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摘要
双柱式举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备,广泛用于轿车等小型车的维修和保养。它是一种把整车装备重量不大于3吨的各种轿车、面包车、工具车等举升到一定高度内供汽车维修和安全检查作业的保修设备。 关键词 升举机 液压执行元件 起重链 槽轮 钢丝绳
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Abstract
A pillar type raises to rise the machine is a kind of automobile to fix and maintain the unit to raise to rise the equipments in common usely, extensively used for the car etc. the compact car maintains and maintains.It is a kind of is no bigger than 3 tons the whole car material weight of various car, bread car, the tool car...etc. raise to rise the certain height to be provided for car maintenance and safeties to check the homework protect to fix the equipments.
keyword UP hydraulic power WRAPT hydraulic pressure action element hoisting chain grooved pulley wire rope
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目 录
摘要 ............................................. I ABSTRACT.........................................II 第1章 绪论 ..................................... 1
1前言.................................................... 1
2升举机的概述 ........................................... 2
第2章 总体设计 ................................. 3 第3章 主要技术特点及其技术参数................... 4
1 技术特点 ............................................... 4
2技术参数 ............................................... 4
第4章 液压系统的传动计算 ........................ 5
1 液压系统的设计步骤与设计要求 .......................... 5 2 进行工况分析、确定液压系统的主要参数 ................. 6 3 制定基本方案和绘制液压系统图 ......................... 15 4 液压元件的选择与专用件设计 ........................... 17 5 液压系统性能验算 ...................................... 22
第5章 液压执行元件 .............................29
1 液压缸 ................................................ 29 2 液压马达 .............................................. 41
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第6章 液压辅助元件及液压泵站 ...................42
1 管件 .................................................. 42 2. 液压软管接头 ......................................... 42 3 油箱及其附件 .......................................... 43 4 UP液压动力包......................................... 43 6．液压油的选择 ......................................... 47
第7章 钢丝绳的选择计算 .........................48
1 钢丝绳的计算 .......................................... 48 2 钢丝绳的选择 .......................................... 48
第8章 滑轮的选择和计算 .........................50
1 滑轮结构和材料 ........................................ 50 2 滑轮的主要尺寸 ........................................ 50 3 滑轮直径与钢丝绳直径匹配关系 ......................... 50 4 滑轮形式 .............................................. 50 5 滑轮技术条件 .......................................... 50 6 滑轮强度计算 .......................................... 51
第9章 起重链条和槽轮 ............................52
1 板式链条和槽轮的选择 .................................. 52 2 板式链及端接头 ........................................ 52 3 板式链用槽轮 .......................................... 52
第10章 使用说明 ................................53
1．使用说明 ...................................53
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2使用时注意事项 ...............................53
3.升举机安全操作规程..................................... 53
第11章 经济效益分析 .............................54 总 结 ..........................................55 谢 辞 ..........................................56 参考文献.........................................57 专题 ............................................58 附录 ............................................64
V
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第1章 绪论
1前言
汽车是发展国民经济的重要交通工具之一 ,随着我国国民经济的持续高速增长 ,汽车的保有量与日俱增 ,汽车维修行业也有了长足的发展 ,已形成了集车辆修理、维护、检测和配件供应等多种功能于一体的车辆技术状况保障体系。已成为道路运输行业的重要组成部分 ,对确保车辆安全行驶、高效低耗的运作 ,促进道路运输业的发展 ,发挥了有力的保障作用 ,随着经济体制改革的不断深入 ,我国汽车维修企业呈现出良好的发展趋势。
十年来,我国的汽车保有量增长迅速 ,技术水平和档次也大大提高 ,原有的维修作业方式和生产经营管理模式 ,越来越不适应社会各方面对汽车维修的要求。加大技术投入和技术改造的力度 ,走内涵发展的道路 ,振兴汽车维修业 ,已经成为汽车维修界有识之士的共识 ,人们越来越体会到设备对维修能力的决定性。一些骨干维修企业千方百计地筹措资金 ,实施技术改造 ,改善作业体系。购置了汽车举升机、电子调漆机、轮胎平衡机、汽车喷烤漆房等先设备。同时 ,具有现代最新技术水平的发动机故障诊断仪、电子燃汽喷射系统检测诊断装置 ,车身校正测量仪、四轮定位仪、测功机和测滑仪等检测设备也开始广泛应用。从而 ,提高了企业在市场中的竞争能力 ,增加了行业发展后劲。通过技术改造行业内部结构得到调整和优化 ,改变了过去整车大修的单一模式 ,开始形成汽车大修、总成维修、汽车维修、汽车小修、汽车专项修理、汽车制造厂特约维修等门类齐全、分工合理的市场结构体系。基本满足了目前不同类型和不同作业项目的维修需要 ,汽车维修网点由大、中城市向外延伸 ,辐射各地形成网络。
国内汽车维修业的发展在宏观上得到调控 ,维修能力不断提高 ,布局趋向合理。维修企业分布均衡 ,方位合理、方便。同时可以保证质量 ,维修需求也相对平衡。在市场经济的竞争与自行调节中 ,求得了生存与发展 ,彻底解决了维修市场不均衡的问题。即:修汽油车的企业多 ,修柴油车的企业少;修货车的企业多 ,修客车的企业少;变通型的修理企业多 ,特种车的企业少;修中型的多 ,修小型、重型汽车维修企业少。由于解决了此类问题 ,引导了一些企业向专业方向发展 ,彻底解决了维修高档车、轻型车、重型车难的问题。基本上形成以专业分工为主 ,布局合理 ,修理结构配套的汽车修理体系。促进汽车维修行业由计划经济向市场经济转轨的进程 ,建立完善了汽车
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维修市场 ,使汽车维修行业成为一个与国民经济发展相适应的技术先进、结构合理、专业分工明确、优质方便、秩序良好的维修体系 ,并以其良好的运行机制服务于各行各业。
本课题探讨的是适用于社区汽车维修服务的一种新型汽车维修平台。这种汽车维修平台是适用四轮汽车维修使用的一种现代液压技术专用产品. 双柱型汽车维修液压同步升降平台作为一种液压技术新产品开发设计研究 ,是利用现代液压技术和计算机控制技术来改善日益兴旺发达的汽车维修产业界劳动者的工作条件,降低劳动强度和维修成本, 提高汽车维修保养整体服务质量。
2升举机的概述
小汽车维修用双柱液压升举机,使用的是双液压缸同步设计，通过双液压缸驱动；动力强劲平稳；钢丝绳辅助平衡；液压、机械多重保险装置；安全可靠，美观整洁，操作简便，220V-380V电源；顶车重量：3000KG托举高度：2米。
双柱式举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备,广泛用于轿车等小型车的维修和保养。它是一种把整车装备重量不大于3吨的各种轿车、面包车、工具车等举升到一定高度内供汽车维修和安全检查作业的保修设备。过去汽车维修，大多采用地沟作业，工作空间狭小，积油积水后排出困难，沟内阴暗，需人工采光，通风不良，工作起来极其不便。
在我国以汽车运输生产为主的今天,汽车的需求量日益增加、对汽车修理、保养要求越来越高,因此,根据生产的实际需要,设计并应用双柱型汽车保修液压多级同步定位举升机在汽车保修、保养工作中迈出重要一步。对液压传动系统分析液压传动在双柱型举升机上的应用,主要是利用密闭工作容积内液压能的变化来传递动力。
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第2章 总体设计
经过调研了解到，国内市场对于维修用升举机的需求量比较大，考虑到国内的特点，从实用角度出发，确定如下方案：
1. 考虑到大多数维修是屋内作业，野外作业有，但是少，故采用两立柱
升举，尽量在满足升举条件的情况下，节省空间。
2. 为了减少噪音及其达到升降的平稳性采用液压动力升举装置。 3. 由于升举的同时，两个同步液压缸的设计不可能完全一样，将导致升举的同时车会发生倾斜，故采用钢丝绳平稳系统，以消除该影响。 4. 在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适用于整体或解体搬运尽量做到标准化，通用化，系列化。
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第3章 主要技术特点及其技术参数
1 技术特点
1.1举升机液压系统采用定量液压泵油源，有利于减少能耗和系统发热。 1.2 同步液压缸采用分流集流阀孔制同步，基本满足液压缸的同步要求；两极液压控制单向阀实现液压缸举升后的锁定，举升停位安全可靠。
2技术参数
举升机液压系统的主要技术参数 项目 参数 液压齿轮工作压力 17 泵 流量 22 电动机功率 4 每个缸的举升力 70 液压缸 举升行程 1000 缸径 100 单位 MPa L/min kW kN mm
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第4章 液压系统的传动计算
液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机
的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动地优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
1 液压系统的设计步骤与设计要求
1.1 设计步骤
液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1) 确定液压执行元件的形式；
2) 进行工况分析，确定系统的主要参数； 3) 制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4) 选择液压元件；
5) 液压系统的性能验算；
6) 绘制工作图，编制技术文件。 1.2 明确设计要求
设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1) 主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； 2) 液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3) 液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4) 各动作机构的载荷大小及其性质；
5) 对调速范围、运动平稳性、转速精度等性能方面的要求； 6) 自动化程度、操作控制方式的要求；
7) 对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8) 对效率、成本等方面的要求。
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2 进行工况分析、确定液压系统的主要参数
通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
2.1 载荷的组成和计算
2.1.1 液压缸的载荷组成与计算
图1表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷Fg，导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fa。 A1 υ A 2 d FW P1 Fm P2
﴿﴾ ▲ p1
﴿ ﴾ 图1 液压系统计算简图
(1) 工作载荷Fg
常见的工作载荷有作用于活塞杆轴线上的重力、切削力、挤压力等。这些作用力的方向如与活塞运动方向相同为负，相反为正。当液压缸举升小车
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时，工作载荷为
（200+1500）´9.8=16660(N)
(2) 导轨摩擦载荷Ff 对于平导轨
Ff =µ(G+FN)----------------------------------------------1 Ff =µ(G+FN)=0
式中 G—— 运动部件所受的重力（N）;
FN——外载荷作用于导轨上的正压力（N）; µ—— 摩擦系数，见表1. （3）惯性载荷Fa
=
Fa=
GDu-----------------------------------2 gDtGDuFagDt=200´1=200(N);
式中 g——重力加速度；g=9.81m/s²；
∆υ—— 速度变化量（m/s）； ∆t—— 起动或制动时间（s）。一般机械∆t=0.1~0.5s,对轻载低速运动部
Du件取小值，对重载高速部件取大值。行走机械一般取=0.5~1.5 m/s².
Dt表1 摩擦系数µ 导轨类型 导轨材料 运动状态 摩擦系数 起动时 0.15~0.20 滑动导轨 铸铁对铸铁 低速(υ<0.16m/s) 0.10~0.12 高速(υ>0.16m/s) 0.05~0.08 滚动导轨 铸铁对滚柱（珠） 0.005~0.02 淬火钢导轨对滚0.003~0.006 柱 静压导轨 铸铁 0.005 以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷Fw．
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起动加速时
Ffw=Fag+Ff+Fa -------------------------------3
Fw=Fg+F+FF=16660+0+200=16860(N)
稳态运动时Fw=g+Ff----------------------------------------- 4
Fw=Fg+Ff=16660+0=16660(N)
减速制动时Fw=FFg+Ff-Fa------------------------------------5
Fw=Fg+Ff-a=16660+0-200=16460(N)
工作载荷Fg并非每阶段都存在，如该阶段没有工作，则Fg＝０．
除外载荷Fw外，作用于活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力Fm，由于各种缸的密封材质和密封形成不同，密封阻力难以精确计算，一般估算为
Fm=(1-ηm)F------------------------------------------------------------6
Fm=(1-ηm)F=(1-0.92) ´式中
Fhwm=0.08´
16860=1466(N) 0.92hm——液压缸的机械效率，一般取0.90~0.95.
F=Fw ---------------------------------------------------7
hmF=
Fhwm=
16860=18326.1(N) 0.922.1.2 液压马达载荷力矩的组成与计算
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(1) 工作载荷力矩Tg
常见的载荷力矩有被驱动轮的阻力矩、液压卷筒的阻力矩等。 (2) 轴颈摩擦力矩Tf
Tf=mGr------------------------------------------8
式中 G——旋转部件施加于轴颈上的径向力(N); ——摩擦系数，参考表1选用；
r——旋转轴的半径(m).
(3) 惯性力矩Ta
Ta=Je=JDw------------------------------------9 Dt2式中 e——角加速度(rad/s);
Dw——角速度变化量(rad/s);
Dt——启动或制动时间(s); J——回转部件的转动惯量(kgm2).
启动加速时Tw=Tg+Tf+Ta----------------------------------10 稳定运行时Tw=Tg+Tf----------------------------------------11 减速制动时Tw=Tg+Tf-Ta---------------------------------12
计算液压马达载荷转矩T时还要考虑液压马达的机械效率
h(hmm=0.9~0.99)。
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T=Thwm-------------------------------------13
2.2 初选系统工作压力
压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定．还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制．载载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。压力可以选低一些，行走机械种载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表2 和表3。 参照表2 初选系统工作压力为2.8MPa
2. 3 计算液压缸的主要结构尺寸
2.3.1计算液压缸的主要结构尺寸的计算
液压缸有关设计参数见图2. 图a为液压缸活塞杆工作在受压状态，图b为活塞杆工作在受拉状态。 活塞杆受压时
F=Fw =P1A1—P2A2---------------------------------14
hmF=Fw =P1A1—P2A2=2.8´106A1-0.4´106A2=2.8´106 D2π/4-0.4´106
hm( D2—d2)π/4
活塞杆受拉时 F=
F=
Fhwm =P1A2—P2A1---------------9
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Fhwm=P1A2—P2A1=2.8´106A2-0.4´106A1
式中 A1= D2π/4——无杆腔活塞有效作用面积(m2); A2=( D2—d2)π/4——有杆腔活塞有效作用面积(m2);
表2 按载荷选择工作压力
载荷／kN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作压力/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 P1 —— 液压缸工作腔压力(Pa);取2.8MPa
P2 —— 液压缸回油腔压力(Pa)，即背压力．其值根据回路的具体情况而定，初算时参照表4取值,选0.4MPa．
D —— 活塞直径(m); d —— 活塞杆直径(m).
A1 A2 υ1 D d Fw P1 P2 a)
A A12
υ1
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D d Fw P1 P2 b)
图2 液压缸主要设计参数
表3 执行元件背压力 系统类型 背压力／MPa 简单系统或轻载节流调速系0.2~0.5 统 回油路带调速阀的系统 0.4~0.6 回油路设置有背压阀的系统 0.5~1.5 用补油泵的闭式回路 0.8~1.5 回油路较复杂的工程机械 1.2~3 回油路较短，且直接回油箱 可忽略不计 一般，液压缸在受压状态下工作，其活塞面积为 A1=
F+pAp212-----------------------------------------15
运用式17须事先确定A1与A2的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比Φ=d/D,其比值可按表5和表6选取, 选取f=0.5．
D=
4F轾p犏-p1臌p(1-f22)----------------------------------16 4´18326.1D=
4F662轾轾3.142.8?0.4?1p犏-1-犏1010ppf2臌臌1d=0.0483m
由公式 A1= D2π/4=0.12´π/4=7.85´10-3m2
()=(0.5)2=0.0966m，则
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速比 1.46 2 A2=( D2—d2)π/4=(0.01-0.0025) ´π/4=5.89´10-3m2
液压缸直径D和活塞杆直径d的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整．如与标准液压缸参数相近，最好选用国产标准液压缸.
对数值进行圆整得到：D=0.1m=100mm D=0.5m=50mm 常用液压缸内径及活塞杆直径见表7和表8
表4 按工作压力选取d/D
工作压力/MPa ≤5.0 5.0~7.0 ≥7.0 d/D 0.5~00.62~0.70 0.7 .55
表5 按速比要求确定d/D υ2/υ1 1..15 1.25 1.33 1.46 1.61 2 d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71 注：υ1—无杆腔进油时活塞运动速度； υ2—有杆腔进油时活塞运动速度．
表6 常用液压缸内径D(mm) 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 表7 活塞杆直径d (mm) 缸 径 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 22 28 35 45 50 55 63 70 80 90 100 110 125 140 45 50 60 70 80 90 100 110 125 140 2.3.2 计算液压马达的排量
液压马达的排量为
2pT-----------------------------------------------17 Dp2pTV==4.71´10-4m3/s
Dp式中 T——液压马达的载荷转矩(Nm);
V=
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Dp=p-p12——液压马达的进出口压差(Pa)。
液压马达的排量也应满足最底转速要求 V³qvminn---------------------------------------------18
min式中 qvmi——通过液压马达的最小流量； n
nmin——液压马达工作时的最底转速。
2.4 计算液压缸或液压马达所需流量
2.4.1 液压缸工作时所需流量
qv=Aυ----------------------------------------19
qv=Aυ=4.71´10-4m3/s
式中 A——液压缸有效作用面积(m2); A=7.85´10-3m2
3.6m/s=0.06m/s υ——活塞与缸体的相对速度(m/s). υ=3.6 m/min= 602.4.2液压马达的流量
qv=Vnm-------------------------------------20
式中 V——液压马达排量(m3/r);
nm——液压马达的转速(r/s).
2. 5 绘制液压系统工况图
工况图包括压力循环图、流量循环图和功率循环图。它们是调整系统参数、选择液压泵、阀等元件的依据。
2.5.1 压力循环图
压力循环图——(p-t)图 通过
最后确定的液压执行元件的结构尺
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寸，再根据实际载荷的大小，倒求出液压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力，然后把它们绘制成(p-t)图。
2.5.2 流量循环图
流量循环图——(qv-t)图 根据已确定的液压缸有效工作面积或液压马达的排量，结合其运动速度算出它在工作循环中每一阶段的实际流量，把它绘制成(qv-t)图。若系统中有多个液压执行元件同时工作，要把各自的流量图叠加起来绘出总的流量循环图。
2.5.3 功率循环图
功率循环图——(P-t)图 绘出压力循环图和总流量循环图后，根据P=pqv,即可绘出系统的功率循环图。
3 制定基本方案和绘制液压系统图
3.1 制定基本方案
3.1.1 制定调速方案
液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟订液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所需求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。
节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用溢流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用节流控制阀调节输入或输出
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液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性好，但其结构比较复杂。
节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回油的循环形式也就随之确定了。
节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。
容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。
3.1.2制定压力控制方案
液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，
这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。
在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。
3.1.3 制定顺序动作方案
主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程宽开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制连续的动作，行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路连接比较方便的场合。
另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸菏阀关闭，建立起正常的
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工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床，挤压机、压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。
3.1.4 选择液压动力源
液压系统的工作介质完全由液压油来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限制系统的最高压力。
为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。
油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过虑器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过虑器再次过虑。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他类型的过滤器。根据液压设备所处环境即对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
综合各种因素，选择标准UG液压动力包。 3.2 绘制液压系统图
整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免错误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。
为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。
大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主机连续工作。
各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘图。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。
系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。
4 液压元件的选择与专用
17
件设计
本科毕业设计（论文）通过答辩
4.1 液压泵的选择
4.1.1 确定液压泵的最大工作压力
液压泵的最大工作压力pｐ
pｐ≥p1+∆p----------------------------------21
式中 p1——液压缸或液压马达最大工作压力；取pｐ=10MPa
∆p——从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。∆p的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取∆p=(0.2~0.5)MPa;管路复杂，进口有调速
阀的，取Dp=(0.5~0.15)MPa。
4.1.2 确定液压泵的流量 液压泵的流量qvp
多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为
qvp ≥K (qvmax)---------------------------22
式中 K——系统泄露系数，一般取K=1.1~1.3;
qvmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。 4.1.3 选择液压泵的规格
根据以上求得的pｐ和qvp值，按系统中拟定的形式，从产品样本或手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的压力一般要比最大工作压力大25%~60%。
4.1.4 确定液压泵的驱动功率
在工作循环中，如果液压泵的工作压力和流量比较恒定，即(p-t) 、(qv-t)图变化较平缓，则
P= pｐ
18
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qhvpp--------------------------------------------------23
式中 pｐ——液压泵的最大工作压力(Pa);
qh
vp——液压泵的工作流量(m3/s);
p——液压泵的总效率，参考表9选择.
液压泵类柱塞泵 型 总效率 0.6~0.7 0.65~0.80 0.60~0.75 0.80~0.85 限制式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算．一般情况下，可取
表9 液压泵的总效率 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 pp＝0.8PmaxPmax,q=q,则
vpvn 式中
PpqP=0.8
hpvn ---------------------------24
Pp——液压泵的最大工作压力(Pa);
maxq3
——液压泵的额定流量(m/s). vn在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即 (qv-t), (p-t)曲线起伏
较大，则须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率 式中
Ppc=P1t1+2Pt+Ptt+t+t2221n22nn---------------------------25 t1
1、t2、
2tn—— 一个循环中每一动作阶段内所需的时间(s);
nP、P、
P——一个循环中每一动作阶段内所需的功率(W).
19
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按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内．电动机允许的短时间超载量一般为25%。
4.2 液压阀的选择
4.2.1 阀的规格
根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件．溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。
控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。
4.2.2 阀的型式
按安装和操作方式选择，以下是所需的液压阀： 1) 压力控制阀——先导式溢流阀
它旁接在液压泵的出口，保证系统压力恒定或限制其最高压力。 2）方向控制阀——单向阀
安置在液压泵的出油口，防止系统压力突然升高时损坏液压泵，另外拆卸泵时系统中的油不会流失，它还可做保压阀用，当开启压力大的单向阀，还可做背压阀用。
2）方向控制阀——二位二通电磁换向阀的选择 3）方向控制阀——三位四通电磁换向阀 4）流量控制阀——分流集流阀（同步阀）
由齿轮泵同时向两个液压缸供油，不论负载怎样变化，基本上能达到同步运行。
5）流量控制阀——调速阀
4.3 管道尺寸的确定
4.3.1 管道内径计算
d=式中
4qv----------------------------------------------26 pu(m3/s);
20
q——通过管道内的流量v本科毕业设计（论文）通过答辩
υ——管道内允许速度(m/s)，见表10.
计算出内径d后，按标准系列选取相应的管子．
d
吸=4qv4创4.7110吸 =
3.14´0.8pu压-4=0.025m=25mm d压=d
=回
4qvpu=4´qv回压3.14´0.84´=0.016m=16mm
4qvpu回=qv3.14´0.8=0.019m=19mm
4.3.2管道壁厚δ的计算 δ=
pd -----------------------------------------------27 2[s]式中 p——管道内最高工作压力(Pa);
d——管道内径(m);
[σ] ——管道材料的许用应力(Pa), [σ]= σb/n; σb——管道材料的抗拉强度(Pa);
n——安全系数，对钢管来说，p<7Mpa时，取n=8; p<17.5Mpa时，取 n=6; p>17.5Mpa时，取n=4. d吸=pd吸2[s]=33.3mm(查手册选取)
d压=pd压2[s] =21.4mm(查手册选取)
d回=pd回2[s]=25.4mm(查手册选取)
表10 允许流速推荐值
21
本科毕业设计（论文）通过答辩
管道 液压泵吸油管道 液压系统压油管道 液压系统回油管道 推荐流速（m/s） 0.5~ 1.5 , 一般常取1以下 3~ 6，压力高，管道短，黏度小取大值 1.5 ~2.6 4.4 油箱容量的确定
初始设计时，先按经验公式30确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核．油箱容量的经验公式为
V=aqv---------------------------------------------------28 式中 qv——液压泵每分钟排出压力油的容积(m3); a——经验系数，见表11
表11 经验系数a 系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度．
5 液压系统性能验算
5.1压力损失
压力损失包括管路的沿程损失D元件的局部损失Dp，管路的局部压力损失Dp12和阀类
p3，总的压力损失为
Dp=Dp1+Dp2+Dp3--------------------------28
ll Dp=lur∆p1= luρ----------------28
1d2d2
22
22本科毕业设计（论文）通过答辩
Dp=xur∆p2=ζυ2ρ/2-----------------------------------------------29
22式中 ℓ——管道的长度(m); d——管道内径(m);
υ——液流平均速度(m/s); ρ——液压油密度(kg/m3); λ——沿程阻力系数； ζ——局部阻力系数．
λ、ζ的具体值参考《机械设计手册》第四本第二章的有关内容．
2骣qVçDp=Dpççq桫3n2÷---------------------------------------------------30 ÷÷÷VN
式中
qVN——阀的额定流量(m3/s);
qV——通过阀的实际流量(m3/s);
Dp——阀的额定压力损失(Pa) (可从产品样品中查到)．
n 对于泵到执行元件间的压力损失，如果计算出的∆p比选泵时估算的管路
损失大得多时，应该重新调整泵及其他有关元件的规格尺寸等参数．
系统的调整压力
式中
pT?p1Dp ------------------------------31
pT——液压泵的工作压力或支路的调整压力．
5.2 液压系统的发热温升计算
5.2.1 计算液压系统的发热功率
液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使温度升高．液压系统的功率损失主要有以下几种形式：
(1) 液压泵的功率损失
23
本科毕业设计（论文）通过答辩
Ph1=
1TTriti=1åPz骣riç1-çç桫÷hpi÷÷ti------------------------------------------32
式中
t——工作循环周期(s);
z——投入工作液压泵的台数;
Ph——液压泵的输入功率(W); ——各台液压泵的总效率;
piti——第i台泵工作时间(s).
5.2.2 计算机液压系统的散热功率
液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且用式40计算发热功率时，也应考虑管路表面散热。
phc=(K1A1+K2A2)DT-------------------------------------------33
式中
KK1——油箱散热系数，见表12; ——管路散热系数，见表13;
2A1、2
——分别为油箱、管道的散热面积(m); A2DT——油温与环境温度之差(°c)。
表12 油箱散热系数K1(W/(m2 · °c)) 冷却条件 K1 通风条件很差 8~9 通风条件良好 15~27 用风扇冷却 23 循环水强制冷却 110~170 表13 管道散热系数K2(W/(m2 · °c))
24
本科毕业设计（论文）通过答辩
风速 管道外径/m /m ·s-1 0.01 0.00.1 5 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 若系统达到热平衡，则
phr=phc，油温不在升高，此时，最大温差
DT=pK1A1+hrKA2------------------------------34
2环境温差为T0，则油温T= T0+∆T。如果计算出的油温超过该液压设备
允许的最高温度(各种机械允许油温见表14，就要设法增大散热面积，如果油箱的散热面积不能加大，或加大一些也无济于事时，需要装设冷却器。冷却器的散热面积
表14 各种机械允许油温(°c) 液压设备类型 正常工作温度 最高允许温度 数控机床 30~50 55~70 一般机床 30~55 55~70 机车车辆 40~60 70~80 船舶 30~60 80~90 冶金机械、液压机 40~70 60~90 工程机械、矿山机50~80 70~90 械 A=PPKDthr-hc------------------------------------35
m式中 K——冷却器的散热系数(液压辅助元件有关散热器的散热系数)；
Dtm——平均温升(°c).
25
本科毕业设计（论文）通过答辩
Dtm =T1+T22-t+t122
T1、T2——液压油入口和出口温度；
t1、t2——冷却水或风的入口和出口温度．
5.2.3根据散热要求计算油箱容量
式45是在初步确定油箱容积的情况下，验算其散热面积是否满足要求．当系统的发热量求出之后，可根据散热的要求确定油箱的容量．
由式45可得油箱的散热面积为
骣÷phr-ç÷ç÷çK2A2÷ç÷DTç÷桫----------------------------------------------36 =A1K1如不考虑管路的散热，式47可简化为
A1=PDTKhr------------------------------------------------------37
1油箱主要设计参数如图3所示．一般油面的高度为油箱高h的0.8倍，与油直接接触的表面算全散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，图示油箱的有效容积和散热面积分别为
V=0.8abhV=0.8abh-----------------------------------------------------38
A=1.8h(a+b)+1.5ab--------------------------------------------39
1若
A求出，再根据结构要求确定a、b、h的比例关系，即可确定油箱
1
的主要结构尺寸．
根据结构选择a=23mm， b=23mm， h=23mm得出V=0.8abh=9733.6 mm3
26
本科毕业设计（论文）通过答辩
h 0.8h b a 图3油箱结构尺寸
如按散热要求求出的油箱容积过大，远超出用油量的需要，且又受空间尺寸的限制，则应适应当缩小油箱尺寸，增设其他散热措施．
5.3 计算液压系统冲击压力
压力冲击是由于管道液流速度急剧改变而形成的．例如液压执行元件在高速运动中突然停止，换向阀的迅速开启和关闭，都会产生高于静态值的冲击压力．它不仅伴随产生振动和噪音，而且会因过高的冲击压力而使管路、液压元件遭到破坏．对系统影响较大的压力冲击常为以下两种形式：
1) 当迅速打开或关闭液流通路时，在系统中产生的冲击压力． 直接冲击（即t<τ）时，管道内压力增大值
∆p=Dp=arDu ------------------------------------------37
c间接冲击（即t＞τ）时，管道内压力增大值
t Dp=acrDu--------------------------------------38
t式中 r——液体密度(kg/m3);
∆υ——关闭或开启液流通道前后管道内流速之差(m/s); t——关闭或打开液流通道的时间(s); τ=
2la——管道长度为ℓ时，冲击波往返所需的时间(s);
c
27
本科毕业设计（论文）通过答辩
ac——管道内液流中冲击波的传播速度(m/s).
若不考虑粘性和管径变化的影响，冲击波在管内的传播速度
E
0ac=
1+rEd0---------------------------------------------39
Ed式中
E0——液压油的体积弹性模量(Pa),其推荐值为E0=700MPa;
d、d——管道的壁厚和内径(m);
E——管道材料的弹性模量(Pa),常用管道材料弹性模量：钢
E=2.1×1011Pa,紫铜E=1.18×1011Pa。
2）急剧改变液压缸运动速度时，由于液体及运动机构的惯性作用而引起的压力冲击，其压力的增大值为
骣ç Dp=çåçç桫lirAA+iM÷Du÷-----------------------------------40 ÷÷At
28
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第5章 液压执行元件
1 液压缸
1.1 液压缸的基本参数
（1）根据计算选择D=100mm, d=50mm. （2）液压缸行程l=1000mm.r-1min
8（3）活塞杆杆端花键型式8创4248, 键长60mm.
1.2 液压缸性能参数的计算
（1）液压缸的输出力
推力F1=拉力F2=
pA´10=21.98kN
3112
pA2´103=2.83kN
（2）液压缸的输入、输出速度
qu=60A入v2=5.08m/min
29
本科毕业设计（论文）通过答辩
u出=60qAv1=3.6m/min
（3）液压缸的储油量 V=As=7.85´10m-33
（4）液压缸的输出功率
N=Fu=1.32kW
1.3 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求
液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。用20号钢的力学性能略低,且不能调质,应用较少;当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需焊接时,则应采用焊接性能较好的35号缸,粗加工后调质;一般情况下,均采用45钢,并调质到241~285HB。
液压缸主要零件如缸体、活塞、活塞杆、缸盖、导向套的材料和技术要求见下表
液压缸主要零件的材料和技术要求 零件简 图 材 料 主要表面粗技术要求 名称 糙度
30
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缸体 无缝钢液压缸内圆管 柱表面粗为: Ra0.2~0.4µm (1)内径用H8~H9的配合； (2)内径D的圆度公差值按10级精度选取，圆柱度公差值按8级精度选取； (3)缸体端面T的垂直度公差值按7级精度选取； (4)为防止腐蚀和提高寿命,内径表面镀0.03~0.04mm厚的硬铬,再进行抛光,缸体外涂耐腐蚀油漆
31
本科毕业设计（论文）通过答辩
活塞 耐磨铸铁 活塞外圆柱表面粗糙度为: Ra0.8~1.6µm (1)外径D对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取； (2) 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，按7级精度选取； (3)外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取； (4)活塞外径用橡胶密封圈密封时取f7~f9配合,内孔与活塞杆的配合可取H8
32
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活塞杆 实心活杆外圆柱面塞杆： 粗糙度为：45钢 Ra0.63µm （1）材料热处理：粗加工后调质到硬度为229~285HB； (2)活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取； （3）活塞杆d的圆柱度公差值，按8级精度选取； (4)活塞杆d对d1的径向跳动公差值，应为0.01 mm； (5)活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接采用H8/h7配合(6) 活塞杆上的螺纹，按6级精度加工；
33
本科毕业设计（论文）通过答辩
缸盖 耐磨铸配合表面粗铁 糙度为：Ra0.8~1.6µm 导向套 （1）直径D（基本直径同缸径）、D2(活塞杆的缓冲孔)、D3( 基本尺寸同活塞杆密封圈外径)的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取； （2）D2、D3对d的同轴度公差值：0.03mm （3）端面A 、B与直径d轴心线的垂直度公差值，按7级精度选取 耐磨铸导向表面粗（1）导向套的长铁 糙度为：Ra0.8 度一般取活塞杆 直径的60%~100% （2）导向套内径的配合为H8/f9(或H9/f9)。
1.4 液压缸结构参数的计算
液压缸的结构参数，主要包括缸筒壁厚、油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。
（1）缸筒壁厚的计算
34
本科毕业设计（论文）通过答辩
根据标准查取标准液压缸外径：D1=121mm；从而得出缸筒壁厚δ=D1-D=10.5mm
（2）液压缸油口直径的计算
液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度u和油口最高液流速度u0而定
d0=0.13D
uuu-----------------------------------------------------41 0d0=0.13D
u=0.0259m 0式中 d0——液压缸油口直径（m）；d0=0.0259m
D——液压缸内径（m）； D=0.01m
；u=4m/min=0.067m/s u——液压缸最大输出速度（m/min）
u0——油口液流速度（m/s）。u0=0.017m/s
（3）缸底厚度计算 h=0.43D3py[s]-----------------------------------------------42 h=0.433Dpy[s] =0.035m
式中 h——缸底厚度（m）；
D ——液压缸内径（m）；
py——试验压力(MPa)；
[s]——缸底材料的许用应力(MPa)。
对于：钢管 [s]=100~110MPa
35
本科毕业设计（论文）通过答辩
锻钢 [s]=100~120MPa 铸钢 [s]=100~110MPa 铸铁 [s]=60MPa
(4) 缸头厚度计算
由于在液压缸缸头上有活塞杆导向孔，因此其厚度的计算方法与缸底有所不同。
螺钉连接法兰
h=3F(D-d)--------------------------------------------------------43
0cppdcp[s]h=3F(D-d)=0.028m 0cppdcp[s]式中 h——法兰厚度（m）；h=0.028m F——法兰受力总和(N)
p2p22-q F=dp+44dHd()
36
本科毕业设计（论文）通过答辩
d——密封环内径(m); d=0.09m
dH——密封环外径(m);
dH=0.095m
p——系统工作压力(Pa)；p=2.8´106Pa
q——附加密封力(Pa)，若采用金属材料密封时，q值取其屈服点；
q=35´106Pa
Dd
0——螺纹孔分布圆直径(m)；D0=0.144m ——密封环平均直径(m)；dcp=0.092m
cp
[s]——法兰材料的许用应力(Pa)。[s]=105´106Pa
1.5 液压缸的连接计算
1.5.1缸盖连接计算
缸体与缸盖采用螺栓连接的计算
螺纹处的拉应力为：
KF------------------------------------44 s=p2Z4d1螺纹处的切应力为：
t=KKFd0.2dZ1310---------------------------------45
1.5. 2缸体与缸盖用螺栓连接的计算
式中 Z——螺栓数；
s——螺纹处的拉应力(Pa); K——螺纹拧紧系数，静载时，取K=1.25~1.5；动载时，取K=2.5~4； K1——螺纹内摩擦系数，一般取K1=0.12；
37
本科毕业设计（论文）通过答辩
dd0——螺纹外径（m）；
——螺纹内径（m）；当采用普通螺纹时：d1=1d0-1.0825t
； t——螺纹螺距（m）D——液压缸内径（m）；
； t——螺纹处的切应力（Pa）
[s]——螺纹材料的许用应力(Pa)
[s]=sns=60MPa
ss——螺纹材料的屈服点(Pa)；ss=320MPa
n——安全系数，通常取n=1.5~2.5；
s
n
——合成应力(Pa)；
F——缸体螺丝处所受的拉力 (N)。
按GB-81粗牙普通螺纹标准查得：公称直径d=20mm，螺距P=2.5mm，小径
d1=17.294mm能满足强度要求，所以选用M20的螺栓。
1.6 活塞杆稳定性校
当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力F超过某一临界Fk值时活塞杆就会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核
当活塞杆的细长比
2l³mn时，用欧拉公式计算临界载荷Pk，此时 kPk=npEJl2---------------------------------------------46
式中 Pk——活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷(N);
38
本科毕业设计（论文）通过答辩
n——末端条件系数；查手册得：n=
1； 4 E——活塞杆材料的弹性模量，对于钢，取为E=2.1´1011Pa；
J——活塞杆截面的转动惯量（m4），
pJ=d=3.06´10-7 m4
64d——活塞杆直径（m），d=0.05m；
4l——活塞杆计算长度，即活塞杆在最大伸出时，活塞杆端支点和液
压缸安装点间的距离（m），l=1.114m；
K——活塞杆断面的回转半径（m），实心活塞杆 K=
Jd==0.0125 A42A——活塞杆截面积（m），
p2实心活塞杆A=d=1.96´10-3m
42m——柔性系数，活塞杆为实心杆，并用钢铁材料制造时，上式可简
化为
Pk=1.02nd4l2´1011--------------------------------47
141.02创0.054 Pk=1.1141011=143065.5(N)
远远大于活塞杆所承受的力。故活塞杆安全。
39
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1．7 立柱的校核
F
s]，则拉力在立柱上的分如图，F为链条的拉力，假设链条与立柱的夹角[力为Fcosq，F的最大力为小汽车的重量和手臂的重量之和，
F
max=18326.1N.
40
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凸台与立柱的接触表面积为：A=33?2733?27891mm2
s=FmaxA=18326.1891´10-6=20.57MPa<[s]=110MPa
所以立柱安全。
2 液压马达
综合考虑选择液压马达所需考虑的因素:转矩、转数、工作压力、排量、外形及连接尺寸、容积效率、总效率等，选择叶片马达。
柱向柱塞马达的适用工况：结构紧凑，外形尺寸小，运动平稳，噪声小，负载转矩小。
技术规格 型号 排量 压力/MPa 转数/r -1 总效率 (%) min 额定转矩 容积/Nm 效率 (%) /mL r-1额 定 最 高 20 额 定 最 高 363 YM-FE-160 160 16 200 1200 89 79
41
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第6章 液压辅助元件及液压泵站
1 管件
由第一章计算得知该管路为中低压管路,故此选择软管。
软管是用于连接两个相对运动部件之间的管路。有高、低两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管,用于压力油路。低压软管是以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管,用于压力较低的回油路或气动管路中。
钢丝编织（或缠绕）层、中间胶层和外胶层组成（亦可增设辅助织物层）。钢丝编织层有1～3层，钢丝缠绕层有2、3和6层，层数愈多，管径愈小，耐压力愈高。钢丝绳缠绕胶管还具有管体较柔软、脉冲性能好的优点。
软管的使用及注意事项 项目 计算及说明 软管尺寸规格 高压软管的工作压力对不经常使用的情况可提高20%，对于使用频繁经常弯扭者要降低40% 软管的弯曲半径 （1）不宜过小（2）软管与管接头的联结处应留有一段不小于管外径两倍的直线段 应考虑软管在通入压力油后，长度方向将发生收软管的长度 缩变形，一般收缩量为管长的3%～4%，因此在选择管长及软管安装是应避免管处于拉紧状态 软管的安装 应符合有关标准规定，管路安装与清洗 2. 液压软管接头
根据管接头的类型、特点及应用，综合本次设计的实际情况选用软管接头。
软管接头是用于液压橡胶软管与其他管路相连接的接头。橡胶软管总成的两端由接头芯、接头外套和接头螺母等组成。有的橡胶软管总成只要改变接头芯的形式，就可与扩口式、卡套式或焊接式管接头连接使用；还有的橡胶软管总成只要改变两端配套使用的接头，就可选择细牙普通螺纹（M）、圆柱管螺纹(M)、锥管螺纹(R)、圆锥管螺纹(NPT)或焊接接头等多种联接。
液压软管接头适用于以油、水、气为介质的与钢丝编织软管相连的液压软管接头。介质温度：油-30～800C;空气-30～500C；水800C以下。接头形式
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可分为A型、B型、C型三种：A型管接头可与管接头连接使用；B型接头可与卡套式管接头连接使用；C型接头可接焊接式管接头连接使用。
适用于以油、气为介质的管路系统用扩口式端直通管接头体。 材料：20号钢
建议选用的生产厂商：焦作市路通液压附件有限公司（原焦作市液压附件厂）、宁波液压附件厂。
3 油箱及其附件
油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污物的作用。根据系统的具体条件合理选用油箱的容积、形式和附件，以使油箱充分发挥作用，故此选用开式油箱。
开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用。
油箱中油液温度一般推荐30～500C，最高不应超过650C，最低不应低于00
15C。对于工具机及其他固定装置，工作温度允许在40～55C。
4 UP液压动力包
UP系列液压动力包是一种用螺纹插装阀块把电动机、泵、阀、油箱紧凑地连接在一起的微型液压动力源。与同规格的常规液压站相比，结构紧凑，体积小，重量轻。UP液压动力包作为小型液压缸，液压马达的动力源。
UP液压包最高工作压力：25MPa；流量范围：0.22～22L/min；可用交流单相220v、三相380v；安装方式：挂式；油箱容积10L，重量是2.5千克；增压器最高输出压力200MPa；液压包专用（升举机专用）电动机功率：1.1kW；转速：1400r/min。
液压动力包的核心是一个150mm×150mm×50mm的矩形插装阀块。在阀块的两个150mm×150mm大平面上一端固定着电动机，另一段固定着齿轮泵和油箱，电动机通过联轴器带动齿轮泵，齿轮泵输出的压力油从油泵前盖出油口直接进入阀块。溢流阀、单向阀、换向阀等都直接插装在阀块侧面上，通过阀块内部油道相连，出油口P、T，板式阀座孔P、T、A、B，压力表接口G，固定安装口也都开在阀块的侧面上。吸油滤油器固定在油泵后盖的吸油口上。油泵、滤油器被封闭在油箱内，油箱有加油口和放油口。
UP液压动力包是利用阀块C向侧面的2个M10深15mm的安装螺孔将立式液压包悬挂起来的安装方式。
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参照液压原理图，用清洁的管路、接头把液压包油口与执行元件正确连接起来。
UP液压动力包由天津优瑞纳斯油箱有限公司生产。下图为UP液压动力包的外形尺寸。
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5 液压系统及其工作原理
举升机液压系统原理图
1——定量液压泵; 2——先导式溢流阀;
3——二位二通电磁换向阀; 4——压力表; 5——三位四电磁换向阀; 6 、8、9—— 液控单向阀; 7——分流集流阀; 10、11——同步液压缸
如图所示为升举机的液压系统原理图.系统采用定量液压泵1供油,系统压力;由先导式溢流阀2设定并由压力表4显示,系统卸荷由二位二
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通电磁换向阀3控制.两个液压缸10和11的运动方向由三位四通电磁阀5控制,采用分流集流阀7保证两个液压缸的同步; 分流集流阀前后设有二级液控单向阀(6、8、9), 以保证液压泵停机或其他故障时液压缸不因泄漏而影响举升的安全可靠性.液压缸附近的两个按纽控制盒, 用于控制缸的升降。 系统的动作顺序与原理如下:
1) 举升 按上升按钮,电动机驱动液压泵1空载启动,延迟3s后电磁铁1YA通电使换向阀3切换至右位，液压泵1由卸荷转为升压。同时，电磁铁2YA通电使换向阀5切换至左位，液压泵1的压力油经阀5、6、7、8和9进入缸10和11的无杆腔，两个液压缸10和11上升，有杆腔经换向阀5向油箱排油。
2) 停位 松开上升按钮，电磁铁1YA、2YA断电使换向阀3和5复位，液压泵1卸荷，液压缸10和11停止并保持在既定位置；3min后电机自动停止。
3) 下降 按下降按钮，使电机驱动液压泵1启动，延迟3s后电磁铁1YA、3YA通电使换向阀3切换至右位，换向阀5切换至右位，液压泵的压力油经阀5进入缸10和11的有杆腔，同时反向导通液控单向阀6、8和9，两个同步液压缸10和11下降，无杆腔的油液经阀8和9及阀7、6、5排回油箱。
4) 停止 松开下降按钮,各电磁铁均断电,液压缸10和11停止,电动机驱动液压泵卸荷空载运转,3min后液压泵自动停机。
6．液压油的选择
按环境、工作压力和温度选择液压油（液） 选取：矿物油型液压油L-HL或L-HM
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第7章 钢丝绳的选择计算
1 钢丝绳的计算
按GB/T3811－1983计算，计算方法如下 d=C
Fmax------------------------------------------------------48 式中 d——钢丝绳最小直径(mm); 取
Fmax——钢丝绳最大静压力 (N); =18.3261kN
Fmax C——选择系数(mm/N). 查手册选取C=0.091
2 钢丝绳的选择
选择系数C的取值与机构的工作级别有关，按表15选取。表中的数值是对钢丝充满系数ω=0.46，折减系数K=0.82时的选择系数C值。
当钢丝绳的ω、K和r的值与表中不同时，则可根据级别从表15中选
b取n值，并根据所选择钢丝绳的ω、K和rb的值按下式计算C:
C=nKwp4sb ---------------------------------------------------49
式中 n——安全系数，按表15选取；
K——钢丝绳捻制折减系数 (按手册上的标准查取) ； ω——钢丝绳充满系数，按下式求得： 钢丝绳断面面积总和ω= ；
钢丝绳毛断面积
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rb——钢丝的公称抗拉强度(N/mm2) (按手册上的标准查取) ,
表15 C和n值 选择系数 C值 最小安全系钢丝公称抗拉强度σb/MPa 1550 1700 1850 数 n 0.093 0.089 0.085 4 0.099 0.095 0.091 4.5 0.104 0.100 0.096 5 0.114 0.109 0.106 6 0.123 0.118 0.113 7 0.140 0.134 0.128 9
机构工作级别 M1~M3 M4 M5 M6 M7 M8 故得到d= CFmax=0.128
Fmax=0.091 18326.1=10mm
查手册选取标准钢丝绳：钢丝直径为10mm，光面钢丝，结构型式为619西鲁式，天然纤维芯。（标准GB/T8918-1996）选取标准长度15.48m的两根钢丝绳。
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第8章 滑轮的选择和计算
1 滑轮结构和材料
滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的应力。
承受载荷不大的小尺寸滑轮(D≤350mm)一般制成实体滑轮，用Q235-A或铸铁( 如HT150)。.承受载荷大的滑轮一般采用球铁(如QT420-10)或铸钢(如ZG230-450、ZG270-500或ZG 35Mn等)、铸成带筋和孔或轮辐的结构。大型滑轮(D>800mm)一般用型钢和钢板的焊接结构。
受力不大的滑轮直接装于心轴；受力较大的滑轮则装在滑动轴承(轴套材料采用青铜或粉末冶金材料等)或滚动轴承上，后者一般用在转速较高，载荷的情况。轮毂长与轴套的直径比一般为1.5~1.8。. 由于受载荷不大，所以选用实体滑轮。使用Q235-A或铸铁( 如HT150)。
2 滑轮的主要尺寸
绳槽半径R是根据钢丝绳直径d的最大允许偏差为 +7%确定的。
钢丝绳饶进或饶出滑轮槽时偏斜的最大角度(即钢丝绳中心线与滑轮轴垂直的平面之间的角度)应不大于4º。
绳槽表面的精度分为两级： 1级:Ra6.5; 2级: Ra12.5.
3 滑轮直径与钢丝绳直径匹配关系
(查手册：机械工业出版社，《机械设计手册》新版第2本,第八篇，表8.1-64 ).
4 滑轮形式
按JB/T9005.3 －1999标准，滑轮共分A、B、C、D、E、F六种形式。结构比较好而密封严密的为A型和B型。
5 滑轮技术条件
5.1材料
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滑轮的有关零件用材料应符合下表的规定。
表16滑轮有关零件用材料(摘自JB/T 9050.10－1999) 零件名材 料 称 铸钢应不低于GB/T11352中的ZG270-500铸钢 滑轮 铸铁应不低于GB/T9439中的HT200灰铸铁 球墨铸铁应不低于GB/T1348中的QT400-18球铁 内轴套 结构钢应不低于GB/T699中的45钢 隔环 结构钢应不低于GB/T700中的Q235A钢 铸铁应不低于GB/T9439中的HT250灰铸铁 挡盖 铸铁应不低于GB/T9439中的HT150灰铸铁 结构钢应不低于GB/T700中的Q215A钢 隔套 结构钢应不低于GB/T700中的Q235B钢; 铸铁应不低于GB/T9439中的HT150灰铸铁 涨圈 结构钢应不低于GB/T699中的45钢 村套 铜合金应不低于GB/T1176中的ZcuAl10Fe3铝青铜 5.2 外观
滑轮表面应光华平整，应去除尖棱和冒口，滑轮不得有影响使用性能和有损外观的缺陷（如气孔、裂纹、疏松、铸疤等）。
5.3 热处理
滑轮应进行退火处理，以消除铸造或焊接应力。
5.4 其他
滑轮的加工部位(内孔、绳槽表面等)和隔环的外露部位应涂抹抗腐蚀的防锈油；不加工部位应涂防锈漆。
6 滑轮强度计算
小型铸造滑轮的强度，决定于铸造工艺条件。一般不进行强度计算。对于大尺寸的焊接滑轮，则必须进行强度计算。
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第9章 起重链条和槽轮
1 板式链条和槽轮的选择
根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷Fp, 以Fp来选择链条 Fp≥FmaxS-----------------------------------------50 式中
Fp——破断载荷(N);
——链条最大工作载荷(N);
FmaxS——安全系数。
参照手册，选取标准。
2 板式链及端接头
板式链结构如图4.1所示.,其尺寸分两个系列:
重型系列代号为LH, 尺寸可通过查《机械设计手册;轻型系列代号为LL;尺寸见通过查《机械设计手册》。查手册选取重型板式链。
3 板式链用槽轮
板式链用槽轮见下表：
槽轮尺寸（载自GB/6074－1995） （mm） b13 名称 符计算公式 备注 15° 号 槽轮直径 D1 D1min=5×p p――节距 b b――销轴长度(查手册) D1 轮缘间宽 b13 b13min=1.05×D2 轮缘直径 D2 D2min= h1――链条通道高度 D1+h1+d2 d2――销轴直径
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第10章 使用说明
1．使用说明
（1）使用前对比装配图上给定的位置，或在专业人员的指导下进行装配。 （2）立柱上的两个开关，分别是上升和下降时的电源开关。 （3）按立柱上的电源开关，给电动机通上电源。
（4）使用时，先拉一下保险开关，确保保险开关的正常、安全运行。
（5）两个升举手臂是伸缩式手臂，根据车的长度和宽度，用手搬动，搬到车
的两个底盘位置即可。
2使用时注意事项
（1）使用时载荷分布应符合使用说明书中规定的托臂额定载荷分布规定。 （2）举升车辆前应调整好各托盘的高度,使支撑点保持在同一水平面上。 （3）车辆受托举的裙边或大梁必须置于托盘中心,尽量使车辆重心位于支撑
面中心处。
（4）托盘就位后,确定托臂定位可靠后才可启动举升机。
（5）当汽车举升机升至距离地面10cm时,晃动一下车辆,检查并确认汽车托
举安全可靠,举升机运行正常后,再设置限位装置、安全阀、保险。
3.升举机安全操作规程
（1）使用前应先清除升举机附近妨碍作业的器具及杂物，并检查操纵手柄是否正常。
（2）待升举车辆驶入后，应调整移动举升级支撑架块，使之对正该型车辆规定的举升点。
（3）升举时人员应离开车辆，升举到需要高度时必须插入保险销，待确认安全可靠后才可开始车底作业。
（4）有人作业时严禁升降升举机。
（5）作业完毕应清除杂物，打扫升举器周围以保持清洁。
（6）定期（半年）排除升举机储油缸积水，并检查油量。油量不足应及时加注相同牌号的压力油，同时应检验润滑升举机移动齿轮及链条。
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第11章 经济效益分析
汽车是发展国民经济的重要交通工具之一，随着我国国民经济的持续高速增长 ,汽车的保有量与日俱增 ,汽车维修行业也有了长足的发展 ,已形成了集车辆修理、维护、检测和配件供应等多种功能于一体的车辆技术状况保障体系。已成为道路运输行业的重要组成部分 ,对确保车辆安全行驶、高效低耗的运作 ,促进道路运输业的发展 ,发挥了有力的保障作用 ,随着经济体制改革的不断深入 ,我国汽车维修企业呈现出良好的发展趋势。
汽车维修行业规模不断扩大 ,结构不断优化 十年来 ,我国的维修行业整体规模有了较大的发展和提高 ,到 1997 年初 ,国内维修企业数量、从业 人数、年创产值量分别是十年前的 411 倍、19 倍和 1 三级企业 5 162 户。目前 ,我国已从根本上解决了 长期存在的“修车难”问题,取而代之的是一些不成 形的小企业 ,由于维修设备不完善、人员技术能力差 而无法在竞争的环境下生存。国内维修企业已从传统的单一车辆维修发展为车辆维修、车辆检验、配件 销售三位一体的综合体系。近年来 ,配件市场有了 较大的发展 ,配件销售规模越来越大。车辆检测也 从无到有 ,建成了汽车综合检测站 ,拥有了完整先进的检测设备。车辆维修也从过去只能修中型车、国产车、汽油车发展到能维修重型车、小型车、柴油车 和进口车。维修企业小而全、全能的经营方式已向 专业化分工方向发展。十年来 ,各类专业维修中心近 60 家 ,产业结构优化布局更趋合理 ,高档车维修可就地完成，维修网络系统完善 ,为汽车使用单位提 供了便利条件。
目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识, 与发达国家相比还存在较大差距, 如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨, 多种经营方式已全面展开, 如特约维修、代理维修、现场维修、专项总成维修, 也将实 现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本, 以专一保证质量和服务的优越性。
现在汽车维修，大多采用地沟作业，工作空间狭小，积油积水后排出困难，沟内阴暗，需人工采光，通风不良，工作起来极其不便。
为此，小车维修用液压升举机具有很大的市场前景。
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总 结
本课题是对小汽车维修用液压升举机进行总体结构、液压传动装置、钢丝绳平稳系统、保险装置和机电匹配系统的设计与研究。在整个毕业设计过程中，综合运用了大学期间所学的全部基础和专业知识，使我掌握了一个比较完整的课题设计步骤。经过在实习期间的参观学习，以及详细认真的分析计算，在指导老师的指导和帮助下，与同组的同学通力合作，完成了各项设计任务，达到了本次设计的要求。本次设计主要完成了以下内容：
对升举装置总体系统和结构方案进行了详细的分析和设计，使升举机整个系统在功能、自动化程度、操作方便性等方面达到了设计要求。其中，主要解决了三个问题：
1.通过使用链条，降低了手臂的最低高度。
2.对升举机的液压传动系统和链传动进行了详细的分析和设计，使小车在升举的同时保持平稳；
3.使用限位开关，使得车在上升的过程中不会超出立柱允许的高度。
综上所述：通过本次设计，综合运用了所学的知识，在导师的指导下，完成了对小汽车维修用液压升举机的设计，并使升举机在各项技术指标上达到了设计要求，最终达到了本次毕业设计的目的。
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谢 辞
时光飞逝，不知不觉已经到了大学生活的最后阶段。经过三个多月紧张而充实的设计工作，我顺利地完成了毕业设计，给自己的四年大学生活划上了一个圆满的句号。
通过本次毕业设计，我了解到了一个完整的课题设计活动的整个过程，学到了如何把书本上的死知识活用到工作中去的方法，认识到了创新的重要性。我深深地体会到了成功的来之不易，那是需要勤奋努力，需要团队所有成员之间全力的合作，需要面对挫折时百折不挠的信心和勇气，但给我印象更深刻的是完成毕业设计时候内心那份喜悦和成就感。
在这里，我首先要感谢我的导师——张振金老师，我能顺利的完成设计任务，离不开他严格的要求和耐心的指导。在设计过程中，张老师一丝不苟的工作态度，深厚的学术功底以及耐心细致的讲解都给我留下深刻的印象。
此外，我还要感谢始终跟我在一起设计的曹化新同学。他在设计过程中给了我很大的帮助。本次设计能够顺利的完成，离不开他的帮助，更离不开我们班级每一个成员的通力合作，离不开每个人付出的辛劳和汗水。 在次，我对那些在毕业设计期间给过我热心帮助的老师和同学们表示我最衷心的感谢！
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参考文献
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专题
高速切削的概念、和应用技术
高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。他指出，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过这个“死谷”，在高速区工作，有可能用现有刀具材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而可大幅度提高生产效率。
高速切削是个相对的概念，究竟如何定义，目前尚无共识。由于加工方法和工件材料的不同，高速切削的高速范围也很难给出，一般认为应是常规切削速度的5～10倍。
自从Salomon提出高速切削的概念并于同年申请专利以来，高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90年代以来发展更迅速。
高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程. 高速与超高速切削的特点
随着高速与超高速机床设备和刀具等关键技术领域的突破性进展，高速与超高速切削技术的工艺和速度范围也在不断扩展。如今在实际生产中超高速切削铝合金的速度范围为1500m/min～5500m/min，铸铁为750m/min～4500m/min，普通钢为600m/min～800m/min，进给速度高达20 m/min～
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40m/min。而且超高速切削技术还在不断地发展。在实验室里，切削铝合金的速度已达 6000m/min以上，进给系统的加速度可达3g。有人预言，未来的超高速切削将达到音速或超音速。其特点可归纳如下： (1)可提高生产效率
提高生产效率是机动时间和辅助时间大幅度减少、加工自动化程度提高的必然结果。据称，由于主轴转速和进给的高速化，加工时间减少了50%，机床结构也大大简化，其零件的数量减少了25%，而且易于维护。 (2)可获得较高的加工精度
由于切削力可减少30%以上，工件的加工变形减小，切削热还来不及传给工件，因而工件基本保持冷态，热变形小，有利于加工精度的提高。特别对大型的框架件、薄板件、薄壁槽形件的高精度高效率加工，超高速铣削则是目前惟一有效的加工方法。 (3)能获得较好的表面完整性
在保证生产效率的同时，可采用较小的进给量，从而减小了加工表面的粗糙度值；又由于切削力小且变化幅度小，机床的激振频率远大于工艺系统的固有频率，故振动时表面质量的影响很小；切削热传入工件的比率大幅度减少，加工表面的受热时间短，切削温度低，加工表面可保持良好的物理力学性能。 (4)加工能耗低，节省制造资源
超高速切削时，单位功率的金属切除率显著增大。以洛克希德飞机制造公司的铝合金超高速铣削为例，主轴转速从4000m/min提高到20000m/min，切削力减小了30%，金属切除率提高了3倍，单位功率的金属切除率可达130000mm3/(min·kW)160000mm3/(min·kW)。由于单位功率的金属切除率高、能耗低、工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，故超高速切削完全符合可持续发展战略的要求。
高速与超高速切削技术的应用领域
高速切削是当今制造业中一项快速发展的新技术，在工业发达国家，高速切削正成为一种新的切削加工理念。
①高速切削的应用领域首先在航空工业轻合金的加工。飞机制造业是最早采用高速铣削的行业。飞机上的零件通常采用“整体制造法”，即在整体上“掏空”加工以形成多筋薄壁构件，其金属切除量相当大，这正是高速切削的用武之地。铝合金的切削速度已达1500m/min～5500 m/min，最高达7500m/min(美)。 ②模具制造业也是高速加工应用的重
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要领域。模具型腔加工过去一直为电加工所垄断，但其加工效率低。而高速加工切削力小，可铣淬硬60HRC的模具钢，加工表面粗糙度值又很小，浅腔大曲率半径的模具完全可用高速铣削来代替电加工；对深腔小曲率的，可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工，电加工只作为精加工。这样可使生产效率大大提高，周期缩短。钢的切削速度可达600m/min～800m/min。
③汽车工业是高速切削的又一应用领域。汽车发动机的箱体、气缸盖多用组合机加工。国外汽车工业及上海大众、上海通用公司，凡技术变化较快的汽车零件，如：气缸盖的气门数目及参数经常变化，现一律用高速加工中心来加工。铸铁的切削速度可达750m/min～4500m/min。
④ Ni基高温合金(Inconel 718)和Ti合金(Ti-6Al-4V)常用来制造发动机零件，因它们很难加工，一般采用很低的切削速度。如采用高速加工，则可大幅度提高生产效率、减小刀具磨损、提高零件的表面质量。 ⑤纤维增强复合材料切削时对刀具有十分严重的刻划作用，刀具磨损非常快。用聚晶金刚石PCD刀具进行高速加工，收到满意效果。可防止出现“层间剥离”，效率高、质量好。
⑥干式切削和硬态切削也是高速切削扩展的领域。
⑦国内的应用举例。国内某专业橡胶模具制造厂，高速铣削在高精度铝质模具型腔加工和轮胎模具型芯加工中取得了很好的效果。所用机床为5轴联动高速铣床DIGIT-218，转速为28000r/min，功率为6kW，进给速度υf=10m/min，进给加速度为0.5g。
高精度铝质模具型腔加工是众多模具制造厂家的一大难题。在传统铣削加工中，由于铝熔点低，铝屑容易粘附在刀具上，虽经后续的铲刮、抛光工序，型腔也很难达到精度要求，在制时间达60小时。用高速铣削n0粗=18000r/min，ap=2mm，υf=5m/min；n0精＝20000r/min，ap=0.2mm，加工周期仅为6小时，完全达到1500mm长度上的尺寸精度为±0.05mm、Ra0.8μm的要求。
塑料的轮胎型芯加工用传统方法(手工)需十几道工序，在制时间20天以上，也很难达到复杂轮胎花纹的技术要求。采用高速铣削，n0＝ 18 000r/min，ap=2 mm，υf=10m/min，在制时间仅24小时就完全达到了工艺要求。
高速与超高速切削对机床的新要求
机床是实现高速与超高速切削的首要条件和关键因素。高速与超高速切削对机床提出了很多新要求，归纳如下：
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(1)主轴要有高转速、大功率和大扭矩
高速与超高速切削不但要求机床主轴转速高，而且要求传递的扭矩和功率也要大，并且在高速运转中还要保持良好的动态特性和热态特性。 (2)进给速度也要相应提高，以保证刀具每齿进给量基本不变
为了配合主轴10倍于常规的切削速度，进给速度也必须相应提高10倍，由过去的6m/min提高到60m/min～100m/min，以保持刀具的每齿进给量基本不变。
(3)进给系统要有很大的加速度
在切削加工过程中，机床进给系统的工作行程一般只有几十毫米至几百毫米。在这样短的行程中要实现稳定的高速与超高速切削，除了进给速度要高外，进给系统必须有很大的加速度，以尽量缩短启动—变速—停车的过渡过程，以实现平稳切削。这是高速与超高速切削对机床结构设计的新要求，也是机床设计理论的新发展。
综上所述，沿袭数十年的普通数控机床的传动与结构已远远不能适应要求，必须进行全新设计。因此，有人称高速与超高速机床是21世纪的新机床，其主要特征是实现机床主轴和进给的直接驱动，是机电一体化的新产品。 适用高速与超高速切削的刀具材料
目前适用于高速切削的刀具主要有：涂层刀具、金属陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氯化硼(CBN)刀具及聚晶金刚石(PCD)刀具等。 1.涂层刀具
涂层在刀具基体上涂复硬质耐磨金属化合物薄膜以达到提高刀具表面的硬度和耐磨性的目的。常用的刀具基体材料主要有高速钢、硬质合金、金属陶瓷和陶瓷等。涂层TiN，TiC，Al2O3，TiCN，TiAlN，TiAlCN等；涂层可以是单涂层，也可以是双涂层或多涂层，甚至是几种涂层材料复合而成的复合涂层。复合涂层可以是TiC-Al2O3-TiN，TiCN和 TiAlN多元复合涂层，最新又发展了TiN/NbN，TiN/CN等多元复合薄膜。如商品名为“Fire”的孔加工刀具复合涂层，是用TiN作底层，以保证与基体间的结合强度；由多层薄涂层构成的中间层为缓冲层，以用来吸收断续切削产生的振动；顶层是具有良好耐磨性和耐热性的TiAlN层。还可在“Fire”外层上涂减磨涂层。其中，TiAlN层在高速切削中性能优异，最高切削温度可达800℃。近年开发出的一些PVD硬涂层材料，有CBN、氮化碳(CN)、Al2O3、氮化物(TiN/NbN，TiN/CN)等，在高温下具有良好的热稳定性，很适合高速与超高速切削。金刚石膜涂层刀具主要用于有色金属加工。C-C3N4超硬涂层的硬度有可能超过
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金刚石。
软涂层刀具，如 MoS2和 WS2作为涂层材料的高速钢刀具主要用于高强度铝合金、钛合金等的加工。此外，最新开发的纳米涂层材料刀具在高速切削中的应用前景也很广阔。如日本住友公司的纳米TiAlN复合涂层铣刀片，共2000层涂层，每层只有2.5nm厚。 2.金属陶瓷刀具
金属陶瓷主要包括高耐磨性能的TiC基硬质合金(TiC+Ni或Mo)、高韧性的TiC基硬质合金( TiC+TaC+WC)、强韧的TiN基硬质合金和高强韧性的TiCN基硬质合金(TiCN＋NbC)等。这些合金做成的刀具可在υc=300m/min～500m/min范围内高速精车钢和铸铁。金属陶瓷可制成钻头、铣刀与滚刀。如日本研制的金属陶瓷滚刀，υc=600m/min，约是硬质合金滚刀的10～20倍，加工表面粗糙度值Rmax为2μm，比HSS滚刀(Rmax15μm)和硬质合金滚刀(Rmax8μm)小的多，耐磨性优于HSS和硬质合金，HSS滚刀后刀面磨损量VB＝0.32mm，硬质合金滚刀VB＝0.18mm，而金属陶瓷滚刀VB＝0.08mm。 3.陶瓷刀具
陶瓷刀具可在υc=200m/min～1000m/min范围内切削软钢、淬硬钢和铸铁等材料。 4.CBN刀具
CBN刀具是高速精加工或半精加工淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等的理想对具材料，可以实现“以车代磨”。国外还研制了CBN含量不同的CBN刀具，以充分发挥CBN刀具的切削性能(见表1)。据报导，CBN300加工灰铸铁的速度可达2000m/min。
表1 不同CBN含量的刀片及用途 CBN含量(%) 用 途
50 连续切削淬硬钢(45HRC～65HRC) 65 半断续切削淬硬钢(45HRC～65HRC) 80 Ni-Cr铸铁
90 连续重载切削淬硬钢(45HRC～65HRC)
80～90 高速切削铸铁(45HRC～65HRC)，粗、半精切削淬硬钢 5.PCD刀具
PCD刀具可实现有色金属、非金属耐磨材料的高速加工。据报导，镶PCD的钻头加工Si-Al则合金的切削速度队达300m/min～400m/min，PCD与硬质合金的复合片钻头加工用Al合金、Mg合金、复合材料FRP、石墨、粉末
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冶金坯料，与硬质合金刀具相比，刀具寿命提高了65～145倍；采用高强度Al合金刀体的PCD面铣刀加工用合金的速度υc达 3000m/min～4000m/min，有的达到7000m/min。20世纪90年代以后，美、日相继研制开发了金刚石薄膜刀具(车铣刀片、麻花钻、立铣刀、丝锥等)，寿命是硬质合合金刀具的10～140倍。
6.性能优异的高速钢和硬质合金复杂刀具
用高性能钴高速钢、粉末冶金高速钢和硬质合金制造的齿轮刀具，可用于齿轮的高速切削。
用硬质合金粉末和高速钢粉末配制成的新型粉末冶金材料制成的齿轮滚刀，滚切速度可达150m/min～180m/min。进行对TiAlN涂层处理后，可用于高速干切齿轮。
用细颗粒硬质合金制造并涂复耐磨耐热及润滑涂层的麻花钻加冷却液加工碳素结构钢和合金钢时，切削速度可达200m/min，于切时切削速度也可达150m/min。
用细颗粒硬质合金制成的丝锥加工灰铸铁时，切削速度可达100m/min。 意大利SU公司研制的硬质合金滚刀涂复TiCN涂层后加工模数m＝1.5的行星齿轮时，加水基切削液，粗滚速度υc粗=280m/min，精滚υc精＝600m/min。
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附录
(外文翻译——原文)
Fundamentals of Mechanical Design
Mechanical design means the design of things and systems of a mechanical nature—machines, products, structures, devices, and instruments. For the most part mechanical design utilizes mathematics, the materials sciences, and the engineering-mechanics sciences.
The total design process is of interest to us. How does it begin? Does the engineer simply sit down at his desk with a blank sheet of paper? And, as he jots down some ideas, what happens next? What factors influence or control the decisions which have to be made? Finally, then, how does this design process end?
Sometimes, but not always, design begins when an engineer recognizes a need and decides to do something about it. Recognition of the need and phrasing it in so many words often constitute a highly creative act because the need may be only a vague discontent, a feeling of uneasiness, of a sensing that something is not right.
The need is usually not evident at all. For example, the need to do something about a food-packaging machine may be indicated by the noise level, by the variations in package weight, and by slight but perceptible variations in the quality of the packaging or wrap.
There is a distinct difference between the statement of the need and the identification of the problem. which follows this statement. The problem is more specific. If the need is for cleaner air, the problem might be that of reducing the dust discharge from power-plant stacks, or reducing the quantity of irritants from automotive exhausts.
Definition of the problem must include all the specifications for the thing that is to be designed. The specifications are the input and output quantities, the characteristics of the space the thing must occupy and all the limitations on these quantities. We can regard the thing to be designed as something
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in a black box. In this case we must specify the inputs and outputs of the box together with their characteristics and limitations. The specifications define the cost, the number to be manufactured, the expected life, the range, the operating temperature, and the reliability.
There are many implied specifications which result either from the designer's particular environment or from the nature of the problem itself. The manufacturing processes which are available, together with the facilities of a certain plant, constitute restrictions on a designer's freedom, and hence are a part of the implied specifications. A small plant, for instance, may not own cold-working machinery. Knowing this, the designer selects other metal-processing methods which can be performed in the plant. The labor skills available and the competitive situation also constitute implied specifications. After the problem has been defined and a set of written and implied specifications has been obtained, the next step in design is the synthesis of an optimum solution. Now synthesis cannot take place without both analysis and optimization because the system under design must be analyzed to determine whether the performance complies with the specifications.
The design is an iterative process in which we proceed through several steps, evaluate the results, and then return to an earlier phase of the procedure. Thus we may synthesize several components of a system, analyze and optimize them, and return to synthesis to see what effect this has on the remaining parts of the system. Both analysis and optimization require that we construct or devise abstract models of the system which will admit some form of mathematical analysis. We call these models mathematical models. In creating them it is our hope that we can find one which will simulate the real physical system very well.
Evaluation is a significant phase of the total design process. Evaluation is the final proof of a successful design, which usually involves the testing of a prototype in the laboratory. Here we wish to discover if the design really satisfies the need or needs. Is it reliable? Will it compete successfully with similar products? Is it economical to manufacture and to use? Is it easily maintained and adjusted? Can a profit be made from its sale or use?
Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works
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have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted.
Basically, there are only three means of communication available to us. There are the written, the oral, and the graphical forms. Therefore the successful engineer will be technically competent and versatile in all three forms of communication. A technically competent person who lacks ability in any one of these forms is severely handicapped. If ability in all three forms is lacking, no one will ever know how competent that person is!
The competent engineer should not be afraid of the possibility of not succeeding in a presentation. In fact, occasional failure should be expected because failure or criticism seems to accompany every really creative idea. There is a great to be learned from a failure, and the greatest gains are obtained by those willing to risk defeat. In the find analysis, the real failure would lie in deciding not to make the presentation at all.
Introduction to Machine Design
Machine design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs. It is a vast field of engineering technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use of the product.
People who perform the various functions of machine design are typically called designers, or design engineers. Machine design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design engineer must also have a solid background in the areas of mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials engineering, strength of materials and manufacturing processes.
As stated previously, the purpose of machine design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific
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knowledge by themselves do not necessarily benefit people; only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed.
Machine design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of engineering rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions to produce a good design. On the other hand, any calculations made must be done with the utmost care and precision. For example, if a decimal point is misplaced, an otherwise acceptable design may not function. Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that is the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expended. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.
New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new designs can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.
During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.
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Psychologists frequently talk about trying to fit people to the machines they operate. It is essentially the responsibility of the design engineer to strive to fit machines to people. This is not an easy task, since there is really no average person for which certain operating dimensions and procedures are optimum.
Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Initially the designer must communicate a preliminary design to get management approval. This is usually done by verbal discussions in conjunction with drawing layouts and written material. To communicate effectively, the following questions must be answered:
(1) Does the design really serve a human need?
(2) Will it be competitive with existing products of rival companies? (3) Is it economical to produce? (4) Can it be readily maintained? (5) Will it sell and make a profit?
Only time will provide the true answers to the preceding questions, but the product should be designed, manufactured and marketed only with initial affirmative answers. The design engineer also must communicate the finalized design to manufacturing through the use of detail and assembly drawings.
Quite often, a problem well occur during the manufacturing cycle. It may be that a change is required in the dimensioning or tolerancing of a part so that it can be more readily produced. This falls in the category of engineering changes which must be approved by the design engineer so that the product function will not be adversely affected. In other cases, a deficiency in the design may appear during assembly or testing just prior to shipping. These realities simply bear out the fact that design is a living process. There is always a better way to do it and the designer should constantly strive towards finding that better way. Machining
Turning The engine lathe, one of the oldest metal removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered.
The engine lathe has been replaced in today's production shops by
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a wide variety of automatic lathes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish and accuracy, are now at the designer's fingertips with production speeds on a par with the fastest processing equipment on the scene today.
Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in using tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used.
Turret Lathes Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, in terms of ability to repeat accurately and rapidly. Applying this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating.
In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the turret lathe. In achieving the optimum tolerances possible on the turret lathe, the designer should strive for a minimum of operations.
Automatic Screw Machines Generally, automatic screw machines fall into several categories; single-spindle automatics, multiple-spindle automatics and automatic chucking machines. Originally designed for rapid, automatic production of screws and similar threaded parts, the automatic screw machine has long since exceeded the confines of this narrow field, and today plays a vital role in the mass production of a variety of precision parts. Quantities play an important part in the economy of the parts machined on the automatic to set up on the turret lathe than on the automatic screw machine. Quantities less than 1000 parts may be more economical to set up on the turret lathe than on the automatic screw machine. The cost of the parts machined can be reduced if the minimum economical lot size is calculated and the proper machine is selected for these quantities.
Automatic Tracer Lathes Since surface roughness depends greatly upon material turned, tooling ,and fees and speeds employed, minimum tolerances that can be held on automatic tracer lathes are not necessarily the most economical tolerances.
Is some case, tolerances of ±0.05mm are held in continuous production using but one cut. Groove width can be held to ±0.125mm on some parts.
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Bores and single-point finishes can be held to ±0.0125mm. On high-production runs where maximum output is desirable, a minimum tolerance of ±0.125mm is economical on both diameter and length of turn.
Milling With the exceptions of turning and drilling, milling is undoubtedly the most widely used method of removing metal. Well suited and readily adapted to the economical production of any quantity of parts, the almost unlimited versatility of the milling process merits the attention and consideration of designers seriously concerned with the manufacture of their product.
As in any other process, parts that have to be milled should be designed with economical tolerances that can be achieved in production milling. If the part is designed with tolerances finer than necessary, additional operations will have to be added to achieve these tolerances——and this will increase the cost of the part.
Grinding Grinding is one of the most widely used methods of finishing parts to extremely close tolerances and low surface roughness. Currently, there are grinders for almost for almost every type of grinding operation. Particular design features of a part dictate to a large degree the type of grinding machine required. Where processing costs are excessive, parts redesigned to utilize a less expensive, higher output grinding method may be well worthwhile. For example, wherever possible the production economy of centerless grinding should be taken advantage of by proper design consideration.
Although grinding is usually considered a finishing operation, it is often employed as a complete machining process on work which can be ground down from rough condition without being turned or otherwise machined. Thus many types of forgings and other parts are finished completely with the grinding wheel at appreciable savings of time and expense.
Classes of grinding machines include the following: cylindrical grinders, centerless grinders, internal grinders, surface grinders, and tool and cutter grinders.
The cylindrical and centerless grinders are for straight cylindrical or taper work; thus splines, shafts, and similar parts are ground on cylindrical machines either of the common-center type or the centerless machine.
Thread grinders are used for grinding precision threads for thread
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gages, and threads on precision parts where the concentricity between the diameter of the shaft and the pitch diameter of the thread must be held to close tolerances.
The internal grinders are used for grinding of precision holes, cylinder bores, and similar operations where bores of all kinds are to be finished.
The surface grinders are for finishing all kinds of flat work, or work with plain surfaces which may be operated upon either by the edge of a wheel or by the face of a grinding wheel. These machines may have reciprocating or rotating tables.
(外文翻译——汉文)
机械设计基础
机械设计基础是指机械装置和机械系统——机器、产品、结构、设备和仪器的设计。大部分机械设计需要利用数学、材料科学和工程力学知识。 我们对整个设计过程感兴趣。它是怎样开始的？工程师是不是仅仅坐在铺着白纸的桌旁就可以开始设计了呢？当他记下一些设想后，下一步应该做些什么？什么因会影影响或者控制着应该做出的决定？最后，这一设计过程是怎样结束的呢？
有时，虽然并不总是如此，工程师认识到一种需要并且决定对此做一些工作时，设计就开始了。认识到这种需要，并用语言将其清楚地叙述出来，常常是一种高度创造性的工作。因为这种需要可能只是一个模糊的不满，一种不舒服的感觉，或者是感觉到了某些东西是不正确的。
这种需要往往不是很明显的。例如，对食品包装机械进行改进的需要，可能是由于噪音过大、包装重量的变化、包装质量的微小的但是能够察觉得出来的变化等表现出来的。
叙述某种需要和随后要解决的问题之间有着明显的区别。要解决的问题是比较具体的。如果需要干净的空气，要解决的问题可能是降低发电厂烟囱的排尘量，或者是降低汽车排除的有害气体。
确定问题阶段应该制订设计对象所有的要求。这些设计要求包括输入量、输出两特性、设计对象所占据的空间尺寸以及这些参量的所有制约因素。我们可以把设计对象看作是黑箱中的某种东西。在这种情况下，我们必须具体确定黑箱的输入和输出，以及它们的特性和制约因素。这些设计要求将
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规定生产成本、产量、预期寿命、工作范围、操作温度和可靠性。
还存在着许多由于设计人员所处的特定环境或者由于问题本身的性质所产生的隐含设计要求。某个工厂中可利用的制造工艺和设备会对设计人员的工作有所限制，因而成为隐含的设计要求的一部分。例如，一个小工厂中可能没有冷变形加工机械设备。因此，设计人员就必须选择这个工厂中能够进行的其他的金属加工方法。工人的技术水平和市场上的竞争情况也是隐含的设计要求的组成部分。
在确定了要解决的问题，并且形成了一系列的书面的和隐含的设计要求之后，设计工作的下一阶段是进行综合以获得最优的结果。因为只有通过对所设计的系统进行分析，才能确定其性能是否满足设计要求。因此，不进行分析和优化就不能进行综合。
设计工作是一个反复进行的过程。在这个过程中，我们要经历几个阶段，在对结果进行评价后，再返回到前面的阶段。因此，我们可以先综合系统中的几个零件，对它们进行分析和优化，然后再进行综合，看它们对系统的其他部分有时么影响。分析和优化都要求我们建立或者做出系统的抽象模型，以便对此进行数学分析。我们将这些模型称为数学模型。在建立数学模型时，我们希望能够找到一个可以很好地模拟实际物理系统的数学模型。
评价是整个设计过程中的一个重要阶段。评价是对一个成功的设计的最后检验，通常包括样机的实验室实验。在此阶段我们希望弄清楚设计能否真正满足所有的要求。它是否可靠？在与类似的产品的竞争中它能否获胜？制造和使用这种产品是否经济？它是否易于维护和调整？能否从它的销售或使用中获得利润？
与其他人就设计方案进行交流和沟通是设计过程的最后和关键阶段。毫无疑问，有许多伟大的设计、发明或创造之所以没有为人类所利用，就是因为创造者不善于或者不愿意向其他人介绍自己的成果。提出方案是一种说服别人的工作。当一个工程师向经营、管理部门或者其主管人员提出自己的新方案时，就是希望向他们说明或者证明自己的方案是比较好的。只有成功地完成这项工作，为得出这个方案所花费的大量时间和精力才不会被浪费掉。
人们基本上只有三种表达自己思想的方式，即文字材料、口头表述和绘图。因此，一个优秀的工程师除了掌握技术之外，还应该精通这三种表达方式。如果一个技术能力很强的人在上述三种表达方式中的某一种的能力较差，他就会遇到很大的困难。如果上述三种能力都很差，那将永远没有人知道他是一个多么能干的人！
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一个有能力的工程师不应该害怕在提出自己的方案时遭到失败的可能性。事实上，偶然的失败肯定会发生的，因为每一个真正有创造性的设想似乎总是有失败或批评伴随着它。从一次失败中可以学到很多东西，只有不怕遭受失败的人们才能取得最大的收获。总之，决定不把方案提交出来，才是真正的失败。
机械设计概论
机械设计是一门通过设计新产品或者改进产品来满足人类需求的应用技术科学。它是一个广阔的工程技术领域，不仅要研究产品在尺寸、形状和详细结构等方面的基本构思，还要考虑产品在制造、销售和使用等方面的有关问题。
进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创新性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺等方面具有深厚的基础知识。
如前面所述，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科学知识本身并不一定能给人类带来益处，只有当它们被用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到再一个特定产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。
应当把机械设计看成是设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制订产品的制造工艺的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以再一个好的设计中做出所需的全部决定。另一方面，应该认真精确地进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。
一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就恢复采用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人易于墨守成规，这样做并不是一件容易的事情。以为设计工程师应该不断的探索改进现有产品的办法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。
新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求
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采用全新的办法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新办法。
在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切合实际的想法，也会在设计的早期，即绘制生产图纸之前被改正掉。只有这样，
才不至于堵塞创新得思路。通常要提出几套设计方案¸然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中¸采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。
另一个应该被认识到的重要问题是，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和沟通。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和沟通，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了有效地进行交流，需要解决下列问题：
（1） 所要设计的这个产品是否真正为人们所需要？ （2） 此产品与其他公司的现有产品相比有无竞争能力？ （3） 生产这种产品是否经济？ （4） 产品的维修是否方便？
（5） 产品有无销路？是否可以盈利？
只有时间才能对上述问题给出正确的答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行沟通。
通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些修改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的修改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装配外运前的试验中才发现设计中的某些缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。
机械加工
车削 普通车床作为最早的金属切削机床中的一种，目前仍然有许多有用的和为人们所需要的特性。现在，这些机床主要用在规模较小的工厂中，进行小批量的生产，而不是进行大批量的生产。
在现在的生产车间中，普通车床已经被种类繁多的自动车床所取代，诸如自动仿形车床，六角车床和自动螺丝车床。现在，设计人员已经熟知先利
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用单刃刀具去除大量的金属余量，然后利用成型刀具获得表面光洁度和精度这种加工方法的优点。这种加工方法的生产速度与现在工厂中使用的最快的加工设备的速度相等。
普通车床的加工偏差主要依赖于操作者的技术熟练程度。设计工程师应该认真地确定由熟练工人在普通车床上加工的试验零件的公差。在把试验零件重新设计为生产零件时，应该选用经济的公差。
六角车床 对生产加工设备来说，目前比过去更着重评价其是否具有精确的和快速的重复加工能力。应用这个标准来评价具体的加工方法，六角车床可以获得较高的质量评定。
在为小批量的零件（100～200件）设计加工方法时，采用六角车床时最经济的。为了在六角车床上获得尽可能小的公差值，设计人员应该尽量将加工工序的数目减至最少。
自动螺丝车床 自动螺丝车床 通常被分为以下几种类型：单轴自动、多轴自动和自动夹紧车床。自动螺丝车床最初是被用来对螺钉和类似的带有螺纹的零件进行自动化和快速加工的。但是，这种车床的用途早就超过了这个狭窄的范围。现在，它在许多种类的精密零件的大批量生产中起者重要的作用。工件的数量对采用自动螺丝车床所加工 零件的经济性有较大的影响。如果工件的数量少于1000件，在六角车床上进行加工比在自动螺丝车床上加工要经济得多。如果计算出最小经济批量，并且针对工件批量正确地选择机床，就会降低零件的加工成本。
自动仿形车床 因为零件的表面粗糙度在很大程度上取决于工件材料、刀具、进给量和切削速度，采用自动仿形车床加工得到的最小公差不一定是最经济的公差。
在某种情况下，在连续生产过程中，只进行一次切削加工时的公差可以达到±0.5mm。对于某些零件，槽宽的公差可以达到±0.125 mm。镗孔和采用单刃刀具进行精加工时，公差可达到±0.0125 mm。在希望获得最大产量的大批量生产中，进行直径和长度的车削时的最小公差值为±0.125 mm时是最经济的。
铣削 除了车削和钻削，铣削无疑是应用最广泛的金属切削方法。铣削非常适合于而且也易于应用在任何数量的零件的经济生产中。在产品制造过程中，许许多多种类的铣削加工是值得设计人员认真考虑和选择的。 与其他种类的加工一样，对于进行铣削加工的零件，其公差应该被设计或
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铣削生产所能达到的经济公差。如果零件的公差设计得比需要的要小，就需要增加额外的工序，以保证获得这些公差——这将增加零件的成本。 磨削 磨削是一种应用最广泛的零件精加工方法，用来获得非常小的公差和非常低的表面粗糙度。目前，几乎存在着适合于各种磨削工序的磨削。零件的设计特征在很大程度上决定了需要采用的磨削的种类。当加工成本太高时，就值得对零件进行重新设计，使其能够通过采用既便宜又具有高生产率的磨削方法加工出来，以获得经济效益。尽管通常认为磨削适用于精加工工序，对那些适合于采用磨削来完成粗、精加工工序的工件，也经常采用磨削方法完成全部加工工作，而不采用车削或者其他加工方法。因此，许多种类的锻件和其他零件，可以采用磨削的方法完成其从毛坯到成品的全部加工，这可以显著地节约时间和费用。
磨床有以下几种类型：外圆磨床、无心磨床、内圆磨床、平面磨床和工具磨床。
外圆磨床和无心磨床是用来磨削圆柱形工件或者圆锥形工件的。因此，花键轴、轴和其他类似的零件是采用普通的外圆磨床，或者采用无心磨床进行加工的。
螺纹磨床用来磨削螺纹量规上的精密螺纹和用来磨削螺纹的中径与轴的同心度公差很小的精密件上的螺纹。 内圆磨床用来磨削精密的孔、汽缸孔以及各种类似的，需要进行精加工的孔。
平面磨床用来对各种平面工件，或者带有平面的工件进行精加工。可以采用砂轮的边或者砂轮的端面进行磨削。这类机床上装有往复式工作台或者回转式工作台。
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黑龙江科技学院 毕业设计（论文）任务书
姓名：吴建芳
任务下达日期： 2006 年 3 月 13 日
设计（论文）开始日期： 2006 年 3 月 13 日 设计（论文）完成日期： 2006 年 6 月 20 日
一、设计（论文）题目：小汽车维修用液压升举装置 二、专题题目： 高速切削技术及其应用 三、设计的目的和意义：随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中国的家庭市场。鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给小客车的维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上属的所有问题，为未来社会的发展带来方便。小客车维修用升举装置主要应用于家庭和出租车类。应用十分的广泛，主要用途是通过升举实现维修的方便和安全。
四、设计（论文）主要内容：小汽车维修用液压升举机总装配图（1张0号）、托举装置装配图（1张0号）、液压缸装配图（1张1号）、液压原理图（1张3号）、活塞零件图（1张2号）、液压缸后端盖零件图（一张2号）.
五、设计目标：实现液压传动装置的平稳升举
六、进度计划： 2006年3月13日至3月31日进行为期3周的生产实习；4月1日至4月15日完成对设计题目的资料收集与查询；4月16日至5月13日完成对设计图纸的绘制；5月14日至6月10日完成毕业设计说
明书的编写；6月11日至6月20日最后的审稿及说明书和图纸的打印。 七、参考文献资料：
[1] 许福玲、陈尧明主编 《液压与气压传动》 机械工业出版社 2000
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[2] 王宪军、赵存友主编 液压传动[M] 哈尔滨工业大学出版社2002 [3]庞振基、黄其圣主编 精密机械设计[M] 机械工业出版社 2000 [4]刘鸿文主编材料力学（第二版）[M] 高等教育出版社 1992 [5]黄靖远、龚剑霞主编 机械设计学[M] 机械工业出版社 2002
[6]袁绩乾、李文贵主编 机械制造技术基础[M] 机械工业出版社2001 [7]朱龙根主编 机械系统技术（第二版）[M] 机械工业出版社2001 [8]冯辛安主编 机械制造装备设计[M] 机械工业出版社 2002 [9]曹德芳主编 汽车维修[M] 人民交通出版社,1999. 70- 78.
[10]王静文主编 汽车诊断与检测技术[M] 人民交通出版社 1998. 90- 120 [11]邵松明主编 汽车维护与修理[M]人民交通出版社 2003, (1): 1- 2。
指 导 教 师： 院（系）主管领导：
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