1、精品資料推薦7精品資料推薦 目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要2Abstract3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章緒論4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1. 1概述4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2課題背景43國內(nèi)研究現(xiàn)狀4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 4研究目的與意義4 HYPERLINK

2、 l bookmark16 o Current Document 課題研究的內(nèi)容5 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第二章實驗臺的設(shè)計思路與方案的選擇6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1概述6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2試驗臺的設(shè)計思想62. 3試驗臺的最終方案確定7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第三章加載缸各零部件的設(shè)計及驗算8 HYPERLINK l bookmark28

3、 o Current Document 3. 1缸體組件83. 2法蘭設(shè)計11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3. 3活塞設(shè)計14 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3. 4活塞桿的設(shè)計15 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 5活塞桿的導向、密封19 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第四章加載缸支承座的設(shè)計20 HYPERLINK l bookmark70 o Current Documen

4、t 方案連接部分的設(shè)計與選取20 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 2結(jié)構(gòu)部分尺寸計算20 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第五章液壓系統(tǒng)的設(shè)計23 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 液壓系統(tǒng)圖的擬定232液壓元件的選擇25 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 結(jié)論27 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 參考文獻28 HYPERLINK l boo

5、kmark93 o Current Document 致謝29摘要多級舉升油缸體是專用汽車結(jié)構(gòu)中的一個主要部件，其性能好壞直接影響汽 車整車的工作性能。多級舉升油缸克服了現(xiàn)有技術(shù)中舉升機利用單級油缸作為驅(qū) 動系統(tǒng)，提升車輛至一定高度時，油缸本身及滑臺的高度較高，導致整個裝置穩(wěn) 定性較差，造成高成本的缺陷，采用多級舉升油缸，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定性能好，降低 了制造成本。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)上大型機械越來越多，其質(zhì)量也越來越 大，對起重設(shè)備的要求也越來越高，統(tǒng)機械起重已不能滿足工業(yè)的需要。工業(yè)上 現(xiàn)在越來越多地使用液壓起重設(shè)備，靠液壓傳動來滿足大型機械的起重與安裝 本設(shè)計主要針對四級伸縮缸進行采舉升油

6、缸的性能試驗。關(guān)鍵詞：舉升油缸；液壓傳動；性能試驗精品資料推薦 AbstractMulti-stage lift cylinder is a special purpose vehicle body structure of one of the main components, its performance directly affects the work of automobile performance.Multi-stage lift cylinders lift to overcome the existing technology as the use of single-st

7、age cylinder drive system, upgrading the vehicle to a certain height, the tank itself and the height of a high slider, leading to poor stability of the entire device,defects caused by high-cost, multi-stage lift cylinders, simple stiucture and stable performance, lower manufacturing costs.With the d

8、evelopment of industrial production, more and more large-scale machinery industry, its quality is also growing, the requirements for lifting equipment have become more sophisticated, mechanical lifting system can not meet the needs of industry.Industry are increasingly using hydraulic lifting equipm

9、ent, hydraulic transmission to meet by the lifting and installation of large machinery.The design of the main telescopic cylinders for the four cylinder performance test mining lift.Key Words： Lift cylinder； hydraulic drive； performance test第一章緒論概述本章講述了課題背景以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究的目的與意義、課題研究內(nèi) 容以及與其達到的目的等等。課題背景多

10、級舉升油缸體是專用汽車結(jié)構(gòu)中的一個主要部件，其性能好壞直接影響汽 車整車的一匚作性能。多級舉升油缸克服了現(xiàn)有技術(shù)中舉升機利用單級油缸作為驅(qū) 動系統(tǒng)，提升車輛至一定高度時，油缸本身及滑臺的高度較高，導致整個裝置穩(wěn) 定性較差，造成高成本的缺陷，采用多級舉升油缸，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定性能好，降低 了制造成本。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)上大型機械越來越多，其質(zhì)量也越來越 大，對起重設(shè)備的要求也越來越高，統(tǒng)機械起重已不能滿足工業(yè)的需要。工業(yè)上 現(xiàn)在越來越多地使用液壓起重設(shè)備，靠液壓傳動來滿足大型機械的起重與安裝。 本設(shè)計主要針對四級伸縮缸進行采舉升油缸的性能實驗。國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的液壓技術(shù)開始于1952年，液壓元

11、件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備，后 來應(yīng)用于工程機械。1964年我國從國外引進了一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時自 行設(shè)計液壓產(chǎn)品，經(jīng)過多年的艱苦探索和發(fā)展，特別是20世紀80年代初期引進 美國、日本、德國的先進技術(shù)和設(shè)備，使我國的液壓技術(shù)水平上了一個新的臺階。研究目的與意義本課題研究的目的主要是用于汽車多級舉升油缸的測試。在工程上，各種汽車車箱的起升用的是多級舉升油缸。液壓缸的強度、剛度 以及穩(wěn)定性對液壓缸系統(tǒng)的安全起著決定性作用。多級伸縮液壓缸具有結(jié)構(gòu)復 雜，造價昂貴的特點，由于目前此類液壓缸的設(shè)計并沒有固定的標準，在工程上 很容易發(fā)生爆裂、扭曲、折斷以及其他失效方式，造成嚴重的損失。目前采用單 一

12、、常規(guī)的強度校核方法無法滿足工程實際需要，必需結(jié)合液壓缸實際工作情況 采用不同方法對其強度、剛度以及穩(wěn)定性進行校核。所以對液壓缸進行測試具有 重大意義。課題研究的內(nèi)容多級舉升油缸體是汽車結(jié)構(gòu)中的一個重要部件，氣性能好壞直接影響汽車 整車的工作性能。先針對四級伸縮缸進行采舉升油缸的系能實驗，實驗周期：20 分鐘。（1）舉升油缸性能實驗臺的總體方案設(shè)計（2）舉升油缸性能試驗分的加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計（3）液壓系統(tǒng)設(shè)計第二章 實驗臺的設(shè)計思路與方案的選擇。2.1概述本章主要論述該實驗平臺的設(shè)計思想和方案的選擇，最終確定實驗平臺的機 構(gòu)設(shè)計方案，最后對該實驗平臺的工作原理進行闡述。2試驗臺的設(shè)計思想根據(jù)所學

13、的知識，查閱相關(guān)資料，對試驗臺的設(shè)計進行可行性分析，可以知 道設(shè)計該試驗臺需要解決的主要問題：.如何模擬施工現(xiàn)場，實現(xiàn)液壓缸的測試。.如何選擇試驗臺的結(jié)構(gòu)。.如何選擇連接方式。.試驗臺的尺寸太大，質(zhì)量大。常見的油缸試驗臺的系統(tǒng)原理如圖2-1：圖21試驗臺系統(tǒng)原理圖試驗臺如圖2-2,在該方案中整個實驗臺平放，液壓缸對頂，把現(xiàn)場中液壓 缸的受力通過測試缸壓力的調(diào)節(jié)實現(xiàn)加教，已達到模擬現(xiàn)場，實現(xiàn)液壓缸的測試。試驗臺架圖2-2水平加載實驗裝置但是如果液壓缸采取對頂?shù)募虞d方案，則會使得油缸性能實驗臺的總體尺寸 過長,造成制造方面的不便，因此我們可以改變油缸的對頂結(jié)構(gòu)來解決這一問題。被測缸為了解決因?qū)斠?/p>

14、起的試驗臺長度過大的問題，我們可以使加載缸與被測缸 處于不同平面內(nèi)，并用滑輪和鋼絲繩將被測缸和加載缸通過特定的方式連接起 來，最終確定試驗臺的總體方案如圖2-3所示：滑動機構(gòu)力傳感器圖2-3試驗臺總體方案設(shè)計這種方案既避免了試驗臺過長的問題，乂能很好的測試4級伸縮缸的各項性 能。當被測缸進油時由于壓力差驅(qū)動滑動機構(gòu)向右運動，通過鋼絲繩使加載缸活 塞桿向左伸出，此時通過測量加載缸的力來檢測被測缸的性能。而當加載缸有活 塞桿一側(cè)進油時.，又能帶動被測缸逐級縮回。第三章加載缸各零部件的設(shè)計及驗算液壓缸在液壓系統(tǒng)中的作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機械能，使機械實現(xiàn)往復直線 運動或擺動運動。本次設(shè)計中所用的加載缸

15、為單桿雙作用活塞式液壓缸。3.1缸體組件3.1.1缸筒結(jié)構(gòu)的選擇連接方式如下圖:選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易選取、易裝卸；缺點是外徑較大，比螺紋連接的重量大。1.2缸筒的要求有足夠強度，能夠承受動態(tài)工作壓力，長時間工作不會變形; 有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時不會彎曲； 內(nèi)表面和導向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用； 缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。3.1.3缸筒材料的選取及強度給定部分材料的機械性能如下表：缸筒常用無縫鋼管材料機械性能材 料一 _o.m /.VfPa20420250253050030018355403201745610

16、3601415Mt)Vn7505002627SiMn100085012950800n35CrMo1000850本次設(shè)計選取15MnVn號鋼從表中可以得到：缸筒材料的屈服強度 = J4 片 /(斗查機械設(shè)計手冊得到缸筒的內(nèi)徑系列有4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、 22、 25、 28、 32、 36、 40、 45、 50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、 110、 125、 140、 160、 180、 200 220、 250、 280、 320、 360mnu (m) 綜合得缸筒內(nèi)徑D=250mm。缸筒壁厚的計算當額定壓力 PH16MPa 時，P=l.

17、 5Pli= 1. 5*16=24MPa；p D預取 3=25mm, 5 /D=0. 1,此時-=23. 85,故可取 8 =25mm。2.3b-3Py缸筒壁厚的驗算下面從以下三個方面進行缸筒壁厚的驗算：A.液壓缸的額定壓力為Pr.值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：p 0.35D1 ) (MP ci) =53. 5。P=1653. 5,滿足條件。B.為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力匕值應(yīng)與塑性變形 壓力有一定的比例范圍：(0.350.42)；), /?P2,3(TAlog；根據(jù)上面2式求得p“ 31.87 38.24 MPa。Pa=16MPa,滿足條件。C.為了確保液壓缸安

18、全的使用，缸筒的爆裂壓力R應(yīng)大于耐壓試驗壓力Pt： Pe =2.3, log 為(MPa)；將q =750MPa帶入上式得到Pe=136. 6MPaD.耐壓試驗塔里P是液壓缸在檢查質(zhì)量時需要承受的試驗壓力。在規(guī)定時間內(nèi)， 液壓缸在此壓力已下，全部零件不得有破壞或永久行變形等異?，F(xiàn)象。各國規(guī) 范多數(shù)定為：當額定壓力 Pr = b,/n=500/3. 5MP將以上各量帶入式上得到：h=7. 6mm為保證安全，取法蘭厚度為8mm。3. 2. 2 （缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算連接圖如下：23.3-5好局端部法三用螺燈連接前端蓋;2一缸筒精品資料推薦 螺栓強度根據(jù)下式計算: 螺紋處的拉應(yīng)力為o-

19、= -xlOMPa；螺紋處得剪應(yīng)力為合成應(yīng)力最大推力為F=800000N,使用16個螺栓緊固缸蓋,即：Z=16 螺紋外徑和底徑的選擇：4)=20mm, 4=17mm選取 K=2. 5, VO. 12,可求得 =550MPa, r =187. 5MPa, o 廣638Mpa。山以上運算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級為12. 9級:查表的得：抗拉強度極限c=1220MP屈服極限強度q=UOOMP不妨取安全系數(shù)L 5,可以得到許用應(yīng)力值: cr = o-v/n=1100/1.5=733MP再次使用式23. 322得到:* 成立 證明選用螺栓等級合適。3. 3活塞設(shè)計3. 3. 1活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計活塞分為整體式

20、和組合式，組合式制作和使用比較復雜，所以在此選用整體 式活塞，形式如下圖：此整體式活塞中，密封環(huán)和導向套是分槽安裝的。3. 3. 2活塞的密封選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氨乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封 性能：、降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；、具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；、安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因為組合式 密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如 下：3. 3. 3活塞的材料選用高強度球墨鑄鐵QT600-33. 4活塞的尺寸及加工公差選擇活塞厚度為活塞桿直徑的1倍，因為活塞桿直徑是56

21、mm （這個在后面 的活塞桿設(shè)計中會給出解釋），所以活塞的厚度為56mm。活塞的配合因為使用了組合形式的密封器件,所以要求不高，這里不加敘述?；钊鈴綄?nèi)孔的同軸度公差不大于0. 02mm,斷面與軸線的垂直度公差不大于 0. 04mm/100mm,外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。3.4活塞桿的設(shè)計4.1活塞桿桿體的選擇此次設(shè)計需要安裝位移傳感器，因此選用空心桿件，形式如下圖：4. 2活塞桿與活塞的連接形式此次設(shè)計采用的是鎖緊螺母型連接，如下圖:4. 3活塞桿材料和技術(shù)要求因為沒有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計中活塞 桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但淬火處理是必

22、要的，淬火深度在0.5 1mm左右。安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01mm，保證活塞桿外圓 和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的 軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm,保證活塞安裝不產(chǎn) 生歪斜?；钊麠U外圓粗糙度（選擇為0.3僅。運行在低載荷情況下，所以省去 了表面處理。4. 4活塞桿的直徑計算活塞桿的直徑可以根據(jù)速比來確定公稱壓力/MP.W1。12.5 2020|中1.331.46,22由表上可以查得d=140mm4.5活塞桿強度的計算活塞桿端部的負載連接點與與液壓缸支撐之間的距離為4,如果:L410d （顯然這個是成立的

23、）就用下式計算活塞桿強度：精品資料推薦心2小磊（23.3-28）式中F液壓缸的最大推力（或拉力）（N）;叫材料的屈服強度（MP溟卜安金系數(shù)一般小二2一4彳a活塞桿直徑（m）,實際上式中的區(qū)/n就是材料的許用應(yīng)力，之前已經(jīng)給出了 15MnVn號鋼的許用 應(yīng)力為：。二巴 /11=500/3. 5= 142Mp最大推力F=800000N于是根據(jù)式23. 328得到活塞桿的直徑：dN 120mm?？芍獜姸确弦?。3.4. 6活塞桿彎矩穩(wěn)定性驗算當液壓缸支承長度幾泡（10。15）d時，需險算活塞桿彎曲 穩(wěn)定性&液壓缸彎曲示意圖如a、b（1）若受力此完全在軸線上，主要是按下式驗證: 尸W Fi/S-立區(qū)

24、”a尸d n式中/五丁而F：.80. .IB視面；，=礙*=0.049屋 m4精品資料推薦 四中九以他計八活塞桿彎曲失攝臨界壓縮力，N外安全系數(shù)，通常取口-3.5-6K液壓缸安裝及導向系數(shù),見表20a17E實際彈性模數(shù)&材料組織缺陷系數(shù)，鋼材一艘取=1/12 b活塞桿截而不均勻系數(shù),一骰取631/13 E材料的彈性模數(shù),MP,鋼材j? = 2.JOxlO5/活塞杼橫截面慣性矩先計算活塞桿截面的慣性矩I=18823840m,導向系數(shù)根據(jù)安裝方式選擇,取K二L 5后端法蘭剛性固 定，有導向前耳環(huán), 右導向王承；林向L54將以上各量帶入公式中得到活塞桿失穩(wěn)力:F =3. 8xlOsN K選取安全系數(shù)

25、得到最大承教力的判別式FF,/n =6. 16xlO7N K K顯然這是符合要求的，因為最大工作壓力是8x10果5活塞桿的導向、密封1導向環(huán)選擇非金屬導向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導向環(huán)的優(yōu)點是摩擦阻力小、 耐磨、使用壽命長、裝導向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導向環(huán)易于更換。5. 2密封Yx型軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨密封，可以減小摩 擦，減少泄漏量，增加壽命。第四章加載缸支承座的設(shè)計方案連接部分的設(shè)計與選取初步選定方案后，對方案經(jīng)行仔細研究，各處連接擬采川螺栓連接，如圖圖 2.3.1由計算結(jié)果可知，螺釘直徑過大，用于連接不太現(xiàn)實，于是考慮用其他的方法進 行連接，這里我們采用

26、滑槽的形式連接。2結(jié)構(gòu)部分尺寸計算油缸外徑Dk300mm,油缸端部吊耳處外圓直徑為360mlli,吊耳與耳環(huán)連接時, 需要在缸體外2邊各安置一個墊圈，取墊圈厚度為10mm,則支承座2支撐板間 的距離為380mm,取支撐板的厚度為40mll1,經(jīng)過計算滿足強度要求。油缸吊耳直徑為60mm,因此可取耳環(huán)內(nèi)孔直徑為60mm，耳環(huán)縱向切割，然后用螺 釘連接起來,這樣避免螺釘受到過大的徑向力而導致零件受損。結(jié)構(gòu)如下圖所示:油缸支承座與試驗臺面的連接靠深頭螺釘來試驗，支承座的底座對稱分布的6 個點分別安裝直徑為20mm的螺釘，部分尺寸及結(jié)構(gòu)如下圖所示：綜上所述，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示:第五章液壓系統(tǒng)的設(shè)計

27、5.1液壓系統(tǒng)圖的擬定擬定系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一步，他從工作原理和結(jié)構(gòu)組成 上來具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)中的各項要求，不需要精確計算和選擇原件規(guī)格，只需要 選擇功能合適的原件和原理合理的基本回路組合成系統(tǒng)。1. 1被測缸液壓系統(tǒng)圖汽車的4級舉升油缸是單作用的伸縮缸，其工作過程存在換向，因此液壓系 統(tǒng)中必須有換向回路，可用二位三通換向閥實現(xiàn)，為了保證工作過程中的壓力不 超過一定的極限，因此必須存在調(diào)壓回路，乂因為要測試多個點，因此需要用比 例溢流閥來實現(xiàn)。被測缸的液壓系統(tǒng)圖如下圖所示：1.2加載缸的液壓系統(tǒng)加教缸采用的是單干雙作用的活塞式液壓缸，工作過程中同樣存在調(diào)壓回路 和換向回路，其原

28、理圖如下圖所示：1.3液壓系統(tǒng)的綜合次液壓系統(tǒng)是被測缸的液壓系統(tǒng)和加教缸的液壓系統(tǒng)綜合所成，其原理圖如下圖 所示：X7I液壓系統(tǒng)原理圖5. 2液壓元件的選擇2. 1液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為16MPa,如取進油路的壓力損失 為0. 8MPa,則液壓泵的最大工作壓力P416+0. 8=16. 8MPa。加載缸行程6000mm,單行程用lOmin走完，則速度V=10mm/s,Q3= 7c DV=O. 45m3/s,Qp-kQmx 3 3 L / mirio根據(jù)上述要求及液壓站臺的要求，選取RC92050 A4VS0變量泵，公稱規(guī)格 為40,公稱壓力為35（V峰值壓力為400/、參

29、數(shù)如表3-2數(shù)值表（理論值,不考慮 和v;數(shù)值經(jīng)過圓整）公稱規(guī)格4071125180250/H*排量V2 T3.cm34071125180250/250油口 S的進油布力Pq為1 bar時的最高轉(zhuǎn)速mlm1260022001800 18001500/1900進油壓力P均增大或推量減小Vge 最高允許轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速極限）Vgg時的“orox 2 j,min-i320027002200 21001800/2100最大流量。時Umln104156225324375/475n r 1500 RPM 時L/min60107186270375最大功率flomat 時kW6191131189219/277(p=

30、 350 bar)nc= 1500 RPMHfkW3562109158219最大功率（p= 350 bar）V amac 時TnaxNm22339569610021391扭矩(p = 100 bar)V g ma r 時TNm64113199286398架動軸慣性矩Jkgm 20.0049 0.0121 0.030.0550.0959殼體泄油量L22.55410重量（帶壓力控制的泵）約mkg395388102184:允許軸向力JN6008001000 14001800允許徑向力N100012001600 200020002. 2電機的選擇在此系統(tǒng)中的電機，實現(xiàn)帶動液壓泵轉(zhuǎn)動，只需達到一定帶動矩力即可, 同時也降低了成本，為此可選擇普通交流電機。根據(jù)上述回路的要求，選取 Y250M-2電機。額定功率55KW ,轉(zhuǎn)速 =2970min ,如圖3-3電動機的技術(shù)參數(shù)如表3-4