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文檔簡介
1、精品資料推薦目錄任務(wù)書 2一目的和要求 2二主要內(nèi)容 2三進(jìn)度計(jì)劃 3四課程設(shè)計(jì)成果要求 3五考核方式 3一、機(jī)械手總體設(shè)計(jì) 4二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 6三、手腕部分的設(shè)計(jì) 9四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核 19五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì) 23六、電纜掛鉤機(jī)械手的整體裝配及其二維工程圖的生成 26七、液壓控制原理圖及PLC控制原理圖 28八、心得體會(huì) 30九、參考文獻(xiàn) 309任務(wù)書一、目的與要求專業(yè)課程設(shè)計(jì) 是機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)方向?qū)W生的重要實(shí)踐性教育環(huán)節(jié),也是該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一次課程設(shè)計(jì)。擬通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)來著重提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)能力、 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力
2、和綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中,應(yīng)始終注重學(xué)生 能力的培養(yǎng)與提高。專業(yè)課程設(shè)計(jì) 的題目為工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì),要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程。學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計(jì),應(yīng)該在下述幾個(gè)方面得到鍛煉:1. 綜合運(yùn)用已學(xué)過的“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”、“液壓傳動(dòng)”、“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)”等課程和其他已學(xué)過的有關(guān)先修課程的理論和實(shí)際知識(shí),解決某一個(gè)具體設(shè)計(jì)問題,是 所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。2. 通過比較完整地設(shè)計(jì)某一機(jī)電產(chǎn)品,培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力,掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。3. 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者必備的基本技
3、能,及熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料,如設(shè)計(jì)圖表、 手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。4. 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。二、主要內(nèi)容電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。 本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。 設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤 的機(jī)械手,實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走(不一定在地面上),可采用手動(dòng)。(參看圖1)吊線皚纜掛鉤圖I安裝電纜扌:鉤的I藝動(dòng)作圖1該電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)見表1掛鉤在電纜上的卡掛間距應(yīng)為50cm,允許偏差不大于土3cm。電纜的桿距為 35-45m,電纜到地面的距離為 3-5.5m。水泥桿長為6-10m, 6m桿的埋深 為 1.4-1m , 10m桿的埋深為 1.4-2
4、.0m 。表1電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)掛鉤形式使用電纜外徑(mm)吊線外徑(mm)掛鉤重量(N/只)25v 126.60.363512186.60.364518246.60.365524327.80.3665> 329.01.03表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)控制方式自定驅(qū)動(dòng)方式液壓、氣動(dòng)、機(jī)械均可運(yùn)動(dòng)簡圖自定手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定自由度自定定位精度± 5mm(1)根據(jù)以上相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及要求,完成電纜掛鉤安裝機(jī)械手方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(2) 撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份,不少于10000字。三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容完成時(shí)間備注1總體方案設(shè)計(jì)第3天2繪制部件及
5、總體設(shè)計(jì)草圖第6天3繪制零件圖第8天4繪制液壓原理圖第9天5繪制電器原理圖第10天6繪制正式圖第15天7編寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第18天8答辯第19天四、課程設(shè)計(jì)成果要求1 機(jī)械手總裝圖1張(0號(hào)圖紙)、部件圖若干張(0號(hào)圖紙);2 全部非標(biāo)零件圖(圖紙類型是零件類型及復(fù)雜程度而定);3 液壓原理圖和電器控制原理圖各一張;4撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份,不少于10000字。五、考核方式專業(yè)課程設(shè)計(jì)的成績?cè)u(píng)定采用五級(jí)評(píng)分制,即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。成績的評(píng)定主要考慮學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)質(zhì)量、答辯情況和平時(shí)表現(xiàn)等幾個(gè)方面,特別要注意學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工程技術(shù)工作的能力和創(chuàng)新精神,全面衡量學(xué)生的真實(shí)
6、質(zhì)量。學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:楊曉紅、楊化動(dòng)、花廣如2013年1月13日?qǐng)?bào)告正文一、機(jī)械手總體設(shè)計(jì)1、序言工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手部分動(dòng)作,按照預(yù)先設(shè)定的程序, 軌跡或其他要求,實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的一種新型自動(dòng)化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn),是在自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置,開始主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件,完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化,隨著應(yīng)用范圍的不段擴(kuò)大,現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。近年來,隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展,使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械
7、化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。實(shí)踐證明它可以代替代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的繁重勞動(dòng),減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。 本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。 設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤 的機(jī)械手,實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走(不一定在地面上),可采用手動(dòng)2、主要技術(shù)參數(shù) (見表1,2) 表1電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)掛鉤形式使用電纜外徑(mm)吊線外徑(mm)掛鉤重量(N/只)25v 126.60.363512186.60.364518246.60.365524327.80.3665> 329.01.03表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)控制方式自定
8、驅(qū)動(dòng)方式液壓、氣動(dòng)、機(jī)械均可運(yùn)動(dòng)簡圖自定手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定自由度自定定位精度± 5mm3、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的動(dòng)作過程機(jī)械手工作流程:啟動(dòng)一手臂伸出一夾緊一腰部上升一手腕旋轉(zhuǎn) 90手臂收回一腰部 上升一手臂伸出一手腕回轉(zhuǎn) 90腰部下降一松開一手腕旋轉(zhuǎn) 90-手臂收回-腰部下降-回歸 原位4、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)簡圖由動(dòng)作要求和實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)的綜合考慮,初步擬定機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖如下:5、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡圖可看出, 該機(jī)械手有3個(gè)自由度:腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn);臂部的 水平移動(dòng);腰部的上下移動(dòng)。I、手部主要功能:夾緊、放松驅(qū)動(dòng)方式:液壓驅(qū)動(dòng)II、腕
9、部主要功能:旋轉(zhuǎn)(90°)驅(qū)動(dòng)方式:液壓III、臂部主要功能:上下移動(dòng)(伸長、縮短)驅(qū)動(dòng)方式:液壓IV、腰部(機(jī)身)主要功能:水平移動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式:液壓6、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)由于液壓壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速,反應(yīng)靈敏,阻力損失和泄漏較小,成本低廉因此本機(jī)械手采用液壓壓傳動(dòng)方式。7、機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)使用點(diǎn)位控制,因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí),只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn),非常方便快捷。二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 夾緊力的計(jì)算N > K1K2K3G kgf式中,K1 安全系數(shù),通常取 1.22,取K1=1.5aK2
10、 動(dòng)載系數(shù),K2=1+,a為機(jī)械手在搬運(yùn)過程中的加速度,取最大加速g度為3g,則K2=4K3 方位系數(shù),取 K3 =5 ,所以,N > 30.9 N1、手指手部的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式及驅(qū)動(dòng)力根據(jù)工作條件選用連桿傳動(dòng)的手部結(jié)構(gòu),驅(qū)動(dòng)力公式2b 2cos式中,b夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離,取b=200mm ;a連桿繳銷至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離,取a=50mm ;連桿的傾斜角,=30°連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率,取=0.9則 P=206N所以夾持掛鉤所需的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為206N.2. 液壓缸尺寸的計(jì)算1)內(nèi)徑D和活塞桿直徑d3.57 10式中F液壓缸推力P選定的工作壓力所以,D=36.8mm,圓整為
11、D=40mm2)活塞桿直徑dd= D式中一一速度比;表1 和p的關(guān)系工作壓力p/MPa< 1012.520> 20速度比1.331.46; 22表2 D和d的關(guān)系1.151.251.331.462d0.36D0.45D0.5D0.56D0.71D所以, =1.33,d=0.5D=20mm.表3液壓缸內(nèi)徑尺寸系列810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表4活塞桿直徑系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160
12、1802002202502803203604003. 液壓缸壁厚和外徑計(jì)算起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸,一般用無縫鋼管材料,大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu),壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算PyD2式中:一一液壓缸壁厚(m)D液壓缸內(nèi)徑(m)Py 試驗(yàn)壓力,一般取最大工作壓力的(1.25 1.5 )倍(MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:鍛鋼:110 120MPa ;鑄鋼:100 110MPa ;無縫鋼管:100110MPa ;高強(qiáng)度鑄鐵:60MPa灰鑄鐵:25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼,所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到> 0.9mm.根據(jù)表5取液壓缸合適外徑表5工程機(jī)械用液壓缸外徑系列缸徑/mm液壓
13、缸外徑/mmP三16MPa202531.540505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146152152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245所以,液壓缸外徑 D1 =50mm,壁厚 =5mm4. 液壓缸工作行程的確定(參考表 6)表6液壓缸活塞行程參數(shù)系列(mm)I25508010012516020025032040050063080010001250160020002
14、50032004000II406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900III24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800根據(jù)工作條件,取工作行程S=50mm5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?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。無空時(shí)有空時(shí)t 0.433D2PyD2t 0.433D2 、2YD2 do式中 t缸蓋有效厚度(m)D2缸蓋止口內(nèi)徑(m) do缸蓋孔的直徑(m)得t=9.5
15、mm圓整后得t=10mm三、手腕部分的設(shè)計(jì)1. 任務(wù)目標(biāo)作為機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)缸,其主要的功能是實(shí)現(xiàn)手部在水平方向上的選裝,以達(dá)到手部 觸及水平位置的變化要求。2 .液壓缸主要零部件設(shè)計(jì)1.缸體的結(jié)構(gòu)本機(jī)身采用了擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如下圖:精品資料推薦4112. 材料的選擇1 )要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性,對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能,取 鑄鋼為材料。2 )缸筒毛坯,普通采用退火的冷拔或熱處理。3. 對(duì)缸筒的要求1 )有足夠的的剛度,能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài),試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2)有足夠的的剛度,能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 )內(nèi)表面的一活塞的密封
16、件的摩擦力的作用下,能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。3.液壓缸主要技術(shù)性能參考的計(jì)算1)驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf試中Fm各支承處的摩擦力Fg 啟動(dòng)時(shí)慣性力W運(yùn)動(dòng)部件的總重量上升為正,下降為負(fù)所以Pq 480 N2)液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U,所以由公式_D2Rd2)P2 Ffc(2 1)試中P1 液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力精品資料推薦p2 液壓缸回油腔的背壓力, 初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出, 可根據(jù)表2 2估計(jì)dD活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比,可按表2 3選取;系統(tǒng)類型背 壓 (MPa)中、低壓系統(tǒng)0
17、8MPa簡單的系統(tǒng)和一般的輕載截流調(diào) 速系統(tǒng)0.2 0.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)0.5 0.8回油路帶背壓閥0.5-1.5米用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路0.8-1.5中等壓系統(tǒng)大于8 16MPa同上比中低壓系統(tǒng)咼50%-80%高壓系統(tǒng)大于16 32MPa如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不 計(jì)表7執(zhí)行元件背壓的估計(jì)按機(jī)床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機(jī)床類別d/D工作壓力p/(MPa)d/D磨床.研磨機(jī)床0.2 0.3小于等于20.2 0.3插床.拉床.刨床0.5大于2-50.5 0.58鉆.鏜.車.洗床0.7大于5-70.620.70大于70.7表8 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系F工作循
18、環(huán)中最大的外負(fù)載;Ffc 液壓缸密封處摩擦力,它的精確值不易求得,常用液壓缸的機(jī)械效率cm進(jìn)行估算。般cm =0.9 0.97,將cm代入公式(2 1)可求得D4FPi cmPi2d_D19活塞桿直徑可由d/D值算出,由計(jì)算所得的D與d值分別按表2 4與表2 5圓整到,近的標(biāo)準(zhǔn)直徑,以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 4800.4 0.95 10.20.40.72124.12mm查表2 4得,D圓整為125mm所以 d=0.3D=37.5 mm根據(jù)表25圓整為36mm?;钊麠U如下圖:3)液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度,從材料力學(xué)可
19、知,承受內(nèi)壓力的 圓筒,其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。工程機(jī)械的液壓缸, 一般用無縫鋼管材料, 計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu), 其壁厚按薄壁圓筒公式PyD2式中:一一液壓缸壁厚(m)D液壓缸內(nèi)徑(m)Py試驗(yàn)壓力,一般取最大工作壓力的(1.25 1.5)倍 (MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:鍛鋼:110 120MPa ;鑄鋼:100 110MPa ;高強(qiáng)度鑄鐵:60MPa ;100 110MPa ;無縫鋼管:灰鑄鐵:25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼,所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得
20、到1.25 48 0.0632 1100.0101m無空時(shí)0.433D2L 300mmt按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。所以圓整壁厚為11mm在低壓液壓系統(tǒng)中,按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小,使的缸體的剛度往往很不夠,如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算,按經(jīng)驗(yàn)選取,必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D 10時(shí),應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。液壓缸的壁厚算出后,即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以D1120 2 11142,圓整缸的外徑 D1146mm4)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
21、程來確定,并參照表26中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。I2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000II406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900III24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800表9液壓缸活塞行程參數(shù)系列(mm)參照整體工作尺寸,選擇缸的工作行程是5)缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋,其有效厚度有空
22、時(shí)t 0.433DJPyD2D2 d 0式中 t缸蓋有效厚度(m)D2缸蓋止口內(nèi)徑(m)do缸蓋孔的直徑(m)把數(shù)據(jù)D2 125mm代入公式,算得t=14.5圓整后得t=15mm缸端蓋如下圖:6)最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí),從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離 H稱為最小 導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小,將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大,影響液壓缸的穩(wěn)定性, 因此 設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對(duì)一般的液壓缸,最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求:L D20 2式中:L液壓缸的最大行程;D 液壓缸的內(nèi)徑。因?yàn)長=300mmD=125mm代入公式30012520 2所以H圓整到80mm 既
23、H=100mm活塞的寬度B=( 0.61.0) D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度11,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;當(dāng) D<80mm 時(shí),取 11(0.6 1.0) D當(dāng) D>80mm 時(shí),取 l1(0.61.0)d所以取 B 0.6 125 75mm又因?yàn)镈<80mm, 所以l1102mm7)缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考 慮到端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度 Lz L B t 452 30 15487 mm8)缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān),經(jīng)
24、過查表決 定選用法蘭連接。9)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得,選用整體式結(jié)構(gòu)。11)活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12)液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)1.液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求我們選用尾部外法蘭安裝的安裝形式。2.液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的進(jìn)、出油口,可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸,進(jìn)、出 油口可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。 如果液壓缸無專用的排氣裝置,進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處,以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式
25、一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表214選取。表2 14 單桿液壓缸油口安裝尺寸(mm)缸體內(nèi)徑D進(jìn)、出油口缸體內(nèi)徑進(jìn)、出油口25M14 1.580M 27 232M14 1.5100M 27 240M18 1.5125M 27 250M 22 1.5160M33 263M 22 1.5200M42 2根據(jù)表2 14選用M221.5的進(jìn)、出油口。4.其他主要零件附圖1非標(biāo)準(zhǔn)件精品資料推薦仃精品資料推薦估算。232標(biāo)準(zhǔn)件M10螺釘M8螺釘、;. 四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核1、材料的選擇1 )要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性,對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能,取 鑄鋼為材料。2 )缸筒毛坯,普通采用退火的冷
26、拔或熱處理。2、對(duì)缸筒的要求1 )有足夠的的剛度,能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài),試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2 )有足夠的的剛度,能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 )內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下,能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。4 )需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性,以便在焊接上法蘭盤接頭后,不致于 產(chǎn)生裂紋或過大的變形。3、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf式中Fm各支承處的摩擦力,320NFg 啟動(dòng)時(shí)慣性力,900NW運(yùn)動(dòng)部件的總重量,1400N上升為正,下降為負(fù)所以 Pq
27、3120N2)液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U,所以由公式-D2P1 F (D2 d2)p2 FfC( 21)44試中 P1 液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力,2.7MPaP2 液壓缸回油腔的背壓力, 初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出, 可根據(jù)表2 2估計(jì)2 3選取;d D 活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比,可按表表2-2執(zhí)行元件背壓的估計(jì)表2-3液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系F工作循環(huán)中最大的外負(fù)載;cm進(jìn)行Ffc 液壓缸密封處摩擦力,它的精確值不易求得,常用液壓缸的機(jī)械效率般cm =0.9 0.97,將cm代入公式(2 1)可求得D4FP2 Pl cm 1 孑 1活塞桿直徑可由d/
28、D值算出,由計(jì)算所得的與 d值分別按表2 4與表25圓整到, 相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑,以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 21200.4 0.95 10.20.40.72136.7 mm查表得,D圓整為140mm所以d=0.5D=70 mm3)液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度,從材料力學(xué)可知,承受內(nèi)壓力的 圓筒,其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D10的圓筒稱為薄壁圓筒。 起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸, 一般用無縫鋼管材料, 計(jì)算大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu), 其壁厚按薄壁圓筒公
29、式PyD2式中:一一液壓缸壁厚(m)D 液壓缸內(nèi)徑(m)Py試驗(yàn)壓力,一般取最大工作壓力的(1.25 1.5)倍 (MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:鍛鋼:110 120MPa ;鑄鋼:100 110MPa ;無縫鋼管:100 110MPa ;高強(qiáng)度鑄鐵:60MPa ;灰鑄鐵:25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼,所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到1.25 40 140 小5.9mm 2 120所以圓整壁厚 為10mm在低壓液壓系統(tǒng)中,按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小,使的缸體的剛度往往很不夠,如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算,按經(jīng)驗(yàn)選
30、取,必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D10時(shí),應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。精品資料推薦液壓缸的壁厚算出后,即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以 D11402 10160 mm4)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,并參照表2 6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求,選工作行程為500mm表2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列(mn)255080100125160200250I3204005006308000100012501600200025003200400II406390110140180220280360450550700900011
31、001400180022002800390240260300340380420480530III600650750850950010501200130015001700190021024000260030003805)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?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。無空時(shí)有空時(shí)式中tD2缸蓋止口內(nèi)徑(mdo缸蓋孔的直徑(m把數(shù)據(jù)D2160mm代入公式,圓整后得 t=62mm>6)最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí),從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小,將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大,影響液壓缸的穩(wěn)定性,因此設(shè)計(jì)
32、時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對(duì)一般的液壓缸,最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求:500160"20105 mmHL D20 2式中:L液壓缸的最大仃程;D液壓缸的內(nèi)徑。因?yàn)長=500mm D=160mm代入公式活塞的寬度B=( 0.61.0)D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 h,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;當(dāng) D<80mn時(shí),取 11(0.6 1.0)D當(dāng) D>80mn時(shí),取 11(0.6 1.0)d所以取 B 1.0 160160mm又因?yàn)?D>80mm,所以 111.0 160160mm7)缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要
33、考 慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度LZL B 2t 500 160 2 62 784mm8)缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān),所以選用拉 桿連接。9)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得,選用整體式結(jié)構(gòu)。10)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作,由于工作行程較長,故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置。11)活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12)液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)14)液壓缸的安裝形式根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用長螺栓安裝形式。15)液壓缸
34、進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的進(jìn)、出油口,可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸,進(jìn)、出油口 可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置,進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處, 以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表2 14選取。表2 14 單桿液壓缸油口安裝尺寸(mr)i缸體內(nèi)徑D進(jìn)、出油口缸體內(nèi)徑進(jìn)、出油口25M14 1.580M 27 232M14 1.5100M 27 240M18 1.5125M 27 250M 22 1.5160M33 263M 22 1.5200M42 2五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì)1、缸筒的設(shè)計(jì)(1)材料的選擇1 )要求有足夠的
35、強(qiáng)度和沖擊韌性,對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能,取 鑄鋼為材料。2 )缸筒毛坯,普通采用退火的冷拔或熱處理。(2)對(duì)缸筒的要求1 )有足夠的的剛度,能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài),試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2 )有足夠的的剛度,能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 )內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下,能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。4 )需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性,以便在焊接上法蘭盤接頭后,不致于 產(chǎn)生裂紋或過大的變形。(3)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf算得 Pq 500
36、0N2)液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U,所以由公式D2R F (D2 d2)p2 Ffc( 21)44式中 p1 液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力3.6MPa4FP1 cm 1 匹 1P1活塞桿直徑可由d/D值算出,由計(jì)算所得的 近的標(biāo)準(zhǔn)直徑,以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 50000.4 0.95 10-210.40.72D與d值分別按表圓整到,相189.6mm查表得,D圓整為200mm,所以d=0.5D=100 mm3)液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度,從材料力學(xué)可知,承受內(nèi)壓力的 圓筒,其內(nèi)應(yīng)力分
37、布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D 10的圓筒稱為薄壁圓筒。 起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸,一般用無縫鋼管材料,大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu),其壁厚按薄壁圓筒公式 計(jì)算PyD2因?yàn)椴牧鲜氰T鋼,所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到1.25 48 0.22 1200.0147m35所以圓整壁厚為15mm在低壓液壓系統(tǒng)中,按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小,使的缸體的剛度往往很不夠,如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算,按經(jīng)驗(yàn)選取,必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D10時(shí),應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓
38、筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。液壓缸的壁厚算出后,即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以 D1200 2 15230 mm4)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,并參照表2 6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求,選工作行程為500mm5)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?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。有空時(shí)0.433D2PyD2D2 d 0把數(shù)據(jù)D2200mm代入公式,圓整后得t=50mm=6)最小導(dǎo)向長度的確定對(duì)一般的液壓缸,最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)該滿足以下要求:L D20 2因?yàn)長=500mm D=200mm代入公式H500200
39、 350 mm20 2活塞的寬度B= ( 0.61.0 ) D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 A ;根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑 D而定;當(dāng)D>80mm寸,取11(0.6 1.0)d所以取B1.0 200200mm又因?yàn)?D>80mm,所以 111.0 200200mm7)缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考 慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度LZL B 2t 500 200 2 25 800mm8)缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān),所以選用拉 桿連接。9)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得,選用整體式結(jié)構(gòu)。10)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作,由于工作行程較長,故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置。11)活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12)液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)14)液壓缸的安裝形式根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用 LB軸向地角型安裝形式。15)液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的
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