液壓千斤頂設(shè)計(jì)

I 摘 要 本文從液壓千斤 頂結(jié)構(gòu)與工作原理的分析，按要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行選擇，按參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、 教核 ， 四個(gè)方面， 層層推進(jìn)，步步為營，逐步 闡述液壓千斤頂設(shè)計(jì)的全過程。尤其在手柄，頂 桿 ，液壓缸 ， 焊接夾具設(shè)計(jì) 中， 運(yùn)用已掌握的液壓結(jié)構(gòu)原理知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì) 與 制造理論及計(jì)算公式 、機(jī)械加工工藝 ，確定了整個(gè)液壓系統(tǒng)各個(gè)零件的幾何尺寸，確保了液 壓千斤頂?shù)馁|(zhì)量和強(qiáng)度。 該 液壓千斤頂 額定起重量為 5 T，極限為 6 T，當(dāng)超過 5.5 T 時(shí)自動(dòng)泄荷， 保證千斤頂 不會(huì)因?yàn)槌?負(fù) 荷而損壞。該液壓千斤頂系統(tǒng)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，抗拉性能強(qiáng)， 運(yùn) 行穩(wěn)定可靠 。 手柄的靈活設(shè)計(jì)及低強(qiáng)度運(yùn)行，更增加了 千斤頂使用的普便性。 關(guān)鍵詞： 工作原理 ， 幾何尺寸 ， 手柄設(shè)計(jì) ， 加工工藝， 強(qiáng)度 II Abstract From the hydraulic jack structure and working principle of the analysis required parameter selection, design parameters, to teach nuclear four aspects of every level to promote, at every step, and gradually elaborate the design process of the hydraulic jacks. Especially in the handle, push rod, hydraulic cylinder, welding fixture design, the use of the structural principle of knowledge of the master hydraulic, mechanical design and manufacturing theory and formulas, the mechanical processes to determine the geometric dimensions of the various parts of the entire hydraulic system, to ensure the quality and strength of the hydraulic jacks. The hydraulic jack rated lifting capacity of 5 T-limit is 6 T, when more than 5.5 T-automatic drain charge to ensure that the jack will not overload damage. The hydraulic jack system is simple, practical, low cost and easy maintenance, tensile properties, stable and reliable. Handle the flexible design and low-intensity running, which adds to the jack to use the S & P will. Keywords: working principle, geometry, handle design, processing, strength III 目 錄 摘 要 . I 1液壓技術(shù) . 1 1.1液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 . 1 1.2千斤頂?shù)姆诸惣坝猛?. 2 2液壓千斤頂工作原理分析 . 4 2.1液壓千斤頂?shù)淖饔?. 5 2.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析 . 5 3液壓缸的設(shè)計(jì) . 6 3.1 液壓缸的主要形式及選材 . 6 3.2（液壓缸 主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力 . 6 3.3液壓缸的輸出力與輸出力 . 7 3.4 液壓缸的輸出速度 . 7 3.5 液壓缸的功率 . 8 3.6小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 . 8 4液壓控制閥 . 9 4.1 方向控制閥 . 9 4.2普通單向閥 . 9 4.3背壓閥 . 9 5拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì) . 10 5.1 彎曲桿 (手柄 )的設(shè)計(jì) . 10 5.2求得支座反力 . 10 5.3梁的剪應(yīng)力 FS 及彎矩 M . 10 5.4確定危險(xiǎn)截 面 . 11 5.5活塞桿（拉壓桿）的設(shè)計(jì) . 13 6液壓油的選用 . 14 7工藝規(guī)程設(shè)計(jì) . 15 7.1熱處理 . 15 7.2制訂工藝路線 . 15 8焊接夾具設(shè)計(jì) . 17 8.1設(shè)計(jì)理由 . 17 IV 8.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理 . 17 8.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 . 17 結(jié) 論 . 22 致 謝 . 24 參考文獻(xiàn) . 25 附 錄 A . 26 1 1 液壓 技術(shù) 1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 自 18 世紀(jì)末英國制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史。直到 20世紀(jì) 30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度 高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后， 液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)線。 本世紀(jì) 60 年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動(dòng)真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速 、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 (CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使 用。 液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)： (1)由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。 (2)液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的 12% 13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至 0.0025 N/W(牛 /瓦 ),發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為 0.03 N/W。 (3)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá) 1 2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 (4)傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床 2 中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。 (5)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 (6)液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán) ，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。 (7)液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是： (1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。 (2)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。 (3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。 (4)液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方 便。 (5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。 1.2 千斤頂 的分類及用途 千斤頂 是一種起重高度小 (小于 1 )的最簡單的起重設(shè)備，它主要用于廠礦、 交通 運(yùn)輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的 ,輕小起重設(shè)備它有 機(jī)械 式和 液壓 式兩種。機(jī)械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費(fèi)力，一般只用于機(jī)械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點(diǎn)是起重高度有限，起升速度慢。 液壓千斤 頂分為通用和專用兩類。 專用液壓千斤頂使專用的張拉機(jī)具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力 鋼 筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 3 穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓 活塞及彈簧等部分組成。它的特點(diǎn)是：沿拉伸 軸心有一穿心孔道，鋼筋 (或鋼絲 )穿入后由尾部的工具 錨固。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)日新月異更新，液壓技術(shù) 的應(yīng)用正在不斷地走向深 入。 4 2 液壓千斤頂工作原理分析 圖 2.1 液壓千斤頂工作原理圖 1.杠桿手柄 2.小油缸 3.小活塞 4.單向閥 5.吸油管 6.管道 7.單向閥 8.大活塞 9.大油缸 10.管道 11.截止閥 12.油箱 圖 2.1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D 。大油缸 9和大活塞 8組成舉升液壓缸。杠桿手柄 1、小油缸 2、小活塞 3、單向閥 4 和 7 組成手動(dòng)液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動(dòng)，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥 4 打開，通過吸油管 5 從油箱 12 中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4 關(guān)閉，單向閥 7 打開，下腔的油液經(jīng)管道 6 輸入舉升油缸 9 的下腔，迫使大活塞 8向上移動(dòng)，頂起重物。再次提起手柄吸油時(shí)，單向閥 7自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證 了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)手柄，就能不斷地把油液壓入液壓 缸下腔，使重物逐漸地升起。如果 打開截止閥 11， 液壓 缸下腔的油液通過管道 10、截止閥 11流回油箱，重物就向下移動(dòng)。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼?通過對(duì)上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動(dòng)的基本工作原理。液壓傳動(dòng)是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時(shí)，小油缸 2輸出壓力油，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道 6及單向閥 7，推動(dòng)大活塞 8舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。大活塞 8舉升的速度取決于單位時(shí)間內(nèi)流入大油缸 9中油容積的多少。由此可見，液壓傳動(dòng)是一個(gè)不同能量的轉(zhuǎn)換過程。 5 2.1液壓千斤頂?shù)淖饔?本液壓千斤頂是 杭州萬海五金經(jīng)營部 銷售的 QYL5D油壓千斤 。為三一重工股份有限公司配套加工的外協(xié)件，它用在飛機(jī)的起落架以及吊車，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)的支撐架的機(jī)構(gòu)中，主要是起到支撐作用。因此，該零件的質(zhì)量及精度在使用中是非常重要的，必須制作出合理的工藝規(guī)程以確保零件的質(zhì)量。 2.2液壓千斤頂主要構(gòu)件分析 該系統(tǒng)是一個(gè)組焊件，技術(shù)條件要求為：組焊后加工，熱處理調(diào)質(zhì)達(dá)到 HB240HB280。表面粗糙度最高達(dá)到 Ra2.3 m，最低達(dá)到 Ra12.5 m，尺寸公差較小，另外有一處位置公差要求，這 就需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工過程。本零件用于大批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運(yùn)用了：杠桿原理，帕斯卡原理，單向閥單向?qū)ㄔ淼取?6 3 液壓缸的設(shè)計(jì) 3.1 液壓缸的主要形式及選材 液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。它是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，除單個(gè)使用外，還可幾個(gè)組合 或與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)多 種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)用十分廣泛。 液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類；按作用方式 又可分為單作用式和雙作用式 兩種。 由于液壓缸要承受較大壓強(qiáng)，故液壓缸采用： 45號(hào)鋼 活塞式單作用液壓 缸 。 3.2（液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算）液壓缸的壓力 （ 1） 額定壓力 Pn: 也稱為公稱壓力，是液壓缸能用以長期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面積上的法向力圖 3.1。單位為 Pa，其值為 : Pn=G/A=5 104 （ 3.14 0.2 0.2） =3.98 105 Pa 圖 3.1 液壓缸的計(jì)算簡圖 式中：LF為活塞桿承受的總負(fù)載； A為活塞的工作面積 。 上式表明，液壓缸的工作壓力是由于負(fù)載的存在而產(chǎn)生的，負(fù)載越大，液壓缸的壓力也越大。 表 3.1為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。 表 3.1 液壓缸公稱壓力（ MPa） 0.4 0.63 1 2.5 4 6.3 10 16 20 25 31.5 7 （ 2） 工作壓力 P： 由于活塞的重力大約在 g=10 N左右，要遠(yuǎn)比物體的重力小，所以可以忽略不計(jì)。 所以 LFpA=(g+G)/A=5.001 104 （ 3.14 0.2 0.2） =3.98168 105 Pa Pn = 3.98 105 Pa （ 3） 最高允許壓力 maxp ： 也稱試驗(yàn)壓力，是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為 maxp 1.5Pn =1.5 3.98 105 Pa =5.97 105 Pa 0.6 MPa 3.3液壓缸的輸出力與輸出力 （ 1） 液壓缸的理論輸出力 F 出 等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積，即 F pA =AG=5 104 N 由于液壓缸為單 活塞桿形式，因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等，故液壓缸的的實(shí)際輸出力小于理論作用力。 （ 2） 液壓缸的理論輸入力： F 入 =F 出 A1 A2=5 104 (0.022 0.22)=5 102 N 式中 :A1 表示小液壓缸的橫截面積 ,0.02(m) 表示小液壓缸的半徑 ,A2 表示大液壓缸的橫截面積 ,0.2(m) 表示大液壓缸的半徑 。 3.4 液壓缸的輸出速度 （ 1） 大液壓缸的輸出速度 qv A = nSA1/A2=10 0.3 0.01=0.03 m/min q=nSA1=10 0.3 3.14 (0.02)2=3.768 10-3 L/min 式中： V 為液壓缸的輸出速度； q 為輸入液壓缸工作腔的 流量； A2為大液壓缸工作腔的有效面積； A1 表示小液壓缸的橫截面積； n =10 表示小液壓缸每分鐘回程 10次； S=0.3 m表示小液壓缸工作行程為 300 mm 8 （ 2） 速比 V 2112vvA 式中： V1為活塞前進(jìn)速度； V2為活塞退回速度； A1為活塞無桿腔有效面積； A2為活塞有桿腔有效面積。 速度不可過小，以免造成活塞桿過細(xì)，穩(wěn)定性不好。其值如表 3.2 示： 表 3.2 液壓缸往復(fù)速度比推薦值 工作壓力 p/Mpa 10 1.25 20 20 往復(fù)速度比v 1.33 1.46 2 20 3.5 液壓缸的功率 （ 1）輸出功率 P0：液壓缸的輸出為機(jī)械能。單位 W，其值為 : 0p Fv=5 104 0.03 =1500 W 式中： F為作 用在活塞桿上的外 負(fù)載； v為活塞平均運(yùn)動(dòng)速度。 （ 2） 輸入功率 ip ：液壓缸的輸入為液壓能。單位為 W，它等于壓力和流量的乘積 ， 即 q=nSA1=10 0.3 3.14 (0.02)2=3.768 10-3 L/min ip pq=3.98168 105 3.768 10-3 =1500.3 W 式中： p為大液壓缸的工作壓力； q為大液壓缸的輸入流量。 由于液壓 缸內(nèi)存在能量損失（摩擦和泄露 等 ），因此，輸出功率小于輸入功率。 3.6 小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 （ 1） 小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力 , 即： F=500 N （ 2） 小液壓缸的流速為： V=(A 大 /A 小 ) V 大 =100 0.03=3 m/min （ 3） 小液壓缸的流量為： q=nSA1=10 0.3 3.14 (0.02)2=3.768 10-3 L/min 半徑（ mm ） 壁厚（ mm ） 材料 類型 20 2 HT200 單作用活塞式 9 4 液壓控制閥 4.1 方向控制閥 方向控制閥 是控制液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)方向的，它為單向閥和換向閥兩類。單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種 。 4.2普通單向閥 普通單向閥簡稱單向閥，它的作用是使用油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許反向倒流。圖 4.1 所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)。壓力油從 p1流入時(shí)，克服彈簧3作用在閥芯 2上的力，使閥芯 2向右移動(dòng)，打開閥口，油液從 p1 口流向 p2口。當(dāng)壓力油從 p2 口流人時(shí)，液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，液流不能通過。 （ a）結(jié)構(gòu) 原理圖 （ b）圖形符號(hào) 圖 4.1單向閥 1、 閥體； 2、 閥芯； 3、 彈簧 單向閥的彈簧主要用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使閥芯可靠復(fù)位，為了減小壓力損失，彈簧鋼度較小，一般單向閥的開啟為 0.03 MPa 0.05 MPa（如換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá)到 0.2 MPa 0.6 MPa， 便可當(dāng)背壓閥使用 ） 。 4.3背壓閥 為了液壓缸不超過最高允許壓力 maxp =0.6 Mpa，需要在回油路上并聯(lián)一個(gè) 0.55 MPa的背壓閥。只需將 4.2中設(shè)計(jì)的單向閥換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá)到 0.55 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用。這樣，當(dāng)壓力超過 0.55 MPa時(shí)，背壓閥自動(dòng)打開泄荷，使液壓缸免受損壞。 10 5 拉壓桿和彎曲桿的設(shè)計(jì) 5.1 彎曲桿 (手柄 )的設(shè)計(jì) 工程中常存在大量受彎曲的桿件 ,這些桿件在外力作用下常發(fā)生彎曲變形 ,以彎曲為主要變形的桿件稱為梁 .工程力學(xué)中對(duì)梁作以下規(guī)定 : 梁任一橫截面上的剪力 ,其值等于該截面任一側(cè)梁上所有橫向力的代數(shù)和 。 梁任一橫截面上的彎矩 ,其值等于該截面任一側(cè)所有外力對(duì)形心的力矩的代數(shù)和 。 5.2求得支座反力 試 選擇 45號(hào) 正火鋼 ,設(shè)計(jì)為環(huán)形截面 (如圖 5.5),畫出受力圖 (如圖 5.1 a)進(jìn)行受力分析 ,由梁的平衡方程求得支座反力 (如圖 5.2 b): F1 + F2 - F = 0 (式 5-1) F1L1 - FL2 = 0 (式 5-2) 聯(lián)立 (1)(2)代入數(shù)據(jù) F2=500 N L1=1 M L2=0.2 M ,得 : F1= 125 N F = 625 N 5.3梁的剪應(yīng)力 FS及彎矩 M 以 B點(diǎn)為分界點(diǎn)將 AC桿分為兩段 : AB段 : FS(A) = F1 = 125 N M(B點(diǎn)右側(cè) )=125 (1-0.2)=100 N*M BC段 : FS(C) = - F2 = -500 N M(B點(diǎn)右側(cè) )= 500 0.2 =100 N*M 根據(jù)以上結(jié)果可繪出剪力圖 (圖 5.3 c)和彎矩圖 (圖 5.4 d)： 11 圖 5.1a 受力圖，圖 5.2b支座反力，圖 5.3c 剪力圖 ,圖 5.4d 彎矩圖 5.4確定危險(xiǎn)截面 （ 1） B 點(diǎn)所在截面的彎矩最大 , 即正應(yīng)力最大 , C 點(diǎn)所在截面的剪力最大 ,即切應(yīng)力最 大 。 所以 C,B 兩點(diǎn)所在截面為危險(xiǎn)截面 。 （ 2） B截面的截面系數(shù)為 : 12 3343105986.132)44.01(33.014.332)1(14.3mDwwyz 其中 ： 4.03.0 25.04 Dd D為外徑 , d為內(nèi)徑 (如圖 5.5) B截面的正應(yīng)力為 : max =M/WZ =100/1.5986 10-3 =6.25 104 Pa C截面的切應(yīng)力為 : Tmax =2FS/A =2 500/(3.14 0.3 0.3)=3.538 103 Pa 有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 45號(hào)，正火鋼的許用切應(yīng)力為 30 MPa 40 MPa， 許用正應(yīng)力為 275 MPa， 由于 B 截面的正應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力 ， C 截面的切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力，這樣 勢(shì)必造成鋼材的浪費(fèi)，為節(jié)省鋼材降低成本，提高效益，需要重新選擇材料 。 圖 5.5 環(huán)形截面 圖 5.6 實(shí)心截面 （ 3）重新選擇材料設(shè)計(jì)截面 選用實(shí)心圓柱松木梁 (如圖 5.6),其許用正應(yīng)力為 =7 MPa，其許用切應(yīng)力為T=1 MPa。 B截面的彎曲截面系數(shù)為： WZ = WY = 3.14D3/32 =3.14 0.027/32=2.649 10-3 M3 B截面的正應(yīng)力為 : max = M/WZ =100/2.649 10-3=3.7 104 Pa C截面的切應(yīng)力為 : Tmax = 4FS/3A =4 500/3 (3.14 0.152)=9.436 103 Pa 13 (4)校核強(qiáng)度： max = 3.7 104 Pa = 7 MPa Tmax = 9.436 103 Pa T= 1 MPa 因此，梁的強(qiáng)度是足夠的，其實(shí)際 生活中，許多木材都是能夠滿足其強(qiáng)度的，如柳木，楊木。所以，將梁制成可活動(dòng)的零件，則千斤頂?shù)膽?yīng)用，尤其是在農(nóng) 業(yè)、工業(yè)生活中的應(yīng)用，更為廣泛和方便。 5.5 活塞桿（拉壓桿）的設(shè)計(jì) 工程實(shí)際中經(jīng)常遇到承受軸 向拉伸或壓縮的構(gòu)件。例如，內(nèi)燃機(jī)中的連桿，鋼木組合桁架中的鋼拉桿等 。 承受軸向拉伸或壓縮的桿件稱為拉 壓 桿。實(shí)際拉 壓 桿的形狀，加載和連接方式各不相同，但都可簡化成圖 5.7所示的計(jì)算簡圖，它們的共同特點(diǎn)是作用于桿件上的外力的合力作用線與桿件軸線重合，桿件的主要變形是沿軸線方向的伸長或縮短 。 (1)千斤頂?shù)幕钊麠U即為簡單的拉壓桿，圖 5.7即為水平放置的活塞桿，試選材 HT100，有 機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)（陳立德主編）查得其許 用拉應(yīng)力為 = 80 MPa (2)設(shè)計(jì)截面：選擇拉壓桿的半徑為 r= 4mm 則其許用應(yīng)力為： max = F/A= 500/(3.14 0.004 0.004)=9.95 MPa (3)教核強(qiáng)度 : max = 9.95 MPa = 80 MPa 由此可見 ,滿足其強(qiáng)度 。 (4)確定許用載荷 : Fmax A = (3.14 0.004 0.004) 80 106= 4 103 N 圖 5.7 拉壓桿計(jì)算簡圖 14 6 液壓油的選 用 液壓傳動(dòng)所用液壓油一般為礦物油。它不僅是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，而且還 有 潤滑，冷卻和防銹的作用。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。 為了更好地傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，液壓油應(yīng)具備如下性能： (1)潤滑性能好 ； (2)純凈度好，雜質(zhì)少 ； (3)合適的粘度和良好的粘溫特性 ； (4)抗泡沫性，抗乳化性和防銹性好，腐蝕性小 ； (5)對(duì)熱，氧化，水解都有良好的穩(wěn)定性，使用壽命長 ； (6)對(duì)液壓系統(tǒng)所用金屬及密封件材料等有良好的相容性 ； (7)比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低 。 一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用性能和工作環(huán)境等因素確定液壓油的品種。當(dāng)品種確定后，主要考慮油液的粘度。在確定油液粘度時(shí)主要應(yīng)考慮系統(tǒng)工作壓力，環(huán)境溫度及工作部件 的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大，環(huán)境溫度較高，工作部件運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，為了減少泄漏，宜采用粘度較高的液壓油。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力 小 ，環(huán)境溫度較低，而工作部件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為了減少功率損失，宜采用粘度較低的液壓油。 當(dāng)選購不到合適粘度的液壓油時(shí)，可采用調(diào)和的方法得到滿足粘度要求的調(diào)和油。當(dāng)液壓油的某些性能指標(biāo)不能滿足某些系統(tǒng)較高要求時(shí)，可在油中加入各種改善其性能 的添加劑， 如 抗氧化，抗泡沫，抗磨損，防銹以及改進(jìn)粘溫特性的添加劑，使之適用于特定的場(chǎng)合。 因此 ， 該千斤頂選用 千斤頂專用 液壓油 。 15 7 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7.1熱處理 千斤 頂 絲杠是由連接頭和缸 體組成的 ,它們都是采用 45鋼的。而在它們加工前要經(jīng)過正火處理，以增加它們的切削性能，來消除應(yīng)力，細(xì)化組織，防止產(chǎn)生變形與開裂。接著進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)和精加工。然后需要進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火和低溫回火，以便提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；低溫回火的目的是消除應(yīng)力，防止，磨削加工時(shí)產(chǎn)生裂紋。 加工后需要進(jìn)行保溫處理，可以使 工件不易 變形，誤差較小。最后用冷卻液進(jìn)行處理，為以后使連接頭和 缸 體 的裝配打下基礎(chǔ) 。 7.2制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生 產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機(jī)床配以專用 夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （ 1）連接頭的加工工序如下： 工序一：選擇實(shí)心鋼外徑為 140mm 的毛坯，在下料機(jī)上取 L=100mm 長。 工序二：在 CA6140x1500 車床上夾右端外圓車左端外圓車成 133、車成 121、 42、 100、 8 45、 1.5 45，掉頭夾外圓找正車成 SR80球面。 工序三：檢驗(yàn)。 （ 2）杠體的加工工序如下： 工序一：選擇毛皮 168 28管材，在下料機(jī)上取 L=500mm 長。 工序二：車距左、右端面 100往里車架位見圓， L-60，在左端面車深孔引孔 2.02.0120 ，L=90mm 深 。 工序三：深孔鏜：粗、精鏜內(nèi)孔為 2.02.0120。 工序四：夾左端內(nèi)孔，右端上中心架，在右端車接頭止口配合尺寸 05.00121， L=16深 。 （ 3）組焊件的加工工序如下： 工序一：鉗工：將焊接件備齊，并清洗干凈。 16 用自制夾具按焊接圖裝配并點(diǎn)焊牢固。 工序二：焊接：局部預(yù)熱按圖要求焊接成型，保證質(zhì)量。 工序三：熱處理：硬質(zhì)為 HB240 280后（ 120內(nèi)孔 酸洗干凈）。 工序四：夾右端 130， 左端架中心架車端面?？咨?475mm。車成外圓 167 內(nèi)孔倒角 2 45，調(diào)頭夾外圓上中心架車成 130、焊接尺寸、打中心孔 A3?？傞L，夾頂車成 150、 143、 Tr150 6-7e各尺寸，調(diào)頭夾外圓找正在 0.05內(nèi)上中心架車成 1.01.0160、 2.00160。 工序五：劃 Z3/8位置線。 工序六：鉆孔 Z3/8、 14.4。 工序七：檢驗(yàn) 。 17 8 焊接夾具設(shè)計(jì) 8.1設(shè)計(jì)理由 千斤 頂 絲杠連接頭和 缸 體 在粗加工后，要將兩者焊接到一起，進(jìn)行熱處理，再進(jìn)行最后的成型加工。因本工件是大批量的生產(chǎn)，為了提高加工效率，并能保證加工精度，因此，需設(shè)計(jì)制造專用焊接夾具來保證裝配關(guān)系、焊接效率和質(zhì)量。 8.2焊接夾具的設(shè)計(jì)原理 千斤 頂 絲杠為軸類零件，一般都以中心軸線為基準(zhǔn)來加工其外表面。焊接夾具就是以千斤 頂 絲杠的中心軸線為基準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。 將千斤 頂 絲杠 150的部分放到 60的 V形槽，（如圖 8.1所示）。 圖 8.1 V形槽 圖 8.2 特制螺栓固定 絲杠 缸 體 的軸線與裝夾在機(jī)床上的連接頭的軸線重合，用另一部分 V形槽夾緊杠體，使用特制的螺栓固定 (如圖 8.2所示 )。 這樣千斤 頂絲杠和連接頭就被固定 。用電焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊，使工件的位置固定。點(diǎn)焊后，取下工件，按照技術(shù)要求進(jìn)行焊接就可以了。此焊接夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，定位 作用好。 8.3 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 （ 1） 確定夾具結(jié)構(gòu) 根據(jù)夾具原理的設(shè)計(jì)可知 ：夾具必須加緊杠體，使之在機(jī)床上固定，避免松動(dòng)。為了使連接頭更好的和 缸 體 焊接起來，就設(shè)計(jì)了兩種形狀的夾具，形狀如 圖 8.3 。 18 零件草圖 V型塊草圖 圖 8.3 草圖 （ 2） 夾具非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 a.夾緊蓋零件圖樣 8.4 如下 : 圖 8.4 夾緊蓋 b.夾緊螺栓 零件圖樣 8.5如下 : 圖 8.5 夾緊螺栓 c.連接鉸鏈零件圖樣 8.6如下 : 19 圖 8.6 連接鉸鏈 （ 3） 繪制夾具總裝圖 a.布置圖面 選擇適當(dāng)比例， 在圖紙上 繪出所設(shè)計(jì)的工裝簡略圖（圖 8.7），（圖8.8）各視圖之間要留有足夠的空間以便繪制夾具元件及標(biāo)注尺寸。 b.繪制定位元件 根據(jù)選好的定位基準(zhǔn)面確定定位元件類型、尺寸、結(jié)構(gòu)，將其繪制在相應(yīng)位置上（圖 8.9）。 c.布置對(duì)刀、引導(dǎo)元件 用于保證刀具和夾具相對(duì)位置的對(duì)刀元件類型，結(jié)構(gòu)，空間位置，將其視圖繪制在相應(yīng)位置上。 d.設(shè)計(jì)夾具裝置輔助支承 根據(jù)所確定的夾緊裝置和輔助支承將其視圖繪制在相應(yīng)位置上（圖 8.10）。 20 圖 8.7 浮動(dòng) V型塊 圖 8.8 工裝簡略圖 21 圖 8.9 定位元件 圖 8.10 夾具裝置輔助支承 22 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完大學(xué) 全部基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的， 它是一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用 所掌握的專業(yè)技術(shù)理論 和基本技能來分析和解決工程技術(shù)問題 ，使我們建立正確的工程設(shè)計(jì)思想。通過畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 我們把理論與實(shí)踐相結(jié)合，初步學(xué)會(huì)了如何編寫技術(shù)文件、正確使用技術(shù)資料手冊(cè)及相關(guān)的工具書，培養(yǎng)了我們嚴(yán) 肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，進(jìn)一步鞏固和提高自己所掌握的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，提高了自己的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖以及計(jì)算機(jī)繪圖的能力。是從一名學(xué)生向一名工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變的過渡過程，為我們 以后走上工作崗位打下 了一個(gè)很好的 基礎(chǔ) 。 畢業(yè)設(shè)