大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機機械部分設(shè)計.doc

河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘 要本文闡述了大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計只講解了機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)部分采用了鏈式翻轉(zhuǎn)、液壓提升的結(jié)構(gòu)組合。包括傳動系統(tǒng)設(shè)計、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的具體設(shè)計、液壓缸的設(shè)計等。關(guān)鍵詞： H鋼 翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 提升機構(gòu)AbstractThis text elaborated the large H steel inside out promote the design of the mrvhsnidm, the design included the machine structure design and the system design two fractions of control.The machine structure fraction adopted the type of chain inside out, the structure assemble that liquid presses to promote.The concrete design, liquid that designs the contents to include the drive system design, inside out mrvhsnidm presses design etc. of the urn.Control the system adopts the liquid to press and the mode of the machine electrical twinning, make use of the liquid to press to control the system to promote, inside out operation of the machine electric control system.For the sake of the step - down cost of the system, control what system adoption is a relay control but is not now than popular of control of PLC.Keyword: H steel Inside out mrvhsnidm Promote the mrvhsnidm目 錄第一章 緒論1 第一節(jié) 課題來源及研究的目的和意義1 第二節(jié) 同類設(shè)備目前的發(fā)展狀況1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計2 第一節(jié) 初始參數(shù)的擬訂2 第二節(jié) 機構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定2 第三節(jié) H鋼翻轉(zhuǎn)過程分析5 第四節(jié) 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機的布置6第三章 傳動系統(tǒng)零件的選擇及設(shè)計8 第一節(jié) 電動機的選擇8 第二節(jié) 帶傳動設(shè)計及計算9第四章 翻轉(zhuǎn)和提升裝置零件設(shè)計15 第一節(jié) 鏈條的選擇及鏈輪的設(shè)計計算15 第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計19 第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計及計算23結(jié) 論31致謝32參考文獻3333第一章 緒論第一節(jié) 課題來源及研究的目的和意義隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大型工業(yè)與民用建筑不斷的出現(xiàn)，以至使得像大型H鋼這樣的鋼材有著大量的市場需求。H鋼雖然可以用熱軋的方法制造，但只能在端面高度為400600mm范圍內(nèi)取得最佳經(jīng)濟效果，小于或大于這個范圍，用其它焊接方法制造更為有利。同時，在焊接生產(chǎn)加工中，當H鋼完成組對并進行一面的焊接后，需要將其翻轉(zhuǎn)，以便焊接另一面。但由于H鋼體積大、重量重，人工很難翻轉(zhuǎn)，所以需要專用的設(shè)備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種翻轉(zhuǎn)提升機構(gòu)來完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機就是應(yīng)用在這種場合下的設(shè)備。第二節(jié) 同類設(shè)備目前的發(fā)展狀況對于翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等。并已在實際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)還未對各種形式的翻轉(zhuǎn)機制訂出系列標準，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機，并成系列。另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點位控制，控制點數(shù)以使用要求而定，但多為2點(每隔180)、4點（每隔90）、8點（每隔45）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機與機器人聯(lián)機按程序動作，載重量多在203000Kg之間。提升機構(gòu)主要有機械式和液壓式兩種，且各種提升設(shè)備已形成標準系列。在這里就不在做詳細的闡述。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計第一節(jié) 初始參數(shù)的擬訂翻轉(zhuǎn)的H鋼最大尺寸為：高1200mm、寬600mm、長18000mm，可承受的最大載荷為10噸。每個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置1臺翻轉(zhuǎn)電機，要求機構(gòu)能實現(xiàn)正反方向任意角度的翻轉(zhuǎn)。提升機構(gòu)的最大提升高度為800mm。整個系統(tǒng)由3個翻轉(zhuǎn)提升架組成，分別編號為號、號、號。號與號之間相距4m，號與號之間相距7m。各翻轉(zhuǎn)提升架之間放置輸送輥道。第二節(jié) 機構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定根據(jù)對題目“大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機構(gòu)設(shè)計”可知，該機構(gòu)主要有兩部分組成，即翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和提升機構(gòu)，現(xiàn)分別對這兩種機構(gòu)進行討論。一、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機構(gòu)。最為常見的有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。它們的使用場合見下表。表2-1翻轉(zhuǎn)變位機構(gòu)形 式變位速度驅(qū)動方式使 用 場 合框架式恒定機電或液壓板結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等較長焊件的傾斜變位頭尾架式可調(diào)機電軸類和橢圓形焊件的環(huán)形焊縫，表面堆焊時的旋轉(zhuǎn)變位鏈式恒定機電裝配定位焊后，自身剛度很強的梁住型的翻轉(zhuǎn)變位環(huán)式恒定機電裝配定位焊后，自身剛度很強的梁住型的翻轉(zhuǎn)變位。在大型構(gòu)件的組對與焊接應(yīng)用中較多推舉式恒定液壓各類構(gòu)件的傾斜變位。裝配和焊接在同一工作臺上進行根據(jù)各種機構(gòu)的使用場合可知，對于大型H鋼的翻轉(zhuǎn)可以采用鏈式、環(huán)式和推舉式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。現(xiàn)對這三種機構(gòu)加以比較，以確定最終采用的機構(gòu)形式。（一）鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖圖2-1鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由圖可知，鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，因為采用鏈條支撐，對箱形斷面的角接焊縫也同樣適用，其缺點是焊縫對中較費時，焊接是在自由狀態(tài)下焊接，不便于用夾具控制焊接變形。（二）環(huán)式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖圖 2-2環(huán)式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在翻轉(zhuǎn)同等體積的H鋼時環(huán)式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)整體尺寸較大，機構(gòu)上配有加緊裝置，因此，相對與鏈式而言，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但特別適合與超大型工件的翻轉(zhuǎn)。（三）推舉式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)推舉式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)如下圖圖2-3推舉式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)推舉式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)也比較簡單，且能翻轉(zhuǎn)的工件類型也較多，但這種結(jié)構(gòu)一次最多只能翻轉(zhuǎn)90，翻轉(zhuǎn)后工作臺需要復(fù)位。對于大角度的翻轉(zhuǎn)效率低下。根據(jù)以上三種機構(gòu)的特點，考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作效率，選用鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)做為大型H鋼的翻轉(zhuǎn)裝置。鏈式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由電機、鏈條、鏈輪、張緊輪及架體等組成。在起重機械中應(yīng)用的鏈條主要有環(huán)形焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。使用環(huán)形焊接鏈條具有撓性好、可用較小直徑的鏈輪和卷筒，且傳動機構(gòu)外形尺寸小，鏈條本身耐腐蝕。缺點是可靠性差、有突然斷裂的可能、不耐沖擊、質(zhì)量大、不易用于高速提升設(shè)備中，鏈條本身運動中常產(chǎn)生滑移和摩擦。片式關(guān)節(jié)鏈的撓性比焊接鏈更好，比較可靠、運動平穩(wěn)。缺點是有方向性、橫向無撓性、成本高、對灰塵和銹蝕較為敏感。由于設(shè)備在運動中有沖擊，出于安全和運動穩(wěn)定性的考慮，選用片式關(guān)節(jié)鏈作為翻轉(zhuǎn)用鏈條。電機通過窄V帶將功率傳遞給翻轉(zhuǎn)裝置，因為翻轉(zhuǎn)提升架的翻轉(zhuǎn)過程不需要準確的速比，且翻轉(zhuǎn)過程中對系統(tǒng)有沖擊，所以優(yōu)先選用帶傳動的形式。二、提升機構(gòu)提升機構(gòu)分為機械式和液壓式兩種，現(xiàn)對這兩種機構(gòu)進行比較，以確定最終采用的機構(gòu)形式。機械式提升機構(gòu)通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等 幾種形式。另外在機械式提升機構(gòu)中，也有采用齒輪和齒條進行提升，但采用這種機構(gòu)的設(shè)備一般只適用于小型貨物、輕載情況下的提升作業(yè)。液壓式提升機構(gòu)也是常用提升機構(gòu)中的一種。它采用液壓作為動力源。包括有使用液壓馬達，其執(zhí)行提升的機構(gòu)同機械式。還有采用液壓缸進行提升。由于液壓缸的行程有限，對于較大行程的提升都設(shè)計有增加行程的裝置，如X形的支架。因此，液壓式提升機構(gòu)多用于升降臺、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設(shè)備中?？紤]液壓傳動具有在同樣的驅(qū)動功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點。選用液壓式提升機構(gòu)作為H鋼的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動翻轉(zhuǎn)架進行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡化提升機構(gòu)，所有翻轉(zhuǎn)架的液壓缸都由一個泵源提供動力，即可保證液壓缸的同步動作，也可以減少空間的使用。第三節(jié) H鋼翻轉(zhuǎn)過程分析在H鋼被提升起后，在鏈條上處于圖2-4所示狀態(tài)，當鏈條順時針旋轉(zhuǎn)時，H鋼將會以B點為中心逆時針方向翻轉(zhuǎn)。圖2-4 翻轉(zhuǎn)過程當A點達到最低點后，如圖2-5。若H鋼要繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，就要以A點為中心，此時如果重心在支點A的左側(cè)如圖2-5（a），則它產(chǎn)生的力矩將會使H鋼繼續(xù)翻轉(zhuǎn)。如果重心在支點A的右側(cè)如圖2-5（b），它產(chǎn)生的力矩將會阻止H的翻轉(zhuǎn)，此時要求H鋼的慣性足以克服重力產(chǎn)生的力矩使H鋼繼續(xù)翻轉(zhuǎn)到重心移動到A點的左側(cè)，否則H鋼翻轉(zhuǎn)到此位置時將停止翻轉(zhuǎn)且在鏈條上打滑。H鋼是否會打滑主要取決于H鋼與鏈條摩擦力的大小，即如果摩擦力足夠大，將出現(xiàn)圖2-5（a）的狀態(tài)，此時不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。如果摩擦力不夠大，出現(xiàn)圖2-5（b）的狀態(tài)就要求H鋼有足夠的翻轉(zhuǎn)速度以保證不出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。由于鏈條的表面有明顯的凹凸不平，所以H鋼與鏈條之間的摩擦力不能簡單的用平面之間的靜摩擦進行計算，所以這里不對H鋼是否打滑進行理論計算。圖2-5 H鋼翻轉(zhuǎn)過程簡圖第四節(jié) 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機的布置整個系統(tǒng)由3個翻轉(zhuǎn)提升架組成，分別編號為號、號、號。要求三個翻轉(zhuǎn)提升架成一排放置，三個翻轉(zhuǎn)提升架的中心線保持在一條直線上，且號與號之間相距4m，號與號之間相距7m。各翻轉(zhuǎn)提升架之間放置輸送輥道?？刂婆_放置在號架的一側(cè)。見圖2-6。第三章 傳動系統(tǒng)零件的選擇及設(shè)計第一節(jié) 電動機的選擇翻轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖圖3-1翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡圖設(shè)計鏈速為0.5m/s，單個翻轉(zhuǎn)架承受重力為50000N。受力分析如圖圖3-2鏈條受力水平分力 F=Fcos=34295cos52=23477NP=Fv=342950.5=17147.5W=1.72475KWP電= 式中：鏈鏈條傳動效率， 取鏈=90%皮皮帶傳動效率， 取皮=80%根據(jù)機械設(shè)計手冊第5卷，表22-1-82選取電動機YZ160L-8，轉(zhuǎn)速705r/min，額定功率7.5KW。 電動機YZ160L-8是起重設(shè)備專用電機，這種電動機具有啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小的特點，且能夠頻繁、重載啟動。因此選用這種類型的電機作為系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)電機。第二節(jié) 帶傳動設(shè)計及計算一、皮帶傳動的計算原始設(shè)計資料：傳遞的功率P=2.3KW，窄V帶傳動，每天工作小于10小時，重載啟動且有載荷沖擊。（一）確定計算功率 =KAP （3-1）式中：計算功率KA工作情況系數(shù)。查機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-16得KA=1.4P傳遞的額定功率=1.42.3=3.22KW（二）選擇帶型根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速=705r/min，=3.22KW，由機械設(shè)計手冊第3卷圖13-1-2選用窄V帶SPZ。（三）確定帶輪的基準直徑1.初選小帶輪基準直徑根據(jù)V帶截形，參考機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-11選取=63mm，則=67mm。2.計算帶速 （3-2）式中：主動輪的圓周速度 主動輪的轉(zhuǎn)速3.計算從動輪基準直徑設(shè)計傳動比i=1：5 根據(jù)機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-11圓整到=315mm，=319mm。（四）確定中心距a和帶的基準長度初定中心距 (3-3) 0.7(63+315) 2(63+315) 264.6 756 初選=550mm?；鶞书L度 (3-4) = =1622.212mm根據(jù)機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-6選取=1600mm。 (3-5)考慮安裝調(diào)整和補償預(yù)緊力的需要，中心距的變動范圍為：（五）驗算主動輪上的包角根據(jù)對包角的要求，應(yīng)保證： (3-6)包角滿足要求。（六）確定帶的根數(shù) （3-7）式中：包角系數(shù) 長度系數(shù) 單根V帶的基本額定功率根據(jù)機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-21查得=0.92，表13-1-22查得 =1.16，表13-1-19查得=0.68。取z=5根（七）確定帶的預(yù)緊力 （3-8）式中：mV帶單位長度質(zhì)量 v帶速 z帶的根數(shù)包角系數(shù) 計算功率查機械設(shè)計手冊第3卷 表13-1-23得m=0.07kg/m。（八）計算傳動作用在軸上的力 （3-9）式中：z 帶的根數(shù) 單根帶的預(yù)緊力 主動輪上的包角二 V帶輪設(shè)計及計算根據(jù)V帶輪的轉(zhuǎn)速和功率，V帶輪采用材料HT150鑄造（一）小帶輪設(shè)計計算由于小帶輪的基準直徑2.5d，所以小帶輪采用實心式，結(jié)構(gòu)形式如圖3-3：圖3-3 小帶輪結(jié)構(gòu)表3-1 小帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)數(shù)值(mm)計算公式3258=(1.82)d6367B64B=2f+4eL83L=(1.52)d36式中：f 第一槽對稱面至端面距離 e 槽間距（二）大帶輪設(shè)計大帶輪采用孔板式，結(jié)構(gòu)形式如圖3-3：圖3-3 大帶輪結(jié)構(gòu)表3-2 大帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)數(shù)值（mm）計算公式4590=(1.82) 315319B64B=2f+4eL64B1.5d時，L=B11(1/71/4)B259174.5=0.5(+)50=(0.20.3)( -)36式中：f 第一槽對稱面至端面距離e 槽間距三 皮帶傳動的張緊由于V帶不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過一段時間的運轉(zhuǎn)后，就會由塑性變形而松弛，使預(yù)緊力降低。因此，為了保證皮帶能夠正常的工作，必須要有一種裝置使得皮帶始終處于一種張緊的狀態(tài)。圖3-4 擺架式張緊裝置常見的張緊裝置有定期張緊裝置（滑道式和擺架式）、自動張緊裝置和采用張緊輪的裝置。在接近水平和垂直的皮帶傳動中適合采用定期張緊的方法，本設(shè)計采用擺架式張緊的方法，結(jié)構(gòu)如圖3-4。當要調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力時只要調(diào)整電動機下方的螺母即可。第四章 翻轉(zhuǎn)和提升裝置零件設(shè)計第一節(jié) 鏈條的選擇及鏈輪的設(shè)計計算一、鏈條的選擇（一）鏈條的選擇根據(jù)第2章鏈條的受力分析可知，鏈條工作時拉力為39.984KN。由機械設(shè)計手冊第2卷 表8-1-73選擇LH0866型板式起重鏈條?；緟?shù)如下：公稱節(jié)距P 12.7mm板數(shù)組合 66極限拉伸載荷Q 66.7KN（二）鏈條的長度鏈條的布置形式如圖4-1：圖4-1 鏈條的布置形式根據(jù)鏈條的布置形式初步確定鏈條長度考慮到鏈輪部分的鏈條長度沒有算入，所以取L=6200mm（三）確定鏈條的節(jié)數(shù) （4-1）取Lp=490節(jié)式中：鏈條的節(jié)數(shù)L 鏈條的長度P 鏈條的節(jié)距二、鏈輪的設(shè)計及計算鏈輪采用整體式鋼制小鏈輪，結(jié)構(gòu)形式如圖4-2：圖4-2 鏈輪結(jié)構(gòu)表4-1鏈輪基本參數(shù)名稱數(shù)值（mm）計算公式配用鏈條節(jié)距P12.7根據(jù)機械設(shè)計手冊表8-1-73查得配用鏈條的滾子外徑d5.12配用鏈條的排距6.25=3b0分度圓直徑d68齒數(shù)z17 取z=1735齒頂圓直徑77齒根圓直徑63分度圓旋齒高5輪轂厚度h11.5輪轂長度l36輪轂直徑58齒寬3.7表中：v設(shè)計鏈速n鏈輪轉(zhuǎn)速k常數(shù) 50d100時 k=4.8鏈板厚度 見機械設(shè)計手冊第2卷 表8-1-73 LH0866型b0=2.08mm三、滑輪的設(shè)計因為鏈條的布置形式特殊（鏈條的布置形式見圖4-1），所以要設(shè)計一個滑輪將下側(cè)的鏈條拉緊，以防止上下兩側(cè)的鏈條在工作的時候發(fā)生接觸?；喌慕Y(jié)構(gòu)形式見下圖：圖4-3 滑輪的結(jié)構(gòu)表4-2 滑輪設(shè)計參數(shù)名稱數(shù)值（mm）計算公式d80輪槽直徑140輪緣直徑160輪緣間寬b30滑輪寬B50表中：P鏈條節(jié)距 P=12.7mmb鏈條銷軸長度 b=27.99mm鏈條通道高度=12.32mm鏈條銷軸直徑 =5.09mm四、鏈條的潤滑由于鏈條采用的是開式傳動，且鏈條較長、布置形式特殊，不易采用手工潤滑。所以要求定期將鏈條拆下，放入煤油中清洗，干燥后，浸入7080潤滑油中，待鉸鏈間隙中充滿油后安裝使用。潤滑油采用牌號為L-AN46的全損耗系統(tǒng)用油，潤滑油中加入添加劑WS2。第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、軸的設(shè)計及計算系統(tǒng)中有主動軸一根，空場鏈輪軸一根、滑輪軸一根及電動機采用擺架式張緊安裝時使用的銷軸一根?，F(xiàn)僅對主動軸做精確的設(shè)計計算。（一）求輸出軸上的功率P軸、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T鏈條的傳動效率為=0.98則 P軸=1.9992/0.98=2.04KW（二）求作用在鏈輪上的力由第2章鏈條的受力分析可知=25000N =23477N（三）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計手冊第2卷 表6-1-19取A0=112于是得 （4-2）軸的最小直徑處為安裝鏈輪處，此處有一個鍵槽，軸徑應(yīng)放大6%，即 取。（四）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.擬定軸上零件的裝配方案裝配方案如圖4-4。2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了使鏈輪軸向定位，處右側(cè)制有螺紋，-處長70mm，處右側(cè)制出一軸肩， =50mm。（2）初選滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù) =50mm，選用深溝球軸承6410，其尺寸為dDB=5011031?？紤]到-處端蓋的厚度及軸的伸出長度，取-處長51mm。（3）處右側(cè)制出一軸肩=55mm，-長550mm。=50mm，考慮到此處安裝有軸承、皮帶輪和端蓋，取-長30mm,-長100mm。處右側(cè)制有螺紋M42，-長50mm。3.軸上零件的周向定位皮帶輪、鏈輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查機械設(shè)計手冊第2卷表5-3-18，鏈輪與軸的定位選用鍵bhl=10828。皮帶輪與軸的定位選用鍵bhl=14950。選用皮帶輪、鏈輪與軸的配合為H7/r6，以保證良好的對中性。滾動軸承的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4.確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角245，各軸肩處的圓角半徑為。（五）求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)簡圖作出軸的計算簡圖、彎矩圖和扭矩圖。圖4-5 軸的載荷分布從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出B處是危險截面?，F(xiàn)將計算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表：表4-3 截面B處的載荷計算載荷水平面H垂直面V支反力=21608N =2409N=22435N =2565N彎矩MMH=1385NmMV=1475Nm總彎矩扭矩TT=138（六）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度現(xiàn)只校核軸的危險截面B處的強度 （4-3）式中：d軸的直徑M軸所受的彎矩T軸所受的扭矩校正系數(shù)，雙向旋轉(zhuǎn)=1-1p 軸的許用彎曲應(yīng)力查機械設(shè)計手冊第2卷 表6-1-1取-1p =207MPa危險截面B處軸的強度滿足要求第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計及計算一、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸的種類有：單作用液壓缸、雙作用液壓缸、組合液壓缸。其中單作用液壓缸又分為拄塞式液壓缸、單活塞桿液壓缸、伸縮液壓缸等。柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)：它是一種單作用式液壓缸靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動,柱塞回程要靠其 它外力或柱塞的自重;柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸,這樣缸套極易加工,故適于做長行程液壓缸;工作時柱塞總受壓,因而它必須有足夠的剛度;柱塞重量往往較大,水平放置時容易因自重而下垂,造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損,故其垂直使用更有利.單活塞桿液壓缸的活塞僅單向液壓驅(qū)動，返回行程是利用自重或負載將活塞推回。雙活塞桿液壓缸的活塞的兩側(cè)均裝有活塞桿，但只向活塞一側(cè)供給壓力油，返回行程通常利用彈簧力，重力或外力。伸縮液壓缸是以短缸獲得行程，用壓力油從小到大逐節(jié)排出，靠外力由大到小、逐節(jié)縮回；雙作用液壓缸又分為單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、伸縮液壓缸。單活塞桿液壓缸的單邊有活塞桿，雙向液壓驅(qū)動，兩向推力和速度不等。雙活塞桿液壓缸雙邊有活塞桿，雙向驅(qū)動，可實現(xiàn)等速往復(fù)運動。伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小,而空載縮回的順序則一般是從小到大.伸縮缸可實現(xiàn)較長的行程,而縮回時長度較短,結(jié)構(gòu)較為緊湊.此種液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上.擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復(fù)運動的執(zhí)行元件,也稱擺動式液壓馬達.有單葉片和雙葉片兩種形式.圖中定子塊固定在缸體上,而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起.根據(jù)進油方向, 葉片將 帶動轉(zhuǎn) 子作往 復(fù)擺動.；組合液壓缸又分為彈簧復(fù)位液壓缸、串聯(lián)液壓缸、增壓缸、齒條傳動液壓缸。彈簧復(fù)位液壓缸是單向液壓驅(qū)動，由彈簧里復(fù)位。串聯(lián)液壓缸用于缸的直徑受限制，而長度不受限制處，可獲得大得推力。增壓缸是由大小油缸串聯(lián)組成，由低壓大缸驅(qū)動，使小剛獲得高壓。齒條傳動液壓缸的活塞往復(fù)運動，經(jīng)齒條傳動使與之嚙合的齒輪獲得雙向回轉(zhuǎn)運動。液壓缸的五個部件是1-缸筒和缸蓋2-活塞和活塞桿3-密封裝置4-緩沖裝置5-排氣裝置，壓缸的工作原理是：每種缸的工作原來幾乎都是相似的,我就拿一個手動千斤頂來說它的工作原來吧,千斤頂其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一個單項閥進入油缸,這時進入油缸的液壓油因為單項閥的原因不能再倒退回來,逼迫缸桿向上,然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進入液壓缸,就這樣不斷上上升,要降的時候就打開液壓閥,使液壓油回到油箱.這個是最簡單的工作原來了,其他的都在這個基礎(chǔ)上改進的。油缸和氣缸的優(yōu)缺點：由于氣動系統(tǒng)使用壓力一般在0.2-1.0Mpa范圍,因此氣缸是不能做大功率的動力元件.液壓缸就可以做比較大的功率的元件,使用液壓系統(tǒng)；從介質(zhì)講空氣是可以用之不竭的,沒有費用和供應(yīng)上的困難,將用過的氣體直接排入大氣,處理方便,不會污染.液壓油則相反了,呵呵；空氣黏度小,阻力就小于液壓油；但空氣的壓縮率遠大于液壓油所以它的工作平穩(wěn)性和響應(yīng)方面就差好多了（一）原始數(shù)據(jù)H 鋼重10t，翻轉(zhuǎn)架重2t。單個液壓缸承受負載=（10/2+2）/4=1.75 t=17500N行程L=800mm提升速度0.08m/s（二）初步設(shè)計液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸，此液壓缸的雙邊都有活塞竿，雙向液壓驅(qū)動，可實現(xiàn)等速往復(fù)運動。根據(jù)負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑。圖4-6 液壓缸結(jié)構(gòu)形式（三）選擇液壓缸的工作壓力為2.5Mpa（根據(jù)機械設(shè)計手冊第4卷GB/T7938-1987選?。?.計算液壓缸的牽引力FF=+ （4-7）一般取=（0.010.1） =0.117500=1750N= （4-8）式中：G 運動部件的總重力g 重力加速度v 啟動、制動時的速度變化量t 啟動、制動時所需的時間 t=（0.010.5）S=1429N=0F=17500+1750+1429+0=20679N2.計算液壓缸內(nèi)徑、活塞直徑 D=0.105m=105mm （4-9）根據(jù)機械設(shè)計手冊第4卷 表17-6-2選擇D為125mm3.活塞桿直徑在受壓時 P5MP情況下：d取（0.50.55）Dd=1250.5=62.5mm根據(jù)機械設(shè)計手冊第4卷 表17-6-2選取d=63mm（四）缸筒長度L以及其它部位尺寸圖4-7 液壓缸結(jié)構(gòu)最小導(dǎo)向長度：H+=+=102.5mm （4-10）取H=103mm活塞寬度B=（0.61.0）D ，取B=0.8125=100mm導(dǎo)向套滑動面長度A ，當D80mm時 A=（0.61.0）d取A=0.662.5=37.5mm隔套C=H0.5（A+B）=103-0.5（100+37.5）=34.25 mm取C=35mm（五）缸筒壁厚及其驗算1.根據(jù)機械設(shè)計手冊第4卷 表17-6-9選取缸筒外徑為146mm。=（146-125）=10.1mm2.壁厚校核=0.081mm=0.08 0.3 可用下列公式校核 （4-11）式中：缸筒內(nèi)最高工作壓力=1.52.5=3.75MPa 缸筒材料的許用應(yīng)力，= /n，為材料的抗拉強度，n為材料的安全系數(shù) n=3.55缸筒材料選為35號缸，b=540MPa n取4=540/4=135MPa=0.0017m=1.7mm1.7mm 壁厚強度合格（六）缸底、缸蓋設(shè)計及計算1.缸底采用焊接方式，如圖4-8圖4-8 缸底連接方式0.433D2 （4-12）式中：D2計算厚度處直徑，取=105mm0.433105=6.2mm焊縫應(yīng)力計算公式為：=MPa （4-13）式中：F缸內(nèi)最大推力缸筒外徑焊縫直徑焊接效率 取=0.7焊條材料的抗拉強度n安全系數(shù) 取n=4=13MPaMPa焊接強度可靠2.缸蓋采用外螺紋連接，如圖4-9圖4-9 缸蓋連接方式螺紋處拉應(yīng)力：=N/mm2 （4-14） 螺紋處剪應(yīng)力：= N/mm2 （4-15）式中：F缸筒端部受最大推力D缸筒內(nèi)徑螺紋外徑螺紋底徑K擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取K=1.251.5螺紋連接的摩擦因數(shù)，=0.070.2,平均取K1=0.12螺紋使用M1404普通螺紋，查機械設(shè)計手冊第2卷 表5-1-3得=135.670mm=12.45N/mm2=4.2 N/mm2合成應(yīng)力=14.42 N/mm2許用應(yīng)力：= （4-16）式中：缸筒材料的屈服極限 35缸為320MPa安全系數(shù) 取=1.22.5=320/2=160MPa 螺紋強度滿足要求(七)活塞桿穩(wěn)定性計算當活塞桿受軸向壓縮負載時有壓桿穩(wěn)定性問題，即壓縮力F超過某一臨界值時活塞桿就會失去穩(wěn)定性。活塞桿穩(wěn)定性按下式進行校核式中，安全系數(shù)，一般取=24。當活塞桿的細長比時， 當活塞桿的細長比，且時， 式中，l安裝長度 活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；柔性系數(shù) 系數(shù)， E活塞桿材料的彈性模量，鋼材：；J活塞桿橫截面慣性矩；A活塞桿橫截面積；f由材料強度決定的試驗值1.活塞桿強度校核=MPa （4-17）式中：F活塞桿的作用力d活塞桿的直徑材料的許用應(yīng)力 35鋼為135MPa=6.5MPa 活塞桿強度足夠2.活塞桿彎曲