【正文】 通用化，便于設計、制造和推廣使用 。 液壓傳動的缺點是： (1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。 (2)液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。 (3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。 (4)液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。 (5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設計制造和使 用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。 的分類及用途 千斤頂 是一種起重高度小 (小于 1ｍ )的最簡單的起重設備，它主要用于廠礦 、 交通 運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的 ,輕小起重設備它有 機械 式和 液壓 式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。 基于 PROE 液壓千斤頂設計分為通用和專用兩類。 專用基于 PROE 液壓千斤頂設計使專用的張拉機具， 在制作預應力混凝土構(gòu)件時， 對預應力 鋼 筋施加張力。專用基于 PROE 液壓千斤頂設計多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓 活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸軸心有一穿心孔道，鋼筋 (或鋼絲 )穿入后由尾部的工具錨固。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時帶動 自動控制系統(tǒng)日新月異更新，液壓技術 的應用正在不斷地走向深 入。 第二章 基于 PROE 液壓千斤頂設計工作原理分析 圖 基于 PROE液壓千斤頂設計工作原理圖 圖 是基于 PROE 液壓千斤頂設計的工 作原理圖。大油缸 9和大活塞 8組成舉升液壓缸。杠桿手柄 小油缸 小活塞 單向閥 4 和 7 組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥 4打開，通過吸油管 5 從油箱 12 中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥 4關閉，單向閥 7打開，下腔的油液經(jīng)管道 6 輸入舉升油缸 9的下腔，迫使大活塞 8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥 7 自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳動手柄，就能不斷地把油液壓入液壓缸下腔，使重物逐漸地升 起。如果打開截止閥 11，液壓缸下腔的油液通過管道 截止閥 11 流回油箱，重物就向下移動。這就是基于 PROE 液壓千斤頂設計的工作原理。 通過對上面基于 PROE 液壓千斤頂設計工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動的基本工作原理。液壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時，小油缸 2 輸出壓力油，是將機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道 6及單向閥 7，推動大活塞 8 舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機械能。大活塞 8 舉升的速度取決于單位時間內(nèi)流入大油缸 9中油容積的多少。由此可見，液壓傳動是一個不同能 量的轉(zhuǎn)換過程。 PROE 液壓千斤頂設計的作用 本基于 PROE 液壓千斤頂設計是 杭州萬海五金經(jīng)營部 銷售的 QYL5D 油壓千斤 。為三一重工股份有限公司配套加工的外協(xié)件，它用在飛機的起落架以及吊車，挖掘機、裝載機、推土機、壓路機、鏟運機的支撐架的機構(gòu)中，主要是起到支撐作用。因此，該零件的質(zhì)量及精度在使用中是非常重要的，必須制作出合理的工藝規(guī)程以確保零件的質(zhì)量。 PROE 液壓千斤頂設計主要構(gòu)件分析 該系統(tǒng)是一個組焊件，技術條件要求為：組焊后加工，熱處理調(diào)質(zhì)達到 HB240～HB280。表面粗糙度最高達 到 181。m，最低達到 181。m，尺寸公差較小，另外有一處位置公差要求，這就需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工過程。本零件用于大批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運用了：杠桿原理，帕斯卡原理，單向閥單向?qū)ㄔ淼取? 第三章 液壓缸的設計 液壓缸的主要形式及選材 液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū)動工作機構(gòu)作直線運動或擺動運動。它是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，除單個使用外，還可幾個組合或與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機構(gòu)配合，實現(xiàn)多種機械運動，因此應用十分廣泛。 液壓缸 有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類；按作用方式 又可分為單作用式和雙作用式兩種。 由于液壓缸要承受較大壓強，故液壓缸采用： 45號鋼活塞式單作用液壓 缸。 （液壓缸主要參數(shù)的計算）液壓缸的壓力 （ 1）額定壓力 Pn: 也稱為公稱壓力，是液壓缸能用以長期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面積上的法向力圖 。單位為 Pa，其值為 : Pn=G/A=5 104 247。（ ） = 105 Pa 圖 液壓缸的計算簡圖 式中： LF 為活塞桿承受的總負載； A為活塞的工作面積。 上式表明，液壓缸的工作壓力是由于負載的存在而產(chǎn)生的，負載越大，液壓缸的壓力也越大。 表 為國家標準規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。 表 液壓缸公稱壓力（ MPa） 1 4 10 16 20 25 （ 2）工作壓力 P： 由于活塞的重力大約在 g=10 N 左右，要遠比物體的重力小，所以可以忽略不計。 所以 LFp A? =(g+G)/A= 104 247。（ ） = 105 Pa ≈ Pn = 105 Pa （ 3）最高允許壓力 maxp ： 也稱試驗壓力，是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為 maxp ≤ = 105 Pa = 105 Pa ≈ MPa （ 1）液壓缸的理論輸出力 F 出 等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積，即 F pA? =AG=5 104 N 由于液壓缸為單活塞桿形式，因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下液壓缸往復運動的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等，故液壓缸的的實際輸出力小于理論作用力。 （ 2）液壓缸的理論輸入力： F 入 =F 出 A1247。 A2=5 104 (247。 )=5 102 N 式中 :A1 表示小液壓缸的橫截面積 ,(m) 表示小液壓缸的半徑 ,A2 表示大液壓缸的橫截面積 ,(m) 表示大液壓缸的半徑。 液壓缸的輸出速度 （ 1）大液壓缸的輸出速度 qv A? = nSA1/A2=10 = m/min q=nSA1=10 ()2= 103 L/min 式中： V 為液壓缸的輸出速度； q 為輸入液壓缸工作腔的流量； A2為大液壓缸工作腔的有效面積； A1 表示小液壓缸的橫截面積； n =10 表示小液壓缸每分鐘回程 10次； S= m 表示小液壓缸工作行程為 300 mm （ 2） 速比 V? 2112vvA? ? ? 式中： V1為活塞前進速度； V2為活塞退回速度； A1為活塞無桿腔有效面積； A2為活塞有桿腔有效面積。 速度不可過小，以免造成活塞桿過細，穩(wěn)定性不好。其值如表 示： 表 液壓缸往復速度比推薦值 工作壓力 p/Mpa ≤ 10 ～ 20 ＞ 20 往復速度比 v? ～ 2 20 液壓缸的功率 （ 1）輸出功率 P0：液壓缸的輸出為機械能。單位 W，其值為 : 0p Fv? =5 104 =1500 W 式中： F為作用在活塞桿上的外負載； v為活塞平均運動速度。 （ 2）輸入功率 ip ：液壓缸的輸入為液壓能。單位為 W，它等于壓力和流量的乘積， 即 q=nSA1=10 ()2= 103 L/min ip pq? = 105 103 = W 式中： p為大液壓缸的工作壓力； q為大液壓缸的輸入流量。 由于液壓缸內(nèi)存在能量損失（摩擦和泄露等），因此，輸出功率小于輸入功率。 （ 1）小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力 , 即： F=500 N （ 2）小液壓缸的流速為： V=(A 大 /A 小 ) V 大 =100 =3 m/min （ 3）小液壓缸的流量為： q=nSA1=10 ()2= 103 L/min 半徑（ mm ） 壁厚（ mm ） 材料 類型 20 2 HT200 單作用活塞式 第四章 液壓控制閥 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。 普通單向閥簡稱單向閥，它的作用是使用油液只能沿一個方向流動，不許反向倒流。圖 所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號。壓力油從 p1 流入時，克服彈簧3 作用在閥芯 2 上的力，使閥芯 2向右移動，打開閥口，油液從 p1口流向 p2口。當壓力油從 p2 口流人時，液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使閥口關閉，液流不能通過。 （ a）結(jié)構(gòu)原理圖 （ b）圖形符號 圖 閥體； 閥芯； 彈簧 單向閥的彈簧主要用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使閥芯可靠復位，為了減小壓力損失，彈簧鋼度較小，一般單向閥的開啟為 MPa～ MPa（如換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達到 MPa～ MPa，便可當背壓閥使用）。 為了液壓缸不超過最高允許壓力 maxp = Mpa，需要在回油路上并聯(lián)一個 MPa的背壓閥。只需將 中設計的單向閥換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達到 MPa，便可當背壓閥使用。這樣，當壓力超過 MPa 時，背壓閥自動打開 泄荷，使液壓缸免受損壞。 第五章 拉壓桿和彎曲桿的設計 彎曲桿 (手柄 )的設計 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 ,以彎曲為主要變形的桿件稱為梁 .工程力學中對梁作以下規(guī)定 : 梁任一橫截面上的剪力 ,其值等于 該截面任一側(cè)梁上所有橫向力的代數(shù)和。 梁任一橫截面上的彎矩 ,其值等于該截面任一側(cè)所有外力對形心的力矩的代數(shù)和。 試選擇 45號正火鋼 ,設計為環(huán)形截面 (如圖 ),畫出受力圖 (如圖 a)進行受力分析 ,由梁的平衡方程求得支座反力 (如圖 b): F1 + F2 F = 0 (式 51) F1L1 FL2 = 0 (式 52) 聯(lián)立 (1)(2)代入數(shù)據(jù) F2=500 N L1=1 M L2= M ,得 : F1= 125 N F = 625 N FS及彎矩 M 以 B 點為分界點將 AC 桿分為兩段 : AB 段 : FS(A) = F1 = 125 N M(B 點右側(cè) )=125 ()=100 N*M BC 段 : FS(C) = F2 = 500 N M(B 點右側(cè) )= 500 =100 N*M 根據(jù)以上結(jié)果可繪出剪力圖 (圖 c)和彎矩圖 (圖 d)： 圖 受力圖，圖 ，圖 剪力圖 ,圖 彎矩 圖 （ 1） B 點所在截面的彎矩最大 , 即正應力最大 , C 點所在截面的剪力最大 ,即切應力最大。所以 C,B 兩點所在截面為危險截面。 （ 2） B截面的截面系數(shù)為 : 334332)(32)1(mDwwyz???????? ? 其中： 4 ??? Dd? D為外徑 , d為內(nèi)徑 (如圖 ) B 截面的正應力為 : σ max =M/WZ =100/ 103 = 104 Pa C 截面的切應力為 : Tmax =2FS/A =2 500/( )= 103 Pa 有機械設計手冊查得 45號，正火鋼的許用切應力為 30 MPa～ 40 MPa，許用正應力為 275 MPa，由于 B 截面的正應力遠小于其許用應力， C 截面的切應力遠小于其許用應力，這樣勢必造成鋼材的浪費，為節(jié)省鋼材降低成本，提高效益，需要重新選擇材料。 圖 環(huán)形截面 圖 實心截面 （ 3）重新選擇材料設計截面 選用實心圓柱松木梁 (如圖 ),其許用正應力為 [σ ]=7 MPa，其許用切應力為[T]=1 MPa。 B 截 面的彎曲截面系數(shù)為： WZ = WY = 103 M3 B 截面的正應力為 : σ max = M/WZ =100/ 103= 104 Pa C 截面的切應力為 : Tmax = 4FS/3A =4 500/3 ( )= 103 Pa (4)校核強度： σ max =