液壓機設(shè)計[共38頁]

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1、1 緒論1.1 液壓機原理液壓機是一種利用液體壓力能來傳遞能量，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機器。液壓機是一種可用于加工金屬、塑料、木材、皮革、橡膠等各種材料的壓力加工機械，能完成斷崖、沖壓、折邊、冷擠、校直、彎曲、成形、打包等多種工藝，具有壓力和速度可大范圍無級調(diào)整、可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等優(yōu)點，因而用途十分廣泛。液壓機根據(jù)帕斯卡原理制成，其工作原理如圖1所示。兩個充滿工作液體的具有柱寒或活塞的容腔由管道相連接，當(dāng)小柱塞1上的作用力為F1時，液體的壓力為，A1為柱塞1的工作面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個方向上是相等的，則壓力p將傳遞到容腔的每一點，因此，在大

2、柱塞2上特產(chǎn)生向上的作用力F2，迫使工件3變形，且式中：A2大柱塞2的工作面積。圖1-1液壓機工作原理1-小柱塞 2-大柱塞 3-工件液壓機的機構(gòu)形式很多，其中以四柱立式液壓機最為常見。液壓機一般由本體(主機)及液壓系統(tǒng)兩部分組成。最常見的液壓機本體結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。它由上橫梁1、下橫梁3、四個立柱2和十六個內(nèi)外螺母組成一個封閉框架，框架承受全部工作裁荷。工作缸9固定在上橫梁1上，工作缸內(nèi)接有工作柱塞8，它與活動橫粱7相連接。活動橫梁以四鞘立柱為導(dǎo)向，在上、下橫哭之間接復(fù)運動。在活動橫梁的下表面上，一般固定有上模(上砧)，而下模(下砧)則固定于下橫粱上的工作臺上。當(dāng)高壓液體進人工作缸后，在工

3、作柱塞上產(chǎn)生很大的壓力，并推動柱塞、活動橫梁及上模向下運動，使工件5在上、下模之間產(chǎn)生塑性變形?；爻谈?固定在下橫梁上，其中有回程柱塞6，它與活動橫梁相連接?；爻虝r，工作缸通低壓，高壓液體進入回程缸，推動回程柱塞6向上運動，帶動活動攢粱回到原始位置，完成一個工作循環(huán)。圖1-2液壓缸本體圖1上橫梁 2立柱 3下橫梁 4回程缸5工件 6回程柱塞 7活動橫梁 8工作柱塞 9工作缸1.2 液壓機的特點液壓機與其他鍛壓設(shè)備相比具有以下特點：(1)基于液壓傳動的原理，執(zhí)行元件(缸及柱塞或活塞)結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間和較長的工作行程，因此適應(yīng)性強，便于壓制大型工件或較長較高的

4、工件。(2)在行程的任何位置均可產(chǎn)生壓力機額定的最大壓力?？梢栽谙罗D(zhuǎn)換點長時間保壓，這對許多工藝來說，都足十分需要的。 (3)可以用簡單的辦法(各種閥)在一個工作循環(huán)中調(diào)壓成限壓，不易超載，容易保護各種模具。 (4)沿塊的總行程可以在一定范圍內(nèi)任意地?zé)o級地改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)換點可以根據(jù)壓力或行程位置來控制或改變。 (5)沿塊速度可以在一定范圍內(nèi)在相當(dāng)大的程度上進行調(diào)節(jié)，從而可以適應(yīng)工藝過程時沿塊速度的不同要求。用泵直接傳動時，滑塊速度的調(diào)節(jié)可以與壓力及行程無關(guān)。(6)與鍛錘相比，工作平穩(wěn)，撞擊、振動和噪聲較小，對工人健康、廠房基礎(chǔ)、周期環(huán)境及設(shè)備本身都有很大好處。液壓機的缺點是：(1)用泵直

5、接傳動肘，安裝功率比相應(yīng)的機械壓力機大。(2)由于工作缸內(nèi)升壓及降壓都需要一定時間，閥的換向也需要一定時間，速度不夠高，因此在快速性方面不如機械壓力機。(3)由于液體有可壓縮性，在快速卸載時，可能會引起壓機本體或液壓系統(tǒng)的振動，因此不太適合于沖裁、剪切等工藝。(4)工作液體有一定使用壽命，到一定時間應(yīng)更換。 32 總體方案的設(shè)計2.1 總體方案液壓機可以分解為兩大主要系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)和機械系統(tǒng)。具體可以分解為5大組件：1） 底板組件2） 小車組件3） 液壓系統(tǒng)4） 立柱5） 上板組件液壓機的結(jié)構(gòu)分解圖如圖2-1所示：圖2-1壓力機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解圖以上5個部分共同組成了壓力機系統(tǒng)，共同協(xié)調(diào)完成所需的

6、工藝。接下來的兩章將重點實現(xiàn)以上5個部分的設(shè)計過程及其校核。3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計液壓系統(tǒng)對于整個壓力機的重要性是不言而喻的。常見的液壓系統(tǒng)由以下部分組成：圖3-1液壓系統(tǒng)的組成為了實現(xiàn)液壓系統(tǒng)對工件進行規(guī)定的動作需要對液壓系統(tǒng)的各個部分進行設(shè)計。3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計要求對以固定式機械來說，該壓力機對液壓系統(tǒng)的要求是：a) 有較大的空間，可以存放油箱且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)；b) 要求結(jié)構(gòu)盡可能簡單的系統(tǒng)；c) 采用節(jié)流調(diào)速，d) 精度要求很低，只需控制行程即可。e) 經(jīng)濟性好為了滿足對彈簧強壓處理的要求，壓力機需要實現(xiàn)“快進減速升壓保壓快速回程停止”的工作循環(huán)。系統(tǒng)要求低速，小功率驅(qū)動。保壓時

7、壓力為80kN，快退時取為2kN；工作行程為320mm。快進快退速度約為v1=v3=10mm/s，工進時v2=1mm/s所以，該系統(tǒng)適合用開式系統(tǒng)。回油節(jié)流調(diào)速回路3.2 工況分析3.2.1 負(fù)載分析經(jīng)過計算可得，將彈簧壓至并圈高度時，壓力機所受的力F=80kN，簡單的繪制其負(fù)載圖如圖3-2所示：圖3-2液壓系統(tǒng)的載荷圖3.2.2 運動分析由壓力機上的行程要求，得到液壓系統(tǒng)的行程在工作循環(huán)的變化圖如圖3-3所示。以下為位移循環(huán)圖。通過位移循環(huán)圖，可以清楚地看到該液壓執(zhí)行元件的工作循環(huán)。圖3-3液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖3.3 確定液壓缸主要參數(shù)3.3.1 確定液壓缸表3-1 按速比要求確定d/DV1/

8、V21.150.1251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：v1無桿腔進油時活塞運動速度； V2有桿腔進油時活塞運動速度；簡單液壓系統(tǒng)液壓缸選用單桿式。依據(jù)表1，有桿腔與無桿腔的速比可取為1.46，所以活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為。3.3.2 初選系統(tǒng)的工作壓力工程機械的選型表如下：表3-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械建筑機械液壓鑿巖機液壓機大中型挖掘機重型機械起重運輸機磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表3-3執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)

9、0.20.5回油路代調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計根據(jù)表2中提供的各類設(shè)備的常用工作壓力，選定該壓力機的工作壓力為P=10MPa。因此，液壓缸無桿腔的壓力可取為P1=10MPa。在回油時，帶有調(diào)速閥，液壓缸上必須有一定得背壓P2。根據(jù)表3中的情況，取P2=0.5MPa。3.3.3 計算液壓缸的工作面積和流量1) 活塞直徑計算8000KG，我們?yōu)榱肆粲幸欢ǖ挠嗟毓蔬x擇壓力機油缸的推力為10000KG。缸徑和系統(tǒng)壓力的選擇，當(dāng)油缸推力一定時，缸徑與系統(tǒng)壓力是成反比的，也就是說

10、缸徑越大時系統(tǒng)壓力就會??；反之亦然。缸徑與系統(tǒng)壓力必須匹配，如果缸太大，制作成本就會很高，設(shè)備整體也不協(xié)調(diào)；如果系統(tǒng)壓力太高，也會使系統(tǒng)元件的要求提高，制作成本也會提高，并且也會增加使用維護費用，因為液壓系統(tǒng)的故障率是隨系統(tǒng)壓力的增高而增加的，故我們選擇缸徑為100（符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），系統(tǒng)壓力為127kg/。（系統(tǒng)壓力應(yīng)選160 kg/級的）壓力機在工作時要求油缸活塞桿往復(fù)運動的速度是可調(diào)的，并可在行程中的任意停止。所以我們在系統(tǒng)中應(yīng)該選擇三位四通電磁換向閥且其滑閥機能為M型。這樣可以在油缸停止時，壓力油直接回油箱，這樣可以減少系統(tǒng)的壓力負(fù)擔(dān)，也可以減緩系統(tǒng)油溫的上升速度，我們還在換向閥下疊

11、加一單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)油缸活塞桿的速度，并且采用回油節(jié)流，以利于活塞桿運行平穩(wěn)。按設(shè)計規(guī)范我們我們要在油缸有桿腔油口處設(shè)置一平衡閥，以免系統(tǒng)出現(xiàn)故障（如油管破裂等）時，油缸活塞桿突然下滑造成工傷事故，但是由于我們的工件（減振彈簧）是由小車送入的，故我們沒有設(shè)計平衡閥，特此說明。元件的選擇。在滿足功能的前提下成本越合理越好，也就是性價比要合理符合我們的要求，我們通過查閱相關(guān)資料并調(diào)研后得知，國內(nèi)市場上液壓元件第一檔次為德國的力士樂、日本油研、美國威格士、等為代表，他們的元件質(zhì)量好價格高，其價格比國內(nèi)同類產(chǎn)品高35倍，有的甚至搞10倍；第二檔次是以北京華德、上海立新、臺灣朝田湧鎮(zhèn)等為代表的；第三檔次

12、為山西榆次、四川長江、上海高行、臺灣力王等為代表的；第四檔次為江浙一帶仿制廠家等。油泵是系統(tǒng)的重要元件，我們應(yīng)該選額壓力為160 kg/，流量為16ml/r與國產(chǎn)榆次的為佳。換向閥、溢流閥、節(jié)流閥也是重要的控制元件，應(yīng)選臺灣型的元件為好。通徑為6mm。壓力表、壓力表開關(guān)、空濾器、吸濾器、油標(biāo)等附件應(yīng)選國產(chǎn)為好。3.4.1 選擇系統(tǒng)類型由于采用回油節(jié)流調(diào)速，故而選用開式系統(tǒng)。3.4.2 選擇調(diào)速回路由工況圖可知，壓力機液壓系統(tǒng)的功率不大，運動速度低，工作負(fù)載變化小，效率和發(fā)熱并不突出，故可采用調(diào)速閥調(diào)速，因為回路節(jié)流調(diào)速能獲得更低的穩(wěn)定速度，故本系統(tǒng)采用調(diào)速閥式回油節(jié)流調(diào)速回路。該型壓力機需要一

13、個結(jié)構(gòu)簡單，價廉，調(diào)速范圍大，效率較低的低速小了功率場合，故而采用回油節(jié)流調(diào)速方案。3.4.3 選擇液壓泵的類型依據(jù)工作壓力小于21MPa，而且系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路，選擇定量泵?；蛘啐X輪泵。3.4.4 選擇執(zhí)行元件選用單出桿活塞缸的液壓缸，它是一種廣泛適用于各類機械的液壓缸。3.4.5 選擇調(diào)壓方式利用彈簧加載式溢流閥。在換向閥處于中位時調(diào)壓亦可。為了保證夾緊力可奧而且單獨調(diào)節(jié)，在主路上串接單向閥。3.4.6 選擇換向回路該流量為小流量，故而選用電磁換向閥。當(dāng)壓力機壓頭運動間隔后，電磁繼電器通電，開始換向。進行下一步動作。3.4.7 繪制原理圖綜合上述分析和所確定的方案，將各個回路合理的組合為

14、該壓力機的液壓系統(tǒng)，其原理如圖3-5所示。圖3-5 液壓系統(tǒng)原理1-過濾器 2油箱 3電機 4液壓泵 5溢流閥 6，7壓力表及壓力表開關(guān) 8三位四通電磁換向閥 9單向調(diào)速閥 10液壓缸其中：9由調(diào)速閥和單向閥組成3.5 計算和選擇液壓元件3.5.1 選擇液壓泵1) 確定液壓泵的最大工作壓力Pp式中：p1-液壓缸的最大工作壓力-從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失由上可知，p1為10MPa壓力損失取為0.5MPa，那么最大工作壓力Pp10.5MPa。2) 確定液壓泵的流量液壓缸工作時，液壓泵的輸出流量是：式中：K系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取K=1.11.3；-最大總流量，包括最小溢流量。由上式計

15、算Qp=1.3*(0.5*10-4+5.48*10-5)=1.92*10-4m3/s。3) 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上的Pp和Qp值，從產(chǎn)品樣本中選取泵為小流量泵。4) 確定驅(qū)動功率根據(jù)式子式中：-液壓系統(tǒng)的總效率。按照表5選取。表3-5液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800600.750.800.85以上計算得到驅(qū)動功率P=2.88kW。選擇驅(qū)動功率為5kW。3.5.2 選擇液壓控制閥1.電磁換向閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要在合理分配油路的原則基礎(chǔ)上，查機械設(shè)計手冊選擇電磁換向閥型號為4WE6/AG24.4WE6/AG24型牌號的含義如下：4代表三位四

16、通；WE代表電磁換向閥；6代表通徑6mm； A代表濕式標(biāo)準(zhǔn)電磁鐵；G24代表直流電24V。電磁換向閥的部分技術(shù)規(guī)格如下：介質(zhì)：礦物油；介質(zhì)溫度：-3080；介質(zhì)黏度：(2.8380);工作壓力：A、B、P腔小于等于25MPa，T腔小于等于6MPa；額定流量：15L/min；電源電壓：交流電50Hz，110V，220V；直流電12V、24V、110V消耗功率：26W；吸合功率：46VA；啟動功率：130 VA；接通時間：40ms（直流）、25ms（交流）；斷開時間：30ms（直流）、20ms（交流）；最高環(huán)境溫度：50；最高線圈溫度：150； 2.溢流閥的選擇 DB/DBW型溢流閥具有壓力高，調(diào)

17、節(jié)性能平穩(wěn)，最低調(diào)節(jié)壓力和調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點。DB型閥組要用于控制系統(tǒng)壓力；DBW型電磁溢流閥也可以控制系統(tǒng)的壓力并能在任意時候使之卸荷。設(shè)計調(diào)節(jié)泵的出口壓力為5MPa，查機械設(shè)計手冊選擇溢流閥型號：直動式溢流閥DBDA6P6。DBDA6P6型直動式溢流閥部分參數(shù)如下：通徑：6mm；工作壓力：P口40MPa，T口31.5MPa；流量：50L/min；介質(zhì)：礦物油磷酸脂液壓油介質(zhì)溫度：-2070重量： 1.5kg表3-6 控制元件序號名稱實際流量(L/s)選用規(guī)格1單向閥0.74DF-B20K2溢流閥2YF-B20C3三位四通閥3.634DY-B10H-T4 調(diào)速閥0.7QF-B10C以上為選用的

18、液壓控制閥的列表。3.5.3 計算泵的驅(qū)動功率，選擇電機Y系列的電動機為全封閉自扇冷或水冷式籠型三相異步電機，用于空氣中有易燃、易爆或腐蝕性氣體的場合。它適用于電壓為380V且無特殊要求的機械上，如泵、馬達和機床等。根據(jù)給定參數(shù)的計算所得液壓泵的驅(qū)動功率為2.2kw，查機械設(shè)計手冊選用電機型號：Y100L1-4。該電機可防水滴、鐵屑及其他物件沿垂直方向掉入電機內(nèi)部，它可作為泵，機床等的動力源使用。該電機性能如下：額定功率：2.2kw；同步轉(zhuǎn)速：1500r/min；滿載轉(zhuǎn)速：1440r/min；額定轉(zhuǎn)矩：2.2N電壓：380V。3.5.4 輔助元件1) 油箱郵箱儲油按下式計算：式中：a經(jīng)驗系數(shù)，

19、按照表3-7選取表3-7經(jīng)驗系數(shù)a系統(tǒng)類型行走機械低壓系統(tǒng)中亞系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機械a12245761210根據(jù)表格所示，取a為7。計算：V=5.48*7*60*10-5=0.023m3/min。由此設(shè)計得到油箱圖。圖3-6 油箱結(jié)構(gòu)圖3.5.5 聯(lián)軸器的選擇選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器具有一定的補償兩軸線相對偏移能力和緩沖減震能力。結(jié)構(gòu)簡單、維護方便。適用于對減震要求不高、底座剛性好、對中精度較高場合，不宜用于高速或低速重載場合，是應(yīng)用廣泛的一種聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩： 式中 T -理論轉(zhuǎn)矩，N -驅(qū)動功率，kw； n-工作轉(zhuǎn)速，r/min； -動力機的系數(shù)，查表取1.0； K-工

20、況系數(shù)，查表取1.5； -啟動系數(shù)，查表取1.0； -溫度系數(shù)，查表取1.5； -公稱轉(zhuǎn)矩，；將數(shù)據(jù)代入上式計算得：經(jīng)計算選取聯(lián)軸器的型號為：LT5ZC3582/J1B3260GB/T4323-1984,其參數(shù)如下：主動端：Z型軸孔、C型鍵槽，； 從動端：J1型軸孔、B型鍵槽，；3.5.6 液壓介質(zhì)的選擇液壓工作介質(zhì)的選擇應(yīng)該是根據(jù)液壓系統(tǒng)中重要元件的油膜承載能力確定的，故應(yīng)在保證承載能力的條件下，選擇適合的介質(zhì)粘度。工作介質(zhì)粘度太大，系統(tǒng)的壓力損失大，效率降低，而且泵的稀有狀況惡化，容易產(chǎn)生空穴和氣蝕作用，是泵運轉(zhuǎn)困難，粘度太小，則系統(tǒng)泄露太多，容積損失增加，系統(tǒng)效率亦低，并使系統(tǒng)的剛性變差

21、。因此，為了使液壓系統(tǒng)能夠正常和穩(wěn)定地工作，要求工作介質(zhì)的粘度隨溫度的變化要小。工作介質(zhì)對液壓系統(tǒng)各運動部件起潤化作用，以降低摩擦和磨損，保證系統(tǒng)能夠長時間正常工作，故要求液壓系統(tǒng)的介質(zhì)要具有很好的潤滑作用。另外液壓介質(zhì)還要有抗氧化性，防銹和不腐蝕金屬，同密封材料相容，消泡和抗泡沫性，抗乳化性，潔凈度高等要求。液壓介質(zhì)的分類查液壓與氣壓傳動表1-3可知。根據(jù)系統(tǒng)要求選擇液壓介質(zhì)如下： 查機械設(shè)計手冊齒輪泵工作溫度：540 ；推薦選用運動黏度（）：3070葉片泵工作溫度：540推薦選用運動黏度（）：3049.綜合考慮以上情況選用：L-HM32礦物油型液壓油。L-HM32礦物油型液壓油，運動黏度時

22、不大于420.，40時運動黏度范圍是28.835.5，是防銹抗氧制礦物油，可改善液壓實驗系統(tǒng)的抗磨性，保證實驗數(shù) 據(jù)真實可靠，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行，保持性能安全可靠。其部分質(zhì)量指標(biāo)如下：運動黏度：28.8；黏度指數(shù)：不小于95；抗磨性試驗：不小于10（FZG齒輪機試驗），不小于100（葉片泵試驗）；機械雜質(zhì)：無；空氣釋放值：6/min（50）；泡沫性：150/10（24）。3.6 液壓系統(tǒng)的性能驗算3.6.1 壓力損失 壓力損失估計，=1MPa。主要是管路泄露等等損失。3.6.2 發(fā)熱計算 采用相關(guān)文獻公式估算，本系統(tǒng)對散熱要求不高 3.7 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計3.7.1 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式 采用單機，

23、臥式液壓泵布置。這樣簡單，實用。3.7.2 液壓泵的類型 采用箱體式，占地小。4 機械系統(tǒng)總圖的設(shè)計及其各零件的設(shè)計壓力機的機械結(jié)構(gòu)可以按照功能分為四個部分：1) 底板組件2) 小車組件3) 上板組件4) 立柱液壓機本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)考慮以下三個基本原則：(1)盡可能地滿足工藝要求，便于操作；(2)具有合理的強度、剛度及運動部分的導(dǎo)向精度，使用可韶，不易損壞(3)具有很好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便。其中，工藝要求是最主要肋影響因素。出于在液壓機上進行的工藝是多種多樣的，因此液壓機的本體結(jié)構(gòu)型式也必然是多種多樣的。從機架型式看，有立式與臥式；從機架組成方式看，有梁柱組合式、單臂式和板架式；從：

24、工作缸數(shù)量看，有單位、三位或多缸。對于小型、中型多采用最為常見的立式結(jié)構(gòu)，梁柱組合式單缸結(jié)構(gòu)。整個壓力機是單件小批量生產(chǎn)，用于實現(xiàn)彈簧強壓工藝中的一個步驟，故而考慮盡量采用焊接結(jié)構(gòu)。下面就四個方面系統(tǒng)設(shè)計。以下是參考簡圖：圖4-1 壓力機簡圖4.1 橫梁設(shè)計4.1.1 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計橫梁包括上橫粱、下橫梁(或工作臺)和活動橫梁(或稱滑塊)。橫梁通常都設(shè)計成上、下封閉的箱形結(jié)構(gòu)件，在安裝各種缸、柱塞及立柱處一般做成圓筒形并用筋扳與橫梁面板相連(參閱圖248)。在承載較大處，筋扳較密，以提高橫梁剛度，降低局部應(yīng)力筋板多布置成網(wǎng)格形式輻射形。中小型液壓機橫梁有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種。生產(chǎn)批量較大的小

25、型液壓機，義撈梁多為鑄鐵件HT 200或鑄鋼件ZG270500；單件小批生產(chǎn)時，采用A3或16Mn板材焊接而成。焊接件的焊縫質(zhì)量要可靠。為防止橫梁構(gòu)件變形，不論采用鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)部必需進行熱處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力。中小型液壓機掇梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機橫梁由于受制造和運輸能力的限制往往設(shè)計成組合式，并利用控和拉緊螺栓聯(lián)接。綜合以上考慮，上橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4-2所示：圖4-2上橫梁結(jié)構(gòu)圖根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式而確定下的尺寸如圖所示。而下橫梁是為下滑動機構(gòu)提供支撐平臺，因而必須有導(dǎo)軌機構(gòu)。采用焊接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如下：圖4-3 下橫梁(工作臺)結(jié)構(gòu)圖4.1.2橫梁強度和剛度校核1 上橫梁強度校核

26、根據(jù)上橫梁的受力情況，對其強度做初步校核。主要的承力件為上板體、螺栓。分別對其進行強度校核。A. 上板體強度校核上板體采用45鋼加工而成，主要承受來自壓力油缸的反作用力。其尺寸如下圖所示：圖4-4上板體尺寸上料板的有效面積Acm=S矩形4S小圓S大圓4S四角=0.2314m2而由上板的材料：45鋼 。查機械設(shè)計手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以上板體的強度符合要求。B. 螺栓強度校核油缸座套上采用了4個M16的螺栓連接。聯(lián)接螺栓的材料：45鋼 。查機械設(shè)計手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸

27、向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N按照受預(yù)緊力F0和工作載荷F共同作用的緊螺栓連接的強度計算可得：螺栓所受的總拉力F1不等于預(yù)緊力F0和工作拉力F之和，而等于殘余預(yù)緊力F2與工作拉力F之和，即F1=F2+F對于一般連接，工作載荷穩(wěn)定時，取F2=0.2F=0.2X58875N=11775N。所以，F(xiàn)1=F2+F=70650N。危險剖面的拉伸強度條件為：=114.2MPa=240MPa由上可得聯(lián)接螺栓的強度足夠C. 油缸座套強度校核油缸座套的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖4-5 油缸座套油缸座套的有效面積Acm= S大圓S小圓=0.0157m2而由座套的材料：45鋼 。查機械設(shè)計手冊得：=/S=36

28、0/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以座套的強度亦符合要求。2 下橫梁強度校核根據(jù)下橫梁的受力情況，對其強度做初步校核。下橫梁主要是對提供一個工作平臺，亦稱為工作臺。對地支撐和對小車提供導(dǎo)軌支撐作用。主要的承力零件為底板支座和支柱套。分別對其進行強度校核。A. 底板支座強度校核底板支座的結(jié)構(gòu)尺寸如下：圖4-6 底板支座底板支座與地面靠鋼板角支撐。底板支座的材料為A3鋼。底板支座的有效面積Acm=t*L周長=0.0236m2而由支座的材料：45鋼 。查機械設(shè)計手冊得：=/S=360/1.5=156.7(S=1.5)軸向載荷 F= PS

29、=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以支座的強度亦符合要求。B. 支柱套強度校核支柱套的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：圖4-7 支柱套支柱套的有效面積Acm= S大圓S小圓=0.00251m2而由支柱套的材料：45鋼。屈服極限。查機械設(shè)計手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以支柱套的強度亦符合要求。4.1.3 橫梁的固定：防松的根本問題是防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動，防松的措施很多，按工作原理分為以下三類：（一） 摩擦放松：這類放松措施是使擰緊的螺母之間不因外載荷變化而失去壓力，始終有摩擦阻力防止連接松脫。這種方法不十分可靠

30、，故多用于振動和沖擊不劇烈的場合。常用的有以下幾種：（1） 對頂螺母 采用對頂螺母通過兩螺母對頂擰緊而產(chǎn)生的對頂壓力，使兩螺的螺紋分別與螺栓在旋合段內(nèi)的螺紋相互壓緊，防止連接松脫。（2） 彈簧墊圈 這種墊圈通常由65Mn鋼制成，經(jīng)熱處理富有彈性。螺母擰緊后，因墊圈的彈性反力，使螺母與螺栓的螺紋之間產(chǎn)生一定的附加彈性壓力，此壓力不隨外載荷的變化而消失，故產(chǎn)生的摩擦力始終存在，能防止螺母松脫。；另外，墊圈斜口的尖端低著螺母與被連接件的支持面，也有助于放松。（3） 自鎖螺母 常用形式有利用螺母末端橢圓口的彈性變形箍緊螺栓，橫向壓緊螺紋。（二） 機械防松（1） 槽形螺母和開口銷 開口銷穿過螺母上的槽和

31、螺栓末端的孔后，尾端分開，使螺母與螺栓不能相對轉(zhuǎn)動，從而達到放松的目的。這種放松常用于有振動的高速機械中的聯(lián)接。（2） 圓螺母和帶翹墊圈 將帶翹墊圈的內(nèi)翹嵌入外螺紋零件端部的軸向槽內(nèi)，擰緊圓螺母后，將墊圈的一個外翹彎入螺母的一個槽內(nèi)鎖住螺母，常用于滾動軸承等與軸一起轉(zhuǎn)動的零件的軸向固定。（3） 止動墊圈 止動墊圈的一邊彎貼在螺母的側(cè)面上，另一邊彎入被連接件的槽中，從而約束螺母松動。這種方法較麻煩，多用于較重要或受力較大的場合。（4） 串連鋼絲 將低碳鋼絲穿入各螺栓頭部的孔內(nèi)，使其相互制約，但必須注意鋼絲的穿繞方向，要促使螺釘擰緊。此法防松可靠。但裝拆不便，僅適用于螺栓組連接。（三） 對于不經(jīng)常

32、裝拆和不拆的連接，可采用破壞螺紋副的關(guān)系來防松。本設(shè)計中就使用了對頂螺母的防松形式，通過兩螺母對頂擰緊而產(chǎn)生的對頂壓力，使兩螺的螺紋分別與螺栓在旋合段內(nèi)的螺紋相互壓緊，防止連接松脫。4.2 立柱設(shè)計4.2.1 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計1立柱結(jié)構(gòu)及其與橫梁連接的型式由于采用立式結(jié)構(gòu)的四立柱設(shè)計，故而每個立柱承受相同的力。立柱要求能夠支撐起液壓系統(tǒng)及其其他部件。對于小型壓力機系統(tǒng)，圖a為雙螺母式(內(nèi)外螺母式)，每根立柱取四個內(nèi)外螺母與上、下橫粱緊固連接在一起，該種結(jié)構(gòu)型式的立柱加工、安裝與維修都較為方便，因此采用較普遍。圖4-8 常見立柱結(jié)構(gòu)形式由以上的結(jié)構(gòu)圖，參考a的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合立柱的高度要求而設(shè)計得到立

33、柱的結(jié)構(gòu)如下：圖4-9 立柱結(jié)構(gòu)及尺寸圖2 立柱受力由以上立柱的結(jié)構(gòu)圖，得到立柱的受力為拉應(yīng)力力彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。4.2.2立柱強度校核按最簡單的受力狀態(tài)計算，假設(shè)上下橫梁的剛度很大，忽略上下橫梁的變形而施加于立柱的附加彎曲應(yīng)力，則立柱只承受簡單的軸向拉力，其拉應(yīng)力為：式中： F-液壓機的公稱壓力； A-每根立柱的截面積； n-立柱根數(shù)； -許用應(yīng)力對于材料為40Cr的立柱來說，=800MPa；軸向載荷為F= PS=P(Dd)/4=58875N所以，立柱強度符合要求4.2.3立柱裝配配合立柱在加工時，有著較高的精度和配合要求，兩端配合圓柱需要保持較高同軸度，端面與圓柱面需保持較高的垂直度，圓

34、柱面上有較高的粗糙度要求。對于配合，一般采用基軸制配合。如K6/h7。4.2.4立柱預(yù)緊立柱的預(yù)緊方法：對小型液壓機可使用扳手旋緊螺母，但其所能達到的預(yù)緊力是有限的。一般液壓機可采用“超張預(yù)緊”、“加熱預(yù)緊“以及“液壓拉緊”。超張預(yù)緊適用于內(nèi)外螺母式立柱結(jié)構(gòu)的液壓機；超張后，用扳手旋緊上、下橫梁處的內(nèi)螺母即可，但旋緊時需注意保證上橫梁下表面與下橫梁上表面之間的平行度。采用加熱預(yù)緊，通常需在立柱端部鉆一直徑為4060mm的孔，其深度需大于橫梁高度，孔內(nèi)可通熱蒸汽、插入燒紅的鋼棒或插入電熱棒加熱，加熱時應(yīng)注意兩對角立柱同時加熱。對加熱溫度的計算以及螺母旋轉(zhuǎn)角度的外算，詳見參考文獻。采用液壓拉緊裝置

35、對螺栓進行冷拉，所需時間短，效率高，但需一套專門裝置。4.3 滑動機構(gòu)設(shè)計(小車)4.3.1 小車結(jié)構(gòu)設(shè)計小車的主要作用是給彈簧提供一個支撐環(huán)境，待彈簧完成強壓處理的工藝后，退出，取走彈簧，開始處理下一個彈簧。故而小車在導(dǎo)軌上運動，車體上有下模座，為彈簧提供支撐。按照此要求，初步確定小車的結(jié)構(gòu)形式如下：圖4-10 小車組件4.3.2 小車關(guān)鍵部件強度校核由于小車中主要的承力零件為導(dǎo)軌、橡膠彈簧和小車下模座。而導(dǎo)軌為角鋼焊接結(jié)構(gòu)，顯然滿足強度要求，下模座同上模座，強度符合要求。重點校核橡膠彈簧的強度。要求其形變量不能超過規(guī)定值。橡膠彈簧的結(jié)構(gòu)如下：圖4-11 橡膠彈簧圓柱橡膠彈簧的壓縮形變?yōu)槠渲?/p>

36、： 取HS=50，d=25mm，h=28mm，代入計算可知f=14.7mm18mm，因此，此橡膠彈簧是滿足設(shè)計要求的。4.3.3 其他零件設(shè)計圖及小車裝配要求1 其他零件設(shè)計圖小車中由小車框軌，基座，軸座，彈簧，下模座，小車軸，小車支桿小車軸座蓋組成。按照小車的設(shè)計要求，其余部分的主要結(jié)構(gòu)如下：圖4-12小車下模座圖4-13 小車基座圖4-14 小車軸圖4-15 小車軸座蓋圖4-16 小車支桿圖4-17 小車框軌2 小車裝配要求小車軸與軸承裝配為基孔制。其余為過渡配合。結(jié) 論“鍥而不舍，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤。”經(jīng)過三個多月的馬拉松式的緊張設(shè)計，隨著這份設(shè)計說明書的收筆也即將告捷?；叵肫?/p>

37、設(shè)計的過程，酸甜酸苦辣一言難盡。雖然時間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計的過程中，但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞。非常慶幸能在畢業(yè)之際交上一份令自己滿意的答卷。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)課程的最后一次課，也是四年來最重要的一個環(huán)節(jié)，它涉及四年來所學(xué)的各科知識，將它們?nèi)诤显谝黄?。在畢業(yè)設(shè)計這門課程中讓我們體會到知識的重要，每門課程都有它的可取之處，所有的事物都是相聯(lián)通的，缺少其中任何一門知識，我們的設(shè)計將會停滯，所以我們要學(xué)會融會貫通，綜合運用。經(jīng)過三個多月的馬拉松式的緊張設(shè)計，隨著這份設(shè)計說明書的收筆也即將告捷?；叵肫鹪O(shè)計的過程，酸甜酸苦辣一言難盡。雖然時間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計的過程中，

38、但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞。非常慶幸能在畢業(yè)之際交上一份令自己滿意的答卷。本次畢業(yè)設(shè)計課題內(nèi)容覆蓋面廣。涉及到機械、液壓、等多門主干課程，通過認(rèn)真實習(xí)、調(diào)查、分析、研究、查閱大量參考資料，順利地完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。這次的設(shè)計中，我也發(fā)現(xiàn)自己在基礎(chǔ)課和專業(yè)課上存在的缺陷，在王老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的幫助下，我也逐漸地彌補自己的缺陷，努力將自己的設(shè)計做好。通過此次畢業(yè)設(shè)計，我了解和掌握了壓力機設(shè)計的基本要求、步驟、方法及應(yīng)考慮的有關(guān)問題，并鞏固和深化了大學(xué)三年中幾乎所有專業(yè)知識，培養(yǎng)了科學(xué)的思維、工作方式和理論聯(lián)系實際的能力，更是體會到了相互協(xié)作的工作精神，給即將踏上工作崗位的我們起

39、到一次很好地實戰(zhàn)練兵演習(xí)，為將來的工作打下基礎(chǔ)。致 謝在本次設(shè)計中，全部由王小平老師指導(dǎo)，王老師工作細(xì)致，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，不僅在設(shè)計中給予我極大的幫助，指導(dǎo)我完成工作，還教給我許多做人的道理：“多讀書，求甚解”，“活到老，學(xué)到老”，我感受很深，不懂不可怕，重要努力去弄懂。王老師作為一位高級工程師，教給我們這些做人做事的道理，在以后的生活工作中都是非常有用的，在此表示深沉地謝意！同時，借此機會謹(jǐn)向教誨過我的老師們表示深深地謝意；向在身后一如既往地支持我的父母表示深深地謝意；向在設(shè)計過程中關(guān)心和幫助我的同學(xué)表示深深地謝意！由于本人設(shè)計經(jīng)驗不足，不妥之處在所難免，水平亦有限，懇請各位老師批評指正。參考文獻

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