車用電動(dòng)液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第23頁合訂第33頁1緒論1.1課題研究的目的和意義據(jù)統(tǒng)訂，國(guó)內(nèi)轎車保有量在2005年達(dá)到900萬輛，在現(xiàn)實(shí)生活中，轎車、吉普賽人在路上換輪胎一直是駕駛員們的頭疼，特別是在炎熱的夏天和寒冷和下雨的冬天，一半以上的早晨換輪胎，身心疲憊，全身泥濘。 隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電動(dòng)葫蘆起重機(jī)手工工具的液壓千斤頂大量出現(xiàn)在市場(chǎng)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，修理汽車、拖拉機(jī)等易抬起車身，維修。 液壓千斤頂以帕斯卡定律為基礎(chǔ)工作，由油箱、大小不同的兩個(gè)壓力缸、單向閥等幾個(gè)部分組成。 動(dòng)作時(shí)，抬起小活塞，向小壓缸吸入油，按下小活塞，則向大壓缸吸入油壓。 通過2個(gè)單向閥門的控制，小活塞對(duì)油的壓力傳遞給大活塞，重物被頂起

2、。 由于小的活塞不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以把重物推到一定的高度。 動(dòng)作完成后，開閉截?cái)嚅y，使大壓氣缸和油箱連通。 此時(shí)，只需對(duì)大的活塞施加一點(diǎn)壓力，大的活塞就會(huì)落下，油就會(huì)流向油箱。千斤頂有機(jī)械千斤頂和油千斤頂兩種，原理各不相同。 原理上，液壓千斤頂是基于帕斯卡定律的，施加在較小的活塞上的壓力比較小，施加在較大的活塞上的壓力也比較大，可以保持液體的靜止。 通過液體的傳遞可以在不同的端部得到不同的壓力，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。 機(jī)械千斤頂采用機(jī)械原理，使駕駛盤往復(fù)，拔爪后旋轉(zhuǎn)棘齒間隙，小傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)大圓錐齒輪，使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，提升或降低升降套筒，達(dá)到電動(dòng)葫蘆起重機(jī)張力的功能。 沒有液壓千斤頂那么簡(jiǎn)單。千斤頂采用液

3、壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：(1)由于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)是油管的連接，通過油管的連接，能夠容易且靈活地配置執(zhí)行機(jī)構(gòu)，比機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)更優(yōu)越。(2)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)重量輕、緊湊、慣性小。(3)傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)荷變化時(shí)速度穩(wěn)定。(4)通過油壓裝置的過負(fù)荷保護(hù)容易，通過設(shè)置泄壓閥等，油壓機(jī)可以自我潤(rùn)滑，因此壽命長(zhǎng)。(5)油壓機(jī)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)置、制造、普及。隨著生活水平的發(fā)展，人性化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)越來越受到人們的喜愛。 電動(dòng)液壓千斤頂采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與機(jī)械人卡爪的手動(dòng)千斤頂相比，具有使用方便、運(yùn)行順暢等優(yōu)點(diǎn)。 目前，液壓技術(shù)越來越完善，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，液壓傳動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品成本也逐漸下降，因此低成本電動(dòng)液壓

4、千斤頂擁有巨大的市場(chǎng)。1.2課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀自從18世紀(jì)末英吉利研制出世界上第一臺(tái)壓力機(jī)以來，液壓傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)有200年的歷史。 到20世紀(jì)30年代為止廣泛應(yīng)用于電動(dòng)葫蘆起重機(jī)、工作母機(jī)、工程機(jī)械。 第二次世界大戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，出現(xiàn)了響應(yīng)快、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)裝備的各種軍事兵器。 二戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后的液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民間工業(yè)，液壓技術(shù)逐漸應(yīng)用于各種機(jī)械人和自動(dòng)生產(chǎn)線。本世紀(jì)六十年代以后，液壓技術(shù)隨著核電源、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展迅速發(fā)展。 因此，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的真正發(fā)展也不過近三四十年。 現(xiàn)在的油壓技術(shù)正向著急速、高壓、大功率、高效率、低噪音、耐久性、高集成化的方向發(fā)展。 在云

5、同步，新型油壓機(jī)和油壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)置修訂(CAD )、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT )、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC )、機(jī)電學(xué)技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)今液壓傳動(dòng)裝置和控制技術(shù)的發(fā)展和研究方向。我國(guó)液壓技術(shù)最早應(yīng)用于工作母機(jī)和鍛壓設(shè)備，隨后又應(yīng)用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。 目前，中國(guó)的油壓機(jī)從國(guó)外引進(jìn)了一些油壓機(jī)、生產(chǎn)技術(shù)，隨著自行修訂，形成了一個(gè)系列，并廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。目前，液壓技術(shù)應(yīng)用廣泛，在各個(gè)領(lǐng)域，液壓千斤頂?shù)脑O(shè)置修訂也越來越人性化，目前國(guó)內(nèi)外千斤頂性能滿足要求，還將千斤頂操作彈性納入考慮。 根據(jù)實(shí)際需求，目前市場(chǎng)上的千斤頂有YZ系列千斤頂、超薄千斤頂、自搖滾樂千斤頂?shù)阮愋汀?千斤頂

6、也有電動(dòng)千斤頂和手動(dòng)千斤頂。 像電動(dòng)千克力磅那樣，以油壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行了修訂，具有上推重量大、上推順暢、操作容易等優(yōu)點(diǎn)。 手動(dòng)千斤頂以螺紋千斤頂為代表，通過螺紋傳動(dòng)抬起重物。1.3課題研究的主要內(nèi)容(1)千斤頂?shù)脑O(shè)定修訂引起的電動(dòng)液壓千斤頂?shù)恼w方案。(2)根據(jù)工作狀況設(shè)定液壓千斤頂?shù)木唧w構(gòu)造，決定主要零配件的殘奧儀表，進(jìn)行千斤頂?shù)牧闩浼?qiáng)度檢查。(3)制作二維零件圖及整體裝配示意圖。2電動(dòng)液壓千斤頂概論2.1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D2.1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D1操作桿駕駛盤2-小氣缸3-小活塞4，7 -單向閥5-吸管6，10 -配管8-大活塞9-大氣缸11-截?cái)嚅y12-油箱圖2.1是液壓千斤頂

7、的工作原理圖。 大缸9和大活塞8構(gòu)成提升缸。 桿駕駛盤1、小缸2、小活塞3、單向閥4、7構(gòu)成手動(dòng)液壓泵。 若抬起駕駛盤使小活塞向上移動(dòng)，則小活塞下端油室容積增大而成為局部真空，此時(shí)單向閥4打開，若經(jīng)由吸管5強(qiáng)力按下從滑油箱12吸引油的駕駛盤，則活塞下降，活塞下室的壓力上升，單向閥4打開單向閥7打開，下室的油液經(jīng)由配管6進(jìn)入提升缸9的下室，使大活塞8向上移動(dòng)，推起重物。 再次提起駕駛盤吸油時(shí)，止逆閥7自動(dòng)關(guān)閉，防止油液逆流，防止重物自然落下。 通過反復(fù)拉駕駛盤，不斷地向提升缸的下室注入油壓，可以慢慢地提升重物。 一打開截?cái)嚅y11，提升缸下室的油液就通過配管10、截?cái)嚅y11流向油箱，重物向下移動(dòng)。

8、 這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼Ｔ谶@次的設(shè)定修訂中，為了使液壓千斤頂?shù)牟僮鞲邮×Γ瑢⑿』钊?qū)動(dòng)從手動(dòng)改變?yōu)殡妱?dòng)，利用汽車的香煙的電源，使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)適當(dāng)?shù)钠妮啓C(jī)構(gòu)，使活塞上下移動(dòng)。2.2設(shè)定修訂要件本課題的設(shè)定修正要求(1)修訂2級(jí)液壓缸。(2)千斤頂季夏季夏千斤頂?shù)闹亓繛?.0t。千斤頂?shù)纳仙叨葹?50mm。(4)千斤頂?shù)尿?qū)動(dòng)馬達(dá)要求電壓為12V直流電壓。2.3確定總體方案2.3.1液壓回路設(shè)定修訂圖2.2液壓回路圖根據(jù)液壓千斤頂工作原理圖2.1，結(jié)合本課題的設(shè)定要求和配置狀況，設(shè)定修正的液壓千斤頂油壓回路原理圖如圖2.2所示。 圖中的液壓泵預(yù)定采用單向柱塞泵，由偏心輪驅(qū)動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

9、吸油行程柱塞泵由止逆閥2從油箱吸油，在壓力油行程，止逆閥2關(guān)閉，止逆閥1打開，工作油輸出給頂起液壓缸，需要提升負(fù)荷時(shí)為了防止馬達(dá)和油壓系統(tǒng)過載、破損，在油路中設(shè)置安全閥，如果管路堵塞，或在其他情況下油壓過大，則液壓油打開安全閥，流入油箱。2.3.2整體構(gòu)造設(shè)定修訂此次修訂的千斤頂結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。圖2.3液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖該電動(dòng)液壓千斤頂由12V直流電機(jī)、偏心輪機(jī)構(gòu)、柱塞缸、2級(jí)千斤頂缸和多個(gè)控制閥及操縱控制器等組成。 由大小的活塞和2級(jí)油壓缸雙搖滾樂構(gòu)成千斤頂油缸。 動(dòng)作時(shí)，將電源插頭插入汽車的煙盒的套接口，推一推操縱控制支重輪的開關(guān)，12V直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪機(jī)構(gòu)使柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)偏

10、心輪機(jī)構(gòu)使柱塞向右移動(dòng)，柱塞下端的油室容積增大，形成局部真空。 一旦柱塞向左移動(dòng)，柱塞下室的壓力上升，彈簧球關(guān)閉油，下室的油液通過管路進(jìn)入頂起液壓缸的下室，使大活塞向上移動(dòng)，頂起重物。 如果柱塞再次向右移動(dòng)，則與頂起液壓缸連接的彈簧球會(huì)自動(dòng)關(guān)閉大液壓缸的通訊端口，使油液不會(huì)逆流，使重物不會(huì)自行落下。 由于使柱塞不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油壓不斷地進(jìn)入頂升缸的下室，能夠使重物慢慢地上升。 打開2資金頭寸2通訊端口電磁閥時(shí)，平視缸下室的油液通過配管、電磁閥流向油箱，重物向下移動(dòng)。2.3.3子大板塊電路設(shè)定修訂為了便于攜帶，千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸不能太大。 傳動(dòng)比一定時(shí)，修正的柱塞油缸的尺寸一般較小，用軟管連接時(shí)，軟

11、管的內(nèi)徑較小，管路的油壓損失較大。 像液壓油一樣濃厚，管的內(nèi)徑小的話管路容易堵塞，會(huì)影響千斤頂?shù)恼?dòng)作。 采用基礎(chǔ)平板油路，不僅減少了很多管道零配件，還減少了很多管道連接方面的麻煩，在極簡(jiǎn)化系統(tǒng)的同時(shí)，還增大了油路的內(nèi)徑。 修改后的基礎(chǔ)平板電路如圖2.4所示。圖2.4底板裝配示意圖在底板的設(shè)置修訂過程中，一盞茶考慮了加工的可行性。 活塞桿向外移動(dòng)時(shí)，活塞缸內(nèi)的壓力變小，彈簧球1被推開，彈簧球2堵塞油路，此時(shí)液壓缸中被吸入液壓油。 一旦柱塞桿被按下，則柱塞缸內(nèi)的壓力增大，彈簧球1關(guān)閉油路，彈簧球2被推開，油液被推入頂起缸。 需要打開負(fù)載時(shí)，打開2資金頭寸2通訊端口電磁閥，液壓油進(jìn)入油箱。 如果

12、油路的某處堵塞，則系統(tǒng)內(nèi)的油壓增大，此時(shí)上端的安全閥彈簧被推開，油液通過安全閥向油箱流動(dòng)。2.3.4缸蓋氣缸設(shè)定修訂千斤頂油缸的設(shè)定修正結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示圖2.5千斤頂氣缸的結(jié)構(gòu)圖為了縮小液壓千斤頂?shù)耐庑纬叽?，便于攜帶，此次修訂的千斤頂氣缸由2級(jí)活塞驅(qū)動(dòng)。 第1級(jí)液壓缸的活塞桿為第2級(jí)缸筒，伸長(zhǎng)后可獲得較長(zhǎng)的動(dòng)作行程，可保持收縮時(shí)的結(jié)構(gòu)尺寸較小。 第一級(jí)氣缸蓋搖滾樂和氣缸蓋采用焊接，氣缸蓋搖滾樂和氣缸蓋采用螺紋連接。 二級(jí)活塞和活塞桿采用一體式。 在活塞和汽缸搖滾樂之間，為了用o型圈安全地方便使用密封千斤頂，在活塞桿的端部用螺絲部件連接槽部件，卡合在轎車的對(duì)應(yīng)突起上，支撐轎車。 千斤頂動(dòng)作中

13、，第1段的活塞上升到最高時(shí)，第2段開始被推出，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的壓力比第1段增大。2.3.5柱塞氣缸設(shè)定修訂柱塞油缸的結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示圖2.6柱塞缸結(jié)構(gòu)圖此次修訂的柱塞缸由柱塞、彈簧、密封工作室等構(gòu)成，其工作原理通過密封工作室的容積大小交替變化來實(shí)現(xiàn)，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能量的能量轉(zhuǎn)化裝置，向油壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和產(chǎn)水量的液體活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起的容積變化，要配合對(duì)應(yīng)的單向閥進(jìn)行吸油和壓力油。 一般柱塞和缸體的孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性好，所以一般效率高。2.4電動(dòng)液壓千斤頂使用注意事項(xiàng)1 )使用前，請(qǐng)向電池提供一盞茶的電力，以免電力不足。2 )提起汽車時(shí)，請(qǐng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)，將變

14、速器置于空檔位置，拉手施加剎車器定。3 )可以根據(jù)需要用發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電輔助，這時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作，但一定要使變速器空檔，以免汽車的動(dòng)作傷害人。 汽車抬起來后，請(qǐng)馬上關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。4 )在汽車下辦事兒時(shí)，為了確保安全，必須用可靠的支撐物安全且可靠地支撐汽車。3殘奧儀表確定3.1電機(jī)選擇圖3.1電機(jī)根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，參考相關(guān)設(shè)定修訂手冊(cè)，確定系統(tǒng)壓力p=12.5MPa、液壓缸的最大支承重量F=1.010N使第二級(jí)液壓缸的上升速度v=0.005m/s根據(jù)公式化學(xué)基(3.1)式中d液壓缸內(nèi)徑、mm；p系統(tǒng)工作壓力、MPa；F最大支持質(zhì)量，n。設(shè)d=32mm此時(shí)液壓缸內(nèi)的壓力產(chǎn)水量Q系統(tǒng)的產(chǎn)水量。此時(shí)液壓缸

15、為了支承重物而使用的電力(3.2)(3.3)式中電機(jī)的額定功率，w；機(jī)械損失，即摩擦引起的功率損失，由于在本系統(tǒng)中兩個(gè)油壓缸的效率近似相同，一般=0.9。 本系統(tǒng)取0.9容量損失是由于內(nèi)漏、空化作用和油液在高壓下壓縮導(dǎo)致的產(chǎn)水量損失，是內(nèi)漏的主要原因，本設(shè)定修正為=1。可以讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)設(shè)定為=70W根據(jù)機(jī)械設(shè)定修改手冊(cè)及網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資料查詢，電機(jī)選擇12v直流、70W、n=30r/min。驗(yàn)證電機(jī)是否滿足一級(jí)要求：調(diào)查機(jī)械設(shè)定修正手冊(cè)初步選擇第一段內(nèi)徑d=50mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的外徑為D=60mm。第一段的上升平均速率是(3.4)公式中Q系統(tǒng)的產(chǎn)水量、d液壓缸內(nèi)徑、mm；上升速度，m/s。可以讀取

16、數(shù)據(jù)有根據(jù)(3.5)pleasecontactq 3053703061 giveyoumoreperfectdrawings3.2千斤頂油缸殘奧表的確定由于采用伸縮式套筒氣缸，本課題的設(shè)定要求伸縮量為150mm，因此只要采用兩級(jí)氣缸即可，當(dāng)該類型的氣缸動(dòng)作時(shí)，其輸出速度和輸出力發(fā)生變化，其原理圖如下所示圖3.2千斤頂油缸的原理圖3.2.1液壓缸的輸出力液壓缸的輸出力是提升重物的重力，即負(fù)荷力。 根據(jù)本課題的要求，千斤頂要求頂起的重量為1.0t，即最大負(fù)荷為F=。3.2.2液壓缸工作中的阻力液壓缸工作中除了克服負(fù)荷力外，還受到慣性力、運(yùn)動(dòng)零配件的摩擦阻力、運(yùn)動(dòng)零配件的自重、門油背壓阻力等作用。 在此次的設(shè)定修訂中，由于利用液壓缸的效率近似地決定液壓缸各部分的尺寸，因此沒有對(duì)各阻力的大小等進(jìn)行詳細(xì)的研究。3.2.3液壓缸的輸出速度單活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸懸垂時(shí)的速度(3.6)式中v活塞的外伸速度、m/s；Q 進(jìn)入液壓缸的產(chǎn)水量A 活塞的作用面積d 活塞直徑，m。第二級(jí)液壓缸的速度設(shè)定為=0.002m/s從上式可知，第一級(jí)液壓缸的速度3.2.4液壓缸的上升時(shí)間(3.7)活塞桿出差時(shí)式中t液壓缸的作用時(shí)間，s；V液壓缸的容積A液壓缸的作用面積s液壓缸行程，m