液壓缸的計算

1、3液壓缸的設(shè)計及計算3.1液壓缸的負(fù)載力分析和計算本課題任務(wù)要求設(shè)備的主要系統(tǒng)性能參數(shù)為：鋁合金板材的橫截面積為鋁合金板材的強(qiáng)度極限為型材長度（1）工作載荷常見的工作載荷為活塞桿上所受的擠壓力，彈力，拉力等，在這里我們可得鋁合金板材所受的最大外力為： (3-1)式中 -強(qiáng)度極限， ； -截面面積， 。由上式得液壓缸所受工作載荷約為48KN（2）單活塞桿雙作用缸液壓缸作伸出運動時的一般模型如圖3-1所示，其阻力或所需提供的液壓力可表示為 （3-2）式中 -作用在活塞上的工作阻力， ； -液壓缸起動（或制動）時的慣性力， ； -運動部件處的摩擦阻力， ； -運動部件的自重（含活塞和活塞桿自重），

2、； -液壓缸活塞及活塞桿處的密封摩擦阻力， ；通常以液壓缸的機(jī)械效率來反映，一般取機(jī)械效率 ； -回油管背壓阻力，。在上述諸阻力中，在不同條件下是不同的，因此液壓缸的工作阻力往往是變化的。因為此處液壓缸只是作拉伸板材變形作用，故其運動速度較小，慣性力和摩擦阻力都較小，得 （3-3）3.2液壓缸的液壓力計算和工作壓力選擇根據(jù)表4-3 根據(jù)負(fù)載選擇壓力，初選系統(tǒng)壓力為根據(jù)表4-5 液壓缸速比與工作壓力的關(guān)系，得出速比=1.33 (3-4)式中 -活塞桿直徑， ；-液壓缸內(nèi)徑， 。根據(jù)表4-4 液壓缸輸出液壓力，選擇液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿直徑 (3-5) (3-6)式中 -作用在活塞上的液壓力（推力）

3、， ； -作用愛活塞桿側(cè)環(huán)形面積上的液壓力（拉力）， ； -進(jìn)液腔壓力（產(chǎn)生推力時液壓缸無桿腔進(jìn)液；產(chǎn)生拉力時有桿腔進(jìn)液）， ； -活塞（無桿腔）面積， ； -有桿腔面積（活塞桿側(cè)環(huán)形面積）， ； -液壓缸內(nèi)徑（活塞外徑）， ； -活塞桿直徑， ； -被推動的負(fù)載阻力（與反向）， ； -被拉動的負(fù)載阻（與反向）， 。因為本課題主要是拉力作用，所以用公式（3-5）得： 3.3液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)及安全系數(shù)的選擇活塞外徑D和活塞桿直徑d是液壓缸的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，D與d的選擇與液壓缸的負(fù)載和速度要求相關(guān)；選擇出適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫凸┮毫髁繚M足負(fù)載和速度要求后，D和d可初步確定下來。除D和d外，液壓缸的結(jié)構(gòu)參

4、數(shù)尚有活塞行程S、導(dǎo)向距離H和油口直徑d等。液壓缸的行程應(yīng)根據(jù)工作需要設(shè)定，為簡化制造工藝和節(jié)約制造成本，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化行程尺寸系列參數(shù)。為減小活塞桿伸出時與缸體軸線的偏斜，液壓缸應(yīng)有合理的導(dǎo)向長度。3.4缸筒設(shè)計與計算3.4.1缸筒與缸蓋的連接方式端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將活塞桿（柱塞）腔封閉，并起著為活塞桿導(dǎo)向、密封和防塵之作用。后端蓋即缸底一端封閉，通常起著將液壓缸與其他機(jī)件的作用。缸筒與端蓋常見的連接方式有8種：拉桿式、法蘭式、焊接式、內(nèi)螺紋式、外螺紋式、內(nèi)卡環(huán)式、外卡環(huán)式和鋼絲擋圈式，其中焊接式只適應(yīng)缸筒與后端蓋的連接。3.4.2對缸筒的要求缸筒是液壓缸的主要零件，有時還是液壓缸

5、的直接做功部件（活塞桿或柱塞固定時）；它與端蓋、活塞（柱塞）構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力油液、驅(qū)動負(fù)載而做功，因而對其有強(qiáng)度、剛度、密封等方面的要求。3.4.3缸筒的材料選擇缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或熱軋的無縫鋼管，市場上已有內(nèi)孔經(jīng)過珩磨或內(nèi)孔經(jīng)過精加工的半成品，只需要按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有20、35、45號鋼和27SiMn合金鋼。3.4.4缸筒的計算本課題中液壓缸承受壓力負(fù)載，缸筒內(nèi)徑可根據(jù)下式求出： （3-7）式中 -拉力負(fù)載（取最大值），； -供液壓力（假定回液壓力為大氣壓），； -活塞桿直徑，。由于該式中活塞桿直徑為未定值，可根據(jù)確定的速度比 及將 代入可求D值，再進(jìn)一步

6、確定活塞桿直徑d。D和d應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸值。 圓整取 在初步確定缸筒內(nèi)徑D后，下一步的工作是確定液壓缸的壁厚 。當(dāng)液壓缸為薄壁液壓缸（ ）, 可按下式計算： （3-8）式中 -液壓缸最高（或設(shè)計或額定）工作壓力， ； -液壓缸筒內(nèi)徑（活塞外徑）， ； -缸筒材料的許用應(yīng)力， 。對于脆性材料，許用應(yīng)力可表示為 （3-9）式中 -材料的抗拉強(qiáng)度或斷裂強(qiáng)度（表4-13） ； -安全系數(shù)，通?？扇=5，見表4-14 。因為所以通過上述計算，可得液壓缸缸筒外徑 為 （3-10）3.4.5缸筒壁厚的驗算計算求得缸筒壁厚 值后，還應(yīng)進(jìn)行一下4個方面的驗算，以保證液壓缸安全可靠的工作。（1） 液壓缸的額

7、定工作壓力 應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全，即 (3-11)式中 -液壓缸外徑和內(nèi)徑， 或 ； -缸筒材料的屈服強(qiáng)度， 。所以 （2） 為了避免缸筒工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定工作壓力 應(yīng)與塑性變形壓力 有一定的比例關(guān)系： (3-12) (3-13) 因為（3） 缸筒的徑向變形量 值應(yīng)該在允許范圍內(nèi)，而不能超過密封件允許的范圍： （3-14）式中 -液壓缸耐壓試驗壓力，取 ； -缸筒材料的彈性模數(shù)， ；-缸筒材料的泊松比，對鋼材 。 （4） 為確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗壓力 (3-15)所以缸筒壁厚符合喲求。3.4.6缸筒底部厚度缸底結(jié)構(gòu)形式有四種：a. 平面缸

8、底，有凹口，無孔； b平面缸底，無口；c半橢球形缸底；d半環(huán)形缸底。 本課題選擇b. 平面缸底，無口。 (3-16) 式中 -缸底止口外徑， ； -油口直徑, ； -工作壓力， ； -材料許用應(yīng)力安全系數(shù)（ ）, 。3.4.7缸筒頭部法蘭厚度選擇螺釘連接法蘭，法蘭厚度 為 （3-17）式中 -法蘭厚度， ； -法蘭受力總和， ； ； -密封環(huán)平均直徑， ； ； -工作壓力，； -密封環(huán)內(nèi)徑， ， ； -密封環(huán)外徑， ， ； -附加密封壓力， ，若采用金屬材料時， 值即屈服極限點； -螺釘孔分布圓直徑， ； -法蘭材料的許用應(yīng)力， 。圓整取 3.4.8缸筒-缸蓋的連接計算缸筒與缸蓋采用螺栓連接，

9、螺紋處拉應(yīng)力為 （3-18）螺紋處的切應(yīng)力為 （3-19）合應(yīng)力 （3-20）式中 -螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取 ，動載時，取 ； -螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 ； -螺紋外徑， ； -螺紋內(nèi)徑， ，采用普通螺紋時， ； -螺紋螺距， ； -螺栓數(shù)量 ；-螺紋材料的許用應(yīng)力， ， 。這里選擇6個 的螺栓。 合應(yīng)力所以即3.5活塞組件設(shè)計3.5.1活塞設(shè)計（1）活塞的結(jié)構(gòu)形式和密封件形式活塞的密封件形式要根據(jù)液壓缸的設(shè)計（額定）壓力、速度和溫度等工作條件來選擇，而選擇的密封件形式則決定了活塞的結(jié)構(gòu)形式?；钊Ｓ玫慕Y(jié)構(gòu)形式可分為整體式和分體（組合）式兩種。整體式活塞要在活塞圓周上開溝槽以安裝密封件和支承

10、環(huán)，架構(gòu)簡單，件活塞加工困難，另外，密封件安裝時也容易拉傷和扭曲，影響密封性能和密封件使用壽命。分體（組合）式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長。在通常情況下，支承環(huán)是活塞件的不可缺少的結(jié)構(gòu)原件，它不但可以精確雕像，還可以吸收活塞運動時隨時產(chǎn)生的側(cè)向力，因而大多數(shù)密封件都與支承環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞加工成本。（2）活塞的常用材料活塞材料選用的依據(jù)主要從活塞結(jié)構(gòu)形式來考慮。對于有支承環(huán)的活塞，常用20號、35號及45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。對于未采用支承環(huán)的活塞多采用高強(qiáng)度鑄鐵HT200-300、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵及錫青銅、鋁合金，一些連續(xù)工作的高耐久性活塞外表面長燒錫青銅合金或噴鍍尼龍等材料。

11、本課題選用分體式，其材料選用35號鋼。3.5.2活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有多種形式，常見的有螺紋型，其優(yōu)點是連接穩(wěn)固可靠，活塞與活塞桿之間無軸向公差要求，缺點是螺紋的加工和裝配比較麻煩。還有焊接型，這在結(jié)構(gòu)簡單，施工比較方便，但不易拆除，而且，對活塞內(nèi)外徑、活塞桿直徑及斷面接合處的四個面的同軸度。垂直度要求較高。另外有卡環(huán)式，這種結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，活塞借助徑向間隙有少量浮動，不易卡滯，但活塞與活塞桿之間有軸向公差，該軸向公差會造成活塞與活塞桿的不必要的竄動。該種結(jié)構(gòu)形式在低速液壓缸中得到廣泛使用。3.5.3活塞桿設(shè)計（1）基本結(jié)構(gòu)活塞桿有實心桿和空心桿兩種，實心桿強(qiáng)度較高

12、，加工簡單，應(yīng)用較多?？招幕钊麠U多用于活塞桿與缸徑比值d/D較大的大型液壓缸中，以減輕活塞桿的重量，或用于缸筒帶動工作機(jī)構(gòu)的場合如機(jī)床中，或用于活塞桿必須帶有傳感器的伺服液壓缸中。本課題選用實心桿。（2）活塞桿的材料和技術(shù)要求實心活塞桿多采用優(yōu)碳素鋼冷拔料35號鋼、45號鋼、55號鋼制成，以減少切削加工。本課題選用35號鋼（3）活塞桿外端（頭部）結(jié)構(gòu)形式活塞桿外端是液壓缸與負(fù)載的連接部位，結(jié)構(gòu)形式有多種?；钊麠U端部最常用的結(jié)構(gòu)形式為螺紋式、單耳環(huán)式和帶球鉸的單式環(huán)式，螺紋的尺寸按表4-20選取。（4）活塞桿的導(dǎo)向在液壓缸的前端蓋的內(nèi)部，安裝有對活塞桿導(dǎo)向的導(dǎo)向套（環(huán)）和對缸筒有桿腔進(jìn)行密封的密

13、封件及防止活塞桿內(nèi)縮時將灰塵、水分和雜質(zhì)帶入密封圈的防塵圈。1） 導(dǎo)向套（環(huán)式）的結(jié)構(gòu)形式活塞桿的導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式有三種：無導(dǎo)向套（環(huán)）、金屬導(dǎo)向套（環(huán)）和非金屬導(dǎo)向套（環(huán)）。本課題選用金屬導(dǎo)向套。2） 導(dǎo)向套（環(huán)）的長度導(dǎo)向支承長度是端蓋長度減去防塵圈溝槽的長度值后的剩余部分。3） 導(dǎo)向套（環(huán)）的材料和加工要求導(dǎo)向套（環(huán)）外圓與端蓋內(nèi)孔配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿的配合多為H9/f9。（5）活塞桿的密封與防塵 活塞桿處的密封圈和防塵圈都是標(biāo)準(zhǔn)零件，密封圈的方程圈溝槽的設(shè)計要符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3.5.4活塞桿及連接件強(qiáng)度校核（1）活塞桿的直徑 d在液壓缸中，如果液壓缸速度有速度比 要求，活

14、塞桿直徑 可根據(jù)液壓缸內(nèi)徑（活塞外徑） 按下式求出 （3-20）式中 -活塞桿直徑， ；-液壓缸內(nèi)徑， 。（2）活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受軸向拉力或推力，可近似按直桿承受拉壓載荷的簡單強(qiáng)度計算公式進(jìn)行校核計算： （3-21）式中 -活塞桿輸出力， ； -活塞桿應(yīng)力， ； -活塞桿直徑， ； -材料的許用應(yīng)力， ； ； -材料的屈服強(qiáng)度， ； -安全系數(shù)， ，一般取 。所以（3）活塞桿軸肩、螺紋及卡環(huán)（鍵）強(qiáng)度活塞桿軸肩擠壓強(qiáng)度按下式計算： （3-22）式中 -活塞桿軸肩擠壓應(yīng)力， ； -活塞桿作用力， ； -活塞桿直徑， ； -活塞孔內(nèi)徑， ； -活塞孔部倒角， ; -活塞桿軸

15、肩倒角， ； -軸肩的許用應(yīng)力， 。所以3.4液壓系統(tǒng)設(shè)計3.4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計圖在繪制液壓系統(tǒng)圖的過程中應(yīng)力求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)系。避免無動作發(fā)生，既要減少能量損失，還要提高系統(tǒng)的工作效率。為了便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和檢測，本系統(tǒng)中要安裝必要檢測元件（如壓力表，溫度計）。各液壓元件盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)件。在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制，對于自行設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制，系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號及各電磁鐵代號，并附有電磁鐵，行程閥及其他控制元件的動作表?；谝陨蠝?zhǔn)則，本設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖擬定如下圖所示圖3-1 液壓系統(tǒng)

16、圖表3-1 液壓工作圖元件名稱動作順序電磁鐵1YA2YA3YA快退+-+工退+-工進(jìn)-+-3.4.2液壓泵與電動機(jī)的選擇（1）液壓泵選擇液壓泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置。賊液壓系統(tǒng)中，液壓泵作為動力源，向液壓系統(tǒng)提供液壓能。確定液壓泵的最大壓力其中從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管道損失，取為0.3MPa其中-液壓缸最大壓力所以在本設(shè)計中，因其徑向載荷小，結(jié)構(gòu)簡單，而選擇用定量葉片泵，這樣也可以使運動中的噪音降低，流量脈動小。根據(jù)表23.5-209選取圖3-2 液壓泵YB1-16,其技術(shù)規(guī)格為： 排量：16ml/r 額定壓力：6.3Mpa 轉(zhuǎn)速：960r/min 驅(qū)動功率：

17、2.2KW 重量：8.7Kg 其外型尺寸為： L-184mm L1-98mm L2-38mm B-45mm B1-20mm H-140mm S-110mm D1-90mm D2-128mm d-20h6 d1-11mm C-5mm t-22mm b-5mm Z1-21mm 其符號含義參表23.5-209 （2）電動機(jī)的選擇電動機(jī)是液壓泵的驅(qū)動機(jī)，該機(jī)械的電動機(jī)工作狀態(tài)為負(fù)載平穩(wěn)，生產(chǎn)機(jī)械工作狀態(tài)為短時，故根據(jù)表40.1-279，可選取籠型異步電動機(jī)，考慮到傳動中的效率損失，所以選取的電動機(jī)功率應(yīng)大于液壓泵的驅(qū)動功率，查附表40-49，所以選用電動機(jī)型號為J02-41-6其技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定功率：

18、3KW 額定起動電流：6.5A滿載時電流：7.07A 額定起動轉(zhuǎn)矩：1.8滿載時轉(zhuǎn)速：960r/m 額定最大轉(zhuǎn)矩：1.8滿載時效率：82.5% 重量：63Kg電動機(jī)外形及安裝尺寸：機(jī)座號11，安裝結(jié)構(gòu)形式A101型 A-140 B-100 C-56 D-18 E-40 F-5 G-14.8 H-90 K-11 b-180 b1-140 h-185 l1-295單位：mm (符號意義參考附表40-59)（3）電動機(jī)與液壓泵傳動方式 由于電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為960r/min，液壓泵的轉(zhuǎn)速也為960r/min，可考慮不用齒輪，帶傳動等方式，而直接用聯(lián)軸器連接。由于安裝技術(shù)方面等原因，電動機(jī)軸線與液壓泵回

19、轉(zhuǎn)軸線的同軸度難以保證，故采用彈性聯(lián)軸器，根據(jù)電動機(jī)軸的直徑為18mm，液壓缸軸直徑為20mm，查表6-2-229得，可利用TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器，利用套有彈性套（橡膠材料）的注銷承受轉(zhuǎn)矩，補(bǔ)償兩軸相對位移。查表得：聯(lián)軸器D-95 C-30 S-4 A-35轉(zhuǎn)動慣量0.002 重量1.9 公稱轉(zhuǎn)矩31.5N.M 許用轉(zhuǎn)速6300r/m 校核： （3-21）所以安全。3.4.3油管的選擇（吸油管）液壓系統(tǒng)中的油管，雖然選鋼管不宜彎曲，且裝配也比較困難，可采用紫銅管，但紫銅管成本較高，而且抗振能力較弱，也容易使油氧化。承受的壓力也較低，所以相比之下，還是采用鋼管為本液壓系統(tǒng)中的油管。油管內(nèi)徑的確定

20、：液體流量： （3-22）所以 （3-23）因為所以管子壁厚為2mm，管接頭螺紋為M33x2，管子外徑為34mm,查表37.9-2，最小曲率半徑為100mm，支架最大距離為800mm。根據(jù)公示37.9-19壓油管可略細(xì)點，公稱直徑為20mm，管接頭螺紋為M27x2,管子接頭采用焊接式，直通管接頭按裝配需求按標(biāo)準(zhǔn)選取，其他接頭亦同。3.4.2控制閥的選取在本設(shè)計中，控制用到了：溢流閥，三位四通閥，二位二通閥，節(jié)流調(diào)速閥。根據(jù)其流量，壓力等選取的各閥代號為： 溢流閥：Y-25三位四通閥：4WE5E10/AZ4二位二通閥：220單向節(jié)流調(diào)速閥：QI-25其技術(shù)規(guī)格分別為：溢流閥：流量25L/min，

21、接口尺寸：管式Z3/8，壓力：最大6.3MPa 最小0.5MPa 卸荷：0.15MPa ，閥徑：16mm，工作壓力：25MPa,額定流量：15L/min,電源電壓：50HZ 200V，極限條件：環(huán)境溫度50C 線圈溫度150C，開關(guān)頻率：7200次/h,換向時間0.07S，電壓：220V，閥行程：5mm三位四通閥：通徑：5mm,電磁鐵類型：濕式，介質(zhì)：礦物油，溫度范圍：-30度到70度，粘度范圍 ：2.8到380二位二通閥：流量：25L/min，壓力：6.3MPa，壓力損失：，泄漏量：節(jié)流調(diào)速閥：流量：25L/min，最小流量：0.07L/min, 接口尺寸：管式Z3/8,壓力：0.5到6.3

22、MPa，壓力損失：，單向閥壓力損失：，重量：45Kg3.4.4液壓介質(zhì)的選取由于本機(jī)械對液壓介質(zhì)沒有提出要求，故按一般情況，選用普通液壓油，其運動粘度值為（40°C）40,其產(chǎn)品代號為YA-N46。其質(zhì)量指標(biāo)為：運動粘度：41.4-50.6(40°C) 27-33(50°C)粘度系數(shù)90閃點（開口）：170°C，凝點：-10°C抗氧化安定性：1000h(酸值達(dá)2mgKOH/g)防銹性：無銹（蒸餾水法）臨界載荷：600N抗泡沫性：起泡50°C，消泡0，抗磨性：800N3.4.4濾油器的選擇濾油器的作用在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者系統(tǒng)運

23、轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)。使液壓油保持清潔，延長液壓元件的使用壽命，保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性，一般濾油器過濾精度用從液壓油中過濾掉雜質(zhì)的顆粒大小表示，一般分粗濾油器（100），普通濾油器（10-100），精濾油器（5-10），特精濾油器（1-5），系統(tǒng)壓力越高，過濾精度也越高。濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置也有多種。（1）安裝在液壓泵吸油管上，這種方式要求濾油器有較大的通油能力和較小的阻力，不超過，多數(shù)情況采用精度較低的網(wǎng)式濾油器，主要保護(hù)液壓泵。（2）安裝在液壓泵的壓油路上?？梢员Ｗo(hù)液壓泵以外的其他液壓原件，阻力一般要求在以下。（3）安裝在回油路上（4）安裝在單獨的過濾系統(tǒng)上，這種方式

24、一般用于大型液壓系統(tǒng)。另外，濾油器的選擇應(yīng)考慮以下幾點： A具有足夠的通油能力，壓力損失小。B過濾精度滿足設(shè)計要求。C濾芯具有足夠強(qiáng)度。D濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定溫度下長期工作。E濾芯的更換，清洗及維護(hù)方便。按經(jīng)驗公式：濾油器通油能力大于實際通油的2倍以上，得： （3-24） 濾油器擬裝在吸油管路中，選用網(wǎng)式濾油器，因其具有結(jié)構(gòu)簡單，通油能力強(qiáng)，阻力小，易清洗等優(yōu)點。查表37.10-49，可選用網(wǎng)式濾油器WU-63*180，技術(shù)規(guī)格如下：過濾精度：180壓力損失：0.01MPa流量：63L/min通徑：25mm鏈接形式：螺紋聯(lián)接3.4.5油箱的設(shè)計設(shè)計油箱應(yīng)考慮以下幾點：（1）油箱須有足夠大的

25、容積，以滿足散熱要求，停車時能容納液壓系統(tǒng)中所有的油，而工作時又保持適當(dāng)?shù)挠臀灰蟮龋?）吸油管及回油管應(yīng)插入最低油位下，管口一般與油箱低，箱壁的距離不小于管徑的3倍，吸油管應(yīng)安裝濾油器，回油管口斜切45度角并面向壁，以防止回油沖擊油箱底部沉淀物。（3）吸油管和回油箱距離盡可能遠(yuǎn)一些，中間要設(shè)置隔板，使油液在油箱中流動的速度緩慢一點，時間長點，這樣有利于提高散熱，分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。（4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有密封的頂蓋，頂蓋設(shè)有帶濾油網(wǎng)的注油孔及帶空氣濾清器的通氣孔。（一般由一個空氣過濾器來完成，油箱底具有一定的傾角，最低處放油閥） 空氣濾清器它包括空氣濾清裝置和注油過濾網(wǎng)，根據(jù)過

26、濾器的過濾精度，來選擇空氣濾清器。油過濾器精度為180，空氣濾清器精度應(yīng)適當(dāng)高一些，油過濾精度125，空氣過濾精度為0.279mm，型號為EF3-40,其外形尺寸及技術(shù)規(guī)格性能為加油流量：21L/min空氣流量：170L/min油過濾面積：180空氣過濾精度：0.279mm油過濾精度：125螺釘（四只均布）：M5*14A120mm B55mm a-55mm b-66.5mm c-80mm(注代號意義參照表37.10-339)本設(shè)計中，只計泵的效率損失，其他不記，葉片泵的效率為0.8故系統(tǒng)發(fā)熱量為 （3-25） （3-26）設(shè)油箱長比寬比高為1：2：3，則邊長分別為a,b,c(m) （3-27）

27、所以得：a=0.27m b=0.54 c=0.81m考慮到多方面原因，圓整上列數(shù)據(jù)，此郵箱長350mm，寬650mm,高900，油壓面高度為720mm，詳細(xì)參見下圖。圖3-3 油箱3.5本章小結(jié)在這章的設(shè)計中，主要是設(shè)計了液壓系統(tǒng)和其中一些元件的選擇，在選擇的過程中，充分的考慮了本設(shè)計機(jī)構(gòu)的實際工作情況，在與其相結(jié)合的情況下，進(jìn)行了元件的選型和液壓缸的設(shè)計。在設(shè)計系統(tǒng)中，也是考慮到了實際機(jī)器運動狀況后，擬定了運動路徑。4 小車的工藝整體設(shè)計4.1小車整體結(jié)構(gòu)描述和支承表示小車在本設(shè)計中因工件長度的不同而要求在主導(dǎo)軌上移動，且在工作時需要固定，為了滿足這一要求，利用掛鉤鉤在導(dǎo)軌上的橫桿，以實現(xiàn)小

28、車的固定。小車車體采用鋼板焊接件，底板采用厚27mm的A3鋼板，立板分別為厚27mm和8mm,為了能使裝載小車上的機(jī)械手能轉(zhuǎn)動，在小車上裝一轉(zhuǎn)軸，直徑為30mm，其中心高（至輪子中心）為220mm。由于主要承受軸向力，故在立板上分別焊上厚為10mm，9mm的板加強(qiáng)強(qiáng)度。軸能轉(zhuǎn)動，且又要承受較大的軸向力，最佳的辦法是采用推理球軸承。運用類比法，本設(shè)計采用推力球軸承為8406GB301-84，又因機(jī)械手具有一定的自重，推理球軸承不能承受徑向力，所以在軸承前裝一支撐，以分擔(dān)徑向力，支承的材料為錫青銅。轉(zhuǎn)軸后端要在支座中鑲?cè)氩牧蠟閆G35GM。軸瓦的支座支承為使軸能轉(zhuǎn)動，所以在推力球軸承與后支座之間裝

29、入一鑄鋼做的手輪。用圓錐銷10*70GB117-76與轉(zhuǎn)軸相連，同時也使得轉(zhuǎn)軸上的軸向力作用在軸承上。圖4-1 小車軸承圖4.2小車車輪設(shè)計 車輪采用整體式，其外徑為60，材料為ZG42SiMn,60外表面表面淬火HRC45-53。60外表面與導(dǎo)軌相接觸。80的側(cè)面與導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)面相接觸，起限制小車徑向移動的作用。車輪軸30，材料為45號鋼，并調(diào)制處理。車輪軸支座采用鑄鋼件，與車身采用焊接方式連接。在支座中鑲?cè)氩牧蠟閆G35GM的軸瓦。軸與軸瓦內(nèi)徑采用有較大間隙的配合，軸與輪子內(nèi)徑的配合采用過盈配合，配合代號為。這樣就使得小車移動時，因輪子與軸是過盈配合，輪子帶動軸與軸瓦中存在間隙，故軸能自由轉(zhuǎn)動

30、，為了限制軸的軸向移位，可在一支座上擰入一小的尖頭螺釘，且在軸上開一小槽，起到軸向定位的作用，其結(jié)構(gòu)如圖圖4-2 車輪圖4.3小車尾部掛鉤設(shè)計小車尾部掛鉤采用鑄鋼件，掛鉤裝入支座內(nèi)，支座與車身用M10的螺栓連接，掛鉤尺寸圖見下圖，掛鉤參照起重機(jī)掛鉤尺寸圖4-3 掛鉤左視圖圖4-4 掛鉤俯視圖4.4各部件的校核4.4.1銷的校核與選型因為這里是銷的作用是起到定位,所以這里選擇了圓錐銷,然后根據(jù)國標(biāo),選擇了GB/T117-2000系列,因為其有1:50的錐度靠過盈與絞制孔配合,安裝方便,可多次拆裝.定位精度比圓柱銷高,受橫向力時,能自銷,但受力不及圓柱銷均勻.其制造方便,為便于裝拆,使用時,銷兩端

31、一般生出零件.有A,B兩型.主要用于定位,也可用于固定零件,轉(zhuǎn)遞動力.多用于經(jīng)常拆卸的場合.這里根據(jù)軸選擇GB/T117 10x70，銷的材料通常為35，45鋼，并進(jìn)行硬化處理，其許用切應(yīng)力=80MPa，許用擠壓應(yīng)力=100MPa，熱處理后硬度為30到36HRC。根據(jù)具體情況，這里的受力大多為圓錐銷所承擔(dān)。故這里對銷的校核也非常重要。在這里對圓錐銷進(jìn)行剪切應(yīng)力的校核。根據(jù)公示得 （4-1） 所以得，安全。4.4.2軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦是滑動軸承中重要的零件，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理對軸承性能影響很大。有時為了節(jié)省貴重金屬合金材料或者由于結(jié)構(gòu)上的需要，常在軸瓦的內(nèi)表面上澆鑄或軋制一層軸承合金，軸承襯。軸瓦應(yīng)

32、具有一定的強(qiáng)度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤滑劑，容易散熱，并且裝拆，調(diào)整方便。為此，軸瓦應(yīng)在外形結(jié)構(gòu)上，定位，油槽開設(shè)和配合等方面采用不同形式以適應(yīng)不同的工作要求。（1）軸瓦的形式和構(gòu)造常用的軸瓦有整體式和對開式兩種結(jié)構(gòu)整體式軸瓦按材料和制法不同，分為整體軸套和單層，雙層或多層材料的卷制軸套。非金屬整體式軸瓦可以是整體非金屬軸套，也可以是在鋼套上鑲襯非金屬材料。另一種為對開式，對開式軸瓦有厚壁軸瓦和薄壁軸瓦之分。薄壁軸瓦由于能用雙金屬板連續(xù)軋制等新工藝進(jìn)行大量制造，故質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，但軸瓦剛性小，裝配時不能修刮軸瓦內(nèi)圓表面，軸瓦受力后，軸瓦受力后，其形狀完全取決與 軸承座的形變狀，因

33、此，軸瓦和軸承座均需精密加工。在這里本設(shè)計的情況達(dá)不到要求。所以我們在這里選擇了厚壁軸瓦。厚壁軸瓦用鑄造的方法獲得圖4-5 軸瓦軸承圖4.5小車總圖圖4-6 小車示意圖4.6本章小結(jié)在這章的設(shè)計中，我參考了其他工具和類型的小車，然后結(jié)合一些簡單的知識和原理，設(shè)計了這輛小車。而小車尾部的掛鉤也是這樣，參考了起重機(jī)，電纜的掛鉤，將他們相結(jié)合自己設(shè)計了這個掛鉤。5 導(dǎo)軌及機(jī)架的設(shè)計5.1導(dǎo)軌的設(shè)計參照其他機(jī)器，導(dǎo)軌可采用熱軌輕型工字鋼12QGBT06-65。因需校值的工件最長為13m，且導(dǎo)軌上要安裝液壓缸，小車等零部件，故導(dǎo)軌設(shè)計長為16m，導(dǎo)軌（工字鋼）無此規(guī)格，導(dǎo)軌需連接而成，采用螺栓連接，結(jié)構(gòu)

34、如圖所示，螺栓尺寸為GB5780-86-M12*50，兩導(dǎo)軌需要平行布置，不得有大于0.5mm的誤差存在。這兩根導(dǎo)軌間，垂直的布置直徑為30mm的桿，間隔為500mm，其兩端加工出M24的螺紋，桿全長380mm，其兩端螺紋各長24.7mm，用螺母與導(dǎo)軌固定，螺栓總布置25根（從導(dǎo)軌末端20mm處開始），在導(dǎo)軌頭端，安裝一鋼板，來安裝液壓缸。尺寸為150042025（長寬高）。用螺栓與導(dǎo)軌連接。選擇的螺栓為GB30-76-M1250,均布6只。圖5-1 軌道圖5.2支架的設(shè)計機(jī)架采用熱軋普通工字剛126，其長為526mm，兩端頭分別焊接42014027與42030027的鋼板。機(jī)架與導(dǎo)軌用M12

35、的螺栓連接。機(jī)架底部用地腳螺栓與地基固定。地腳螺栓型號為AM20200JB/ZQ4363-86機(jī)架間隔900mm,共用16只支架。機(jī)構(gòu)見下圖。綜上所述，在本機(jī)構(gòu)中，車間地基平面到導(dǎo)軌平面的距離為700mm，總長度為16000mm，本機(jī)器能校值的工件的最大長度為14000mm,導(dǎo)軌間距離為270mm（內(nèi)側(cè)）。圖5-2 支架5.3螺栓組的校核在這里的螺栓組的作用重要，因其承擔(dān)了整個液壓缸和小車與工件的整個重量，為導(dǎo)軌的連接也承受了部分拉力，所以在這里對螺栓組的校核變的至關(guān)重要。因為這里的螺栓為對稱結(jié)構(gòu)的布置，故我們選取其中的一段作為研究對象。這樣能簡化我們的運算，也方便我們的校核。（1）螺栓組機(jī)構(gòu)

36、結(jié)構(gòu)如上圖，這里取這一段的螺栓數(shù)為4，對稱布置。（2）螺栓的受力分析a.在總載荷F的作用下，螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用：軸向力（F的水平分力Fh，作用于螺栓組中心，水平向右） （5-1）橫向力（F的垂直分力Fv，作用于結(jié)合面，垂直向下） （5-2）傾覆力矩（順時針方向） （5-3） b.在軸向力Fh的作用下，各螺栓所受的工作拉力為 （5-4） c.在傾覆力矩M的作用下，上面兩螺栓受到加載作用，而下面兩螺栓受到減載作用，故上面螺栓受力較大，所受載荷按式確定 （5-5）故在上面的螺栓所受的軸向工作載荷為： （5-6） d.在橫向力Fv的作用下，底板連接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面

37、不滑移的條件 （5-7）由表5-55查得接合面間的摩擦系數(shù)f=0.16，取=0.8，取防滑系數(shù)是=1.2，則各螺栓所需的預(yù)緊力為（5-8）e上面每一個螺栓所受的總拉力F2按式得 （5-9）(3)確定螺栓直徑選擇螺栓材料Q235，性能等級為4.6的螺栓，查表得材料屈服極限=240MPa，安全系數(shù)S=1.5，故螺栓材料的許用應(yīng)力為 （5-10）根據(jù)式求得螺栓危險截面的直徑（螺紋小徑d1）為 （5-11）所以選擇的GB/T5780，螺紋公稱直徑=12mm完全安全所以可以使用。5.4本章小結(jié)本章設(shè)計的是支架和導(dǎo)軌，在不同的材料和導(dǎo)軌比較后，最終還是選擇最常用的工字鋼作為導(dǎo)軌，機(jī)構(gòu)簡單，計算方便。參考文

38、獻(xiàn)目錄1 王積偉. 液壓與氣壓傳動. 機(jī)械工業(yè)出版社 20082 王知行. 機(jī)械原理和零件. 高等教育出版社 20063 劉鴻文. 理論力學(xué). 高等教育出版社 20044 錢可強(qiáng). 機(jī)械制圖. 高等教育出版社 20055 安琦，顧大強(qiáng). 機(jī)械設(shè)計手冊. 科學(xué)出版社 20066 崔甫. 矯直理論與參數(shù)計算第二版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 19927 朱伯馭. 彈塑性力學(xué)第一版.北京:科學(xué)出版社 19908 余同希，章亮熾.塑性彎曲理論及應(yīng)用第一版.北京:科學(xué)出版社 19879 中小型液壓機(jī)設(shè)計計算 天津市鍛壓機(jī)床廠編 第一版天津:天津，人民出版社 197710 劉鴻文. 材料力學(xué). 第二版北京:高等教育出版社 198211 蔡春源主編.機(jī)電液設(shè)計手冊(中). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 199712 薛定宇. 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析 Matlab語言應(yīng)用第一版. 北京:清華大學(xué)出版社 200013 顧樹生，王建輝.自動控制原理. 第三版.北京:冶金工業(yè)出版社 2001(9)14 韓璞，朱希彥. 自動控制系統(tǒng)數(shù)字仿真第一版. 北京:中國電力出版社，199615 李福義. 液壓技術(shù)與液壓伺服系統(tǒng). 第一版.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社 199216 程衛(wèi)國，馮峰，王雪梅，劉藝. Matlab5.3 精要、編程及高級應(yīng)用第一版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 200017 李永東.