本科畢業(yè)設(shè)計 (論文)開題報告學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動 化指導(dǎo)教師 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 鐵路貨車輪對滾動軸承壓裝機(jī)設(shè)計本課題研究的意義：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)計的意義和內(nèi)容 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)的文獻(xiàn)綜述總體設(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 s3.1.2.2 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文獻(xiàn)綜述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 N3.1.2.4 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 Mpa3.2.1.2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定由公式有 ??134R=cmp???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 cm1p; 為系統(tǒng)背壓，在這取 0 計算，即無背壓。則：paM312360,15,9dmd??查[1]表 2-4（GB2348-80）取 .25D查[1]表 2-3 、2-5 取 。1 360,1,90mdm?, 。1Ppq?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??2ypD???式中 ——液壓缸壁厚（m）; ?文 獻(xiàn) 綜 述——液壓缸內(nèi)徑（m）;D——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25 1.5）/倍（ ）;yp :paM——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:無縫鋼管：?????10??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 ??20.43yptD??有孔時 ??2200.43()ypt d???式中 ——缸蓋有效厚度（mm）;t——缸蓋止口內(nèi)徑（mm）;2D——缸蓋孔的直徑（m）.0d得 =15mm.2t=45mm3=45 mm4t文 獻(xiàn) 綜 述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1802571.2LDm???式中 ——液壓缸的最大行程;L——液壓缸內(nèi)徑。D3.2.1.7 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。203:一級缸缸體內(nèi)部長度 13457246Lt m????二級缸缸體內(nèi)部長度 101572BC?缸體外形尺寸為 134572462Lt m????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。BL10d3.2.2 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:214pFf???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;1pF－－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f缸的機(jī)械效率 進(jìn)行估算。cm?文 獻(xiàn) 綜 述－－液壓缸的機(jī)械效率，一般 =0.9-0.97。cm?cm?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： 2ypD???????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） ；yp---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+2δ1D?式中 值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取 110 /mm。1D3.2.2.4 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/mm3.2.2.7 缸體長度的確定文 獻(xiàn) 綜 述缸體長度取 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： 0.4132p???????????????代入數(shù)值，計算：=1.77/mm15.7???????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： 221()4fcpFpF????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： ??0.4132ypD???????????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：1DD+2δ1?式中 值按經(jīng)驗(yàn)選取 100 /mm。13.2.3.4 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： 20.43yptD??????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： 0.4132pD???????????????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?jiān)齐?[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