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本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 彭取 學(xué) 號 214070319 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 黃開有 職 稱 教 授 所在院系 機(jī)械工程系 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 產(chǎn)品設(shè)計 課題名稱 大中型滾動軸承壓裝機(jī)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的意義和內(nèi)容? 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 本課題研究的意義： 由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制以及研制者對軸承壓裝過程的認(rèn)識不足，經(jīng)過十多年來的生產(chǎn)實(shí)踐，滾動軸承在壓裝過程中記錄的時間－－壓力關(guān)系曲線的不足之處日趨明顯。為了達(dá)到軸承壓裝曲線具有真實(shí)反映壓裝質(zhì)量的目的，必須采用滾動軸承在壓入軸頸過程中記錄它的移動量與之對應(yīng)的壓力值組成的位移－－壓力曲線。大中型滾動軸承壓裝機(jī)正式為了適應(yīng)這種要求而研制生產(chǎn)的新一代滾動軸承壓裝機(jī)。 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容梗概： 大中型型滾動軸承壓裝機(jī)(以下簡稱壓裝機(jī))是用于鐵路車輛滾動軸承壓裝的專用設(shè)備。 壓裝機(jī)由機(jī)體、液壓站和控制臺三部分組成。三部分相對獨(dú)立，必要時可單獨(dú)使用在不同場合。 機(jī)體由床身、支座、主油缸、輔助油缸及輪對夾緊機(jī)構(gòu)組成。本機(jī)床身、支座在強(qiáng)度和剛度上較以前有很大的提高，主油缸設(shè)計獨(dú)特，具有良好的使用性能。液壓站的結(jié)構(gòu)和液控原理經(jīng)過多年的考驗(yàn)，密封性能好，可靠。集成塊主體采用鍛剛制造，六面磨削加工。控制臺為流行的計算機(jī)操作臺結(jié)構(gòu)，強(qiáng)弱電分柜安裝，抗干擾能力強(qiáng)。壓裝機(jī)既能兩頭同時壓裝軸承，也可以單頭壓裝軸承，通過更換壓裝缸前端的引導(dǎo)套和壓裝蓋，并對控制系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改后，可以壓裝197726和352226兩種軸承。 本畢業(yè)設(shè)計任務(wù)簡介及設(shè)計的基本思路 本畢業(yè)設(shè)計任務(wù)簡介 本次設(shè)計主要是針對大中型軸承壓裝機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計，而控制部分和液壓站部分不需要進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)已有的資料和到現(xiàn)場進(jìn)行觀察，從而設(shè)計出達(dá)到要求和需要的軸承壓裝機(jī)。 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分。液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。著手設(shè)計時，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)的結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 本畢業(yè)設(shè)計的基本思路 a．明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 b．工況分析(動力分析、運(yùn)動分析) c．確定主要參數(shù) d．編制液壓元件工況圖 e．?dāng)M訂液壓系統(tǒng)圖 f．選擇和設(shè)計液壓元件 g．液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)算 h．繪制正式工作圖、編制設(shè)計說明書 1.1 軸承壓裝機(jī)液壓缸的設(shè)計及計算 3.1.1 分析工況及設(shè)計要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖 以下是液壓系統(tǒng)原理圖: （圖6） 3.1.2 計算液壓缸的外負(fù)載 3.1.2.1 壓裝缸 已知壓裝力為196 KN，最大壓裝力為475 KN并保壓5 s 3.1.2.2 夾緊缸 根據(jù)壓裝時的夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步確定夾緊力為6000 N 3.1.2.3 頂起定位缸 因?yàn)槭莾蓚€缸對稱分布，而輪對重1000 kg，所以每個缸的負(fù)載為500*9.8=4900 N 3.1.2.4 確定系統(tǒng)的工作壓力 系統(tǒng)分別有高壓和低壓，高壓處最高為9.5/Mpa，低壓處最高為2.5/Mpa，不得超過此數(shù)值，具體請參考液壓原理圖 3.2 確定液壓缸的幾何參數(shù) 3.2．1 壓裝缸尺寸計算： 3.2.1.1 液壓缸工作壓力的確定 工進(jìn)時為9.5 Mpa，快進(jìn)時為2.5 Mpa 3.2.1.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 由公式有 其中R為最大壓裝力475 KN; 為機(jī)械效率0.95;為最大輸出壓力9.5 ;為系統(tǒng)背壓，在這取0計算，即無背壓。則： 查[1]表2-4（GB2348-80）取. 查[1]表2-3 、2-5 取。 , 。 3.2.1.3 液壓缸壁厚和外徑的計算 液壓缸的壁厚友液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。 查公式有 式中——液壓缸壁厚（m）; ——液壓缸內(nèi)徑（m）; ——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）/倍（）; ——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:無縫鋼管： 一級缸的內(nèi)徑計算 查[2] 表4-11及C 表2-115 采用外徑為160mm,壁厚為18mm的無縫鋼管。 同理取活塞桿材料為外徑90mm,壁厚5mm的無縫鋼管。 二級缸的內(nèi)徑計算 查[2] 表4-11及C 表2-115 采用外徑為325mm,壁厚為38mm的無縫鋼管。 3.2.1.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照[1] 表2-6中的尺寸系列來選取標(biāo)準(zhǔn)值。 一級缸工作行程長度為200mm； 二級缸工作行程長度為400mm. 3.2.1.5 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。 無孔時 有孔時 式中 ——缸蓋有效厚度（mm）; ——缸蓋止口內(nèi)徑（mm）; ——缸蓋孔的直徑（m）. 得=15mm. =45mm =45 mm 3.2.1.6 最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)的距離H 稱為最小導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H 應(yīng)滿足以下要求 式中——液壓缸的最大行程; ——液壓缸內(nèi)徑。 3.2.1.7 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形尺寸長度還要考慮到兩端缸蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的/倍。 一級缸缸體內(nèi)部長度 二級缸缸體內(nèi)部長度 缸體外形尺寸為 3.2.1.8 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算 因兩級液壓缸支承長度，故無須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性。 3.2.2 定位缸及其主要尺寸的確定 3.2.2.1 液壓缸工作壓力的確定 參見手冊1（《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊）》，定位缸的壓力取2．0/Mpa。 3.2.2.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 由公式： 可得: 其中: D－－液壓缸柱塞直徑 －－液壓缸工作壓力,初算時可取系統(tǒng)工作壓力; F－－工作循環(huán)中的最大的外負(fù)載； －－液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不容易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。 －－液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97。 由計算得到的數(shù)據(jù)，根據(jù)液壓缸活塞桿直徑系列（GB2348-80）再結(jié)合實(shí)際，圓整為70mm。 3.2.2.3 液壓缸壁厚和外徑的計算和選取 其壁厚按下面的公式計算： 式中：δ---液壓缸的壁厚（m）； D---液壓缸的內(nèi)徑（m）； ---試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍（Mpa）； ---缸筒材料的許用壓力，其值為：鍛鋼：=110～120/Mpa； 鑄鋼：=100～110 /Mpa；無縫鋼管：=100～110 /Mpa； 高強(qiáng)度鑄鐵：=60 /Mpa；灰鑄鐵：=25 /Mpa。 D+2δ 式中值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取110 /mm。 3.2.2.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，在這里，柱塞缸的工作行程為140/mm。屬于活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）的第2優(yōu)先組。 3.2.2.5 缸蓋厚度的確定 這里按經(jīng)驗(yàn)選取缸蓋厚度為25/mm。 3.2.2.6 最小導(dǎo)向長度的確定 由于選取的是柱塞缸，導(dǎo)向長度相對來說要加長點(diǎn)，這里選取導(dǎo)向長度為70/mm 3.2.2.7 缸體長度的確定 缸體長度取250/mm，沒有超出規(guī)定的要求。 3.2.2.8 計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度 由于柱塞直徑D與其壁厚δ的比值小于10，所以這里用厚壁筒強(qiáng)度計算公式估計： 代入數(shù)值，計算： =1.77/mm 3.2.3 夾緊缸及其主要尺寸的確定 3.2.3.1 液壓缸工作壓力的確定 夾緊缸主要起到的是徑向的推力，從而推動頂桿，使之夾緊輪對，這里夾緊缸的工作壓力最大不超過2.5/ Mpa。選取2.0/Mpa計算。 3.2.3.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 由公式： 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80）將所得數(shù)值圓整為80/mm。 根據(jù)活塞桿直徑可由d/D值計算所得，由計算所得的D根據(jù)工作壓力和參考]《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》，結(jié)合活塞桿直徑系列（GB2348-80），活塞桿直徑可選?。篸=45/mm。 3.2.3.3 液壓缸壁厚和外徑的計算和選取 按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計算： 按經(jīng)驗(yàn)選取，在這里選取10/mm。 液壓缸壁厚算出后，即可以求得缸體的外徑為： D+2δ 式中值按經(jīng)驗(yàn)選取100 /mm。 3.2.3.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，在這里，夾緊缸的工作行程為112 /mm。屬于活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）的第2優(yōu)先組。 3.2.3.5 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，無孔時，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下式計算： 這里按經(jīng)驗(yàn)選取缸蓋厚度為22mm。 3.2.3.6 最小導(dǎo)向長度的確定 參考液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計工具書，將夾緊缸的最小導(dǎo)向長度定為40/mm。 3.2.3.7 缸體長度的確定 缸體長度取212/mm，沒有超出規(guī)定的要求，符合條件。 3.2.3.8 計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度 這里用厚壁筒強(qiáng)度計算公式估計： 按經(jīng)驗(yàn)選取的壁厚10/mm完全符合要求。 經(jīng)校核符合要求。 3.4 液壓系統(tǒng)元件的分析和選擇 3.4.1 確定供油方式 本設(shè)計中，采用的是YB-E32/63雙聯(lián)葉片泵 3.4.2 調(diào)速方式的選擇 減少油口在液壓原理上實(shí)質(zhì)是利用壓力變化的作用，也就是說，大中型滾動軸承壓裝機(jī)在壓裝過程中，會出現(xiàn)兩個油缸不同的情況時（可通過觀察兩個壓裝油缸上的壓力表），而兩缸仍能繼續(xù)同時進(jìn)行壓裝。分流閥調(diào)節(jié)示意圖如圖8： （圖9） 3.4.3 速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路。 3.4.4 夾緊回路的選擇 這里采用失電夾緊方式。 3.4.5 定位回路的選擇 這里采用失電夾緊方式。 3.4.6 傳感器和調(diào)理器的選擇 本機(jī)選用壓阻式壓力傳感器，型號為CYG-30。調(diào)理器是一臺高精度，低漂移的直流放大器，本機(jī)配用TKF-1型信號調(diào)理器。 3.7 壓裝機(jī)及其環(huán)境的布置 壓裝機(jī)由機(jī)體、液壓站和控制臺三部分組成，液壓站和控制臺相對主機(jī)應(yīng)該就近布置，現(xiàn)場的鋼軌與機(jī)體上的導(dǎo)軌應(yīng)該聯(lián)結(jié)平整。壓裝機(jī)工作時，床身承受很大的拉力和彎矩，因此基礎(chǔ)應(yīng)該搗實(shí)摸平，按照基礎(chǔ)圖的要求完成。機(jī)體就位時下部應(yīng)該墊平，特別是全部地腳螺栓處要墊實(shí)。地腳螺栓為受力件，一定要埋牢固，以防止在工作中松動從而引起床身變形，影響壓裝檢測精度。 設(shè) 計 提 綱 分析工況及設(shè)計要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖 計算液壓缸的外負(fù)載 確定液壓缸的幾何參數(shù) 壓裝缸尺寸計算 定位缸及其主要尺寸的確定 夾緊缸及其主要尺寸的確定 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾緊液壓缸和定位液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓系統(tǒng)元件的分析和選擇 液壓站的結(jié)構(gòu) 液壓缸的調(diào)整 壓裝機(jī)及其環(huán)境的布置 設(shè)計總結(jié) 鳴謝 參考文獻(xiàn) 設(shè)計進(jìn) 度安排 及主要 參考文 獻(xiàn) 設(shè)計進(jìn)度安排： 2011.3.1——2011.3.15 開題報告，廣泛收集設(shè)計相關(guān)資料 2011.3.17——2011.5.20 根據(jù)收集好的資料認(rèn)真做好設(shè)計，并定期向指導(dǎo)老師匯報進(jìn)度。 2011.5.21——2011.5.23 定稿 2011.5.25——2011.6.02 準(zhǔn)備答辯 主要參考文獻(xiàn)： [1] 楊培元,朱福元.[液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.12 [2]張利平.[液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.6 [3]劉新德.[袖珍液壓氣動手冊].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.1 [4]吳宗澤,羅圣國.[機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊].2版.北京:高等教育出版社,1999 [5]嚴(yán)金申,張培生.[液壓傳動].北京:國防工業(yè)出版社,1979.12 [6]中國石油物資公司.[軸承手冊].北京:石油出版社,1991 [7]張云電.[薄壁缸套生產(chǎn)技術(shù)].北京:國防工業(yè)出版社,2001.11 [8]王成燾,倪劍勇,倪學(xué)海.[滾動軸承的配合與裝拆工藝].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.3 [9]葉君.[實(shí)用緊固件手冊].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.9 [10]成大先.[機(jī)械設(shè)計手冊],液壓傳動篇.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.1 [11]成大先.[機(jī)械設(shè)計圖冊].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.1 [12]成大先.[機(jī)械設(shè)計手冊],聯(lián)結(jié)與緊固篇.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.1 [13]趙應(yīng)樾.[常用液壓缸與其修理].上海:上海交通大學(xué)出版社,1996 指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日