车用电动液压千斤顶结构设计

1 绪论1.1 课题研究的目的和意义

据统计，国内的轿车保有量2005年已达到900余万辆, 在现实生活中，轿车、吉普在路途上换胎一直是驾车者们一件头痛的事，尤其是在酷热的夏天和严寒而绵绵细雨的冬天，半个多时晨换下胎来，不仅身心劳累，且浑身油泥。随着技术与经济的发展，一种起重工具液压千斤顶大量涌现于市场，其构造简单、操作方便，修理汽车、拖拉机等可用它将车

而大的

是比机械传动优越的地方。

(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。

(3)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。

(4)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。

(5)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。

随着生活水平的发展，设计人性化的产品越来越受到人们的喜爱。电动液压千斤顶采用液压传动，与机械手动千斤顶相比，具有使用携带方便、运行平稳等优点。目前液压技

术日趋完善且被应用于各个领域，与液压传动相关的产品成本也将逐渐降低，因此，低成本的电动液压千斤顶具有巨大的市场。

1.2 课题的国内外发展研究现状

自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及

1.3 课题研究的主要内容

（1）根据千斤顶的设计电动液压千斤顶的总体方案。

（2）根据工作情况设计液压千斤顶的具体结构，确定主要零部件的参数，对千斤顶的零件进行强度检验。

（3）绘制二维零件图及总体装配图。

2 电动液压千斤顶概论

2.1 液压千斤顶工作原理

图2.1 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

图2.1是液压千斤顶的工作原理图[2]。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1

12中

7打开，

（1

（2

（3

（4）千斤顶的驱动电机要求电压为12V直流电压。

2.3 确定总体方案

2.3.1 液压回路设计

图2.2 液压回路原理图

根据液压千斤顶工作原理图2.1，结合本课题设计要求及布置情况，设计的液压千斤顶液压回路原理图如图2.2所示。图中液压泵拟采用单向柱塞泵，通过偏心轮驱动柱塞往复运动，吸油行程柱塞泵通过单向阀2从油箱吸油，压油行程中单向阀2关闭，单向阀1打开，液压油输出到顶升液压缸将负载顶起，顶升到所需位置时，切断电机电源，柱塞泵停

止运动，单向阀1和二位二通电磁阀都处于关闭位置，阻止了液压油流回油箱，负载保持在所需位置不动。当负载需要放回时，只需操纵控制器上的相应开关，打开二位二通电磁阀，油液便可流入油箱。为了防止电机及液压系统过载损坏，在油路中设计了安全阀，当出现管路堵塞或其它情况使油压过大时，液压油便打开安全阀流回油箱。

2.3.2 总体结构设计

本次设计的千斤顶结构如图2.3所示。

图2.3 液压千斤顶结构图

图

图2.4 底板装配图

底板的设计过程中充分考虑了加工的可行性。柱塞杆向外运动时，柱塞缸内的压力变小，弹簧球1被顶开，弹簧球2将油路封住，此时液压油吸入液压缸。柱塞杆下压时，柱塞缸内的压力变大，弹簧球1将油路关闭，弹簧球2被顶开，油液被压入顶升液压缸。当负载需要放回时，将二位二通电磁阀打开，液压油便可进入油箱。当油路某处堵塞时，系统内的油压将增大，此时上端的安全阀弹簧被顶开，油液通过安全阀流回油箱。

2.3.4 顶升液压缸设计

顶升液压缸设计其结构图如图2.5所示

图2.5 顶升液压缸结构图

为了减小液压千斤顶的外形尺寸，便于携带，本次设计的顶升液压缸采用两级活塞驱动。第一级液压缸的活塞杆是第二级的缸筒，伸出时，可以获得较长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。第一级液压缸缸体与缸底采用焊接，缸体与缸头采用螺纹联接。第二级活塞与活塞杆采用整体式。活塞与缸体间采用O形密封圈密封；为了使千斤顶使用安全方便，在活塞杆端部用螺纹件联接了一个凹槽部件与轿车上相应的凸起配合，支撑轿车。千斤顶在工作过程中，第一级活塞升到最高时，第二级开始顶出，此时系统内的压力

1)

2)

3)

4)

3 参数确定

3.1 电机选择

图3.1 电机

根据系统的具体情况,参考有关设计手册，确定系统压力p ＝12.5MPa,液压缸的最大支撑重量F=1.0⨯104N

(3.1)

(3.2) (3.3)

式中 电机P ——电机的额定功率，W ；

m η——机械损失，即由于摩擦而使功率的损失，本系统中近似认为两个液压缸的效率相同，故用2

m η，一般m η＝0.9。本系统m η取0.9.

v η——容量损失 因内泄漏、气穴和油液在高压下受压缩而造成的流量上的损失，内泄露是主要原因，本设计取v η=1。 带入相关数据可得

取电机P =70W

根据机械设计手册[5]及网上相关资料查询，选择电机为12v 直流、70W 、n=30r/min 。 验算电机是否满足第一级的要求：

查机械设计手册初步选择第一级内径 d=50mm,则对应的外径取D=60mm 。 第一级的上升平均速度为

12

1

Q v =

(3.4)

(3.5)

3.2 顶升液压缸参数的确定

采用伸缩式套筒液压缸，本课题设计要求伸缩量为150mm ，所以采用二级液压缸即可，该类型的液压缸运动时，其输出速度和输出力都是变化的，其原理图如下[6]

图3.2 顶升液压缸原理图

3.2.1 液压缸的输出力

液压缸的输出力为顶起重物的重力，即负载力。根据本课题的要求，千斤顶要求顶起的重量为1.0t ，即最大负载是F=41.010N ⨯。