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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 5 噸液壓舉重機設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 1103 學生姓名 付振啟 指導教師 侯志敏 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 機制 1103 學生 付振啟 畢業(yè)設計 論文 題目 5 噸液壓舉重機設計 畢業(yè)設計 論文 內容 1 計算說明書一份 包括原理介紹 結構尺寸計算及 校核 設計計算說明書統(tǒng)一用 A4 紙 標準格式 正文不少 于 29 頁 2 圖紙折合成 A1 圖不少于 3 張 必須有總裝圖 畢業(yè)設計 論文 專題部分 液壓缸設計 起止時間 2014 年 12 月 8 日 2015 年 6 月 5 日 指導教師 侯志敏 年 月 日 摘要 液壓缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行部分 它是一種壓力流體的機械能來實現(xiàn)直線 往復運動或往復擺動運動能量轉換設備 液壓缸根據其結構形式 可以 分為兩類 活塞式液壓缸和活塞式液壓缸 活塞式液壓缸 活塞缸的出 口壓力和流量 輸出的推力和進度 因為主機和主機的液壓缸機構有直接的聯(lián)系 對于不同的主機和機 構 不同的用途和工作條件的要求 液壓缸的類型和結構是千變萬化的 沒有統(tǒng)一的規(guī)范 不象液壓泵和液壓閥已經標準化了 因此必須根據實 際需要自行設計 液壓缸的設計 液壓缸的基本原料是負載值 加載速度 中風 液壓 缸的結構和安裝要求 液壓缸的設計計算主要是確定液壓缸的壓力和流 量的使用 和液壓缸強度的組件檢查和性能檢查 等等 液壓缸的設計步驟 1 根據液壓缸的工作特性 選擇液壓缸類型和安裝方法 2 根據動力和運動分析 確定主要尺寸參數(shù) 3 設計主要零部件的結構 4 液壓缸的性能計算 液壓缸的設計和使用正確與否 直接影響其性能 沒有故障 在這方 面 經常遇到液壓缸安裝不當 活塞桿在部分負荷下 液壓缸或下垂活塞 和活塞桿的壓桿不穩(wěn)定等等 在本設計中 充分考慮到了這些設計中應 該注意的問題 并且針對液壓缸兩端需要焊接絞座的問題 對金屬的可 焊性進行了分析 關鍵詞 液壓舉重機 液壓缸 活塞桿 Abstract The hydraulic pressure jar is an execution component in the hydraulic pressure system It is one kind transforms the liquid Mechanical energy to realize the straight line reciprocating movment or pressure reciprocation oscillating motion energy conversion installment Hydraulic pressure jar according to their structure form can divide into piston jar and post fill in two kinds of jars The piston jar and the plunger jar input for the pressure and the current capacity outputs for the thrust force and the speed Because the hydraulic pressure jar has direct contacts with job organization on host computer and host computer Regarding different main engine and organization along with use and operating mode request difference hydraulic jar type and structure ever changing does not have the unification the specification Did not like Hydraulic pump and hydraulic valve already standardized therefore had independently to design according to the actual need Designs the hydraulic jar the basic firsthand information is the hydraulic jar load value the load velocity of movement the stroke value the hydraulic jar structural style and installs the request and so on The hydraulic jar Mainly is to determine the design calculation hydraulic jar the working pressure and the current capacity and carry on the intensity Check and hydraulic performance jar spare part checking computations and so on Design step of the hydraulic pressure jar 1 According to the operating mode characteristic of the hydraulic pressure jar choose the type of the hydraulic pressure jar and installation way 2 Analyse according to dynamical and movement confirm the main size parameter 3 Design the structure of the main spare part 4 The performance of the hydraulic pressure jar is calculated The hydraulic jar design and the use is correct or not directly affects its performance and easy otherwise to break down In this respect Meet hydraulic pressure jar install improper cylinder rod is lean towards year to bear hydraulic pressure jar or piston flagging and cylinder rod keep pole mistake question such as being steady often In this design have fully considered the Problems should be paid attention to these designs and needs to weld in view of the hydraulic jar beginnings and ends twists the place the question has carried on the analysis to the metal weldability Key words Perform component Firsthand information Design procedure 目 錄 第一章 引 言 1 1 1 國內外的發(fā)展狀況 1 1 2 液壓缸簡介 4 第二章 設計計算 6 2 1 液壓缸的初步設計 6 2 1 1 液壓缸的工作壓力 6 2 1 2 初選缸筒內徑及活塞桿直徑 7 2 2 液壓缸主要技術性能參數(shù)的計算 8 2 3 液壓缸的主要部件設計 8 2 3 1 缸筒的設計 8 2 3 2 活塞的設計 10 2 3 3 活塞桿的設計 11 2 3 4 端蓋上螺栓的校核 12 2 3 5 導向套的設計 14 2 3 6 缸筒底部厚度 15 2 3 7 密封圈的選用 15 2 3 8 開口銷的選用 16 第三章 金屬的可焊性 17 第四章 液壓缸的選用 18 4 1 液壓缸主要參數(shù)的確定 18 4 2 使用工況及安裝條件的確定 18 4 3 緩沖裝置的選用 18 4 4 密封件的選用 19 4 5 工作介質的選用 19 結 論 20 參考文獻 21 致 謝 22 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 0 第一章 引 言 1 1 國內外的發(fā)展狀況 液壓傳動與機械傳動相比是一種新技術 但是從 17 世紀中葉帕斯卡提出液壓傳 動原理 18 世紀的英格蘭結束了世界上第一個液壓機 石油也有三百歲了 真正促進 現(xiàn)代液壓傳動的使用在工業(yè)在 20 世紀中葉后 因為這是結合微電子甚至接近 能夠提 供在盡可能小的空間盡可能大力量和精確控制 特別是在最近 10 年出現(xiàn)的新事物 由于使用原油成品油作為傳輸媒介 現(xiàn)代液壓傳動 汽車和飛機等 是由 19 世紀的 興起和蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推高 液壓傳動裝置是一個船最早的實踐成功的炮塔換 位 那么只有液壓轉塔車床和磨床 由于缺乏成熟的液壓元件 一些通用機床液壓傳動 的使用直到 1930 年代才介紹 而且還因為各搞一套而無法經驗交流 第二次世界大 戰(zhàn)期間 在一些武器大國 快速響應和行動的液壓傳動和控制設備 它可以極大地提高 武器的性能 也大大促進了液壓技術的發(fā)展 很快變成了內戰(zhàn) 液壓技術和各種標準的 不斷發(fā)展和完善 各種組件的標準化 規(guī)范化 系列化和機械制造 工程機械 農業(yè) 機械 汽車制造等行業(yè) 20 世紀的 60 年代 原子能技術 空間技術 計算機技術 微電子技術 如液壓技術的發(fā)展又向前 使它成為包括傳動 控制 檢測 一個完整 的自動化技術 這是用于國民經濟的各個方面 液壓傳動在一些地區(qū)甚至占據了壓倒 性的優(yōu)勢 例如 國外今日生產的 95 的工程機械 90 的數(shù)控加工中心 95 以上的 自動線都采用了液壓傳動 因此 采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平 的重要標志之一 目前 液壓技術在實現(xiàn)高壓 高速 大功率 高效率 低噪音 耐用 高集成 取 得了重大的進展要求 完美的比例控制 伺服控制 數(shù)字控制技術 也有許多新成果 此 外 液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計 計算機仿真和優(yōu)化 和控制微機的發(fā)展工 作 比如更多的越來越顯示了非凡的成就 液壓技術在中國開始于 1950 年代 其產品主要用于機床和鍛造設備 然后使用拖 拉機和工程機械 自 1964 年從國外引進一些液壓元件生產技術 同時進行設計的液 壓產品 因為我們的國家已經形成了從低壓到高壓液壓部件生產系列 并已廣泛應用于 各種機械設備 80 年代更加速了計劃對西方先進的液壓產品和技術介紹 消化 吸收 和本地化工作 以確保我國液壓技術在產品質量和經濟效益 人才培養(yǎng) 研發(fā)等各方面 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 1 各方面趕上世界水平 在機械工業(yè)部門使用液壓傳動的起點是不一樣的 一些使用它的傳播力量的優(yōu)勢 如工程機械 壓力機械和航空工業(yè)采用液壓傳動的主要原因是其結構簡單 體積小 重量輕 大輸出功率 一些用在操作控制的優(yōu)點 如機采用液壓傳動是以其能實現(xiàn)無級 速度在工作的過程中 容易實現(xiàn)頻繁變換 容易實現(xiàn)自動化 等等 此外 不同的主機的 準確性還可以選擇不同的控制類型液壓傳動裝備 概略地說 近代液壓技術的形成和發(fā)展 迄今已大體上經歷了 標準化 品種 和智能三個階段 1920 年代前后 當現(xiàn)代液壓技術仍處于萌芽狀態(tài)時 它在艦艇炮塔 轉塔車床 磨床 鋸機上的使用都已獲得成功 但是種種原因阻礙了近代液壓技術的發(fā)展 后 來企業(yè)界展開了廣泛的橫向聯(lián)系 組織了協(xié)會 制訂了各種國內 國際標準 普及 了專業(yè)人員培訓和技術考核制度 促使元件生產走上標準化 公用化 系列化的路 程 一般在現(xiàn)代科學和技術的發(fā)展趨勢是 提高機器的效率 減少體積和重量 提高了 輸出功率 液壓傳動餓主要優(yōu)點恰好就突出在這些方面 為此 自 20 世紀 50 年代 末以后的 40 年中 液壓技術在提高工作壓力 增加交通 這意味著加快工作機械 增 加力量 等等 有一個引人注目的發(fā)展 過去液壓系統(tǒng)的工作壓力大都在 2 7MPa 之 間 現(xiàn)在則 20 35MPa 的高壓已用得很多 組件開發(fā)實踐和理論研究的新產品已達 到總結的定性和定量規(guī)律的高度 它使材質的利用 結構的布置和形狀的設計都發(fā)揮 到各自最佳可能的境地 液壓泵 液壓馬達 例如 他們的工作壓力會使附近的材料疲 勞極限 瞬時高壓往往取決于材料屈服點 最高速度為限制條件 不會產生氣泡的最低 速度似乎沒有爬在大負載極限條件下 滑動軸承壓力高 高速下可能出現(xiàn)的溫升來設計 等等 所有這些意味著成就的現(xiàn)代液壓技術的綜合運用相關學科 如力學 材料科學 等 最新成就的結果 當然 液壓技術的大踏步前進也使它的種種缺點突出地顯露了出來 在高壓 高速 大功率下 液壓件中的機件變形 間隙變化 對偶件摩擦發(fā)熱 運動件失蘅 管口連接松動等 會導致磨損加劇 沖擊振動增大 正常的油流受阻 到處跑冒低 漏 這不僅是一種浪費能源 降低組件的使用時間 而且噪聲和泄漏都污染環(huán)境 妨礙 系統(tǒng)的正常使用 如果這個問題不解決 液壓技術將會毫無優(yōu)勢 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 2 所以 30 多年來 防噪 防漏 治污 節(jié)能等改進液壓元件和液壓系統(tǒng)使用質量 的研究工作和實踐驗證從未間斷 一直和液壓傳動的高壓化 高速化和大功率化相 始終 事實上 這些方面的工作也非常突出 例如 增加組件的海外生活在 70 年代改 善生活的液壓部分由 25 倍 在 80 年代 一些液壓泵在原來的基礎上 進一步增加百分 之 25 某種換向閥的濕式電磁鐵曾有通過 2 億次試驗性操作不出現(xiàn)明顯磨損的記錄 在降噪方面 國外在 70 年代就有使液壓泵噪聲聲級平均下降 15dB A 上面的記 錄 并尋出出噪聲聲級和泵浦功率之間的關聯(lián) 在防漏方面 通過密封材質的正確選擇 密封形狀的正確設計 接口技術的更新 淘汰錐管螺紋 采用 熱縮 連接的功能 許多液壓裝置已基本上做到不再漏油 污染的正確選擇過濾器和過濾材料結構 安排 油濾器的位置 既能使液壓系統(tǒng)油位醫(yī)學學位的純潔 使液壓件的可靠工作壽命提高數(shù) 倍到數(shù)十倍 在節(jié)省能量方面 等代的油和水動力恢復實際勘探工作已經取得了很 大的進步 所有這些是在這個過程中液壓技術在種類的具體內容 同時 為了盡可能在固定的空間輸出力量大功率 液壓部分的結構不斷向小型化的 方向發(fā)展 集成 通過管狀配置一盤配置 箱式配置 集成塊配置疊加類型配置 儀器類 型配置 體積小 越來越緊湊 減少中間通道 現(xiàn)在有一些液壓泵 壓力閥 使整個 塞壓閥 安裝在泵殼體 也有一些液壓缸換向閥于一體 簡單地插入高壓油管連接到泵和回水 管連接到油箱 可以構成一個液壓系統(tǒng) 這種裝置不僅結構緊湊 運行可靠 耐用 使用 方便 易于維護 就這樣 液壓技術又跨上了一個新階段 并開發(fā)出眾多新的采取領域來 液壓 傳動和控制時下在航空 航天 雷達 兵工 船舶 海域 能源 動力 勘察 開 采 冶煉 化工 輕工 紡織 農林 建筑 起重 交通 傳遞 鑄工 壓延和機 械制造等行業(yè)內的牢固地位成為毋庸爭辯的事實 但是 隨著客觀現(xiàn)實對液壓裝置要求的不斷提高 許多開關系統(tǒng) 不管設計得 怎樣完善 周到 都無法實現(xiàn)這些要求 不得不讓位于伺服系統(tǒng)和比例系統(tǒng) 于是 液電結合就成為液壓技術發(fā)展中的一種趨向 這種趨向在微電子工業(yè)崛起之后顯得 更為猛烈 液壓技術在 1970 年代中期始 微電子行業(yè)聯(lián)系 并相互結合 在不到 30 年的時間 結 合水平不斷增高高 從簡單的組裝 分散混合的整體集成 各種形式的獨立產品 如數(shù)字 泵 數(shù)字閥 缸 等 高級形式的他們已經編的距離芯片和液壓控制部分 液壓部分或能 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 3 源 檢測反饋裝置 d a 轉換裝置 如集成電路融合為一體 這個鏈接在一起的耦合 體 只要我們收到微處理器或單片機發(fā)送信息 可以實現(xiàn)預先設定的任務 在實踐中 它已成為一個完整的智能單元獨立 智能液壓技術才剛剛開始的階段 但從恒星實踐成功的故事 它的成就是很吸引人 的 折疊繁榮 例如 取消汽車斷路器可以類型汽車 進入容器 根據最緊湊布置位置疊 加 大多數(shù)時間來加載一個 8 單元 微型計算機在一個斷路器 它會按預定程序控制八 個氣缸 結合傳感器運動協(xié)調聯(lián)系 把任務 當卸載操作以相反的順序 另一個例子 駕駛艙模擬器可以 6 液壓缸采用微電腦控制 實現(xiàn)快速 每秒 20 倍 協(xié)調行動 為了使 培訓波音民用飛機的飛行員不需要可以經歷神六自由度的動蕩搖擺 座椅震動 著陸 彈跳等項的運動柑橘人 并能對駕駛員的操作做出擬真的響應 簡而言之 在液壓技術和微電子技術 微型計算機或微處理器控制下 可以進 一步擴大其應用領域 機器人和智能組件的形式使用表單類型 但它的一個最常見的離 子 現(xiàn)在一直在各種產業(yè)海外通用智能硬件的組合 他們只是用適當?shù)能浖梢栽诓?同行業(yè)完成不同的任務 最重要的是可以看到 液壓行業(yè)在國民經濟中的作用是偉大的 它往往可以作 為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志 與世界主要工業(yè)國家相比 我國液壓工業(yè)相當 落后 標準化工作需要繼續(xù)做 工作尚未形成了品種的勢頭 聰明的就準備開始工作 因 此必須急起直追 迎頭追上 1 2 液壓缸簡介 液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件 它是一種流體的壓力能轉換為機械能 以落實直線 往復運動的能量轉換設施 液壓缸結構精簡 工作牢靠 已大規(guī)模應用于液壓系統(tǒng) 可以分成液壓缸推力液壓缸 擺動液壓缸 推力液壓缸分為單作用氣缸 雙作用 液壓缸 液壓缸等幾種成分 液壓缸根據其布局式樣 可以分為兩類 活塞式液壓缸 活塞式液壓缸 活塞式 液壓缸和活塞式液壓缸投入地殼和流量的出口推力和速率 液壓缸的結構可分為氣缸和氣缸蓋 活塞和活塞桿 密封裝置 緩沖裝備與排 氣系統(tǒng)五個部分 一般來說 氣缸和氣缸蓋的結構及其使用的材料 工作壓力 20 時使用鑄鋼 鍛鋼 活塞和活塞桿的結構很多 如錐形銷 式連接 螺絲扣連接半環(huán)交接 常用的密封裝置的液壓缸空閑密封 密封摩擦環(huán) 密封 圈密封 等 排氣系統(tǒng)通常是兩種形式的頂部部分汽缸孔 所有長排氣閥排氣管道連接 到遠處 另一個是透氣塞上汽缸地區(qū)致高的地方 液壓缸排氣系統(tǒng)是必要的 這是由于 油混入大氣或液壓缸很長一段時間不用時入侵空氣積聚在氣缸的最高地位 液壓缸運 動穩(wěn)定性 低速爬行 當影響開始時 換向時 低精密度等等 本規(guī)劃對液壓缸的缸筒和缸蓋 活塞和活塞環(huán) 密封裝置進行了比較詳盡的分 析 計算與設計 同時對液壓鎖進行了設計 并采取 Auto CAD 拓展了參數(shù)化作圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 5 第二章 設計計算 設計液壓缸的基本原始資料是液壓缸負載值 負載運動速度 行程值 液 壓缸的結構形式及安裝要求等 液壓缸的設計計算主要是確定確定液壓缸的結 構尺寸 確定液壓缸的使用壓力和流量 并對液壓缸的零部件進行強度校核和 性能驗算等 設計步驟 1 根據液壓缸的工況特點 選擇液壓缸的類型和安裝方式 2 根據動力和運動分析 確定主要尺寸參數(shù) 3 設計主要零部件結構 4 液壓缸的性能驗算 2 1 液壓缸的初步設計 原始資料是給的負載為 5 噸 上升速度為 0 02m s 下降時為 0 05m s 行 程 3m 主要參數(shù)的確定 液壓缸著重大小參數(shù)總括 液壓缸的缸筒內徑 D 活塞環(huán)半徑 d 2 液壓缸 途程 s 2 1 1 液壓缸的工作壓力 液壓缸的輸出力 F 由任務壓力 p 和活塞環(huán)的使得面積 A 決定 而液壓缸的 出口速率 v 由液壓缸的流量 q 和活塞的有效面積 A 來決定 即 F p A v q A 要求輸出的載荷為 5 噸 考慮安全系數(shù)為 1 2 因為同時有 4 個液壓缸工 作 所以每個液壓缸要輸出的載荷為 5 1 2 10 4 即 F 15000N 2 1 2 初選缸筒內徑及活塞桿直徑 據資料 中表 2 3 1 選用工作壓力為 1 6MPa 即 p 1 6Mpa 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 6 據液壓缸的理論輸出力 F 以及系統(tǒng)選定供油壓力 p 來算出缸筒內徑 D m D 2 1 3410p D 0 1093m 取 100mm35 46 根據組織的速率和選定的液壓泵流量來計算液壓缸的內徑 計算公式 D qv 1 0 93342 材料選 45 抗拉強度 600b 2 mN 屈服強度 355s 伸長率 16 5 選活塞桿直徑 根據速度比要求計算活塞桿直徑 d d D 2 2 1 21v0 5 故 d 100 7 45 取 80mm 材料選 45 抗拉強度 600b 2 mN 屈服強度 355s 伸長率 16 5 2 2 液壓缸主要技術性能參數(shù)的計算 行程時間 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 7 活塞桿伸出時間 s1ts3150v 2 活塞桿縮回時間 602tvS30 5s 2 3 液壓缸的主要部件設計 2 3 1 缸筒的設計 缸筒材料的選擇 一般要求有足夠的強度和沖擊韌性 對焊接的缸筒還要求有良好的焊接 性 據液壓缸的參數(shù) 用途和毛坯的信息來源等可選用以下各類素材 25 S35 等 25CrMo 35CrMo 38CrMoAl 等 ZG200 400 ZG230 450 1Cr18Ni9 ZL105 LF3 LF6 等 ZGAl9 4 ZGAl10 3 1 5 等 缸筒毛坯 普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管 國內外市面上已有 內徑經珩磨或內孔精加工 只需按所需求的尺寸割切無縫鋼管 對此工作要求低于 50 的液壓缸缸筒 務必用 S35 S45 號鋼 且要 調質處理 與端蓋焊接的缸筒 采取 S35 號鋼 預加工后再調質 不與其它組件焊 連的缸筒 使用調質的 45 號鋼 較厚壁的毛坯仍用鑄件或鍛件 或用厚鋼質板卷成筒形 焊接以后退火 焊縫須用 X 光射線或磁力探傷查驗 對缸筒的要求 有足夠的力量 可以長期在高壓下工作和短期動態(tài)測試無永久變形 有足夠的剛度 可以承受活塞側向力和安裝一個沒有彎曲的反應 與活塞密封和導向環(huán)的內表面在摩擦的作用下 穿少了 可以長期工作尺 寸公差水平 形式和位置公差水平足以保證活塞密封圈密封 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連后不 致出現(xiàn)裂紋或過大的變形 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 8 在采用鑄鐵缸筒時 其組織應緊密無滲漏現(xiàn)象 總之 主要的液壓缸缸部件 它與零件 如汽缸缸 油口 一個密封腔 以適應石油的壓 力 同時 它是活塞運動 軌跡 缸筒的計算 結構 選用 E 型重載液壓缸 材料 選用 45 抗拉強度 b 2 60mN 屈服強度 s35 伸長率 16 缸筒內徑 100 外徑 120 壁厚 10 Dm1m 缸筒壁厚驗算 0 35np 21 s 37 97 20 16035MPa 缸筒完全發(fā)生塑性變形的壓力 2 3rLps logD1 64 25 Pa 缸筒徑向變形 21 DE pr 67 50 缸筒內徑采用 級配合8H 0 35 0 42 23 91 28 70 np rLpMPa 缸筒的爆裂壓力 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 9 2 3rpb logD1 2 3 600 logr 20 105 48 MPa 2 3 2 活塞的設計 結構形式 活塞根據密封設施形式來采用其組織式樣 而密封設施則按工作壓力 境 況溫度 介質標準來選定 活塞與活塞桿的聯(lián)結形式 活塞與活塞桿的聯(lián)結形式有 整體聯(lián)結 用于工作壓力較高 活塞直徑較小的情況 螺紋聯(lián)結 常用聯(lián)結方式 半環(huán)聯(lián)結 用于工作壓力 機械振動較大的情況 材料 活塞的材料可不同于缸筒的原料 特別是無導向環(huán)的活塞 無導向環(huán)的活塞 可用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 有導向環(huán)的活塞 可用碳素鋼 20 35 45 鋼 特別情況還可用鋁合金 加工要求 活塞的寬度尺寸 可根據密封結構形式來確定 活塞的外徑 d 對內孔 D 的徑向公差值 按 7 8 級精密度選擇 活塞套設計的注意事項 由于液體壓力的作用下活塞 汽缸反復滑行 從而 它與氣缸的匹配應 適合 既不太近 空隙不能太大 與緊密合作 不僅使最小啟動壓力的增加 減低 了機械效率 并易損壞汽缸和活塞滑動配合 表面空隙太大 將導致液壓缸內部泄 漏 減低容積效率 活塞的結構型式 根據活塞結構密封設備類型 選擇密封設施根據工作條件 通常可分為兩 類 總體和組合活塞 作為一個整體可以使用活塞環(huán) 活塞 O 形環(huán)型 唇形密 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 10 封和迷宮式密封 等等 復合活塞可以采取組合密封圈 但其結構復雜 加工量大 具體結構見零件圖 2 3 3 活塞桿的設計 初步設計 結構 活塞桿采用實心桿體 并且桿外端焊接球頭 材料選用 45 抗拉強度 b 2 60mN 屈服強度 355 s 直徑 80dm 活塞桿的計算 強度計算 許用應力 44 375 ns835 8 08 2 6410dp 26308 417 MPa 危險截面處合應力 1 8n 2dP 1 8 6 53N 40 617knP 36 415 KN 其中 安全系數(shù) 3 5 kn 所以 符合要求 活塞桿采用 Y 型密封圈密封 活塞桿的結構如零件圖所示 2 3 4 端蓋上螺栓的校核 當壓力油進入無桿時 活塞桿處于受壓狀態(tài) 設背壓為零 其輸出壓力為 2 3 21mmFApD4 式中 為無活塞桿腔有效工作面積 D 為液壓缸內徑 p 為工作壓力 為液壓缸的機械效率 當壓力油進入有活塞桿腔時 活塞桿處于受拉狀態(tài) m 設背壓為零 其輸出拉力為 2 22mmFApdp4 4 由上可知 當以無活塞桿腔作為工作腔時 輸出推力為最大 而運動速度 為最小 故只需要校核后端蓋上的螺栓強度即可 而此時活塞桿受的壓力為 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 12 15000N 后端蓋上的螺栓受拉力 并且屬于緊螺栓聯(lián)接 故螺紋一部分不但受預緊 力 所產出的拉應力 同時還受螺紋副間的摩擦力矩 所產生的改變應力的作PQ1T 用 拉伸應力 0 6 0 7 p21Qd4 P s1A 螺栓材料的屈服極限s 螺栓危險截面的面積 1A1A 2d4 0 6 355 3 14 4 96310NpQ 2 故 0 61s21d0 64 s 213N 2m 扭轉應力 2 2pv p1 2T v31 1zdQtanQdtanW64 4 關于常見的 M10 M68 鋼制普通螺絲扣 將 取分等值代入 并取1d2 arctan arctan0 15 則得 0 5 178 N v vf T m 因為螺栓材料的塑性材料 拉伸和扭轉應力 因此 根據第四強度理論來確定應力 計算的螺紋部分 即 222caT330 51 3 螺栓連接 因此 盡管復合應力的影響通過拉伸和扭轉 但計算可以根據純拉伸螺 栓強度計算 將會增加緊張只有 30 為了考慮轉矩的影響 出于螺栓是受預緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接 這種受力形式的緊螺栓聯(lián) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 13 接應用最廣 安裝時均勻擰緊各螺栓 每個螺栓受有預緊力 F 在軸向載荷pQ 下工作時 由于彈性變形 螺栓和連接螺栓的總張力不等于預緊力和工作壓力的 總和 但與剛度 F 和螺栓和連接剛度 應變在彈性變形時 機械部件根據靜力 平衡和變形協(xié)調條件進行了分析 此時螺栓的總拉力為 LppFCQ A 由于聯(lián)接之間沒有墊片 所以 可取 0 2 0 3LF 96310 0 25 15000 100060N 由于螺栓受變載荷 設計時一般先按受靜載荷強度計算公式初選 然后驗 算疲勞強度 螺栓受的拉力幅為 pLFQC12 A 相應的應力幅為 maxinL22F11dd4 受變載的組件多為疲勞強度 又特別絕定于應力幅 從而 螺栓疲勞強度的a 驗算公式為 2 Laa2F1Cd 5 0 25 2 76 a 2150 63 42N m 螺栓的許用應力幅 MPa 按所給公式計算 S 取 1 2 1 5 所以 236 7 2 76 as a 351 2N m 所以選擇 M12 的螺栓肯定能滿足強度要求 2 3 5 導向套的設計 桿端的液壓缸的活塞桿導向套裝在端蓋 指導的活塞桿密封裝置確?；钊麠U的密 封腔 還能防止活塞桿的雜質 灰塵和水分密封裝置 密封裝置損壞 導向套的典型結構型式 有軸套式和端蓋式兩種 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 14 結構 采用端蓋式結構 材料 導向套通用原料為耐磨鑄鐵 鑄工青銅 聚四氟乙烯 夾布酚醛 樹脂等 導向套滑動面長度 0 6 1 0dA 取 0 6d 49 m 導向套外圓與端蓋內孔配合 內圈配合取 H9 f9 表面粗糙度7 8fH 為 0 63 1 25 aR 2 3 6 缸筒底部厚度 有油孔時 max0PD2 10h0 43 430d75 10 5mm 2 3 7 密封圈的選用 活塞桿上 Y 型密封圈 78 5mm1d 80 8 2m D 95mm 9 5mm1L 活塞上 Y 型密封圈 d 80 16 2L 101 8mm 3D 99mm 4 缸體上的 O 型密封圈1d25m 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 設計計算 15 2d3 501m 2 3 8 開口銷的選用 公稱直徑 6 3 長度 120 dml 材料為低碳鋼 不經表面處理 代號 91 86 6 3 120 GB 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計計算說明書 第三章 金屬的可焊性 16 第三章 金屬的可焊性 金屬的焊接性 是指采用一定的焊接金屬材料的焊接方法 工藝材料 工藝 參數(shù)和結構條件下 獲得優(yōu)質焊接接頭的難度 相同的金屬材料 使用不同的焊接方式和材料 其可焊性有很大區(qū)分 可焊性有兩方面 工藝可焊性 特別指焊接接頭處產生各樣裂紋的可能 亦稱抗裂性 使用焊接性 指的是焊接使用的準確性 包含焊接接頭的力學性能 強 度 延性 韌性 硬度和抗裂口壯大能力 等等 和其他特殊通性 如耐高溫 耐 腐蝕 具有優(yōu)異的耐寒性 耐疲勞 耐老化 等 可通過碳當量公式的估算或可焊性試驗進行評價 碳當量法是根據鋼的化學成分 焊接熱影響區(qū)淬透性的影響程度 大致的焊 接裂紋傾向和脆化傾向的一種估算方式 碳鋼及低合金組織鋼通用的碳化學當量公式 國內外焊接學會引薦 如 3 1556CuNiVMoCrnE 1 對合金成分為 0 6 的合金鋼 其碳當量6 Mn1r53Ni 0 o 1u 公式推薦如下 3 23416PCSiMiVCrnE 2 根據經驗 當 0 6 時 鋼材的淬硬傾向強 屬于較難焊的鋼材 需采用較高的預EC 熱 溫度和嚴厲的工藝方法 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計計算說明書 第四章 液壓缸的選用 17 第四章 液壓缸的選用 4 1 液壓缸主要參數(shù)的確定 確定工作壓力一般取決于整個液壓系統(tǒng) 采取液壓體系的壓力級別 便于 選擇液壓系統(tǒng)所選用的控制閥 密封式樣 輔佐部件等 在規(guī)劃計算的基礎上 開始算出液壓缸的內徑 D 活塞桿半徑 d 2 和行程 s 然后對那些值進行圓整 然后選用適合國家標準 GB2348 80 的數(shù)值 才會 便于選用密封件和配件 4 2 使用工況及安裝條件的確定 1 工況為劇烈沖擊時 缸體材料不能用脆性材料 2 活塞行程長時 要注意活塞桿應有足夠的剛度 3 工作環(huán)境污染嚴重時 對活塞桿要加防塵措施 4 安裝原則 加載力和活塞桿在同一軸或同一架飛機 指耳環(huán) 耳軸安裝形 式 目的是為了避免活塞橫向荷載的影響 必要時 加載和指導 法蘭安裝 不要安 裝螺釘拉力 4 3 緩沖裝置的選用 一般當液壓缸的工作壓力大于 10 0Mpa 活塞速度大于 01 s 時 應該采用 緩沖設施或其他緩沖溶液 這是一個參考條件 還需要看具體情況和液壓缸的用 途決定 需求變化緩慢 例如 液壓缸 當活塞速度大于 0 05 0 12 米 秒 應使用緩 沖裝置 當活塞速率大于 1 0m s 時 缸內緩沖組織絕不能全部運動能 須雜缸外應 加裝制動結構 主要辦法是在油路中增大隔絕功能或收取能量性能 4 4 密封件的選用 詳情可見相關密封件的參考資料 4 5 工作介質的選用 對于工作介質的要求 一般液壓缸所適用的工作介質粘度范圍是 12 28 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計計算說明書 第四章 液壓缸的選用 18 與一般彈性密封的液壓缸 介質過濾精度為 20 25 過濾精度的伺服2m s 液壓缸是不到 10 使用液壓缸活塞環(huán) 過濾精度可達 200 當然 考慮到過濾精度 不能局限于液壓缸 更多的要考慮整個液壓系統(tǒng) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結 論 19 結 論 本次設計由侯志敏老師指導 經過近四個多月的畢業(yè)設計 對大學四年所學的 基礎知識和專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的復習和鞏固 經過侯老師的耐心教導 從資料室 到圖書館查閱了大量的書籍材料 把以前學過的知識加以歸納和總結 并綜合運用 于實踐之中 終于在自己的設計課題上畫上圓滿的句號 就本次設計的優(yōu)缺點而言 我們在目前所掌握的資料的基礎上 借鑒了大專時 候的設計 對于一些欠合理的地方做了一些適當?shù)母膭?并對于基本零件的尺寸及 強度 剛度以及技術要求等進行了科學的理論計算和校核 并在此基礎上 增加了 對液壓缸設計過程的了解 使我們加深了對液壓系統(tǒng)的進一步認識 鞏固了以前書 本上的理論知識 最重要的是 在畢業(yè)設計中 我們也學會了機械設計如何入手 怎樣分析問題 怎樣解決問題 開闊了視野 同時也鍛煉了自己獨立思考和互相合 作的能力 但是 在這次設計中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 因為以前對這些接 觸很少 缺少設計經驗 會有許多地方考慮不周 存在錯誤 希望在以后的設計工 作中盡量減少不足 我相信 這幾個月的設計 將使我終生受益 很多東西將會在以后的實際工作 中都會用得上 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 20 參考文獻 1 黎啟伯 劉樹道 液壓元件手冊 M 北京 冶金工業(yè)出版社 機械工業(yè)出版社 1999 124 171 2 洪英發(fā) 程國珩 液壓與氣動技術 M 沈陽 東北大學出版社 1996 156 177 3 曾海泉 楊得武 鄢利群 機械設計基礎 M 長春 吉林科學技術出版社 2002 155 165 4 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 M 北京 高等教育出版社 1998 19 45 5 溫松明 互換性與測量技術基礎 M 長沙 湖南大學出版社 1998 226 330 6 章宏甲 黃誼 液壓傳動 M 北京 機械工業(yè)出版社 1992 55 77 7 張磊 實用液壓技術 300 題 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 1 5 8 甘 永 立 幾 何 量 公 差 與 檢 測 M 上 海 科 學 技 術 出 版 社 2005 67 77 9 孟 少 農 機 械 加 工 工 藝 手 冊 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1992 135 163 10 李 益 明 機 械 制 造 工 藝 設 計 簡 明 手 冊 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1993 10 25 11 吳 宗 澤 羅 圣 國 機 械 設 計 課 程 設 計 手 冊 M 北 京 高 等 教 育 出 版 社 2006 1 9 12 楊 培 元 朱 福 元 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 簡 明 手 冊 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1999 9 19 13 左 健 明 液 壓 與 氣 壓 傳 動 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2007 77 94 14 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2006 88 103 15 孫桓 陳作模 葛文杰 機械原理 M 北京 高等教育出版社 2006 99 122 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致 謝 21 致 謝 首先感謝學校給我這次畢業(yè)設計的機會 感謝校圖書館的鼎力相助 感謝導師 和眾多校友的支持以及幫助 由于時間和個人能力的有限 在寫論文的過程中遇到了和論文有關的在原理 運動分析等方面的一系列的困難 但是在指導老師侯志敏的幫助下 最終都得到了 解決 為了能收集到更多的相關的知識 侯志敏老師特意為我們準備了大量的書籍 供我們參考 翻閱 從中讓我們在理論的知識上受益非淺 侯志敏老師對我們嚴格 要求 耐心指導 從侯老師身上看到了作為一名學術工作者的認真嚴謹?shù)膽B(tài)度 在 此 向我的指導老師侯志敏老師表示最誠摯的感謝 能夠順利完成畢業(yè)設計 與機械工程學院全體老師們的培育是分不開的 在化 工學院短短兩年時間的學習時間里 機械工程學院的老師們傳授給我們許多的寶貴 知識 使我的理論知識和實際動手能力得到了提高 在此 我向機械工程學校的全 部老師表示感謝 整個設計過程中 與我同組的同學都給予了我許多的幫助 在此 我向同組的 同學表示真摯的感謝