基于PROE液压千斤顶设计解读.docx
《基于PROE液压千斤顶设计解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PROE液压千斤顶设计解读.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于PROE液压千斤顶设计解读
基于PROE基于PROE液压千斤顶设计设计
学士学位论文原创性申明
本人郑重申明：
所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行
研究，所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名（手写）：
签字日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保
留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权江西蓝天学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
（请在以上相应方框内打“√”）
学位论文作者签名（手写）：
指导老师签名（手写）：
签字日期：
年月日签字日期：
年月日
摘要
本文从基于PROE液压千斤顶设计结构与工作原理的分析，按要求对参数进行选择，按参数进行设计、教核，四个方面，层层推进，步步为营，逐步阐述基于PROE液压千斤顶设计设计的全过程。
尤其在手柄，顶杆，液压缸，焊接夹具设计中，运用已掌握的液压结构原理知识、机械设计与制造理论及计算公式、机械加工工艺，确定了整个液压系统各个零件的几何尺寸，确保了基于PROE液压千斤顶设计的质量和强度。
该基于PROE液压千斤顶设计额定起重量为5T，极限为6T，当超过5.5T时自动泄荷，保证千斤顶不会因为超负荷而损坏。
该基于PROE液压千斤顶设计系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，抗拉性能强，运行稳定可靠。
手柄的灵活设计及低强度运行，更增加了千斤顶使用的普便性。
关键词：
液压千斤顶，Proe
Abstract
Inthispaper,basedonhydraulicjacksPROEdesignstructureandworkingprincipleoftheanalysis,theparametersrequiredtoselect,accordingtotheparametersofdesign,teachingcore,four,layersforward,everystep,andgraduallyelaboratedesignbasedonhydraulicjacksPROEdesignprocess.Especiallyinthehandle,plunger,hydrauliccylinder,weldingfixturedesign,theuseoftheavailableknowledgeoftheprincipleofhydraulicstructures,mechanicaldesignandmanufacturingtheoryandformulas,machiningprocess,theentirehydraulicsystemtodeterminethegeometryofeachparttoensurethatthePROEhydraulicjackdesignedbasedonthequalityandstrength.
ThedesignisbasedPROEhydraulicjacksratedliftingcapacityof5T,thelimitis6T,whenmorethan5.5Tautomaticunloadingtoensurethatthejackwillnotoverloadanddamage.ThedesignofsystemsbasedonhydraulicjacksPROEsimple,practical,lowcost,easymaintenance,tensileproperties,stableandreliable.Theflexibledesignofthehandleandlow-intensityrunning,butalsoincreasedtheuseofthegeneralwillofthejack.
Keywords:
hydraulicjacks,Proe
摘要.............................................................IIIAbstract..............................................................IV
第一章绪论............................................................1
1.1液压技术的发展及应用............................................1
1.2千斤顶的分类及用途..............................................2
第二章基于PROE液压千斤顶设计工作原理分析............................4
2.1基于PROE液压千斤顶设计的作用...................................5
2.2基于PROE液压千斤顶设计主要构件分析.............................5
第三章液压缸的设计....................................................6
3.1液压缸的主要形式及选材..........................................6
3.2（液压缸主要参数的计算）液压缸的压力.............................6
3.3液压缸的输出力与输出力..........................................7
3.4液压缸的输出速度................................................7
3.5液压缸的功率....................................................8
3.6小液压缸的主要参数计算..........................................8
第四章液压控制阀.....................................................10
4.1方向控制阀.....................................................10
4.2普通单向阀.....................................................10
4.3背压阀.........................................................10
第五章拉压杆和弯曲杆的设计...........................................12
5.1弯曲杆（手柄的设计.............................................12
5.2求得支座反力...................................................12
5.3梁的剪应力FS及弯矩M............................................12
5.4确定危险截面...................................................13
5.5活塞杆（拉压杆）的设计.........................................15
第六章液压油的选用和工艺规程设计.....................................16
6.2液压油的选用...................................................16
6.2热处理.........................................................16
6.3制订工艺路线...................................................17
第七章焊接夹具设计...................................................19
7.1设计理由.......................................................19
7.2焊接夹具的设计原理.............................................19
7.3确定夹具结构方案...............................................19
（1）确定夹具结构..................................................19
结论..............................................................24
参考文献..............................................................25
致谢..............................................................26
第一章绪论
1.1液压技术的发展及应用
自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。
直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。
在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。
第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。
本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。
因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。
当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。
同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD、计算机辅助测试（CAT、计算机直接控制（CDC、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。
我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。
现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。
液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：
（1由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。
例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。
由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
（2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。
例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。
液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W（牛/瓦,发电机和电动机则约为0.03N/W。
（3可在大范围内实现无级调速。
借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。
（4传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。
正因为此特点，金属切削机床
中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。
（5液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。
（6液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。
（7液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。
液压传动的缺点是：
（1液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。
（2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。
（3为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。
（4液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。
（5液压系统发生故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。
液压传动有着广泛的发展前景。
1.2千斤顶的分类及用途
千斤顶是一种起重高度小（小于1ｍ的最简单的起重设备，它主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。
其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。
千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的,轻小起重设备它有机械式和液压式两种。
机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。
液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。
其缺点是起重高度有限，起升速度慢。
基于PROE液压千斤顶设计分为通用和专用两类。
专用基于PROE液压千斤顶设计使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，
对预应力钢筋施加张力。
专用基于PROE液压千斤顶设计多为双作用式。
常用的有穿心式和锥锚式两种。
穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。
它的特点是：
沿拉伸轴心有一穿心孔道，钢筋（或钢丝穿入后由尾部的工具锚固。
近年来随着科技的飞速发展，同时带动自动控制系统日新月异更新，液压技术的应用正在不断地走向深入。
第二章基于PROE液压千斤顶设计工作原理分析
图2.1基于PROE液压千斤顶设计工作原理图
1.杠杆手柄2.小油缸3.小活塞4.单向阀5.吸油管6.管道
7.单向阀8.大活塞9.大油缸10.管道11.截止阀12.油箱
图2.1是基于PROE液压千斤顶设计的工作原理图。
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。
杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。
如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。
不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入液压缸下腔，使重物逐渐地升起。
如果打开截止阀11，液压缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
这就是基于PROE液压千斤顶设计的工作原理。
通过对上面基于PROE液压千斤顶设计工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。
液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。
压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。
大活塞8
举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。
由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。
2.1基于PROE液压千斤顶设计的作用
本基于PROE液压千斤顶设计是杭州万海五金经营部销售的QYL5D油压千斤。
为三一重工股份有限公司配套加工的外协件，它用在飞机的起落架以及吊车，挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机的支撑架的机构中，主要是起到支撑作用。
因此，该零件的质量及精度在使用中是非常重要的，必须制作出合理的工艺规程以确保零件的质量。
2.2基于PROE液压千斤顶设计主要构件分析
该系统是一个组焊件，技术条件要求为：
组焊后加工，热处理调质达到HB240～HB280。
表面粗糙度最高达到Ra2.3µm，最低达到Ra12.5µm，尺寸公差较小，另外有一处位置公差要求，这就需要经过粗加工、半精加工、精加工过程。
本零件用于大批量生产。
本系统主要运用了：
杠杆原理，帕斯卡原理，单向阀单向导通原理等。
第三章液压缸的设计
3.1液压缸的主要形式及选材
液压缸能将液压能转换为机械能，用来驱动工作机构作直线运动或摆动运动。
它是液压执行元件。
液压缸由于结构简单，工作可靠，除单个使用外，还可几个组合或与杠杆、连杠、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等其他机构配合，实现多种机械运动，因此应用十分广泛。
液压缸有多种类型。
按结构特点可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按作用方式又可分为单作用式和双作用式两种。
由于液压缸要承受较大压强，故液压缸采用：
45号钢活塞式单作用液压缸。
3.2（液压缸主要参数的计算）液压缸的压力
（1）额定压力Pn:
也称为公称压力，是液压缸能用以长期工作的最高压力。
油液作用在活塞单位面积上的法向力图3.1。
单位为Pa，其值为:
Pn=G/A=5×104÷（3.14×0.2×0.2）=3.98×105Pa
图3.1液压缸的计算简图
式中：
FL为活塞杆承受的总负载；A为活塞的工作面积。
上式表明，液压缸的工作压力是由于负载的存在而产生的，负载越大，液压缸的压力也越大。
表3.1为国家标准规定的液压缸公称压力系列。
表3.1液压缸公称压力（MPa）
（2）工作压力P：
由于活塞的重力大约在g=10N左右，要远比物体的重力小，所以可以忽略不计。
所以p=
FL
=（g+G/A=5.001×104÷（3.14×0.2×0.2）A
=3.98168×105Pa≈Pn=3.98×105Pa
（3）最高允许压力pmax：
也称试验压力，是液压缸在瞬间能承受的极限压力。
通常为
pmax≤1.5Pn=1.5×3.98×105Pa
=5.97×105Pa≈0.6MPa
3.3液压缸的输出力与输出力
（1）液压缸的理论输出力F出等于油液的压力和工作腔有效面积的乘积，即
F=pA=AG=5×10N
4
由于液压缸为单活塞杆形式，因此两腔的有效面积不同。
所以在相同压力条件下液压缸往复运动的输出力也不同。
由于液压缸内部存在密封圈阻力回油阻力等，故液压缸的的实际输出力小于理论作用力。
（2）液压缸的理论输入力：
F入=F出×A1÷A2=5×104×（0.022÷0.22=5×102N
式中:
A1表示小液压缸的横截面积,0.02（m表示小液压缸的半径,A2表示大液压缸的横截面积,0.2（m表示大液压缸的半径。
3.4液压缸的输出速度
（1）大液压缸的输出速度
v=
q
=nSA1/A2=10×0.3×0.01=0.03m/minA
q=nSA1=10×0.3×3.14×（0.022=3.768×10-3L/min
式中：
V为液压缸的输出速度；q为输入液压缸工作腔的流量；A2为大液压缸工作腔的有效面积；A1表示小液压缸的横截面积；n=10表示小液压缸每分钟回程10次；S=0.3m表示小液压缸工作行程为300mm
（2）速比λV
λv=
v2A1
=
v1A2
式中：
V1为活塞前进速度；V2为活塞退回速度；A1为活塞无杆腔有效面积；A2为活塞有杆腔有效面积。
速度不可过小，以免造成活塞杆过细，稳定性不好。
其值如表3.2示：
表3.2液压缸往复速度比推荐值
3.5液压缸的功率
（1）输出功率P0：
液压缸的输出为机械能。
单位W，其值为:
p0=Fv=5×10×0.03=1500W
式中：
F为作用在活塞杆上的外负载；v为活塞平均运动速度。
（2）输入功率pi：
液压缸的输入为液压能。
单位为W，它等于压力和流量的乘积，
即q=nSA1=10×0.3×3.14×（0.022=3.768×10-3L/min
5-3
pi=pq=3.98168×10×3.768×10=1500.3W
4
式中：
p为大液压缸的工作压力；q为大液压缸的输入流量。
由于液压缸内存在能量损失（摩擦和泄露等），因此，输出功率小于输入功率。
3.6小液压缸的主要参数计算
（1）小液压缸的输出力等于大液压缸的输入力,即：
F=500N
（2）小液压缸的流速为：
V=（A大/A小×V大=100×0.03=3m/min
（3）小液压缸的流量为：
q=nSA1=10×0.3×3.14×（0.022=3.768×10-3L/min
第四章液压控制阀
4.1方向控制阀
方向控制阀是控制液压系统中油液流动方向的，它为单向阀和换向阀两类。
单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
4.2普通单向阀
普通单向阀简称单向阀，它的作用是使用油液只能沿一个方向流动，不许反向倒流。
图4.1所示为直通式单向阀的结构及图形符号。
压力油从p1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯2向右移动，打开阀口，油液从p1口流向p2口。
当压力油从p2口流人时，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，液流不能通过。
（a）结构原理图（b）图形符号
图4.1单向阀
1、阀体；2、阀芯；3、弹簧
单向阀的弹簧主要用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性力，使阀芯可靠复位，为了减小压力损失，弹簧钢度较小，一般单向阀的开启为0.03MPa～0.05MPa（如换上刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达到0.2MPa～0.6MPa，便可当背压阀使用）。
4.3背压阀
为了液压缸不超过最高允许压力pmax=0.6Mpa，需要在回油路上并联一个0.55MPa的背压阀。
只需将4.2中设计的单向阀换上刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达到0.55MPa，便可当背压阀使用。
这样，当压力超过0.55MPa时，背压阀自动打开
泄荷，使液压缸免受损坏。
第五章拉压杆和弯曲杆的设计
5.1弯曲杆（手柄的设计
工程中常存在大量受弯曲的杆件,这些杆件在外力作用下常发生弯曲变形,以弯曲为主要变形的杆件称为梁.工程力学中对梁作以下规定:
梁任一横截面上的剪力,其值等于该截面任一侧梁上所有横向力的代数和。
梁任一横截面上的弯矩,其值等于该截面任一侧所有外力对形心的力矩的代数和。
5.2求得支座反力
试选择45号正火钢,设计为环形截面（如图5.5,画出受力图（如图5.1a进
升级会员 