《試驗機液壓系統(tǒng)及力學試驗臺的研制【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《試驗機液壓系統(tǒng)及力學試驗臺的研制【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設計 (論文 ) 生物材料動態(tài)力學實驗機的研制 F 生姓名 學院名稱 專業(yè)名稱 指導教師 20**年 5 月 27 日 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) I 摘要 本課題完成了人工髖關節(jié)模擬試驗機液壓系統(tǒng)及力學試驗臺的研制。該試驗設備主要由機械傳動部分、溫控系統(tǒng)及液壓加載系統(tǒng)組成。試驗機液壓系統(tǒng)的特性是根據(jù)模擬人工髖關 節(jié)受力特點，可實現(xiàn)交流負載。該液壓加載系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)關節(jié)頭試件的前進、后退及載荷的施加。實驗臺的工作原理是將股骨頭和髖臼部件試樣按照其正常位置安裝于試驗臺上，通過試驗裝置使兩者之間產(chǎn)生規(guī)定的隨時間變化的負載。該液壓系統(tǒng)及試驗臺設計時考慮的主要因素是如何實現(xiàn)交流加載特征（交流液壓站），使其提供的載荷能在試驗室環(huán)境中正確模擬人體髖關節(jié)的實際受力工況，以使試驗機產(chǎn)生的運動形式與人工關節(jié)實際使用條件相一致，從而可以準確、可靠地測試人工關節(jié)材料的生物摩擦學特性參數(shù)，為臨床應用提供指導性試驗數(shù)據(jù)。 關鍵詞 人體 髖關節(jié)；模擬實驗；液壓加載系統(tǒng) 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) he a of of of of on of of is to is to in to C it in in so of of of of of to of to a 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) I 目 錄 摘要 .................................................................................................................................................. I ........................................................................................................................................ 緒論 ............................................................................................................................................. 1 言 ...................................................................................................................................... 1 工髖關節(jié)模擬試驗機的分析與研究 .............................................................................. 1 工髖關節(jié)假體材料的性能要求 ....................................................................................... 1 課題研究內(nèi)容擬解決的主要問題 .................................................................................. 2 2 髖關節(jié)結構及運動分析 ............................................................................................................. 3 體髖關節(jié)結構 ................................................................................................................... 3 關節(jié)運動分析 .................................................................................................................. 3 工髖關節(jié)結構 .................................................................................................................. 6 驗機的工作原理 .............................................................................................................. 6 3 液壓系統(tǒng)設計 ............................................................................................................................. 8 壓加載系統(tǒng)的設計流程 .................................................................................................. 8 壓加載系統(tǒng)的工作原理 .................................................................................................. 8 壓加載系統(tǒng)的回路設計 .................................................................................................. 8 壓系統(tǒng)的參數(shù)計算 .......................................................................................................... 9 壓缸主要參數(shù)的確定 ................................................................................................ 9 壓泵的性能參數(shù)計算 ............................................................................................. 11 壓元件的選擇 ................................................................................................................ 12 制閥的選擇 ............................................................................................................. 12 助元件的選擇 ......................................................................................................... 14 4 液壓缸主要零部件設計 ........................................................................................................... 15 筒 ..................................................................................................................................... 15 筒結構 ..................................................................................................................... 15 筒材料 ..................................................................................................................... 15 筒計算 ..................................................................................................................... 16 塞 .................................................................................................................................... 18 塞結構 ..................................................................................................................... 18 塞與活塞桿 的連接形式 ......................................................................................... 18 塞的密封 ................................................................................................................. 18 塞材料 ..................................................................................................................... 20 塞尺寸及加工公差 ................................................................................................. 20 塞桿 ................................................................................................................................. 20 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 活塞桿結構 ................................................................................................................. 20 塞桿的材料和技術要求 ......................................................................................... 21 塞桿的計算 ............................................................................................................. 21 5 液壓站的設計 ........................................................................................................................... 23 壓泵站 ............................................................................................................................ 23 壓 泵站的類型選擇 ......................................................................................................... 23 壓油箱及其附件 ............................................................................................................. 23 箱的用途與分類 ..................................................................................................... 23 箱的構造與設計要點 ............................................................................................. 23 箱的容量及計算 ..................................................................................................... 24 準油箱的規(guī)格及外形尺寸 ..................................................................................... 25 路板的設計 .................................................................................................................... 26 式集成的結構特征 ................................................................................................. 26 路板的設計要點 ..................................................................................................... 26 路板設計說明 ......................................................................................................... 26 結論 ............................................................................................................................................... 30 致謝 ............................................................................................................................................... 31 參考文獻 ....................................................................................................................................... 32 充值后就可以下載此設計說明書。全套資料包含有相應的 明書（附帶：外文翻譯）和 紙（共計 9 張圖 紙）。 需要全套資料的朋友請 加 1： 1459919609 或 2： 1969043202， 需要其他設計題目直接聯(lián)系?。?！ 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 1 緒論 言 人工關節(jié)是模擬人體關節(jié)制成的植入性假體，以代替病變或損傷的關節(jié)并恢復其功能。人工關節(jié)的研制、開發(fā)是一門跨領域的交叉學科，涉及到材料學、力學、生物學、成型技術和醫(yī)療等多門學科的知識，需要多方面的科研人員不斷探索。其中，對人工關節(jié)生物摩擦學特性的研究由于直接關系到置換關節(jié)的使用質量和臨床壽命而備受人矚目。人體關節(jié)屬于身體活動的連接機構，接觸界面間必然發(fā)生相對滑動，因此會 產(chǎn)生摩擦、磨損和潤滑等摩擦學問題。摩擦副結構設計、材料選擇、摩擦磨損特性評價以及摩擦過程、磨損機理的研究都需要進行摩擦學試驗。由于摩擦磨損測試涉及整個摩擦學系統(tǒng)，試驗時外部因素（接觸方式、運動類型、載荷、速度、溫度、時間、介質及環(huán)境氣氛等）和內(nèi)部因素（材料性質、表面狀態(tài)、潤滑劑性能等）改變時都會導致測試結果發(fā)生變化。近期的研究工作已證明人工關節(jié)磨損時產(chǎn)生的磨損顆粒與置換關節(jié)的無菌性松動有直接關系。因此，積極開展人工關節(jié)生物摩擦學特性方面的研究，掌握置換關節(jié)材料在生物機體環(huán)境內(nèi)的摩擦磨損行為規(guī)律，在人工關節(jié)的 開發(fā)中引入摩擦學設計（包括基于生物力學的關節(jié)配副載荷最小化研究、假體固定的微動摩擦學行為研究和關節(jié)材料磨損顆粒生成機理及有效識別等），對于提高人工關節(jié)的使用質量，延長其臨床壽命和減輕患者痛苦具有重要的現(xiàn)實意義。 工髖關節(jié)模擬試驗機的分析與研究 人工關節(jié)的磨損，尤其是人工髖關節(jié)的磨損，是一個重要的臨床問題。人工關節(jié)的磨損不僅能造成關節(jié)假體本身的破壞而引起機械性失效，還會產(chǎn)生大量磨損顆粒引導假體周圍骨溶解。 1965年以來，研究者相繼開發(fā)關節(jié)模擬實驗裝置，曾采用銷盤磨損實驗、環(huán)盤磨損實驗、四球磨損實驗 及塊環(huán)磨損實驗等，但實驗設備由于結構限制無法進行全尺寸關節(jié)副摩擦實驗，而且在試件偶副接觸方式提供的運動形式以及載荷性質上，都與關節(jié)的實際工況相距甚遠。因此，要求新的模擬試驗機在實驗室環(huán)境中能夠更真實地模擬人體髖關節(jié)的運動情況及運動環(huán)境，為不同髖關節(jié)材料的臨床應用提供較為準確可靠的試驗數(shù)據(jù)。 困擾關節(jié)模擬試驗機發(fā)展的一個重要因素是試驗機工位太少。大多數(shù)試驗機在一次試驗過程中只能容納一個關節(jié)摩擦副，在這種試驗設備上完成 2× 106～ 3× 106轉（相當于關節(jié)假體在病人體內(nèi) 2～ 3年的運動量）的試驗工作需要 2～ 3個月的 時間。針對這一問題，研究者提出了多工位試驗機的概念。到目前為止，有各種多工位試驗機乃至 100工位的試驗機在研究中使用。多工位試驗機可同時進行多副人工關節(jié)偶件對比試驗，因此試驗周期短，對試驗數(shù)據(jù)的對比分析可靠度高。 工髖關節(jié)假體材料的性能要求 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 人體髖關節(jié)是受力復雜的負重關節(jié) , 同時承受拉力、壓力、扭轉和界面剪切力以及反復疲勞、磨損的綜合作用 , 每年要承受 100～ 300萬次循環(huán)的體重負荷 , 并且由于其長期植入體內(nèi) , 要經(jīng)受體液的腐蝕作用。鑒于特殊的使用環(huán)境 , 對髖關節(jié)假體材料的性能提出了很高的要求。臨床 醫(yī)學認為 , 人工髖關節(jié)作為植入器官應具備以下幾項性能 : (1)生物相容性。生物組織相容性要求髖關節(jié)假體材料不能對周圍組織產(chǎn)生毒副作用 , 組織對植入材料無排斥反應 ; 生物力學相容性要求髖關節(jié)假體材料的彈性模量、強度和韌性與人的皮質骨相匹配 , 在負載情況下 , 髖關節(jié)假體與所接觸的組織所發(fā)生的形變要彼此協(xié)調 , 并且植入期間假體材料與周圍的骨組織結合良好 , 不發(fā)生松動和下沉 ; (2)生物摩擦學性能。要求髖關節(jié)假體材料的摩損率低 ,磨損顆粒數(shù)量少且對人體組織無不良影響 ; (3)抗腐蝕、耐疲勞性能。要求髖關節(jié)假體材料在人 體環(huán)境中經(jīng)受化學腐蝕和電化學腐蝕而不失效 , 在人體循環(huán)疲勞作用下不損傷 ; (4)制備工藝和服役壽命。要求髖關節(jié)假體材料易于合成和制造 , 便于批量生產(chǎn)和質量檢測 , 設計服役壽命應達到 10～ 20年。 各種人工髖關節(jié)材料都在不斷的發(fā)展和完善之中 , 但都存在各自的不足之處。要進一步改善材料的功能適應性 , 延長其服役壽命 , 提高我國人工髖關節(jié)置換術的水平 , 還有諸多研究工作需要完成。 (1)髖關節(jié)假體材料的表面改性是未來研究的熱點 , 需要不斷探索新的表面改性方法 ,在材料表面合理設計梯度功能涂層以及智能化涂層是極具潛力的 發(fā)展方向 ; (2) 對人體髖關節(jié)生物摩擦行為和潤滑機理進行研究 , 正確掌握髖關節(jié)的運動方式和磨損規(guī)律 , 并有針對性的開展仿生設計 ; (3) 完善髖關節(jié)假體材料性能評價 體系。 課題研究內(nèi)容擬解決的主要問題 本設計是 根據(jù)人類行走時下肢關節(jié)的運動特點，結合醫(yī)學中對人體關節(jié)、骨骼力學性能試驗的要求，研制一套 人工髖關節(jié)模擬試驗機液壓系統(tǒng)及力學試驗臺 。液壓系統(tǒng)設計時考慮的主要因素是如何實現(xiàn)交流加載特征（交流液壓站），使其提供的載荷能在試驗室環(huán)境中正確模擬人體下肢關節(jié)的實際受力工況，以使試驗機產(chǎn)生的加載形式與人 體關節(jié)實際使用條件相一致。力學試驗臺可以在試驗室環(huán)境中準確、可靠地測試生物材料的各項特性參數(shù)，為臨床應用提供指導性試驗數(shù)據(jù)。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 3 2 髖關節(jié)結構及運動分析 體髖關節(jié)結構 人體髖關節(jié)結構髖關節(jié)位于人體中部，是人體中最重要的關節(jié)之一，圖 2 圖 2體髖關節(jié)結構示意圖 髖關節(jié)由股骨頭與髖臼相對構成，屬于杵臼關節(jié)。髖臼內(nèi)僅月狀面被覆關節(jié)軟骨，髖臼窩內(nèi)充滿脂肪，可隨關節(jié)內(nèi)壓的增減而被擠出或吸入，以維持關節(jié)內(nèi)壓的平衡。在髖臼的邊緣有關節(jié)盂緣附著。加深了關節(jié)窩的深度。在髖臼 切跡上橫架有髖臼橫韌帶，并與切跡圍成一孔，有神經(jīng)、血管等通過。關節(jié)囊厚而堅韌，上端附于髖臼的周緣和髖臼橫韌帶，下端前面附于轉子間線，后面附于轉子間嵴的內(nèi)側（距轉子間嵴約 1 厘米處），因此，股骨頸的后面有一部分處于關節(jié)囊外，而頸的前面則完全包在囊內(nèi)。所以股骨頸骨折時，根據(jù)其骨折部位而有囊內(nèi)、囊外或混合性骨折之分。髖關節(jié)周圍有韌帶加強，主要是前面的髂股韌帶，長而堅韌，上方附于髂前下棘的下方，呈人字形，向下附于股骨的轉子間線。髂股韌帶可限制大腿過度后伸，對維持直立姿勢具有重要意義。此外，關節(jié)囊下部有恥骨囊韌帶增強， 可限制大腿過度外展及旋外。關節(jié)囊后部有坐骨囊韌帶增強，有限制大腿旋內(nèi)的作用。關節(jié)囊的纖維層呈環(huán)形增厚，環(huán)繞股骨頸的中部，稱為輪匝帶，能約束股骨頭向外脫出，此韌帶的纖維多與恥骨囊韌帶及坐骨囊韌帶相編織，而不直接附在骨面上。股骨頭韌帶為關節(jié)腔內(nèi)的扁纖維束，主要起于髖臼橫韌帶，止于股骨頭凹。韌帶有滑膜被覆， 內(nèi)有血管通過。一般認為，此韌帶對髖關節(jié)的運動并無限制作用。 關節(jié)運動分析 髖關節(jié)為多軸性關節(jié)，能作屈伸、收展、旋轉及環(huán)轉運動。但由于股骨頭深嵌在髖臼中，髖臼又有關節(jié)盂緣加深，包繞股骨頭近 2/3，所以 關節(jié)頭與關節(jié)窩二者的面積差甚小，徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 4 故運動范圍較小。加之關節(jié)囊厚，限制關節(jié)運動幅度的韌帶堅韌有力，因此，該關節(jié)的穩(wěn)固性大 ， 而靈活性則甚差。這種結構特征是人類直立步行，重力通過髖關節(jié)傳遞等機能的反映。當髖關節(jié)屈曲、內(nèi)收、內(nèi)旋時，股骨頭大部分脫離髖臼抵向關節(jié)囊的后下部，此時若外力從前方作用于膝關節(jié)，再沿股骨傳到股骨頭，易于發(fā)生髖關節(jié)后脫位。 考慮到關節(jié)置換病人的特殊性，此處僅討論人體正常行走時股骨頭在髖臼中的運動軌跡。據(jù)此，首先分析得出人體行走時，髖關節(jié)所做的幾種運動： 圖 2收 /外展、內(nèi)外旋運動 圖 2伸展運動 說明： 1—— 負載軸； 2—— 屈曲 /伸展運動角度； 3—— 內(nèi)收 /外展運動角度； 4—— 內(nèi) /外旋運動角度； 5—— 髖臼部分的極軸； L—— 髖臼部分極軸與負載力線的夾角； N—— 髖臼基底平面與負載力線的夾角，一 般為 57o～ 63o； ； P—— 當內(nèi)收 /外展運動處于中間位置時，股骨柄與負載力線間的夾角； 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 5 1) 內(nèi)收 /外展運動 (: 如圖 2示的髖臼部分與股骨部件間的相對角運動。 2) 屈曲 /伸展運動（ : 如圖 2示的髖臼部分與股骨部件間的相對角運動。 3） 內(nèi) /外旋運動（ : 如圖 2示的髖臼部分與股骨部件間的相對角運動。 4) 極軸（ : 指通過髖臼部分內(nèi)球面中心并垂直于髖臼凸緣平面的軸；如果髖臼沒有凸緣，則是指通過款就部件內(nèi)球面中心并垂直于髖臼基；底平面的軸。 結合實際參照資料，根據(jù) 體正常行走時，髖關節(jié)在一個步態(tài)中的主要運動角度變化如圖 2 變化幅度為 0～ 46o； 變化幅度同為0～ 12o； 位相差π /2； 在足跟離地前 節(jié)彎曲度達到最大；腳尖離地前 節(jié)拉伸度達到最大（ 位：秒）。一個運動周期內(nèi)股骨部件各角運動變化角度如下表 2 表 2個運動周期內(nèi)股骨部件各角運動變化 一個運動周期內(nèi)股骨部件各角運動變化 所占一個運動周期時間的比例（ %）± 1% 0 21 50 62 100 屈曲角（ +）或伸展角（ -）（ o）± 3o 25 25 內(nèi)收角（ +）或外展角（ -）（ o）± 3o 3 7 內(nèi)旋角（ +）或外展角（ -）（ o）± 3o 2 據(jù)圖 2用計算機模擬技術對髖關節(jié)摩擦面上隨機選取點的運動軌跡進行了相應計算，其結果如圖 2以看出，這些點的運動軌跡很不規(guī)則，大致上呈橢圓形，且軌跡形狀隨選取點在球體上位置的不同而有所變化。這一結果表明，天然髖關節(jié)間的相對運動為交叉狀、多方向性復合滑動摩擦。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 6 圖 2體步態(tài)運動步行圖 圖 2取點的滑動軌跡 圖 工髖關節(jié)結構 人工髖關節(jié)假體仿照人體髖關節(jié)的結構，將假體柄部插入股骨髓腔內(nèi)，利用頭部與關節(jié)臼或假體金屬杯形成旋轉，實現(xiàn)股骨的曲伸和運動。 圖 2天然髖關節(jié)相對應，人工關節(jié)也分為股骨球頭和關節(jié)臼窩。為完成人體必需的運動及加工工藝的需要，人工關節(jié)聯(lián)接部分做成凸球－凹球形式。 產(chǎn)品根據(jù)臨床需要，頭部直徑分為 3852隔 2 圖 2工髖關節(jié) 實物照片 驗機的工作原理 人工髖關節(jié)模擬試驗機的工作原理是將股骨頭和髖臼部件試樣按照其正常位置安裝于實驗臺上，通過試驗裝置使兩者之間產(chǎn)生規(guī)定的隨時間變化的負載及相對角運動，股骨頭試件由夾具夾持固定于試驗機主軸上，試驗時載荷的施加由加載油缸完成。向加載油缸的上腔輸入壓力油，活塞桿將向下移動，并通過花鍵軸帶動關節(jié)頭試件壓向臼杯試件。利用液壓系統(tǒng)調節(jié)液壓油的壓強，可滿足試驗時不同載荷要求。圖 2 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 圖 2工髖關節(jié)模擬試驗機實物照片 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 3 液壓系統(tǒng)設計 壓加載系統(tǒng)的設計流程 分析人體髖關節(jié)受力狀況，模擬關節(jié)頭試件的前進、后退及載荷的施加，通過對一系列參數(shù)和指標的分析，提出運用液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)關節(jié)頭的前進、后退的思想，其設計流 程圖如圖 3 圖 3壓系統(tǒng)設計流程圖 壓加載系統(tǒng)的工作原理 試驗機的液壓加載系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)關節(jié)頭試件的前進、后退及載荷的施加，其工作原理圖如圖 3壓系統(tǒng)工作時，活塞桿的前進、后退主要由三位四通電磁換向閥控制。 活塞桿前進時 ,三位四通電磁換向閥處于左位，此時進油路線為：油泵→三位四通電磁換向閥→油缸上腔；回油路線為：油缸下腔→三位四通電磁換向閥→油箱； 活塞桿后退時，三位四通電磁換向閥處于右位，此時進油路線為：油泵→三位四通 電磁換向閥→油缸下腔；回油路線為：油缸上腔→三位四通電磁換向閥→油箱； 三位四通電磁換向閥處于中位時，油泵卸載，油缸不動。 壓加載系統(tǒng)的回路設計 試驗時，開啟電機并將三位四通電磁換向閥置于左位，活塞桿向下移動并帶動上試件（關節(jié)頭）壓向下試件（關節(jié)窩）。當兩試樣接觸時，調節(jié)電磁比例溢流閥并觀察壓力表使油壓滿足試驗條件要求。試驗結束后，首先將三位四通電磁換向閥置于中位。由于該閥中位機能為 時液壓泵出油口油液直接回油箱卸載。蓄能器為了保持壓力穩(wěn)定，會向保壓系統(tǒng)供油、補償系統(tǒng)泄漏。然后將三位四通電磁 換向閥置于右位，開啟電機，油泵輸出壓力油推動活塞上移并帶動上試件后退。 分析人體髖關節(jié)受力、運動狀況 模擬關節(jié)頭的前進、后退時載荷的施加 確定關節(jié)頭步進順序，設計液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，合理選擇液壓元件 復檢并改善此液壓系統(tǒng) 提出用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)控制 檢查 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 1 - 油 箱 2 - 過 濾 器 3 - 單 作 用 葉 片 泵 4 - 電 動 機5 - 單 向 閥 6 - 溢 流 閥 7 - 三 位 四 通 電 磁 換 向 閥 8 - 壓 力 表 開 關9 壓 力 表 1 0 - 加 載 油 缸 1 1 - 電 磁 比 例 溢 流 閥 1 2 - 蓄 能 器圖 3壓系統(tǒng)原理圖 壓系統(tǒng)的參數(shù)計算 壓缸主要參數(shù)的確定 (1) 液壓缸工作壓力的確定 已知最大實驗載荷 P=1t， 最大壓強 按照初定值取缸的工作壓力為 6 (2) 液壓缸內(nèi)徑尺寸的確定 以無活塞桿側作為液壓缸的進油腔，則 14×6 100 00×410×π31 ??? 式 （ 式中： D —— 缸筒 內(nèi)徑 ， p —— 液壓缸工作壓力， 1F —— 實驗載荷， N； 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 按 2348― 1993將所計算的 0? 。 (3) 活塞桿直徑的確定 由上知 D = 50 ?? 1 式 （ 式中： d —— 活塞桿直 徑 ， ? —— 速比，根據(jù)壓力， 按 表 3 表 3壓缸安全系數(shù) 公稱壓力 ≤10 >20 ? 2 22 由所定工作壓力 ? 取 0 ??? 按 2348― 1993將所計算的 d 圓整到相近的標準直徑，得 5? 。 (4) 活塞的理論推力和拉力 0 00 04π 21 ?? 式（ 5 00)－d(4π 222 ??式（ (5) 活塞的最大允許行程 活塞行程 S，在初步確定時，主要是按實際工作需要的長度來考慮，但這一工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程，應首先計算出活塞桿的最大允許計算長度為活塞桿一般為細長桿。 當 10～ 15） d 時，由歐拉公式推導出 ： 式（ 式中： I —— 活塞桿橫截面慣性距， 圓截面 4 40 . 0 4 964?d —— 活塞桿直徑， n —— 液壓缸末端條 件 系數(shù) ； 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力， N； F —— 活塞桿的縱向壓縮力， N； 安全系數(shù)，通常6； 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 E —— 材料的彈性摸數(shù)，鋼材的 25 /101.2 ? ； 將數(shù)據(jù)代入并簡化后 1 0 6 9 m =125不會出現(xiàn)確定的行程與設計的活塞桿直徑相矛盾，達不到穩(wěn)定的要求 ，因此 無須對活塞桿進行修正。 (6) 缸筒 長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應大于內(nèi)徑的 20～ 30倍。 即： ?L （ 20～ 30） D 式（ ＝ 1000～ 1500 式中： L—— 液壓缸缸體長度 ， 實際液壓缸的長度為 225滿足要求。 由此確定： 液壓缸的公稱壓力 P= 液壓缸的內(nèi)徑 D=50 活塞桿直徑 d=25 活塞桿行程 S=125 壓泵的性能參數(shù)計 算 （ 1）確定液壓泵的最大工作壓力??1p 式中 1p —— 執(zhí)行元件的最高工作壓力； p?? —— 執(zhí)行元件進油路上的壓力損失，初定 p?? = 執(zhí)行元件的工作情況可知 錯誤 !未找到引用源。 ， ??? 假使液壓泵的最高工作壓力為額定壓力，則 p ??? 2）確定液壓泵的最大流量qK≥q ?式（ 式中— 同時動作的個執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； K —— 泄露系數(shù)，一般取 K =這里取 K =定系統(tǒng)最大流量為理論流量 qm a x L??，則 L /m .1≥。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 （ 3）選擇液壓泵的規(guī)格型號 由于 葉片泵結構簡單，性能穩(wěn)定，排量范 圍大，壓力流量脈動小，噪聲低，壽命長等一系列優(yōu)點，被廣泛用于機床設備和其他中低壓液壓系統(tǒng)中。因此本液壓系統(tǒng)中選擇 單級葉片泵 。 其葉片泵的型號和參數(shù)指標如表 3 表 3片泵的型號 型號 流量 額定壓力 轉速 傳動功率 重量 0L/450r /（ 4）選擇電動機的規(guī)格型號 液壓泵的電動機功率 P ?? 式（ 式中： P —— 電動機功率， p—— 液壓泵最大工作壓力， 液壓泵的輸出流量， ； p?—— 液壓泵總效率，估取 電動機的型號和參數(shù)指標如表 3 表 3動機的型號 型號 額定功率 滿載轉速 同步轉速 極數(shù) .2 420r /500r / 壓元件的選擇 制閥的選擇 1、 三位四通電磁換向閥 型號： 34徑： 6定流量： 25 L / 力： 接方式：板式連接 重量： 4、溢流閥 型號： 徑： 10定流量： 63 L / 州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 調壓范圍： 接方式：板式連接 重量： 、電磁比例溢流閥 型號： 徑： 10定流量： 63 L / 壓范圍： 接方式：板式連接 重量： 3.2 、壓力表開關 型號： 2E 通徑： 8定流量： 10 L / 力： 350接方式：板式連接 5、截止閥 型號： 徑： 10 力： 20 接方式： 螺紋 連接 6、單向閥 型號： 徑： 3力： 25 定流量： 30 L / 接方式： 管式聯(lián)接 各液壓元件規(guī)格參數(shù)如表 3 表 3選液壓元件規(guī)格參數(shù) 元件名稱 型號 通徑 壓力 額定流量 連接方式 重量 三位四通換向閥 345L/式連接 4流閥 03L/式連接 磁比例溢流閥 03L/式連接 力表開關 2E 8500L/式連接 截止閥 00螺紋連接 單向閥 50L/式聯(lián)接 州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 助元件的選擇 1、 吸油 過濾器 型號： 5× 180L 通徑： 15定流量： 25 L / 濾精度： 180 力損失：〈 、蓄能器 型號： 徑： 40力： 10接方式： 螺紋聯(lián)接 3、空氣過濾器 型號： 氣過濾口徑 ： 25油流量 ： 9L/氣流量 ： 65L/氣過濾精度： 過濾精度： 125μm 4、管接頭 型號： 966徑： 15接方式： 螺紋聯(lián)接 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 4 液壓缸主要零部件設計 筒 筒結構 缸筒結構通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接型式選用，而連接型式又取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。 常見的缸體與缸蓋的連接結構如圖 4 圖 4體與缸蓋的連接結 構 a) 法蘭式連接，結構較簡單，易加工，易裝卸，但是要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以按裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑，它是常用的一種連接形式。 b) 半環(huán)式連接，分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式，半環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結構緊湊，但削弱了缸筒強度。半環(huán)連接應用十分普遍， 常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。 c) 螺紋式連接，有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其特點是外徑小，重量輕，結構緊湊，但缸筒端部結構較復雜，裝卸時要用專門的工具，這種連接形式一般用于要求外形尺寸小，重量輕的場合。 d) 拉桿式連接，缸體最易加工，最易裝卸，結構通用型大，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會拉伸變長，影響密封效果。 e)焊接式連接，強度高，制造簡單，但焊接時易引起缸筒變形。 本設計中缸體、前缸蓋采用焊接式連接；缸體、后缸蓋采用法蘭式連接。 筒 材料 缸筒的材料一般要求有足夠的強度和 沖擊韌性，能承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 壓力而不產(chǎn)生永久變形；有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不產(chǎn)生彎曲。 需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。 本設計中，缸筒采用 35號 鋼，機械預加工后再 調質 到 241～ 285前端蓋采用 底采用 筒計算 (1) 缸筒內(nèi)徑 的確定 由前面計算得到：缸筒內(nèi)徑 0? 。 (2) 缸筒壁厚計算 缸筒壁厚 δ為： 210 ?? ??關于0?的值，可按下列情況分別進行計算： 當 ?D? 時，可用薄壁缸筒的實用計算式： δ m 式 （ 顯然過小 ； 當 D/? = 用實用公式： a xm a ??? ???? ??考慮到 1c 和 2c ， 取壁厚為 5此時 ?D? 式中： 0?—— 為缸筒材料強度要求的最小值， m； 1c —— 為缸筒外徑公差余量， m； 2c —— 腐蝕余量， m； D —— 缸筒內(nèi)徑 ， m； 缸 筒內(nèi)最高工作壓力， p?—— 缸筒材料的許用應力 ， ?? ?； b?—— 缸筒材料的抗拉 強度， (3) 缸筒壁厚驗算 額定工作壓力 以保證工作安全： 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 ? ?M P 0 . 0 6×320×