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發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)
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英文題目：The design of engine piston cylinder hydraulic clamping device
學(xué) 院：________________________
專 業(yè)：________________________
姓 名：________________________
學(xué) 號(hào)：________________________
指導(dǎo)教師：________________________
2015年12月6日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明
該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。
作者簽名：
日期： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明
本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后遵守此規(guī)定。
作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日
摘要
本篇設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)，主要是通過液壓缸來(lái)夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體，文章主要介紹了夾緊裝置的類型以及該夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和液壓缸的夾緊力的設(shè)計(jì)計(jì)算。液壓夾緊裝置作為制造系統(tǒng)重要組成的部分，制造系統(tǒng)對(duì)其提出了新的要求。液壓夾緊裝置在機(jī)械加工起著重要的作用，它直接影響著機(jī)械加工的質(zhì)量，生產(chǎn)效率和成本，因此液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)是機(jī)械工藝準(zhǔn)備和施工中的一項(xiàng)重要工作。
文章的重點(diǎn)在于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸的工藝性和力學(xué)性能分析，對(duì)加工工藝規(guī)程進(jìn)行合理分析，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸進(jìn)行加工工藝的設(shè)計(jì)，以及對(duì)該夾緊裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，對(duì)夾緊力矩進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算以及對(duì)液壓缸的缸徑，缸壁等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核，經(jīng)過實(shí)踐證明，最終可以加工出合格的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸零件。
關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸；液壓夾緊裝置；分析；零件
I
Abstract
For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It’s a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start .
Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking.
Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process
II
XX學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
摘要 I
Abstract II
1引言 1
1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 1
1.2制造工業(yè)的重要性 3
1.3本課題研究的內(nèi)容 5
2液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì) 7
2.1液壓夾緊裝置的工作原理 8
2.2擬定液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案 10
2.3確定液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)方案 11
3繪制液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)草圖 13
3.1布置圖面 15
3.2設(shè)計(jì)定位夾緊元件 15
3.3分析誤差 16
3.4夾緊裝置的夾緊力的計(jì)算 17
3.5繪制液壓夾緊裝置總圖 18
4液壓元件的設(shè)計(jì) 18
4.1液壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 19
4.2液壓缸的其余部件 20
5液壓缸的校核 21
5.1 活塞桿的強(qiáng)度校核 22
結(jié)論 23
致謝 24
參考文獻(xiàn) 25
III
1 緒論
1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義
當(dāng)今社會(huì)，隨著機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善著，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的夾緊裝置是采用臨時(shí)的定位精度不高的裝置來(lái)夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸，勞動(dòng)效率低，加工精度低下，不適合批量生產(chǎn)的場(chǎng)合?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置是用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一種專用的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置。隨著人們生活水平的不斷提高，汽磨越來(lái)越普及，以后基本上家家戶戶都有小汽磨了，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的使用也越來(lái)越廣泛。如果使用傳統(tǒng)的臨時(shí)的加工發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸的夾緊裝置來(lái)加工發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸的話，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置已成為發(fā)展趨勢(shì)，只有采用這種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置，才能高效，高精度加工出合格的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸零件出來(lái)。
1.2 制造工業(yè)的重要性
機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)十分重要的產(chǎn)業(yè)，它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門科學(xué)研究、國(guó)防建設(shè)和人民生活提供各種技術(shù)裝備，在社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農(nóng)業(yè)機(jī)械到工業(yè)機(jī)械，從輕工業(yè)機(jī)械到重工業(yè)機(jī)械，從航空航天設(shè)備到機(jī)磨磨輛、汽磨、船舶等設(shè)備，從機(jī)械產(chǎn)品到電子電器、儀表產(chǎn)品等，都必須有機(jī)械及其制造。減速器也是有些設(shè)備中所不可缺少的，我們應(yīng)該了解減速器的機(jī)械制造工藝過程才能把產(chǎn)品制造出來(lái)。
1.3 本課題研究的內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，從介紹液壓夾緊裝置的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體結(jié)構(gòu)，計(jì)算夾緊力矩以及對(duì)液壓缸進(jìn)行強(qiáng)度校核等等，通過此次設(shè)計(jì)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體達(dá)到以下幾個(gè)方面的要求：
(1）能保證工件的加工要求
保證加工質(zhì)量是必須首先滿足的要求。保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，就在于正確選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件。必要時(shí)需進(jìn)行誤差分析計(jì)算。也要注意夾緊裝置中其他影響加工質(zhì)量的部件結(jié)構(gòu)。
(2) 能提高生產(chǎn)效率，降低成本
應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。同時(shí)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，以降低夾緊裝置制造成本。
(3) 操作方便、省力和安全
在客觀條件許可且又經(jīng)濟(jì)的前提下，盡可能的采用氣動(dòng)、液壓和氣液等機(jī)械化夾緊裝置裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(4) 便于排屑
排屑問題是夾緊裝置設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。因?yàn)榍行挤e聚在夾緊裝置中，會(huì)破壞工件正確可靠地定位;切屑帶來(lái)的大量熱量會(huì)引起熱變形，影響加工質(zhì)量；清掃切屑又要花費(fèi)一部分輔助時(shí)間。切屑積聚嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)損壞刀具或造成工傷事故。
（5）有良好的工藝性
所設(shè)計(jì)的夾緊裝置應(yīng)便于制造、檢驗(yàn)、調(diào)整、維修等。
2 液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)
2.1液壓夾緊裝置的工作原理
液壓夾緊裝置是廣泛吸收國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾緊裝置的先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體厚4-10mm，長(zhǎng)200-600mm而開發(fā)研制的。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的底部分別布置2個(gè)V型定位塊來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體進(jìn)行定位，這樣能夠節(jié)省大量的材料，對(duì)大批量的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的生產(chǎn)具有降低成本的優(yōu)點(diǎn)。該夾緊夾緊力靠液壓缸夾緊，壓板的壓緊采用SMC公司的液壓缸。它具有結(jié)構(gòu)可靠，傳動(dòng)平穩(wěn)，節(jié)省材料，動(dòng)作靈敏等優(yōu)點(diǎn)。
? 夾緊的作用是通過液壓缸拉動(dòng)夾緊件從而夾住工件的側(cè)面，工件放在V型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體在旁邊液壓缸的驅(qū)動(dòng)壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的外圓面，這樣就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)活塞缸體的幾個(gè)自由度的完全定位。?
該液壓夾緊裝置的工作過程為：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體放在液壓夾緊裝置上面后，夾緊頭在液壓缸的拉動(dòng)下后退；從而利用夾緊板上面的孔與發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體外圓表面的配合而使其軸向定位，然后發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體上面的壓板在旁邊的液壓缸的作用下進(jìn)行壓緊，這樣就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體進(jìn)行了完全定位了，然后就可以進(jìn)行該零件的內(nèi)圓磨削加工或者是鏜孔加工了。
它的控制系統(tǒng)一般可以通過按鈕，或者PLC，單片機(jī)控制，當(dāng)控制系統(tǒng)得到命令后，液壓缸卸壓，在液壓缸彈簧的作用下活塞桿上升，夾緊板在復(fù)位彈簧的作用下回到初始位置。同時(shí)旁邊的液壓缸推動(dòng)壓板回到原位置，至此整個(gè)動(dòng)作結(jié)束。2.2擬定液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案
通過查找相關(guān)資料和參觀實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，詳細(xì)的了解了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的加工過程和仔細(xì)的分析了工件的加工工序圖，并觀察了工件加工過程所使用的機(jī)床、刀具和夾緊裝置等相關(guān)設(shè)備比較后，選擇了較為典型的液壓夾緊結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體是由鑄鐵鑄造而成然后通過磨，鏜，磨等工序制造而成，本次設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置主要是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的內(nèi)圓的磨削工序的夾緊裝置，本道工序的加工必須保證坯件的壁厚均勻，內(nèi)圓表面粗糙度要求達(dá)到至少0.4，以滿足作為精加工工序的作用和要求。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體零件圖和工序圖見圖1-1,1-2：
圖1-1
圖1-2
2.3確定液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)方案
夾緊裝置定位設(shè)計(jì)一般依據(jù)空間六點(diǎn)定位原理，即限制工件在笛卡兒空間坐標(biāo)系下沿X、Y、Z三個(gè)軸方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞X、Y、Z三個(gè)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即限制其空間的六個(gè)自由度。實(shí)際的定位設(shè)計(jì)則根據(jù)加工特點(diǎn)對(duì)工件的自由度進(jìn)行限制，有時(shí)采用過定位或欠定位的方式進(jìn)行定位。決定定位方法是夾緊裝置設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。位保證加工精度要求，需要一定的定位精度，而選定定位方法就要選擇合適的基準(zhǔn)面。夾緊結(jié)構(gòu)的選擇也受定位方法的限制，夾緊裝置結(jié)構(gòu)的布局基本上取決于定位方法和工件的幾何形狀的類型。
而在我們?cè)O(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體液壓夾緊裝置中，對(duì)工件采用的是五點(diǎn)定位的方法。工件定位點(diǎn)位置的確定，采用工件上的平面作定位基準(zhǔn)時(shí)，定位面上定位點(diǎn)的布局對(duì)定位誤差有著直接的影響。下面討論平面上定位點(diǎn)位置的確定方法。平面作主定位面時(shí)消除工件的三個(gè)自由度，一般將其抽象位三個(gè)定位點(diǎn)；平面作第二定位面消除兩個(gè)自由度，抽象為兩個(gè)定位點(diǎn)；平面作第三定位面消除一個(gè)自由度，抽象為一個(gè)定位點(diǎn)。在確定定位點(diǎn)的位置時(shí)，除了要滿足加工要求（精度要求、支承要求、穩(wěn)定性要求等），還要注意所選的定位點(diǎn)應(yīng)能使定位元件可接近。因此，應(yīng)根據(jù)平面的定位可行度分析結(jié)果，將有效采樣單元中心點(diǎn)作為候選定位點(diǎn)，從中選取合適的定位點(diǎn)位置。
夾緊的作用是通過液壓缸拉動(dòng)夾緊件從而夾住工件的側(cè)面，工件放在V型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體在旁邊液壓缸的驅(qū)動(dòng)壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的外圓面，這樣就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)活塞缸體的幾個(gè)自由度的完全定位。確定液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示：
圖1-3
3 繪制液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)草圖
3.1布置圖面
畫出工件位置,選擇適當(dāng)比例(一般為1:1),在圖紙上用雙點(diǎn)劃線繪出工件2~3個(gè)方向的輪廓線,主視圖一般選面對(duì)操作者的加工狀態(tài)或工件裝卸的位置,各視圖之間留足夠空隙以便布置夾具元件,工件圖如圖1-4：
圖1-4
3.2設(shè)計(jì)定位夾緊元件
根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結(jié)構(gòu)繪在相應(yīng)的視圖上,與工件的定位基準(zhǔn)形狀和精度相適應(yīng).設(shè)計(jì)夾緊裝置,將所選定的夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)按視圖繪在圖上,表示出工件處于夾緊狀態(tài).其夾緊、定位原理如圖1-5所示：
1-5 夾緊裝置主視圖
1-5 夾緊裝置左視圖
3.3 分析誤差
工件的工序基準(zhǔn)為兩個(gè)外圓端面的定位，通過對(duì)沿著中心軸線磨削加工的內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工，此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與壓板中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為:Td=Dmax-Dmin ；
本夾緊裝置采用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的外圓面和端面作為定位基準(zhǔn)，利用光面壓板和V型塊對(duì)稱壓著發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體零件來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體多個(gè)自由度的限制，并且限位狀態(tài)良好，能夠滿足工序要求，這樣就很好地對(duì)工件進(jìn)行了定位，從而很方便地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體零件進(jìn)行磨削加工。
由相關(guān)機(jī)械加工手冊(cè)可知：
1 、分析定位誤差：在的前提下；夾具體距離定位孔距離為，高度為；有：
2 、分析夾緊誤差 ，由以上公式，我們知道：
于是就是接觸誤差的位移值為：
⑶、根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知：通常不超過
⑷、相對(duì)誤差的分析：有
分析誤差的總數(shù)累加之和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.4夾緊裝置的夾緊力的計(jì)算
由于孔的切削力各不相同，我們根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇切削力，根據(jù)零件的工藝分析，在這里我們選擇∮180磨頭對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸體的內(nèi)圓進(jìn)行珩磨加工。
由相關(guān)手冊(cè)和規(guī)范可得：
計(jì)算圓周切削分力： 式（3.1）
式中
通過查找相關(guān)圖表： 可得
因此有：
有：
同樣地，計(jì)算徑向切削分力的公式位 ： 其中：
有：
計(jì)算軸向切削分力的公式為：
其中：
即：
因此有：
通過以下公式來(lái)計(jì)算安全系數(shù)：
式中：
因此，有：
3.5繪制液壓夾緊裝置總圖
本次設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置，其結(jié)構(gòu)總圖如下圖所示：
4 液壓元件的設(shè)計(jì)
4.1液壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選
4.1.1 初選系統(tǒng)工作壓力
根據(jù)已算得的工作載荷,查表選擇工作壓力。
式中 ——液壓缸的效率，一般取0.95
壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定，還有考慮到執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件以及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說尺寸要受到限制，從材料消耗角度來(lái)看也不太經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件得材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，定然會(huì)提高設(shè)備成本。一般來(lái)說，對(duì)固定的尺寸不太受限制的設(shè)備，壓力可選得低一些，具體參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23.6-33。
就本系統(tǒng)而言，經(jīng)查此表，選定為5.2Mpa。
4.1.2 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸和排量的計(jì)算
1．結(jié)構(gòu)尺寸（按上升時(shí)算）
首先，具體參考《液壓工程簡(jiǎn)明手冊(cè)》按速比要求查表5-21，選擇桿徑比＝d/D＝0.5，再計(jì)算D
式中 ——液壓缸回油腔壓力，其值可參照手冊(cè)選取。由于本系統(tǒng)此時(shí)的回油路沒有設(shè)置背壓閥，故=0
活塞桿的直徑 d＝D=0.1250.5＝0.0625m=62.5mm
由于液壓缸直徑和活塞桿直徑的計(jì)算要按國(guó)標(biāo)規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，所以D＝125mm，d＝63mm。
無(wú)桿腔面積：
桿腔的有效工作面積：
當(dāng)工作速度很低時(shí)，須按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸：
式中 A——液壓缸的有效工作面積
——系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量 。節(jié)流調(diào)速中取決于回路中所設(shè)置的節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量，經(jīng)查手冊(cè)，取0.07
——運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求的最小工作速度，取0.02m/s
此值小于，也小于，所以滿足要求。
2．排量
速度比，由于壓力小于10Mpa，故選擇1.33
無(wú)桿腔工作時(shí)所需流量：
有桿腔工作時(shí)所需流量
式中 ——活塞桿伸出的速度，取0.0227m/s
——活塞桿退回的速度，
4.1.3 確定液壓泵的最大工作壓力和電動(dòng)機(jī)功率
，取6Mpa
式中——從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：管路簡(jiǎn)單、流速不大的?。?.5～0.8）Mpa，本系統(tǒng)取0.8Mpa
液壓泵的流量
式中——液壓缸的最大流量，對(duì)于有節(jié)流調(diào)速的回路，還需加上溢流閥
的最小溢流量，一般取
K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取1.2
=， ＝23.544
確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率，即電動(dòng)機(jī)的功率
式中——液壓泵的總效率，參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)》表1-2，選擇葉片泵，為0.64-0.82，取0.7
4.2液壓缸的其余部件
本系統(tǒng)中的液壓缸是需要擺動(dòng)的，所以采用耳環(huán)連接方式。
4.2.1 銷軸
銷軸一般受力情況為雙面受剪，其直徑d可按下式計(jì)算：
式中 F——活塞承受的負(fù)載力
[]——材料的需要剪應(yīng)力，對(duì)于45鋼，是70Mpa
考慮到安全系數(shù)，查機(jī)械手冊(cè)，取30mm。銷軸長(zhǎng)度,根據(jù)結(jié)構(gòu)以及耳環(huán)的寬度b決定，一般與d相等。
4.2.2 耳環(huán)
圖 4－1 耳環(huán)結(jié)構(gòu)
耳環(huán)的有關(guān)推薦尺寸：
根據(jù)手冊(cè)可知因?yàn)楦讖紻=125mm
所以
4.2.3 導(dǎo)向套
活塞桿的導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，可以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)型式有：有軸套式和端蓋式兩種，本系統(tǒng)采用有軸套式，并由耐磨材料制成。
最小導(dǎo)向套長(zhǎng)度是指活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞寬度的中點(diǎn)到導(dǎo)向滑套面中點(diǎn)的距離。若導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，將使液壓缸因徑向間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作的穩(wěn)定性。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的計(jì)算公式為：
式中 L——液壓缸的最大行程 m
D——液壓缸的內(nèi)徑 m
4.2.4 排氣閥
如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者是沒有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍然會(huì)存有空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。例如，液壓導(dǎo)軌磨床在加工過程中，如果工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)液壓缸內(nèi)存有空氣，就會(huì)引起工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的顫振和爬行，這不僅會(huì)影響被加工表面的粗糙度和形位公差等級(jí)，而且會(huì)損壞砂輪和磨頭等機(jī)構(gòu)。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外，必須要在液壓缸上安設(shè)排氣閥。因?yàn)橐簤焊资且簤合到y(tǒng)的最后執(zhí)行元件，會(huì)直接反映處殘留空氣的危害。排氣閥的位置要安排合理，垂直安裝的液壓缸，應(yīng)盡量設(shè)置在端蓋處，但應(yīng)與壓力腔相通，以便安裝后調(diào)試前排除液壓缸內(nèi)的空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮，不會(huì)讓空氣油積存的殘留死角。
經(jīng)綜合考慮，本系統(tǒng)將排氣閥安裝在液壓缸上方靠近端蓋處。選用M12的整體式排氣閥，閥體與閥針合為一體，用螺紋與缸蓋連接。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔擠出缸外。這種排氣閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便，但螺紋與錐面密封處的同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會(huì)造成外泄漏。
4.2.5 密封圈
安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。本系統(tǒng)選用O形密封圈，它是一種截面為圓形的橡膠圈，主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)。與其它密封件相比，它主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴.結(jié)構(gòu)小巧，拆裝方便；⑵.靜動(dòng)密封均可使用；⑶.動(dòng)摩擦阻力比較??；⑷.使用單件O形密封，可對(duì)兩個(gè)方向其密封作用；⑸.加工低廉。
選用型號(hào)：
活塞與缸壁接觸的溝槽內(nèi)：GB/T3452.3-1988 125×2.65
活塞與活塞桿接觸的溝槽內(nèi)：GB/T3452.1-1992 40.0×1.80
導(dǎo)向套與活塞桿接觸的溝槽內(nèi)：GB/T3452.3-1988 62×1.80
導(dǎo)向套與缸壁接觸的溝槽內(nèi)：GB/T3452.3-1988 125×2.65
4.2.6 活塞和緩沖裝置
活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一致，設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)時(shí)確定它的結(jié)構(gòu)型式。一般根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選活塞的結(jié)構(gòu)型式，通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞用活塞環(huán)，“0”形密封圈、“Y”形密封圈、迷宮密封等；組合活塞采用組合密封圈，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工作量大。因此，我用整體活塞。
活塞厚度b一般為活塞外徑的0.6～1.0倍，材料用45鋼。
本系統(tǒng)取0.6倍:
活塞桿內(nèi)的緩沖柱塞要保證與軸線的同心，最好與活塞桿做成一體。
5 液壓缸的校核
5.1 液壓缸的校核
通過比較，液壓缸的材料選定為45鋼，當(dāng)直徑大于16mm時(shí)，此種材料的抗拉強(qiáng)度為600Mpa，則
圓筒壁橫截面上的應(yīng)力
圓筒壁縱向截面上的應(yīng)力
缸筒上是二向應(yīng)力：，，
用第四強(qiáng)度理論
鉸接處是三向應(yīng)力：，，
由此可見，滿足強(qiáng)度要求。
5.2 活塞桿的強(qiáng)度校核
一般按受力狀況所確定的活塞桿直徑d，其強(qiáng)度可以滿足要求，為確保無(wú)誤，可按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：
式中 F——活塞桿承受的負(fù)載力，是
[]——活塞桿材料的許用應(yīng)力，由前面計(jì)算可知是75Mpa
由此可見，活塞桿的實(shí)際值0.063m>0.033m，滿足強(qiáng)度要求。
活塞桿承受軸向壓縮載荷時(shí)類似于壓桿，當(dāng)負(fù)載超過一定數(shù)值時(shí)，液壓缸整體將出現(xiàn)縱向彎曲，呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。為此，活塞桿承受的負(fù)載力不能超過使它保持穩(wěn)定所允許的臨界負(fù)載力，臨界負(fù)載力于活塞桿直徑、長(zhǎng)度、材料性質(zhì)以及液壓缸安裝方式有關(guān)，當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度于其直徑之比大于10時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料力學(xué)的壓桿穩(wěn)定理論對(duì)對(duì)活塞穩(wěn)定性進(jìn)行校核。本系統(tǒng)就屬于這種情況。
活塞桿由45鋼制成，穩(wěn)定安全系數(shù)＝8～10，只要滿足
式中 ——臨界壓力
——實(shí)際工作壓力
，
式中 E——材料的彈性模量，210Gpa
I——橫截面慣性矩
d——活塞桿直徑，0.063m
——壓桿的長(zhǎng)度系數(shù)，活塞桿一端固定，一端自由，故取2
，滿足穩(wěn)定要求
結(jié) 論
到如今，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算快接近尾聲了，在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
致 謝
時(shí)間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸液壓夾緊裝置的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。
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