MN鐓鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2MN鐓鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)燕 山 大 學(xué)2012年6月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2MN鐓鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位：機(jī)械工程系 學(xué)號(hào)081101021071學(xué)生姓名黃謝專 業(yè)班 級(jí)08鍛壓2班題目題目名稱2MN鐓鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）2.管理類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ ） 2.論文（ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ ） 主要內(nèi)容完成鐓鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)。熟悉和掌握液壓機(jī)設(shè)計(jì)的

2、方法和一般規(guī)律，學(xué)會(huì)使用相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，初步形成獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力?；疽?. 繪制A0規(guī)格設(shè)計(jì)圖紙3張；2. 編寫2萬字設(shè)計(jì)說明書；3. 翻譯5000字的相關(guān)英文資料參考資料液壓機(jī)中小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)周 次第 1 4 周第5 8 周第9 12 周第131 6周第1718 周應(yīng)完成的內(nèi)容文獻(xiàn)綜述開題報(bào)告外文翻譯方案設(shè)計(jì)總裝圖設(shè)計(jì)零部件圖設(shè)計(jì)上機(jī)繪圖整理說明書審圖、答辯指導(dǎo)教師：郭寶峰職稱：教授 2012年3月14日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要摘要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容是針對(duì)鐓鍛工藝所需要的設(shè)備鐓鍛機(jī)進(jìn)行本體分析和設(shè)計(jì)的工作。通過分析鐓鍛工藝和鐓鍛機(jī)，并且聯(lián)系液壓傳動(dòng)的優(yōu)勢，根據(jù)參考資料，設(shè)計(jì)

3、2MN鐓鍛液壓機(jī)的本體部分。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括總體方案的分析和設(shè)計(jì)，各部件的設(shè)計(jì)選取，總機(jī)體的裝配等，并且進(jìn)行了強(qiáng)度校核。同時(shí)，對(duì)于本次設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞鐓鍛；液壓機(jī)；本體結(jié)構(gòu)I 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractThe design is aimed at upsetting the necessary technology equipment - Upsetting machine ontology analysis and design work. By analyzing Upsetting Upsetting technology and machines, and

4、 the advantages of hydraulic transmission link, according to reference materials, design 2MN hydraulic upsetting part of the body. The design of the overall program includes the analysis and design, the design of the components selected, the assembly, such as the total body, and a strength check. At

5、 the same time, design work for this meeting are summarized.Keywords Upsetting； hydraulic machines,；body structureII 目錄 目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 鐓鍛機(jī)的種類11.3 鐓鍛液壓機(jī)的用途及其優(yōu)勢21.4 設(shè)計(jì)2MN鐓鍛液壓機(jī)的主要工作內(nèi)容3第2章 液壓缸的設(shè)計(jì)與校核42.1 2MN液壓鐓鍛機(jī)本體設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)42.2液壓缸設(shè)計(jì)概述42.3液壓缸的結(jié)構(gòu)簡圖52.4液壓缸的損壞情況及分析52.4.1損壞部位及特點(diǎn)52.4.2損壞的原因62

6、.5鐓鍛缸的設(shè)計(jì)62.5.1內(nèi)徑的確定62.5.2活塞桿的直徑72.5.3缸壁的厚度82.5.4支撐形式選擇92.5.5缸體法蘭的尺寸92.5.6缸底部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算112.6鐓鍛缸強(qiáng)度的校核112.6.1總體受力分析112.6.2中端圓筒部分112.6.3法蘭部分122.6.4缸底部分132.7缸的附件及密封形式152.8夾緊缸的設(shè)計(jì)162.8.1內(nèi)徑的確定172.8.2活塞桿的直徑172.8.3缸壁的厚度182.8.4缸體法蘭的尺寸192.8.5缸底部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算202.9夾緊缸強(qiáng)度的校核202.9.1總體受力分析202.9.2中端圓筒部分212.9.3法蘭部分212.9.4缸底部分23

7、2.10缸的附件及密封形式24第3章 鐓鍛液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì)273.1立柱直徑的估算273.2液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì)考慮的因素283.3橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)283.3.1 上梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)293.3.2上橫梁的強(qiáng)度計(jì)算313.3.3 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)353.3.4下橫梁核校36第4章 立柱的設(shè)計(jì)414.1危險(xiǎn)截面直徑的確定41 4.2螺紋的確定414.3立柱螺紋預(yù)緊的計(jì)算424.4預(yù)緊轉(zhuǎn)角424.5立柱和螺紋的強(qiáng)度校核434.6立柱的變形計(jì)算43結(jié)論44致謝45參考文獻(xiàn)46附錄開題報(bào)告47附錄文獻(xiàn)綜述59附錄文獻(xiàn)譯文及原文6695 第1章 緒論 第1章 緒論1.1 課題背景金屬鐓鍛成型工藝是成產(chǎn)緊固件的主要

8、工藝，可以達(dá)到材料浪費(fèi)最少的目的，包括冷鐓、溫鐓、熱鐓等，金屬的鐓鍛成型技術(shù)對(duì)于制造業(yè)尤其是汽車行業(yè)至關(guān)重要，汽車的許多零部件都是依靠鐓鍛技術(shù)生產(chǎn)和加工的。鐓鍛機(jī)作為完成鐓鍛工藝的主要設(shè)備，很大程度上代表著鐓鍛技術(shù)的水平，對(duì)于成形件的效率和質(zhì)量起著決定性作用。鐓鍛機(jī)已經(jīng)被列為我國鍛壓行業(yè)發(fā)展的一種重點(diǎn)需求設(shè)備。 鐓鍛機(jī)是屬于鍛壓機(jī)械中的線材成形自動(dòng)機(jī)大類中高效率自動(dòng)化的鍛壓機(jī)械，它主要以盤料或棒料為原料，連續(xù)生產(chǎn)螺栓螺母銷釘鋼球及滾柱等標(biāo)準(zhǔn)件，以及形狀復(fù)雜的成形件和傘齒輪軸球頭銷火花塞等汽車零件，是實(shí)現(xiàn)少無切削加工工藝的機(jī)器。鐓鍛機(jī)具有生產(chǎn)率高，節(jié)材效果好，產(chǎn)品質(zhì)量和精度高等優(yōu)點(diǎn)，有很明顯的經(jīng)

9、濟(jì)效益，得到很廣泛的應(yīng)用因而成為世界各國都在大力發(fā)展的一種鍛壓設(shè)備。在歐美以及日本，高速鐓鍛機(jī)、電熱鐓機(jī)等設(shè)備都達(dá)到了很高的水平，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量可靠。我國的鐓鍛機(jī)水平也取得了很大程度的發(fā)展。齊齊哈爾第二機(jī)床廠等企業(yè)生產(chǎn)制造的鐓鍛機(jī)的質(zhì)量和水平已經(jīng)很先進(jìn)，并走出國門，出展美國。但總體來說，我國的鐓鍛機(jī)水平與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，有待于進(jìn)一步的發(fā)展。1.2 鐓鍛機(jī)的種類 （1） 自動(dòng)冷鐓機(jī) 自動(dòng)冷鐓機(jī)在大批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件（如螺栓）、軸承行業(yè)中得到了很廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)冷鐓機(jī)按機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不同可以分為曲柄式自動(dòng)冷鐓機(jī)和曲柄扛桿式自動(dòng)冷鐓機(jī)，其中前者是最廣泛的應(yīng)用形式

10、。現(xiàn)在自動(dòng)冷鐓機(jī)的工位主要是垂直排類，而這些工位是直線型式排類，由夾鉗幫運(yùn)半成品件。冷鐓機(jī)主要包括單擊整模冷鐓機(jī)、雙擊整模冷鐓機(jī)、高速雙擊整模冷鐓機(jī)以及三擊工位冷鐓機(jī)和滾柱、鋼球自動(dòng)冷鐓機(jī)、螺栓聯(lián)合自動(dòng)鐓鍛機(jī)等。（2）熱鐓機(jī) 熱鐓機(jī)的用途很廣泛，如用來加工制造螺栓和軸承毛坯的鍛造，例如哈爾濱軸承集團(tuán)從日本引進(jìn)的HBP120和HBP160高速熱鐓機(jī)，以其高精度、高效率、高自動(dòng)化程度而成為公司的重點(diǎn)設(shè)備，主要用于塔鍛、擠壓軸承內(nèi)外圈鍛件。我國的熱鐓機(jī)自動(dòng)化程度較低，主要用于多品種、小批量生產(chǎn)。在國外，多工位熱鐓機(jī)發(fā)展很快，主要針對(duì)軸承鋼難于冷成型而設(shè)計(jì)的，用于生產(chǎn)軸承內(nèi)外環(huán)，也生產(chǎn)一些大規(guī)模、高強(qiáng)

11、度、大變形的緊固件。其中瑞士哈特伯爾生產(chǎn)的AMP系列熱鐓機(jī)具有代表性，使用廣泛。AMP系列熱鐓機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部分有送料機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、頂住機(jī)構(gòu)、沖頭、凹模、夾鉗機(jī)械手等。其中夾鉗機(jī)械手采用3點(diǎn)或4點(diǎn)夾緊，夾鉗機(jī)械手的開、閉及往返是通過雙凸輪機(jī)構(gòu)控制。整套控制機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸、凸輪、凸輪隨動(dòng)件以及彈簧都放置在一個(gè)封閉箱內(nèi)。該箱位于床身一側(cè)，與熱量、冷卻水及氧化皮完全隔開，只有兩根鍍鉻的梁式傳動(dòng)軸及夾緊機(jī)械手在模具區(qū)工作。AMP系列熱鐓機(jī)以其合理的設(shè)計(jì)、平穩(wěn)的運(yùn)行、穩(wěn)定的質(zhì)量，得到了廣泛的應(yīng)用。（3）電熱鐓機(jī) 電熱鐓機(jī)主要用來進(jìn)行料、管料的端部鐓粗，比如氣閥、螺釘?shù)裙ぜ募庸?；中部鐓粗，比如用于汽車?/p>

12、拖拉機(jī)的變速桿、自行車腳踏板等零件的中部鐓粗；陰模鐓粗。如汽車半軸小端的臺(tái)肩等零件的鐓粗。利用電鐓工藝加工具有周期短、效率高、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。近些年來，電鐓機(jī)有新的發(fā)展，一使開發(fā)出數(shù)控電鐓機(jī)并已成功應(yīng)用；二使正在研制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新型電鐓機(jī)。這些新發(fā)展都會(huì)使電鐓機(jī)的性能得到提高，得到更廣泛的應(yīng)用。1.3 鐓鍛液壓機(jī)的用途及其優(yōu)勢液壓機(jī)是一種通用的鍛壓設(shè)備，屬重型機(jī)械，是利用液壓傳動(dòng)技進(jìn)行壓力加工的設(shè)備，是制品成形生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。與機(jī)械壓力機(jī)相比，它具有壓力和速度可在大范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布置靈活，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)可 很方便地達(dá)到所希望的動(dòng)作配合等優(yōu)點(diǎn)

13、。因此，液壓機(jī)在我國國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，尤其是塑性加工領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。如：板材成形；管、線、型材擠壓；輪軸壓制，校直等等。各種類型液壓機(jī)的迅速發(fā)展， 有力地促進(jìn)了各種工藝的發(fā)展和進(jìn)步。因此將液壓原理引入鐓鍛機(jī)，設(shè)計(jì)出液壓鐓鍛機(jī)，便是十分有優(yōu)勢和效益的。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)重型汽車的需求量將越來越大，因 而對(duì)長桿類、長軸(管)類鍛件的需求也在日益增長。人們對(duì)鍛件的尺寸精度 和生產(chǎn)效率提出了越來越高的要求，因而對(duì)液壓機(jī)的鍛造速度和壓下精度 的要求也隨之提高。目前，長桿類和長軸(管)類鍛件大多采用平鍛機(jī)鍛造，但由于平鍛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，其應(yīng)用在很大程度上受到工廠規(guī)模和鍛件經(jīng)濟(jì)

14、批量的限制。對(duì)于一些產(chǎn)量 已構(gòu)成統(tǒng)一批量，但品種較多、單一品種批量較小以及諸品種工藝參數(shù)相 差較大的長桿類、長軸(管)類鍛件，不適于采用平鍛機(jī)生產(chǎn)。2MN臥式液 壓鐓鍛機(jī)即是針對(duì)該類零件而研制的一種專用模鍛設(shè)備。鐓鍛液壓機(jī)具有可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，制造成本低，工藝效果良好等優(yōu)點(diǎn)，可以產(chǎn)生優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益。1.4 設(shè)計(jì)2MN鐓鍛液壓機(jī)的主要工作內(nèi)容鐓鍛液壓機(jī)由于其特殊的原理和用途要求，其結(jié)構(gòu)不同于一般鐓鍛液壓機(jī)，為了滿足液壓機(jī)的安裝，鐓鍛工藝的完整實(shí)現(xiàn)以及考慮實(shí)際受力等，本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：(1）確定2MN鐓鍛液壓機(jī)的本體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步方案。(2）通過計(jì)算，確定本體個(gè)部件的主要尺寸，選用材料，并進(jìn)行

15、力學(xué)校核。(3)對(duì)鐓鍛機(jī)本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要的分析和總結(jié)。 第2章 液壓缸的設(shè)計(jì)與校核 第2章 液壓缸的設(shè)計(jì)與校核2.1 2MN液壓鐓鍛機(jī)本體設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)鐓鍛力P1：2 MN夾緊力P2：2 MN介質(zhì)壓力p：31.5 MPa鐓鍛工作行程S1：350 mm夾緊工作行程S2：200 mm工作速度V：60 mm/s回程力P：0.2MN回程速度v：100 mm/s坯料直徑D： 60mm2.2 液壓缸設(shè)計(jì)概述液壓缸是液壓機(jī)中將高壓液體的壓力勢能轉(zhuǎn)換為有用機(jī)械功的主要執(zhí)行元件，主要完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所受負(fù)荷重，工作頻繁，往往由于設(shè)計(jì)、制造或使用不當(dāng)，過早損壞。特別是液壓機(jī)的工作缸性能直接關(guān)系到整臺(tái)機(jī)器的使用，若

16、因?yàn)樵O(shè)計(jì)不當(dāng)而在使用過程中出問題，不僅維修費(fèi)用巨大，還要嚴(yán)重影響生產(chǎn)，是非常不利于生產(chǎn)建設(shè)的。所以對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)分析要十分審慎，應(yīng)了解其容易損壞的情況及原因，注意正確進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和使用。液壓缸的結(jié)構(gòu)型式一般根據(jù)液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)、缸的總壓力大小及工作條件的要求來進(jìn)行選定，通常分為柱塞式液壓缸、活塞式液壓缸和差動(dòng)式液壓缸三種。（1）柱塞式液壓缸 此機(jī)構(gòu)在水壓機(jī)中應(yīng)用最多，廣泛用于主工作缸，回程缸，工作臺(tái)移動(dòng)缸及平衡缸等處。它結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)則需用回程缸來實(shí)現(xiàn)。（2）活塞式液壓缸 活塞在運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)方向上都要密封，因此缸的內(nèi)表面在全長上均需加工，精度及光潔要求較高，結(jié)構(gòu)比較

17、復(fù)雜，因此活塞缸是雙作用缸，在中小型油壓機(jī)上應(yīng)用很普遍。3）差動(dòng)式液壓缸 差動(dòng)柱塞在上導(dǎo)套及下導(dǎo)套內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)多了一處密封及導(dǎo)向，但當(dāng)用作回程缸安裝于上橫梁時(shí)，連接比較簡單。由于柱塞有上、下兩處導(dǎo)向，可以承受較大的偏心距。由于2MN鐓鍛機(jī)的噸位較小，并且活塞缸的結(jié)構(gòu)簡單，所以選用活塞缸。 2.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)簡圖 圖2-1 鐓鍛液壓缸 2.4 液壓缸的損壞情況及分析2.4.1 損壞部位及特點(diǎn)液壓缸損壞的部分大多數(shù)在法蘭與缸壁的連接的圓弧部分，其次在缸壁向缸底過渡的圓弧部分，少數(shù)在圓筒筒壁產(chǎn)生裂紋，也有因氣蝕嚴(yán)重而破壞的。從液壓缸的使用情況來看，一般在損壞時(shí)都已承受了很高的工作加載次數(shù)，裂紋

18、是逐步形成和擴(kuò)展的，屬于疲勞破壞。1. 圓筒筒壁 一般裂紋首先出現(xiàn)在內(nèi)壁，逐漸向外發(fā)展，裂紋多方位縱向分布，或與缸壁母線成45°。2. 缸的法蘭部分 首先在缸外部法蘭過渡的圓弧處出現(xiàn)裂紋，逐漸沿著環(huán)向及向內(nèi)壁擴(kuò)展，最后裂透，或者裂紋擴(kuò)展到螺釘孔，使法蘭局部脫落，個(gè)別嚴(yán)重情況，甚至沿過渡圓角處法蘭整園開裂而脫落。3. 缸底 首先在內(nèi)部過渡圓角處開始出現(xiàn)環(huán)形裂紋，逐漸向外壁擴(kuò)展而裂透。4.氣蝕 液壓缸也有因氣蝕產(chǎn)生蜂窩狀麻點(diǎn)而損壞，尤其在進(jìn)水孔內(nèi)壁，容易產(chǎn)生氣蝕。2.4.2 損壞的原因影響液壓缸壽命的因素是多方面的，必須結(jié)合具體情況分 析，但歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：1. 設(shè)計(jì)方面 結(jié)

19、構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的不合理，如法蘭高度太小或法蘭外徑過大，使綜合應(yīng)力過高而損壞。從缸壁到法蘭的過渡區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)引起很大的應(yīng)力集中。在結(jié)構(gòu)允許而又能加工的情況下，過渡區(qū)應(yīng)盡可能的光滑，圓弧半徑也應(yīng)盡可能的增大。從缸底到缸壁的過渡區(qū)會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力并有應(yīng)力集中，此外圓弧半徑太小是缸底破裂的主要原因之一，一般不應(yīng)小于1/8液壓缸的缸內(nèi)直徑。2. 加工制造方面 由于法蘭基缸底圓弧過渡區(qū)有應(yīng)力集中，如加工光潔度很差，有明顯刀痕，會(huì)對(duì)應(yīng)力集中很敏感，降低疲勞強(qiáng)度。特別是缸底的過渡圓弧，加工比較困難，更應(yīng)注意。圓筒筒壁部分的損壞多半是制造過程中引起的，如整體鍛造或鑄造毛坯本身存在嚴(yán)重缺陷；鍛焊結(jié)構(gòu)中鍛焊質(zhì)量

20、不好；焊后熱處理不恰當(dāng)?shù)鹊取２⒁欢ㄒ獙?duì)焊縫附近熱影響區(qū)采取相應(yīng)的措施，以消除焊接過程中引起的熱應(yīng)力和不利的結(jié)晶組織，在采用補(bǔ)焊時(shí)也要進(jìn)行同樣的處理。3. 安裝使用方面液壓缸法蘭與橫梁接觸面應(yīng)要求80%以上的面積接觸，即在累計(jì)4/5圓周長度上間隙不大于0.05mm。橫梁剛度不夠或安裝水缸處筋板布置不合理，也會(huì)導(dǎo)致法蘭接觸面上支反力分布不均，引起過大的工作應(yīng)力。工作液體往往對(duì)缸壁有腐蝕作用，會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，因此必須對(duì)乳化液的成分及配制予以足夠的重視，直接用工業(yè)用水而不加處理是不允許的。2.5 鐓鍛缸的設(shè)計(jì)2.5.1 內(nèi)徑的確定設(shè)鐓鍛缸的內(nèi)徑為D1 ，內(nèi)半徑為R1，由公式可得：P1=P*S=P*R1

21、2式中P1為鐓鍛缸的公稱壓力，P為介質(zhì)壓力由公式變形得： 式中 P1=2MN=2×106 N P=31.5MPa帶入公式得R1 =0.14220m=142.20mm圓整后，取R1=145mm即 D1=2 R1=290mm2.5.2 活塞桿的直徑由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)知回程力 F1=0.2MN=2×105N依據(jù)公式 F1=(R12-r12)P式中r1設(shè)為活塞桿半徑公式變形得 代入數(shù)據(jù)F1=2×105N R1=145mm P=31.5MPa得 r1=0.13785m=137.85mm從適當(dāng)增大回程力考慮，圓整取 r1=135mm所以，鐓鍛缸活塞桿 d1=270mm2.5.3

22、 缸壁的厚度液壓缸常用的材料有ZG35，35#，45#，20MnM。本液壓缸采用45#鋼。有經(jīng)驗(yàn)公式得： 式中P為介質(zhì)壓力 R為所求應(yīng)力點(diǎn)位置的半徑 R1為缸內(nèi)半徑 R2為缸外半徑強(qiáng)度核算時(shí)，應(yīng)力第四強(qiáng)度理論 最大合成當(dāng)量應(yīng)力發(fā)生在缸內(nèi)壁， max應(yīng)該小于許用應(yīng)力現(xiàn)已知缸的內(nèi)半徑R1以及，由上式導(dǎo)出計(jì)算液壓缸外半徑R2的公式將數(shù)值 R1=145mm =154Mpa P=31.5MPa 代入上式R2=180.44mm考慮到整個(gè)缸體結(jié)構(gòu)尺寸及其安裝，取 R2=205mm故鐓鍛缸壁厚=R2-R1=60mm2.5.4 支撐形式選擇a.缸底支承液壓缸直接靠缸底固定在橫梁上，這種缸不需要法蘭，消除了法蘭區(qū)

23、的應(yīng)力集中，并可減小缸體毛坯尺寸。確點(diǎn)是壓力機(jī)高度有較大增加，缸底與橫梁的接觸情況不易測量。目前這種支承型式在大型模鍛液壓機(jī)上使用較多。b.法藍(lán)支承液壓缸以法蘭支承并安裝在橫梁上由缸外壁的兩個(gè)環(huán)形面積與橫梁相配合。缸內(nèi)進(jìn)入高壓液體時(shí)，通過法蘭與橫梁的接觸面將反作用力傳遞給橫梁，液壓缸本身則靠法蘭上的一圈螺釘固定在橫梁上。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是缸壁法蘭過度區(qū)存在應(yīng)力集中，易于疲勞損壞。本設(shè)計(jì)選用此種支承，使得結(jié)構(gòu)合理，滿足工藝要求。考慮到安裝要求和強(qiáng)度需求，鐓鍛液壓缸采用法蘭固定方式，以其法蘭部分支承并固定在梁下表面，由法蘭的環(huán)形上表面與梁配合。鐓鍛液壓缸缸本身依靠法蘭上的一圈螺栓固定在梁上，工作時(shí)的

24、作用力通過環(huán)形接觸面?zhèn)鬟f，因此法蘭到缸外壁的過渡處存在應(yīng)力集中，易疲勞破壞，以往液壓缸破壞也多出現(xiàn)在這個(gè)部位。2.5.5 缸體法蘭的尺寸2.5.5.1 外半徑r4的確定查機(jī)械手冊(cè) y=(FHAn)×104y 其中 FH該缸能發(fā)出的最大能量 An法蘭接觸橫梁面積 y許用應(yīng)力FH=2MN由公式得到：2(r42-222)×10480計(jì)算得到：r423.74cm考慮到法蘭的安裝，及其穩(wěn)定性，可靠性等因素取 r4=280mm2.5.5.2 法蘭高度h一般有 H=(1.5:2), 其中 =60mm故 h=90:120mm取 h=105mm2.5.5.3 過渡圓角一般有 R=(0.15:

25、0.25) 有 R=9:15mm故 R=15mm2.5.6 缸底部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)公式知： t=（1.5-2）所以缸底厚度t取 t=120mm2.6 鐓鍛缸強(qiáng)度的校核2.6.1 總體受力分析液壓缸的一般形式是一端開口一端封閉的后壁高壓容器。當(dāng)高壓液體作用在柱塞上時(shí)候，反作用力作用于缸底。通過缸壁傳到法蘭部分，靠法蘭與橫梁支撐面上的支撐反力來平衡。液壓缸按受力情況可以分成三部分，即缸底，法蘭和中間厚壁圓筒。2.6.2 中端圓筒部分液壓缸內(nèi)徑r內(nèi)=145mm，液壓缸外徑r外=205mm所產(chǎn)生當(dāng)量應(yīng)力帶入數(shù)據(jù)求得因?yàn)樵S用應(yīng)力=140MPa,所以<所以經(jīng)過校核，缸壁部分是安全的。2.6.3

26、法蘭部分經(jīng)常用來核算法蘭部分強(qiáng)度的方法主要有米海耶夫方法、羅薩諾夫方法、環(huán)殼聯(lián)解法、簡化計(jì)算法和有線單元法。這里使用簡化計(jì)算法進(jìn)行理論力學(xué)粗略強(qiáng)調(diào)校核。采用簡化算法，有如下假設(shè)：1.假設(shè)橫梁的支撐反力為一元集中力，作用在法蘭觸面上，平均半徑為r3的半徑上， 2.分析缸體圓筒的彎曲時(shí)，認(rèn)為內(nèi)力P作用在缸壁的平均半徑為的圓周上， 3.不考慮內(nèi)壁的壓力對(duì)缸壁和法蘭引起的徑向位移；4.由于垂直于缸軸線方向上的法蘭的剛度比較大，因此由力及力偶引起的徑向位移可以忽略不計(jì)。法蘭外半徑為560mm所以得到P-平均半徑為r5的圓周上的單位長度上的軸向力h1為板厚，P=2MN/m. h1=60mm代入上式得到M=

27、1.7N/m根據(jù)板的圓柱面彎曲公式在法蘭與缸體圓筒連接處表面由彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力為：由軸向力引起的軸向拉應(yīng)力為：總的軸向拉應(yīng)力為所以法蘭部分經(jīng)校核是安全的。2.6.4 缸底部分將缸底部分簡化為受均布載荷作用周邊剛性固定的中心孔有空的圓板來考慮。最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在圓板的周邊，根據(jù)第三強(qiáng)度理論，最大當(dāng)量應(yīng)力為 圖3-3 缸底部分簡圖其中P為缸內(nèi)液體壓力，r1為缸的內(nèi)半徑為t缸低厚度。為缸底因開口而引入的削弱系數(shù)，2a為缸底進(jìn)油口直徑。工作流量管內(nèi)流速V=4.5m/S 管徑油口直徑取50mm油口型式選GB/T 2878 A型油口。所以，經(jīng)過校核，缸底部分是安全的。經(jīng)過校核，液壓缸的強(qiáng)度符合要求。2.

28、7 缸的附件及密封形式2.7.1 密封件密封用來防止高壓液體的泄漏，如質(zhì)量不好，會(huì)直接影響生產(chǎn)。對(duì)密封的基本要求是：密封性能好，能隨著液體壓力增高自動(dòng)提高密封性能，摩擦阻力小，磨損小，壽命長，使用維修方便，易拆換，成本低，制造容易?；谏鲜鲆?，密封材料應(yīng)具有以下特點(diǎn)：在一定溫度使用范圍內(nèi)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于工作液體，與金屬接觸不相互其作用，不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制變形，價(jià)格低廉等。在工作缸與柱塞之間，我國目前采用的是夾布人字形密封，由支撐環(huán)、人字形密封圈及壓環(huán)組成。在高壓液體作用下，密封圈自動(dòng)貼緊密封件，起到密封作用。人字形密封

29、的具體尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)HG4-337-66。設(shè)計(jì)中必須采用非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，允許采用相鄰較大一檔的密封圈，以45°剖口切去一段使用。2.7.2 導(dǎo)套導(dǎo)套在柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用，一般用抗壓耐磨的ZQSn6-6-3青銅鑄造。導(dǎo)套的長度與工作柱塞直徑比值H/d一般為0.5-1.0，小值用于大型液壓機(jī)。我國已擬定了工作缸導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)JB2003-76。導(dǎo)套與液壓缸內(nèi)壁的配合在柱塞直徑小于500mm時(shí)為D/gc，大于500mm時(shí)為D/db，與柱塞的配合為。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB2003.24A選擇導(dǎo)套。2.7.3 壓蓋壓蓋選壓蓋選JB2001.22.00A2.7.4 活塞桿 活塞桿一般用鍛鋼或鑄鋼制成，也有分段鍛

30、造或鑄造后再用電渣焊接而成。活塞桿有實(shí)心的也有空心的?；钊麠U在導(dǎo)向銅套中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，偏心載荷時(shí)還會(huì)發(fā)生傾斜，因此要求其表面必須具有足夠的硬度及小的粗糙度，以免過早磨損，或因表面拉毛，拉成溝槽而導(dǎo)致?lián)p壞?；钊麠U表面拉壞后，會(huì)直接影響密封壽命，引起高壓液體的漏損。鐓鍛液壓缸的活塞桿采用的材料的是Q235。表面粗糙度1.25以下，表面硬度應(yīng)高于HRC4045。工作缸和活動(dòng)橫梁的連接形式有三種，即剛性連接、球面支撐連接和雙球面中間桿連接。剛性連接，壓機(jī)在偏心載荷作用下柱塞和活動(dòng)橫梁一起傾斜，將動(dòng)梁所受偏心力矩的一部分傳給工作缸導(dǎo)向銅套上，使導(dǎo)套受側(cè)向水平推力加劇了其磨損；球面支承連接，柱塞支承于活動(dòng)橫

31、梁的球面座上，當(dāng)有偏心載荷時(shí)，活動(dòng)橫梁傾斜，如果球面潤滑良好，球面副可相對(duì)滑動(dòng)，柱塞只傳遞軸向壓力和摩擦力矩，柱塞仍保持垂直，因此側(cè)推力將大大減少，改善了柱塞導(dǎo)套及密封的磨損情況；雙球面中間桿連接多用于大型液壓機(jī)，中間桿的兩端均為球面，支承于上下球面座之間，柱塞通過中間桿傳遞壓力，中間桿與柱塞之間有間隙，當(dāng)液壓機(jī)受偏心載荷時(shí)，中間桿能在球面座中轉(zhuǎn)動(dòng)，使柱塞保持垂直，因而作用于密封和導(dǎo)套上的側(cè)推力小，導(dǎo)套和密封壽命長。使用時(shí)球面保持良好的潤滑。 2MN鐓鍛液壓機(jī)的鐓鍛缸的活塞桿與水平導(dǎo)向裝置相連接，連接方式是單球面連接。2.8 夾緊缸的設(shè)計(jì)2.8.1 內(nèi)徑的確定設(shè)夾緊缸的內(nèi)徑為D1 ，內(nèi)半徑為R

32、1，由公式可得：P1=P*S=P*R12式中P1為夾緊缸的公稱壓力，P為介質(zhì)壓力由公式變形得： 式中 P1=2MN=2×106 N P=31.5MPa帶入公式得R1 =0.14220m=142.20mm圓整后，取R1=145mm即 D1=2 R1=290mm2.8.2 活塞桿的直徑由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)知回程力 F1=0.2MN=2×105N依據(jù)公式 F1=(R12-r12)P式中r1設(shè)為活塞桿半徑公式變形得 代入數(shù)據(jù)F1=2×105N R1=145mm P=31.5MPa得 r1=0.13785m=137.85mm從適當(dāng)增大回程力考慮，圓整取 r1=135mm所以，夾

33、緊缸活塞桿 d1=270mm2.8.3 缸壁的厚度液壓缸常用的材料有ZG35，35#，45#，20MnM。本液壓缸采用45#鋼。有經(jīng)驗(yàn)公式得： 式中P為介質(zhì)壓力 R為所求應(yīng)力點(diǎn)位置的半徑 R1為缸內(nèi)半徑 R2為缸外半徑強(qiáng)度核算時(shí)，應(yīng)力第四強(qiáng)度理論 最大合成當(dāng)量應(yīng)力發(fā)生在缸內(nèi)壁， max應(yīng)該小于許用應(yīng)力現(xiàn)已知缸的內(nèi)半徑R1以及，由上式導(dǎo)出計(jì)算液壓缸外半徑R2的公式將數(shù)值 R1=145mm =154Mpa P=31.5MPa 代入上式R2=180.44mm考慮到整個(gè)缸體結(jié)構(gòu)尺寸及其安裝，取 R2=205mm故夾緊缸壁厚=R2-R1=60mm2.8.4 缸體法蘭的尺寸2.8.4.1 外半徑r4的確定

34、查機(jī)械手冊(cè) y=(FHAn)×104y 其中 FH該缸能發(fā)出的最大能量 An法蘭接觸橫梁面積 y許用應(yīng)力FH=2MN由公式得到：2(r42-222)×10480計(jì)算得到：r423.74cm考慮到法蘭的安裝，及其穩(wěn)定性，可靠性等因素取 r4=280mm2.8.4.2 法蘭高度h一般有 H=(1.5:2), 其中 =60mm故 h=90:120mm取 h=105mm2.8.4.3 過渡圓角一般有 R=(0.15:0.25) 有 R=9:15mm故 R=15mm2.8.5 缸底部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)公式知： t=（1.5-2）所以缸底厚度t取 t=120mm2.9 夾緊缸強(qiáng)度的校

35、核2.9.1 總體受力分析液壓缸的一般形式是一端開口一端封閉的后壁高壓容器。當(dāng)高壓液體作用在柱塞上時(shí)候，反作用力作用于缸底。通過缸壁傳到法蘭部分，靠法蘭與橫梁支撐面上的支撐反力來平衡。液壓缸按受力情況可以分成三部分，即缸底，法蘭和中間厚壁圓筒。2.9.2 中端圓筒部分液壓缸內(nèi)徑r內(nèi)=145mm，液壓缸外徑r外=205mm所產(chǎn)生當(dāng)量應(yīng)力帶入數(shù)據(jù)求得因?yàn)樵S用應(yīng)力=140MPa,所以<所以經(jīng)過校核，缸壁部分是安全的。2.9.3 法蘭部分經(jīng)常用來核算法蘭部分強(qiáng)度的方法主要有米海耶夫方法、羅薩諾夫方法、環(huán)殼聯(lián)解法、簡化計(jì)算法和有線單元法。這里使用簡化計(jì)算法進(jìn)行理論力學(xué)粗略強(qiáng)調(diào)校核。采用簡化算法，有

36、如下假設(shè)：1. 假設(shè)橫梁的支撐反力為一元集中力，作用在法蘭觸面上，平均半徑為r3的半徑上， 2.分析缸體圓筒的彎曲時(shí)，認(rèn)為內(nèi)力P作用在缸壁的平均半徑為的圓周上， 3.不考慮內(nèi)壁的壓力對(duì)缸壁和法蘭引起的徑向位移；4.由于垂直于缸軸線方向上的法蘭的剛度比較大，因此由力及力偶引起的徑向位移可以忽略不計(jì)。法蘭外半徑為560mm所以得到P-平均半徑為r5的圓周上的單位長度上的軸向力h1為板厚，P=2MN/m. h1=60mm代入上式得到 M=1.7N/m根據(jù)板的圓柱面彎曲公式在法蘭與缸體圓筒連接處表面由彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力為：由軸向力引起的軸向拉應(yīng)力為：總的軸向拉應(yīng)力為所以法蘭部分經(jīng)校核是安全的。2.9.

37、4 缸底部分將缸底部分簡化為受均布載荷作用周邊剛性固定的中心孔有空的圓板來考慮。最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在圓板的周邊，根據(jù)第三強(qiáng)度理論，最大當(dāng)量應(yīng)力為 圖3-3 缸底部分簡圖其中P為缸內(nèi)液體壓力，r1為缸的內(nèi)半徑為t缸低厚度。為缸底因開口而引入的削弱系數(shù)，2a為缸底進(jìn)油口直徑。工作流量管內(nèi)流速V=4.5m/S 管徑油口直徑取50mm油口型式選GB/T 2878 A型油口。所以，經(jīng)過校核，缸底部分是安全的。經(jīng)過校核，液壓缸的強(qiáng)度符合要求。2.10 缸的附件及密封形式2.10.1 密封件密封用來防止高壓液體的泄漏，如質(zhì)量不好，會(huì)直接影響生產(chǎn)。對(duì)密封的基本要求是：密封性能好，能隨著液體壓力增高自動(dòng)提高密封性

38、能，摩擦阻力小，磨損小，壽命長，使用維修方便，易拆換，成本低，制造容易。基于上述要求，密封材料應(yīng)具有以下特點(diǎn)：在一定溫度使用范圍內(nèi)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于工作液體，與金屬接觸不相互其作用，不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制變形，價(jià)格低廉等。在工作缸與柱塞之間，我國目前采用的是夾布人字形密封，由支撐環(huán)、人字形密封圈及壓環(huán)組成。在高壓液體作用下，密封圈自動(dòng)貼緊密封件，起到密封作用。人字形密封的具體尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)HG4-337-66。設(shè)計(jì)中必須采用非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，允許采用相鄰較大一檔的密封圈，以45°剖口切去一段使用。2.10.2 導(dǎo)套導(dǎo)套在柱塞往

39、復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用，一般用抗壓耐磨的ZQSn6-6-3青銅鑄造。導(dǎo)套的長度與工作柱塞直徑比值H/d一般為0.5-1.0，小值用于大型液壓機(jī)。我國已擬定了工作缸導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)JB2003-76。導(dǎo)套與液壓缸內(nèi)壁的配合在柱塞直徑小于500mm時(shí)為D/gc，大于500mm時(shí)為D/db，與柱塞的配合為。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB2003.24A選擇導(dǎo)套。2.10.3 壓蓋壓蓋選壓蓋選JB2001.22.00A2.10.4 活塞桿 活塞桿一般用鍛鋼或鑄鋼制成，也有分段鍛造或鑄造后再用電渣焊接而成?；钊麠U有實(shí)心的也有空心的?；钊麠U在導(dǎo)向銅套中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，偏心載荷時(shí)還會(huì)發(fā)生傾斜，因此要求其表面必須具有足夠的硬度及小的粗糙度，以

40、免過早磨損，或因表面拉毛，拉成溝槽而導(dǎo)致?lián)p壞?；钊麠U表面拉壞后，會(huì)直接影響密封壽命，引起高壓液體的漏損。夾緊液壓缸的活塞桿采用的材料的是Q235。表面粗糙度1.25以下，表面硬度應(yīng)高于HRC4045。工作缸和活動(dòng)橫梁的連接形式有三種，即剛性連接、球面支撐連接和雙球面中間桿連接。剛性連接，壓機(jī)在偏心載荷作用下柱塞和活動(dòng)橫梁一起傾斜，將動(dòng)梁所受偏心力矩的一部分傳給工作缸導(dǎo)向銅套上，使導(dǎo)套受側(cè)向水平推力加劇了其磨損；球面支承連接，柱塞支承于活動(dòng)橫梁的球面座上，當(dāng)有偏心載荷時(shí)，活動(dòng)橫梁傾斜，如果球面潤滑良好，球面副可相對(duì)滑動(dòng)，柱塞只傳遞軸向壓力和摩擦力矩，柱塞仍保持垂直，因此側(cè)推力將大大減少，改善了柱

41、塞導(dǎo)套及密封的磨損情況；雙球面中間桿連接多用于大型液壓機(jī)，中間桿的兩端均為球面，支承于上下球面座之間，柱塞通過中間桿傳遞壓力，中間桿與柱塞之間有間隙，當(dāng)液壓機(jī)受偏心載荷時(shí)，中間桿能在球面座中轉(zhuǎn)動(dòng)，使柱塞保持垂直，因而作用于密封和導(dǎo)套上的側(cè)推力小，導(dǎo)套和密封壽命長。使用時(shí)球面保持良好的潤滑。 2MN鐓鍛液壓機(jī)的夾緊缸的活塞桿與水平導(dǎo)向裝置相連接，連接方式是單球面連 第3章 鐓鍛液壓缸輪廓尺寸設(shè)計(jì) 第3章 鐓鍛液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì)3.1 立柱直徑的估算本設(shè)計(jì)中采用三梁四柱的框架結(jié)構(gòu)，液壓機(jī)各部件的尺寸都由立柱直徑來確定。由于立柱式機(jī)架是一個(gè)多次超靜定的空間框架，解題過程十分復(fù)雜。因此，在進(jìn)行受力分析

42、時(shí)，一般采用以下簡化假設(shè)，以建立比較簡單易解的力學(xué)模型：由于一般液壓機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)對(duì)稱于中間平面，載荷也往往對(duì)稱于中間平面，可將空間框架簡化為平面框架；立柱與上、下橫梁為剛性連接；不考慮安裝應(yīng)力及溫度應(yīng)力。初次估算立柱直徑時(shí)，在上述假設(shè)條件下，再設(shè)出最簡單的情況，即液壓機(jī)結(jié)構(gòu)承受中心載荷作用。上、下橫梁的剛度很大，可忽略上、下橫梁變形引起的彎曲應(yīng)力，立柱只承受簡單的軸向拉力，其拉應(yīng)力為：式中：P液壓機(jī)的公稱壓力（N）； F每根立柱的截面積（cm2）； n立柱的根數(shù)。 立柱材料許用拉伸應(yīng)力，對(duì)45鋼，可取為50-80MPa。FP(n) =2×106÷(4×80

43、5;106)=62.5cm2式中：d為立柱直徑 F是指有效面積，這次設(shè)計(jì)中，采用空心立柱，所以指的是環(huán)形面積。 d=7.9cm此為立柱的最小直徑值，取d=100mm3.2 液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì)考慮的因素a.液壓缸的尺寸；b.工作臺(tái)尺寸：B=350mm,T=350mm。c.上、下橫梁的高度；初選方法：上梁：（33.5）×立柱直徑下梁：（3.54）×立柱直徑活動(dòng)橫梁：（34）×立柱直徑上梁的高度：3.5×100mm=350mm下梁的高度：4×100mm=400mm活動(dòng)橫梁高度：4×100mm=400mm3.3 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫梁包括上橫梁、

44、下橫梁（或稱工作臺(tái)）和活動(dòng)橫梁（或稱滑塊）。橫梁通常都設(shè)計(jì)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，并用筋板與橫梁面板相連。在承載較大處，筋板較密，以提高橫梁剛度，降低局部應(yīng)力。筋板多布置成網(wǎng)格形或輻射形。為防止橫梁構(gòu)付變形，不論采用鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)都必需進(jìn)行熱處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力。中小型液壓機(jī)橫梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機(jī)橫梁由于受制造和運(yùn)輸能力的限制往往設(shè)計(jì)成組合式，并利用鍵和拉緊螺栓聯(lián)接。對(duì)于鑄造結(jié)構(gòu)的橫梁，應(yīng)注意使各部分厚度沒有突然變化，還應(yīng)注意正確設(shè)計(jì)與布置鑄造工藝所需的出砂孔。出砂孔邊緣處的應(yīng)力集中往往是出砂孔應(yīng)盡量避免設(shè)在受力的主傳力筋上，出砂孔的位

45、置應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)力最大的區(qū)域，尺寸不要過大，形狀以圓形為好，孔邊最好設(shè)有加強(qiáng)圈。采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件，應(yīng)注意不要將焊接點(diǎn)設(shè)在受力較大處，焊縫宜對(duì)稱布置，焊接時(shí)應(yīng)防止構(gòu)件變形，嚴(yán)格控制焊縫質(zhì)量。為了減輕重量，縮短立柱長度，一般根據(jù)“等強(qiáng)梁概念”將上橫梁設(shè)計(jì)成梁的中部高度較兩端稍高的形式，但其高度差不能太大。當(dāng)立柱中心距較小時(shí)，為便于加工，可設(shè)計(jì)成“等高梁”。在梁的高度過渡區(qū)，應(yīng)盡量增大過渡圓角半徑以及減小傾角，以減輕應(yīng)力集中。對(duì)于鑄造結(jié)構(gòu)的上橫粱，在中小型液壓機(jī)中也可將主缸與上橫梁鑄戍一體，這種結(jié)構(gòu)簡單，但加工較復(fù)雜。尤以工作行程短，缸體較矮的為宜。在四立柱間距較小，工作缸較大的情況下采用該種結(jié)

46、構(gòu)也是可行的。橫梁產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地。出砂孔通常布置在梁的中性層上，雖然彎曲應(yīng)力為零，但仍存在較大的剪應(yīng)力。如取一開有長圓孔的小單元體為例，此單元體受剪切變形后，3.3.1 上梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上橫梁斷面分布應(yīng)根據(jù)其受力情況來考慮，一般梁中部高度較兩端稍高。在立柱中心距較小時(shí)，為了便于加工，常設(shè)計(jì)成等高梁。上橫梁通過立柱聯(lián)接成機(jī)身上半部，并安裝工作油缸，為使其組成的空間合乎要求及活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，要求上橫梁安裝油缸孔的軸線與安裝油缸的臺(tái)肩平面應(yīng)垂直，上橫梁與調(diào)節(jié)螺母接觸面與主油缸臺(tái)肩應(yīng)平行，以及立柱穿過孔的上下平面應(yīng)平等等，內(nèi)筋板和外筋板須符合鑄鋼件最小壁厚要求。具體要求如下：（1）安裝主軸缸孔的軸線與

47、油缸臺(tái)肩貼合平面不垂直度允許公差應(yīng)小于等于0.06/1000mm；（2）調(diào)節(jié)螺母接觸平面與油缸臺(tái)肩貼合平面的不平行度允許公差應(yīng)小于等于0.05/1000mm；（3）鎖緊螺母接觸面與調(diào)節(jié)螺母接觸面（立柱穿過孔的上平面與下平面）間不平度允許公差應(yīng)小于等于0.16/1000mm；（4）油缸鎖緊螺母平面與油缸臺(tái)肩貼合平面間不平度允許公差應(yīng)小于等于0.12/1000mm；（5）與油缸外圓配合公差為H7/f7；（6）立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大12mm。3.3.2 上橫梁的強(qiáng)度計(jì)算1）液壓缸的環(huán)形接觸面平均直徑D（cm） D = 1/2(r4 + r2 +R) =1/2（280+205+15） =25

48、0 mm=25 cm各段剪力為如圖所示，最大剪力 Q = F/2 = 1×106 N最大彎矩在梁的中點(diǎn)，且 Mmax=F/2(b/2-D/) =1×106（100/2-25/3.14） =0.42×106 N·mb -立柱的寬邊中心距（cm）F -液壓機(jī)工稱壓力(N)最大的撓度在梁的中點(diǎn)： f0 =P/（48EJ）(b/2 D/)3b2 4(b/2- D/)2 + KPb/（4GA）1-2D/(b)式中 E - 梁的彈性模量（N/cm2）J - 梁的截面慣性矩（cm4）G - 梁的剪切彈性模量（N/cm2）A - 梁的截面積（cm2）K - 截面形狀系數(shù)

49、2）由于梁的中間截面彎矩最大，截面也比較薄弱，故主要校核截面的強(qiáng)度。該梁中間截面的形狀與尺寸如圖1所示.可將此截面簡化成圖2所示的等效截面。3）計(jì)算中間截面最大彎矩Mmax=F/2(b/2-D/) =1×106（100/2-25/3.14） =0.42×106 N·m4）計(jì)算中間截面慣性矩將等效截面分成若干個(gè)小矩形面積，此處分為三塊（見圖2），先算出截面對(duì)底邊W-W軸的慣性矩JwJw = J0i + Siai式中 J0i - 每塊矩形的面積對(duì)本身形心軸的慣性矩（cm4）J0i = bihi3/12bi - 每塊矩形面積的寬度（cm）hi - 每塊矩形面積的高度（cm）Si - 每塊矩形面積對(duì)W-W軸的靜面矩（cm3）Si = AiaiAi - 每塊矩形的面積（cm2）ai - 每塊矩形面積形心到W-W軸的距離（cm）再求出整個(gè)截面的形心軸到W-W軸的距離h1h1 = Si/Ai整個(gè)截面對(duì)形心的慣性矩為Jz = Jw h12Ai為了方便，可用表3-1來輔助計(jì)算。表3-1輔助計(jì)算數(shù)據(jù)分塊序號(hào)寬×高Ai = bi×hiaiS