PAGE10PAGE9PAGEI摘要隨著工業(yè)發(fā)展的越來越快，工業(yè)化程度的不斷深入，大尺寸、大重量、不規(guī)則表面的工件越來越多的成為工廠加工的對象。在加工過程中，如何準(zhǔn)確地將這些工件升級到預(yù)定位置成為最難解決的問題。此時(shí)，傳統(tǒng)的千斤頂和起重機(jī)等設(shè)備已不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)要求。在這種環(huán)境下，同步頂升系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，在建筑、機(jī)械加工、造船等行業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。在千斤頂機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了法蘭型液壓缸原型，并在此基礎(chǔ)上針對液壓千斤頂?shù)氖褂锰匦赃M(jìn)行了調(diào)整。最后成形時(shí)所包含的主要部件是底座、油缸、底蓋、活塞、導(dǎo)向套、支撐套、鎖母、球頭、工作臺等。需要對重要部件進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)?！娟P(guān)鍵詞】:千斤頂；設(shè)計(jì)；機(jī)械

AbstractAtpresent,China'sindustryisdevelopingfasterandfaster,andthedegreeofindustrializationcontinuestodeepen,largesize,heavyweight,irregularsurfaceoftheworkpiecemoreandmorebecometheobjectoffactoryprocessing.Intheprocessofprocessing,howtoaccuratelyupgradetheseworkpiecestoapredeterminedpositionbecomesthemostdifficultproblemtosolve.Atthistime,traditionaljacksandcranesandotherequipmentcannotmeettheexistingproductionrequirements.Itisalsointhisenvironmentthatsynchronousjackingsystememergesasthetimesrequire,andplaysanincreasinglyimportantroleinconstruction,mechanicalprocessing,shipbuildingandotherindustries.Inthedesignofthemechanicalstructureofthejack,theprototypeoftheflangehydrauliccylinderisadopted,andonthisbasis,theusecharacteristicsofthehydraulicjackareadjusted.Themainpartsincludedinthefinalformingarethebase,cylinder,bottomcover,piston,guidesleeve,supportsleeve,lockmother,ballhead,worktable,etc.Itisnecessarytocheckthestrengthofimportantparts.[Keywords]Jack;Design;Machinery目錄TOC\o"1-2"\h\z\u前言 61.液壓千斤頂總述 71.1選題背景 71.2液壓千斤頂?shù)母攀?82.1技術(shù)特點(diǎn) 92.2基礎(chǔ)參數(shù) 93.1液壓千斤頂工作原理 103.2液壓千斤頂總體設(shè)計(jì) 114.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 134.2進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 144.3液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 155液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 185.1液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 185.2活塞桿直徑強(qiáng)度及穩(wěn)定性校驗(yàn) 265.3液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 275.4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 286液壓輔助元件 366.1連接管件 366.2液壓管接頭 376.3閥類零件的選擇 386.4油箱的設(shè)計(jì) 406.5液壓油的選擇 427熱處理工藝 437.1液壓千斤頂熱處理 438彎曲桿手柄 448.1彎曲手柄的設(shè)計(jì) 448.2支座反力求解 448.3桿的剪切應(yīng)力Fs和彎矩M 448.4確定危險(xiǎn)截面 469總結(jié) 48參考文獻(xiàn) 49加扣扣：1304139763或1064457796，購買發(fā)CAD圖紙及相關(guān)文檔1.緒論1.1選題背景早在20世紀(jì)40年代，國外汽車維修部門就開始使用臥式千斤頂，但由于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和使用原因，千斤頂尺寸大，承載能力低。后來，隨著社會需求的增加和千斤頂技術(shù)的發(fā)展，90年代初大多數(shù)國外用戶用臥式千斤頂代替了立式千斤頂，90年代末，國外開發(fā)了充氣式千斤頂和便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯?。充氣千斤頂是保加利亞汽車運(yùn)輸協(xié)會發(fā)明的。它由彈性很強(qiáng)的橡膠制成。使用時(shí)，千斤頂用軟管與汽車排氣管連接。15-20秒后，千斤頂膨脹成一個(gè)圓柱體。這種千斤頂可以把115t重的汽車頂起70cm。Power-RiserⅡ型便攜式液壓千斤頂則可用于所有類型的鐵道車輛,包括裝運(yùn)三層汽車的貨車、聯(lián)運(yùn)車以及高車頂車輛。同時(shí)它具有一個(gè)將負(fù)載定位的機(jī)械鎖定環(huán),一個(gè)三維機(jī)械手,一個(gè)全封閉構(gòu)架以及一個(gè)用于防止雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外一種名為TruckJack的便攜式液壓千斤頂則可用于對已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧進(jìn)行快速的現(xiàn)場維修。該千斤頂能在現(xiàn)場從側(cè)面對裝有70～125t級轉(zhuǎn)向架的大多數(shù)卸載貨車進(jìn)行維修,并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道碴或軌枕作承。隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展,汽車隨車千斤頂?shù)囊笠苍絹碓礁?同時(shí)隨著市場競爭的加劇,用戶要求的不斷變化,將迫使千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)質(zhì)量要不斷提高,以適應(yīng)用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕,攜帶方便,外形美觀,使用可靠,還會對千斤頂?shù)倪M(jìn)一步自動化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用經(jīng)濟(jì)、情報(bào)、技術(shù)、生產(chǎn)等各類原理知識,使千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)工作真正優(yōu)化?如何在設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性勞動和集體智慧,提高產(chǎn)品的使用價(jià)值及企業(yè)、社會的經(jīng)濟(jì)效益?如何在知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代充分利用各種有利因素,對資源進(jìn)行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。1.2液壓千斤頂?shù)母攀鲆簤呵Ы镯敺譃橥ㄓ煤蛯Ｓ脙深?。通用液壓千斤頂適用于起重高度不大的各種起重作業(yè)。它由1手動泵2液壓缸3排油單向閥4進(jìn)油單向閥5油箱6截止閥等主要部分組成。工作時(shí)，只要往復(fù)扳動搖把，使手動油泵不斷向油缸內(nèi)壓油，由于油缸內(nèi)油壓的不斷增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上運(yùn)動。打開回油閥，油缸內(nèi)的高壓油便流回儲油腔，于是重物與活塞也就一起下落。專用液壓千斤頂使專用張拉機(jī)在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)對預(yù)應(yīng)力鋼筋施加張力。大多數(shù)專用液壓千斤頂都是雙作用的。常用的有兩種類型：穿孔型和錐形錨。穿孔千斤頂適用于鋼筋或鋼絲束的張拉。主要由張緊缸、頂升缸、頂升活塞和彈簧組成。其特點(diǎn)是：沿?fù)?dān)架軸線有一個(gè)穿孔通道，鋼筋（或鋼絲）穿入后用工具錨定在尾部。其工作原理：拉伸時(shí)，打開前后油嘴，從后油嘴向拉伸油室供油，向后移動氣缸體。由于鋼索錨定在千斤頂層的工具錨上，鋼索通過工具被千斤頂拉長。當(dāng)電纜拉伸到所需長度時(shí)，關(guān)閉后噴嘴，將油從前噴嘴輸送到上缸，使上缸活塞向前移動并固定住錨塞，然后將錨塞壓入錨環(huán)，以錨定電纜。打開后噴嘴，繼續(xù)從前一個(gè)噴嘴供油，然后張緊氣缸向前移動，氣缸中的機(jī)油返回。最后，打開前噴嘴，使頂部壓力缸中的油可以循環(huán)，并且由于復(fù)位彈簧的作用，頂部壓力活塞可以恢復(fù)到原來的位置。液壓千斤頂按其結(jié)構(gòu)、用途可分為1立式螺紋連接液壓千斤頂表征字母QYL2立臥兩用液壓千斤頂表征字母QW。型號表示方法如：額定起重量為5t的普通行程的手動立式液壓千斤頂?shù)臉?biāo)記為：千斤頂QYL5JB2104;額定起重量為5t的低行程的手動立式油壓千斤頂?shù)臉?biāo)記為：千斤頂QYL5DJB2104;額定起重量為320t的立臥兩用油壓千斤頂?shù)臉?biāo)記為：千斤頂QW320JB2104。液壓千斤頂?shù)募夹g(shù)要求：1產(chǎn)品應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)要求，并按經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣和有關(guān)技術(shù)文件制造。2千斤頂在溫度為－20到+45℃的環(huán)境中應(yīng)能有效地工作。固定密封處不得漏油，運(yùn)動密封處只允許油膜存在，手柄操作力應(yīng)符合要求，且無異?，F(xiàn)象。3千斤頂應(yīng)有可靠的安全裝置。1.3設(shè)計(jì)目的在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們經(jīng)常遇到一些重物，如重型子機(jī)床、地下軌道等，在沒有起重設(shè)備的情況下移動或起重。依靠手動操作是非常困難的，這需要使用液壓千斤頂來幫助我們。液壓千斤頂與我們的生活息息相關(guān)，已廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、汽車維修等部門。因此，液壓千斤頂技術(shù)的發(fā)展將直接或間接地影響到這些部門的正常運(yùn)行和工作。千斤頂是最簡單的起重設(shè)備，起重高度較?。ㄐ∮?米）。它有兩種類型：機(jī)械式和液壓式。液壓千斤頂主要用于工廠、礦山、運(yùn)輸?shù)炔块T的車輛修理等起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧、牢固、靈活可靠，一人攜帶、操作。液壓千斤頂是一種應(yīng)用廣泛的工具，采用優(yōu)質(zhì)材料鑄造而成，保證了液壓千斤頂?shù)馁|(zhì)量和使用壽命。

2主要技術(shù)特點(diǎn)及參數(shù)2.1技術(shù)特點(diǎn)1液壓千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，能平穩(wěn)起升重物且傳動效率較高適合于搶險(xiǎn)救災(zāi)。2液壓千斤頂在-20℃~+45℃的環(huán)境中能正常有效地工作。固定密封處不得漏油，運(yùn)動密封處只允許有油膜存在，手柄操作力應(yīng)符合要求且無異?，F(xiàn)象。3液壓千斤頂容易漏油，不宜長時(shí)間支撐物體，液壓缸與活塞配合部分密封采用尼龍碗型密封件和O型密封圈組合密封，橡膠具有良好的彈性，受力變形后能及時(shí)迫使尼龍碗唇邊與缸壁貼合起到良好的密封。2.2基礎(chǔ)參數(shù)液壓千斤頂?shù)闹饕A(chǔ)參數(shù)如下表2-1所示：表2-1液壓千斤頂基礎(chǔ)參數(shù)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件最大起升重量最大行程L液壓缸5t200mm方案一：液壓千斤頂?shù)牟捎檬直c小型液壓缸組成的手動液壓泵驅(qū)動帶動執(zhí)行元件大液壓缸的舉升運(yùn)動。方案二：液壓千斤頂采用電動液壓泵來驅(qū)動大液壓缸舉升運(yùn)動。分析：在這里我們需要千斤頂結(jié)構(gòu)簡單且操作方便最重要的是適合野外工作，因此我們在這里選擇第一種方案手動液壓千斤頂來研究。手柄操作力取60N，起升進(jìn)程（單位mm）4mm，泵芯直徑（單位mm）12mm，活塞直徑（單位mm）90mm手柄操作力對小液壓缸的作用力容易算的為300N查閱資料根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定液壓缸最大上升速度為5m/min，液壓千斤頂啟動加速時(shí)間?t=0.13液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砗涂傮w設(shè)計(jì)3.1液壓千斤頂工作原理3.1.1液壓千斤頂?shù)脑韴D圖3-1液壓千斤頂原理圖液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)如上圖所示：1油泵的手柄2油泵缸體3排油單向閥4吸油單向閥5油箱6、7、8、9連接油箱、液壓缸和泵缸的管路8截止閥11液壓缸12重物。3.1.2液壓千斤頂?shù)慕M成；液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（液壓缸）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)組成。1.動力元件（油泵）主要將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能是液壓傳動的動力部分。2.執(zhí)行元件（液壓缸）它將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。3.控制元件（各種閥）對液壓系統(tǒng)壓力、流量、流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。4.工作介質(zhì)液壓傳動中的液壓油或者乳化劑。5.輔助元件各種管路和油箱。3.1.3液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?；工作原理是扳?往上走帶動小活塞向上，小液壓缸下腔容積增大而形成局部真空，排油單向閥3關(guān)閉，油箱里的油通過油管和吸油單向閥門4被吸進(jìn)小活塞下腔，扳手往下壓時(shí)帶動小活塞向下，小液壓缸下腔容積減小，液壓油受擠壓壓力升高，吸油單向閥關(guān)閉，小活塞下部的油通過內(nèi)部油路和單向閥門3被壓進(jìn)大活塞下部，推動活塞。如此不斷上下拌動杠桿，則不斷有液壓油進(jìn)入大液壓缸下腔推動活塞頂起重物。因杠桿作用原理將手上的力增大數(shù)十倍作用到小液壓缸活塞上，大活塞面積又是小活塞面積的數(shù)十倍，有手動產(chǎn)生的油壓被擠進(jìn)大活塞，有帕斯卡原理知大小活塞面積比與壓力比相反。這樣一來，手上的力通過扳手到小活塞上增大了十多倍(暫按10倍)，小活塞到大活塞力有增大十多倍(暫按10倍)，到大活塞力量=10X10=100倍的力量了實(shí)現(xiàn)了用很小的力量頂起了較重的物體。截止閥8打開液壓缸中的活塞在自重的作用下實(shí)現(xiàn)回程動作。3.2液壓千斤頂總體設(shè)計(jì)經(jīng)過調(diào)研了解到，國內(nèi)市場對于千斤頂?shù)男枨罅勘容^大，比如鐵路、汽車、輪船等行業(yè)應(yīng)用廣泛，特別是在汶川地震搶險(xiǎn)救災(zāi)中千斤頂起到了至關(guān)重要的作用，針對這種情況確定方案：1.為了使起升重物平穩(wěn)采用液壓動力舉升裝置。2.考慮到野外搶險(xiǎn)救災(zāi)，液壓千斤頂重量要輕要容易移動，采用單活塞桿單作用液壓缸使結(jié)構(gòu)簡便減輕千斤頂重量。3.考慮到野外搶險(xiǎn)救災(zāi)，要爭取時(shí)間故液壓千斤頂操作要簡便易行故采用手動液壓泵，而不采用電動。3.2.1液壓千斤頂主要參數(shù)的選擇；查閱相關(guān)資料參考文獻(xiàn)【2】確定液壓千斤頂?shù)钠鹕畲笾亓繛?t，最大行程為200mm，主要結(jié)構(gòu)液壓缸為單活塞單作用油缸。3.2.2液壓缸的設(shè)計(jì)步驟；1.設(shè)計(jì)依據(jù):（1）液壓缸的用途和工作條件。（2）工作結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、負(fù)載情況、行程大小和動作要求等。（3）液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量。（4）有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。國家隊(duì)額定壓力、速比、剛內(nèi)經(jīng)外徑活塞桿直徑及進(jìn)出口連接尺寸等都做了規(guī)定（建有關(guān)手冊）。2.設(shè)計(jì)步驟:（1）液壓缸類型和各部分結(jié)構(gòu)形式的選擇。（2）基本參數(shù)的確定。確定工作負(fù)載、工作速度、速比、工作行程。（這些參數(shù)應(yīng)該是已知的。）確定缸內(nèi)經(jīng)、活塞桿直徑、導(dǎo)向長度等。（這些參數(shù)應(yīng)該是未知的。）（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算和驗(yàn)算進(jìn)行缸筒壁厚、缸蓋厚度的計(jì)算，活塞桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算，以及各部分連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。（4）進(jìn)行導(dǎo)向、密封、防塵、排氣和緩等裝置的設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。）（5）整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，繪制裝配圖和零件圖。應(yīng)當(dāng)指出，對于不同類型和結(jié)構(gòu)的液壓缸，其設(shè)計(jì)內(nèi)容有所不同，而且各參數(shù)之間往往具有各種內(nèi)在聯(lián)系，需要綜合考慮反復(fù)驗(yàn)算才能獲得比較滿意的結(jié)果，所以設(shè)計(jì)步驟也不是固定不變的。

4液壓傳動的設(shè)計(jì)液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動地優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。在液壓傳動中，液壓缸就是一個(gè)最簡單而又完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的過程可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。4.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求4.1.1設(shè)計(jì)步驟液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來說，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。（1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；（2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；（3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；（4）選擇液壓元件；（5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；4.1.2明確設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。（1）主機(jī)的概況：用途、性能、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；（2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；（3）液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式，運(yùn)動速度；（4）各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；（5）對調(diào)速范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)速精度等性能方面的要求；（6）自動化程度、操作控制方式的要求；（7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；（8）對效率、成本方面的要求。4.2進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。4.2.1液壓缸載荷組成和計(jì)算下圖是一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注圖上，其中Fw是作用在活塞桿上的外部載荷，作用在活塞桿上的外部載荷包括液壓缸軸線方向的活塞重力Fg，導(dǎo)軌的摩擦力Ff和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力Fm。（1）工作外載荷Fw常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向如與活塞運(yùn)動方向相同為負(fù)，相反為正。當(dāng)液壓缸舉升小車時(shí)，工作載荷為（2）導(dǎo)軌摩擦載荷Ff根據(jù)成大先主編的《械設(shè)計(jì)手冊（第六版）》中237頁可知對于豎直導(dǎo)軌公式：1式中FN——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）;μ——摩擦系數(shù)（3）慣性載荷根據(jù)成大先主編的《械設(shè)計(jì)手冊（第六版）》中238頁可知慣性載荷公式：2式中a——加速度；a=?υ/?t?υ——速度變化量（m/s）；?t——起動或制動時(shí)間（s）。一般機(jī)械?t=0.1~0.5s,對輕載低速運(yùn)動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取?υ/?t=0.5~1.5m/s2液壓千斤頂上升的最大速度設(shè)為5m/min，啟動和制動時(shí)間?t為0.1s，則加速度a=0.83m/s24.3液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。用20號鋼的力學(xué)性能略低,且不能調(diào)質(zhì),應(yīng)用較少;當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時(shí),則應(yīng)采用焊接性能較好的35號缸,粗加工后調(diào)質(zhì);一般情況下,均采用45鋼,并調(diào)質(zhì)到241~285HB。液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋、導(dǎo)向套的材料和技術(shù)要求見下表2內(nèi)容。表4-1液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求零件名稱材料主要表面粗糙度技術(shù)要求缸體45號無縫鋼管液壓缸內(nèi)圓柱表面粗為:Ra0.2~0.4μm(1)內(nèi)徑用H8~H9的配合；(2)內(nèi)徑D的圓度公差值按10級精度選取，圓柱度公差值按8級精度選?。?3)缸體端面T的垂直度公差值按7級精度選?。?4)為防止腐蝕和提高壽命,內(nèi)徑表面鍍0.03~0.04mm厚的硬鉻,再進(jìn)行拋光,缸體外涂耐腐蝕油漆活塞耐磨鑄鐵活塞外圓柱表面粗糙度為:Ra0.8~1.6μm(1)外徑D對內(nèi)孔D1的徑向跳動公差值，按7、8級精度選??；(2)端面T對內(nèi)孔D1軸線的垂直度公差值，按7級精度選取；(3)外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級精度選取；(4)活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)取f7~f9配合,內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8活塞桿實(shí)心活塞桿：45鋼桿外圓柱面粗糙度為：Ra0.63μm（1）材料熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB；(2)活塞桿d和d1的圓度公差值，按9、10或11級精度選??；（3）活塞桿d的圓柱度公差值，按8級精度選?。?4)活塞桿d對d1的徑向跳動公差.0值，應(yīng)為0.01mm；(5)活塞桿與導(dǎo)向套采用H8/f7配合，與活塞的連接采用H8/h7配合(6)活塞桿上的螺紋，按6級精度加工；缸蓋45號鋼配合表面粗糙度為：Ra0.8~1.6μm（1）直徑D（基本直徑同缸徑）、D2(活塞桿的緩沖孔)、D3(基本尺寸同活塞桿密封圈外徑)的圓柱度公差值，按9、10或11級精度選?。唬?）D2、D3對d的同軸度公差值：0.03mm（3）端面A、B與直徑d軸心線的垂直度公差值，按7級精度選取導(dǎo)向套耐磨鑄鐵導(dǎo)向表面粗糙度為：Ra0.8（1）導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~100%（2）導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合為H8/f9(或H9/f9)。（以上數(shù)據(jù)來源于：參考文獻(xiàn)【12】）

5液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算5.1.1液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算（5—1）（5—2）式中：Fw—液壓缸軸線方向上的外作用力（N）；Fg—液壓缸軸線方向上的重力（N）；Ff—運(yùn)動部件的摩擦力（N）；Fm—運(yùn)動部件的慣性力（N）；F—液壓缸的工作負(fù)載（N）；Fs—液壓缸的密封阻力（N）；考慮到千斤頂?shù)墓ぷ鞣绞胶凸ぷ髟恚核裕和庾饔昧w=5000x9.8=49000NFf=μ*Fn=0.1x0=0NFm=a*m=0.83x5000=4150Na為活塞運(yùn)動時(shí)的加速度，活塞桿上升的最大速度為5m/min則加速度為0.83m/s2考慮到液壓缸的密封阻力不易取出一般用液壓缸機(jī)械效率來估算這里取=0.91則：大液壓缸工作負(fù)載F=（Fw+Ff+Fm）/=49000+0+4150=58802N5.1.2液壓缸工作壓力的選定根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊液壓傳動與控制》可以知道壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得過大，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。如按載荷選擇工作壓力如下：

表5-1按載荷選擇工作壓力載荷／kN<55~1010~2020~3030~50>50工作壓力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5由以上得到工作負(fù)載F，在根據(jù)參考文獻(xiàn)【12】中表2-1得出F在>50這段，因此選定液壓系統(tǒng)壓力為P=8MPa。其次：農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、建筑機(jī)械、液壓鑿巖機(jī)10~18MPa

液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械20~32MPa5.1.3大液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算因?yàn)椴扇位钊麠U單作用液壓缸，所以：=所以液壓缸的內(nèi)徑：D=（m）（5-3）D—活塞直徑（N）P—液壓缸工作壓力（N）F—總負(fù)載力（N）由已知工作壓強(qiáng)P=6MPa，工作壓力F=53150N，代人（5-3）有：D==96.7mm所以由設(shè)計(jì)手冊中表2-2取液壓缸系列的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：D=100mm表5-2常用液壓缸內(nèi)徑D(mm)4050638090100（110）1251401601802002202505.1.4活塞桿直徑d的確定當(dāng)速比未知時(shí)，可自己設(shè)定兩者之間的關(guān)系，即桿受拉d/D取0.3～0.5，桿受壓d/D取0.5～0.55（P<5mpa）、0.6～0.7（5mpa<P<7mpa）、0.7(P>=7mpa)這樣就可以利用以上各式把D和d求出來。D和d求出后要按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，圓整后D和d的尺寸就可以確定。由已知得到，活塞桿是受壓的桿件，所以d=0.7D。計(jì)算可得d=70mm由液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸取D=100mm,d=70mm。5.1.5小液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定小液壓缸上的外載荷Fw1設(shè)為300N，小液壓缸總工作負(fù)載的計(jì)算：Fw1=300N總工作負(fù)載兩個(gè)液壓缸是連通的有兩邊壓力P1=P2也即是F1/A1=F2/A2A1和A2分別是大小液壓缸活塞的面積，F(xiàn)1和F2分別是大小液壓缸的工作負(fù)載。所以：58802/(3.1415*100*100)=334.6/(3.1415**)求得：=8.5mm根據(jù)液壓油缸內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)化系列取=10mm小液壓缸工作負(fù)載F1=334.6N，根據(jù)表4-1可以設(shè)定小液壓缸的工作壓力和大液壓缸一樣為8mpa。小液壓缸活塞桿直徑的確定：活塞桿上提時(shí)受拉，/取0.3～0.5下壓時(shí)受壓，d/D取0.7（P>7mpa），綜合取/=0.7計(jì)算后可得d=7mm。按下表標(biāo)準(zhǔn)化后取d=6mm。表5-3活塞桿外徑系列參數(shù)d(mm)4568101214161820222528（30）323540455055（60）63（65）707580（85）括號內(nèi)尺寸盡可能不用5.1.6液壓缸壁厚的計(jì)算一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，缸壁可用下式計(jì)算：(5-4)式中,—缸壁厚度（m）；Pp—試驗(yàn)壓力（Pa）當(dāng)額定壓力Pn≦16MPa時(shí)，Pp=Pn*150℅;當(dāng)額定壓力Pn≧16MPa時(shí)，Pp=Pn*125℅;D液壓缸內(nèi)徑（m）；[]缸體材料的許用應(yīng)力（Pa）,[]=/n0—材料抗拉強(qiáng)度；n—安全系數(shù)，一般可取n=5.注意，當(dāng)計(jì)算出的液壓缸薄壁較薄時(shí)，議案按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。由系統(tǒng)額定壓力為Pn=8MPa,所以Pn16MPa,Pp=Pn*150℅=8×150℅=12MPa,由上述計(jì)算可知D=0.1m,經(jīng)查得液壓缸缸體為無縫45鋼缸體材料屈服極限=355mpa則許用應(yīng)力[]=/n=355/5=71Mpa缸體壁厚則有大液壓缸壁厚12×10×0.1/(2×71×10)=8.4mm；小液壓缸壁厚0.25mm取=1.5mm經(jīng)查設(shè)計(jì)手冊表3—13有液壓缸壁厚度=10mm大液壓缸的外徑=D+2=100+2*10=120mm表5-4無縫鋼管尺寸系列內(nèi)徑壁厚1.52.02.53.03.55.06.07.510.012.515.020.0外徑2528——31—35—40————323536—38—42—47————40——4546—50—55————50——5556—60—657075——63——6869—7375788388——80——8586—909295100105110—100——105106—110112115120125130—125————132135137140145150155165160————165170—175180185190200200—————220—2152202252302405.1.7液壓缸壁厚及外徑強(qiáng)度校驗(yàn)缸體厚度的取值有強(qiáng)度條件決定。當(dāng)/D≤0.8時(shí)可按薄壁公式校驗(yàn)，即≥；最高工作壓力單位Pa材料許用應(yīng)力=材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般n=5則=600mpa=120mpa=10mm而D=100mm/D=0.1=8mpa當(dāng)/D=0.08~0.3時(shí)按下列公式校驗(yàn)強(qiáng)度，即≥=0.0037m=3.7mm=10mm>3.7mm符合強(qiáng)度要求，同理小液壓缸壁厚也是安全的。5.1.8液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定液壓缸的進(jìn)出口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)平均流速來確定的。要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在4-5m/s以內(nèi)，過大會造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會引起氣蝕、噪音、振動等，因此油口不宜過小。但是也要注意結(jié)構(gòu)上的可能。經(jīng)查設(shè)計(jì)手冊表3—16有液壓缸可以知道液壓缸進(jìn)出油口尺寸。項(xiàng)目缸體外徑（mm）活塞桿直徑（mm）進(jìn)出油口連接壓力（N）45鋼公稱直徑（mm）接頭連接62950缸筒內(nèi)徑(mm)1001207012M12×1.5表5-5液壓缸參數(shù)的綜合5.1.9液壓缸的缸底和缸蓋在中低壓系統(tǒng)一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的。但在高壓系統(tǒng)，一般都要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。其計(jì)算方法如下：缸底厚度的計(jì)算:選擇平面型缸底，缸底有油孔h=0.433D(mm).（5-5）式中：h—缸底的厚度（mm）；D—缸底止口內(nèi)徑（mm）；[]—缸體材料許用應(yīng)力（Pa）；d—缸底開口的直徑（mm）.D=80mmD=100mmP=8Mpad=20mm缸底材料的高強(qiáng)度鑄鐵許用應(yīng)[]=56Mpah=0.433D==13.65mm我們采用有油孔的缸體進(jìn)行計(jì)算解得h=13.65mm,對其進(jìn)行圓整的到h=14mm缸蓋厚度的計(jì)算：若采用整體法蘭缸蓋則采用下式計(jì)算缸蓋的厚度；（5-6）式中——法蘭厚度（m）；=0.021mF——法蘭受力總和(N)d——密封環(huán)內(nèi)徑(m);d=0.07m——密封環(huán)外徑(m);=0.075m——系統(tǒng)工作壓力(Pa)；=8×106Pa——附加密封力(Pa)，若采用金屬材料密封時(shí)，值取其屈服點(diǎn)；=35×106Pa——螺釘孔分布圓直徑(m)；=0.102m——密封環(huán)平均直徑(m)；=0.072m——法蘭材料的許用應(yīng)力(Pa)。=56×106Pa=由上式求得F=N==0.021m=21mm5.1.10液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表表5-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。表5-6液壓缸的活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）（mm）Ⅰ2550801101251602002503204005006308001000125016002000250032004000Ⅱ406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900Ⅲ24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液壓缸活塞行程參數(shù)依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序優(yōu)先選用。5.1.11最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度（圖5-6）。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求QUOTEH≥L20+D2式中L——液壓缸的最大行程；D——液壓缸的內(nèi)徑。設(shè)L=200mm,D=100mm,帶入式（5-7），取H60mm。取H=60mm活塞的寬度B一般取B=（0.6～1.0）D；取B=0.6D=60mm。缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng)D＜80mm時(shí)，取=（0.6～1.0）D；當(dāng)D＞80mm時(shí)，取QUOTEl1=（0.6～1.0）d；因?yàn)镈>80mm,于是取=0.8d=56mm為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即圖5-1液壓缸導(dǎo)向長度將H=60=56B=60帶入上式得:C=2mm5.1.12液壓缸的長度確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20～30倍。缸體長度S=L+B+C+QUOTEl1+h+式（5-8）式中L——液壓缸的最大行程；B——活塞的寬度；C——隔套的長度；——缸蓋滑動支承面的長度；h——缸底厚度；——缸蓋厚度；將L=200mm,B=60mm，C=2mm，QUOTEl1=56mm,h=14mm,=21mm帶入上式得：S=200+60+2+14+21=297mm5.2活塞桿直徑強(qiáng)度及穩(wěn)定性校驗(yàn)活塞桿強(qiáng)度按下式校驗(yàn)強(qiáng)度，即d≥(m)式中F為液壓缸工作負(fù)載單位N；[]活塞桿材料的許用應(yīng)力單位Pa[]=/n為材料的屈服極限n為安全系數(shù)一般大于1.4由活塞桿材料為45號鋼查的=355mpa取n=5大活塞桿直徑應(yīng)滿足d≥=33.5mmd=70mm≥33.5mm故符合要求；同理小活塞桿的直徑應(yīng)滿足≥=2.6mm而小活塞桿直徑=6mm>2.6mm也滿足要求。當(dāng)安裝長度l與其直徑長度d之比l/d≥10，并且桿件受壓時(shí)，則需要校穩(wěn)定性，大活塞桿桿件受壓，液壓缸承受負(fù)載F，不能大于液壓缸保持工作穩(wěn)定性所允許的臨界負(fù)載。的大小與活塞材料、端面形狀，直徑和安裝長度有關(guān)。液壓缸穩(wěn)定性條件：F≤/為液壓缸的臨界負(fù)載單位N,為穩(wěn)定安全系數(shù)一般取n=2~4取4按等截面法，將活塞桿和缸體視為一個(gè)整體桿件。當(dāng)細(xì)長比(L/)=m可按歐拉公式計(jì)算臨界負(fù)載，即=（5-9）活塞桿界面二次極矩，對于實(shí)心桿，=/64，d為活塞桿直徑；E為活塞桿彈性模量，對于鋼材E=2.1xPa；n為末端條件系數(shù)為0.25，L為活塞桿計(jì)算長度。則臨界負(fù)載可估計(jì)：=/64==1.17==1.04xN則F=63590≤=2.6xN當(dāng)細(xì)長比（活塞桿的柔度）(L/)<m時(shí)，可按戈登-蘭金公式計(jì)算臨界負(fù)載，即=——活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；m是柔度系數(shù)，按下表5-7選取表5-7實(shí)驗(yàn)常數(shù)材料鑄鐵鍛鋼低碳鋼中碳鋼/Mpa560250340490a1/16001/90001/75001/5000m801109085在此活塞桿安裝長度L=320mm活塞桿回轉(zhuǎn)半徑==0.017m細(xì)長比L/=320/17=18活塞桿45號鋼為中碳鋼m=85則m=85=42.5由上面的結(jié)果可知：L/<m故采用=計(jì)算臨界負(fù)載值===4.92N則==1.23由于F=58802N≤=123000N故活塞桿安全。5.3液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算5.3.1液壓缸的推力和流量計(jì)算當(dāng)液壓缸的基本參數(shù)確定后，即可用下列計(jì)算出實(shí)際工作推力。F=PAη（N）（5-10）大液壓缸的實(shí)際工作推力：F=PAη={8000000*}*0.95/4=59688NP液壓缸的工作壓力，A液壓缸的有效面積，η為液壓缸的工作效率5.3.2大液壓缸的流量計(jì)算當(dāng)液壓缸基本尺寸確定后，即可以用下式來計(jì)算其需要的工作流量：Q=Av(5-11)式中，v—液壓缸工作速度；A—液壓缸有效工作面積。Q=Av=(5*3.1415*0.1*0.1)/4=0.0395m3/min=39.5L/min式中Q為液壓缸流量，A為液壓缸有效面積，v為液壓缸工作速度。5.3.3大液壓缸的輸出功率當(dāng)液壓缸的工作推力和工作速度確定之后就可以根據(jù)公式P=FvP=58802*5/60=4.9（KW）5.4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。表5-7為見的缸蓋連接形式。5.4.1缸體與缸蓋的連接形式（a）法蘭式。法蘭式連接結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，但要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑。它是常用的一種連接形式。

（b）半環(huán)式。半環(huán)式連接分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種形式。半環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強(qiáng)度。半環(huán)連接是應(yīng)用十分普遍的一種連接形式，常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。

（c）螺紋式。螺紋式連接有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種形式，其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。這種連接形式一般用于要求外形尺寸小、質(zhì)量小的場合。（d）拉桿式。拉桿式連接結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，通用性強(qiáng)，但端蓋的體積和質(zhì)量較大，拉桿受力后會拉伸變長，影響密封效果，只適用于長度不大的中低壓缸。

（e）焊接式。焊接式連接強(qiáng)度高，制造簡單，但焊接時(shí)易引起缸筒變形。

法蘭式連接便于裝拆強(qiáng)度較大能承受高壓也易于加工很適合液壓千斤頂系統(tǒng)，故這里缸體與缸蓋采用這種連接方式比較合適。圖5-3液壓缸缸體與缸蓋連接形式1-缸蓋；2-卡鍵；3-活塞桿；4，5-螺母；6-導(dǎo)向桿5.4.2活塞與活塞桿的連接形式活塞桿與活塞的幾種常用的連接形式，分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。（1）整體式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，適用于缸徑較小的液壓缸。（2）螺紋連接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。（3）半環(huán)連接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，不易松動，但會出現(xiàn)軸向間隙。多應(yīng)用在壓力高、負(fù)荷大、有振動的場合。（4）錐銷連接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)可靠，用錐銷連接，銷孔必須配鉸，銷釘連接后必須鎖緊，多用于負(fù)荷較小的場合。（1）（2）（3）（4）圖5-4活塞與活塞桿的連接形式比較幾種連接的特點(diǎn)，本次液壓千斤頂活塞與活塞桿的連接采用半環(huán)式連接。如圖（2）5.4.3活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可安裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能?；钊麠U處的密封形式有O形、V形、Y形和形密封圈。為了清除活塞桿處處露部分沾附的灰塵、保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和J形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。具體結(jié)構(gòu)參看表圖例及有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。導(dǎo)向套導(dǎo)向特點(diǎn)：導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料，蓋與桿的密封常用Y形、形及V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸，防塵方式常用J形或三角形防塵裝。端蓋直接導(dǎo)向特點(diǎn):端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后只能換整個(gè)端蓋,蓋與桿的密封常用O型、Y型、形密封圈,防塵圈用無骨架的防塵圈。端蓋直接導(dǎo)向（b）導(dǎo)向套導(dǎo)向圖5-5活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)5.4.4活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。下面介紹幾種常用的密封圈。O型密封，密封部位活塞及活塞桿，材料NBR或FPM其截面簡圖O型及擋圈，密封部位活塞及活塞桿，材料NBR＋PTFE其截面簡圖Y型密封，密封部位活塞，材料NBR＋夾纖維其截面簡圖5.4.5液壓缸的連接計(jì)算1）缸蓋連接計(jì)算：缸體與缸蓋采用螺釘連接的計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力為：（5-12）螺紋處的切應(yīng)力為：（5-13）式中Z——螺釘數(shù)4；——螺紋處的拉應(yīng)力(Pa);K——螺紋擰緊系數(shù)，靜載時(shí)，取K=1.25~1.5；動載時(shí)，取K=2.5~4；K1——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取K1=0.12；——螺紋外徑0.009（m）；——螺紋內(nèi)徑（m）；當(dāng)采用普通螺紋時(shí)：——螺紋螺距0.001（m）；=7.91mmD——液壓缸內(nèi)徑（m）；——螺紋處的切應(yīng)力（Pa）；——螺紋材料的許用應(yīng)力(Pa)=236MPa——螺紋材料的屈服點(diǎn)(Pa)；=320MPa——安全系數(shù)，通常取=1.5~2.5；——合成應(yīng)力(Pa)；——缸體螺絲處所受的拉力(N)。F===32043N==112.72mpa<236mpa故螺釘安全。按GB-81粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)查得：公稱直徑d=9mm能滿足強(qiáng)度要求，所以M9的螺釘安全。2）缸體與缸底焊縫強(qiáng)度計(jì)算：缸底與缸體采用電焊連接，焊縫應(yīng)力為：（5-14）式中：F—油缸的推力59688N；--焊接的效率，可取=0.7；--液壓缸的外徑為120mm；--焊縫糧秣段之間的有效距離一般比液壓缸內(nèi)徑稍大取108mm；有計(jì)算可得：=48mpa焊條材料的抗拉強(qiáng)度取430mpa許用應(yīng)力=n為安全系數(shù)一般取3.4~4在這里取4故許用應(yīng)力：=107.5mpa>48mpa故焊接強(qiáng)度是安全可靠的。3）活塞與活塞桿螺紋連接計(jì)算：活塞桿的拉應(yīng)力：（此時(shí)活塞的另一端壓力為零）計(jì)算可得=N活塞桿的危險(xiǎn)截面處即螺紋退刀槽處的拉應(yīng)力（當(dāng)取K=1.25時(shí)）==56.88mpa活塞桿危險(xiǎn)斷面處的剪應(yīng)力（當(dāng)=0.12，=1.2時(shí)）：計(jì)算可得：=16mpa合成應(yīng)力：計(jì)算可得：=64mpa許用應(yīng)力：式中n=1.75活塞桿材料45號鋼屈服極限=355mpa故=202mpa》64map活塞桿安全。

6液壓輔助元件6.1連接管件6.1.1管件內(nèi)徑的計(jì)算d=（6-1）式中Q——通過管道內(nèi)的流量(m3/s); Q=0.0395m3/minυ——管道內(nèi)允許速度(m/s)，見表10.計(jì)算出內(nèi)徑d后，根據(jù)成大先主編的《械設(shè)計(jì)手冊（第六版）》中313頁按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。==0.030m=30mm其中=0.9m/s==0.016m=16mm其中=3m/s==0.025m=25mm其中=2m/s6.1.2管道壁厚δ的計(jì)算以下公式均根據(jù)成大先主編的《械設(shè)計(jì)手冊（第六版）》中237-252頁中獲取，《械設(shè)計(jì)手冊（第六版）》在下文簡稱手冊：δ=（6-2）式中p管道內(nèi)最高工作壓力(Pa)d——管道內(nèi)徑(m)——管道材料的許用應(yīng)力(Pa)=σb/nσb——管道15號鋼材料的抗拉強(qiáng)度取375mpan——安全系數(shù)，對鋼管來說，p<7Mpa時(shí)，取n=8;p<17.5Mpa時(shí)，取n=6p>17.5Mpa時(shí)，取n=4=1.9mm(查手冊選取)取2.5mm=1.02mm(查手冊選取)取1.6mm=1.6mm(查手冊選取)取2mm表6-1允許流速推薦值管道推薦流速（m/s）液壓泵吸油管道0.5~1.5,一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道3~6，壓力高，管道短，黏度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.5~2.66.2液壓管接頭管接頭是油管和油管、油管和液壓件之間的可裝拆的連接件。它應(yīng)滿足裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓力損失小及工藝性好等要求。管接頭的種類很多，其規(guī)格、品種可查閱有關(guān)技術(shù)手冊。液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見管接頭的類型有：擴(kuò)口式管接頭、焊接式管接頭、卡套式管接頭、球形管接頭、扣壓式管接頭、可裝拆式管接頭、伸縮式管接頭、快速管接頭。1）擴(kuò)口式管接頭，利用管道端部擴(kuò)口進(jìn)行密封，不需要其它密封件，適用于薄壁管件和壓力較低的場合。2）焊接式管接頭，把接頭與鋼管連接在一起，端口用O型密封圈密封，度管道尺寸精度要求不高，工作壓力可大31.5mpa3）卡套式管接頭，利用卡套變形卡主管道進(jìn)行密封，軸向尺寸控制不嚴(yán)格，易于安裝工作壓力可達(dá)31.5mpa，但對于管道外徑及卡套制作精度要求高。4）球形管接頭，利用球面進(jìn)行密封，不需要密封件，但對球面和錐面加工精度要求高。5）伸縮式管接頭，接頭有內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管可在外管內(nèi)自由滑動，并用密封圈密封，內(nèi)管外徑必須進(jìn)行精密加工，適用于連接有相對運(yùn)動的管道。6）快速管接頭，管拆開后自行密封，管道內(nèi)油液不會流失，因此適用于經(jīng)常卸場合。在這里我選用第四種球形管接頭連接液壓缸和管件。6.3閥類零件的選擇6.3.1方向控制閥方向控制閥是控制液壓系統(tǒng)中油液流動方向的，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。6.3.2單向閥的選擇普通單向閥的作用是使油液只能向一個(gè)方向流動，不許倒流。因此，對單向閥的要求是。通油方向（正向）要求液阻盡量少，保證閥的動作靈敏，因此彈簧剛度適應(yīng)你小些。一般單向閥開啟壓力為0.135-0.05MPa；而對截止方向（反向）要求密封盡量好一些，保證反向不漏油。普通單向閥是有閥芯，閥體及彈簧等組成。根據(jù)使用參數(shù)不同閥芯可做成鋼球和圓錐形成的，鋼球閥體一般用于小流量的場合。下圖所示的是一種圓錐形閥芯的普通單向閥。靜態(tài)時(shí)，閥芯2在彈簧力的作用下頂在閥座上，當(dāng)液壓油從閥的左端（P1）進(jìn)入，即正向通油時(shí)，液壓力克服彈簧力使閥芯右移，打開閥口。使油液經(jīng)閥口從右端（P2）流出；而當(dāng)液壓油從右端進(jìn)入，即反向通油時(shí)，閥芯在液壓力與彈簧力的共同作用下，緊貼在閥座上，油液不能通過。圖6-1液壓油流向圖6.3.3截止閥的選擇截止閥，也叫截門，是使用最廣泛的一種閥門，它之所以廣受歡迎，是由于開閉過程中密封面之間摩擦力小，比較耐用，開啟高度不大，制造容易，維修方便，不僅適用于中

低壓，而且適用于高壓。截止閥的工作原理是利用閥杠壓力使閥瓣密封面和閥座密封面緊密貼合阻止介質(zhì)進(jìn)入。截止閥只允許介質(zhì)單向流動，安裝時(shí)具有方向性。截止閥在液壓系統(tǒng)中起開關(guān)作用。當(dāng)活塞下降時(shí)，打開截止閥能保證油液的通過。當(dāng)活塞上升時(shí)，關(guān)閉活塞在工作壓力的作用下沒有泄露。當(dāng)選擇截止閥時(shí)，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和進(jìn)油口的尺寸大小來確定。6.4油箱的設(shè)計(jì)6.4.1油箱的功能和要求油箱的用途主要是儲存油液，此外還起到散熱、逸出混在油中的空氣、沉淀油液中的污物等作用，有時(shí)還兼作液壓元件安裝臺，所以油箱的容積和結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足一定的要求：（1）具有足夠的容量，以滿足液壓系統(tǒng)對油量的要求。同時(shí)在系統(tǒng)工作時(shí)，油面應(yīng)保持一定的高度，當(dāng)系統(tǒng)停止工作或檢修時(shí)應(yīng)容納下返回的油量。（2）能分離出油液中的空氣和雜質(zhì)，并能散發(fā)出液壓系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量，使油液溫度不超過容許值。（3）油箱上部應(yīng)適當(dāng)透氣，以保證液壓泵正常吸油。（4）便于油液中的元件和附件的安裝和更換。（5）便于裝油和排油。郵箱的散熱是決定油箱容量、結(jié)構(gòu)的主要因素。6.4.2油箱的分類按油箱內(nèi)液面是否與大氣相通可分為開式油箱和閉式油箱，按是否與整機(jī)合為一體可分為整體式和分離式。此次采用整體式封閉式油箱。6.4.3油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是油箱的剛度，其次考慮便于換油和清洗油以及安裝和拆卸油泵裝置，當(dāng)然，油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，以有利于密封和降低造價(jià)。油箱體，油箱體一半由A3鋼板焊接而成，取鋼板厚度3-6mm，箱體大者取大值。油箱分為固定式和移動式兩種，前者應(yīng)用較多。油箱側(cè)壁上安裝油位指示器、電加熱器和冷卻器：油箱底面與基礎(chǔ)面的距離一般為150--200mm,油箱下部焊接腳底，其厚度為油箱側(cè)壁厚度的2-3倍。油箱底座，油箱底部一般為傾斜狀，以便于排油，底部最低有排油口，要注意排油口與基礎(chǔ)面的距離一般不低于150mm。焊接結(jié)構(gòu)油箱，箱底用A3鋼板，其厚度等于或稍大于箱體本身鋼板的厚度。油箱隔板，為了使吸油區(qū)和壓油區(qū)分開，便于回油中常設(shè)置隔板，隔板的安裝方式主要有兩種，一種油箱，回油區(qū)的油液按一定的方向流動，既有利回油的雜質(zhì)、氣泡的分離，又有利于散熱。另一種油箱，回油經(jīng)隔板上方溢流至吸油區(qū)，或經(jīng)過金屬網(wǎng)進(jìn)入吸油區(qū)，更有利雜質(zhì)及氣泡的分離。隔板的位置，一般使吸油區(qū)的容積的1/2-1/3，隔板的高度，約為最低油面的1/2.隔板的厚度.油箱蓋，油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制造。在油箱上多考慮有下列通孔：吸油管孔、回油管孔、通大氣孔、測溫孔、帶有濾油網(wǎng)的注油孔，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。目前使用的泵站系統(tǒng)，往往將液壓泵、液壓泵電機(jī)及集成塊裝置安裝在油箱蓋上，這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，但產(chǎn)生的噪音較大，當(dāng)箱蓋上安裝油泵和電機(jī)時(shí)，箱蓋的厚度應(yīng)是油箱側(cè)壁厚度的3--4倍。防噪音問題是現(xiàn)代化機(jī)械裝備設(shè)計(jì)中必須考慮的問題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以泵為首，因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)送一下著手減輕噪音：1箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鑄鐵代替鋼板，以利于吸振;2箱體與箱蓋件漲價(jià)防振橡皮墊；3用地腳螺栓將油箱牢固地固定在基礎(chǔ)上；4吸油區(qū)與回油區(qū)之間增設(shè)一層60-100目的金屬網(wǎng)，以便分離回油油液中的氣泡；5油泵排油口用橡膠管軟管與閥類元件相連接；6回油管管接頭振動噪聲較大時(shí)，改變回油管直徑或增設(shè)一條回油管，使每個(gè)回油管接頭的通路減少。其他注意事項(xiàng)：1吸油管端部的濾油器與油箱底部距離不得小于20mm，在條件允許是，油箱蓋的吸油管孔應(yīng)比濾油器的直接稍大，以便于濾油器進(jìn)行清洗和更換；2吸油管，回油管都應(yīng)該插入最低油面一下，管端一段斜切45度，并使斜面向看箱側(cè)壁，管口于箱底，箱璧的距離均不得小于管徑的3倍，泄油管一般不插入油門；3大型油箱的箱底于箱蓋應(yīng)有加強(qiáng)筋，以保證剛度；4油箱內(nèi)部應(yīng)涂耐油防銹漆；6.4.4油箱的容量油箱的容積是根據(jù)液壓系統(tǒng)散熱要求確定的。在不設(shè)冷卻器的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)油箱的尺寸比（長：寬：高）為1：（1~2）：（1~3）時(shí)，油箱的有效容積可按下式近視計(jì)算，即（6—1）式中H—單位時(shí)間系統(tǒng)發(fā)出的總熱量，單位為w；—系統(tǒng)大道熱平衡時(shí)的油溫，單位為；—環(huán)境溫度，單位；油箱的有效容積和油箱的散熱面積之間的關(guān)系，可近似用下式表示，即A=0.065式中A—油箱散熱面積，單位為；V—油箱有效容積，單位為L式（6-1）僅適用于油箱中的油面高度為油箱高度的0.8倍的場合。油箱的設(shè)計(jì)容積為計(jì)算容積的1.2倍。另外油箱的容積V（單位為L）也通常采用經(jīng)驗(yàn)估算法，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和液壓泵的流量Q（L/min）選擇V，具體如下：當(dāng)系統(tǒng)壓力較簡單、壓力數(shù)低、液壓泵的流量較大時(shí)V=（2~3）Q當(dāng)壓力較復(fù)雜、壓力數(shù)較高（中壓）、液壓泵的流量數(shù)較小時(shí)V=（4~6）Q在高壓系統(tǒng)中V=（5~7）Q6.5液壓油的選擇液壓傳動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)動和動力，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??；(5)對熱，氧化，水解都有良好的穩(wěn)定性，使用壽命長；(6)對液壓系統(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合。因此，該液壓千斤頂選用千斤頂專用液壓油。7彎曲桿手柄7.1彎曲手柄的設(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,以彎曲主要變形的桿件稱為梁.工程力學(xué)中對梁作以下規(guī)定:梁任一橫截面上的剪力,其值等于該截面任一側(cè)