變速箱輸出軸圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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This type of equipment provides specialized services for various vehicle manufacturing plants, vehicle repair shops, etc. Like other construction machinery, it has experienced many iterations before it has developed into a product that is simple, compact, efficient, and easy to maintain. Since I chose it as my college graduation project, I will do my best to complete this task. After a simple analysis of the subject, combined with the requirements given by the school, I focused this design on the mechanical structure and hydraulic transmission of the device. Schools do not make specific requirements for automation control.Keywords: cylindrical bearings; press-fitting; machinery; hydraulic pressure變速箱輸出軸圓柱軸承壓裝機(jī)設(shè)計(jì) 第1章緒論11 概述 由于使用壓配合組裝軸承，他們?cè)趬号浜蠄A柱軸承的過(guò)程中經(jīng)歷了手動(dòng)式液壓壓裝機(jī)，在這種初代產(chǎn)品中是沒(méi)有能力記錄下壓裝數(shù)據(jù)和壓力曲線的。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，歷史上不可避免地要消除手動(dòng)壓力機(jī)和出現(xiàn)自動(dòng)壓力機(jī)。雖然手動(dòng)液壓壓裝機(jī)能夠滿足壓裝軸承的最基本要求，但它會(huì)消耗大量勞動(dòng)力，造成工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大的一些不利產(chǎn)品生產(chǎn)的缺點(diǎn)，還會(huì)降低該設(shè)備在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力（生產(chǎn)成本大，設(shè)備操作復(fù)雜）。且壓裝時(shí)壓力的測(cè)量是人工手動(dòng)測(cè)量，會(huì)存在較大誤差。還有一個(gè)較大的缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的填寫(xiě)也是人工的，工人在高強(qiáng)度工作中和外部環(huán)境的干擾下的出錯(cuò)率會(huì)很大，造成數(shù)據(jù)填寫(xiě)不準(zhǔn)確。以下設(shè)計(jì)的圓柱軸承壓裝設(shè)備因依托于當(dāng)今傳感器方面和計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大發(fā)展，機(jī)器自動(dòng)測(cè)量并且記錄每次壓裝的所有參數(shù)是沒(méi)有任何問(wèn)題的，并將測(cè)得數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在及設(shè)備自帶的超大硬盤(pán)中，方便工人的查閱。壓力結(jié)束后并自動(dòng)給出壓力變化時(shí)間的關(guān)系曲線 。 手動(dòng)液壓壓裝機(jī)很快被新的機(jī)器淘汰。初代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造必不可能非常完美的，設(shè)計(jì)師們能將最基本的問(wèn)題完美解決便很厲害了。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和工廠、工人們的反饋，該類產(chǎn)品的功能也在逐步完備。壓裝過(guò)程中記錄的時(shí)間-壓力關(guān)系存在差距導(dǎo)致調(diào)整壓力增加。 比較明顯。 為了達(dá)到軸承下沉曲線真正反映下沉質(zhì)量的目的，在裝配過(guò)程中必須記錄由軸承運(yùn)動(dòng)及其相應(yīng)壓力值組成的位移-壓力曲線。 壓力機(jī)是為滿足這一要求而開(kāi)發(fā)和制造的新一代自動(dòng)圓柱軸承壓力機(jī)。12 變速箱輸出軸圓柱軸承壓裝機(jī)簡(jiǎn)介變速箱輸出軸圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備(下面會(huì)簡(jiǎn)稱壓裝機(jī))是應(yīng)用在圓柱軸承的壓裝中的專用設(shè)備。自動(dòng)壓裝機(jī)由機(jī)械主體，油箱及傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。 這三個(gè)部分相互依存，缺一不可，不論缺少哪一個(gè)都無(wú)法正常運(yùn)行機(jī)器，完成自動(dòng)壓裝功能。主體由底座，支架，定位裝置，液壓缸，主油缸，輔助油缸和壓緊機(jī)構(gòu)的夾緊機(jī)構(gòu)組成。 與以前相比，大大提高了主體和機(jī)床支架的強(qiáng)度和剛度。獨(dú)特的主液壓缸設(shè)計(jì)，會(huì)使他的性能提高一大截。油箱的結(jié)構(gòu)和液壓控制的原理，在經(jīng)過(guò)多年的使用和改進(jìn)后，已具備了可靠、良好的密封性能。集成控制塊的主體是通過(guò)六個(gè)側(cè)面的鍛造及打磨制造的。控制臺(tái)是一種當(dāng)下主流的依托計(jì)算機(jī)的控制結(jié)構(gòu)，一旁安裝的電氣柜能為機(jī)器提供穩(wěn)定的電能還具備強(qiáng)大的抗電磁干擾能力。該設(shè)備兩端的壓裝缸能單獨(dú)控制，也可同時(shí)控制。在工期短時(shí)可以開(kāi)足馬力，兩端同時(shí)進(jìn)行壓裝操作。訂單少時(shí)也可以一頭工作，另一頭做保養(yǎng)。就和數(shù)控機(jī)床一樣有多個(gè)功能，他能壓裝多種型號(hào)的軸承，只需按下相關(guān)的操作按鈕并更換壓裝缸前的導(dǎo)套和卡盤(pán)，便可以對(duì)192309e和42308e軸承這兩種類型的軸承進(jìn)行壓裝配合。在壓裝配合開(kāi)始時(shí)，操作員可以將軸的型號(hào)，軸的類型，軸承型號(hào)輸進(jìn)計(jì)算機(jī)以及兩端輸入控制系統(tǒng)。當(dāng)打印機(jī)打印出圖形時(shí)，這些數(shù)據(jù)同時(shí)被打印出來(lái)。壓入配合后，打印機(jī)將自動(dòng)打印出位移 -壓力曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。使用計(jì)算機(jī)控制的控制系統(tǒng)，輸入端為鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，而在必要時(shí)將電腦記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)打印機(jī)打印成紙質(zhì)版。由于計(jì)算機(jī)的巨大存儲(chǔ)能力，它可以存儲(chǔ)數(shù)百萬(wàn)個(gè)軸的壓裝數(shù)據(jù)，從而可以完全替代設(shè)備的書(shū)面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?？梢噪S時(shí)調(diào)用所有必要的數(shù)據(jù)，并且打印機(jī)可以打印出任何軸承壓力機(jī)的匹配曲線。另附“位移-壓裝力曲線”打印圖一張:第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)要求21 設(shè)計(jì)詳細(xì)內(nèi)容和具體要求 這次的設(shè)計(jì)是針對(duì)變速箱輸出軸圓柱軸承壓裝設(shè)備的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓缸也需要一并給出詳細(xì)型號(hào)。根據(jù)老師給定的數(shù)據(jù)和進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的取樣，設(shè)計(jì)出滿足要求的軸承壓力。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是線性往復(fù)高推力機(jī)器的重要組成部分， 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須與壓力機(jī)主體的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，不然會(huì)有安裝上的問(wèn)題。 在設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，將各種形式的傳動(dòng)裝置有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以充分利用液壓傳動(dòng)裝置的優(yōu)勢(shì)。 在對(duì)上一代產(chǎn)品的消化理解后，對(duì)他進(jìn)行一些必要的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)功能更多，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加精簡(jiǎn)的設(shè)備。 同時(shí)，它易于使用和維護(hù)。詳細(xì)圖紙看附頁(yè)機(jī)械圖紙圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備的主要性能和功能參數(shù)（1）總壓強(qiáng) 11.3/Mpa（2）最大壓裝力 457/KN（3）外形尺寸 5000*850*1500/mm（4）許用壓力 高壓 9.5/Mpa 低壓 2.5/Mpa（5）液壓缸行程 400/mm（6）壓裝端數(shù) 單、雙端（7）壓裝方式 自動(dòng)（8）在掃描工件后自動(dòng)記錄軸號(hào)、軸承號(hào)及其單位（9）系統(tǒng)資料存儲(chǔ)：5，000/根軸（11）自動(dòng)生成時(shí)間，打印參數(shù)表22 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 a確定液壓缸主要參數(shù)b明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求c編制液壓元件工況圖d工況分析(動(dòng)力功率分析、運(yùn)行線路及方式分析)e液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)算f選擇和設(shè)計(jì)液壓元件g擬訂液壓系統(tǒng)圖28第3章 壓裝設(shè)備的機(jī)械主體介紹3.1壓裝設(shè)備的底座部分底座之于機(jī)械設(shè)備好比汽車之于底盤(pán)，它要承擔(dān)整個(gè)設(shè)備的自重和加工零件的重量，而且要保證設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中盡量少的產(chǎn)生振動(dòng)，具有較好的緩沖吸振能力。 鑒于需要這些能力，所以選擇鑄鐵充當(dāng)這次底座的材料。底座不需要精確的尺寸和高強(qiáng)度，因此選擇鑄造成型。詳細(xì)尺寸數(shù)據(jù)見(jiàn)附頁(yè)圖紙。3.2支架及油箱支架是支撐待壓裝的軸和軸承的部件。它起到了固定起被壓裝零件的作用，只有軸承被架起來(lái)液壓缸才能更好更精確的壓裝軸承，使其與軸之間的配合更加精密，結(jié)構(gòu)更加緊密。油箱是給液壓缸提供液壓油的部件。油箱安裝在底座的內(nèi)部，可以遠(yuǎn)離設(shè)備的工作區(qū)域，也更利于管道中的油液回流的油箱，油箱采用防腐不銹鋼制造，能夠保證油液長(zhǎng)期干凈無(wú)鐵屑，管道在油箱內(nèi)的部分也安裝有過(guò)濾器，防止液壓缸在長(zhǎng)時(shí)間工作后發(fā)生磨損掉落的鐵屑隨油液流到油箱。3.3液壓缸液壓缸分主工作油缸和輔助油缸。液壓缸部分會(huì)在第四章詳細(xì)給出計(jì)算過(guò)程及尺寸和最大推力。它是壓裝設(shè)備的機(jī)械核心部分，壓裝工作是依靠液壓缸巨大的直線推力來(lái)完成的。液壓缸的活塞前端的卡盤(pán)會(huì)抓住軸承隨著油泵的給油，將活塞向前推進(jìn)，以完成壓裝工作。3.4導(dǎo)向裝置該裝置為液壓缸活塞的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)加以限制。將卡盤(pán)安裝在三根直線軸承上，以保證液壓缸運(yùn)動(dòng)路線精確，軸承的壓裝精確。3.5其他部件其他一些非主要部件在這里就不一一贅述了，圖紙上上有詳細(xì)內(nèi)容。第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1圓柱軸承自動(dòng)壓裝機(jī)液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1.1 預(yù)先分析給出的設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品的工作情況，搭建出液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖 壓裝機(jī)工況分析： 壓裝缸： （圖1）夾緊缸工作路線： 頂起定位缸工作路線： (圖2) (圖3) 活塞運(yùn)動(dòng)順序及方向圖和液壓系統(tǒng)原理圖請(qǐng)參見(jiàn)下附詳細(xì)圖4，圖5： （圖4）以下是液壓系統(tǒng)原理圖:（圖5）4.1.2計(jì)算液壓缸的外部負(fù)載4.1.2.1壓裝缸已知的條件是保壓5s，最大壓力為475KN，額定壓力為196KN4.1.2.2夾緊缸在查看同類產(chǎn)品和結(jié)合自己設(shè)計(jì)的要求后，預(yù)選夾緊力為6120N4.1.2.3頂起定位缸該設(shè)備是兩端皆可壓裝的對(duì)稱設(shè)計(jì)，按照此類軸承的最大重量取1500 g，單一液壓缸的負(fù)載經(jīng)計(jì)算得500 * 9.8 = 4900 N4.1.2.4確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有個(gè)壓力值的范圍，是2.55MPa-9.45MPa，工作中的壓力值不得超出此范圍。4.2確定液壓缸的幾何參數(shù)4.2.1壓配合缸的尺寸計(jì)算：4.2.1.1液壓缸工作壓力的確定工進(jìn)時(shí)為9.5 / Mpa，快進(jìn)時(shí)為2.56 / Mpa4.2.1.2初步確定液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d由下圖可知： 圖6最大下壓力R=475 KN；機(jī)械效率=0.95；Pmax=9.45MPa。P3是系統(tǒng)背壓，此處無(wú)背壓，所以P3=0MPa。然后：查看表2-4（GB2348-80）取。查表2-3、2-5取。4.2.1.3 初步計(jì)算液壓缸所需壁厚和外徑可以根據(jù)液壓缸工作時(shí)的壓力和缸體材料的強(qiáng)度計(jì)算出液壓缸的缸壁厚度。就和木桶理論一樣，它的整體性能取決于最弱的環(huán)節(jié)，所以得取液壓缸最薄處計(jì)算，此處合格那缸體便合格。由材料力學(xué)可知，缸體的內(nèi)部應(yīng)力分布是和缸體自身的薄厚程度有關(guān)。一般的，計(jì)算可以分為薄壁圓柱體和厚壁圓柱體。薄壁缸的缸體內(nèi)徑D與壁厚之比10。其計(jì)算公式為： 式中液壓缸壁厚（m）; 液壓缸內(nèi)徑（m）;試驗(yàn)壓力，計(jì)算時(shí)乘以安全系數(shù)K=（1.251.5）;許用應(yīng)力。此處取.一級(jí)缸的內(nèi)徑計(jì)算 ，查表4-11及C 表2-115選用無(wú)縫鋼管做缸筒和活塞桿，其外徑分別為160mm和90mm，壁厚分別為18mm和5mm。二級(jí)缸的內(nèi)徑計(jì)算，查表4-11及C 表2-115外徑取325mm，壁厚取38mm。4.2.1.4 初步確定主工作缸行程可以根據(jù)待安裝零件的長(zhǎng)度來(lái)合理確定液壓缸的工作行程，并參考標(biāo)準(zhǔn)液壓缸表中的尺寸系列來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)值。由查表得，工作缸的工作行程長(zhǎng)度定為200mm；輔助缸的工作行程長(zhǎng)度定位400mm4.2.1.5 初步確定缸蓋的厚度完成上述工作的液壓缸使用平底缸蓋即可，按照強(qiáng)度要求，其有效厚度t用下列兩個(gè)公式計(jì)算得到：無(wú)孔時(shí) 有孔時(shí) 式中 缸蓋有效厚度（mm）; 缸蓋止口內(nèi)徑（mm）; 缸蓋孔的直徑（m）.一級(jí)缸缸蓋厚度計(jì)算后缸蓋 前缸蓋 取=15mm.二級(jí)缸缸蓋厚度計(jì)算后缸蓋取=45mm:前缸蓋取=45/mm.4.2.1.6初步確定最小導(dǎo)向長(zhǎng)度最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H等于活塞桿最前端裝置和圓柱軸承表面中點(diǎn)間的間距，前提是活塞桿到達(dá)最大行程。像我這種普通的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)符合下式 ： 式中液壓缸的最大行程;液壓缸內(nèi)徑。液壓缸的內(nèi)徑?jīng)Q定缸蓋滑動(dòng)軸承表面的長(zhǎng)度;當(dāng)時(shí)，取；當(dāng)時(shí)，取。對(duì)一級(jí)缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，活塞寬度及滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 因，故無(wú)需設(shè)計(jì)隔套。對(duì)二級(jí)缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 活塞寬度及滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 為了確保最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度H，在氣缸蓋和活塞之間增加了一個(gè)墊片K以增加H的值。4.2.1.7初步確定液壓缸的長(zhǎng)度缸體內(nèi)部總長(zhǎng)度等于活塞行程加上活塞寬度。缸筒的長(zhǎng)度應(yīng)加上兩端缸蓋的厚度。而且缸體的長(zhǎng)度不是隨意設(shè)計(jì)的，它只能是在缸體內(nèi)徑的20-30倍的范圍中。第一級(jí)缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為：輔助缸的活塞桿的長(zhǎng)度決定了該缸體外部尺寸。副缸內(nèi)部長(zhǎng)度缸體外形尺寸為4.2.1.8檢查活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算這兩級(jí)缸體的支撐長(zhǎng)度都符合，活塞桿的彎曲穩(wěn)定性是不必考慮的，都滿足要求?；钊麠U到達(dá)最大行程是時(shí)，缸體的支點(diǎn)與活塞桿前端之間的距離稱之為缸體的支撐長(zhǎng)度，用表示。活塞桿直徑為d，也可看作缸體內(nèi)徑。 4.2.2確定定位缸及其主要尺寸4.2.2.1確定液壓缸工作壓力液壓缸的工作壓力主要取決于油泵的輸出功率和油管的承受壓力。液壓裝備的不同種類，由于工況不同，所以使用的壓力范圍也是不大相同的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用類比方法進(jìn)行確定。軸承壓裝機(jī)是工業(yè)機(jī)械，查看（“液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)”）得到定位缸的壓力為20Mpa。3.2.2.2確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d可以先確定的是定位缸的結(jié)構(gòu)是柱塞桿。如下圖所示，它成對(duì)排列。軸的自重將其重置，而且可以肯定的是柱塞液壓缸在回油管路上沒(méi)有背壓。（圖7）由公式： 可得:其中: D液壓缸柱塞直徑 缸體工作壓力,取系統(tǒng)的工作壓力; F工作中的最大負(fù)載； 缸體密封處的摩擦力很難測(cè)得精確值。按照機(jī)械設(shè)計(jì)原則，這里用缸體的機(jī)械效率進(jìn)行估值。 液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.89-0.98。根據(jù)老師給定的數(shù)據(jù)，外部工作負(fù)載F = 4900 KN，請(qǐng)參見(jiàn)（“液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)”），活塞的密封可以用U形環(huán)，前缸蓋的FA型防塵環(huán)上得安裝上上述同一個(gè)U形環(huán)，通過(guò)，增大了相當(dāng)于0.3倍工作負(fù)載的摩擦力。這里機(jī)械效率取0.9，算得： D=67.14/mm算出D=67.14mm查表（GB2348-80），再結(jié)合實(shí)際情況，直徑圓整為D=70mm參考“液壓氣動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)”選擇柱塞式液壓缸，活塞與缸壁之間有2至8 mm的間距。 工程上默認(rèn)柱塞蓋子的直徑很大，需要很大的力才能工作，運(yùn)轉(zhuǎn)。再次調(diào)整缸體內(nèi)徑為80 mm，且柱塞與缸壁之間有5mm的間距。4.2.2.3最終計(jì)算并選擇液壓缸體壁厚和外徑根據(jù)缸體的強(qiáng)度條件計(jì)算出缸體的壁厚。一般都是選取最薄處尺寸用來(lái)計(jì)算缸體的整體壁厚。根據(jù)材料力學(xué)中所學(xué)，缸體內(nèi)部應(yīng)力分布隨壁厚變化而變化。根據(jù)缸體壁厚分類可分為薄壁型和厚壁型兩大類。 缸體內(nèi)徑D與壁厚之比10的液壓缸稱為薄壁缸。 根據(jù)下列公式計(jì)算缸體壁厚：式中：-液壓缸壁厚（mm）； D-液壓缸內(nèi)徑（mm）； -試驗(yàn)壓力，當(dāng)乘以安全系數(shù)K（k=1.251.5）； -許用壓力，這里為鍛鋼=102118Mpa；鑄鋼：=102113 /Mpa；無(wú)縫鋼管：=102115 /Mpa；高強(qiáng)度鑄鐵：=65Mpa；灰鑄鐵：=24Mpa。 在中、低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，上述計(jì)算出的缸體壁厚都比較小，這些缸體的剛度一般是達(dá)不到要求的，以經(jīng)驗(yàn)來(lái)看取 15毫米。 缸體的壁厚計(jì)算好了，缸體的外徑也就出來(lái)了：D+2式中值按照無(wú)縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)，選取110 /mm。4.2.2.4最終確定液壓缸工作行程末端執(zhí)行器的最大行程就是液壓缸的工作行程長(zhǎng)度。 所以，活塞缸的工作行程為140 mm。 它屬于一系列活塞沖程參數(shù)（GB2349-80）中的第二優(yōu)先級(jí)組。4.2.2.5 最終確定缸蓋厚度 液壓缸通常選用平底缸蓋，通過(guò)下列兩個(gè)公式近似算出其有效厚度t：無(wú)孔時(shí)： 有孔時(shí)： 式中：t-缸蓋有效厚度（mm）； -缸蓋上口內(nèi)徑（mm）； -缸蓋孔的直徑（mm）。在此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將氣缸蓋的厚度選擇為25mm。4.2.2.6 最終確定最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H等于活塞桿最前端裝置和圓柱軸承表面中點(diǎn)間的間距，前提是活塞桿到達(dá)最大行程。 如果說(shuō)導(dǎo)向的長(zhǎng)度太短了，那么缸體的初始撓度將會(huì)增加，從而影響到液壓缸的穩(wěn)定性。 由于選擇了柱塞缸，因此引導(dǎo)長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)。 此處，引導(dǎo)長(zhǎng)度選擇為70 mm。4.2.2.7 最終確定缸體長(zhǎng)度缸體內(nèi)部總長(zhǎng)度等于活塞行程加上活塞寬度。缸筒的長(zhǎng)度應(yīng)加上兩端缸蓋的厚度。而且缸體的長(zhǎng)度不是隨意設(shè)計(jì)的，它只能是在缸體內(nèi)徑的20-30倍的范圍中。所以，缸體的長(zhǎng)度取為250 mm，符合設(shè)計(jì)要求。缸內(nèi)活塞沖程的長(zhǎng)度和寬度等于Hidraulisks的總和。 圓柱的頂端的長(zhǎng)度和厚度，以及兩端的末端。 通常，缸體的直徑在直徑的20到30倍之內(nèi)。防止液壓缸的缸體的Hic不等于250mm，必須確保滿足要求。4.2.2.8 計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度柱塞直徑D與壁厚之比10，根據(jù)厚壁的強(qiáng)度要求用下列公式估算：代入數(shù)值，計(jì)算：=1.77/mm該壁厚完全符合要求。校核活塞桿的強(qiáng)度：因?yàn)榛钊麠U長(zhǎng)度滿足的條件，所以按強(qiáng)度條件可以校核出活塞桿直徑d式中： -活塞桿推力N； -許用應(yīng)力Mpa；代入數(shù)值，計(jì)算：=59.4/mm算出的結(jié)果為59.4mm還要小于柱塞的直徑70mm活塞桿的強(qiáng)度滿足要求4.2.3 確定夾緊缸及其主要尺寸4.2.3.01 確定液壓缸的工作壓力 夾緊缸的主要作用是產(chǎn)生徑向推力，該缸的活塞桿推出后夾緊軸承，而它的工作壓力也是小于2.48MPa。可以選擇2.1/ Mpa進(jìn)行計(jì)算。4.2.3.02 最終確定活塞桿的直徑d和缸體內(nèi)徑D 這里會(huì)采用單活塞桿式的液壓缸作為夾緊缸。 夾緊缸在回油管路上沒(méi)有背壓，可以忽略背壓的影響。 由公式：式中：D液壓缸柱塞直徑 缸體的工作壓力P,取系統(tǒng)工作壓力計(jì)算; F工作循環(huán)中的最大的外負(fù)載； 缸體密封處的摩擦力很難測(cè)得精確值。按照機(jī)械設(shè)計(jì)原則，這里用缸體的機(jī)械效率進(jìn)行估值。 液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，夾緊液壓缸的密封采用將U形密封圈與O形密封圈結(jié)合使用的形式。工作中的摩擦因素不可忽略，其大小可定為0.03 /次，因此D：查表（GB2348-80），得出的值取整為80mm?？梢詮膁 / D值計(jì)算出活塞桿的直徑，而計(jì)算出的D是基于工作壓力并參考液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，結(jié)合活塞桿直徑系列，最終可以選擇活塞桿直徑為：d = 45mm。4.2.3.03 最終校驗(yàn)夾緊缸壁厚和外徑以缸體的強(qiáng)度作為校核缸體壁厚的條件。因?yàn)閮?nèi)徑D與壁厚之比10，所以應(yīng)該用厚壁缸公式計(jì)算：式中：-液壓缸的壁厚（m）； D-液壓缸的內(nèi)徑（m）； -試驗(yàn)壓力，最大壓力乘以安全系數(shù)K，保證安全（k=1.251.5）； -許用壓力，鍛鋼：=112121Mpa；鑄鋼：=99112Mpa；無(wú)縫鋼管：=101110Mpa；高強(qiáng)度鑄鐵：=60Mpa；灰鑄鐵：=25Mpa。 在中、低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，上述計(jì)算出的缸體壁厚都比較小，這些缸體的剛度一般是達(dá)不到要求的，因此憑經(jīng)驗(yàn)選擇10毫米。算出了缸體的壁厚便可以求得缸體的外徑為：D+2式中值按經(jīng)驗(yàn)選取100 /mm。4.2.3.04 最終確定夾緊缸的工作行程 末端執(zhí)行器的最大行程就是液壓缸的工作行程長(zhǎng)度。所以說(shuō)，夾緊缸的工作行程為112 mm。 它是（GB2349-90）的第二優(yōu)先級(jí)。4.2.3.05 確定缸蓋的最終厚度 這個(gè)無(wú)孔的平底缸蓋，其有效厚度t使用下式計(jì)算得：式中： -缸蓋上口內(nèi)徑（mm）； -缸蓋孔的直徑（m）。這里按經(jīng)驗(yàn)選取缸蓋厚度為22mm。4.2.3.06 確定最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度活塞的寬度B的取值范圍是（0.6-1.0）倍的D；經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算，活塞的寬度B=35 mm。缸蓋的滑動(dòng)支撐面長(zhǎng)度，于缸體內(nèi)徑D存在下列關(guān)系；當(dāng)D80/mm時(shí),取=（0.6-1.0）d。為了確保最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的值精確，如果過(guò)度增加最小導(dǎo)向長(zhǎng)度B和滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度，則只能在缸蓋和活塞之間添加墊圈K來(lái)增加H的值。長(zhǎng)度C 墊片的長(zhǎng)度由由H所需的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定，即：上式算得D=80mm，代入=（0.6-1.0）D，計(jì)算所得=（4880）mm查資料液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圓整后的標(biāo)準(zhǔn)值H=40mm。4.2.3.07 最終確定缸體長(zhǎng)度缸體內(nèi)部總長(zhǎng)度等于活塞行程加上活塞寬度。缸筒的長(zhǎng)度應(yīng)加上兩端缸蓋的厚度。而且缸體的長(zhǎng)度不是隨意設(shè)計(jì)的，它只能是在缸體內(nèi)徑的20-30倍的范圍中。所以，氣缸長(zhǎng)度為212mm，不超過(guò)規(guī)定要求，并滿足條件。4.2.3.08 校核缸體主要部件的強(qiáng)度和剛度由于直徑D與壁厚的比10，因此根據(jù)下式可以計(jì)算：=110Mpa，總壓力乘以1.4的安全系數(shù)，將數(shù)據(jù)代入則： =2.02/mm計(jì)算的結(jié)果遠(yuǎn)小于實(shí)際尺寸，初步選取的壁厚10mm是完全符合強(qiáng)度要求。校核活塞桿：當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度符合的條件時(shí)，活塞桿直徑d按照彎曲穩(wěn)定性校核直桿在受到壓力時(shí)，在其軸向負(fù)荷超過(guò)穩(wěn)定臨界力時(shí)，將會(huì)失去原有的直線狀態(tài)的平衡，工程上這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)。對(duì)于液壓缸，其穩(wěn)定條件為：式中：F-最大推力（F），F(xiàn)=； -穩(wěn)定臨界力（N）； -穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取=13。該裝置的外觀、材料、兩端支撐狀況等都會(huì)對(duì)液壓缸的穩(wěn)定臨界力（N）造成影響。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，式中：-活塞桿長(zhǎng)度（mm），參考液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)K- -活塞桿實(shí)體半徑（m）L- （m）（對(duì)實(shí)心活塞桿） j-活塞桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（），； A-活塞桿橫截面積（）； m-柔性系數(shù)，此處取m=80； n-安裝系數(shù)，參考液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)其中一端固定且一端鉸接，因此n為2； E-材料的彈性摸量（Pa），此處為“鋼的”取E=2.7GPa； f-強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值（Pa），此處為“鋼的”取f=490Mpa。細(xì)長(zhǎng)比計(jì)算：=/mm，=340，因此選后一個(gè)公式：/N穩(wěn)定安全系數(shù)取值為1.1，則，因?yàn)镕=6000/N所以該設(shè)計(jì)符合穩(wěn)定性要求，設(shè)計(jì)合格。4.3 設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)4.3.1 第一步設(shè)計(jì)壓裝液壓缸的結(jié)構(gòu)4.3.1.1 選擇缸蓋與缸體的連接形式用螺紋連接缸體與壓入式液壓缸的缸蓋。優(yōu)點(diǎn)： （1）體積小 （2）重量輕缺點(diǎn)： （1）端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高（2）需要用到專用工具進(jìn)行拆卸4.3.1.2 選擇連接活塞桿和活塞的結(jié)構(gòu)用一體結(jié)構(gòu)連接活塞桿與它的一級(jí)缸體的活塞：用螺紋連接活塞桿和副缸的活塞。4.3.1.3 確定活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)由導(dǎo)向套作為主缸活塞桿的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；由端蓋直接作為輔缸活塞桿的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。4.3.1.4 選用活塞及密封圈 選擇主缸密封件：選用高低唇的Y形密封圈，型號(hào)：1109016 GB10708和Y 18516020 GB10708，材料為耐油橡膠。二級(jí)氣缸活塞和氣缸體的密封圈的選擇：選用V型密封圈，型號(hào)： 25022049.5 GB10708-894.3.1.5 考慮液壓缸的緩沖裝置 當(dāng)液壓缸活塞桿推動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件的高質(zhì)量和速度，當(dāng)行程結(jié)束時(shí)會(huì)發(fā)生液壓沖擊，甚至在活塞間發(fā)生機(jī)械碰撞。液壓缸端蓋會(huì)出現(xiàn)變形甚至損壞。為了防止出現(xiàn)這種不利現(xiàn)象，在行程結(jié)束時(shí)設(shè)置了緩沖裝置。但是在這里，需要設(shè)計(jì)的壓力機(jī)缸的移動(dòng)速度很慢，基本上不需要設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)。4.3.1.6 簡(jiǎn)介液壓缸的排氣裝置 對(duì)于需要高速度穩(wěn)定行駛的大型液壓設(shè)備，需要用到排氣裝置。 在壓配合缸體的上方限定了油孔，這有助于排出加壓油中的氣體。4.3.2 設(shè)計(jì)夾緊、定位液壓缸的結(jié)構(gòu) 液壓定位、夾緊缸采用單輸出桿和固定形式的缸。 為了減小氣缸和活塞的體積并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，采用U形密封環(huán)和O形密封環(huán)的組合結(jié)構(gòu)，夾緊缸的O型圈的型號(hào)為：715.3G GB3452; GB3452.1-92為11.83.55G；U形密封圈型號(hào)為：4565 HG-336-56，材料為橡膠材料為NBR。定位液壓缸的防塵圈型號(hào)為：FA1001159.5 D GB10708.4-89，材料為丁腈橡膠；U形密封圈型號(hào)為：4565 HG4-336-76，材料為：橡膠。在工程上這個(gè)行程是比較短的，運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量不大，速度也不大，在這里直接用油管接頭代替。4.4 分析和選擇液壓系統(tǒng)元件4.4.1 確定理想的供油方式 考慮到該設(shè)備在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載大，油泵轉(zhuǎn)速高，而在快進(jìn)和快退時(shí)負(fù)載小，從節(jié)能減排的角度考慮，采用雙泵的泵源系統(tǒng)。泵型號(hào)為： YB-E34-76雙葉片泵。4.4.2 選擇合理的調(diào)速方式 采用了雙葉片泵和調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)。它會(huì)在高壓供油管上分流，兩個(gè)旁通閥的閥和出口通向兩個(gè)壓配合缸。方向閥的主要功能是使兩個(gè)氣缸同步。如果由于負(fù)荷減小而使左氣缸速度降低，則旁通閥將減少左側(cè)的出油口，而增加右側(cè)的出油口，以保持兩側(cè)相同的速度。換句話說(shuō)，在本設(shè)備的壓裝過(guò)程中，兩個(gè)液壓缸是不同的（您可以觀察到兩個(gè)液壓缸之間的差異），并且兩個(gè)液壓缸可以同時(shí)繼續(xù)。分流閥調(diào)節(jié)示意圖如圖8：（圖9）4.4.3 選擇合理的速度換接方式由于系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就強(qiáng)調(diào)了自動(dòng)化快速響應(yīng)，所以在這里給出兩種方案，一是使用電磁閥的快、慢速變速電路。其特點(diǎn)是閥門(mén)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但變速穩(wěn)定性較差。二是如果要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以使用由行程閥切換的速度切換電路。4.4.4 選擇夾緊的回路 換向動(dòng)作的夾緊和松動(dòng)采用三位四通電磁閥控制。采用功率損耗鉗位方法有效避免工作中突然的松動(dòng)和功率損耗。還連接了止回閥以保持壓力。4.4.5 定位回路的選擇 三位四通電磁閥用于控制下降的復(fù)位和頂升的定位動(dòng)作。為避免工作中突然的功率損耗和松動(dòng)，應(yīng)采用功率損耗鉗位的方法。當(dāng)油路的壓力瞬間下降時(shí)，夾緊動(dòng)作仍然可以保持，所以要在供油管路上安裝單向閥以保持系統(tǒng)壓力不會(huì)降低?；芈分羞€安裝了一個(gè)節(jié)流閥，可以在降低過(guò)程中軸承不會(huì)損壞。4.4.6 傳感器和調(diào)理器的選擇 選擇CYG-30型壓力傳感器。范圍是16Mpa。傳感器的內(nèi)部電路等效于電橋，但橋壁可變。當(dāng)壓力改變時(shí)，可變橋壁的電阻改變，從而獲得壓力改變信號(hào)。為了使傳感器正常工作，它必須提供由信號(hào)調(diào)節(jié)器提供的工作電流。機(jī)器裝備了TKF-2信號(hào)調(diào)節(jié)器。它是一個(gè)雙通道，每個(gè)通道都有三個(gè)調(diào)節(jié)裝置。正面一個(gè)電源開(kāi)關(guān)，背面有兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出。3.5油箱的結(jié)構(gòu)4.5.1 壓裝機(jī)油箱元件的組成工作壓力：低壓管路為2.5 Mpa，高壓管路為9.5 Mpa，根據(jù)實(shí)際壓力選取各種閥門(mén)。壓裝設(shè)備的油箱中有6個(gè)集成塊，其他液壓元件的選擇見(jiàn)下表：（1）油泵電機(jī)：Y160-6-B5電機(jī);（2）雙葉片泵：YB-E32 / 63;（3）高壓壓力表：Y-60；（4）網(wǎng)狀機(jī)油濾清器：WU-250X180F-J;（5）集成塊底板；（6）歧管塊1：2個(gè)電磁閥22E-10BH，1個(gè)Y-63B中壓溢流閥，1個(gè)Y2-HB10高壓溢流閥；（7）集成塊2：一個(gè)FL-B10-S換向閥，一個(gè)22E0-H10B電磁閥，一個(gè)Q-10H高速閥和一個(gè)AJ-Ha10B單向閥；（8）歧管塊3：一個(gè)FL-B15-S換向閥和一個(gè)34E-63B電磁閥;（9）歧管塊4：兩個(gè)電磁閥22E2-063B和一個(gè)電磁閥23E-63B；（10）歧管塊5：兩個(gè)23E-63B電磁閥和一個(gè)34E-63B電磁閥；（11）歧管塊6：1個(gè)23E-63B電磁閥，1個(gè)34E-63B電磁閥和1個(gè)X-63B順序閥；（12）集成塊頂部塊：1個(gè)34E-63B電磁閥，1個(gè)I-63B止回閥，1個(gè)L-63B節(jié)流閥和2個(gè)Y-60低壓表。4.5.2 選擇液壓油 本著經(jīng)濟(jì)性、安全和高效性原則，選擇經(jīng)濟(jì)適用的液壓油，可以有效降低生產(chǎn)安全事故，降低生產(chǎn)成本，讓設(shè)備更具競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于這種設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，液壓油的選擇可以參考手冊(cè)（“液壓和氣動(dòng)手冊(cè)”）中的選擇原則以及液壓油使用范圍。首次使用或更換機(jī)油時(shí)，一次添加的工作油量為364-384升，即油箱中工作油的正常液位應(yīng)在最大和最小標(biāo)記之間。油箱。首次啟動(dòng)后，機(jī)油進(jìn)入管道和氣缸，此時(shí)油位會(huì)下降，因此必須補(bǔ)充機(jī)油。 使用中可能會(huì)發(fā)生少量泄漏。因此，應(yīng)該經(jīng)常檢查光標(biāo)。當(dāng)達(dá)到最低分?jǐn)?shù)線時(shí)，您應(yīng)及時(shí)加油。應(yīng)檢查工作油并定期更換。換油間隔因使用條件而異。 通常，應(yīng)每?jī)赡旮鼡Q一次。 在連續(xù)運(yùn)行中，高溫，高濕，多塵的地方必須縮短更換周期。4.6 調(diào)整液壓缸4.6.1 壓裝液壓缸的調(diào)整 根據(jù)壓配合液壓缸前端的結(jié)構(gòu)，可以更換導(dǎo)套和端蓋，也可以調(diào)節(jié)軸承托架之間的距離。使壓裝設(shè)備可以壓裝192309e和42308e型軸承。4.7 布置壓裝機(jī)及其周圍環(huán)境壓裝設(shè)備由機(jī)械主體，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，油箱和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等夠成。油箱和計(jì)算機(jī)控制裝置應(yīng)該放在靠近機(jī)械主機(jī)的位置，保證供油和控制實(shí)時(shí)響應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)的鋼軌和機(jī)身上的滑軌應(yīng)連接且平坦。壓裝設(shè)備在工作時(shí)，底座會(huì)承受很大的拉力和彎矩，所以地基必須壓實(shí)且鋪平，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行微調(diào)至符合要求。當(dāng)主體就位時(shí)，下部應(yīng)平整，尤其是所有地腳螺栓。地腳螺栓是受壓的部件，必須牢固地埋入以防止工作期間床身變形并導(dǎo)致床身變形，從而影響壓配合檢測(cè)的準(zhǔn)確性。第5章經(jīng)濟(jì)性分析本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容是：變速箱輸出軸圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先可以確定該設(shè)備為中小型機(jī)器，在前面章節(jié)中提到它的工作壓力并不大，壓裝的零件也是小型件。所以不需要用高強(qiáng)度的材料打造，只用到了鑄鐵和普通鋼材，這樣非標(biāo)準(zhǔn)件的材料的成本就降下來(lái)了。其次該壓裝設(shè)備所用到的標(biāo)準(zhǔn)件如：液壓缸及其輔助器件，都采用的是中低壓液壓缸，這樣可以有效的降低成本又能夠很好的完成對(duì)上述型號(hào)的軸承的壓裝工作，高壓型的在這里并不適用，壓裝壓力只要那么大，壓力過(guò)大還可能損壞軸承，致使其不能夠更好的工作，損耗更多的能量，機(jī)器壽命也會(huì)有較大的縮短。所以在選型時(shí)要選合適的，不選最貴的。切記，不能以最貴就是最好的原則來(lái)選型。像油泵電機(jī)，高壓壓力表，集成塊頂部塊，雙葉片泵等零件都是選的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的，他們都不是同類型器件里最貴的，但都是最適合該設(shè)備的。在各個(gè)環(huán)節(jié)都采用經(jīng)濟(jì)策略，該設(shè)備最后的成品也是同類型里最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。第6章 畢業(yè)設(shè)計(jì)心得總結(jié)大四最后一學(xué)期，就要以大家都沒(méi)有預(yù)料到的方式（在家做畢設(shè)，不能去學(xué)校，網(wǎng)上答辯，沒(méi)有畢業(yè)照）結(jié)束了。對(duì)于我們畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，這是結(jié)束，也是新的開(kāi)始。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是：變速箱輸出軸圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要是針對(duì)變速箱輸出軸圓柱軸承自動(dòng)壓裝設(shè)備的機(jī)械和液壓系統(tǒng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)之時(shí)，本著以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向的理念，結(jié)合大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了這么一款工程機(jī)械。我知道，這里面還有很多沒(méi)考慮周全的方面，我會(huì)在今后的工作中繼續(xù)完善它。在設(shè)備里，我想到了用液壓傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)壓裝動(dòng)作，是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)的有諸多優(yōu)點(diǎn)，完全能勝任這次的設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單、維修方便的壓裝設(shè)備。這種設(shè)計(jì)使我受益匪淺。首先，它是對(duì)四年研究的系統(tǒng)回顧，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步與實(shí)踐進(jìn)行理論整合，并通過(guò)實(shí)踐加深理論知識(shí)。第二個(gè)是學(xué)習(xí)查找參考資料，過(guò)濾有用的信息并使用Internet獲得更多知識(shí)，并培養(yǎng)自己分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。最后是鍛煉合作能力，學(xué)會(huì)堅(jiān)持和妥協(xié)以及培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。大學(xué)生涯以此種方式宣告結(jié)束，這是我們向?qū)W校提交的最后一份學(xué)業(yè)答卷。感謝四年來(lái)我的授業(yè)恩師們對(duì)我的栽培。參考文獻(xiàn)1 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