機械畢業(yè)設計（論文）-液壓起重臺車設計【全套圖紙】

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 液壓起重臺車設計 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)

2、</p><p>　　學 號： 　　　　　　　</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 　 （職稱：教授 ）</p><p>　　（職稱： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　全套圖紙，加153

3、893706</p><p>　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 液壓起重臺車設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任

4、何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級： 機械91 </p><p>　　學 號： 0823108 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　無錫太

5、湖學院</b></p><p>　　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè)</p><p>　　畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書</p><p><b>　　一、題目及專題：</b></p><p>　　1、題目　　 液壓起重臺車設計 　　</p>

6、<p>　　2、專題　 　</p><p>　　二、課題來源及選題依據</p><p>　　課題來源：江蘇省無錫探礦機械總廠有限公司 </p><p>　　選題依據： 液壓與氣壓傳動是以液體作為工作介質對能量進行傳遞和控制的一種，這種傳

7、動形式相對機械來說就一門新的技術，它充分的代替了傳統機械的勞動力，提高了生產的效益。近多年來，隨著電子和計算機技術的迅速發(fā)展，液壓系統在各個領域和各個部門得到了運用，實現了生產過程的自動化。</p><p>　　三、本設計（論文或其他）應達到的要求：</p><p>　　一、設計要求： </p>&l

8、t;p>　　承重 500Kg </p><p>　　工作行程可從660 mm調到960mm </p><p>　　用車輪行駛，車輪可以制動，用腳可以進行液壓提升和下降。 </p&g

9、t;<p>　　二、 對指定零件進行有限元分析。 </p><p>　　三、 查閱文獻15篇以上，并有不少于8000字符的外文資料譯文。</p><p>　　四、 完成開題報告。 <

10、;/p><p>　　五、 中文摘要在400字以內，有3—4個關鍵詞，外文摘要在2000字符以上。 </p><p>　　六、 至少完成A0圖紙4張和一份1萬字以上的設計計算說明書。</p><p><b>　　四、接受任務學生：</b></p>

11、;<p>　　機械91 班 　　姓名 </p><p>　　五、開始及完成日期：</p><p>　　自2012年11月12日 至2013年5月25日</p><p>　　六、設計（論文）指導（或顧問）：</p><p>　　指導教師　　　　　　　簽名</p><p><b>　　

12、簽名</b></p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　　教研室主任</b></p><p>　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名</p><p>　　系主任 　　　　　　簽名</p><p>　　2012年11月1

13、2日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　畢業(yè)設計我的課題是液壓起重臺車設計。</p><p>　　設計該液壓起重臺車主要是用于及時更換機床工具，其特征是用車輪行駛，可制動，用腳進行液壓提升和下降，承重500公斤，工作臺高度可從660mm，調節(jié)到960mm。在設計過程中，對主要受力零件進行了強度、穩(wěn)定性的分析及

14、計算，使設計零件達到安全指標。并且對其中受力最大的零件——柱塞桿進行了有限元分析。該液壓起重臺車比起現代化的電動起重車顯得極為落后，但本設計結構設計簡單、合理，而且成本低廉、操作方便,是非常實用的一部運輸工具。論文最后還對起重臺車的工作原理進行了介紹，并附有使用和維護的說明。</p><p>　　關鍵詞： 液壓；強度計算；工作原理；液壓系統</p><p><b>　　Abst

15、ract</b></p><p>　　My topic of The graduation project is the hydraulic pressure and hydraulic system design.</p><p>　　Designs this hydraulic pressure to get up the heavy trolley mainly issu

16、es in promptly to replace the engine bed tool, its characteristic is with the wheel travel, may apply the brake, carries on the hydraulic pressure promotion and the drop with the foot, the load-bearing 500kilograms, the

17、work table highly may from 660mm, adjust 960mm. In the design process, has carried on the intensity to the main stress components, the stable analysis and the computation, enables the design components to achi</p>

18、<p>　　Key words: Hydraulic pressure;Strength calculation;Principle of work; The hydraulic system</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要III</p><p>　　Abstra

19、ctIV</p><p><b>　　目錄V</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1國際起重市場分析1</p><p>　　1.2起重機發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2.1發(fā)展超大型起重機1</p><p>　　1.2

20、.2迷你起重機大量涌現2</p><p>　　1.2.3伸縮臂結構不斷改變3</p><p>　　1.3 液壓系統的類型3</p><p>　　1.3.1 液壓系統的回路3</p><p>　　第二章 原始數據及設計要求5</p><p>　　2.1設計原始參數5</p><p>&

21、lt;b>　　2.2設計要求5</b></p><p>　　第三章 強度及穩(wěn)定性計算7</p><p>　　3.1液壓缸的設計7</p><p>　　3.1.1確定液壓缸的工作壓力7</p><p>　　3.1.2確定液壓缸內徑7</p><p>　　3.1.3液壓缸的壁厚和外徑的計算7

22、</p><p>　　3.1.4缸筒變形的計算8</p><p>　　3.2柱塞桿的強度計算8</p><p>　　3.3塞桿穩(wěn)定性計算10</p><p>　　3.3.1無偏心載荷時的縱向彎曲極限力10</p><p>　　3.3.2承受偏心載荷時的縱向彎曲極限力11</p><p>

23、;　　3.3.3 活塞桿最大容許行程的計算12</p><p>　　3.4腳踏泵的一些計算13</p><p>　　3.4.1腳踏泵油箱所有油量的計算13</p><p>　　3.4.2柱塞運動到最高處時，所需踏的次數13</p><p>　　3.4.3小柱塞油泵所能產生的壓力P214</p><p>　　3

24、.4.4復位彈簧的一些參數計算15</p><p>　　第四章 工作原理介紹18</p><p>　　4.1液壓工作原理圖如下：18</p><p>　　4.2 液壓傳動的工作原理19</p><p>　　4.3高壓油管的選擇19</p><p>　　4.4低壓油管的選擇19</p>&l

25、t;p>　　4.5低壓油管接頭的選擇19</p><p>　　4.6油箱的選擇20</p><p>　　第五章 液壓系統的使用和維護22</p><p>　　5.1液壓油的選擇及使用22</p><p>　　5.2維護注意事項24</p><p>　　5.3液壓系統的發(fā)熱驗算24</p>

26、;<p>　　第六章 UG有限元分析25</p><p>　　6.1 目的25</p><p>　　6.2 三維實體造型25</p><p>　　6.3 有限元分析27</p><p><b>　　第七章 結論32</b></p><p><b>　　致謝

27、33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1國際起重市場分析</p><p>　　近20年世界工程起重機行業(yè)發(fā)生了很大變化。打破了原有產品與市場格局，在經濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導

28、致世界市場進一步趨向一體化。目前世界工程起重機年銷售額已達75億美元左右。主要生產國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，世界市場主要集中在北美、日本和歐洲?！　∶绹仁巧a工程起重機的主要國家，又是最大的世界市場之一。由于日本、德國起重機工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產品的興起，美國廠商曾在60～70年代世界市場中占有的主導地位受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經濟回升，市場活躍，外國廠商紛

29、紛參與競爭。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯起重機公司的崛起即是例證。</p><p>　　近年來，隨著工程建設規(guī)模的擴大，起重安裝工程量越來越大，吊裝能力、作業(yè)半徑和機動性能的更高要求促使起重機發(fā)展迅速，具有先進水平的塔式起重機和汽車起重機已成為機械化施工的主力。</p><p>　　相對于其他起重機，液壓起重機不僅具有移動方便，操作靈活，易于實現不同位置的吊裝等優(yōu)點，而且對其進行驅

30、動和控制的液壓系統易于實現改進設計。隨著液壓傳動技術的不斷發(fā)展，液壓汽車起重機已經成為各起重機生產廠家主要發(fā)展對象。</p><p>　　1.2起重機發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1發(fā)展超大型起重機</p><p>　　由于各重點工程向大型化發(fā)展，所需構件和配套設備重量不斷增加，對超大型起重設備的需求日趨增長。1992年200t以上伸縮臂式起重機的世界銷量為

31、90臺，到1997年增至130臺。德國廠商在起重機大型化發(fā)展進程中處于領先地位。世界市場中150t以上的大噸位起重機多數是由利勃海爾和德馬泰克公司提供的。利渤海爾LTM1800型是目前世界最大的AT產品，起重量800t，安裝了超起裝置后型號變更為LTM11000D型，最大起重量增至1000t?！　〉埋R泰克公司1997年推出的AC650型安裝了超起裝置后，最大起重量可從650t增至800t。AC650是目前世界上起重噸位最大的整裝式伸縮

32、臂起重機，行駛狀態(tài)不需拆下吊臂分別運輸?！　∽∮呀C、多田野和加藤公司曾于1989年相繼推出360t汽車起重機。住友建機在90年代開發(fā)出80t～250t共4種AT產品。多田野也在90年代相繼推出100t～550t共6種特大型AT產品。加藤公司則研制成NK5000型500t汽車起重機。目前日本生產的特大型起重機僅在國內銷售。</p><p>　　液壓傳動的主要缺點是漏油問題難以避免。為了防止漏油問題，元件的制造精

33、度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會影響機構的工作性能。液壓元件的制造和系統的調試需要較高的技術水平。</p><p>　　從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統?？v觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重機深受他們的歡迎和好評。</p><p><b>　　優(yōu)點</b></p><p>　

34、　液壓傳動的起重機，結構上容易實現標準化，通用化和系列化，便于大批量生產時采用先進的工藝方法和設備。此種起重機作業(yè)效率高，輔助時間短，因而提高了起重機總使用期間的利用率，對加速實現四個現代化大有好處。</p><p><b>　　缺點</b></p><p>　　液壓傳動的主要缺點是漏油問題難以避免。為了防止漏油問題，元件的制造精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會影

35、響機構的工作性能。液壓元件的制造和系統的調試需要較高的技術水平。</p><p>　　從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統?？v觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重機深受他們的歡迎和好評。所以液壓起重臺車決定采用液壓傳動的形式。</p><p>　　1.2.2迷你起重機大量涌現</p><p>　　起重機向微

36、型化發(fā)展，是適應現代建設要求而出現的新趨勢。10年前開發(fā)的神鋼RK70(7t)是世界首臺裝有下俯式吊臂的“迷你”(Mini) RT產品。目前下俯式吊臂已成為“迷你”起重機的重要標志。這種新概念設計已成功移植到德馬泰克AC25(25t)和加藤CR-250(25t)等較大噸位起重機上。 　　小松公司曾在90年代初、中期相繼推出了裝有下俯式吊臂的 LW80

37、(8t)和LW100-1(10t)“迷你”RT產品。該公司還曾于1993年和1997年分別推出了另外兩種別具特色的LT300型(4.9t)和LT500型(12t)“迷你”RT。據資料介紹，LT300型與LT500型是世界首批裝有全自動水平伸縮副臂的輪式起重機。它們將輪式起重機公路行駛能力與專用伸縮臂架技術融為一體，且具有塔機功能，可越過屋頂或其他障礙物靠近作業(yè)面，能替代小型自行架設塔機或大型折疊臂式隨車起重機。</p>&

38、lt;p>　　1.2.3伸縮臂結構不斷改變</p><p>　　利渤海爾LTM1090/2(90t)和LTM1160/2型(160t)AT產品，采用了裝有“Telematik”單缸自動伸縮系統的卵圓形截面主臂。這種卵圓形截面主臂在減輕結構重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圓形吊臂已列入利勃海爾新產品標準部件，裝有世界最長的7節(jié)84m卵圓形截面主臂的LTM1500型(500t)AT產品，也采用這種單缸

39、伸縮系統。格魯夫開發(fā)的單缸伸縮系統要早于利勃海爾公司，但格魯夫早期采用的單缸伸縮系統伸縮速度較慢。此外，德馬泰克大噸位起重機主臂也采用卵圓形截面?！　「耵敺騁MK6250(250t)和GMK5180(180t)兩種AT產品，采用了裝有雙銷雙鎖自動伸縮系統的U形截面主臂，伸臂速度較快(平均9m/s左右)。伸縮系統由電子式起重機操作裝置控制，可將主臂自動伸至各種選定臂長。據報道，美國謝迪．格魯夫工廠將采用德國工廠的主臂制造技術，原有梯形主

40、臂將被淘汰，原因是焊接工藝復雜，制造成本高。</p><p>　　1.3 液壓系統的類型</p><p>　　1.3.1 液壓系統的回路</p><p>　　液壓系統要實現其工作目的必須經過動力源——控制機構——機構三個環(huán)節(jié)。其中動力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機構；執(zhí)行機構主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構的不同組合就形成了不同功能的

41、液壓回路。</p><p>　　泵—馬達回路是起重機液壓系統的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式回路和閉式回路兩種。</p><p>　　開式回路中馬達的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓泵送入系統循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機會多，容易滲入。</p><p>　　1.3.2起升液壓系統 

42、0;  對起重機來說，起升動作是最頻繁的動作。目前最常用的起升液壓系統為定量泵、定量或變量馬達開式液壓系統，然而，現代施工對起升系統提出了新的要求：節(jié)能、高效、可靠以及微動性、平穩(wěn)性好。為了適應這些新的要求，以前的定量泵將逐步被先進可靠的具有負載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代，先前的定量馬達或液控變量馬達也將被電控變量馬達所取代。這種系統將能有效的達到輕載高速、重載低速和節(jié)能的效果。</p><p>

43、;　　1.3.3 操縱、控制系統    機械式操縱是汽車起重機最簡單、最廣泛使用的一種操縱方式，液比例操縱系統在我廠也己廣泛使用并相當成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有發(fā)展前途的還是電比例操縱系統，借助于計算機技術和可編程技術，汽車起重機將向智能化發(fā)展。    除此之外，液壓系統在以下幾方面也體現出明顯的發(fā)展趨勢：    </p

44、><p>　?。?）、采用國際化配套，對系統性要求較高的液壓元件如泵、閥、馬達等采用國際化配套可提高產品的可靠性，另外，國外使用成熟、量大價廉的元件在國內也廣泛使用。    （2）、采用卡套式接頭，由于卡套式接頭在控制系統污染、防泄露等方面具有很強的優(yōu)越性，使用卡套式接頭能大大減少故障率和早期反饋率。    （3）、在系統中設計速度分檔，由于不同施工項目

45、的不同要求，對起重機各動作速度的要求也不一樣，速度分檔技術也應運而生，設計不同的速度檔位，以適用不同工況的要求。    （4）、廣泛使用高度集成的、模塊化閥組，能簡化管路，有效的減少液組，提高效率，節(jié)約能量，同時易于維護。    （5）、向計算機技術領域的縱深滲透，汽車起重機將向無線遙控技術、遠程診斷服務技術、黑匣子自我保護技術等方向發(fā)展，為了實現整機的功能，液壓技術將同計

46、算機技術相互滲透，共同發(fā)展。</p><p>　　第二章 原始數據及設計要求</p><p><b>　　2.1設計原始參數</b></p><p>　　1：承重500kg ，即F=500kg</p><p>　　2：工作行程可從660mm調節(jié)到960mm。即300mm</p><p><b

47、>　　2.2設計要求</b></p><p><b>　　方案一:</b></p><p><b>　　1：用車輪行駛</b></p><p><b>　　2：車輪可制動</b></p><p>　　3：用腳進行液壓提升和下降 </p><

48、p><b>　　外型結構如圖所示：</b></p><p>　　圖2.1 液壓起重及臺車外形圖</p><p>　　圖2.2 液壓起重臺車結構圖</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　用車輪行駛，和制動都可以不變，只要把先前的腳踏泵改為電動機形式，來實現液壓的上升和

49、下降。不過這種方案的缺點就是要求比較高一般不怎么采用。因為設計時也要考慮到該產品的經濟性，廣泛性多方面的渠道考慮的。然而改為電動的液壓千斤頂工作原理一樣。</p><p>　　工作原理及組成部分：</p><p>　　1. 泵體由電動機，油泵，綜合閥，換向閥，油箱，車輪，等組成。</p><p>　　2. 泵體部分：有電機直接帶動偏心軸旋轉，使柱塞沿著大油缸做往返運

50、動，使油分別從 高低壓進油閥吸入，后從高低壓出油閥壓出分別進入綜合閥的高壓油路和低壓油路。</p><p>　　3. 綜合閥體：由閥體的安全閥，高壓路中的額高壓單向閥，低壓油路中的低壓單向閥，安全閥，減壓閥，換向閥組成。</p><p>　　經分析討論最后決定采用第一種方案。</p><p>　　第三章 強度及穩(wěn)定性計算</p

51、><p><b>　　3.1液壓缸的設計</b></p><p>　　3.1.1確定液壓缸的工作壓力</p><p>　　液壓缸的工作壓力的決定應從結構尺寸，經濟性等方面綜合考慮。</p><p>　　工作壓力取高。系統結構緊湊。但泵壓高，易引起液壓沖擊，且密封要求高；工作壓力低，則相反。根據教科書表4—1暫取p=0.8MP

52、a</p><p>　　3.1.2確定液壓缸內徑</p><p>　　由于本液壓缸采用單作用柱塞缸，故P2=0 ,P1=0.8MPa</p><p><b>　　根據教科書公式可得</b></p><p><b>　　D==1.13 </b></p><p>　　3.1.3液

53、壓缸的壁厚和外徑的計算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來確定。從材料力學可知。承受內壓力的圓筒。其內應力分布規(guī)律因壁厚的不同而異，一般可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒之分。因而計算公式也不一樣。本方案采用后壁計算公式進行計算。</p><p>　　由公式 4-24可得</p><p><b>　　δ≥</b></p>

54、<p>　　式中 δ—液壓缸壁厚</p><p>　　—試驗壓力，一般比液壓缸工作壓力P大（20～30℅）</p><p>　　[σ]—液壓缸材的許用應力。</p><p>　　鍛鋼[σ]=110～120MPa 取[σ]=110MPa</p><p>　　=0.8+0.8×20℅=0.8+0.16=0.96MPa<

55、;/p><p><b>　　代入公式得</b></p><p><b>　　≥</b></p><p>　　D外=D+2δ=28.25+2×1.1=28.25+2.2=30.45mm</p><p>　　由于本缸體結構考慮到穩(wěn)定性等一些因素,缸體采用外方內圓的結構,外圓方身為75×7

56、5mm.內徑φ=40mm>D=28.25mm故該系統的工作壓力為: </p><p><b>　　P=</b></p><p>　　3.1.4缸筒變形的計算</p><p>　　承受內壓的厚壁缸筒，其筒壁任意直徑Dx的伸長量可由下式進行計算:</p><p>　　式中 —筒壁

57、任意直徑的伸長量</p><p>　　D—缸筒內徑 D=40mm</p><p>　　D1—缸筒外徑 D1=75mm</p><p>　　P—缸體內油壓力 P=39.8kg/cm2</p><p>　　E—材料的彈性模數，對于鋼取 E=2.1×106公斤/厘米2</p><p>　　U—泊松系數，對

58、于鋼取 U=0.3</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　3.2柱塞桿的強度計算</p><p><b>　　柱塞桿結構示意圖：</b></p><p>　　圖3.1 柱塞桿結構示意圖<

59、/p><p>　　由于采用柱塞油缸，故柱塞直徑d=40mm</p><p>　　1：柱塞桿在穩(wěn)定工作狀況。如果盡受軸向拉力或壓力載荷時，便可近似的在于直桿承受拉壓載荷的簡單計算公式進行計算：</p><p><b>　　柱塞桿 應力 </b></p><p>　　式中 F—柱塞桿所受的軸向載荷 F=500kg</p&

60、gt;<p>　　D—柱塞桿的直徑 d=40mm</p><p>　　[σ]—柱塞桿制造材料的許用應力</p><p>　　取[σ]=120MPa=1200kg/ cm2</p><p><b>　　σ=</b></p><p>　　故穩(wěn)定狀態(tài)下，滿足強度條件。</p><p>　　

61、2：如果柱塞桿在工作時如果受到彎曲作用較大（如承受偏心載荷等），就要按壓（拉），彎聯合作用來計算柱塞桿的強度：</p><p>　　σ= (公斤/厘米2)</p><p>　　式中 A—柱塞桿的面積 A=（π/4）×42=4π（cm2）</p><p>　　W——柱塞桿斷面模（cm3）</p><p>　　W=（）d3

62、</p><p>　　W=（）×43=2π</p><p>　　M——柱塞所承受的彎曲力矩。因塞桿僅受縱向載荷所以M=P·</p><p><b>　　P=500kg</b></p><p>　　考慮到最危險情況 取=20cm</p><p>　　σ= =500/4π+50

63、0×20/2π=1632kg/ cm2</p><p>　　安全系數 n=σs/σ</p><p>　　式中σs——材料屈服極限 （公斤/厘米2）</p><p>　　由手冊查得45# σs=3530（公斤/厘米2）</p><p><b>　　所以 n= </b></p><

64、;p>　　故滿足壓、拉、彎的聯合作用的強度條件。 </p><p>　　3.3塞桿穩(wěn)定性計算</p><p>　　3.3.1無偏心載荷時的縱向彎曲極限力</p><p>　　油缸受縱向力后 缸體軸線產生彎曲，當縱向力達到極限力PK后，油缸產生縱向彎曲，即出現不穩(wěn)定狀態(tài)，這是不允許的</p><p><b>　　當長細比時<

65、;/b></p><p>　　按歐拉公式: </p><p><b>　　當長細比時</b></p><p>　　按高登.拉金公式: </p><p>　　式中：L——活塞桿計算長度，即在油缸柱塞全部伸出時，活塞桿頂端的連接點與油缸支承點間的距離 L=76(cm)</p><p>　

66、　K——活塞桿斷面最小回轉半徑</p><p><b>　　K=</b></p><p><b>　　=76</b></p><p>　　m—柔性系數 對鋼取m=85（表11-140）</p><p>　　n—末端條件系數，n=1/4（表11-139）</p><p><

67、;b>　　因為=76></b></p><p><b>　　采用歐拉公式計算</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p>　　所以滿足無偏心載荷時的縱向彎曲極限力的條件</p><p>　　3.3.2承受偏心載荷時的縱向彎曲極限力</p>

68、<p>　　在設計時應盡量使軸向壓縮載荷與油缸的軸線一致，但在實際中如承受偏心載荷時，可以用下列公式計算其縱向彎曲極限力Pk</p><p>　　式中：σs——柱塞桿材料的屈服強度</p><p>　　σs=3530kg/ cm2</p><p>　　d——柱塞桿直徑 d=4</p><p>　　a—活塞桿斷面積 A=（）d2

69、=4π</p><p>　　e—載荷的偏心量 e=20(cm)</p><p>　　式中：E——材料彈性模數 2.1×106 kg/ cm2</p><p>　　L——活塞桿計算長度 L=76(cm)</p><p>　　K——柱塞桿最小回轉半徑</p><p><b>　　因為 </b

70、></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以滿足條件</b></p><p>　　3.3.3 活塞桿最大容許行程的計算</p><p>　　為了保證柱塞桿不產生縱向彎曲，柱

71、塞桿縱向容許壓縮載荷P與極限力 PK的關系為</p><p>　　式中 為安全系數 取</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　式中 d——活塞桿直徑 d=4(cm)</p><p>　　N——末端條件系數

72、 n= (表11-139)</p><p>　　P——柱塞桿縱向壓縮載荷 （公斤）</p><p><b>　　P=500(kg)</b></p><p>　　——安全系數 n=2.2</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　

73、故可滿足使用要求。</b></p><p>　　3.4腳踏泵的一些計算</p><p>　　3.4.1腳踏泵油箱所有油量的計算</p><p>　　a：柱塞上升30.0cm 所需的油液的體積</p><p>　　V1=（）×42×30=4π×30=376.8cm3</p><p&

74、gt;　　b:油箱的實際有效體積</p><p>　　V2=16×10×5=800（ cm3）</p><p>　　V2 ＞V1故可滿足使用要求</p><p>　　3.4.2柱塞運動到最高處時，所需踏的次數</p><p>　　小柱塞直徑為25mm,行程30mm</p><p>　　故小柱塞上下運

75、動一次所壓出的油液體積為</p><p>　　V3=()2.52×3=14.72</p><p><b>　　故所需的踏腳次數 </b></p><p>　　3.4.3小柱塞油泵所能產生的壓力P2</p><p>　　根據零件圖和部件圖，可將小柱塞油泵所受的力簡化成下列受力構件。</p><

76、p>　　顯示圖下，并進行分析計算壓力能否達到要求，實現機械能的傳動。</p><p>　　圖3.2 小柱塞油泵壓力圖</p><p>　　圖中：θ——人作用于踏腳上的作用力，取θ=30kg</p><p>　　θ`——小柱塞上所受的作用力。</p><p>　　根據=0，可列出下列平衡方程式</p><p>&l

77、t;b>　　=</b></p><p>　　==216.9（kg）</p><p>　　所以小柱塞所能產生的最大壓力=</p><p>　　式中——小柱塞的直徑，=2.5cm</p><p>　　===44.2（kg/cm）</p><p>　　所以>P=39.8（kg/cm）</p>

78、;<p>　　故所產生的油壓能夠滿足使用要求.</p><p>　　3.4.4復位彈簧的一些參數計算</p><p>　　彈簧材料的選擇及其機械特性.</p><p>　　彈簧材料一般采用碳素彈簧鋼絲一組,其機械特性能可按如下的方法確定.</p><p>　　按YB248-64選取. =1700kg/mm</p>

79、<p>　　允許扭轉極限應力=0.5=0.5</p><p>　　允許扭轉工作應力[]=0.4=</p><p>　　剪切彈性模數G的確定.</p><p>　　初步選定鋼絲直徑為2mm<d<5.5mm </p><p>　　則G=8200kgf/cm </p><p><b>　

80、　彈簧指數C的確定</b></p><p>　　根據有關表格,對d=2.5～6的鋼絲. C可取4～12</p><p><b>　　故暫取C=12</b></p><p><b>　　K=</b></p><p><b>　　確定彈簧鋼絲直徑</b></p

81、><p><b>　　d</b></p><p><b>　　取d=3.5mm</b></p><p>　　彈簧中徑和內徑的確定.</p><p><b>　　中徑</b></p><p><b>　　內徑</b></p>

82、<p><b>　　確定彈王節(jié)距t</b></p><p><b>　　, 取</b></p><p>　　彈簧的自由高度及彈王有效圈數n的確定</p><p><b>　　彈簧的自由高度 </b></p><p>　　根據踏腳的結構需要.定=100mm<

83、;/p><p><b>　　由=</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　彈簧總圈數</b></p><p>　　為了使彈簧受力后變形均勻,彈簧兩端處最好錯位</p><p>　　即要求總圈數以0.5為尾數,所以與n的關系

84、要滿足上式.</p><p><b>　　彈簧螺旋角:</b></p><p><b>　　彈簧展開長度</b></p><p><b>　　L</b></p><p><b>　　彈簧允許極限負荷F</b></p><p><

85、;b>　　F</b></p><p><b>　　彈簧剛度K的確定</b></p><p><b>　　K=</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　取</b></p><p>

86、;　　故彈簧的工作圖如下:</p><p>　　圖3.3 彈簧工作圖</p><p>　　第四章 工作原理介紹</p><p>　　4.1液壓工作原理圖如下：</p><p>　　圖4.1 液壓工作原理圖</p><p>　　1——踏腳 9——大油缸</p&g

87、t;<p>　　2——小柱塞油缸 10——回油管</p><p>　　3——小柱塞 11——卸荷閥</p><p>　　4——單向進油彈子 12——油箱</p><p>　　5—進油管

88、 13——工作臺</p><p>　　6——壓油管 14——重物</p><p><b>　　7——彈子</b></p><p><b>　　8——大柱塞</b></p><p>　　4.2 液壓傳動的工作原理</p><p>

89、　　該機構的工作原理類似于液壓千斤頂.見原理圖.當踏腳桿1向上運動時,小柱塞也隨之上升,小柱塞油缸2里的工作容腔容積不斷增大形成局部真空.油箱內的液壓油就在壓力作用下打開小缸的單向閥進入小柱塞的工作容腔.實現吸油過程.當腳踏手柄向下壓時,小柱塞被迫下移,于是液壓油受到壓縮,壓力升高就關閉了小液壓油缸的單向閥5,同時又打開單向閥7,使工作油液進入大油缸9,推動大柱塞8向上提起重物14.反復幾次就能將重物起到一定高度.如果要使重物下降.只要

90、轉動卸荷閥11,重力使重物落下,而液壓油又流回油箱.</p><p>　　4.3高壓油管的選擇</p><p>　　在液壓系統中,常用的油管有鋼管,銅管,尼龍管,橡膠管和塑料管等。 無縫鋼管能承受高壓,價格低廉,但是裝配時彎曲困難,通常用于高壓系統中。銅管不易生銹,易于彎曲,但價格昂貴,耐壓較低,抗震能力差,用于壓力小于10Mpa的系統中裝配不便之處。橡膠管常用于執(zhí)行元件同油管一起運動的場

91、合和很難裝配的地方;但是價格高且又容易老化。低壓膠管是以麻線或棉織品為骨架;高壓膠管以鋼絲編織品或鋼絲纏繞體為骨架,按承受壓力不同分別有一層,二層或三層鋼絲骨架。尼龍管加熱后可以隨意彎曲成型,擴口,冷卻后保持形狀不變,視材質不同,承受壓力為0.5-8Mpa。目前僅用于低壓系統。塑料管可隨意彎曲,也可與液壓元件一起運動,裝配容易。由于工作壓力，為便于油管的安裝取膠管為高壓油管.根據(HG4-406-75)，選用 4-200 鋼絲編織膠管

92、.內徑4mm, 外徑13mm. 工作壓力200kg/cm</p><p>　　4.4低壓油管的選擇</p><p>　　由于低壓油管壓力不大,故可采用的塑料管.</p><p>　　4.5低壓油管接頭的選擇</p><p>　　管接頭是連接液壓元件與管道或管道之間的可拆式元件。常用管接頭有卡套式，擴口式和焊接式，還有軟管接頭和快速接頭等。管

93、接頭按路數又分直通，直角通，三通，四通等。本設計要求連接可靠，拆裝方便，密封性好。</p><p>　　根據機械設計手冊(石油化學工業(yè)出版社) 選接頭10 JB 988-77 的膠管接頭.</p><p><b>　　4.6油箱的選擇</b></p><p><b>　　大油箱如圖：</b></p><

94、p><b>　　圖4.2 大油箱</b></p><p>　　液壓系統中的油箱有整體式油箱，分離式油箱；開式油箱，閉式油箱；上置式，油箱，下置式油箱和旁置式油箱等之分。整體式油箱是利用主機的內腔作為油箱，結構緊湊，易于回收漏油，但維修不方便，散熱條件不好，且會使主機產生變形。分離式油箱單獨設置，與主機分開，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動對主機工作精度的影響，應用較為廣泛。開式油箱是油箱液

95、面和大氣相通的油箱，應用最廣泛。而閉式油箱則是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個密封，在頂部有一充氣管,送入0.05-0.07Mpa的純凈壓縮空氣。空氣或者直接和油面接觸,或者輸到皮囊內對油液施壓。這種油箱的優(yōu)點在于泵的吸油條件較好，但系統的回油管，泄油管要承受背壓。油箱還須配置安全閥，電接點壓力表等以穩(wěn)定充氣壓力，所以它只在特殊場合下使用。所謂上置式，下置式和旁置式油箱，則是就液壓泵相對于油箱的安裝位置而言的。</p><

96、;p><b>　　設計要點：</b></p><p>　　1）排油管和吸油管應相隔較遠，中間設有隔板，增加油液流動距離，便于沉淀。雜質和析出油中氣泡。</p><p>　　2）為了防止空氣中及外界雜質進入油箱，油箱應有一定的可靠密封，用空氣濾清器與大氣相通。</p><p>　　3）油箱位置必須安置得比機床低，但也不能太低，防止產生大量的

97、泡沫。還有因為油箱上要安裝液壓泵，電機和集成塊，蓋板必須要有足夠的強度與剛度，一般是側板的3-4倍。油箱內壁經酸洗和表面清洗后應涂與工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。</p><p>　　4）為了便于放油，油箱要有一定的斜度，并在最底處放置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設置清洗孔，以便于油箱內部的清理。</p><p>　　本油箱尺寸160mm X100mmX60mm ?？裳b油0.01立方

98、米。油號夏天為46#液壓油，冬天為32#液壓油，裝入液壓油時需進行20微米過濾，工作時液壓油油溫需高于10度，低于70度，油溫過高，則需冷卻水強制冷卻。液壓油油溫可由液位計讀出。</p><p>　　第五章 液壓系統的使用和維護</p><p>　　5.1液壓油的選擇及使用</p><p>　　液壓介質的選擇原則：</p><p>　　1

99、）液壓系統所處的環(huán)境 即液壓是在室內或戶外作業(yè)，還是寒區(qū)或溫暖的地帶工作，周圍有無明火或高溫熱源，對防火安全，保持環(huán)境清潔，防止污染等有無特殊要求。</p><p>　　2）液壓系統的工況 如液壓泵的類型，系統的工作溫度和工作壓力，設備結構或動作的精密程度，系統的運轉時間，工作特點，元件使用的金屬，密封件和涂料的性質等</p><p>　　3）液壓工作介質方面 如質量，理化指標，性能，

100、使用特點，適用范圍，以及對系統和元件材料的相容性。</p><p>　　4）經濟性 考慮液壓工作介質的價格，更換周期，維護使用是否方便，對設備壽命的影響等。</p><p>　　現查相關手冊選用YA-N32號液壓油，環(huán)境溫度低于5℃-10℃時采用YA-N15號液壓油；環(huán)境溫度高于30℃-35℃時采用YA-N46號液壓油。還有液壓油應保持清潔，無污物，無水分，應定期進行檢查和更換。新機的液

101、壓油在使用半年后要更換，同時清洗油箱，管道及濾油器。此外以后半年或一年，更換新油一次。還有新油也必須過濾后才能用，這些要根據使用環(huán)境來定，可延長可縮短使用周期。該液壓系統選則的是2LQ-U型冷卻器。</p><p><b>　　液壓介質的管理：</b></p><p>　　液壓油的更換。松開放水旋塞，可釋放油箱中的油。在4~6月以內要交換最初加入的液壓油，那以后，希望

102、能每年交換一次液壓油。濾網，請在每次交換液壓油時用輕油洗凈。濾網如發(fā)生堵塞，會使大柱塞活動變慢，油泵發(fā)出噪音。因此一定要清潔濾網。液壓裝置故障原因的70％是由于液壓油的選定和維護不當所引起的。因此必須細心注意液壓油的選定和維護。這里描述了液壓油維護的重點。</p><p>　　污損 根據液壓油的污染物的來源可將其分為以下幾類：</p><p>　　1）設備運轉前已混入的異物——鑄沙，熔屑

103、，切屑，纖維屑，塵埃。</p><p>　　2）設備運轉中混入的異物——水分，塵埃，纖維屑，密封件屑。</p><p>　　3）摩擦部分因為摩擦而產生的異物——密封圈，金屬摩耗粉。</p><p>　　除卻以上這些，還有系統內空氣冷卻后生成的凝結水，油漆碎片等。</p><p>　　以上這些異物中，水分和塵埃是最大的問題，當油中水分含量達到2

104、00~300p.p.m時液壓油開始發(fā)生分層現象，達到1000p.p.m（0.1﹪）時，液壓油開始乳化。油中的水分請控制在0.2﹪左右，如稍稍超過0.5﹪就有必要進行脫水處理。</p><p>　　劣化 液壓油的劣化速度與泄漏，混入水，金屬，氣泡（包括溶解空氣），壓力等因素有關，而無論如何影響力最大的是油溫。油溫在55℃時，油溫上升8℃則其酸化速度同時為原來的兩倍。同時，金屬是作為酸化反應的催化劑而存在的，其影響

105、度如銅為100，鐵為23，鋁為19，亞鉛為6。閥運轉界限與油箱的油溫的關系如下圖：</p><p>　　圖5.1 閥運轉界限與油箱的油溫的關系</p><p>　　氣泡 油中的氣泡對液壓油的影響如下，壓縮率增大時油壓缸動作變慢、油壓泵發(fā)生氣濁現象，容積效率低下，加快液壓油的劣化速度，氣泡的隔熱壓縮使得液壓油發(fā)生黑化等現象。保養(yǎng)時需同時注意以下幾點，油泵的位置，進油口的油管阻抗，進油口過濾

106、器的口徑及容量，粘度，油箱的油量，出油口的位置，溢流閥的壓力設置，油箱中的換氣，油溫等。</p><p>　　泄漏 原因大致如下，密封蓋，密封圈選定不合適，使用方法有誤，相接面的粗糙度不合適，定位夾緊不良，震動，壓力激蕩，異常油溫，液壓油的管理不良。長期使用而不換油的話，油中堆積異物及橡膠圈磨損使泄漏現象增多。檢查液壓油的潔凈度是維護油壓裝置的重要的內容。</p><p><b&g

107、t;　　5.2維護注意事項</b></p><p>　　1.油箱中的液壓油應經常保持正常的油面。</p><p>　　2.液壓油應經常保持清潔，每年更換一次。</p><p>　　3.回路里的空氣應完全清除掉?；芈防镞M入空氣后，因為氣體的體積和壓力成反比，所以隨著負荷的變動，油缸的運動也要受到影響。為防止回油管回油時帶入空氣，回油管必須插入油面以下。&l

108、t;/p><p>　　4.每年要進行一次保養(yǎng)。</p><p>　　5.不用時不要放在室外，要有人專門負責保管。</p><p>　　5.3液壓系統的發(fā)熱驗算</p><p>　　由于液壓阻力產生的壓力損失以及整個系統的機械損失和容積損失組成了能量的總損失，這些能量根據守恒定律，它不會自行消失而是轉化成了熱能，從而使油液的溫度升高，油溫過高，不僅

109、使油的性質發(fā)生變化，影響系統工作，而且會引起容積效率的下降，因此，油溫必須控制在一定的范圍內，保證基本臂最大起重量40個工作循環(huán)后，油箱內液壓油的相對溫升在不加冷卻器的情況下，不超過75°。</p><p>　　第六章 UG有限元分析</p><p><b>　　6.1 目的</b></p><p>　　通過有限元分析掌握UG在和三

110、維軟件之間的溝通。實現分析液壓缸的活塞桿的受力變形情況。以達到了解液壓活塞桿在工作的時候具體內部應力分布</p><p>　　6.2 三維實體造型</p><p>　　圖6.1 液壓箱活塞桿</p><p><b>　　UG的啟動與設置</b></p><p>　　1. 啟動。點擊：開始--所有程序—UGNX3.0，即

111、可進入UG圖形用戶主界面。其中，幾個常用的部分有應用菜單、命令輸入欄、主菜單、圖形顯示區(qū)和顯示調整工具欄。</p><p>　　2. 新建一個文件，注意一定要用英文名，并且保存的路徑也要是英文，這點很重要。</p><p>　　3. 點擊主菜單中的“應用”菜單，彈出“建模”菜單.建立實體模型。</p><p><b>　　圖6.2</b><

112、;/p><p>　　4. 通過UG建立的三維實體模型如下：</p><p><b>　　圖6.3</b></p><p>　　6.3 有限元分析</p><p>　　1. 打開建立的三維模型，點擊應用——結構分析。如下圖：</p><p><b>　　圖6.4</b></

113、p><p>　　2.進行有限元分析，創(chuàng)建解法選結構P.E，</p><p>　　3.網格劃分 ，如圖所示：其中圖1表示劃分步驟，圖2表示劃分結果。</p><p><b>　　圖6.5</b></p><p><b>　　圖6.6</b></p><p>　　分配材料，選擇鋼，然

114、后選中活塞桿，點擊確定，結果顯示就表示材料已經分配，如圖示：</p><p><b>　　圖6.7</b></p><p>　　5. 施加約束，使活塞桿活塞軸平面固定，圖中三個坐標表示三個固定的平面，如圖示：</p><p><b>　　圖6.8</b></p><p>　　6. 施加載荷，分別對活

115、塞桿連接活塞的軸肩和活塞前端面施加900000N的力，連個力大小相等，方向相反，結果顯示如下：</p><p><b>　　圖6.9</b></p><p>　　7. 綜合檢查，看是否能通過，以便修改和確認對錯，如圖所示：</p><p><b>　　圖6.10</b></p><p>　　解算：在

116、部件導航器里面右擊Solution1,如圖1示，跳出左邊的顯示，單擊確定就可以結算了，能夠正確的結算出現如圖2示，雙擊Result鍵顯示如圖3的結果。其中顏色越紅表示越容易失效，就是越容易折斷的點。</p><p><b>　　圖6.11</b></p><p><b>　　圖6.12</b></p><p><b&

117、gt;　　圖6.13</b></p><p>　　經分析，結果符合要求。</p><p><b>　　返回</b></p><p><b>　　第七章 結論</b></p><p>　　畢業(yè)設計的意義在于，綜合運用所學課程的理論和生產實際知識，進行機械設計工作的實際訓練，培養(yǎng)個人獨立工作

118、能力和創(chuàng)新能力，樹立理論聯系實際和嚴謹求實的工作作風。鞏固、擴充機械設計專業(yè)課程所學內容，掌握機械設計的設計方法和步驟。掌握機械設計的基本技能，如計算分析、計算機繪圖、查閱設計資料和撰寫設計說明書，熟悉標準和規(guī)范。</p><p>　　通過畢業(yè)設計，提高了自我分析、解決問題的能力，對學過的基礎知識進行復習和運用，對專業(yè)知識做到更深一步的掌握和拓展，了解機械設計專業(yè)前沿技術，提高自己的動手能力，為進入工作崗位打好基

119、礎。</p><p>　　畢業(yè)設計的設計領域較廣，有一定難度。設計是按學習、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進行的。整個設計是由個人獨立完成，所以設計內容可能會有一些漏洞和錯誤，殷切希望各位老師及領導予以批評和指正。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設計即將結束，通過3個月的設計和學習，我在鞏固知識和不斷學習的同時，

120、也感受到作為一個設計人員的工作艱辛和完成設計的成就感。</p><p>　　剛進入畢業(yè)設計時，一來對所設計的東西有點無從下手，茫然一片，二來當要運用到所學的知識時，感到嚴重不足，所以有點著急的情緒，這時林承德老師給予我極大的幫助，他教育我們要一步一步來，不要心急。還教我們如何分析問題和解決問題的方法。使我逐步進入畢業(yè)設計狀態(tài)。而且我們同學之間頁經常在一起討論，研究問題，每當幫人家解決了問題之后自己心里有一種特別的

121、成就感，不過我不會自滿，就像林老師說的人要懂得學習中的樂趣，這個是需要你醫(yī)生來體驗其中的真諦的。</p><p>　　三個多月時間里，我們參觀了工廠、分析了資料、確定了原理、安排了動作、畫了裝配圖、作了設計核算，這其中每一步對我都是一個考驗，也是一個機會。我牢牢抓住了其中的每一個機會，認真學習。使原來在學校所學的基礎知識得到鞏固和加深。</p><p>　　通過設計，我深刻的感受到：現代的

122、機械設計不僅局限純機械的設計，而是更注重于機、電、液、氣一體化的設計，這是當今乃至今后很長一段時間機械發(fā)展的趨勢，只有通過電、液、氣的緊密結合才能設計出一套優(yōu)秀的設備。</p><p>　　我們這次設計的汽車門框液壓成型機就是機、電、液一體化產品的典型例子，它不僅在機械部分的設計上有一定的要求，而且對液壓、電氣控制也提出了較高的要求。其所有的運動都采用了液壓、傳動。比如：所有的推進都是由液壓驅動來完成的，而液壓閥

123、元件都是由PLC編程控制，從而達到電氣、液壓、、機械的良好結合。其特點，生產效率高，產品的質量穩(wěn)定。</p><p>　　在這次設計中我衷心感謝林承德老師對我的指教和幫助。還有機械設計教研組的老師和一起設計的同學。這次畢業(yè)設計僅僅是我的設計人生路上的一小步，在今后的設計工作中，我們也必須掌握機電液氣各方面的知識，并能夠對它們進行靈活應用，這樣才能成為一個合格的設計工作者。我會努力向這方面發(fā)展，不斷提高自我。最后我