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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流液压千斤顶设计设计.精品文档.本科毕业设计（论文）题目：液压千斤顶设计教学单位： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 0912010239 姓 名： 刘 健 指导教师： 2014年 5月摘 要液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换，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
2、重设备。关 键 词: 液压传动 工作原理 故障 维护AbstractHydraulic drive is to liquid pressure can for work of drive way ，its work principle is machinery can and hydraulic can of mutual conversion, hydraulic jack is typical of using hydraulic drive of device, hydraulic jack has structure compact, and volume small, and wei
3、ght light, and carry easy, and performance reliable, advantages, is widely application Yu liquidity lifting job, is maintenance car, and tractor, ideal tools. Its light structure strong and flexible and reliable, one person to carry and operate, Jack is made of rigid top-lift as a work device, throu
4、gh the bracket at the top or bottom bracket feet lifting heavy weights in the small tour of small light lifting equipment.Key words: Hydraulic drive ; operating principle ; broken down ; maintain目录第1章 绪论1第2章 液压千斤顶的结构及组成22.1 液压千斤顶的结构图22.2 液压千斤顶的组成22.3 液压传动的优缺点32.3.1液压传动的优点32.3.2 液压传动的缺点32.4 液压千斤顶的原理4
5、2.4.1 液压千斤顶原理图42.4.2 液压千斤顶的特点5第3章 液压千斤顶结构设计63.1 大液压缸设计63.1.1液压缸主要参数及尺寸的确定73.1.2相关计算及验证73.1.3液压缸的推力和流量计算83.1.4大液压缸的流量计算83.2 小液压缸的设计93.2.1 缸底厚度的计算93.2.2 小液压缸的推力计算103.2.3 小液压缸的流量计算103.2.4 活塞杆直径的验算103.3 活塞杆设计103.4 导向套的设计113.5 液压缸进出油口尺寸的确定123.6 油箱的结构设计及防噪133.7 液压千斤顶活塞部位的密封153.8 液压千斤顶装配图16第4章 液压千斤顶常见的故障与维
6、修18第5章 结论20致谢21参考文献22 第1章 绪论 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。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
7、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。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。第2章 液压千斤顶的结构及组成2.1 液压千斤顶的结构图图2.1 液压千斤顶设计方案示意图液压千斤顶结构图2.1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
8、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。2.2 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。11、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。2、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。3、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
9、，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。4、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。5、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。2.3 液压传动的优缺点2.3.1液压传动的优点（1） 体积小、重量轻，例如同等功率液压马达的重量只有电动机的10%20%，因此惯性力较小。5（2） 能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且速度范围最大可达1:2000（一般为1:100）.（3） 转向容易，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
10、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。2.3.2 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-
11、1560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，因此系统效率较低。 2.4 液压千斤顶的原理2.4.1 液压千斤顶原理图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-单向阀图2.2 液压千斤顶工作原理图液压千斤顶的工作原理如图2.2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
12、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。42.4.2 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
13、,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液体的压力以同样大小各个方向传递的特性。优点：输出推力大。缺点：效率低。第3章 液压千斤顶结构设计3.1 大液压缸设计已知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.根据以上要求可以得到如下计算结果：F=PA (3.1)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=
14、外部作用力（kgf） A=内管的作用面积(cm2 ) P=被传递的压力（kgf/cm2）内管的壁厚为=0+C1+C2 根据公式0PmaxD/2p(m) p=b/N查机械设计手册可知b=550（无缝钢管，牌号20）N为安全系数一般取50150.042/(2550/5)=0.002m=2mm=0+C1+C2=3mm上式中C1为缸筒外径公差余量C2为腐蚀余量缸筒壁厚的验算根据公式PnV内，完全满足要求.3.1.1液压缸主要参数及尺寸的确定 （1）工作负载的计算式： (3.3) (3.4) 式中，：液压缸轴线方向上的外作用力 （N） ：液压缸轴线方向上的重力 （N） ：运动部件的摩擦力 （N） ：运动
15、部件的惯性力 （N） R：液压缸的工作负载 因此，大液压缸参数：外作用力：摩擦力：惯性力：（设其杆上升的速度为5m/s），故总负载力为：。（2）液压缸工作压力的选定 由以上得到工作负载R，再根据下表得R在10000到20000N之间，所以选择系统压力为3MPa。表3-1液压缸工作压力表负载（N）50005000100010000200002000030000300005000050000工作压力（N）53.1.2相关计算及验证液压缸内径及活赛杆直径的确定。 （1）内径计算： (3.5) (3.6)其中： D为液压缸内径；d 为活塞杆直径。所以： (取109mm) （取155mm）小液压缸：由连
16、通器原理： (3.7)设=100N总负载力：。由（3.7）式得所以3.1.3液压缸的推力和流量计算（1）大液压缸的推力计算当液压缸的基本参数确定后，可以通过以下计算实际工作推力： P=PA（N） (3.8)式中，A：活塞有效工处面积，P：液压缸工作压力。所以，在大液压缸的实际工作推力：。3.1.4大液压缸的流量计算 在液压缸的基本参数确定后，可以通过以下计算实际工作流量。Q=AV式中，V：液压缸工作速度，A：液压缸有效工作面积，活塞杆直径的验算:按强度条件验算活塞杆直径当活塞杆长度 l10d时，要进行稳定性验算：式中，：液压缸稳定临界力P：液压缸最大推力:稳定性安性系数，取=2-4由活塞杆计算
17、柔 度：安装形式系数，取0.7l: 活塞杆长度i：活塞杆的横截面积，所以，为柔度系数，因此只需校核强度。则按压缩强度计算所以取d=109mm3.2 小液压缸的设计3.2.1 缸底厚度的计算式中 h缸底的厚度（mm） 缸底止口内径 （mm） P缸内最大工作压力 材料许用应力 缸底开口的直径（mm）所以，缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样h=14.8mm。焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。由上面已得出的小液压缸的活塞杆直径为d=40mm，活塞直径即小缸的内径D为56mm。3.2.2 小液压缸的推力计算有上述计算大液压缸的方法，可以用式（3.8）求出因为 总负载力： 所以3.2
18、.3 小液压缸的流量计算同理上面大液压缸流量的计算，可把其工作流量计算出来： 3.2.4 活塞杆直径的验算其验算方法和大液压缸的活塞杆直径验算同理： 同理所以， （上面为10）。此只需要校核强度，则按压缩强度计算：解得 ： 所以，d取40mm。3.3 活塞杆设计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。参照机械设计手册表17-6-16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
19、算=F10-6/(nd2/4)= P MPa可得=1960010-6/(0.033.14/4)=27.7查表可知P的许用应力为100-110MPa（无缝钢管）所以P 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17-6-16中选取3.4 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。7图3.1 导向套示意图根据千斤顶的受力方式，可以作以下分析图3.2 活塞杆导向套受力图如上图所示，垂直安放的
20、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=98000.1=9800NmFd=K1 M0/LG（N）可得Fd=1.59800/0.057=2.5105N在上式中Fd-导向套承受的载荷，NM0- 外力作用于活塞上的力矩，N.mF1-作用于活塞上的偏心载荷，NL-载荷作用的偏心矩，mLG-活塞至导向套间距，m。D、d-分别为活塞及活塞杆外径，m3.5 液压缸进出油口尺寸的确定液压缸进出油口尺寸，是根据油管内平均压力管路内的最大平均流速控制在45m/s以内，过大会造成压力损失剧增，而使回路效率下降，并不会引起气蚀、噪音、振动
21、等，因此油口不宜过小，但是也要注意结构上的可能。选定进出口油口尺寸，法兰接头为20mm。3综合上述的计算，可得大液压缸参数的综合如表3-2所示。表3-2大液压缸的综合参数表项目 大缸筒外径 大活塞杆直径 进出油口连接 压力（9800N） （mm） （mm）公称直径 （mm） 接头连接大缸筒内径 109 （mm）154 109 20 M221.53.6 油箱的结构设计及防噪进行油箱结构设计时，首先要考虑的是油箱的刚度，次要考虑便于换油和清油箱以及安装和拆卸油泵其装置，当然，也要考虑到经济效益，降低造价、便于密封等条件，就应该对油箱的结构设计尽量简单。6a油箱的结构设计（1）油箱体。油箱体一般由A
22、3钢板焊接而成，取钢板厚度36mm，箱体大者取大值。油箱分为固定式和移动式两种，前者应用较多，本次油箱设计也用固定式。油箱侧壁上安装油位指示器，电加热器和冷却器，油箱底面和基础面的距离一般为150200mm，油箱下部焊接底脚，其厚度为油箱侧壁厚度的23倍。中小型油箱箱体侧壁为整块钢板，大型油箱在隔板垂直的一个侧壁上常常开清洗孔，以便于清洗油箱。本次焊接的方式吧油箱与两个液压缸的外表面焊接在一起。（2）油箱隔板为了使吸油区和压油区分开，便于回油中杂质的沉淀，油箱中常设置隔板。隔板的安装方式主要有两种，回油区的油液按一定方向流动，即有利于回油中的杂质和气泡的分离，又有利于散热。有些回油经隔板上方溢
23、流至吸油区，或经过金属网进入吸油区，更有利于杂质及气泡的分离。隔板的位置，一般使吸油区的容积为油箱容积的1/21/3，隔板的高度约为最低油面的1/2（或油液面的3/4），隔板的厚度等于或稍大于油箱侧壁厚度。（3）油箱盖油箱盖多用铸铁或钢板两种材料制造。在油箱盖上应考虑下列通孔：吸油管孔，回油箱孔、通大气孔（孔口应有空气滤清器或气体过滤装置）、测温孔带有滤油网的注油口，以及安装液压集成装置的安装孔。目前使用的泵站系统，往往将液压泵、液压泵电机及集成块装置安装在油箱盖上，这种油箱结构紧凑，但产生的噪音较大，当箱盖上安装油泵和电机时，箱盖的厚度应是油箱侧壁厚度的34倍。由于本设计不用泵，所以不用集成
24、片。（4）油箱底部油箱底部一般为倾斜状，以便于排油，底部最低处有排油口，要注意排油口与基础面的距离一般不得小于150mm。焊接结构油箱，箱底用A3钢板，其厚度等于或稍大于箱体侧壁钢板的厚度。b.防噪音问题防噪音问题是现代化机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源，以泵站为首，因此，进行油箱设计时，应从以下几个方面着手减轻噪音：（1）箱体及箱盖的材质，在条件允许的情况下，用铸铁代替钢板，以利于吸振；（2）箱体与箱盖间增加防震橡皮垫；（3）用地脚螺栓将油箱牢固定在基础上；（4）吸油区与回油区之间增设一层60100的金属网，以及方便分离回油油液中的气泡；（5）油泵排油口用橡胶软管与阀类元件
25、相连接；(6）回油管接头振动噪音较大时，改变回油管直径或增设一条回油管，使每个回油管接头的通路减少。c.他应注意事项：(1）吸油管端部的滤油器与油箱底面的距离不小于20mm，在条件允许的时候，油箱盖的吸油管孔应比滤油器的直径稍大，以便对滤油器进行清洗与更换；(2）吸油管、回油管都应插入最低油以下，管端一般斜切45，并使斜面向着油箱侧壁。管口与箱底，箱壁的距离均不得小于管径的3倍。池油管一般不插入油口。(3）大型油箱的箱体与箱盖应有加强簕，以保证刚度。4）油箱内部应涂耐油防锈漆。3.7 液压千斤顶活塞部位的密封图3.3 活塞密封部位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
26、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3.4 密封部位缺点密封圈处在小孔口，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。23.8 液压千
27、斤顶装配图图3.5 液压千斤顶装配图图3.6 液压千斤顶单向阀第4章 液压千斤顶常见的故障与维修液压千斤顶常见故障及处理方法问 题原 因解 決 方 式千斤顶无法顶升、顶升缓慢或急速油箱油量太少依照泵型号添加所需液压油泵泄压阀没有上紧上紧泄压阀油压接头没有上紧确实上紧油压接头负载过重依照千斤顶额定负载使用油压千斤顶组内有空气将空气排出千斤顶柱塞卡死不动分解千斤顶检修内壁及油封千斤顶顶升但无法持压油路间没有锁紧漏油上紧油路间所有接头从油封处漏油更换损坏油封泵内部漏油检修油压泵千斤顶无法回缩、回缩缓慢及不正常泵泄压阀没有打开打开泵泄压阀泵油箱油量过多依照泵型号存放所需液压油油压接头没有上紧确实上紧油
28、压接头油压千斤顶组内有空气将空气排出油管内经太小使用较大内径油管千斤顶回缩弹簧损坏分解千斤顶检修电动油压泵无法起动电源没接或开检查电源、开关继电器、开关 或碳刷可能损坏检查更换损坏零件电源安培数不够 增加另一个电源回路马达电流安培数过高马达损坏更换马达泄压阀设定不当重新设定洩压阀压力齿轮泵内部损坏检修齿轮泵液压油流入马达部位齿轮泵轴心油封损坏折开马达及齿轮泵更换损坏油对泵连转有异音齿轮泵柱塞卡住折开齿轮泵更换损坏零件钢珠移位或损坏液压油流入马达部位齿轮泵轴心油对损坏折开马达及齿轮泵更换损坏油封泵无法轮油、使千斤顶柱塞完全伸出或柱塞伸出有抖动现象泵油箱油量太少在千斤顶完全缩回时，依照泵型号添加所
29、需液压油泵油位内有異物阻塞或过滤器检查并清洁过滤器阻塞从泄压阀没有上紧油压接头没有上紧确实上紧油压接头液压油温度太低或黏度太高更换適当液压油油压千斤顶组内有空气将空气排出释压放洩阀松动检查并上紧泵无法建压或持压释压放泄阀漏油清洁检修钢珠及油封释压放泄阀设定压力太低设定正确压力泵过滤器阻塞清洁过滤器更换液压油 第5章 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
30、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。顺利如期的完成本此毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，但同时也发现了自己的许多不足与欠缺，留下了些许遗憾，不过不足与遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新科技新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先
31、进知识，更好的为祖国的四化服务。致谢大学四年即将结束，在这四年里，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。首先，向本设计的指导老师董老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中，仍然尽量抽出时间对我们进行指导，时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。老师给予的帮助贯穿于设计的全过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，他都给予了指导，不仅使我学会书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何合理安排时间和论文的编写，同时在毕业设计过程中
32、，他和我们在一起共同解决了设计中出现的各种问题。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，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。另外，也向给予我帮助的所以同学表示感谢。总之，本次的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的过程中，我们合作的非常愉快，教会了大我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！参考文献1. 白柳 于军 主编 液压与气压传动 机械工业出版社，20092. 辛会诊 主编 机械设计基础 国防科技大学出版社，20083. 王宇平 主
33、编 公差配合与几何精度检测人民邮电出版社，20074. 何存举 主编 液压原件机械工业出版社，19825. 任占海 主编 液压传动冶金工业出版社，19986. 龚云鹏 田万禄 张祖力 黄秋波 主编 机械设计课程设计沈阳：东北大学出版社，20047. 龚桂义 主编 机械设计课程设计图册第三版 北京：高等教育出版社，19898. Yeaple F. Fluid Power Design Handbook M. 2nd Ed. New York and Basel，19909. Kurt E Petersen. Silicon as a mechanical Material C. Proc.IEEE,1982