7139本科论文 1月13 电动汽车液压千斤顶设计 .docx

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1、电动汽车液压千斤顶设计署名摘要电动液压千斤顶本质上是一个典型的液压设备，和普通的液压千斤顶明显的区别之处就是在其中科学合理的增加的电机设备。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

2、参考借鉴。关键词：电动；液压；千斤顶AbstractElectro-hydraulic jack is essentially a typical hydraulic equipment,andordinary hydraulic jack obvious difference is where science and reasonableincrease in electrical equipment.Actually,the working device is a rigid top liftingmember,and then the top lifting bracket is use

3、d on the smaller lifting gearwhich forms the inner lifting weight,which is the electro-hydraulic jack.Fornormal operation,the components must be scientifically Reasonable design.Themain research of this paper is the design of hydraulic jack for electric vehicle.Inthis design,there is a big differenc

4、e between this design and the ordinaryhydraulic jacks.Through the comprehensive optimization design,the hydraulicjacks are driven by electric energy,Work into electric work in the jack design inthe use of its safe and reliable and lightweight and flexible features appear tobetter meet the needs of u

5、sers to provide a reference for future hydraulic jackdesign.Key words:electric power;hydraulic;Jack目录摘要.1Abstract.11 序言.3.3.4.52 电动机液压千斤顶概述.5.6.6.73 参数确定.7.7.8.9.9.10.104 强度校核.10.10.11.12总结.12参考文献.12致谢.131 序言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

6、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。基于帕斯卡原理能够让液压千斤顶进行工作，液压千斤顶由几个重要的部分组成，分别是控制流向的阀体、油缸和油箱。液压千斤顶的优缺点如下所述。千斤顶运用液压传动拥有以下几个优点：（1）液压传动中是采用油管对于装置进行连接的，所以在其连接的地方可以非常灵活和方便的布置传动机构，在这个方面液压传

7、动比机械传动的优势更加明显。（2）液压传动设备的重量轻、结构紧凑、惯性小。（3）在液压传动机构中过载保护不想机械传动那样难以实现，这是因为两个方面的原因，一方面其可以运用溢流阀控制并调节装置，另一方面在运行的过程中液压件可以自动润滑，所以液压装置一般都有着更长的使用寿命。（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）目前液压元件有很多系列，并且呈现出通用化和标准化的发展趋势，在设计和制作中的使用将会越来越方便，有利于其应用的进一步推广。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）在对能量进行传动的过程中，因为有泄

8、露和压力损失现象的发生，所以不能保证比较严格的传动比。（3）在比较恶劣的环境中，比如高温这种环境下液压设备不能良好的工作。（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。如今市场和消费者对于千斤顶的需求逐渐对千斤顶推出了一些新的要求，比如外观小巧、重量较强、使用便捷等，甚至在智能化和自动化这两个方面也出现了一些新的需求。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

9、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。世界上第一台水压机于 18 世纪末期诞生在英国，从那时候开始传动技术开始发展至今大概有 200-300 年了，液压传动技术在这个发展时期内得到长足的发展。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。原子能、计算机技术和空间技术在 20 世纪 60 年代的时候开

10、始迅猛的发展，期间与其联系紧密的液压技术也紧随其后。目前液压技术的发展有着惊人的速度，其发展的方向也趋向于多元化，比如高压、大功率、高度集成等方面。我国的千斤顶技术因为一些历史因素的影响，因此在 1979 年的时候才正是接触到卧式千斤顶，相比较于国外，发展非常晚，但在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、携带便捷程度上、操作简单程度，还有其寿命和其承载力方面的性能都非常优秀，很快的在欧美市场中占有一席之地，比国外同期产品性能优异很多。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

11、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。本文将电动汽车液压千斤顶的设计分为以下四个部分进行阐述。第一部分首先电动汽车液压千斤顶设计的研究背景和意义，然后论述了其研究现状，最后阐述大体的研究内容。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。第三部分主要论述了电动液压千斤顶设计的参数确定，其中确定了地板油路的设计、柱塞缸的设计、电

12、机的选择，还对于顶升液压缸的参数进行确定，并计算了液压缸的缸筒厚度和活塞杆的设计。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油箱液压千斤顶的工作原理如图 1 所示。从图中可以看出，液压缸是 8 和 9 共同组成的（其中用数字编号代表液压千斤顶工作的各个部分，下同）手动液压油泵是由 1、2、3 共同组成的。将 1 提出向上移动 3，其下端油腔的溶剂增大，造成局部真空，这时候将 4 打开，5 会从 12

13、中吸油；之后用力压下 1，会使 3 下移，其下腔压力升高，将 4 关闭，打开 7，将 6 下腔的油液会输入举升 9 的下腔中，关闭 11 上的大活塞向上移动顶起重物。再次将 1 提起吸油的时候，自动关闭 7，油液不能形成倒流，这时候就可以保障重物不会发生自行下落的情况。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 11 打开，那么液压缸下腔的油液就会经过 10 和 11 流回油箱，重物下移。以上就是液压千斤顶的工作原理。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）小型汽车的重量存在

14、一定的范围，对其进行初步的考虑，在本次设计中将电动汽车液压千斤顶的承重设计为1.0t。（4）以小型汽车的底盘条件为基础，将本次电动汽车液压千斤顶能够举起的最高高度设置为 150mm 左右。（5）本次设计的电动汽车液压千斤顶的驱动电源为直流电。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

15、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 参数确定在进行底板油路设计的时候要注重其机械加工的可行性。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。将柱塞缸内和两级伸缩式套筒油缸中的油压相比较，可以发现后者的油压比较高，弹簧小球 2 就会堵塞联结的管道，液压油会进

16、入柱塞缸内。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。第一级活塞缸的活塞

17、由第二级活塞的缸体充当，因此在工作时候伸出就会具备较长的行程，而在缩回的时候也能较好的保持小巧的外形结构。当液压油输入无杆腔中，开始伸出的是拥有最大有效面积的活塞缸，在其完全运行之后，有效面积排在第二位的缸筒也会开始伸出。伸缩式液压的伸出顺序是从大到小，有利于较长工作行程的获得，而外伸缸的角度出发，可以发现有效面积越小越早伸出，而且速度上也比较占优势。因为伸出的速度存在差异。所以液压推力的形成，就会负荷这种从大到小的变化规律，这与各种自动装卸机械的速度和推力标准是相符的。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

18、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设第二级液压缸的上升速度smv/01.0；选用原则依据 GB2324-80 标准中的标准值，取mmd32，系统流量3410038.8mQ。这个时候液压缸用来支撑汽车的功率就为：vmpQp2电机（1）式子中，电机p电机的额定功率，单位W；m机械损失，通常去 0.9；v容量损失，通常取 1。代入数据进行计算，电机的额定功率为W250。查询相关知识及机械设计手册，选用电压V24、直流、额定功率W250、转速为min/60rn 的电动机。这次设计中液压缸的实际伸缩量要求达到mm200。所以经过考虑和推算，最终决定运用伸缩式套筒

19、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mmhmmh11011021，。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。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mmDmmd6050，。按照中等壁厚对于第二级液压缸的参数进行计算，当162.3d的时候，经过计算得知液压缸缸体筒厚度为：cpdpyy3.2（2）式中，强度系数，取 1；yp实验压力，pMpapMpapy5.116，。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55-77推荐活塞杆的直径（0.5-0

20、.55）D（0.6-0.7）D4 强度校核本次设计的强度校核指的是对电动液压千斤顶中一些重要零件的计算。此外，还校核了一些焊接部位的计算。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：MpaDDF1.1042221（3）式中，1D液压缸外径，取值为 60mm；2D焊缝底径，取值为 42mm；焊接效率，一般取 0.7。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：MpaddFAF23.8412221（4）式中，缸体横向拉应力，单位 Mpa；1d缸体外径，单位 mm；d缸体的内径，单位 mm。

21、可以得出其是满足设计要求的。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：MpaAF8.31（5）A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

22、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1张虹.液压与气压传动M.电子工业出版社,2016.2湛从昌,傅连东,陈新元.液压可靠性与故障诊断M.冶金工业出版社,2009.3湛从昌,陈新元.液压可靠性最优化与智能故障诊断M.冶金工业出版社,2015.4张坚.液压故障排除 400 问M.湖南科学技术出版社,2009.5马履中,谢俊,尹小琴陈瑞芳,等.机械原理

23、与设计.下册M.机械工业出版社,2015.6吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社,1992.7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。