液压千斤顶的设计开题报告（写写帮整理）

第一篇：液压千斤顶的设计开题报告（写写帮整理）

2012级毕业设计

液压千斤顶的设计

学 生 姓 名

杨 晓 帆

学 号 1201010038 所在学院名称 机械工程学院 专 业 名 称 机械制造与自动化 指导教师姓名 胡 宾 伟

开题报告

液压千斤顶的设计

一、课题研究的目的和意义：

在生产实践中我们经常会遇到一些将重物如机床笨重的子、井下的轨道等在没有起吊设备的情况下移动或抬起，仅靠人工操作是很困难的，这就需要用到千斤顶来帮助我们。千斤顶与我们的生活密切相关，在建筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作。千斤顶，英文（Jack）是一种起重高度小(小于1m)的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶作为一种使用范围广泛的工具，采用了最优质的材料铸造，保证了千斤顶的质量和使用寿命。

本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计、绘制不但熟悉了千斤顶内液压传动原理还使得我对一些绘图软件的操作更加熟练。同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。液压千斤顶结构紧凑、工作平稳、有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限、起升速度慢。

二、液压千斤顶技术研究的国内外现状：

国外发展情况: 早在20 世纪40 年代,卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用,但由于当时设计和使用上的原因,其尺寸较大,承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术的发展,在90 年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶。在90 年后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的,它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。使用时,用软管将千斤顶连在汽车的排气管上,经过15～20 秒,汽车将千斤顶鼓起,成为圆柱体。这种千斤顶可以把115t 重的汽车顶起70cmPower-Riser Ⅱ型便携式液压千斤顶则可用于所有类型的铁道车辆,包括装运三层汽车的货车、联运车以及高车顶车辆。同时它具有一个将负载定位的机械锁定环,一个三维机械手,一个全封闭构架以及一个用于防止杂质进入液压系统的外置过滤器。另外一种名为Truck Jack 的便携式液压千斤顶则可用于对已断裂的货车转向架弹簧进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从侧面对装有70～125t 级转向架的大多数卸载货车进行维修,并能完全由转向架侧架支撑住。它适用于车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。

国内发展情况: 我国千斤顶技术起步较晚,由于历史的原因,直到1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改进和重新设计,在外形美观,使用方便, 承载力大,寿命长等方面,都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。经过多年设计与制造的实践,除了卧式千斤顶以外,我国的千斤顶还规格齐全,形成系列产品。

随着我国汽车工业的快速发展,汽车随车千斤顶的要求也越来越高;同时随着市场竞争的加剧,用户要求的不断变化,将迫使千斤顶的设计质量要不断提高,以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻,携带方便,外形美观,使用可靠,还会对千斤顶的进一步自动化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识,使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧,提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素,对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。

三、液压千斤顶的分类：

通用液压千斤顶：

通用液压千斤顶适用于起重高度不大的各种起重作业。它由

1、油室

2、油泵

3、储油腔

4、活塞

5、摇把

6、油阀等主要部分组成。

工作时，只要往复扳动摇把，使手动油泵不断向油缸内压油，由于油缸内油压的不断增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上运动。打开回油阀，油缸内的高压油便流回储油腔，于是重物与活塞也就一起下落。专用液压千斤顶：

专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。

穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚锚固。

四、液压千斤顶的原理：

从原理上来说，液压千斤顶所基于的原理为帕斯卡原理，即：液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。

千斤顶有外壳、大活塞、小活塞、扳手、油箱等部件组成。工作原理是扳手往上走带动小活塞向上，油箱里的油通过油管和单向阀门被吸进小活塞下部，扳手往下压时带动小活塞向下，油箱与小活塞下部油路被单向阀门堵上，小活塞下部的油通过内部油路和单向阀门被压进大活塞下部，因杠杆作用小活塞下部压力增大数十倍，大活塞面积又是小活塞面积的数十倍，由手动产生的油压 被挤进大活塞，由帕斯卡原理知大小活塞面积比与压力比相同。这样一来，手上的力通过扳手到小活塞上增大了十多倍(暂按15倍)，小活塞到大活塞力有增大十多倍(暂按15倍)，到大活塞（顶车时伸出的活动部分）力量=15X15=225倍的力量了，假若手上用每20公斤力，就可以产生20X225=4500公斤（4.5吨）的力量。工作原理就是如此。当用完后，有一个平时关闭的阀门手动打开，油就靠汽车重量将油挤回油箱。

五、液压千斤顶的发展前景与趋势:(1)小型化、集成化液压千斤顶元件有些使用场合的空间有限，要求液压千斤顶元件外形尺寸尽量小，小型化是主要发展的趋势。

(2)组合化、智能化最常见的组合是带阀、带开关的液压千斤顶。在物料搬运中，还使用了千斤顶、气动夹头和真空吸盘的组合体，同时配有电磁阀，程控器，结果紧凑，占用空间小，行程可调。

(3)精密化目前开发了非圆活塞千斤顶、带导杆千斤顶等，可减小普通千斤顶活塞杆工作时的摆转；为了使千斤顶精确定位，开发了制动千斤顶。并使用了传感器、比例阀等实现反馈控制，定位精密达0.01mm,在精密千斤顶方面已开发了0.3mm/s低速千斤顶和0.01NMpa的减压阀也已开发出来。(4)高速化目前千斤顶的活塞速度范围为50-750mm/s。为了提高生产率，自动化的节拍正在加快。今后要求千斤顶的活塞速度提高到5-10m/s。与此相应，阀的响应速度也将加快，要求由现在的1/100秒秒级提高到1/1000秒级.(5)高寿命、高可靠性和智能诊断功能液压元件大多用于自动化生产中，元件的故障往往会影响设备的运行，使生产线停止工作，造成严重的经济损失，因此，对液压元件的工程可靠性提出了更高的要求。

(6)节能、低功耗液压元件的低功耗能够节约能源，并能更好地与微电子技术相结合。功耗小于0.5w的电磁阀已成为商品化，可由计算机直接控制。

六、课题的研究内容及解决的主要问题: 1．了解液压千斤顶的研究现状，以及液压千斤顶在国内外的使用情况，以及存在的一些问题。

2．了解液压千斤顶的组成以及液压千斤顶的详细构造、各个零件的尺寸功能以及组装方法。

3．了解液压千斤顶的分类。4．了解液压千斤顶的工作原理。5．了解液压千斤顶的发展前景与趋势。6．对液压千斤顶进行详细的设计工作。

七、研究思路及方法: 1．在图书馆和网络上查询相关的书籍，了解相关的知识。2．与指导老师和同学交流相关的知识、经验。3．制定详细的设计的液压千斤顶设计目标。4.计算液压千斤顶以及各个零件的详细数据。

第二篇：液压千斤顶设计论文

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目 录

1、引言..................................................................1 1.1 液压千斤顶的分类.................................................1

2、液压千斤顶发展现状及常见故障排除......................................1 2.1 国外发展情况.....................................................1 2.2 国内发展情况.....................................................2 2.3 液压千斤顶的特点.................................................2 2.4 液压千斤顶优缺点.................................................2 2.5 液压千斤顶常见故障排除...........................................3

3、液压千斤顶的组成结构及工作原理........................................3 3.1 液压千斤顶的组成.................................................3 3.2 液压千斤顶的结构图...............................................4 3.3 液压千斤顶工作原理...............................................4

4、液压千斤顶结构设计....................................................5 4.1 内管设计.........................................................5 4.2 外管设计.........................................................6 4.3 活塞杆设计.......................................................6 4.4 导向套的设计.....................................................7 4.5 液压千斤顶活塞部位的密封.........................................9

5、液压千斤顶装配图.....................................................10

6、结论.................................................................11 参考文献................................................................12 致谢....................................................................13

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1、引言

液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备，液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，被广泛应用于流动性起重作业, 是维修、汽车、拖拉机等理想工具。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计使我熟悉了千斤顶内液压传动原理，同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。1.1 液压千斤顶的分类

液压千斤顶分为通用和专用两类。

通用液压千斤顶适用于起重高度不大的各种起重作业。它由油室、油泵、储油腔、活塞、摇把、油阀等主要部分组成。

工作时，只要往复扳动摇把，使手动油泵不断向油缸内压油，由于油缸内油压的不断增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上运动。打开回油阀，油缸内的高压油便流回储油腔，于是重物与活塞也就一起下落。

专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。

2、液压千斤顶发展现状及常见故障排除

2.1 国外发展情况

早在20世纪40年代，卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用，但由于当时设计和使用上的原因，其尺寸较大，承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术的发展，在90年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶。在90年后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的，它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。使用时，用软管将千斤顶连在汽车的排气管上，经过15～20秒，汽车将千斤顶鼓起，成为圆柱体。这种千斤顶可以把115t重的汽车顶起70cm。Power-Riser Ⅱ型便携式液压千斤顶则可用于所有类型的铁道车辆，包括装运三层汽车的货车、联运车以及高车顶

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车辆。同时它具有一个将负载定位的机械锁定环，一个三维机械手，一个全封闭构架以及一个用于防止杂质进入液压系统的外置过滤器。另外一种名为Truck Jack 的便携式液压千斤顶则可用于对已断裂的货车转向架弹簧进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从侧面对装有70～125t级转向架的大多数卸载货车进行维修，并能完全由转向架侧架支撑住。它适用于车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。2.2 国内发展情况

我国千斤顶技术起步较晚，由于历史的原因直到1979年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改进和重新设计，在外形美观、使用方便、承载力大、寿命长等方面，都超过了国外的同类产品，并且迅速打入欧美市场。经过多年设计与制造的实践，除了卧室斤顶以外，我国研究规格齐全并形成系列产品。2.3 液压千斤顶的特点

液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体作为介质，把液压能转换为机械能从而将重物向上顶起的千斤顶。它结构简单、体积小、重量轻、举升力大、易于维修。但同时制造精度要求较高，若出现泄漏现象将引起举升汽车的下降，保险系数降低，使用其举升时易受部位和地方的限制。传统液压千斤顶由于手柄、活塞、油缸、密封圈、调节螺杆、底座和液压油组成。它利用了密闭容器中静止滚体的压力以同样大小向各个方向传递的特性。

2.4 液压千斤顶优缺点

液压传动的优点:（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100)。（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。（8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。

液压传动的缺点:（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件

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制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；（4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适；（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。

2.5 液压千斤顶常见故障排除 重载时顶杆不能升起。当千斤顶顶到某一高度后，顶杆就不再升高这表明千斤顶内缺少工作油，应予补足。顶杆抖动。这说明回油阀关闭不严，可将回油阀针再向里拧紧一些。若仍不能顶起，且压杆周围漏油，则为顶杆密封圈损坏，应予更换。若不能顶起且压杆周围也无漏油，再检查回油阀和进油阀门能否关严包括压杆筒体端面接合处的密封垫圈情况若上述均无异常，则为顶杆密封圈损坏或其固定螺栓松动，应予更换或拧紧。空载时顶杆就不能升起。首先检查千斤顶的油量，不足时应添加。若千斤顶不缺油可将千斤顶回油阀针松开，拆下加油孔油塞，然后用脚踩住千斤顶底座，双手向上拔起顶杆再压下去，如此反复拔、压顶杆几次，以排除空气若做完上述检查后，拧紧加油孔油塞和回油阀，再试空顶若此时顶杆仍不能上升，应将千斤顶放平，拆去回油阀，检查阀与座的接触情况是否良好，若有脏物，应予清除若有坑、槽、不平应予更换。最后检查进油阀门是否密封良好，顶杆密封圈有无损坏或脱落，若有则及时更换。漏油。千斤顶的漏油部位多在座与筒体结合处、顶杆周围、回油阀的锁紧螺纹处、加油孔的固定油塞处、压杆周围等。漏油原因多为密封垫圈损坏必须及时更换。

3、液压千斤顶的组成结构及工作原理

3.1 液压千斤顶的组成

液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能，是液压传动中的动力部分。

执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

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控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根据需要无级调节液压动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及邮箱等，它们同样十分重要。

工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

3.2 液压千斤顶的结构图

液压千斤顶结构图1所示，工作时通过上移6手柄使7小活塞向上运动从而形成局部真空，油液从邮箱通过单向阀9被吸入小油缸，然后下压6手柄使7小活塞下压，把小油缸内的液压油通过10单向阀压入3大油缸内，从而推动2大活塞上移，反复动作顶起重物。通过1调节螺杆可以调整液压千斤顶的起始高度，使用完毕后扭转4回油阀杆，连通3大油缸和邮箱，油液直接流回邮箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取决于回油阀杆的扭转程度。

图1 液压千斤顶内部结构示意图

3.3 液压千斤顶工作原理

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图2 液压千斤顶工作原理图

1—油箱 2—放油阀 3—大缸 4—大活塞 5—单向阀 6—杠杆手柄 7—小活塞 8—小缸体

9—单向阀

液压千斤顶的工作原理如图所示，大缸体3和大活塞4组成举升缸；杠杆手柄

6、小缸体

8、活塞

7、单向阀5和9组成手动液压泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系，又能实现可靠的密封。当抬起手柄6，使小活塞7向上移动，活塞下腔密封容积增大形成局部真空时，单向阀9打开，油箱中的油在大气压力的作用下通过吸油管进入活塞下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄时，活塞7下移，其下腔密封容积减小，油压升高，单向阀9关闭，单向阀5打开，油液进入举升缸下腔，驱动活塞4使重物G上升一段距离，完成一次压油动作。反复地抬、压手柄，就能使油液不断地被压入举升缸，使重物不断升高，达到起重的目的。如将放油阀2旋转90°（在实物上放油阀旋转角度是可以改变的），活塞4可以在自重和外力的作用下实现回程。这就是液压千斤顶的工作过程。

4、液压千斤顶结构设计

设计液压千斤顶的额定载荷为19600N，初定额定压力为15Mpa。千斤顶的最低使用高度为192mm,最高使用高度为277mm。4.1 内管设计

根据以上设计要求可以得到如下计算结果：

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F=P×A 得到A=19600/9.8/150=13.3cm2

所以内管的直径D=42mm，长为115mm,有效长度为85mm 这里： F=外部作用力（㎏f）A=内管的作用面积(cm2)P=被传递的压力（㎏f/cm2）

内管的壁厚δ为 δ=δ0+C1+C2

根据公式δ0>PmaxD/2δp(m)δp=δb/N 查机械设计手册可知δb=550（无缝钢管，牌号20）N为安全系数一般取5 δ0>15×0.042/(2×550/5)=0.002m=2mm δ=δ0+C1+C2=3mm 上式中C1为缸筒外径公差余量

C2为腐蚀余

缸筒壁厚的验算

根据公式Pn≤0.35δs(D12-D2)/D12MPa 0.35×550×0.00054/0.002304=50MPa Pn=15MPa 所以缸筒的臂厚完足满足设计需要的要求。4.2 外管设计

立式千斤顶的外管主要的作为是用来储存多余的液压油，在无电动源作用的情况下，外管起了一个油箱的作用。

由上可知道内管的内径为42mm 可得V内=AH=3.14×2.12×8.5=117.7cm2 外管的外径D=66mm 可得V外=AH=3.14×3.32×10=341.94cm2 △V= V外-V内=341.94-117.7=224.24cm2 所以△V>V内，完全满足要求。4.3 活塞杆设计

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活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受拉力，压力，弯力，曲力和振动冲击等多种作用力，所以必须有足够的强度和刚度，由于千斤顶的液压缸无速比要求，可以根据液压缸的推力和拉力确定。

可根椐内管的内径D=42mm，初步确定活塞杆的外径为d=30mm 活塞杆强度的计算：

活塞杆在稳定的工况下，只受纵向推力，可按下式进行计算 δ=F×10-6/(nd2/4)<= δp MPa 可得δ=19600×10/(0.03×3.14/4)=27.7 查表可知δp的许用应力为100-110MPa（无缝钢管）所以δ<δp

所以活塞杆的设计要求强度完全满足。

活塞杆弯曲稳定性验算可以用实用验算法活塞杆弯曲计算长度为Lf= KSm具体可以根据机械设计手册表中选取。4.4 导向套的设计

活塞杆导向套装在内管的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导行，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封，导向套采用非耐磨材料时，内圈可设导向环，用以作活塞杆的导向。-6

图3 导向套

根据千斤顶的受力方式，可以作以下分析

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图4 活塞杆导向套受力分析图

如图4所示，垂直安放的千斤顶，无负载导向装置，受偏心轴向载荷9800N,L=0.1m时

M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N 可得M0=9800×0.1=9800Nm Fd= K1 M0/LG（N）

可得Fd=1.5×9800/0.057=2.5×105N 在上式中

Fd-----------------导向套承受的载荷，N M0----------------外力作用于活塞上的力矩，N.m F1-----------------作用于活塞上的偏心载荷，N L------------------载荷作用的偏心矩，m

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LG-----------------活塞至导向套间距，m。D、d---------------分别为活塞及活塞杆外径，m 4.5 液压千斤顶活塞部位的密封

图5 液压千斤顶活塞部位密封图

在大活塞与大油缸配合部位采用的尼龙碗形密封件与O形密封圈组合而成的组合密封装置，由于橡胶具有良好的弹性，受力时迫使尼龙碗的唇边与缸壁贴合，起良好的密封作用。

缺点如图：

图6 液压千斤顶活塞密封缺点分析图

密封圈处在小孔口，缸中的超高压工作油在限位孔处存在极大的压力差，会使密封圈在此处遭受极大的撕拉作用。从而产生损伤，形成轴向沟痕。此沟痕随着起重物的加

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重，限位孔直径的增大以及超越限位孔次数的增多而变大加深，最终会破坏了密封圈的密封性能。致使活塞不能推动重物上升。为此。要求密封圈材质的强度要高。由于面柱与面柱面的配合始终存在一定的误差，为了避免因为油液单独进入一边空隙造成压力不平衡而引起活塞卡死现象，可以在活塞与大油缸配合的活塞头上适当开辟油沟，平衡各边压力。

5、液压千斤顶装配图

图7液压千斤顶

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图8 单向阀装配图

6、结论

毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这次对液压千斤顶理论知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在，提高是有限的但却是全面的，正是这一次毕业设计让我积累了许多实际经验，使我的头脑更好的被知识武装起来，也必然让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。

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参考文献

XXXXX 主编 《液压与气压传动》 机械工业出版社，2009 XXXXX 主编 《机械设计基础》 国防科技大学出版社，2008 XXXX 主编 《公差配合与几何精度检测》 人民邮电出版社，2007 XXXX 主编 《液压原件》 机械工业出版社，1982 XXXX 主编 《液压传动》 冶金工业出版社，1998 XXXX，XXXX主编。《液压传动概论》 机械工业出版社，1992 XXXX主编。《液压原件》 机械工业出版社，1982 XXXX主编。《液压传动》 中央广播电视大学出版社，1995 XXXX主编。《液压传动》 冶金工业出版社。1998

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致谢

大学四年即将结束，在这短短的四年里，让我结识了许许多多热心的朋友、工作严谨教学相帮的教师。毕业设计的顺利完成也脱离不了他们的热心帮助及指导老师的精心指导，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。

毕业设计是对我大学四年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师的悉心指导，使我能够顺利完成毕业设计，感谢老师在百忙之中还时常来对我们进行指导，老师总是不厌其烦，耐心细心的指导我们，让我们受益匪浅。同时老师实事求是，不摆架子的作风也让我很是敬佩。

其次，要向给予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，在此感谢他们。

本次的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的一个月里，我们合作的非常愉快，从中学到的知识是我人生中的一笔宝贵财富，我再次向给予我帮助的老师和同学们表示诚挚的感谢！

第三篇：液压千斤顶设计说明书

液压千斤顶研究设计报告

一、液压千斤顶功能分析。

千斤顶是一种起重高度小(小于1m)的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。液压式千斤顶又称油压千斤顶，是一种采用柱塞或液压缸作为刚性顶举件的千斤顶，其结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。

液压千斤顶充分运用了帕斯卡原理，实现了力的传递和放大，使得用微小的力就可以顶起重量很大的物体。在液压千斤顶中，除了其自身所具有的元件外，还需要一种很重要的介质，即工作介质，又叫液压油。液压油的好坏直接影响到千斤顶能否正常地工作。因此，就需要液压油具有良好的性能。在液压千斤顶中，液压油所应该具备的功能有以下几点：

1．传动，即把千斤顶中活塞赋予的能量传递给执行元件。

2．润滑，对活塞、单向阀、回油阀杆和执行元件等运动元件进行润滑。3．冷却，吸收并带出千斤顶液压装置所产生的热量。

4．防锈，防止对液压千斤顶内的液压元件所用的金属产生锈蚀。除此之外，液压油还需要有以下这些工作性能的要求。1．可压缩性。可压缩性小可以确保传动的准确性。2．粘温特性。要有一个合适的粘度并随温度的变化小。

3．润滑性。油膜对材料表面要有牢固的吸附力，同时油膜的抗挤压强度要高。

4．安定性。油不能因热、氧化或水解而变化，使用的寿命要长。5．相容性。对金属、密封件、橡胶软管、涂料等有良好的相容性。液压千斤顶广泛使用在电力维护，桥梁维修，重物顶升，静力压桩，基础沉降，桥梁及船舶修造，特别在公路铁路建设当中及机械校调、设备拆卸等方面。由于液压用途广泛，所以行程范围也需要比较广。

二、液压千斤顶工作原理

液压千斤顶工作时，扳手往上走带动小活塞向上，油箱里的油通过油管和单向阀门被吸进小活塞下部，扳手往下压时带动小活塞向下，油箱与小活塞下部油路被单向阀门堵上，小活塞下部的油通过内部油路和单向阀门被压进大活塞下部，因杠杆作用小活塞下部压力增大数十倍，大活塞面积又是小活塞面积的数十倍，由手动产生的油压被挤进大活塞，由帕斯卡原理（液压传递压强不变的原理，受力面积越大压力越大，面积越小压力越小）知大小活塞面积比与压力比相同。这样一来，手上的力通过扳手到小活塞上增大了十多倍(暂按15倍)，小活塞到大活塞力有增大十多倍(暂按

图1帕斯卡原理图

15倍)，到大活塞（顶车时伸出的活动部分）力=15X15=225倍的力量了，假若手上用每20公斤力，就可以产生20X225=4500公斤（4.5吨）的力量。工作原理就是如此。当用完后，有一个平时关闭的阀门手动打开，油就靠汽车重量将油挤回油箱。

三、自锁原理

图2单向阀自锁

单向阀自锁：为了能实现千斤顶在支撑中实现自锁，此设计采用单向阀组成设计回路。在液压千斤顶在小油缸与大油缸之间设置有一个单向阀。在手柄向上提升带动小油缸中的小活塞时，由于小油缸与大油缸之间设有单向阀，此时单向阀处于关闭状态，大油缸中的油液并不会回流至小油缸。在手柄下压带动活塞压油液时，小油缸与大油缸之间的单向阀处于开启状态，而小油缸与储油装置之间的单向阀处于关闭状态，油液进入大油缸将负载顶起。将负载顶到目标高度后，大油缸与小油缸之间的单向阀仍处于工作状态，油液只能存在大油缸之中，负载无法下行，形成自锁。

液压千斤顶顶起重物后，靠液压单向阀能起锁紧作用，但专业人士都知道，液压系统都有泄漏现象，压力越大泄漏越严重，液压缸内高压油一泄漏液压杆肯定要下行，时间越长下滑越明显。这说明液压千斤顶顶起的重物自锁时间不能过长，这势必对操作者造成一定的心里压力，为了避免液压系统因泄漏而造成的不良后果，消除操作者心里负担，我们的设计除液压自锁外，还设置了机械自锁装置。

机械自锁：在大活塞螺旋杆和液压千斤顶外壳设计锁紧螺母，当液压千斤顶在任意高度顶起重物需要锁紧时，旋紧锁紧螺母，使之与液压千斤顶外壳顶端完全接触，外载荷由锁紧螺母传给液压千斤顶的外壳，液压缸活塞不承受载荷，液压系统可以卸荷。锁紧螺母与螺旋杆采用梯形螺纹传动，顶起重物后，由手动旋合锁紧螺母，达到锁紧目的（如图3）。

四、结构设计

（1）螺旋传动机构，增大起重行程

液压千斤顶中的活塞杆是千斤顶顶起重物的执行部件，液压杆的长度，就是千斤顶顶起重物的最大行程。要增大液压千斤顶顶起重物的行程，就必须增加活塞杆的长度，这势必增大了液压千斤顶的体积和输油量。为了避免这些困惑，将活塞杆进行改良设计，如图4所示，加设螺旋配合机构，采用梯形螺纹传动，能承受较大的载荷，由于螺旋杆能上下螺旋移动，就增大了液压千斤顶的有效行程。螺旋杆顶部设计通孔，可以利用加长杆与之配合，旋转螺杆，便能在顶起重物的状态下增大顶起高度行程，当然也可以在没有顶起重物时预先旋转螺纹提升螺旋杆达到提高行程的目的。在不需要增大起重行程时，螺旋杆旋进活塞杆，保持原

图4

图3螺母锁紧装置

来的起重行程。

（2）扳手省力结构

液压千斤顶虽然能利用帕斯卡原理，利用大油缸面积大于油缸截面面积缩小力。但考虑到材料强度及设备体积原因（小油缸面积不能过小，要保证一定的壁厚及小活塞的压杆

图5油泵扳手

稳定，大油缸面积不能过大），大油缸与小油缸的截面积之比一般设计在10到20 之间（我们设计取15）。我们发现这个面积比只能将力缩小到原载荷的十五分之一。这是远远不够的，所以我们将手动油泵扳手设计成杠杆（如图5）。最左端竖直杆与底座相连，右边与滑套相连的为活塞杆，横杆为扳手。根据杠杆原理，各部分设计合理距离以及杆长设计合理，这个可将力缩小为小活塞受力的十五分之一。这样就可将力缩小至负载的1/225。（3）出油装置

图6底部油通道

上述已阐明如何将负载顶起。在工作结束的时候需要卸载，这就需要一个将大油缸中的油液排除的装置。图6为底部油通道示意图。可以看出，1通道为油液进入手动油泵的通道（油液存储在外油箱中）。图6中的2出口就是工作结束卸载时油液的通道。考虑到千斤顶正常工作时油液不能从大油缸中流出，因此在2通道口装有一个手动阀，在工作结束后打开手动阀，让油在负载的作用下流回外油箱中，完成卸载。

五、设计心得

这次设计的大作业，是现代机械设备中应用较为广泛的一种伸缩传动装置——千斤顶。由于理论知识不足，而且平时几乎没有设计的经验，在一开始的时候有些手忙脚乱，不知道该从什么地方入手。在本次大作业的完成过程中，让我感触最深的就是要不断地查阅资料和修改图纸使得我们的设计更加符合现实生活中的标准。我们作为机械工程专业的学生，最重要的就是要时时刻刻与实际相结合，所设计的每一个机械部件、每一个零件都必须不离实际。与艺术家可以尽情的幻想不同，一切不切实际的构想就永远只能是幻想，永远无法成为设计。与此同时，在设计的过程中，需要用到AutoCAD软件进行制图。因此为了更加有效率地绘制各种零件图、装配图，我们必须学会熟练的掌握它。

在设计过程结束后，我自己学到了不少的知识，也让我捡起了很多遗忘的知识。在整个设计中我明白了很多东西，也培养了我工作和与人合作的能力，而且我也充分地体会道路在创造设计过程的艰辛和成功时的喜悦。尽管这个设计做得并不优秀，但这个在设计过程中所学到的东西将是我人生路上强有力的垫脚石，对我日后的工作、设计都会有很大的益处。

第四篇：液压支架开题报告

一、本课题的研究目的和意义

通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、工程理学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。

采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量，提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。而每个综采工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需要量时很大的。

由于不同采煤工作面的顶底板条件，煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同，为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量是很大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。

在过去的半个多世纪中，煤矿井下开采支护设备的设计和使用发生了巨大变化。其中，最引人瞩目的是世界范围内广泛采用液压支架作为长臂开采支护工程的主要设备。从采煤设备的发展过程来看，采用液压支架管理顶板是当代采煤技术史上一次重要的变革，也是煤矿现代化的主要标志。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约占综合采煤设备总重量的80%~90%，其费用约占综合采煤设备总费用的60%~70%。因此，为了降低成本提高采煤的经济效益，世界各主要产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

1、液压支架主要参数的确定

2、四连杆机构的选择与设计

3、掩护梁结构的确定

4、掩护梁强度核算

5、平衡千斤顶设计

三、国内外研究情况及其发展

国内液压支架技术现状：

我国在1964年由太原分院和郑州煤机厂设计70型迈步式自移支架，从此开始了液压支架的国产化道路。1984年，北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进行我国第一套放顶煤液压支架的工业性试验，继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架，成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。1990年后，国产液压支架得到了全面的发展，到1998年止，全国己建成88处高产高效矿井，其中14处矿单个工作面的单产达15.72万吨/月，原煤生产人员效率达9.16吨/工，综采机械化水平达49.32%，达到了世界先进水平。30多年来在液压支架技术不断发展中，形成了以煤科总院专业研究所和骨干支架制造厂设计所为主的支架研究设计队伍，采用计算机CAD进行各种类型支架的设计，用有限元计算软件等进行计算，并普及计算机绘图。我国制订的缓倾斜工作面顶板分类及其它研究成果为支架设计、选型和使用提供了有力的指导依据。制造方面形成以原部属专业制造厂为主、机械工业部及船舶制造总公司等专业厂为辅的制造体系，以及以国家煤矿支护设备质量检测中心为骨干的检测队伍。制定有关支架检测标准n项，建立了各项支架检测手段，造就了一支研究、制造和使用液压支架的庞大队伍;形成了研制液压支架的雄厚基础。不仅能满足国内的需要，还向美国、俄罗斯、土耳其和印度等国家出口液压支架或成套综采设备。国外液压支架现状：

80年代以来，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，人们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，一般采用0.8~1m的截深。支架还采用屈服强度800~1000MPa的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为40~50 M Pa，额定流量400~500L/min，并实现工作面支架的单架程控或分组程控操作，其移架速度可达到6~8s/架。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均工作阻力为7640kN。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架，在1995年8月8日创下澳大利亚有史以来日产3.41万吨的最高记录，班产一直保持在5000~6000吨。

四、拟解决的关键问题

1、液压支架的选型；

2、液压支架掩护梁的设计

3、液压支架掩护梁设计及强度计算

4、液压支架设计说明书及主要部件图纸

五、研究思路和方法

首先根据设计题目明确设计任务，了解液压支架的工作原理原理、功能、工作环境以及国内外发展现状，理清设计思路和确定方向，拟定初步设计方案。

其次根据设计任务书给定参数和技术要求对支架整体结构设计、支架液压系统设计等要合理，满足生产要求，制造过程不易复杂，生产成本低廉，制造过程安全，便于广泛应用批量生产。对于支架各部分的结构，要经过严格的设计、计算和校核。要满足可靠性设计，使用周期长等要求。

在设计过程中要按照制定的工作流程，运用各种方法和多门学科知识。在支架本体各部件设计时，拟定详细方案，认真分析其功能，明确个部分的结构。通过本次设计把所学各学科充分融会贯通在一起，最终完成设计任务。

六、本课题的进度安排

1、第一周布置和明确设计任务，收集相关设计资料。2、2~3周熟悉工作流程，完成方案设计。3、4~5周完成开题报告。4、6~11周对设计任务进行设计实现。5、12~14周撰写和修改学位论文。6、15周熟悉答辩流程，进行论文答辩。

七、参考文献

[1] 张家鉴 陈享文 伊长德 编著，《液压支架》，煤炭工业出版社。1985年 [2] 蒋国安 郭福君 罗大炎 编著，《液压支架》，山东科学技术出版社。1980年 [3] 邢福康 刘唐编著，《煤矿支护手册》，煤炭工业出版社。1991年 [4] 徐濪 编著，《机械设计手册》，机械工业出版社。1992年

[5] 王国彪 饶明杰 编著，《液压支架优化设计与计算机模拟分析》，机械工业出版社。1994年

[6] 雷天觉 编著，《液压工程手册》，机械工业出版社。1990年

[7] 高秀华 邓洪超等编著，《机械三维动态设计仿真技术》，化学工业出版社。2003年3月

[8] 王国法等编著，《液压支架技术》，煤炭工业出版社。1999年 [9] 煤炭部煤炭科学研究院编著，《综采设备配套图侧》。1983年 [10] 宋锦春等编著，《液压与气压传动》，科学出版社。2006年

第五篇：液压支架开题报告

一、本课题的研究目的和意义

通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、工程理学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。

采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量，提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。而每个综采工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需要量时很大的。

由于不同采煤工作面的顶底板条件，煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同，为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量是很大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。

在过去的半个多世纪中，煤矿井下开采支护设备的设计和使用发生了巨大变化。其中，最引人瞩目的是世界范围内广泛采用液压支架作为长臂开采支护工程的主要设备。从采煤设备的发展过程来看，采用液压支架管理顶板是当代采煤技术史上一次重要的变革，也是煤矿现代化的主要标志。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约占综合采煤设备总重量的80%~90%，其费用约占综合采煤设备总费用的60%~70%。因此，为了降低成本提高采煤的经济效益，世界各主要产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

1、液压支架主要参数的确定

2、四连杆机构的选择与设计

3、掩护梁结构的确定

4、掩护梁强度核算

5、平衡千斤顶设计

三、国内外研究情况及其发展

国内液压支架技术现状：

我国在1964年由太原分院和郑州煤机厂设计70型迈步式自移支架，从此开始了液压支架的国产化道路。1984年，北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进行我国第一套放顶煤液压支架的工业性试验，继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架，成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。1990年后，国产液压支架得到了全面的发展，到1998年止，全国己建成88处高产高效矿井，其中14处矿单个工作面的单产达15.72万吨/月，原煤生产人员效率达9.16吨/工，综采机械化水平达49.32%，达到了世界先进水平。30多年来在液压支架技术不断发展中，形成了以煤科总院专业研究所和骨干支架制造厂设计所为主的支架研究设计队伍，采用计算机CAD进行各种类型支架的设计，用有限元计算软件等进行计算，并普及计算机绘图。我国制订的缓倾斜工作面顶板分类及其它研究成果为支架设计、选型和使用提供了有力的指导依据。制造方面形成以原部属专业制造厂为主、机械工业部及船舶制造总公司等专业厂为辅的制造体系，以及以国家煤矿支护设备质量检测中心为骨干的检测队伍。制定有关支架检测标准n项，建立了各项支架检测手段，造就了一支研究、制造和使用液压支架的庞大队伍;形成了研制液压支架的雄厚基础。不仅能满足国内的需要，还向美国、俄罗斯、土耳其和印度等国家出口液压支架或成套综采设备。国外液压支架现状：

80年代以来，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，人们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，一般采用0.8~1m的截深。支架还采用屈服强度800~1000MPa的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为40~50 M Pa，额定流量400~500L/min，并实现工作面支架的单架程控或分组程控操作，其移架速度可达到6~8s/架。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均

工作阻力为7640kN。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架，在1995年8月8日创下澳大利亚有史以来日产3.41万吨的最高记录，班产一直保持在5000~6000吨。

四、拟解决的关键问题

1、液压支架的选型；

2、液压支架掩护梁的设计

3、液压支架掩护梁设计及强度计算

4、液压支架设计说明书及主要部件图纸

五、研究思路和方法

首先根据设计题目明确设计任务，了解液压支架的工作原理原理、功能、工作环境以及国内外发展现状，理清设计思路和确定方向，拟定初步设计方案。

其次根据设计任务书给定参数和技术要求对支架整体结构设计、支架液压系统设计等要合理，满足生产要求，制造过程不易复杂，生产成本低廉，制造过程安全，便于广泛应用批量生产。对于支架各部分的结构，要经过严格的设计、计算和校核。要满足可靠性设计，使用周期长等要求。

在设计过程中要按照制定的工作流程，运用各种方法和多门学科知识。在支架本体各部件设计时，拟定详细方案，认真分析其功能，明确个部分的结构。通过本次设计把所学各学科充分融会贯通在一起，最终完成设计任务。

六、本课题的进度安排

1、第一周布置和明确设计任务，收集相关设计资料。

2、2~3周熟悉工作流程，完成方案设计。

3、4~5周完成开题报告。

4、6~11周对设计任务进行设计实现。

5、12~14周撰写和修改学位论文。

6、15周熟悉答辩流程，进行论文答辩。

七、参考文献

[1] 张家鉴 陈享文 伊长德 编著，《液压支架》，煤炭工业出版社。1985年

[2] 蒋国安 郭福君 罗大炎 编著，《液压支架》，山东科学技术出版社。1980年

[3] 邢福康 刘唐编著，《煤矿支护手册》，煤炭工业出版社。1991年

[4] 徐濪 编著，《机械设计手册》，机械工业出版社。1992年

[5] 王国彪 饶明杰 编著，《液压支架优化设计与计算机模拟分析》，机械工业

出版社。1994年

[6] 雷天觉 编著，《液压工程手册》，机械工业出版社。1990年

[7] 高秀华 邓洪超等编著，《机械三维动态设计仿真技术》，化学工业出版社。

2003年3月

[8] 王国法等编著，《液压支架技术》，煤炭工业出版社。1999年

[9] 煤炭部煤炭科学研究院编著，《综采设备配套图侧》。1983年

[10] 宋锦春等编著，《液压与气压传动》，科学出版社。2006年