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1、本科生畢業(yè)論文（設計）本科生畢業(yè)論文（設計）小型液壓起吊機設計The design of hydraulic machine of folding minitype for Lifting weights目 錄目 錄目 錄.II設計總說明 .IINTRODUCTION.II1設計要求分析.11.1 設計要求.11.2 工作情況分析.11.2.起吊機的基本參數.11.2.2 工作環(huán)境.31.3 兩種方案對比分析.31.3.1 自動化作業(yè)方案.31.3.2 手動作業(yè)方案.31.4 確定最優(yōu)方案.32小型液壓起吊機的總體機構設計.32.1 總體結構設計.32.2 液壓控制系統的設計.43大液壓缸的設
2、計.73.1 選擇液壓缸的安裝類型及安裝方式.73.2.1 液壓缸作用力的確定.73.2.2 活塞速度的確定.73.3 確定液壓缸的主要尺寸參數.73.3.1 確定液壓缸筒的內徑 D。.73.3.2 活塞桿直徑 d 的確定.83.3.3 確定液壓缸的工作行程 S.103.3.4 液壓缸油口尺寸的確定.103.3.5 液壓缸的結構設計.103.3.6 活塞和活塞桿設計.143.4 大液壓缸的綜合參數.164小液壓缸的設計.174.1 選擇液壓缸的類型及安裝方式.174.2 確定液壓缸的工作負載.174.3 確定液壓缸的主要參數尺寸。.18目 錄4.3.1 液壓缸缸筒內徑的確定.181D4.3.2
3、 確定活塞桿的直徑.181d4.3.3 液壓缸行程的確定 .201S4.3.4 液壓缸的油口尺寸確定.204.3.5 液壓缸的結構設計.214.3.6 活塞和活塞桿設計.234.3.7 活塞與缸筒的密封結構設計.234.3.8 活塞桿的結構、材料及技術要求。.234.3.9 活塞桿密封與防塵及活塞寬度.234.3.10 緩沖裝置設計.244.3.11 密封裝置（件）的選用.244.4 小液壓缸的綜合參數.245液壓油箱設計.245.1 液壓油箱的有效容積的確定.245.2 液壓油箱的外形尺寸設計.255.3 液壓油箱的結構設計.255.4 液壓油箱體的設計.255.5 液壓油箱底部的結構.26
4、5.6 液壓油箱蓋.265.7 液壓油箱的起吊.265.8 液壓油箱的防銹.266小型液壓起吊機的結構設計與計算.276.1 吊臂和連接螺栓的強度校核.286.1.1 吊臂的強度校核.286.1.2 連接螺栓的強度校核.307起吊機附件的選擇.317.1 萬向輪的選擇.317.2 吊鉤的選擇.31總結.32鳴 謝.32參考文獻.33設計總說明I設計總說明此次設計的小型液壓起吊機主要是考慮了實際的需要，是用于在工廠、倉庫和車間等地方起吊或移動一些大的重物。這是由機械動力代替人工的重要工具，它可以給我們帶來 10 倍以上的工作效率和經濟效益。它能讓搬運工人從繁重的體力勞動中解放出來。它體積小、重量
5、輕、起重大、使用方便（不需要電源） 、吊運品種多。該液壓起吊機采用一套簡易操作的手動液壓系統，操作工人可以輕松地將一些大的重物提起，而且還可以自由地移動，減輕了操作工人的工作量和作業(yè)難度。而且該器材獨有折疊設計，折疊后結構緊湊，有利于騰出空間。方便攜帶。主要通過調查了解小型液壓起吊機的使用要求和使用環(huán)境，確定小型液壓起吊機的總體結構方案，并依據該方案進行小型液壓起吊機的總體結構設計、液壓系統設計、機械運動設計、控制系統設計、主要非標準零部件設計。關鍵詞：；重物；液壓；起吊關鍵詞：；重物；液壓；起吊全套圖 紙加扣 3346389411 或 3012250582設計總說明IIINTRODUCTIO
6、Nhydraulic machine of Folding minitype for Lifting weights mainly considering the actual need, is used in factory, warehouse and workshop place such as lifting or moving some big heavy things. This is one of the important tools by mechanical power to replace the manual, it can bring us more than 10
7、times the work efficiency and economic income. It makes the porters liberation from the heavy manual labor. Its small volume, light weight, big, easy to use (dont need power supply), lifting variety. The hydraulic machine of Folding minitype for Lifting weights adopts hydraulic system, a set of simp
8、le and easy operation manual operator can easily lift some big heavy things, but also can freely move, reduce the workload of operators and task difficultly .After folding unique folding design, and the equipment structure is compact, is helpful to make room. Convenient to carry.Mainly through the u
9、se of survey about hydraulic machine of Folding minitype for Lifting weights requirements and using the environment, determine the overall structure scheme of hydraulic machine of Folding minitype for Lifting weights, on the basis of the scheme and hydraulic machine of Folding minitype for Lifting w
10、eights overall structure design, hydraulic system design, mechanical design, control system design, main non-standard parts design.KEYWORDS: Folding ; The weight ; Hydraulic pressure ; lifting 1 小型液壓起吊機畢業(yè)設計說明書1設計要求分析1.1 設計要求小型液壓起吊機所要滿足的功能是能夠通過液壓力帶動吊鉤把重物吊起，并且能夠把重物移動到指定地方。1.2 工作情況分析1.2.起吊機的基本參數額定起重量：0
11、.7 噸。如圖 1 所示：起吊機起吊的最大高度：2178.2mm。起吊機起吊的最低高度：768.9mm。起吊機的寬度：1172.3mm。起吊機的長度：1776.2mm。起吊機的高度：1626.4mm。 2 圖 1 起吊機基本參數 3 1.2.2 工作環(huán)境此小型液壓起吊機在廠房、車間、倉庫、碼頭等地方。工作環(huán)境有時候可能會比較惡劣，并且要求小型液壓起吊機不能占用太大的空間，移動靈活迅速。所以小型液壓起吊機要解決尺寸問題、質量問題和腐蝕問題。1.3 兩種方案對比分析1.3.1 自動化作業(yè)方案此方案自動化程度很高，操作工人只要通過手中的控制按鈕就可以完成對重物起吊全過程的作業(yè)，這樣雖然可以讓人處于最
12、有利的環(huán)境里，但是因為要考慮機、電、液和系統的配合，所以經濟成本高，而且設備質量較大，不利于靈活作業(yè)的需要。1.3.2 手動作業(yè)方案此方案是通過人力控制小型液壓起吊機的行走和重物的起吊，雖然增加了操作工人的工作量，但是可以根據人力液壓千斤頂的原理進行設計，從而減輕人的工作量。而且此方案無需增加太多外在的設備，因而能將起吊機的質量和尺寸控制到最小，能很好的滿足工作載荷和工作環(huán)境的需要。1.4 確定最優(yōu)方案通過上述分析，選取手動作業(yè)方案為小型液壓起吊機的最優(yōu)設計方案。此方案無需增加太多外在的設備，人可以通過控制小液壓缸驅動大液壓缸，進而把重物吊起。2小型液壓起吊機的總體機構設計2.1 總體結構設計
13、小型液壓起吊機的采用四桿機構如圖 1 所示：機構的結構簡單。它的動力裝置采用手動液壓裝置，不需要額外的電源就可以工作。手搖動手柄，大液壓缸活塞桿向上推著吊臂一起往上運動，吊臂上有吊鉤（吊鉤上勾著重物） ，從而實現了起吊重物的作業(yè)。起吊機底架安裝了 六個輪子，人可以推著起吊機進行靈活的移動，把重物移動到指定的地點并放下，打開液壓系統的截止閥，大液壓缸的液壓油在重力作用流回油箱，吊臂在大液壓缸活塞桿的帶動下往下運動，從而完成了一個工作過程。 4 圖 2 起吊機總體結構2.2 液壓控制系統的設計該小型液壓起吊機工作原理和千斤頂類似，故其液壓系統參照千斤頂的液壓系統進行設計，千斤頂的液壓系統原理圖如圖
14、 3 所示： 5 圖 3 千斤頂液壓系統的原理圖（1.手柄搖桿、2.小液壓缸、3.活塞、4.單向閥、5.進油口、6.出油口、7.單向閥 、8 活塞桿 9.大液壓缸、10.回油口、11.截止閥、12.油箱）千斤頂液壓系統原理：手柄搖桿 1 往上搖，由于閉合單向閥 7 對液壓油的阻礙作用，油只能從油箱 12 經過進油口 5 且打開單向閥 4 進入小液壓缸，此時單向閥 4 打開，單向閥 7 關閉，小液壓缸處于吸油狀態(tài)；手柄搖桿 1 向下搖，由于油壓的作用打開單向閥 7 把油送到在大液壓缸來，此時單向閥 4 關閉，單向閥 7 打開；重復搖桿上下運動，油就源源不斷的流進大液壓缸實現頂起重物的效果。回油時
15、，鈕動截止閥 11，單向閥 7 關閉，油由于重力作用經過出油口 10 由大液壓缸回到油箱 12。由此就完成了一個工作循環(huán)。 由 3 圖看出，該液壓系統需在小液壓缸和大液壓缸上開兩個油口作為進油口和出油口，由于我設計的液壓起吊機的液壓缸的尺寸較小，特別是小液壓缸外徑才 20mm，若如千斤頂這樣設計，需要減小進出油口的直徑，這樣做雖然增加了液壓缸強度，但是液壓系統的流量變低，使小型液壓起吊機工作時壓下手柄搖桿的力增大了，提升重物的速度變慢了，故對其進行了改進，如圖 4 所示。將大小液壓缸的進出口設計成一個出油口，在出油口處用直角三通管接頭連接，將液壓管路分成兩路，目的是把進出油口設置在外部，這樣就
16、不需要在缸筒里設置兩個油口了。其原理跟千斤頂一樣，手柄搖桿 1 向上搖，由于閉合單向閥 13 對液壓油的阻礙，油從油箱 8 經過單向閥 5 進入小液壓缸，此時單向閥 5 打開，單向閥 13 關閉，小液壓缸處于吸油狀態(tài)；手柄搖桿 1 向下搖，由于油壓的作用打開單向閥 13 把液壓油送到大液壓缸，此時單向 5 關閉，單向閥 13 打開；重復搖桿上下運動，油就源源不斷的流進大液壓缸實現頂起重物的效果?；赜蜁r，鈕動截止閥 12，單向閥 13 關閉，液壓油由于重力作用經過出油口由大液壓缸回到油箱。 6 圖 4 液壓起吊機的液壓系統原理圖（1 手柄.搖桿 、 2.小液壓缸、3.小液壓缸活塞桿、4.小液壓缸
17、活塞、5.單向閥、6.進油口、7.過濾器、8.油箱、9 回油口、10.節(jié)流閥、11.卸荷閥、12.截止閥、13.單向閥、14.節(jié)流閥、15.大液壓缸、16.大液壓缸活塞、17.大液壓缸活塞桿） 7 3大液壓缸的設計3.1 選擇液壓缸的安裝類型及安裝方式由于工作行程短，故選擇單作用活塞式液壓缸。參考（參考文獻 1 表 4-1）此處采用液壓缸的安裝方法是尾部法蘭型安裝方法。 參考（參考文獻 1 表 4-10）3.2 確定液壓缸的作用力（負載）及速度3.2.1 液壓缸作用力的確定假設液壓缸的工作負載 F=35000N，根據工作負載系統壓力表選擇液壓系統工作壓力為 P=4MPa。表一 工作負載系統壓力
18、表（GB/T 7938-1987)3.2.2 活塞速度的確定初選活塞的運動速度為 V=0.5m/min.。3.3 確定液壓缸的主要尺寸參數3.3.1 確定液壓缸筒的內徑 D。根據工作負載大小和預選系統的工作壓力來計算液壓缸筒內徑 D：4FDP其中 F液壓缸作用力，N；F=35000N。 P預先選定的工作壓力，Pa；P=4MPa。負載（N）50005000100001000020000200003000030000-5000050000工作壓力（MPa）0.8-11.5-22.5-33-44-55 8 64350000.105m1054 10Dmm參考（參考文獻 1 表 45）給出的缸筒內徑系列
19、圓整為標準值 D=125mm。由上述計得出D=125mm、 F=49087、 P=4Mpa、V=0.5m/min.3.3.2 活塞桿直徑 d 的確定3.3.2.1 活塞桿直徑的確定液壓缸的活塞速度比無要求時，根據經驗公式估取活塞桿直徑 d 11135341.6dDDmm參考（參考文獻 1 表 4-6）液壓缸活塞桿外直徑尺寸系列； 選取 d=45mm。3.3.2.2 活塞桿彎曲穩(wěn)定性的校核假設支承長度 估1000lmm10 15ld當支承長度 l(1015)d 時，必須驗算活塞桿的彎曲穩(wěn)定性。液壓缸的穩(wěn)定性條件為： KkFFn 9 式中 F 為液壓缸的活塞桿最太載荷，N; F=49087N；為活
20、塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷，N；KF為穩(wěn)定安全系數，一般取=24，此處取=2；KnKnKn用等截面計算法計算縱向彎曲強度的臨界值。K 為實心活塞桿的斷面回轉半徑，m。 311.25 104JdKmAm 為柔性系數，取法見（參考文獻 1 表 4-14） 。m=110n 為末端條件系數，見（參考文獻 1 表 413） 。n=2 331000 1088.911.25 10lK110 2155m n 當活塞桿細長比時，可按用戈登蘭金公式計算臨界載荷，此時lKKF 21cKalnKfF 式中為材料強度實驗值，見表 4-14 cf250cfMPaa 為實驗常數，見（參考文獻 1 表 4-14 ） 1900
21、0a 6623250 10173.73 101112 900011.25 10KFN66173.73 1086.87 102KKFNn474.9087 108.687 10KKFFNNn故滿足液壓缸的穩(wěn)定性條件。KKFFn 10 3.3.3 確定液壓缸的工作行程 S 根據工作機構實際運動要求的范圍和參考（參考文獻 1 表 44）綜合考慮確定液壓缸的工作行程 S=400mm3.3.4 液壓缸油口尺寸的確定 液壓缸的油口由油口孔和連接螺紋兩部分組成。把油口設計在液壓缸筒上，油口孔直徑。應根據活塞最大的運動速度和油口液流的最高液流速度確定0dmaxV0Vmax000.13VdDV式中 D 為液壓缸筒
22、的內徑，m；D=0.125mm 為液壓缸最大輸出速度，m/min。=V=0.5m/minmaxVmaxV為油口液流速度，m/s，一般不太于 5m/s。故取=5m/s0V0V300.50.13 0.1255.14 105.145dmmm油口連接螺紋尺寸應符合液壓元件螺紋連接油口形式和尺寸見（參考文獻 1 表 130） 。故選擇油口螺紋連接尺寸為 M813.3.5 液壓缸的結構設計3.3.5.1 缸筒和缸蓋3.3.5.1.1 缸筒和缸蓋的連接形式。參考（參考文獻 1 表 415） 故此處缸筒和缸蓋采用法蘭連接。 11 3.3.5.1.2 缸筒和缸蓋的材料選擇。參考（參考文獻 1 表 416）1、缸
23、筒的材料選擇液壓缸缸筒要求具有足夠的強度和沖擊韌性的性能，故選擇缸筒的材料為 45 鋼且調質處理。2、缸蓋材料的選擇液壓缸的缸蓋選用 45 鋼鍛鋼。3.3.5.1.3 缸筒和缸蓋的結構參數計算。 參考（參考文獻 1 表 417）3.3.5.1.3.1 缸筒壁厚 /m 對于低壓系統，缸筒壁厚可按薄壁筒計算 2yP D其中 Py 為試驗壓力，MPa； D 為液壓缸筒的內徑，m; 為液壓缸缸體材料的許用應力，MPa；鍛鋼=110MPa36 0.1253.4 103.42 110mmm 3.3.5.1.3.2 缸筒外徑1D121252 8141DDmm 參考（參考文獻 1 表 418）缸筒直徑系列缸筒
24、外徑1146D故液壓缸缸壁厚為=10.5mm 12 3.3.5.1.3.3 缸底厚度 h/m 對于平行缸底，當缸底無油孔時60.4330.433 0.1250.012612.6 110yPhDmmm缸底厚度 h 圓整為 15mm 即 h=15mm3.3.5.1.3.4 缸筒頭部法蘭厚度 h 圖 5、cp00d125d113d =119d =16mm230185mm=、 =110M Pa、F 49087NHmmmmDmmD06cp3 490870.230.0163d=0.028d 0.119 110 10（D -）Fhm故 h=28mm、H=58mm 13 3.3.5.1.3.5 缸體和缸蓋的連
25、接計算液壓缸缸體與缸蓋采用螺栓連接時：211.3 4KFd Z 式中 K 為螺紋擰緊系數，取 K=2.54。 F 為液壓缸缸體螺紋處所受的拉力，N。F=49087。 為螺紋內徑，m。1d Z 為螺栓數 6。 螺紋材料的許用應力，Pa查（參考文獻 6 表 58 ） 400sMPan 為安全系數，通常取 n=1.52.5 n=2.5400 1602.5sMPan 11.30.014614.64KFdmmmZ綜合考慮選 M163.3.5.1.3.6 缸筒的加工技術要求 參考（參考文獻 1 表 419）缸筒的加工技術要求內徑 D 配合精度要求：采用 H8、H9 級配合；內表面粗糙度要求：活塞采用橡膠密
26、封圈密封，為；缸筒內徑 D 的圓度和圓柱度；缸筒端面 T 的垂直度要aR0. 10. 4 m求：缸筒內徑 D 的圓柱度和圓柱度公差不大于內徑公差之半；缸筒與缸筒頭部的螺紋連接精度要求：當缸筒與缸筒頭部采用螺紋連接時，連接螺紋應取為 6 級精度的米制螺紋。 14 3.3.6 活塞和活塞桿設計3.3.6.1 活塞和活塞桿的連接形式 參考（參考文獻 1 表 420）采用螺紋連接3.3.6.2 活塞的材料與加工技術要求參考（參考文獻 1 表 4-21）活塞材料為 45 鋼。3.3.6.2 活塞與缸筒的密封結構設計 活塞與液壓缸的缸筒之間既有相對運動，又需要使用液壓缸缸筒的兩腔之間不漏油，因此在結構設計
27、上應慎重考慮。一般常用密封結構及其特點見（參考文獻 1 表 422）此處采用密封圈密封 選用 Yx 形密封圈。3.3.6.3 活塞桿的結構、材料及技術要求?；钊麠U的結構采用實心桿活塞桿的端部結構采用內螺紋（見參考文獻 1 表 423）活塞桿的材料及技術要求（見參考文獻 1 表 427）材料采用 45 鋼3.3.6.4 活塞桿的導向，密封與防塵3.3.6.4.1 最小導向長度 H 的確定參考（參考文獻 1 表 429）導向長度長度過短，將使液壓缸因間隙引起初始撓度增長，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設計時必須保證液壓缸有一定的最小導向長度。對于液壓缸最小導向長度應滿足下式要求： 202L
28、DH 15 式中 L 為最大液壓缸的工作行程 m，L=S=0.4m D 為缸筒內徑 m， D=0.125mm H0.02+0.0625=0.0825m=82.5mm最小導向長度 H 圓整為 85mm，即 H=85mm導向套滑動面的長度 A因為缸徑大于 80mm 所以取 A=（0.61.0）d=1d=45mm活塞寬度 B 取 B=（0.61.0）D=0.6D=75mm活塞桿導向套裝在液壓缸的桿側端蓋內，用于對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側裝有防塵圈，以防止活塞桿后退時把雜質，灰塵及水分帶到密封裝置處損壞密封裝置。3.3.6.4.2 導向套的結構設計參考（參考文獻 1
29、表 428）導向套的典型結構形式采用端蓋式。3.3.6.4.3 活塞桿的密封與防塵參考（參考文獻 1 表 430）活塞桿常用密封與防塵結構選用密封形式：O 型密封圈 防塵形式：軸用 J 型防塵圈3.3.6.5 緩沖裝置設計 3.3.6.5.1 緩沖裝置的功用防止和減少液壓缸活塞桿及活塞等運動部件在運動過程對缸底或端蓋的沖擊，當它們將要接近行程終端時實現它們的速度逐漸遞減，直至它們的速度為零。3.3.6.5.2 液壓缸緩沖裝置的結構選擇因為活塞的運動速度很低，所以對緩沖的要求不高，為了使結構簡單，便于設計，降低制造成本，此處采用恒節(jié)流面積緩沖裝置 根據參考（參考文獻 1 表 1431） 選擇固定
30、型 16 3.3.6.6 排氣裝置設計因為液壓缸是單腔作用缸，為了避免非工作腔形成真空，需要在非工作腔的頂部設置一排氣裝置。此處采用結構簡單，使用方便的整體式排氣閥 M16。3.3.6.7 密封裝置（件）的選用參考（參考文獻表 643 ） 活塞與缸筒間的密封：Yx 形密封圈 活塞桿與活塞的密封：O 形密封圈 缸筒與缸蓋的密封：O 形密封圈 活塞桿與導向套的密封：Y 形密封圈 導向套與缸筒是密封：Yx 形密封圈 活塞桿與缸蓋的防塵圈：J 形防塵圈。3.3.6.8 大液壓缸的流量計算在液壓缸的基本參數確定后，根據以下計算公式計算實際工作流量。Q=AV式中 V：液壓缸的工作速度 V=0.5m/min
31、 A：液壓缸的有效工作面積2330.1250.51.53 10/ min1.53 / min42QmL3.4 大液壓缸的綜合參數承載壓力缸內徑缸外徑進油口直徑活塞桿直徑49087N125mm146mm8mm45mm缸筒長度活塞桿長度液壓缸壁厚液壓缸流量活塞寬度 590mm 675mm 10.5mm1.53L/min75mm缸底厚度最小導向長度液壓缸行程排氣閥15mm85mm400mm M16 17 4小液壓缸的設計4.1 選擇液壓缸的類型及安裝方式由于工作行程短故選擇單作用活塞式液壓缸 參考（參考文獻 1 表 41）此處采用液壓缸的安裝方法是尾部法蘭型安裝方法。 參考（參考文獻 1 表 410
32、）4.2 確定液壓缸的工作負載由連通器原理：11FFAA因為使用人力搖桿，假設手柄長度為 600mm 和手柄操作力為 250N，即122112504908712522FFAAD1=8.9mmD參考文獻 1 表 45 液壓缸內徑尺寸系列表(GB/T 2348-1993)根據參考（參考文獻 1表 45）給出的缸筒內徑系列圓整為=10mm。1D計算大液壓缸的實際工作的最大負載2121125250239062102F AFNA因為小型液壓起吊機設計的起重的額定重量為 0.7 噸即 7000N，如圖 6 根據 1:4 的810121620253240506380（90）100（110）125（140）1
33、60200（220）250（280） 18 比例設計。故滿足設計要求。圖 64.3 確定液壓缸的主要參數尺寸。4.3.1 液壓缸缸筒內徑的確定1D由上可知 液壓缸缸筒內徑=10mm1D4.3.2 確定活塞桿的直徑1d4.3.2.1 確定活塞桿直徑1d液壓缸的活塞運動速度比無要求時，根據經驗公式估取活塞桿直徑1d1111113.33353dDDmm 19 參考文獻 1 表 46 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列表參考（參考文獻 1 表 46）液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 選取=4mm。1d4.3.2.1 活塞桿彎曲穩(wěn)定性的校核假設支承長度，故 1100lmm1110 15ld當支承長度時必須驗算活塞桿彎曲穩(wěn)
34、定性。1110 15ld液壓缸的穩(wěn)定性條件為111KKFFn式中為液壓缸的活塞桿最大載荷 N，=250N1F1F 為活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷，N；1KF 為穩(wěn)定安全系數，一般取=24，此處取=2。1Kn1Kn1Kn用等截面計算法計算縱向彎曲強度的臨界值。為實心活塞桿的斷面回轉半徑，m。1Km 為柔性系數，取法見（參考文獻 1 表 414） 。m=110n 為末端條件系數，見（參考文獻 1 表 413） 。n=23131100 10100110 21551 10lm nK當活塞桿細長比時，可按用戈登蘭金公式計算臨界載荷11lK1KF 20 12111cKfFlanK式中為材料強度實驗值，見（
35、參考文獻 1 表 414） cf250cfMPaa 為實驗常數，見表 414 a=1/9000666123250 10250 10160 101.5510.112 90001 10KFN6611160 1080 102KKFNn故滿足液壓缸的穩(wěn)定性條件4.3.3 液壓缸行程的確定1S根據工作機構實際運動要求的長度和參考 44 綜合考慮確定液壓缸行程=25mm1S4.3.4 液壓缸的油口尺寸確定液壓缸的油口由油口孔和連接螺紋兩部分組成。把油口設計在液壓缸筒上，油口孔直徑應根據活塞最大的運動速度和油口最高的液流速度確定01dmaxV0Vmax01100.13VdDV式中為液壓缸缸筒的內徑，m；=0
36、.01m1D1D 為液壓缸最大輸出速度，m/min =0.5m/minmaxVmaxV 為油口的液流速度，m/s，一般不大于 5m/s。故取=5m/s0V0V4010.50.13 0.014.1 100.415dmmm 21 油口連接螺紋尺寸應符合液壓元件螺紋連接油口形式和尺寸見（參考文獻 1 表 130）故選擇油口螺紋連接尺寸為 M8x14.3.5 液壓缸的結構設計4.3.5.1 缸筒和缸蓋 缸筒和缸蓋的連接形式（參考文獻 1 表 4-15）故此處采用法蘭連接。 缸筒和缸蓋的材料選擇， （參考文獻 1 表 416）缸筒材料選擇液壓缸筒要求具有足夠的強度和沖擊韌性性能，選擇缸筒的材料為 45
37、鋼且調質處理。缸蓋材料的選擇液壓缸的缸蓋選用 45 鋼鍛鋼。 缸筒和缸蓋的結構參數計算，參考（參考文獻 1 表 417）1、缸筒壁厚/m1112 yP D對于低壓系統，缸筒壁厚可根據薄壁筒計算1其中 Py 為試驗壓力，MPa； 為液壓缸缸筒內徑，m；1D為液壓缸缸體材料，許用應力，MPa 鍛鋼=110MPa 22 416 0.012.727 100.272 110mmm液壓缸壁厚圓整=5mm114.3.5.2 缸筒外徑11D1111=2102 520 DDmm4.3.5.3 缸底厚度/m1h對于平行缸底，當液壓缸缸底無油孔時31160.4330.433 0.011.01 101.01 110y
38、PhDmmm缸底厚度圓整為 5mm。 =5mm1h1h4.3.5.4 連接計算 缸體與缸蓋采用螺栓連接時：111.3 4KFd Z式中 K 為螺紋擰緊數，動載荷時，取 K=2.54 為缸體螺紋處所受的拉力，N，=250N1F1F 為螺紋內徑，m1d Z 為螺栓數 6 為螺紋材料的許用應力，Pa 查（參考文獻 6 表 58） =400Pa p86sn 為安全系數，通常取 n=1.52.5 n=2.5400 1602.5SMPan 23 3111.31.04 101.04 4KFdmmmZ綜合考慮選 M10。4.3.5.5 缸筒加工技術要求（見（參考文獻 1 表 419）缸筒的加工技術要求內徑 D
39、 配合精度要求：采用 H8、H9 級配合；內表面粗糙度要求：活塞采用橡膠密封圈密封， 為 ；缸筒內徑 D 的圓度和圓柱度；缸筒端面 T 的垂直度要求：缸筒內徑D 的圓柱度和圓柱度公差不大于內徑公差之半；缸筒與缸筒頭部的螺紋連接精度要求：當缸筒與缸筒頭部采用螺紋連接時，連接螺紋應取為 6 級精度的米制螺紋。4.3.6 活塞和活塞桿設計活塞和活塞桿的連接形式（參考文獻 1 表 420）采用螺紋連接 活塞的材料與加工技術要求（參考文獻 1 表 421）有導向環(huán)活塞：45 鋼4.3.7 活塞與缸筒的密封結構設計活塞與液壓缸的缸筒之間既有相對運動，又需要使用液壓缸缸筒的兩腔之間不漏油，因此在結構設計上應
40、慎重考慮。一般常用密封結構及其特點見（參考文獻 1 表 422） 此處采用密封圈密封：選用 Yx 形密封圈。4.3.8 活塞桿的結構、材料及技術要求?；钊麠U的結構采用實心桿活塞桿的端部結構采用單耳環(huán) 見（參考文獻 1 表 423）活塞桿的材料及技術要求（見參考文獻 1 表 427）材料采用 45 鋼4.3.9 活塞桿密封與防塵及活塞寬度活塞寬度取 1B1110.6 1.00.66BDDmm活塞桿的密封與防塵 24 參考（參考文獻 1 表 430）活塞桿常用密封與防塵結構選用密封形式：O 形密封圈 防塵形式：J 形密封圈4.3.10 緩沖裝置設計 緩沖裝置的功用盡量防止和減少液壓缸內的運動部件在
41、運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們將要接近行程終端時實現速度逐漸遞減，直至為零。 液壓缸緩沖裝置的結構選擇因為活塞的運動速度很低，所以對緩沖的要求也不高，為了使結構簡單，便于設計，降低制造成本，此處采用恒節(jié)流面積緩沖裝置 參考（參考文獻 1431）選固定型4.3.11 密封裝置（件）的選用參考（參考文獻 1 表 643） 活塞與缸筒間的密封：O 形密封圈 缸蓋與缸筒的密封：O 形密封圈 活塞桿與缸蓋的防塵圈：J 型防塵圈。4.4 小液壓缸的綜合參數承載壓力缸內徑缸外徑進油口直徑活塞桿直徑250N10mm20mm8mm4mm缸筒長度活塞桿長度液壓缸壁厚液壓缸行程活塞寬度51mm66mm5mm25m
42、m 6mm5液壓油箱設計在開式傳動的液壓油路系統中，油箱是不可缺少的，它的作用是，儲存液壓油，進化液壓油，使液壓油的溫度保持在一定范圍內，以及減少吸油區(qū)液壓油中氣泡的含量。因此，進行油箱設計時，需要考慮油箱的容積，液壓油在油箱中冷卻和加熱、油箱內的裝置和防噪音等問題。5.1 液壓油箱的有效容積的確定參考（參考文獻 1 表 617） 25 油箱的容量 VpqV式中為與系統壓力有關的經驗系數：低壓系統：；24;3為液壓泵的額定流量，L/min =1.53L/min；pqpq為液壓油箱有效容量；Vpq =3 1.53=4.59VL參考（參考文獻 1 表 133） V=6.3L應當注意：液壓系統停止運
43、轉后，液壓系統中的那部分液壓油會因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油一般不應超過液壓油箱高度的 80%。5.2 液壓油箱的外形尺寸設計根據已知的有效容積，液壓油箱的尺寸分別為長 310mm、寬為 160mm、高為 210mm。5.3 液壓油箱的結構設計進行液壓油箱結構設計時，首先要考慮的是液壓油箱的剛度，其次要考慮便于更換液壓油和清洗液壓油箱以及安裝和拆卸油泵裝置，當然，也要考慮到經濟方面的效益，降低油箱的造價、便于密封等條件，就應該對液壓油箱的結構設計盡量簡單。5.4 液壓油箱體的設計液壓油箱體一般由鋼板焊接而成。液壓油箱分為固定式和移動式兩種，本次液壓油箱設
44、計采用固定式。液壓油箱在隔板垂直的一個側壁上開清洗孔，以便于清洗液壓油箱。5.5 液壓油箱底部的結構 26 為了便于排放污油，液壓油箱底部一般為傾斜狀，以便于排油，底部最低處有排油口，并將放油塞安放在最低處。焊接結構油箱，箱底用 A3 鋼板，其厚度等于或稍大于箱體側壁鋼板的厚度。5.6 液壓油箱蓋液壓油箱蓋采用鋼板材料制造。在液壓油箱蓋上應考慮下列通孔：進油管孔，出油管孔、通大氣孔（孔口應有空氣濾清器或氣體過濾裝置） 、注液壓油口。5.7 液壓油箱的起吊對液壓油箱而言，從工廠裝配到送到用戶，要經過反復裝卸，所以采用吊耳環(huán)設計。5.8 液壓油箱的防銹為了防止液壓油箱內部生銹，應在液壓油箱內壁涂上
45、耐油防銹涂料。 27 6小型液壓起吊機的結構設計與計算圖 7如圖 7 所示為小型液壓起吊機的起吊結構，為了減少小型液壓起吊機折疊后所占空間，并且不影響起吊重物的尺寸，故設計成兩腳伸縮桿，折疊時先將兩腳伸縮桿繞著最左邊鉸制螺栓向上收攏。吊臂繞著活塞桿連接頭的螺栓向下旋轉。小型液壓起吊機工作時主要由兩腳伸縮桿伸出，液壓缸作為起吊動力，活塞桿向上運動直接起吊重物。兩腳伸縮桿和底架支撐板裝有 6 個萬向輪，能使小型液壓起吊機靈活轉動，底架支撐板放置油箱和液壓閥座。液壓系統（大小液壓缸）安裝在液壓裝置安裝板，安裝 28 板通過螺栓安裝在液壓裝置支撐桿和吊臂支撐桿。通過上述分析可以知道吊臂和吊臂支撐桿及它
46、們的連接螺栓需要進行強度校核6.1 吊臂和連接螺栓的強度校核6.1.1 吊臂的強度校核對小型液壓起吊機起吊臂在受力最大的工作位置進行受力分析如圖 8 所示圖 8根據受力和力矩平衡可以得到：211.40.34FF 27000FN由以上兩式可得：128824FN先將起吊臂截面簡化為矩形截面如圖 9 所示： 29 圖 9對起吊臂進行受力分析如圖 6，并畫出剪力圖和彎矩圖，如下圖 10 所示：圖 10從圖 8 可知，起吊臂受到最大剪力為 21824N，危險截面出現在起吊臂的 B 點處即與活塞桿連接的地方。最大彎矩為 7420N*m，危險截面也是在起吊臂的 B 點處即與活塞桿連接的地方。起吊臂采用 45
47、 鋼，故剪切許用應力、鋼的屈服極限 80M Pa 30 、安全因數故鋼的彎曲許用應力、抗彎353sM Pa2. 5sn141. 2ssM Pan 截面系數2240. 080. 11. 3331066bhW危險截面處最大剪切應力為 ： max3321824=40920004.0922bh20.08 0.1SFNMMPa則滿足要求。危險截面處最大彎曲應力為 ： maxmax47420=5566500055.6651.333 10MPaMPaW則吊臂滿足強度要求。6.1.2 連接螺栓的強度校核參考（參考文獻 6 表 58）連接螺栓的屈服極限為和參考（參考文400sM Pa獻 6 表 510）連接螺紋
48、的安全系數為，故連接螺栓的許用切應力和許用2pSS擠壓應力為：200M Pa 螺栓桿的剪切強度1204Fd螺栓桿與孔壁的擠壓強度10m i nFd L式中：為螺栓所受的工作剪力，N；=28824N1F1F 為螺栓剪切面的直徑，mm；0d030dm m 為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm； m i nLm i n27. 5Lm m 12202882440. 773044FM Pad 10m i n2882434. 933027. 5FM Pad L 31 故連接螺栓滿足強度要求。7起吊機附件的選擇7.1 萬向輪的選擇為了讓小型液壓起吊機可以靈活移動，而且能夠承受所需的載荷，起吊機的移動輪設計成
49、萬向輪。參考有關現有產品，選取明順萬向輪廠家生產的型號為 M6-4209-922的萬向輪，其每個輪子可承載 530Kg 的重量。參數如下表所示：7.2 吊鉤的選擇根據 JB/T 4207.1-1999，小型液壓起吊機所用吊鉤型號為 SM 0.7-T，其額定起重量為 0.7t。 32 總結鳴 謝附 錄 33 參考文獻1 張利平 . 液壓氣動技術速查手冊. 化學工業(yè)出版社, 2007.2 聞邦椿. 機械設計手冊. 化學工業(yè)出版社, 1992.3 中國機械工業(yè)標準匯編.起重機械卷. 中國標準出版社,2002.10.4 李育錫 .機械設計課程設計. 高等教育出版社，2008.6.5 程友聯 , 楊文堤
50、.機械設計. 華中科技大學出版社，2011.6.6 濮良貴 . 機械設計. 高等教育出版，2005.7 朱新才.液壓傳動與控制 . 重慶大學出版社，2003.8.8 葉仲和.Mechanisms and machine theory.高等教育出版社，2001.9 胡宗武, 汪西應, 汪春生.起重機設計與實例 .機械工業(yè)出版社。2009.810 馮開平,左宗義.畫法幾何與機械制圖,第二版.華南理工大學出版社,2007.7.11 徐灝 .機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，2000.6.12 楊文淵 . 起重吊裝常用數據手冊. 人民交通出版, 2001.8.13 成大先. 機械設計手冊液壓傳動. 化學工業(yè)出版社, 2004.1.14 劉鴻文 . 材料力學 I,第 4 版. 高等教育出版社, 2004.1.15 孫恒 , 陳作模 , 葛文杰 . 機械原理, 第七版. 高等教育出版社, 2006.5.
畢業(yè)設計（論文）-小型液壓起吊機設計
