液壓扳手設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　題目：液壓扳手</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　班級(jí)：</b></p><p><b>　　姓名：</b&

2、gt;</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the energy, the transportation, the metallurgy, the chemical industry, the mine and other professions equipment setups, in the overhaul work,

3、 the assembling and dismantling big specification bolt quite is difficult; Some bolts install in the spatial extremely small and narrow place are unable with to lengthen the arm of force or with the method fastening and

4、the disassemblage bolt which hammers; Some equipment long-term use in the quite moist place, the bolt rusts away seriously is unable wit</p><p>　　Above the hydraulic pressure torque spanner solves the questi

5、on ideal tool. This tool the high-pressure oil which produces with the necessary ultrahigh voltage hydraulic pump takes the power, automatically completes the bolt the fastening and the disassemblage work, steady, does n

6、ot have the impact, safe, the assembly quality is high</p><p>　　Key words：Hydraulic pressure spanner；Notch wheel；detents；Piston cylinder；Connecting rod；Spring；Intensity；Torque；Circumference strength；End cove

7、r；Flange；Fast replacement attachment</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在能源，交通，冶金，化工，礦山及其他行業(yè)的設(shè)備安裝，檢修工作中，裝拆大規(guī)格螺栓比較困難；有些螺栓安裝在空間非常窄小的地方無法用加長力臂或用錘擊的方法緊固和拆卸螺栓；有些設(shè)備長期使用在比較潮濕的地方，螺栓銹蝕嚴(yán)重?zé)o法用人工拆卸，因而

8、難以檢修；在架空管道和高空設(shè)備構(gòu)架上緊固和拆卸螺栓，工作人員雖然戴著安全帶也難以用上力，要安全地完成工作非常困難；據(jù)設(shè)備管理權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，在設(shè)備運(yùn)行故障中有50%以上是因?yàn)槁菟▎栴}引起的，因螺栓問題而造成設(shè)備重大事故的數(shù)量也非常驚人，因此新的設(shè)備安裝和檢修規(guī)范對(duì)螺栓緊固的力矩要求比較嚴(yán)格，而用人工方法難以達(dá)到要求。 </p><p>　　液壓扭矩扳手是解決以上問題的理想工具。該工具用配套的超高壓液壓泵產(chǎn)生的高壓

9、油作為動(dòng)力，自動(dòng)完成螺栓的緊固和拆卸工作，平穩(wěn)，無沖擊，安全，裝配質(zhì)量高。 </p><p>　　中文關(guān)鍵字：棘輪；塞缸；塞桿；扭矩；周力；蓋；蘭；換接頭</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　Abstract1</p><p><b>　　摘 要

10、2</b></p><p>　　第一章 液壓扳手的系統(tǒng)組成和主要性能指標(biāo)5</p><p>　　第二章設(shè)計(jì)特點(diǎn)和關(guān)鍵7</p><p>　　2．1 采用超高壓液壓技術(shù)7</p><p>　　第三章液壓缸的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成8</p><p&

11、gt;　　3.1.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例8</p><p>　　3.1.2液壓缸的組成10</p><p>　　3.2液壓缸的特點(diǎn)及應(yīng)用15</p><p>　　3.3 單活塞液壓缸的計(jì)算16</p><p>　　3.3.1單活塞液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算:16</p><p>　　3.3.2缸筒臂厚的計(jì)算16<

12、;/p><p>　　3.3.3缸筒臂厚的驗(yàn)算17</p><p>　　3.3.4缸筒底部厚度設(shè)計(jì)計(jì)算17</p><p>　　3.3.5缸筒端部法蘭厚度設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.6缸筒端部法蘭用螺釘強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算18</p><p>　　3.4缸筒材料20</p><p>　　3

13、.5缸筒的加工要求20</p><p>　　第四章 活塞的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1活塞桿的結(jié)構(gòu)20</p><p>　　4.2.1初步確定活塞桿直徑d20</p><p>　　4.2.2活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算21</p><p>　　4.2.3活塞桿的加工要求22</p><p&

14、gt;　　4.2.4活塞的導(dǎo)向環(huán)22</p><p>　　4..3活塞用導(dǎo)向環(huán)寬度計(jì)算22</p><p>　　4.4活塞桿的導(dǎo)向.密封和防塵24</p><p>　　4.4.1活塞桿的導(dǎo)向24</p><p>　　4.5.中隔圈24</p><p>　　4.5.1中隔圈長度的確定方法24</p>

15、;<p>　　第五章 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1棘輪機(jī)構(gòu)(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理：25</p><p>　　5.2棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用：25</p><p>　　5.3 棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式25</p><p>　　5.4.1棘輪尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算：27</p&g

16、t;<p>　　5.4.2棘輪強(qiáng)度校驗(yàn)28</p><p>　　第六章 彈簧的設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.1主動(dòng)爪彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：29</p><p>　　6.2 壓縮彈簧穩(wěn)定性驗(yàn)算：31</p><p>　　6.3壓縮彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算：32</p><p>　　6. 4共振驗(yàn)算32<

17、/p><p>　　6.5普通圓柱形螺旋彈簧的技術(shù)要求：33</p><p>　　6.6鎖塊彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算33</p><p>　　6.7壓縮彈簧穩(wěn)定性驗(yàn)算：34</p><p>　　6.8縮彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算：34</p><p>　　第七章 機(jī)殼的設(shè)計(jì)35</p><p>　　第八章 主被

18、動(dòng)棘爪的設(shè)計(jì)計(jì)算35</p><p><b>　　結(jié)論36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　當(dāng)前國家對(duì)水利、水電、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度很大，在其施工、維修和改造的過程之中，大扭矩

19、緊固件的拆裝作業(yè)必不可少同時(shí)又十分艱巨。傳統(tǒng)的人力方法拆裝，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，成本高，而且由于劇烈的振動(dòng)和噪音，經(jīng)常使緊固件報(bào)廢，直接影響安裝，維修工期，并不可避免地?fù)p傷眥鄰的零部件，影響甚至破壞原工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)平衡；同時(shí)難以根據(jù)設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確控制裝配力矩。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)能夠輸出強(qiáng)大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)操作輕便、噪聲低安全可靠和通用性強(qiáng)的拆裝工具——便攜式大扭矩液壓扳手，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　第

20、一章 液壓扳手的系統(tǒng)組成和主要性能指標(biāo)</p><p>　　綜合分析研究實(shí)際操作情況和多種方案，我們認(rèn)為理想的設(shè)計(jì)方案是：利用液壓作為動(dòng)力源，依靠棘輪棘爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緊固件拆裝作業(yè)的單向間歇運(yùn)動(dòng)，并通過對(duì)反作用力臂和套筒的系列化設(shè)計(jì)，使該便攜式大扭矩液壓扳手能夠根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境和工作對(duì)象，廣泛應(yīng)用于水利水電、冶金、建筑、橋梁、礦山、水泥等行業(yè)中大中型設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)的安裝、維修工程。液壓扳手執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成和主要性能指標(biāo)如

21、圖1和表1所示：</p><p>　　第二章設(shè)計(jì)特點(diǎn)和關(guān)鍵</p><p>　　2．1 采用超高壓液壓技術(shù)</p><p>　　目前，我國已以大于32MPa為超高壓液壓壓力界限值，在現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)中，超高眼技術(shù)已是不可缺少。其主要技術(shù)特點(diǎn)和要求是：嚴(yán)格的密封，超高壓小流量，要求專用液壓介質(zhì)。液壓系統(tǒng)以一定的功率工作時(shí)，由于壓力很高，所以流量就很小，其流量一般

22、在3L/min以下。普通液壓油在超高壓力下流動(dòng)性銳減，在極大程度上影響著液壓系統(tǒng)的容積效率，體積壓縮量不能忽略，應(yīng)選用特殊專用介質(zhì)，．采用柱塞副結(jié)構(gòu)．由于柱塞副對(duì)超高壓力下的密封具有良好的適應(yīng)性，并有強(qiáng)大的構(gòu)件強(qiáng)度和剛度。</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p>　　定位方案：由于大直徑螺栓的拆裝扭矩巨大，液壓缸的反作用力很大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)有安全可靠的定位方案(如

23、圖2，圖4所示)液壓缸的缸體通過頂端凸臺(tái)及銷軸余機(jī)殼配合，由于反作用力臂內(nèi)同配合，反作用力臂前段受油缸油口凸臺(tái)軸的約束，同時(shí)可360度旋轉(zhuǎn)，滿足多種作業(yè)環(huán)境的要求，在反作用力臂頂部開一條環(huán)形減力槽。</p><p>　　獨(dú)特的搖臂運(yùn)動(dòng)方案和棘輪棘爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):活塞桿推動(dòng)銷軸并帶動(dòng)搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞桿會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力對(duì)液壓油缸的密封及活塞桿的穩(wěn)定性十分不利，為此在機(jī)殼內(nèi)壁兩側(cè)沿活塞缸軸向設(shè)計(jì)一對(duì)平行滑道，銷軸在平行滑道內(nèi)眼活

24、塞桿軸線方向作直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將搖臂的銷軸孔設(shè)計(jì)成長孔，以滿足作業(yè)過程中，銷軸與棘輪的中心距不斷變化的要求（如圖3所示）</p><p><b>　　第三章液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸之前，必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，編制負(fù)

25、載圖，選定系統(tǒng)的工作壓力，然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類型，按負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定其主要工作尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算。</p><p>　　3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成</p><p>　　3.1.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例  </p><p>　　圖4-12所示的是一個(gè)較常用的雙作用單活塞桿液壓缸。它是由缸底20、缸筒10、缸蓋兼導(dǎo)向套9、

26、活塞11和活塞桿18組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端缸蓋(導(dǎo)向套)與缸筒用卡鍵6、套5和彈簧擋圈4固定，以便拆裝檢修，兩端設(shè)有油口A和B。活塞11與活塞桿18利用卡鍵15、卡鍵帽16和彈簧擋圈17連在一起?；钊c缸孔的密封采用的是一對(duì)Y形聚氨酯密封圈12，由于活塞與缸孔有一定間隙，采用由尼龍1010制成的耐磨環(huán)(又叫支承環(huán))13定心導(dǎo)向。桿18和活塞11的內(nèi)孔由密封圈14密封。較長的導(dǎo)向套9則可保證活塞桿不偏離中心，導(dǎo)向套外徑由O形圈7

27、密封，而其內(nèi)孔則由Y形密封圈8和防塵圈3分別防止油外漏和灰塵帶入缸內(nèi)。缸與桿端銷孔與外界連接，銷孔內(nèi)有尼龍襯套抗磨。</p><p>　　圖4-12雙作用單活塞桿液壓缸</p><p>　　1—耳環(huán)2—螺母3—防塵圈4、17—彈簧擋圈5—套6、15—卡鍵</p><p>　　7、14—O形密封圈8、12—Y形密封圈9—缸蓋兼導(dǎo)向套10—缸筒</p>&

28、lt;p>　　11—活塞13—耐磨環(huán)16—卡鍵帽18—活塞桿19—襯套20—缸底</p><p>　　如圖4-13所示為一空心雙活塞桿式液壓缸的結(jié)構(gòu)。由圖可見，液壓缸的左右兩腔是通過油口b和d經(jīng)活塞桿1和15的中心孔與左右徑向孔a和c相通的。由于活塞桿固定在床身上，缸體10固定在工作臺(tái)上，工作臺(tái)在徑向孔c接通壓力油，徑向孔a接通回油時(shí)向右移動(dòng)；反之則向左移動(dòng)。在這里，缸蓋18和24是通過螺釘(圖中未畫出)與

29、壓板11和20相連，并經(jīng)鋼絲環(huán)12相連，左缸蓋24空套在托架3孔內(nèi)，可以自由伸縮?？招幕钊麠U的一端用堵頭2堵死，并通過錐銷9和22與活塞8相連。缸筒相對(duì)于活塞運(yùn)動(dòng)由左右兩個(gè)導(dǎo)向套6和19導(dǎo)向?；钊c缸筒之間、缸蓋與活塞桿之間以及缸蓋與缸筒之間分別用O形圈7、V形圈4和17和紙墊13和23進(jìn)行密封，以防止油液的內(nèi)、外泄漏。缸筒在接近行程的左右終端時(shí)，徑向孔a和c的開口逐漸減小，對(duì)移動(dòng)部件起制動(dòng)緩沖作用。為了排除液壓缸中剩留的空氣，缸蓋上設(shè)

30、置有排氣孔5和14，經(jīng)導(dǎo)向套環(huán)槽的側(cè)面孔道(圖中未畫出)引出與排氣閥相連。</p><p>　　圖4-13空心雙活塞桿式液壓缸的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1—活塞桿2—堵頭3—托架4、17—V形密封圈5、14—排氣孔6、19—導(dǎo)向套</p><p>　　7—O形密封圈8—活塞9、22—錐銷10—缸體11、20—壓板12、21—鋼絲環(huán)13、23—紙墊15—活塞桿16、

31、25—壓蓋18、24—缸蓋</p><p>　　3.1.2液壓缸的組成  </p><p>　　從上面所述的液壓缸典型結(jié)構(gòu)中可以看到，液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)部分，分述如下。</p><p>　　(1)缸筒和缸蓋。一般來說，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力p＜10MPa時(shí)，使用鑄鐵

32、；p＜20MPa時(shí)，使用無縫鋼管；p＞20MPa時(shí)，使用鑄鋼或鍛鋼。圖4-14所示為缸筒和缸蓋的常見結(jié)構(gòu)形式。圖4-14(a)所示為法蘭連接式，結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，也容易裝拆，但外形尺寸和重量都較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖4-14(b)所示為半環(huán)連接式，它的缸筒壁部因開了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖4-14(c)所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)

33、要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖4-14(d)所示為拉桿連接式，結(jié)構(gòu)的通用性大，容易加工和裝拆，但外形尺寸較大，且較重。圖4-14(e)所示為焊接連接式，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，但缸底處內(nèi)徑不易加工，且可能引起變形。</p><p>　　圖4-14缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)</p><p>　　(a)法蘭連接式(b)半環(huán)連接式(c)螺紋連接

34、式(d)拉桿連接式(e)焊接連接式</p><p>　　1—缸蓋2—缸筒3—壓板4—半環(huán)5—防松螺帽6—拉桿</p><p>　　(2)活塞與活塞桿?？梢园讯绦谐痰囊簤焊椎幕钊麠U與活塞做成一體，這是最簡單的形式。但當(dāng)行程較長時(shí)，這種整體式活塞組件的加工較費(fèi)事，所以常把活塞與活塞桿分開制造，然后再連接成一體。圖4-15所示為幾種常見的活塞與活塞桿的連接形式。</p><p

35、>　　圖4-15(a)所示為活塞與活塞桿之間采用螺母連接，它適用負(fù)載較小，受力無沖擊的液壓缸中。螺紋連接雖然結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠，但在活塞桿上車螺紋將削弱其強(qiáng)度。圖4-15(b)和(c)所示為卡環(huán)式連接方式。圖4-15(b)中活塞桿5上開有一個(gè)環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有兩個(gè)半圓環(huán)3以夾緊活塞4，半環(huán)3由軸套2套住，而軸套2的軸向位置用彈簧卡圈1來固定。圖4-16(c)中的活塞桿，使用了兩個(gè)半圓環(huán)4，它們分別由兩個(gè)密封圈座2套住，半圓形的活

36、塞3安放在密封圈座的中間。圖4-15(d)所示是一種徑向銷式連接結(jié)構(gòu)，用錐銷1把活塞2固連在活塞桿3上。這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞。</p><p>　　(3)密封裝置。  液壓缸中常見的密封裝置如圖4-16所示。圖4-16(a)所示為間隙密封，它依靠運(yùn)動(dòng)間的微小間隙來防止泄漏。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過間隙時(shí)的阻力。它的結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小

37、，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。圖4-16(b)所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán)(尼龍或其他高分子材料制成)在O形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。這種材料</p><p>　　圖4-15常見的活塞組件結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　效果較好，摩擦阻力較小且穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力

38、，但加工要求高，裝拆較不便，適用于缸筒和活塞之間的密封。圖4-16(c)、圖4-16(d)所示為密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來防止泄漏。它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。</p><p>　　對(duì)于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液

39、受污染，使密封件磨損，因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端。</p><p><b>　　圖4-16密封裝置</b></p><p>　　(a)間隙密封(b)摩擦環(huán)密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封</p><p>　　(4)緩沖裝置。  液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對(duì)大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止

40、活塞在行程終點(diǎn)時(shí)和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置。</p><p>　　緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。</p><p>　　如圖4-17(a)所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，孔中的液壓油只能通

41、過間隙δ排出，使活塞速度降低。由于配合間隙不變，故隨著活塞運(yùn)動(dòng)速度的降低，起緩沖作用。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入配合孔之后，油腔中的油只能經(jīng)節(jié)流閥1排出，如圖4-17(b)所示。由于節(jié)流閥1是可調(diào)的，因此緩沖作用也可調(diào)節(jié)，但仍不能解決速度減低后緩沖作用減弱的缺點(diǎn)。如圖4-17(c)所示，在緩沖柱塞上開有三角槽，隨著柱塞逐漸進(jìn)入配合孔中，其節(jié)流面積越來越小，解決了在行程最后階段緩沖作用過弱的問題。</p><p>　　圖4-1

42、7液壓缸的緩沖裝置</p><p><b>　　1—節(jié)流閥</b></p><p>　　(5)放氣裝置。  液壓缸在安裝過程中或長時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走，也可在最高處設(shè)置如圖4-18(a)所示的放氣孔或?qū)ｉT的放

43、氣閥〔見圖4-18(b)、(c)〕。</p><p><b>　　圖4-18放氣裝置</b></p><p>　　1—缸蓋2—放氣小孔3—缸體4—活塞桿</p><p>　　3.2液壓缸的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　1.雙桿活塞式液壓缸特點(diǎn)和應(yīng)用： </p><p>　　當(dāng)兩活塞桿直徑相

44、同、缸兩腔的供油壓力和流量都相等時(shí)，活塞(或缸體)兩個(gè)方向的推力和運(yùn)動(dòng)速度也都相等，適用于要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度和輸出力相同的工況 。 </p><p>　　2.單桿活塞式液壓缸特點(diǎn)和應(yīng)用： </p><p>　　供油壓力和流量不變時(shí)，活塞在兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度和輸出推力皆不相等。A1>A2故

45、F1>F2,V1<V2,即活塞桿伸出時(shí)，推力較大，速度較?。换钊麠U縮回時(shí)，推力小，速度較大。因而它適用于伸出時(shí)承受工作載荷，縮回時(shí)為空載或輕載的場合 </p><p>　　————活塞缸有桿腔的截面積，液油壓力，進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度</p><p>　　————活塞缸無桿腔的截面積，液油壓力，進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度</p><p>　　液壓缸的差動(dòng)連接： &l

46、t;/p><p>　　單桿活塞缸的兩腔同時(shí)通入壓力油的油路連接方式稱為差動(dòng)連接，作差動(dòng)連接的單桿活塞缸稱為差動(dòng)液壓缸</p><p>　　差動(dòng)連接時(shí)實(shí)際起有效作用的面積是活塞桿的橫截面積在輸入油液壓力和流量相同的條件下，活塞運(yùn)動(dòng)速度較大而推力較小，廣泛用于組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)和其它機(jī)械設(shè)備的快速運(yùn)動(dòng)中要使活塞往返運(yùn)動(dòng)速度相等，即V2=V3， 即A1=2A2</p>&l

47、t;p><b>　　3.柱塞式液壓缸</b></p><p><b>　　主要特點(diǎn)：</b></p><p>　　單作用液壓缸。要雙向運(yùn)動(dòng)需成對(duì)使用,適用于行程較長的場合 ,推力和速度分別為F=p 垂直安裝.</p><p><b>　　伸縮式套筒液壓缸</b></p><p

48、>　　伸縮缸是由兩級(jí)或多級(jí)活塞缸套裝而成，又稱多級(jí)缸。伸縮缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序一般是從小至大。當(dāng)輸入流量相同時(shí)，外伸速度逐次增大;當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)，液壓缸的工作壓力逐次增高。常用于安裝空間小而行程要求很長的場合. </p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)所需工作環(huán)境和工作要求，最終選定液壓缸形式為雙作用式單桿活塞缸。</p><p>　　3.3 單活塞液壓缸的計(jì)算<

49、;/p><p>　　3.3.1單活塞液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算:</p><p>　　D= 3=0.090685m</p><p>　　所以液壓缸內(nèi)徑圓整為0.09m</p><p>　　式中F01----液壓缸使用推力</p><p>　　----液壓缸的負(fù)載率,取0.5-0.7</p><p>　　-

50、---液壓缸的總功率,取0.7-0.9</p><p>　　P----液壓缸的供油壓力,一般為系統(tǒng)壓力</p><p>　　3.3.2缸筒臂厚的計(jì)算</p><p>　　取=0.08—0.3時(shí)計(jì)算</p><p>　　(m)=9.68mm</p><p><b>　　圓整后取10mm</b><

51、;/p><p><b>　　D----缸筒內(nèi)徑</b></p><p>　　----最高允許壓力(MPa)</p><p>　　----缸筒材料的許用應(yīng)力,</p><p>　　----缸筒材料的屈服強(qiáng)度</p><p><b>　　n----安全系數(shù)</b></p>

52、<p>　　通常n取1.5—2.5根據(jù)液壓缸的重要程度選取,這里取n=2</p><p>　　3.3.3缸筒臂厚的驗(yàn)算</p><p>　　缸筒臂厚的計(jì)算后應(yīng)驗(yàn)算以確保液壓缸安全工作</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　所以滿足要求</b></p

53、><p>　　其中p----工作壓力</p><p>　　3.3.4缸筒底部厚度設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　缸筒底部設(shè)為平面,則</p><p><b>　　D0取50mm</b></p><p>　　pn----液壓缸的額定壓力</p><p>　　----缸筒底部材料的許

54、用應(yīng)力</p><p>　　D0----計(jì)算厚度處的直徑</p><p>　　----缸筒底部厚度</p><p>　　3.3.5缸筒端部法蘭厚度設(shè)計(jì)</p><p>　　其中b取3.1mm , dl取14.5mm </p><p><b>　　=17mm</b></p><

55、p>　　F----法蘭在缸筒最大內(nèi)壓力下,承受的軸向力(N)</p><p>　　Ra----法蘭外圓半徑(m)</p><p>　　3.3.6缸筒端部法蘭用螺釘強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　螺紋處的拉應(yīng)力： </p><p><b>　　螺紋處的剪應(yīng)力：</b></p>

56、<p><b>　　和應(yīng)力的計(jì)算</b></p><p>　　其中F----缸筒端部承受的最大推力（N）</p><p>　　D----缸筒內(nèi)徑（m）</p><p>　　D0----螺紋外徑 （m）</p><p>　　d1----螺紋底徑（m）</p><p>　　K----擰緊螺

57、紋的系數(shù)</p><p>　　不變載荷 取K=1.25—1.5;</p><p>　　變載荷 取K=2.5--4</p><p>　　K1----螺紋連接的摩擦系數(shù)K1=0.12</p><p>　　----缸筒材料的許用應(yīng)力,</p><p>　　n----安全系數(shù),取n=1.5—2.5</p>

58、;<p><b>　　3.4缸筒材料</b></p><p>　　缸筒的材料，一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要有良好的焊接性能。</p><p>　　目前，普遍采用的缸筒材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。近年來由專業(yè)鋼廠提供內(nèi)圓已經(jīng)研磨和外圓精加工的高度冷拔無縫鋼管，按所需長度切割下料。再根據(jù)端蓋連接的要求在兩端進(jìn)行加工，就可清洗裝配。</

59、p><p>　　常州冷拔油缸廠.成都油缸廠.合肥鋼鐵公司研究所等單位，可供應(yīng)用于液壓缸的高精度無縫鋼管。本設(shè)計(jì)中采用材料為45號(hào)碳素鋼。</p><p>　　3.5缸筒的加工要求</p><p>　　缸筒內(nèi)用H8配合。內(nèi)徑的表面粗糙度：活塞選用活塞環(huán)密封，取Ra為0.4—0.2um，且均需研磨。缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度都選取8級(jí)精度。缸筒端面垂直度選取7級(jí)精度。后端蓋的耳

60、環(huán)孔徑或缸筒耳軸軸徑的中心幾對(duì)缸筒內(nèi)孔直線的垂直度取9級(jí)精度。為了防止腐蝕以及其他使用的特殊要求，缸筒的內(nèi)表面鍍鉻，鍍層厚度為30—40um，鍍后研磨或拋光。</p><p>　　第四章 活塞的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1活塞桿的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　活塞桿的桿體采用實(shí)心桿，活塞桿的外端結(jié)構(gòu)連接活塞端采用球頭結(jié)構(gòu)，連接

61、棘爪座端采用單耳環(huán)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4.2.1初步確定活塞桿直徑d</p><p>　　由于采用雙作用單活塞桿液壓缸，所以</p><p><b>　　查表得，，所以</b></p><p><b>　　=23mm</b></p><p><b>　　圓整

62、取d=25mm</b></p><p>　　式中D----缸筒內(nèi)徑</p><p>　　----速度比，見《新編液壓工程手冊(cè)》表23.1，取1.06</p><p>　　4.2.2活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　在活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算中，以液壓缸的活塞桿端部和缸筒后端蓋均為耳環(huán)鉸接式安裝方式作為基本情況來考慮。并令活塞桿全部伸出

63、時(shí)，活塞桿端部與負(fù)載連接點(diǎn)與液壓缸支撐點(diǎn)間的距離假定為LB</p><p>　　當(dāng)LB時(shí)，液壓缸為短行程型，主要需驗(yàn)算活塞桿壓縮或拉伸強(qiáng)度：</p><p><b>　　d</b></p><p><b>　　=23.9mm</b></p><p><b>　　所以滿足強(qiáng)度要求。</

64、b></p><p>　　式中F----液壓缸的最大推力（N）</p><p>　　----材料的屈服強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　----安全系數(shù)一般取2—4</p><p>　　d----活塞桿直徑（m）</p><p>　　4.2.3活塞桿的加工要求</p><p>　　活塞桿

65、表面鍍硬鉻，厚度15—25um?；钊麠U外徑公差f7—f9；直線度；表面粗糙度。活塞桿外徑d的圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)選取。</p><p>　　4.2.4活塞的導(dǎo)向環(huán)</p><p>　　安裝在活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有準(zhǔn)確的導(dǎo)向作用，并可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。其主要優(yōu)點(diǎn)：帶導(dǎo)向環(huán)的活塞，在缸筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)是非金屬接觸。因此摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)時(shí)無爬行。活塞安裝了導(dǎo)向環(huán)后，能改善活塞與缸筒的同軸

66、度，使間隙均勻，減少了泄漏。導(dǎo)向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長，磨損后易于更換。能刮掉雜質(zhì)，防止雜質(zhì)嵌入密封圈 。導(dǎo)向環(huán)填充聚四氟乙烯或纖維復(fù)合材料組合材料制成，具有良好的承載能力。</p><p>　　4..3活塞用導(dǎo)向環(huán)寬度計(jì)算</p><p>　　活塞用導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量及尺寸取決于活塞承受的徑向力大小及導(dǎo)向環(huán)材料所允許的表面承壓能力。其寬度由以下計(jì)算：</p><p>

67、;<b>　　=</b></p><p><b>　　=5.6mm</b></p><p>　　式中----活塞受的最大徑向力（N）</p><p>　　K----安全系數(shù)一般取</p><p>　　D----活塞外圓直徑（m）</p><p>　　----材料允許的表面支撐

68、壓力（MPa）,</p><p>　　纖維復(fù)合材料：在時(shí)，為90Mpa最高工作溫度不超過100。</p><p>　　活塞用蹈象環(huán)的下料長度：</p><p><b>　　（m）</b></p><p><b>　　L=3.92（）</b></p><p><b>

69、　　=0.18m</b></p><p>　　A----下料系數(shù)，纖維復(fù)合材料：A=3.100</p><p>　　D----活塞外圓直徑（m）</p><p>　　T----導(dǎo)向環(huán)厚度（m）</p><p>　　活塞用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)是采用專業(yè)廠提供的帶狀半成品制成，厚度和寬度以及安裝的溝槽結(jié)構(gòu)要素參閱產(chǎn)品樣本。</p>

70、<p>　　4.4活塞桿的導(dǎo)向.密封和防塵</p><p>　　在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對(duì)活塞導(dǎo)向的內(nèi)孔；又對(duì)缸筒有桿側(cè)密封的密封件；有活塞桿內(nèi)縮時(shí)刮除附著在表面的雜質(zhì).灰塵和水份的防塵圈。</p><p>　　4.4.1活塞桿的導(dǎo)向</p><p>　　活塞桿的導(dǎo)向有無導(dǎo)向.金屬導(dǎo)向套.非金屬導(dǎo)向環(huán)三種結(jié)構(gòu)形式。</p><p>

71、;<b>　　4.5.中隔圈</b></p><p>　　在長行程液壓缸中，由于安裝方式及負(fù)載的導(dǎo)向條件，可使活塞的導(dǎo)向環(huán)受到過大的側(cè)向力而導(dǎo)致嚴(yán)重磨損，因此在長行程液壓缸內(nèi)須在活塞與有桿側(cè)端蓋之間安裝一個(gè)中隔圈，是活塞在全部外伸時(shí)仍能有足夠的支持長度。</p><p>　　4.5.1中隔圈長度的確定方法</p><p>　　各生產(chǎn)廠按各自的液

72、壓缸結(jié)構(gòu).間隙等因素和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定中隔圈長度。</p><p>　　當(dāng)行程長度S超過缸內(nèi)徑D的8倍時(shí)，可裝一個(gè)=100mm的中隔圈；超過部分每增加700mm，中隔圈的長度即增加100mm，以此類推。</p><p>　　當(dāng)1000mm<S<2500mm時(shí)，需要安中隔圈的長度如下：</p><p>　　S=1001-1500mm =50mm<

73、;/p><p>　　S=1501-2000mm =100mm</p><p>　　S=2001-2500mm =150mm</p><p>　　第五章 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1棘輪機(jī)構(gòu)(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理：</p><p>　　機(jī)械中常用的外嚙合式棘輪

74、機(jī)構(gòu)，它由主動(dòng)擺桿，棘爪，棘輪、止回棘爪和機(jī)架組成。主動(dòng)件空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。當(dāng)主動(dòng)件順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過一定角度，此時(shí)，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)件逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以，這時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)主動(dòng)件作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>

75、;　　5.2棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用：</p><p>　　1、棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)動(dòng)可靠</p><p>　　2、從動(dòng)棘輪的轉(zhuǎn)角大小可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)</p><p>　　3、工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差,常應(yīng)用于速度較低，載荷不大，運(yùn)動(dòng)精度要求不高的場合</p><p>　　5.3 棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式</p>

76、;<p>　　按結(jié)構(gòu)形式分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 1.齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動(dòng)與停的時(shí)間比可通過選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是動(dòng)程只能作有級(jí)調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。 </p><p>　　齒式棘輪機(jī)構(gòu) 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) </p><p>　　2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。特點(diǎn)是傳動(dòng)

77、平穩(wěn)、無噪音；動(dòng)程可無級(jí)調(diào)節(jié)。但因靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但是傳動(dòng)精度不高。適用于低速輕載的場合。 按嚙合方式分外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)： 外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均安裝在棘輪的外部，而內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均在棘輪內(nèi)部。外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)由于加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣。內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。 </p><p>　　外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)

78、 內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) </p><p>　　按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)和雙向式棘輪機(jī)構(gòu)： 1.單動(dòng)式式棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)件按某一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，才能推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，在主動(dòng)搖桿向兩個(gè)方向往復(fù)擺動(dòng)的過程中，分別帶動(dòng)兩個(gè)棘爪，兩次推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)常用于載荷較大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動(dòng)擺桿的擺角小于棘輪齒距的場合。</p>

79、;<p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)工作情況和工作要求選取單式外作用棘輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　5.4.1棘輪尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)棘輪的用途和設(shè)計(jì)要求：可取齒數(shù)Z=15，T=3300N*m.，棘輪的材料用20CrMnTi..其材料經(jīng)淬火后的彎曲許用應(yīng)力不小于1080MPa。淬火硬度55-58HRC。銳角倒鈍。滲碳深度0.3mm。發(fā)藍(lán)處理。棘爪銳角倒鈍0.3x45

80、%d。熱處理HRC55-60？.工作表面粗糙度不低于3.2。爪工作面與爪軸線不平行度為0.03-0.05齒寬系數(shù)為ψ=5。</p><p>　　外齒式棘輪齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中T----棘爪受的扭矩，T=3300Nm</p><p><b>　　z--

81、--棘輪齒數(shù)</b></p><p>　　----安全系數(shù)，取=2</p><p>　　----材料最大允許強(qiáng)度</p><p>　　所以，m≧5.9mm. 經(jīng)圓整后的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6mm。</p><p>　　棘輪齒高：h=(0.75-1.3)m=8mm</p><p>　　棘輪齒頂厚：a=m=6mm。

82、齒寬系數(shù)為ψ=5</p><p>　　棘輪齒寬：b=ψ*m=30mmgo</p><p>　　棘輪直徑：da=mz=90mm</p><p>　　棘輪周節(jié)：p=πm=18.85mm</p><p>　　棘爪齒寬：b1=b+-(1-4)=29mm</p><p>　　棘爪長度：l=2*P=30mm</p>

83、<p>　　棘爪端厚：a1=9.5mm</p><p>　　5.4.2棘輪強(qiáng)度校驗(yàn)</p><p><b>　　棘輪強(qiáng)度校驗(yàn)公式：</b></p><p>　　m≧P/ψ[p]mm </p><p>　　[p] ——許用單位線應(yīng)力，[p]=3080 MPa。</p><p>　　P ——

84、棘輪齒的圓周力。P=2T/da=73.3KN</p><p>　　∴m=6≧P/ψ[p]mm=4.8。</p><p><b>　　故齒輪強(qiáng)度足夠。</b></p><p><b>　　棘爪強(qiáng)度校驗(yàn)：</b></p><p>　　F=(29-9.4)9.5=186.2 mm2</p>

85、<p>　　σ=406 MPa.< [σ]b</p><p><b>　　因此符合校驗(yàn)強(qiáng)度</b></p><p><b>　　第六章 彈簧的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　彈簧是機(jī)械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性元件，彈簧在受載時(shí)能產(chǎn)生較大的彈性變形，把機(jī)械功或動(dòng)能轉(zhuǎn)化為變形能，而卸載后彈簧的變形消失并

86、回復(fù)原狀，將變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動(dòng)能。 彈簧的主要功用有：① 測(cè)力，如彈簧秤和測(cè)量計(jì)的彈簧等；②控制運(yùn)動(dòng)，如離合器、制動(dòng)器和閥門控制彈簧；③減振和緩沖，如緩沖器、減振器的彈簧等；④儲(chǔ)能或輸能，如鐘表、儀表和自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)上的彈簧等。</p><p>　　按受力性質(zhì)，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧，按形狀可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、平面蝸卷彈簧以及扭桿彈簧等。普通圓柱螺旋彈簧

87、由于制造簡單，且可根據(jù)受載情況制成各種型式，結(jié)構(gòu)簡單，故應(yīng)用最廣。彈簧的制造材料一般來說應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的熱處理性能等，常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。彈簧的制造方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用熱卷法。有些彈簧在制成后還要進(jìn)行強(qiáng)壓或噴丸處理，可提高彈簧的承載能力。</p><p>　　碟形彈簧可以承受很大的沖

88、擊載荷，具有良好的吸振能力，常用作緩沖減振彈簧。在載荷相當(dāng)大和彈簧軸向尺寸受限制的地方，可以采用碟形彈簧。環(huán)形彈簧是目前減振緩沖能力最強(qiáng)的彈簧，常用作近代重型機(jī)車、鍛壓設(shè)備和飛機(jī)起落裝置中的緩沖零件。表中列出的是各種彈簧的基本型式。</p><p>　　螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧中最常用的一種。盤簧具有較多的圈數(shù)、變形較大、儲(chǔ)存能量也較大的特點(diǎn)，多用于壓緊及儀表、鐘表的動(dòng)力裝置。板彈簧能承受較大的彎曲作用，常用于受載

89、方向尺寸有限制而變形量又較大的場合。由于板彈簧有較好的消振能力，所以在汽車、拖拉機(jī)和鐵路車輛的懸掛裝置中均普遍使用這種彈簧。</p><p>　　6.1主動(dòng)爪彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求知：</p><p>　　該彈簧為拉伸螺旋彈簧</p><p>　　彈簧外徑為：D1=8.5mm</p><

90、;p>　　最大壓力：Pn=8N</p><p>　　最小壓力：P1=2N</p><p>　　彈簧長度：H=9mm</p><p><b>　　工作行程h=2mm</b></p><p>　　初算彈簧剛度 P= (Pn- P1)/h=3</p><p>　　彈簧材料直徑d≧1.6</

91、p><p>　　許用切應(yīng)力τp根據(jù)Ⅰ Ⅱ Ⅲ類載荷按表7-2-20選取，</p><p>　　彈簧指數(shù)C=D/d是反映彈簧特性的重要指標(biāo),如果C<5，回使卷繞彈簧困難，彈簧工作</p><p>　　時(shí)內(nèi)側(cè)將產(chǎn)生過大的應(yīng)力。反之C值太大彈簧直徑就越大，使彈簧不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)彈簧時(shí)通常先選一個(gè)C值，一般選4≦C≦16。</p><p>　　一般假定

92、C=5-10 。</p><p>　　K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C</p><p>　　根據(jù)彈簧應(yīng)用的實(shí)際情況可知主動(dòng)爪彈簧是Ⅰ類彈簧所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在10的6次方以上，</p><p>　　彈簧材料用65Mn，端部并緊磨平支撐圈為1圈，</p><p>　　在次情況下的許用切應(yīng)力τp=340MPa。假定C=8。K=1.

93、184。</p><p>　　∴d≧0.707 圓整得d=0.8</p><p>　　彈簧中徑為：D=7.7mm 彈簧內(nèi)徑為：D2=6.9mm</p><p>　　旋繞比C=9.6 K=1.151</p><p>　　查表：7-2-19得：Pd=9.5</p><p>　　彈簧有效圈數(shù)n= Pd /P=3.17 取

94、n=3.5+1=4.5</p><p>　　彈簧剛度 P= Pd/n=2.72</p><p>　　6.2 壓縮彈簧穩(wěn)定性驗(yàn)算：</p><p>　　當(dāng)高徑比b=H/D較大時(shí)，如軸向載荷超過一定限度，就會(huì)發(fā)生較大的側(cè)向彎曲而失去穩(wěn)定，這是不允許的。</p><p>　　彈簧的穩(wěn)定性還與彈簧的支承情況有關(guān)，不同支承方式允許的高徑比b推薦值應(yīng)滿

95、足下列要求：</p><p>　　兩端固定 b≦5.3</p><p>　　一端固定一端回轉(zhuǎn) b≦3.7 </p><p>　　兩端回轉(zhuǎn) b≦2.6</p><p>　　而此彈簧是一端固定一端回轉(zhuǎn)故</p><p>　　b=H/D=1.06≦3.7此彈簧穩(wěn)定性較好。

96、</p><p>　　6.3壓縮彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　安全系數(shù)S= (τp+0.75τmin)/ τmax≧Sp</p><p>　　τmax—最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力。</p><p>　　τmax=(8KD Pn /πd*d*d)=337 Mpa</p><p>　　τmin—最小工作載荷所產(chǎn)生

97、的最小切應(yīng)力。</p><p>　　τmin=(8KD P1/πd*d*d)=144 Mpa</p><p>　　Sp—許用安全系數(shù) Sp=1.3-2.2。</p><p>　　S= (τp+0.75τmin)/ τmax=1.61≦2.2.故疲勞強(qiáng)度可以。</p><p><b>　　6. 4共振驗(yàn)算</b></

98、p><p>　　對(duì)承受循環(huán)載荷的彈簧進(jìn)行共振驗(yàn)算，其驗(yàn)算公式：</p><p>　　f=3.56*100000d/n*D*D>10fr</p><p><b>　　f—彈簧自振頻率。</b></p><p>　　fr—強(qiáng)迫機(jī)械振動(dòng)頻率，棘輪有15個(gè)齒，轉(zhuǎn)一圈彈簧振動(dòng)15次，</p><p>　　

99、d—彈簧材料直徑。d=0.8mm</p><p>　　n—彈簧有效圈數(shù)。n=3.5</p><p>　　D—彈簧中徑。 D= 8.5mm</p><p>　　f=3.56*100000d/n*D*D=876HZ≧150HZ </p><p><b>　　故符合要求。</b></p><p>　　6

100、.5普通圓柱形螺旋彈簧的技術(shù)要求： </p><p><b>　　彈簧材料用65Mn</b></p><p>　　經(jīng)淬火和回火熱處理彈簧硬度達(dá)HRC40-50</p><p>　　彈簧表面應(yīng)光滑，不允許有裂紋，氧化皮，腐蝕等缺陷。</p><p><b>　　旋向是右旋，</b></p>

101、<p>　　6.6鎖塊彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　該彈簧為拉伸螺旋彈簧</p><p>　　際情況和設(shè)計(jì)要求知：</p><p>　　彈簧外徑為：D1=9.5mm</p><p>　　最大壓力：Pn=22N</p><p>　　彈簧材料直徑d≧1.6 </p><p>　　

102、許用切應(yīng)力τp根據(jù)Ⅰ Ⅱ Ⅲ類載荷按表7-2-20選取，</p><p>　　K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C</p><p>　　C=D/d,一般假定C=5-8</p><p>　　根據(jù)彈簧應(yīng)用的實(shí)際情況可知鎖塊彈簧是Ⅲ類彈簧,所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在10的3次方以下，彈簧材料用65Mn，在次情況下的許用切應(yīng)力τp=570MPa。</p>

103、<p>　　假定C=8，K=1.184</p><p>　　∴d≧1.6, d=0.96mm ，圓整得d=1mm</p><p>　　彈簧中徑為：D=8.5mm 彈簧內(nèi)徑為：D1=7.5mm</p><p>　　旋繞比C=8.5 K=1.172</p><p>　　查表：7-2-19得：Pd=16.5</p>

104、<p>　　彈簧有效圈數(shù)n= Pd /P=2.9 取n=3</p><p>　　彈簧剛度 P= Pd/n=5.5</p><p>　　6.7壓縮彈簧穩(wěn)定性驗(yàn)算：</p><p>　　高徑比b=H/D應(yīng)滿足下列要求：</p><p>　　兩端固定 b≦5.3</p><p>　　一端固定一

105、端回轉(zhuǎn) b≦3.7</p><p>　　兩端回轉(zhuǎn) b≦2.6</p><p>　　此彈簧是一端固定一端回轉(zhuǎn)故</p><p>　　b=H/D=0.85≦3.7此彈簧穩(wěn)定性較好。</p><p>　　6.8縮彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　安全系數(shù)S= (τp+0.75τmin)/ τmax≧Sp</

106、p><p>　　τmax————最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力。</p><p>　　τmax=(8KD Pn /πd*d*d)=337 MPa</p><p>　　τmin————最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應(yīng)力。</p><p>　　τmin=(8KD P1/πd*d*d)=144 MPa</p><p>　　Sp———

107、—許用安全系數(shù)Sp=1.3-2.2。</p><p>　　S= (τp+0.75τmin)/ τmax=1.61≦2.2.</p><p>　　故疲勞強(qiáng)度符合要求。</p><p>　　第七章 機(jī)殼的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于機(jī)殼在整個(gè)扳手執(zhí)行機(jī)構(gòu)中所占質(zhì)量較大，因此，要求機(jī)殼材料既要有足夠的強(qiáng)度和硬度，本設(shè)計(jì)機(jī)殼選用高強(qiáng)度高硬度而且質(zhì)

108、量較輕的鋁鎂合金制成，但考慮到含鋁材料在井下作業(yè)時(shí)的防暴問題，成型后在材料表面上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解決該問題，這種材料具有獨(dú)特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機(jī)溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時(shí)氯氣等，可在120下長期使用，強(qiáng)度剛性同時(shí)還須機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔，質(zhì)量輕。本設(shè)計(jì)材料采用鋁鎂合金，但考慮到比尼龍.聚甲醛等低，耐磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可

109、用火焰噴鍍法涂于金屬表面。</p><p>　　第八章 主被動(dòng)棘爪的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　主被動(dòng)棘爪取相同結(jié)構(gòu)，長29.6mm，寬31mm，厚12.8mm，采用淬火處理</p><p>　　棘爪按彎曲與壓縮組合強(qiáng)度計(jì)算：</p><p>　　=1032.4Mpa(-125.2MPa)1083Mpa</p><p&

110、gt;　　式中，M----彎矩。M=;</p><p>　　W----棘爪危險(xiǎn)截面抗彎矩，;W=</p><p>　　----棘爪寬度，mm</p><p>　　----棘爪危險(xiǎn)截面厚度，mm</p><p>　　F----危險(xiǎn)截面的面積，mm2</p><p>　　----需用彎曲應(yīng)力，Mpa,見《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》

111、第352頁表2.4-7</p><p>　　所以，主被動(dòng)棘爪強(qiáng)度足夠</p><p>　　其他不需要力學(xué)校合的零部件具體尺寸見圖紙。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　本設(shè)計(jì)特點(diǎn)：</b></p><p>　　全封閉整體機(jī)身結(jié)構(gòu)，零部件不外

112、漏，安全性能好，且可杜絕灰塵雜物進(jìn)入，保護(hù)零部件不受損傷，并可保證良好潤滑，延長適用壽命；</p><p>　　反作用支撐臂360°范圍微調(diào)，容易找到反作用支撐點(diǎn)，滿足現(xiàn)場各種復(fù)雜情況，而且這種支撐方式使螺栓不受彎曲力，適合于在狹小空間工作，運(yùn)動(dòng)部件少，經(jīng)久耐用，維護(hù)方便；</p><p>　　旋轉(zhuǎn)快速接頭可使液壓軟管從任何方向引入，適應(yīng)任何使用空間；</p>&l

113、t;p><b>　　輸出力矩精度高；</b></p><p>　　零部件高度集成，可靠性高；</p><p>　　一臺(tái)扳手可選配多種套筒，拆裝多種規(guī)格的螺栓；</p><p>　　重量輕，防腐性好，可用于水下和礦井操作；關(guān)鍵部件安全系數(shù)高，安全可靠，經(jīng)久耐用；</p><p>　　偏心液壓油缸的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將進(jìn)、出油口

114、合并，提高操作的靈活性，極大地減輕質(zhì)量和縮小扳手的作業(yè)空間，利于多功能反力臂的布置和調(diào)整。</p><p>　　外形美觀，內(nèi)在質(zhì)量和外觀都有良好表現(xiàn)。</p><p><b>　　創(chuàng)新與改進(jìn)方向：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)結(jié)合采用了國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)同類產(chǎn)品存在的一些問題進(jìn)行了具體分析并予以解決，產(chǎn)品外殼為鋁鎂合金，在礦井等地下施工條

115、件下工作時(shí)，容易造成爆炸，本設(shè)計(jì)在此材料基礎(chǔ)上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解決該問題，這種材料具有獨(dú)特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機(jī)溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時(shí)氯氣等，可在120下長期使用，強(qiáng)度剛性比尼龍.聚甲醛等低，耐磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可用火焰噴鍍法涂于金屬表面。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫，設(shè)計(jì)經(jīng)

116、驗(yàn)不足，該設(shè)計(jì)產(chǎn)品仍有許多需該井的地方，主要是材料的輕型化.成本的降低.扭矩的進(jìn)一步提高等方面還需要改進(jìn)。希望在以后的設(shè)計(jì)工作中能夠吸取這次的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，完善設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實(shí)

117、際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的具體工作，我掌握了液壓扳手以及與其相關(guān)的液壓與機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，實(shí)踐了大學(xué)期間所學(xué)到的部分知識(shí)，積累了實(shí)際設(shè)計(jì)工作中才能得到的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們將來從事的工作有了一定認(rèn)識(shí)，并產(chǎn)生了濃厚的興趣。在此，特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師楊克石老師在畢業(yè)設(shè)計(jì) 期間給我的悉心指導(dǎo)和啟發(fā)，并感謝在此期間指導(dǎo)夠我的各個(gè)專業(yè)方向的老師們，以及所有為我們

118、供過技術(shù)咨詢與技術(shù)指導(dǎo)的單位和部門。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《新編液壓工程手冊(cè)》 主編：雷天覺 北京理工大學(xué)出版社 1998年12月</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新版）》主編：王文斌 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年8月第三版</p><p>　　《機(jī)械設(shè)