0022-腳踏式液壓拆卸壓力機設(shè)計【優(yōu)秀含6張CAD圖+說明書+文獻翻譯 +文獻綜述】,優(yōu)秀含6張CAD圖+說明書+文獻翻譯 +文獻綜述,0022-腳踏式液壓拆卸壓力機設(shè)計【優(yōu)秀含6張CAD圖+說明書+文獻翻譯,+文獻綜述】,腳踏,液壓,拆卸,壓力機,設(shè)計,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,說明書,仿單 1緒 論 在當今企業(yè)生產(chǎn)和一些維修部門，經(jīng)常遇到工件的拆裝問題。有些精度要求不高的零件可以直接用錘子敲打，而對于一些要求高精度的的零件（如軸承）拆卸，就需要用專門的工具去拆裝，為此，設(shè)計一臺腳踏式液壓拆卸壓力機構(gòu)是非常有必要的。本設(shè)計的主要部分是液壓技術(shù)的設(shè)計與選用。下面對液壓技術(shù)的發(fā)展史進行概述。 1.1液壓技術(shù)的發(fā)展史 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 1795年英國約瑟夫?布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速發(fā)展液壓傳動,1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近20～30年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，屆世界領(lǐng)先地位。 1.2目前情況及發(fā)展趨勢 液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化穿動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產(chǎn)值的2%～3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景[1]。液壓氣動技術(shù)具有獨特的優(yōu)點，如:液壓技術(shù)具有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動力，易實現(xiàn)直線運動等優(yōu)點；氣動傳動具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動控制系統(tǒng)。因此，液壓氣動技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟各部門。但是近年來，液壓氣動技術(shù)面臨與機械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機床、中小型塑機已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護性差等缺點。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術(shù)的優(yōu)點，克服缺點，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴大應(yīng)用領(lǐng)域，同時降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 1.2.1液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢 由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高科技成果，如：自控技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、可靠性及新工藝新材料等，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使產(chǎn)品的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向21世紀的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進和擴展，不斷擴大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面。 1.2.2減少損耗，充分利用能量 液壓技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換過程中，總存在能量損耗。為減少能量的損失，必須解決下面幾個問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失；減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量；采用靜壓技術(shù)和新型密封材料，減少摩擦損失；改善液壓系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。 1.2.3泄漏控制 泄漏控制包括：防止液體泄漏到外部造成環(huán)境污染和外部環(huán)境對系統(tǒng)的侵害兩個方面。今后，將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化和復合化的元件和系統(tǒng)，實現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄漏管接頭，電機油泵組合裝置等。無泄漏將是世界液壓界今后努力的重要方向之一。 1.2.4污染控制 過去，液壓界主要致力于控制固體顆粒的污染，而對水、空氣等的污染控制往往不夠重視。今后應(yīng)重視解決：嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染，發(fā)展封閉式系統(tǒng)，防止外部污染物侵入系統(tǒng)；應(yīng)改進元件和系統(tǒng)設(shè)計，使之具有更大的耐污染能力。同時開發(fā)耐污染能力強的高效濾材和過濾器。研究對污染的在線測量；開發(fā)油水分離凈化裝置和排濕元件，以及開發(fā)能清除油中的氣體、水分、化學物質(zhì)和微生物的過濾元江及檢測裝置。 1.2.5主動維護 開展液壓系統(tǒng)的故障預測，實現(xiàn)主動維護技術(shù)。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的開發(fā)研究，建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機和知識庫中的知識，推算出引起故障的原因，提出維修方案和預防措施。要進一步開發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自校正，在故障發(fā)生之前進行補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。 1.2.6機電一體化 機電一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點，其主要發(fā)展動向如下：液壓系統(tǒng)將有過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，同時對壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實現(xiàn)標準化；提高液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更適應(yīng)機電一體化需求，發(fā)展與計算機直接接口的高頻，低功耗的電磁電控元件；液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電控液壓泵，可實現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)軟啟動、合理分配功率、自動保護等；借助現(xiàn)場總線，實現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護[4]。 1.2.7液壓CAD技術(shù) 充分利用現(xiàn)有的液壓CAD設(shè)計軟件，進行二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè)計-制造-銷售-使用-設(shè)計的閉環(huán)系統(tǒng)。將計算機防真及適時控制結(jié)合起來，在試制樣機前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達到最佳設(shè)計效果。下一個目標是，利用CAD技術(shù)支持液壓產(chǎn)品到零不見設(shè)計的全過程，并把CAD/CAM/CAPP/CAT，以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造系統(tǒng)（CIMS），使液壓設(shè)計與制造技術(shù)有一個突破性的發(fā)展[5]。 1.2.8新材料、新工藝的應(yīng)用 新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂敷料，可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護環(huán)境，研究采用生物降解迅速的壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。鑄造工藝的發(fā)展，將促進液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內(nèi)部流動，減少壓力損失和降低噪聲，實現(xiàn)元件小型化。 2 總體方案設(shè)計 本裝置由三大部分組成：支架部分、壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。壓力拆卸機的執(zhí)行元件是平移液壓缸，拆卸機的固定裝置是由一個可在導軌上移動的固定臺和與螺釘連接的一個平移液壓缸組成，將液壓缸的前端置于固定臺上。采用腳踏壓力裝置來提供具有一定壓力的液壓油，再由液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換成活塞桿的作用力，作用于軸完成軸承的拆卸與安裝。液壓缸的上下運動方向的改變通過換向閥來實現(xiàn)，單向閥主要來完成液壓油的單向流動，實現(xiàn)小液壓缸的吸油壓油。 工作原理示意圖如圖2.1所示： 圖2.1 壓力機原理簡圖 2.1 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選定要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選的太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、機制精度也要求較高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選的低一些。本次設(shè)計是行程為90mm、公稱壓力1000kg左右的腳踏式液壓腳踏式液壓拆卸壓力機的設(shè)計，即載荷為10kN ，按表2.1根據(jù)工作載荷選取工作壓力（MP）： 表2-1 工作壓力系列表 載荷/KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力 <0.8~0.1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 初選工作壓力為2.5MP。 2.2 液壓缸材料的選擇 2.2.1缸體材料 液壓缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的力學性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件，則應(yīng)采用焊接性能較好的35號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。本次設(shè)計情況下均采用45鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到到241~285HB。 2.2.2 缸蓋材料 液壓缸的缸蓋可以選用35、45號鋼或HT200、HT300、HT350鑄鐵等材料。當缸蓋本身又是活塞桿的導向套時，缸蓋最好選用鑄鐵。本次設(shè)計為固定機械，尺寸與質(zhì)量無特殊要求，缸頭與缸體采用螺釘連接法蘭連接，缸蓋與缸體采用采用焊接形式，其結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。 2.3 活塞材料 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼及鋁合金等，此處選用HT300?；钊c活塞桿連接采用常用的螺紋連接方式，活塞桿與活塞、活塞與液壓缸均采用O型密封圈密封。 2.4 活塞桿材料 活塞桿有實心式和空心式，此壓力機設(shè)計采用材料為45鋼，結(jié)構(gòu)為圓柱實心結(jié)構(gòu)。 2.5 活塞桿的導向、密封和防塵 為保證活塞桿的準確行程需采用導向套,導向套的結(jié)構(gòu)采用導向套導向方式。導向套材料為耐磨鑄鐵，導向套與軸的密封件為Yx形，與液壓缸的密封為O形密封圈。在活塞桿端部需安裝密封和防塵結(jié)構(gòu)，防塵采用J形密封圈具體尺寸見機械設(shè)計手冊（第二版）5表43.8—120。 3 液壓缸的尺寸設(shè)計 根據(jù)腳踏式液壓拆卸壓力機的相關(guān)工作參數(shù)，行程在80—100之間，公稱壓力在1000kg左右。為使腳踏省力在滿足工程壓力的前提下液壓缸II盡可能選的小些，液壓缸的相關(guān)設(shè)計參數(shù)如圖3.1所示： 圖3.1 液壓缸示意圖 由于此腳踏式液壓拆卸壓力機回路較短，且直接回油箱，其背壓力可忽略不計，即 3．1液壓缸I的設(shè)計 3.1.1液壓缸類型的選擇 腳踏式液壓拆卸壓力機主要用于用于軸承的拆卸，只需活塞單向運動：根據(jù)機械設(shè)計手冊（5） 表43.6—32 液壓缸的類型，確定液壓缸為單作用活塞式液壓缸。 3.1.2液壓缸主要幾何尺寸的計算 （1）公稱壓力 液壓缸的公稱壓力也稱額定壓力，指液壓能長期工作的最大壓力，根據(jù)國家標準系列選取壓力為2.5Mp。 （2）效率 ①機械效率，由各運動部件密封處的摩擦阻力的損失造成，通?？扇。颂幦?.94 ②容積效率，由各密封件泄漏所造成的，通常取活塞密封為彈性體質(zhì)材料，。 ③液壓缸總效率，由機械效率和容積效率組成，總效率。 （3）液壓缸內(nèi)徑的計算 （3.1） — 液壓缸內(nèi)徑 — 液壓缸I推力為10(KN) — 選定的工作壓力2.5（Mp） 求的D=73.63mm，由機械設(shè)計手冊（5）表43.6—26 圓整得D=80mm。 （4）活塞桿直徑的計算 由液壓缸行程在80~100之間，根據(jù)強度要求要求來計算活塞桿直徑。由活塞桿在穩(wěn)定狀態(tài)下，僅承受軸向載荷，活塞桿直徑按簡單的拉、壓強度計算。此時： （3.2） —活塞桿直徑的許用應(yīng)力（Mp）,當活塞桿為碳鋼時，； 求得，故活塞桿很易滿足強度要求，為滿足結(jié)構(gòu)要求在按速度比要求來計算活塞桿直徑。根據(jù)表3.1選取速度比： 表3-1 壓力與速度比 工作壓力p/MPa 10 12.5~20 >20 速度比 1.33 1.46;2 2 由工作壓力此處選取。 （3.3） — 活塞桿直徑 — 速度比 — 液壓缸內(nèi)徑 代入得 圓整得 3.1.3液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等，其具體計算步驟如下： （1）缸筒壁厚的計算 對于2.5Mp的低壓系統(tǒng)或時，液壓缸缸筒的厚度一般按薄壁壁筒計算。 （3.4） — 液壓缸缸筒壁厚（m） — 實驗壓力（Mp），工作壓力時，；當工作壓力時，； D — 液壓缸內(nèi)徑（m）； — 缸體材料的許用應(yīng)力 — 缸體材料的抗拉強度（MPa）； — 安全系數(shù)，，一般取。 鍛鋼 鑄鋼 鋼管 鑄鐵 綜上求的：，為滿足結(jié)構(gòu)要求取 （2）液壓缸油口直徑計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度和油口最高液流速度而定 （3.5） — 液壓缸油口直徑（m） — 液壓缸內(nèi)徑（m） — 液壓缸最大輸出速度（m/min） — 油口液流速度（m/s） 估算得：=10mm （3）缸底厚度計算 缸底的設(shè)計帶有油孔，其計算公式如下： （3.6） — 缸底厚度（m） — 液壓缸內(nèi)徑（m） — 實驗壓力（MPa） — 缸底油孔直徑（m） 計算得： 取 由于缸底需要大油孔，故根據(jù)結(jié)構(gòu)與連接要求取48mm （4）缸頭厚度的計算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導向孔，因此其厚度的計算方法與缸底不同。對于常用的法蘭缸頭，其螺釘連接法蘭計算方法如下： （3.7） （3.8） — 法蘭厚度（m） — 法蘭受力總和（N） — 密封環(huán)內(nèi)徑（m） — 密封環(huán)外徑（m） — 系統(tǒng)工作壓力（Pa） — 附加密封力（Pa） — 螺釘孔分布圓直徑（m） — 密封環(huán)平均直徑（m） — 法蘭材料的許用壓力（Pa） 計算得：，取 3.1.4液壓缸I結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計 （1）液壓缸結(jié)構(gòu) 缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口、等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油液，同時還是活塞運動的軌道。因此，液壓缸要有足夠的強度，并能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)實驗壓力而不至于產(chǎn)生永久變形；內(nèi)表面在活塞密封件的及導向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。根據(jù)上面計算可知液壓缸內(nèi)徑為80mm，壁厚6mm。 圖3.2 液壓缸缸體 由機械設(shè)計手冊（第二版）5中標準液壓缸來選取本次液壓缸的油口直徑為10mm，連接油口尺寸為M18×1.5，其結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。 此液壓缸的的缸頭為螺紋連接，缸蓋為焊接，作為雙作用液壓缸，油孔開在缸壁 和缸蓋處。 （2）液壓缸長度的確定 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(yīng)大于內(nèi)徑的20 ～30 倍，此處設(shè)計為292mm。 （3）液壓缸體技術(shù)要求 缸體內(nèi)徑采用H8級配合，表面粗糙度Ra為0.32um，需要進行研磨；熱處理為調(diào)質(zhì)，硬度241~285HB；通往油口的的內(nèi)孔口應(yīng)倒角，不允許有飛邊、毛刺，以免刮傷密封件。為便于裝配和不損壞密封件，缸筒內(nèi)孔口應(yīng)倒角15度。在缸筒上焊接油口時必須在半精加工以前進行，以免精加工后焊接而引起內(nèi)孔變形。 3.1.5 液壓缸活塞桿設(shè)計 （1）活塞桿結(jié)構(gòu) 活塞桿有實心桿和空心桿，空心活塞桿的一端，要留出焊接和熱處理時用的通氣孔。本次設(shè)計采用實心式活塞桿，分為四個軸段，軸肩高度根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取h=（0.07~0.1）d，其中d為與零件的相配處軸的直徑，軸端螺紋尺寸為M27×2。軸上零件有開口螺母、墊片、密封圈、活塞、導向套、擋圈、防塵圈等。具體機構(gòu)如圖3.3所示： 圖3.3 活塞桿 （2）活塞桿技術(shù)要求 ① 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB，必要時，在經(jīng)過高頻淬火，硬度達45~55HRC. ②活塞桿的圓度公差值，按10級精度選取?；钊麠U要在導向套中滑動，一般采用H8/f7配合。太緊了，摩擦力大；太松了，容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損。其圓度公差不大于直徑公差的一半。安裝活塞的軸徑與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，可保證活塞桿與外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿與導向套的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04/mm，以保證活塞安裝時不產(chǎn)生歪斜。 ③活塞桿的圓柱度公差，應(yīng)按8級精度選取。 ④活塞桿的徑向跳動公差為0.01mm。 ⑤活塞桿上的螺紋，由于載荷小，機械振動也比較小，按7級精度加工制造。 ⑥活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra0.63um。太滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。為了提高耐磨性和防腐蝕性也可進行鍍锘處理，活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心。 圖3.4 活塞結(jié)構(gòu) 3.1.6 活塞結(jié)構(gòu) 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復運動，因此它與缸筒的配合應(yīng)適當，即不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不緊使最低啟動壓力增大，降低效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設(shè)計性能。其結(jié)構(gòu)形式如圖3.4。 活塞寬度一般為活塞外徑的0.6~1.0倍，此處為70mm?；钊鈴脚浜弦话悴捎胒9，外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的的垂直度公差不大于0.04/100mm，外表面的圓度和圓柱度公差不大于外徑公差的一半。 綜上液壓缸Ⅰ的主要參數(shù)如表3.2所示。 表3.2 液壓缸Ⅱ參數(shù) 缸徑 壁厚 活塞桿 油口尺寸 活塞長度 尺寸（mm） 80 6 40 10 70 3.2 液壓缸Ⅱ的設(shè)計 3.2.1液壓缸類型的選擇 腳踏式液壓拆卸壓力機主要用于用于軸承的拆卸，只需活塞單向運動：根據(jù)機械設(shè)計手冊（5） 表43.6—32 液壓缸的類型，確定小液壓缸也為單作用活塞式液壓缸。 3.2.2液壓缸主要幾何尺寸的計算 （1）液壓缸內(nèi)徑的計算 液壓系統(tǒng)中大液壓缸液壓油的壓力為2.5Mp，由于液壓系統(tǒng)中換向閥、單向閥、油路的壓降，小液壓缸的實際油壓稍大。此處估計壓降為0.5MPa，即小液壓缸的油壓為P=3MPa時才能提供大液壓缸2.5MPa的工作壓力。假設(shè)示意圖中為小液壓缸提供的所需推力F為2000N，并以此來求取小液壓缸缸徑。計算如下： 圖3-5 液壓缸受力示意圖 （3.9） —小液壓缸工作壓力 — 小液壓缸所需提供壓力（MPa） — 小液壓缸內(nèi)徑（mm） 綜上代入得：，根據(jù)機械設(shè)計手冊（5）表43.6—26，液壓缸內(nèi)徑標準系列，代入上述公式從新計算得 F=2412N，即腳踏裝置提供給小液壓缸的驅(qū)動力為2412N。 （2）小活塞桿直徑的計算 根據(jù)強度要求要求來計算活塞桿直徑，由活塞桿在穩(wěn)定狀態(tài)下，僅承受軸向拉壓載荷，活塞桿直徑按簡單的拉、壓強度計算。此時： （3.10） —活塞桿直徑的許用應(yīng)力（Mp） 當活塞桿為碳鋼時， — 液壓缸所受壓力（N） 求得，故活塞桿很易滿足強度要求，為滿足結(jié)構(gòu)要求在按速度比要求來計算活塞桿直徑。根據(jù)大液壓缸設(shè)計時所依據(jù)，工作壓力P與速度比的關(guān)系表，選取速度比。由工作壓力，此處選取。 （3.11） — 活塞桿直徑 — 速度比 — 小液壓缸內(nèi)徑 代入得，根據(jù)機械設(shè)計手冊（第二版）5，活塞桿標準系列， 圓整得。 3.2.3小液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 小液壓缸的結(jié)構(gòu)與大液壓缸有所不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)除了大液壓缸結(jié)構(gòu)零件外，還主要有單向閥裝置，來實現(xiàn)壓力油的輸入與輸出。 （1）缸筒壁厚的計算 對于3Mp的低壓系統(tǒng)或時，液壓缸缸筒的厚度一般按薄壁壁筒計算。 （3.12） — 液壓缸缸筒壁厚（m） — 實驗壓力（Mp），工作壓力時，；當工作壓力時，； D — 液壓缸內(nèi)徑（m）； — 缸體材料的許用應(yīng)力 — 缸體材料的抗拉強度（MPa）； — 安全系數(shù)，，一般取。 對于鋼管 綜上求得：，為滿足結(jié)構(gòu)要求同樣取 （2）液壓缸油口直徑計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度和油口最高液流速度而定 （3.13） — 液壓缸油口直徑（m） — 液壓缸內(nèi)徑（m） — 小液壓缸最大輸入速度（m/min） — 油口液流速度（m/s） 估算得：=3.8mm，圓整取油口尺寸=5mm。 （3）缸頭，缸底厚度計算 缸底的設(shè)計帶有油孔，其計算公式如下： （3.14） —小液壓缸底厚度（m） — 小液壓缸內(nèi)徑（m） — 實驗壓力（MPa） — 缸底油孔直徑（m） 計算得： 取 由于缸底需要組合安裝單向閥體，這里只取缸頭的厚度為6mm，缸底的厚度根據(jù)單向閥體的尺寸大小確定，考慮到其復雜性，采用閥體與小液壓缸分離式結(jié)構(gòu)，閥體只選取標準件。 （4）小液壓缸行程計算 小液壓缸是為大液壓缸提供壓力油的，是驅(qū)動裝置，其行程的計算要根據(jù)大液壓缸容積計算。這里假設(shè)，小液壓缸的吸油、壓油的過程10次才能實現(xiàn)大液壓缸的100mm的行程，即n=10。具體計算步驟如下： （3.14） （3.15） （3.16） — 大液壓缸的內(nèi)徑（mm） — 小液壓缸的內(nèi)徑（mm） — 大液壓缸的行程（mm） — 小液壓缸的行程（mm） — 大液壓缸的容積（mm） — 小液壓缸的容積（mm） — 液壓缸來回行程次數(shù) 計算得小液壓缸的行程：，取整65mm。 （5）液壓缸流量的計算 （3.16） 字母意義同上，帶入計算得流量：。 綜上計算得小液壓缸的主要參數(shù)如表3.3所示： 表3.3 液壓缸Ⅱ參數(shù) 缸徑 壁厚 活塞桿 油口尺寸 活塞長度 行程 尺寸（mm 32 4 18 5 26 65 3.2.4小液壓缸結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計 小液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計類同于大液壓缸，只是進出油口需要安裝滾珠結(jié)構(gòu)件，形成單向閥式整體結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)小液壓缸從油箱里規(guī)律吸油、壓油過程。加工工藝參數(shù)類同于大液壓缸。 4 液壓控制閥 4.1 方向控制閥 方向控制閥在液壓系統(tǒng)中主要用來通斷油路或改變油液流動的方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的起動或停止，改變其運動方向。主它要分為單向閥和換向閥，單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種，本次腳踏式壓力機的設(shè)計中主要用到單向閥和換向閥兩種閥體。單向閥主要用于小液壓缸的驅(qū)動裝置，來實現(xiàn)壓力油的輸入和輸出；換向閥通過改變油路，主要用來實現(xiàn)液壓缸的上下運動。 4.2單向閥結(jié)構(gòu) 普通單向閥簡稱單向閥，它的作用是使用油液只能沿一個方向流動，不許反向倒流。圖3 所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號。壓力油從p1流入時，克服彈簧3作用在閥芯2上的力，使閥芯2向右移動，打開閥口，油液從p1口流向p2口。當壓力油從p2口流人時，液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，液流不能通過。 圖4.1 單向閥結(jié)構(gòu)簡圖 單向閥的彈簧主要用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使閥芯可靠復位，為了減小壓力損失，彈簧鋼度較小，一般單向閥的開啟為0.03 MPa～0.05 MPa（如換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達到0.2 MPa～0.6 MPa，便可當背壓閥使用）。 4.3 換向閥 換向閥是具有兩種以上流動形式和兩個以上油口的方向控制閥。是實現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及壓力卸載和順序動作控制的閥門。可分為手動換向閥、電磁換向閥、電液換向閥等。 又稱克里斯閥，閥門的一種，具有多向可調(diào)的通道，可適時改變流體流向。 工作時借著閥外的驅(qū)動傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸，帶動搖拐臂，啟動閥板，使工作流體時而從左入口通向閥的下部出口，時而從右入口變換通向下部出口，實現(xiàn)了周期變換流向的目的。 這種變換閥在石油、化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，在合成氨造氣系統(tǒng)中最為常用。此外，換向閥還可作成閥瓣式的結(jié)構(gòu)，多用于較小流量的場合。工作時只需轉(zhuǎn)動手輪通過閥瓣來變換工作流體的流向。液動系統(tǒng)對換向閥性能的的主要要求是：油液流經(jīng)換向閥時壓力損失要??；互不相同的油口間的泄漏要小；換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。 圖4.2 手動換向閥結(jié)構(gòu)簡圖 換向閥的種類很多，其分類方式也各不相同，一般來說按閥心相對于閥體的運動方式來分有滑閥和轉(zhuǎn)閥兩種；按操作方式分類有手動、機動、電磁動、液動和電液動等多種；按閥芯工作時在閥體中所處的位置有二位和三位等；本次設(shè)計中主要通過改變油路來實現(xiàn)大液壓缸的上下運動，由于壓力機為腳踏驅(qū)動，不需要緩沖與保壓，故選取二位 四通結(jié)構(gòu)的手動換向閥即可。手動換向閥的結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。 5. 油箱設(shè)計 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。郵箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力郵箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可以分為巨型油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安裝液壓器件，所以備廣泛采用；圓罐形油箱強度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。本次設(shè)計需油量0.，油箱設(shè)計在小液壓缸缸體，成整體式結(jié)構(gòu)。 5.1 油箱設(shè)計要點 1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能的滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當?shù)囊何弧? 2）吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。回油管要傾斜45度角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉淀物，同時也有利于散熱。 3）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最底處設(shè)置放油閥。對于不易開啟的油箱要設(shè)置開啟孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 考慮到油箱內(nèi)部表面的的防腐處理時，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入之間的的時間間隔以及經(jīng)濟性，條件允許時采用不銹鋼制油箱。 5.2 油箱容量設(shè)計 油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大容量的3~5倍。另外，油箱容量大小可以從散熱角度設(shè)計。計算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，在考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量。而本次設(shè)計中是腳踏驅(qū)動，只需根據(jù)足夠的容量確定。由以上計算的Q=0.52L/min，外加油管儲油 等估算油箱的容量為V=1.5L。 6. 管路 在液壓傳動中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。本次設(shè)計中液壓系統(tǒng)的壓力在2~3MPa為低壓系統(tǒng)，采用尼龍管。 6.1 管子內(nèi)徑計算 管子內(nèi)徑d（單位mm），按流速選?。? （6.1） — 液體流量（） — 流速（）對于壓力機取 代入估算得 。根據(jù)膠管內(nèi)徑系列取 。 6.2．管接頭 根據(jù)機械設(shè)計手冊（第二版）5，表43.9—5管接頭類型，選取卡套式管接頭結(jié)構(gòu)。利用卡套變形進行密封，結(jié)構(gòu)先進，性能良好，重量輕，體積小，使用方便，廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中。工作壓力可達31.5MPa，要求管子尺寸精度高，需用冷拔鋼管?？ㄌ拙纫喔摺８m用于油、氣一般腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)。 7．液壓油的選用 液壓傳動所用液壓油一般為礦物油。它不僅是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，而且還有潤滑，冷卻和防銹的作用。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。 為了更好地傳遞運動和動力，液壓油應(yīng)具備如下性能： (1)潤滑性能好； (2)純凈度好，雜質(zhì)少； (3)合適的粘度和良好的粘溫特性； (4)抗泡沫性，抗乳化性和防銹性好，腐蝕性小； (5)對熱，氧化，水解都有良好的穩(wěn)定性，使用壽命長； (6)對液壓系統(tǒng)所用金屬及密封件材料等有良好的相容性； (7)比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。 一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用性能和工作環(huán)境等因素確定液壓油的品種。當品種確定后，主要考慮油液的粘度。在確定油液粘度時主要應(yīng)考慮系統(tǒng)工作壓力，環(huán)境溫度及工作部件的運動速度。當系統(tǒng)的工作壓力大，環(huán)境溫度較高，工作部件運動速度較大時，為了減少泄漏，宜采用粘度較高的液壓油。當系統(tǒng)工作壓力小，環(huán)境溫度較低，而工作部件運動速度較高時，為了減少功率損失，宜采用粘度較低的液壓油。 當選購不到合適粘度的液壓油時，可采用調(diào)和的方法得到滿足粘度要求的調(diào)和油。當液壓油的某些性能指標不能滿足某些系統(tǒng)較高要求時，可在油中加入各種改善其性能的添加劑，如抗氧化，抗泡沫，抗磨損，防銹以及改進粘溫特性的添加劑，使之適用于特定的場合。 根據(jù)實際要求選用46號抗摩液壓油。 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計是本學期學習階段的一次難得的理論結(jié)合實際的機會，通過這次比較系統(tǒng)完整的拆機械壓力機構(gòu)的設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識的學習和實際設(shè)計的結(jié)合，鍛煉我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料，設(shè)計手冊，以及電腦制圖等相關(guān)專業(yè)的能力水平，而且通過對整體設(shè)計的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。 在設(shè)計過程中一些系統(tǒng)的設(shè)計讓我很頭痛，原因是由于本身設(shè)計受到機械本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設(shè)計，搜集完整的資料，和其他專業(yè)人才的交流是很有必要的。這其中也包括更好的理解本行業(yè)對該機器的各種要求，更要從祖國的高度看待一些大局上的問題更好的處理各種矛盾。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。 順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。 因為知識的欠缺，時間的限制，資料不全等原因，使我的設(shè)計存在嚴重的不足。不過，這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯?，更好的?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國建設(shè)服務(wù)。 致 謝 本文主要對拆卸卸壓力機構(gòu)進行了設(shè)計，首先，我對液壓有濃厚的興趣。同時，受我主修專業(yè)的影響，我已經(jīng)習慣于關(guān)注現(xiàn)階段工程前沿遇到的難題。 此次設(shè)計雖凝聚著自己的汗水，不能算是我一個人的成果，沒有導師的指引和贈予，沒有朋友的幫助和支持，我在大學的學術(shù)成長肯定會大打折扣。當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。 首先，我要特別感謝我的指導老師，本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個多月，從選題、開題答辯到繪制裝配圖、零件圖，完成說明書。其間每一個過程他都給予了很多的指導，花費了很多的心血，使我最后圓滿完成了畢業(yè)設(shè)計。在悉心教導的這段時間里，他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的知識，正直的人格，給我留下了極為深刻的印象，為我今后的工作、生活樹立了良好的榜樣。 再次由衷感謝答辯組的各位老師對學生的指導和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報母校的培育之情，爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極的價值！ 其次，要感謝有關(guān)領(lǐng)導和教師，在我們進行設(shè)計的過程中提供的各種便利條件。 最后，我要感謝我的同學，他們給予了我無私的愛，對我的學習給予了大力的支持，使我順利的完成了學業(yè)。 參考文獻 [1] 徐灝．機械設(shè)計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1993. [2] 左鍵明．液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005. [3] 屈維得．機械振動手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992. [4] 楊黎明．機電一體化手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1994. [5] 左鍵明．液壓與氣壓傳動[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2005. [6] 吳宗澤．機械設(shè)計實用手冊[M]．北京；化學工業(yè)出版社，1999. [7] 肖龍，陸立穎．液壓傳動技術(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2001. [8] 雷天覺．液壓工程手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1994. [9] 雷天覺．新編液壓工程手冊[M]．北京：北京理工大學出版社，1998. [10] 張利平．液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997. [11] 李昌熙,喬石．礦山機械液壓傳動[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，1985. [12] 何存興．液壓傳動與氣壓傳動[M]．武漢：華中科技大學出版社，2000. [13] 吳慧中．機械設(shè)計專家系統(tǒng)研究與實踐[M]．北京：中國鐵道出版社，1994. [14] 戴紹誠．高產(chǎn)高效綜合機械化采煤技術(shù)與裝備[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，1998. [15] 周恩濤．可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[M] .北京：機械工業(yè)出版,2003. [18] Shirley，J．E．：MBCHANIC L ENGINEERING DESIGN，New York：Mcgraw—Hill, [19] Kolstge，H .M ：MACHINE DESIGN FOR MECHANTCAL TECHNOLOGY,CBS . [20] Hakan Gultekin, M. Selim Akturk, Oya Ekin Karasan Scheduling in a three-machine robotic flexible manufacturing cell Computers & Operations Research ，2007.