行的润滑，所以使用的时间更长。

（4）液压传动在运行中更加的平稳均匀，尤其是负载变化拥有非常稳定的速度。

（5）目前液压元件已经基本实现了系列化、标准化和通用化，更加方便设计、制造及使用推广。

而千斤顶采用液压千斤顶传动的缺点：

（1）传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证。

（2）能量传动过程中压力损失和泄漏的存在使传动比效率低。

（3）液压设备不能再相对恶劣的环境中工作，比如高温。

（4）由于液压设备控制元件制造精度高，致使故障诊断有难度。

现代生活水平不断的提升，人们的需求在不断的发生变化，市场竞争越来越激烈，使得千斤顶的设计和质量也要在不断的提升，以便满足消费者的需求。

市场需要的，消费者喜欢的千斤顶不仅要求外形好看、携带方便、使用方便可靠以及更轻的重量，还在自动化和智能化上有着更高的要求。

所以千斤顶设计技术的发展将对于这些方面的发展产生及其深远的影响。

本文基于小型汽车使用的电动液压千斤顶为基础，对于一种体积轻巧、携带方面的电动汽车液压千斤顶进行设计，为小型汽车使用的千斤顶的发展有着理论上和实践上的重要意义。

1.2研究现状

在18世纪末期世界上第一台水压机在英国成功的研制成功，到目前为止液压传动技术已经存在有两三百年了，在这段时间内液压传动技术不断的发展。

在上世纪三是年代的时候逐渐在起重机、机床和工程机械中进行了非常广泛的使用。

第二次世界大战的时候，因为战争的需求，在短时间内研究出现了响应速度快、精度较高的液压控制机构进行装备的各种各样的军事武器。

液压技术在第二次世界大战之后在短时间内成为民用工业的使用重心，很快的在自动机和自动生产线上开始使用。

上世纪六十年代的时候，原子能、空间技术和计算机技术飞速的发展，随着液压技术也发生了非常快速的发展，但是在近三四十年内液压技术才开始迅速的发展。

当前液压技术的发展非常快，发展趋向于高压、大功率、高效、低噪声及高度集成化这些方面。

由于一些历史因素，我国千斤顶技术的发展起步晚一些，在1979年的时候才接触到国外一些千斤顶的类型的产品，在接触这方面的技术及应用之后，就开始对其进行全面的改进和重新的设计，在之后自主研究出来在外形美观程度、使用方便程度、承载力及寿命上都优于国外同期产品的类型，并且很快的进入欧美市场。

在多年发展和设计制造商的不断努力和实践下，除了卧式千斤顶之外，我国还研制设计出了规格上较为齐全的形成了系列的千斤顶产品。

目前，液压技术在许多领域都得到充分的应用，尤其在千斤顶设计领域中设计的液压千斤顶呈现出人性化的趋向。

因此国内外千斤顶设计的在满足相应的性能需求的同时，还应该对其操作的灵活方面以及携带的便捷进行考虑。

目前在市场上基于实际需求，千斤顶的类型主要有Y2系列的千斤顶，超薄型千斤顶及自锁式千斤顶等。

1.3研究内容

本文研究的内容重点分为以下几个部分。

第一部分是本文的序言，首先介绍本文的研究背景和意义，然后阐述了本文的研究现状，最后简单的介绍了本文的研究内容。

第二部分是对于电动机液压千斤顶进行了概述，其中先是介绍了液压千斤顶的工作原理，然后阐述了本文的设计要求，最后确定了本课题设计的总体方案。

第三部分是对于设计的参数进行确定，其中包括底板油路设计、柱塞缸设计、电机选择、确定顶升液压缸的参数、液压缸的缸筒厚度计算机活塞杆设计计算。

第四部分对于设计进行了强度校核，其中包含了缸体与缸盖焊接前度校核、柱塞缸缸体强度校核及活塞杆校核。

2电动机液压千斤顶概述

2.1液压千斤顶的工作原理

图1液压千斤顶工作原理图

1——杠杆手柄2——小油缸3——小活塞4，7——单向阀5——吸油管

6，10——管道8——大活塞9——大油缸11——截止阀12——油箱

图1所示是液压液压千斤顶的工作原理图。

其中大活塞8和油缸9共同组成了液压缸，杠杆手柄1、小油缸2和活塞3共同组成了手动液压油泵。

将手柄提出向上移动小活塞，其下端油腔的溶剂增大，造成局部真空，这时候将单向阀4打开，吸油管5惠东油箱12中吸油；之后用力压下手柄，小活塞3会下移，其下腔压力升高，将单向阀4关闭，打开单向阀7，将管道6下腔的油液会输入举升油缸9的下腔中，关闭截止阀11上的大活塞向上移动顶起重物。

再次将手柄提起吸油的时候，自动关闭单向阀7，油液不能形成倒流，对于重物不会自行下落进行保障。

将手柄不断的往复扳动，就能够将油液不断的压入液压缸的下腔中，将重物升到合适的高度和位置。

如果将截止阀11打开，那么液压缸下腔的油液就会经过管道10和截止阀11流回油箱，重物就会向下移动。

以上就是液压千斤顶的工作原理。

执行器的作用是将液压能量转换成机械能,克服负载并使机器执行所需的动作。

作为执行器,液压缸是液体马达,其执行线性运动,其传递力和速度,而液压马达是用于传递扭矩和速度的执行装置。

液压系统中经常使用不同的阀门,包括:

改变流动方向的方向控制阀,调节行程速度的流量控制阀,以及调节压力的压力调节阀。

这些阀在液压系统中起重要作用,并且通过这些阀获得系统的各种功能。

2.2设计要求

本次课题设计的要求具体如下：

（1）对于汽车的便利条件进行合适的应用。

（2）设计出一个两级伸缩式液压缸。

（3）对于小型汽车的重量进行考虑，在本设计中初步确定千斤顶举起的汽车最大重量为1.0t。

（4）基于小型汽车的底盘条件，设计中初步确定千斤顶举起的最大高度为150mm左右。

（5）千斤顶的驱动电源选择为直流电压。

2.3确定总体方案

图2液压回路原理图

基于上文讲到的千斤顶的工作原理，与文本课题设计要求原则结合，设计出千斤顶的液压回路如图2所示。

其中液压泵是由电动机和柱塞缸共同组成的，然后运用电动机进行带动使得偏心轮对于柱塞泵进行驱动实现工作的运行。

吸油行程中通过单向阀2从油箱2吸油，而压油行程中单向阀2具备单向性，因此油液的回流不能通过单向阀2。

打开单向阀1之后，液压油输出到液压缸，将重物顶起。

当重物上升到合适的位置之后，断开电源使柱塞泵停止运动。

这个时候二位二通电磁换向阀是关闭的，因此只要打开控制台的响应开关就会将其打开，油液就可以流回油箱。

为了表面电机和液压系统出现过载损坏，油路中还设计了安全阀，当出现油管堵塞或者其他情况的时候，液压油就可以经过安全阀流回油箱。

3参数确定

3.1底板油路设计

在底板油路设计的过程中要对其机械加工的可行性进行充分的考虑。

具体的底板油路设计图为图3，柱塞杆右移时柱塞缸内的油压会减小，而油箱内拥有较高的油压，之后就会顶开弹簧小球。

与柱塞缸内的油压相比，两级伸缩式套筒油缸的油压比较高，联结其的管道将会被弹簧小球2堵塞，柱塞缸内就会吸入液压油。

柱塞杆左移时柱塞缸内的压力会增大，油箱内的油压反而不高，弹簧小球1就会堵塞油路。

相比于柱塞缸内的油压，两级伸缩式套筒油缸有着较低的油压，联结其的管道会被弹簧小球2打开且被压如液压油，进而将负载的高度提升。

当需要放回负载的时候，打开二位二通电磁换向阀，液压油就会经过其和管道流进油箱。

如果堵塞油路的现象出现，就会增大系统内的油压，导师底板的安全阀被顶开且油箱内流入油液。

图3底板油路设计

3.2柱塞缸设计

如图4所示是柱塞缸的结构示意图。

这次设计中柱塞缸是由密封工作腔体、柱塞设计组成的，为了使液压缸千斤顶更加容易携带，就要将其外形尺寸进行减小，所以本次设计采用了两级活塞驱动。

第二级活塞的缸体就是第一级活塞缸的活塞，其伸出的时候就能获得很长的工作行程，在缩回的时候就能保持很小的外形结构。

当无杆腔中进入压力油时，具有最大有效面积的活塞缸筒开始伸出，直至运行到终点的时候，有效面积次之的缸筒就开始伸出。

伸缩式液压是按照由大到小的顺序伸出的，这样就可以获得较长的工作形成，外伸缸筒具备越小的有效面积，伸出的速度就会越快。

由于伸出速度有快有慢，所以液压推力就相应的由大变小这种速度和推力上的变化规律与各种自动装卸机械要求的速度和推力是相符的。

而缩回的顺序通常是按照由小到大的，其具有较短的轴向长度，空间占有比较小，结构上非常的紧凑。

这种柱塞缸设计一般在工程机械和其他行走机械中也有较多应用，比如起重机的液压系统。

图4两级伸缩式液压缸结构图

3.3电机选择

依据电动液压千斤顶设计使用的相关要求，查找对照机械类设计手册，确定系统工作的最大力为

；系统的压力

；设第二级液压缸的上升速度

；选用原则依据GB2324-80标准中的标准值，取

，系统流量

。

这个时候液压缸用来支撑汽车的功率就为：

（1）

式子中，

——电机的额定功率，单位

；

——机械损失，通常去0.9；

——容量损失，通常取1。

代入数据进行计算，电机的额定功率为

。

查询相关知识及机械设计手册，选用电压

、直流、额定功率

、转速为

的电动机。

3.4确定顶升液压缸的参数

这次设计中液压缸的实际伸缩量要求达到

。

所以经过考虑和推算，最终决定运用伸缩式套筒液压缸。

查阅相关的机械手册之后，在课题设计中将液压缸的第一级和第二级行程进行了确定，分别是

。

在运动过程中伸缩式液压缸缸体在输出力和运动速度一直都在发生变化。

3.5液压缸的缸筒厚度计算

查阅相关的机械设计手册，确定在本次设计中采用标准液压缸的外径，其中第一级液压缸的参数选择为

。

按照中等壁厚对于第二级液压缸的参数进行计算，当

的时候，经过计算得知液压缸缸体筒厚度为：

（2）

式中，

——强度系数，取1；

——实验压力，

。

3.6活塞杆设计计算

液压缸在进行工作的时候，在运动的速度比上没有什么要求。

液压缸工作压力

≤5

5-7

＞7

推荐活塞杆的直径

（0.5-0.55）D

（0.6-0.7）D

0.7D

4强度校核

这里的强度校核仅仅只是针对主要零件的强度进行计算。

还校核了一些焊接部位的计算。

4.1缸体与缸盖焊接强度校核

如图3所示，是缸底连接缸底用的对焊。

图3缸底对焊

对于焊缝的拉应力进行计算为：

（3）

式中，

——液压缸外径，取值为60mm；

——焊缝底径，取值为42mm；

——焊接效率，一般取0.7。

4.2柱塞缸缸体强度校核

通常柱塞缸的缸壁比较薄，因此作用在缸体上的作用力比较大，就需要进行校核，缸体会受到的力是拉力，具体的校核过程如下：

（4）

式中，

——缸体横向拉应力，单位Mpa；

——缸体外径，单位mm；

——缸体的内径，单位mm。

可以得出其是满足设计要求的。

4.3活塞杆校核

本次设计中，活塞杆主要受到的是压缩，因此应该对于活塞杆压缩时候的杆压力进行校核。

具体的校核过程如下：

（5）

式中，

——活塞杆的压缩变形应力，单位为N；

——柱塞杆承受的最大压力，单位为N；

——柱塞杆截面面积，单位为m；

其中活塞杆可以承受的最大压力为20000N。

经过计算可以得出其是满足设计要求的。

总结

在本文研究中，基于相关的要求，对于课余时间进行有效的利用，查阅相关时候和机械设计手册，结合所学专业的知识，在导师的帮助下，较高质量的完成了在电动汽车中使用的的性能好、体积小、重量强、操作便捷的小型电动汽车使用的电动液压千斤顶。

在查阅和参考了相关的文献资料之后，比如机械类设计资源、液压与其他传动方面的文献资料，基于液压千斤顶的基本工作原理，经过设置明确的设计目标，然后进过一系列的计算，脚踏实地的一步步完成此次的电动液压千斤顶设计，包括其电动机的选用、千斤顶的液压缸缸体外形和相应部位的零件结构外型设计，以及材料的选用，最后对设计的液压千斤顶的主要零件结构进行一系列的校核计算，完成了电动汽车液压千斤顶的设计。

参考文献

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[7]周广智.家用汽车电动液压千斤顶的设计[J].现代制造技术与装备,2016（9）:

60-61.

致谢

本文从选题到最终顺利完成，许多老师、同学、朋友为我提供了帮助，在这里我要向你们致以最真诚的谢意！

首先我要感谢我的导师XX老师，在论文设计过程中，XX老师给予了我许多的帮助，论文的选题到设计再到修修补补工作均得到了XX老师的指导，XX老师会定期的对我的论文设计询问进展，帮助我及时的指正论文错误，耐心的给出指导。

在这里我衷心的感谢XX老师对我的帮助和指导，也对他认真细致的工作态度非常的敬佩；其次也要感谢我的室友们，在一起生活的这些年，得到了你们许多的帮助，也很感谢遇到了你们才能让我顺利解决来自学习和生活中的许多难题，在此向他们表示衷心感谢。

最后还要感谢提供本文设计的文献作者们，论文设计开篇通过搜寻了大量的文献资料，有了这样的工作基础才能使得我的论文顺利地开展，感谢你们。

另外还要感谢我的父母，感谢您们抚育我长大并给与我这么好的教育，您们对我的无私奉献我将会铭记在心。