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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 液壓拉力器 一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容 以機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝?yán)碚摵鸵簤杭夹g(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行液壓拉力器的設(shè)計(jì)。強(qiáng)化學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓技術(shù)及理論的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械和液壓系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力。 二、設(shè)計(jì)（論文）要求 1. 拉力器的最大拉力6噸，最大卸輪直徑310 mm； 2. 大液壓缸活塞桿的直徑22 mm，活塞桿的行程82 mm; 3. 小液壓缸的直徑12 mm; 4. 爪鉤彎曲部分弦長(zhǎng)150 mm，爪長(zhǎng)11 mm，寬為22mm，厚度為6 mm； 三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的文件和圖表 （一）計(jì)算說(shuō)明部分 提交設(shè)計(jì)技術(shù)說(shuō)明書1份 （二）圖紙部分 提交裝配圖和零件圖,每人A0號(hào)工程圖3-4張 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 四、設(shè)計(jì)進(jìn)度分配及最后完成日期 1. 第一周—第二周：資料調(diào)研； 2. 第三周：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)； 3. 第四周—第十周：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，爪鉤設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)； 4. 第十一周—第十二周：撰寫技術(shù)說(shuō)明書，繪制打印圖紙； 五、主要參考資料 [1] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第一卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [2] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第二卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [3] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第四卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [4] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第五卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [5] 吳宗澤 羅圣國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)：高等教育出版社 1992 [6] 蔡春源 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ：冶金工業(yè)出版社 1979 [7]田克華 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) ：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1996 六、備 注 要求按照規(guī)定的設(shè)計(jì)進(jìn)度，按時(shí)按階段完成設(shè)計(jì)任務(wù)，每階段完成后，需由指導(dǎo)老師審核后，方可進(jìn)入下階段設(shè)計(jì)。總設(shè)計(jì)圖完成后，由指導(dǎo)老師審閱批改，經(jīng)修改無(wú)誤后，可出圖進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)教師 李洪智 教研室主任 李偉 教研室地址 511 通訊聯(lián)系方式 李洪智：88028766 張嚴(yán)：13796076525 固定指導(dǎo)時(shí)間 每周三、周五下午 固定指導(dǎo)地點(diǎn) 1#515 3 題 目 液壓拉力器 一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容 以機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝?yán)碚摵鸵簤杭夹g(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行液壓拉力器的設(shè)計(jì)。強(qiáng)化學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓技術(shù)及理論的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械和液壓系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力。 二、設(shè)計(jì)（論文）要求 1. 拉力器的最大拉力6噸，最大卸輪直徑310 mm； 2. 大液壓缸活塞桿的直徑22 mm，活塞桿的行程82 mm; 3. 小液壓缸的直徑12 mm; 4. 爪鉤彎曲部分弦長(zhǎng)150 mm，爪長(zhǎng)11 mm，寬為22mm，厚度為6 mm； 三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的文件和圖表 （一）計(jì)算說(shuō)明部分 提交設(shè)計(jì)技術(shù)說(shuō)明書1份 （二）圖紙部分 提交裝配圖和零件圖,每人A0號(hào)工程圖3-4張 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 四、設(shè)計(jì)進(jìn)度分配及最后完成日期 1. 第一周—第二周：資料調(diào)研； 2. 第三周：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)； 3. 第四周—第十周：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，爪鉤設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)； 4. 第十一周—第十二周：撰寫技術(shù)說(shuō)明書，繪制打印圖紙； 五、主要參考資料 [1] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第一卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [2] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第二卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [3] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第四卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [4] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第五卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [5] 吳宗澤 羅圣國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)：高等教育出版社 1992 [6] 蔡春源 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ：冶金工業(yè)出版社 1979 [7]田克華 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) ：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1996 六、備 注 要求按照規(guī)定的設(shè)計(jì)進(jìn)度，按時(shí)按階段完成設(shè)計(jì)任務(wù)，每階段完成后，需由指導(dǎo)老師審核后，方可進(jìn)入下階段設(shè)計(jì)。總設(shè)計(jì)圖完成后，由指導(dǎo)老師審閱批改，經(jīng)修改無(wú)誤后，可出圖進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)教師 李洪智 教研室主任 李偉 教研室地址 511 通訊聯(lián)系方式 李洪智：88028766 張嚴(yán)：13796076525 固定指導(dǎo)時(shí)間 每周三、周五下午 固定指導(dǎo)地點(diǎn) 1#515 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 在許多大型機(jī)械的維修行業(yè)中，有時(shí)要進(jìn)行一些輪類物件的拆卸，目前普遍的做法是用機(jī)械式的拉力器，有的地方用鐵器強(qiáng)行撬，對(duì)物件產(chǎn)生很大程度的破壞，而且對(duì)工作人員存在安全隱患。因此設(shè)計(jì)了液壓拉力器，設(shè)計(jì)主要包括二大部分，第一部分是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第二部分是爪鉤的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)重點(diǎn)是液壓系統(tǒng)具有超載自動(dòng)卸荷功能，連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和密封，爪鉤材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)使液壓和機(jī)械有機(jī)的結(jié)合在一起。 關(guān)鍵詞；液壓系統(tǒng)；爪鉤；密封，卸荷，連接件； ABSTRACT During some large mechanical preventive maintenance, sometimes it need to unload some round articles, the widespread way of doing this is to use mechanical spring exerciser now. And in some places use the strong line of ironware to pry, but it not only does seriously destroy to the workpiece, but also may be harmful to the workman. So designs hydraulic pressure spring exerciser. The design mainly contains two parts; the first part is the design of hydraulic system, the second part is the design of hook. The major of the design contains it makes the hydraulic system have the automatically unload function when it overstressed, the design and sealing of the interface, the material’s select and organization’s design of the hook. The whole design makes the hydraulic system and mechanic combine together. Key words: Hydraulic System; Hook; Sealing; Unload; Interface II 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論………………………………………………………………………… 1 1.1液壓拉力器的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………………1 1.2對(duì)選題的研究…………………………………………………………………1 1.3本章小結(jié)………………………………………………………………………2 第2章 設(shè)計(jì)原理…………………………………………………………………… 3 2.1設(shè)計(jì)原理………………………………………………………………………3 2.2拉馬的組成……………………………………………………………………3 2.3機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和要求………………………………………………………3 2.4 本章小結(jié)……………………………………………………………… ………5 第3章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………6 3.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析…………………………………………………………6 3.2小液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………8 3.3油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………9 3.4液壓油道的設(shè)計(jì)………………………………………………………………10 3.5單向閥和截止閥………………………………………………………………11 3.6螺紋連接的選取………………………………………………………………12 3.7密封……………………………………………………………………………12 3.8油箱底座的設(shè)計(jì)………………………………………………………………12 3.9活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵…………………………………………………13 3.10本章小結(jié) ……………………………………………………………………14 第4章 機(jī)械工作部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 15 4.1尺寸的確定……………………………………………………………………15 4.1.1爪鉤座…………………………………………………………………15 4.1.2吊耳……………………………………………………………………15 4.2爪鉤頭的形狀與尺寸的確定…………………………………………………17 4.3爪鉤頭受力分析及校核………………………………………………………18 4.4加緊裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………………19 4.5螺栓和螺釘?shù)倪x擇……………………………………………………………19 4.6本章小結(jié)………………………………………………………………………19 第5章 杠桿部分的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 21 5.1四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………21 5.2連桿長(zhǎng)度的確定………………………………………………………………21 5.3選取連接螺釘…………………………………………………………………22 5.4本章小結(jié)………………………………………………………………………22 第6章 材料的選擇 ………………………………………………………………23 6.1爪鉤材料的選擇………………………………………………………………23 6.2其他部分材料的選擇…………………………………………………………23 6.3密封圈的材料選擇……………………………………………………………23 6.4本章小結(jié)………………………………………………………………………23 第7章 活塞桿的受力分析及校核…………………………………………… 24 7.1活塞桿的受力分析及校核……………………………………………………24 7.1.1大活塞桿………………………………………………………………24 7.1.2小活塞桿………………………………………………………………24 7.2本章小結(jié)………………………………………………………………………25 第8章 螺栓及外螺紋的受力分析及校核…………………………………… 26 8.1螺栓的受力分析及校核………………………………………………………26 8.2油箱外螺紋的校核……………………………………………………………29 8.3爪鉤座內(nèi)螺紋的校核…………………………………………………………29 8.4吊耳的受力分析及校核………………………………………………………29 8.5本章小結(jié)………………………………………………………………………30 結(jié)論……………………………………………………………………………………31 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………32 致謝……………………………………………………………………………………33 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1液壓拉力器的發(fā)展現(xiàn)狀 在許多大型機(jī)械的維修行業(yè)中，有時(shí)要進(jìn)行一些輪類物件的拆卸，目前普遍的做法是用機(jī)械式的拉馬，有的地方用鐵器進(jìn)行強(qiáng)行撬，這種方法很野蠻，對(duì)物件產(chǎn)生很大程度的破壞，同時(shí)，還費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，而且對(duì)工作人員存在安全隱患。即使有的地方使用拉馬，但它是純機(jī)械的，用起來(lái)很費(fèi)力。 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就要解決問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)了這套液壓式的拉力器，又叫液壓拉馬，它的工作原理很簡(jiǎn)單，利用手動(dòng)液泵使大液壓缸中的活塞桿推動(dòng)輪子所在的軸，同時(shí)鉤爪拉動(dòng)輪子，從而使輪子從軸上下來(lái)。達(dá)到卸輪的目的。它的拉力可以達(dá)到6噸，而且機(jī)身輕，便攜式。單人操作，是一種安全高效的卸輪工具。這種工具會(huì)使工人的工作變得更輕松，更有趣，一定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。 1.2對(duì)選題的研究 下面簡(jiǎn)要的介紹一下液壓拉馬，他是采用液壓的推力，從而達(dá)到撥出物體的作用，他有液壓系統(tǒng)，是由2個(gè)液壓缸和油箱等元件組成的，使用起來(lái)十分方便，通過(guò)手柄作用小液壓缸，使大液壓缸活動(dòng)，帶動(dòng)爪鉤的運(yùn)動(dòng)，使物體拔出。小液壓缸和大液壓缸之間通過(guò)單向閥來(lái)控制油箱中的油的流向，當(dāng)手柄作用時(shí)，活塞向下運(yùn)動(dòng)使小液壓缸的油通過(guò)油道進(jìn)入大液壓缸中，使大液壓缸中的活塞運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小液壓缸中的活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，油箱中的油進(jìn)入小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的活塞不停的運(yùn)動(dòng)時(shí)，大液壓缸不斷的充入油，使活塞運(yùn)動(dòng)。 由于使用了單向閥大液壓缸中的油不能回到小液壓缸中。小液壓缸中的油也不能回到油箱中，確保了液壓系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)拉拔完畢后。通過(guò)截止閥，把大液壓缸中的油放回油箱中。通過(guò)手柄的小作用力從而達(dá)到拉動(dòng)大物體的作用。這就是液壓拉馬的省力之處。爪鉤對(duì)與拉馬來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。爪鉤的形狀。直接決定拉拔物體的大小，形狀。因此一般的拉馬都有好幾套爪鉤，他是靠螺栓和爪鉤座連接的，可以根據(jù)需要隨時(shí)更換。比如拉拔軸承，采用正常的爪鉤就可以，拉履帶銷軸就得用長(zhǎng)一點(diǎn)的爪鉤，把銷軸頂出來(lái)，拉馬不僅僅只能拉拔，還可以頂。但要注意，無(wú)論在什么情況下，都不要超過(guò)拉馬的使用范圍。如果過(guò)載了，將直接導(dǎo)致拉馬的損壞，如果操作不當(dāng)?shù)脑?，還可能傷及人員，拉馬的型號(hào)上都明確的標(biāo)處它的過(guò)載量，當(dāng)遇到確定不了大概作用力的時(shí)候，盡量使用大一點(diǎn)型號(hào)的拉馬，以保證安全。 拉馬要經(jīng)常維護(hù)，換油封，更換機(jī)油等等，能有效的增加它的使用壽命。新的或久置的液壓拉馬，因油缸內(nèi)存有較多空氣，開(kāi)始使用時(shí)，活塞桿可能出現(xiàn)微小的突跳現(xiàn)象，可將液壓拉馬空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)2-3次，以排除腔內(nèi)的空氣。長(zhǎng)期閑置的拉馬，由于密封件長(zhǎng)期不工作而造成密封件的硬化，從而影響拉馬的使用壽命，所以拉馬在不用時(shí)，每月要將拉馬空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)2-3次。隨著科技的發(fā)展，拉馬也將不斷的像更高效、更實(shí)用的方向發(fā)展，并將在維修行業(yè)得到更加廣泛的應(yīng)用。 另外今后的拉馬將改手動(dòng)為自動(dòng)，將更加省力。在將來(lái)更加小巧的拉馬必然能出現(xiàn)，隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)，各種小型納米機(jī)器的出現(xiàn)，我想也將會(huì)用到納米拉馬的。另外拉馬的改進(jìn)不一定就是改進(jìn)他的體積和大小，它的材料也有待進(jìn)一步改善，總體的布局也可以改造，在結(jié)構(gòu)上徹底的改變拉馬，使其能夠達(dá)到一機(jī)多用，不單單是拉拔物體，也可以將其改造成為用來(lái)維修的多用機(jī)器，比如擰螺絲，焊接等等。目前可以簡(jiǎn)單將其改造成為一個(gè)液壓千斤頂，這是比較容易的。拉馬以后在結(jié)構(gòu)和形式上都將得到改進(jìn)。這是以后發(fā)展的方向，只有有好的工具才能在日常中更好的維護(hù)機(jī)器。在今后的高科技時(shí)代，高科技的維修工具是不可少的。拉馬的改革和創(chuàng)新也是時(shí)代發(fā)展的必然。 1.3本章小結(jié) 這章主要是對(duì)過(guò)去拉馬發(fā)展的分析，和對(duì)選題的研究。 第2章 設(shè)計(jì)原理 2.1設(shè)計(jì)原理 以液壓起動(dòng)桿直接前進(jìn)移動(dòng)，故推動(dòng)桿本身不做轉(zhuǎn)動(dòng)。鉤爪座又可以隨螺紋 直接做前進(jìn)后退的調(diào)距，操作時(shí)只要把手前后小幅度擺動(dòng)，油壓起動(dòng)桿前移，鉤 爪相應(yīng)后退，把被拉物體拉出，也可以把物體頂出。 2.2拉馬的組成 1.液壓系統(tǒng) 2.爪鉤 3.手柄 4. 連接件 2.3機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和要求 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終目的是為市場(chǎng)提供優(yōu)質(zhì)、高效、物美價(jià)廉的物品，在商品的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)、贏得客戶和經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益取決于設(shè)計(jì)、制造和管理的綜合水平。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。沒(méi)有高質(zhì)量的設(shè)計(jì)就不能有高質(zhì)量的產(chǎn)品。 2.3.1功能合理 一項(xiàng)產(chǎn)品的推出總是以社會(huì)需要為前提而產(chǎn)生的。如果沒(méi)有需要就沒(méi)有市場(chǎng)，從而就失去了產(chǎn)品存在的價(jià)值和依據(jù)。產(chǎn)品應(yīng)不斷的更新以適應(yīng)市場(chǎng)的變化，否則，將會(huì)滯銷、積壓，造成浪費(fèi)，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以設(shè)計(jì)必須確立市場(chǎng)觀念，以社會(huì)需求作為基本的出發(fā)點(diǎn)。 在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段都應(yīng)該進(jìn)行價(jià)值分析，采取多種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，以取得最佳方案，向用戶提供成本低，功能好的產(chǎn)品。通常，隨著功能的增加，產(chǎn)品的成本會(huì)隨之而上。所以設(shè)計(jì)師必須進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查和到用戶家中訪問(wèn)，查清當(dāng)前市場(chǎng)的需求和預(yù)測(cè)今后的需求。掌握現(xiàn)有和潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的動(dòng)向，確定自己的方法和策略，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，滿足使用的要求，剔出不必要的功能，添加新穎的功能，恰到好處的利用外觀功能的原則 ，力求使產(chǎn)品達(dá)到更加物美價(jià)廉的境地。 2.3.2可靠性 可靠性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)?？煽啃允侵赶到y(tǒng)雜規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 提高系統(tǒng)得可靠性的最頭效的方法是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)必須掌握影響可靠性的各種設(shè)計(jì)的變量的分布特性和統(tǒng)一數(shù)據(jù)。目前，可靠性的技術(shù)已開(kāi)始用語(yǔ)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 標(biāo)準(zhǔn)化是提高可靠性的一項(xiàng)重要措施。標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)工藝和可靠性一般都比較好，所以應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件、規(guī)格件和通用件，以提高機(jī)械系統(tǒng)壽命。 簡(jiǎn)化系統(tǒng)和簡(jiǎn)化零件，部件的結(jié)構(gòu)，減少質(zhì)量和部件的數(shù)量提高系統(tǒng)得標(biāo)準(zhǔn)化程度，對(duì)系統(tǒng)的壽命提高有很大的幫助。 2.3.3經(jīng)濟(jì)性 合理的確定可靠性要求和安全系數(shù)值。產(chǎn)品可靠性越高，要求產(chǎn)品的加工越復(fù)雜，要求的成本也越高。因此在進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，一般要符合實(shí)際，不能為了盲目的追求高可靠性，而忽視了產(chǎn)品的成本。在尚無(wú)條件進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量估計(jì)他的強(qiáng)度和載荷。在選取系數(shù)時(shí)取值應(yīng)該較大，對(duì)可靠性要求低的應(yīng)該取小值。 2.3.4安全性 系統(tǒng)的安全性包括兩方面：系統(tǒng)本身的安全性；人機(jī)安全。機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)期功能的安全運(yùn)行時(shí)機(jī)械系統(tǒng)本身的安全。如，必須滿足剛度，強(qiáng)度，耐磨性，穩(wěn)定性等。為此，應(yīng)該根據(jù)工作環(huán)境及機(jī)械本身的要求，按有效規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。為了 避免由于意外原因造成故障而失效，需要過(guò)載保護(hù)，安全互鎖等裝置。 再者，噪聲和震動(dòng)也是對(duì)環(huán)境的重大危害。因此，降低噪聲和震動(dòng)也必須在設(shè)計(jì)中考慮到。 2.3.5設(shè)計(jì)題目的分析 根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求簡(jiǎn)單對(duì)拉馬進(jìn)行分析，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，構(gòu)造不是十分復(fù)雜的，并和液壓千斤頂比較相似，這就給設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，頭腦中的思路也比較明確，下面主要就是分析各類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此套設(shè)備中最主要就是液壓系統(tǒng)，他直接決定這個(gè)器械的好壞。根據(jù)任務(wù)書中的有關(guān)數(shù)據(jù)，能夠知道，他包括2個(gè)液壓缸和一些零部件，可以分析得出這是個(gè)由小液壓缸推動(dòng)大液壓缸中的活塞產(chǎn)聲的力，從而達(dá)到預(yù)期的效果，結(jié)構(gòu)大概應(yīng)該是有一個(gè)手柄，通過(guò)他的作用使小液壓缸中的活動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使油箱中的油進(jìn)入到大液壓缸中，使得大液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)爪鉤，起到拉拔的作用。 在就是爪鉤的設(shè)計(jì)，這也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，包括材料的選擇，以及長(zhǎng)度、角度的計(jì)算，拉馬效率的高低也全在于爪鉤的好壞，一個(gè)拉馬如果爪鉤的質(zhì)量比較差的話，直接影響它的使用壽命。 由于爪鉤頭經(jīng)常和要拔的器件相接觸，因此磨損比較快。所以選擇的材料要比較堅(jiān)硬，耐磨損。另外其硬度也要比較高，抗拉性能要好。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要使用的螺栓也要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的計(jì)算才能選用，當(dāng)拉馬工作時(shí)，所有的力都由螺栓承受，因此要選用適當(dāng)?shù)穆菟āＡ硗饩褪亲︺^座的設(shè)計(jì)，它是靠螺紋和油箱外面連接的，因此選擇的材料，和螺紋的深度都有要求，必須得能夠承受巨大的拉力，如果出現(xiàn)脫扣，將直接造成拉馬的損壞。這些都是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，直接決定設(shè)計(jì)成果的好壞，是都應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好考慮的。在一個(gè)就是油箱的設(shè)計(jì)和連接問(wèn)題，油箱在拉馬的外面，在外面就是爪鉤座了，因此要考慮油箱的厚度，能否承受住6噸的壓力，還有就是注油孔的設(shè)計(jì)，還有油箱底座的設(shè)計(jì)，這些都是關(guān)鍵的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中都應(yīng)仔細(xì)的考慮。 2.4 本章小結(jié) 這章主要是對(duì)拉馬的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了分析，在就是有關(guān)一些機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)則和要求，最后對(duì)拉馬的設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)想。 第3章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 這套液壓系統(tǒng)中有二個(gè)液壓缸、二個(gè)活塞，主要得確定它們的參數(shù)，還有油箱、油道的設(shè)計(jì)和蓋板彈簧，單向閥等等。首先是液壓缸，根據(jù)說(shuō)任務(wù)書能確定一些數(shù)據(jù)，在通過(guò)計(jì)算確定其長(zhǎng)度和壁厚。小液壓缸和大液壓缸差不多。然后設(shè)計(jì)活塞也包括長(zhǎng)度材料等關(guān)于油箱主要設(shè)計(jì)大小厚度。具體設(shè)計(jì)見(jiàn)下面。因?yàn)橐簤悍蛛x器的液壓系統(tǒng)與液壓千斤頂?shù)脑硐嗨疲什糠謹(jǐn)?shù)據(jù)可采用YQI5B液壓千斤頂?shù)臄?shù)據(jù)，其具體技術(shù)規(guī)格如表3.1 表3.1液壓千斤頂尺寸 型號(hào) 起重噸 活塞直徑 泵芯直徑 手柄作用力 YQI5B 5 35mm 12mm 32公斤 3.1.1 計(jì)算液壓缸的負(fù)載 1計(jì)算工作負(fù)載 根據(jù)任務(wù)書可知最大拉力為6噸 。摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載（可忽略） 液壓缸機(jī)械效率取η=0.95 3.1.2確定液壓系統(tǒng)的參數(shù) 選定液壓缸為活塞式液壓缸（活塞僅能單向運(yùn)動(dòng)，其反向運(yùn)動(dòng)需要外力來(lái)完成）。 本套液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，要求精度剛度也不是很大，只要用一般的液壓缸就可以滿足使用要求，所以這重液壓缸正好適合這套液壓系統(tǒng)。所以選定： 如下圖 圖3.1 活塞式液壓缸 1) 初選液壓缸工作壓力P 根據(jù)參考資料YQI5B型千斤頂，系統(tǒng)的壓力為600公斤/平方厘米 2) 計(jì)算液壓缸尺寸 由任務(wù)書知，大液壓缸活塞桿的直徑為22mm。 依據(jù)《工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng)》中對(duì)液壓缸活塞桿的尺寸設(shè)計(jì)中表3-3，知 d=0.7D,得出 D=d/0.7=22/0.7=30mm 其中， d--- 大液壓缸活塞桿的直徑 D--- 液壓缸內(nèi)徑 所以，大液壓缸活塞的直徑為30mm。 3.1.3 確定大液壓缸的壁厚和長(zhǎng)度（材料為45號(hào)鋼） 材料的選擇： 液壓缸體的常用材料為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)鋼的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241～285HB。缸筒內(nèi)徑選用H8、H9或H10配合。內(nèi)徑的表面粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取0.4-0.1。缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度 1) 確定大液壓缸的壁厚: t(壁厚)≥PpD/() Pp-實(shí)驗(yàn)壓力 額定壓力Pn≤16Mp時(shí)，Pp=Pn×150% Pn＞16Mp時(shí)，Pp=Pn×125% D-缸的內(nèi)徑 D=30mm δp-缸體材料許用的應(yīng)力 δp=δb/S 其中δb為材料的抗拉強(qiáng)度。S為安全系數(shù)，推薦在3.5-5范圍內(nèi)，一般S=5。鑄鋼=（100-110）Mp 所以 t(壁厚)≥PpD/(2δp) ≥1.35mm 參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表31-8 D外徑=36mm 所以 t=3mm 2) 確定大液壓缸的長(zhǎng)度 根據(jù)活塞桿的行程為82mm,初步確定液壓缸的長(zhǎng)度為130mm。 3)液壓缸的儲(chǔ)油量 液壓缸的儲(chǔ)油量V為 V==0.0006 式中，V——液壓缸的儲(chǔ)油量（） A——液壓缸的作用面積（） S——液壓缸行程（m） 3.2 小液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 小液壓缸直徑的確定: 運(yùn)用類比法，參考YQI5B液壓千斤頂?shù)母椎闹睆?，小液壓缸缸的直徑d取12mm。 2)小液壓缸壁厚的確定: 根據(jù)公式 t(壁厚)≥PpD/(2δp) Pp-實(shí)驗(yàn)壓力 額定壓力Pn≤16Mp時(shí)，Pp=Pn×150% Pn＞16Mp時(shí)，Pp=Pn×125% D-缸的內(nèi)徑 D=12mm δp-缸體材料許用的應(yīng)力 =其中為材料的抗拉強(qiáng)度。S為安全系數(shù)，推薦在3.5-5范圍內(nèi)，一般S=5。鑄鋼=（100-110）Mp 所以 t(壁厚)≥ ≥0.54mm 考慮到螺紋部分的連接 t取4mm t=4mm 3 )小液壓缸長(zhǎng)度的確定 根據(jù)體積不變公式 π(D/2)2H=π(d/2)2hn D-大液壓缸的直徑 H-大液壓缸活塞的行程 d-小液壓缸的直徑 h-小液壓缸活塞每次的行程 n-大液壓缸完成一次行程小液壓缸的形程數(shù)，在這里n取30 n=30 D=30mm d=10mm H=83mm n=30 將數(shù)據(jù)代入公式算出 h=24.6mm 考慮到液壓缸的螺紋連接部分以及與杠桿的連接h取45mm 4) 液壓缸的儲(chǔ)油量 液壓缸的儲(chǔ)油量V為 V=AS=0.000001 式中，V——液壓缸的儲(chǔ)油量（） A——液壓缸的作用面積（） S——液壓缸行程（m） 3.3 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于油箱直接和大液壓缸連接，又直接和爪鉤座連接，因此他承受著所有的拉力， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，確定油箱的壁厚為3.5mm，油箱的內(nèi)徑為48mm。油箱的高度的確定 ，根據(jù)油箱和大液壓缸的幾何關(guān)系可以確定油箱的高度（油箱和大液壓缸的位置關(guān)系見(jiàn)圖3.2 ，油箱的密封問(wèn)題在這里也應(yīng)該解決，油箱蓋板的密封是用O型圈。在就是油箱的注油問(wèn)題，它有一個(gè)小孔和大液壓缸相連接，直徑是3mm 。 圖3.2 油箱 油液的高度 H=πD/[π(D2-d2)] =86mm 油箱的長(zhǎng)度 L=130mm 1、 油箱蓋板的設(shè)計(jì)計(jì)算（油箱蓋板的尺寸見(jiàn)圖3.3）蓋板的內(nèi)外徑由大液壓缸的外徑和油箱的內(nèi)徑確定。 圖3.3 油箱蓋板 O形圈A，B的選擇，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 O形圈A:M36-A O形圈B:M48-B 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)-液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)》 H=1.5mm B=2.5mm a=2.5×3＝7.5mm 2、 蓋板彈簧的選擇 彈簧選用普通圓柱螺旋彈簧 彈簧剛度的計(jì)算 kx=ρ（液）gv（液）+ρ（蓋板）gv（蓋板）+P(封) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》ρ（液）-850-960kg/m3 ρ（蓋板）-7.85g/cm3 P(封)-密封裝置處的摩擦力 查手冊(cè) P(封)=0.03P P彈簧的推力 x-彈簧的壓縮量 x=H（油液的高度）=86mm 將數(shù)據(jù)代入公式算出 k=0.012N/mm 選擇的彈簧如下表3.2 表3.2彈簧 材料截面直徑 彈簧中徑 自由度 彈簧剛度 0.1mm 40mm 80mm 0.02N/mm 3.4 液壓油道的設(shè)計(jì) 油道內(nèi)徑的確定: 根據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 d≥[4Q/(πv)]0.5 Q-液體流量m3/s v +流速- 吸油管v≤1-2m/s v取1m/s 壓油管v≤3-6m/s 回油管v≤1.5-2.5m Q=A1l1n A1-小活塞的面積（12mm） l1–行程(15mm) n-單位時(shí)間內(nèi)活塞的往復(fù)次數(shù)（30次/分） 算出 Q=847.8mm3/s 所以d≥[4×847.8mm3/(3.14×1×10mm/s)]0.5 d≥1.342 d取3mm 3.5 單向閥和截止閥 3.5.1單向閥 單向閥在這里的作用的非常大的，直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，當(dāng)小活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，油箱中的油進(jìn)入小液壓缸中，為了防止他又回流到油箱中必須使用單向閥，大液壓缸和小液壓缸之間同樣使用單向閥。確保油的單向流動(dòng)。參考YQI5B型液壓千斤頂及<<機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) >>,可以確定單向閥的結(jié)構(gòu)如圖 3.4所示 圖 3.4 單向閥 3.5.2截止閥 當(dāng)工具工作完畢后，必須對(duì)其進(jìn)行泄壓，為下一次工作做好準(zhǔn)備，這就用到了截止閥，另外截止閥在這里還能起到過(guò)載保護(hù)的作用。如果被拉的工件超過(guò)了拉馬的最大使用形程。截止閥就自動(dòng)泄核。參考YQI5B型液壓千斤頂及<<機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)>>,截止閥的結(jié)構(gòu)如圖3.5所示 圖3.5 截止閥 3.6 螺紋連接的選取 拉馬的連接大多是依靠螺紋連接，而且各零件之間連接都是依靠螺紋。因此螺紋的選用必須符合使用要求。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，螺紋連接部分選用梯形螺紋 ，具體如下。 小液壓缸螺紋連接部分：GB-5796-86 Tr18×2-7H 大液壓缸螺紋連接部分：GB-5796-86 TR36×1.75-7H 3.7 密封 密封裝置用來(lái)防止液壓元件和系統(tǒng)的內(nèi)、外泄漏。泄漏使系統(tǒng)的容積效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)建立不起壓力而無(wú)法工作；外泄漏還會(huì)弄臟設(shè)備，污染環(huán)境。因此，密封裝置對(duì)保證液壓系統(tǒng)正常工作起著十分重要的作用。 大、小液壓缸的底部密封選用矩形密封圈，其余部分選用O型圈密封。O形密封圈的外形，一般用耐油橡膠制成。O形密封圈安裝時(shí)有一定的預(yù)壓縮量，同時(shí)受油壓作用產(chǎn)生變形，緊貼密封表面而起密封作用。當(dāng)壓力較高或密封圈溝槽尺寸選擇不當(dāng)時(shí)，密封圈容易被擠出而造成嚴(yán)重的磨損。 3.8 油箱底座的設(shè)計(jì) 在這套設(shè)計(jì)中，油箱底座的設(shè)計(jì)非常重要。至于它的形狀與尺寸是通過(guò)油箱 和大液壓缸的形狀和尺寸設(shè)計(jì)完成之后才定下來(lái)的。 ? 至于油箱底座的材料，由于它和油箱及大液壓缸是螺紋連接，而大液壓缸和油箱的材料都是45鋼，為了使連接緊密，可靠，故油箱底座也使用45鋼，而且由于油箱和大液壓缸的連接螺紋都選用的梯形螺紋，所以油箱底座連接處的螺紋同樣選用梯形螺紋。 氈圈油封及槽 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，氈圈的形狀如左圖所示： 由大活塞桿的直徑 d=22mm，選氈圈厚度為 B =35mm,D=32mm,d1 =21mm,,故氈圈的寬度為 ( D-d1 )/2 =11/2 =5.5mm。 同樣查〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)〉，槽形設(shè)計(jì)： 其中，d 為大活塞桿的直徑，b1 為槽的小頭 寬度b1=3mm,b2為槽的大頭寬度b2= 4.3mm,槽深為(D0-d0)/2=5mm. 3.9活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 一， 導(dǎo)向 安裝活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有精確的導(dǎo)向作用，并可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)s時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，采用缸蓋導(dǎo)向。這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：可減少零件數(shù)量，裝配簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：磨損快。 但由于缸蓋與缸體是通過(guò)螺紋連接的，故拆卸較為 方便，在更換時(shí)比較容易 二， 密封 同樣查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，采用O型密封圈加以密封。結(jié)構(gòu)如下圖 圖3.6 O型密封圈 這種密封方法的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)還兼有防塵的作用。 3.10本章小結(jié) 液壓缸的技術(shù)要求：缸筒的內(nèi)徑選用H8配合。內(nèi)徑的表面粗糙度取0.4到0.1。缸筒的內(nèi)徑圓度和圓柱度公差選8級(jí)精度。缸筒端面T的垂直度公差選7級(jí)精度。為防止腐蝕以及其他一些使用的特殊要求，剛筒內(nèi)表面可鍍絡(luò)，鍍后拋光?；钊慕Y(jié)構(gòu)只要考慮與剛筒內(nèi)壁的滑動(dòng)和密封，以及與活塞桿之間的連接和密封。活塞的結(jié)構(gòu)形式取絕于密封件的形式。活塞和剛筒的密封這里選用O型圈進(jìn)行密封。安裝活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)具有精確的導(dǎo)向作用，并可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。這里活塞的材料選擇45號(hào)鋼?；钊募夹g(shù)要求：活塞外徑D和內(nèi)孔D的徑向跳動(dòng)公差選7級(jí)。端面T對(duì)內(nèi)孔D軸線垂直公差值選7級(jí)。活塞D的圓柱度公差值按10級(jí)計(jì)算。 第4章 機(jī)械工作部分的設(shè)計(jì) 4.1尺寸的確定 4.1.1爪鉤座 爪鉤座的形狀如下3個(gè)尺寸和形狀都相同的吊耳 圖4.1 爪鉤座 4.1.2爪勾座和吊耳 爪鉤座是安裝在油箱外面的，和油箱之間是由螺紋連接的。初定爪鉤座的外徑為65mm，等同于連接裝置的外徑。油箱的外形尺寸，即壁厚為35mm，直徑為55mm，梯形螺紋齒深為1.75mm，故 爪鉤座的壁厚為6,75mm。具體見(jiàn)圖。 對(duì)于吊耳，形狀見(jiàn)下圖。 圖4.2 吊耳 初定：吊耳的長(zhǎng)為35mm，寬為30mm，厚度為10mm，由于與連接板之間是靠螺栓連接的，故吊耳上面有一個(gè)直徑為8mm的圓孔，具體位置見(jiàn)上圖。又因?yàn)樽︺^要與吊耳進(jìn)行相互擠壓轉(zhuǎn)動(dòng)，所以吊耳的一端要有一個(gè)圓弧，定這圓弧的半徑為15mm，具體形狀與尺寸見(jiàn)上圖。 4.1.3連接板 連接板是連接吊耳與工作裝置爪鉤，從而是動(dòng)力裝置與工作裝置一起達(dá) 到工作的目的。其形狀與尺寸見(jiàn)下圖 圖4.3 連接板 其中，連接板的長(zhǎng)度L為100mm，寬度h為20mm，由于要與吊耳相配 合，所以在連接板的兩端各有一個(gè)直徑為8mm的圓孔，圓孔的圓心到聯(lián)接板 的距離是5mm，而連接板的厚度為6mm。 對(duì)于它們的材料都定為45鋼，因?yàn)?5鋼的強(qiáng)度比較合適。 4.1.4爪鉤 爪鉤是最重要的工作裝置。它的 形狀與尺寸直接關(guān)系到本套裝置所能工作 的范圍，即所能卸的輪的最大直徑和厚度。借鑒了很多已有產(chǎn)品的形狀與尺寸 設(shè)計(jì)了如圖所示的爪鉤形狀，并依據(jù)爪鉤座，吊耳，聯(lián)接板的尺寸和任務(wù)書上 所要求的部分尺寸定爪鉤的尺寸。 形狀見(jiàn)下圖 （1）L1:（圖中的情況是爪鉤自然垂下時(shí)） a=35-14+24/2=33mm c=100-2 4=92mm b=86mm（根據(jù)勾股定理） 圖4.4 爪鉤 考慮到要有伸出部分，定L1=100mm (2) L2 L2的長(zhǎng)度只與此設(shè)備所能卸的輪的最小厚度有關(guān)，而且任務(wù)書上并未對(duì)此提出要求，所以定為50mm，待到設(shè)計(jì)完成后再計(jì)算出最小厚度。 （3）L3 L3的尺寸是任務(wù)書給出的，它相當(dāng)于是圖中所示圓弧的弦長(zhǎng)。 由于任務(wù)書上要求所卸輪的最大直徑為310mm,所以L4=155mn ,L3/2=76mm. ,根據(jù) 勾股定理求出R=173mm。所以弧是半徑為173mm，弦長(zhǎng)為152mm的弧。 4.2爪鉤頭的形狀與尺寸的確定 4.2.1形狀（見(jiàn)下圖） 圖4.5 爪鉤頭 2，借鑒了“上海神模器具廠”的液壓拉器的爪鉤頭的形狀，采用這種帶有臺(tái)階式的爪鉤頭形狀?？筛鶕?jù)不同直徑的輪子用不同的臺(tái)階，加上爪鉤饒吊耳的轉(zhuǎn)動(dòng)，可調(diào)臺(tái)階與被卸輪的端面完全接觸。 4.2.2尺寸 由于在任務(wù)書中大致尺寸已給出，即爪長(zhǎng)為11mm，寬為22mm，厚度為6mm，現(xiàn)定有5個(gè)臺(tái)階，即每個(gè)臺(tái)階寬為22mm，長(zhǎng)為2mm，高度為1mm。具體見(jiàn)下圖 圖4.6 爪鉤頭的尺寸 4.3 爪鉤頭的受力分析及校核 4.3.1 受力分析 在爪鉤拉輪子的過(guò)程中，輪子將給爪鉤頭一個(gè)向下的壓力，此力的最大植為2噸力（已知），而受力面積為A=22×2=44mm2受力情況見(jiàn)下圖 圖4.7 爪鉤頭的受力分析 4.3.2校核 根據(jù)前面的經(jīng)驗(yàn)，這種情況只要滿足式子σs=F/A≤[σ] (1) 由式子得出A≥F/σs (2) 只要滿足式子（2）即可。 其中，σs__屈服強(qiáng)度 [σ]—許用壓應(yīng)力 對(duì)于20CrNi，屈服強(qiáng)度（σs）為590Mpa,A-F/σs =2000×9.8÷590=33,22mm2≤44mm2 所以，爪鉤頭的形狀及尺寸是滿足使用要求的 。 4.3.3對(duì)爪鉤體的校核 首先分析，由于對(duì)弧形體的受力很難進(jìn)行分析，所以把弧形部分近似看成是直體。 根據(jù)公式：ób=F/t(D-d) 其中，t--- 爪鉤體的厚度 D—爪鉤體的寬度 d--- 圓孔直徑 σb—抗拉強(qiáng)度 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)于20CrNi,σb =785Mpa. 因此，σb =F/t(D-d)=2000×9.8÷10×(24-8) =122.5MPa≤785Mpa 在無(wú)孔段，A=24×10=240mm2 σb = F/A =2000×9.8÷240=81.7MPa≤785Mpa. 所以，爪鉤是非常滿足使用要求的。 4.4加緊裝置的設(shè)計(jì) 加緊裝置是防止爪鉤座松動(dòng)，起到保險(xiǎn)和穩(wěn)定的作用。 因此采用一個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)的零件內(nèi)圈帶螺紋。能很好的起到保險(xiǎn)的效果。 4.5螺栓和螺釘?shù)倪x擇 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，螺栓選六角頭螺栓，GB5782-86-M8×22 螺釘選為GB1327-88-M6×10 4.6本章小結(jié) 這章主要是確定爪鉤座和爪鉤，確定其尺寸，爪鉤頭和爪鉤的材料選擇相當(dāng)重要直接關(guān)系到拉馬的使用壽命。爪鉤尺寸和形狀的確定也極其重要，關(guān)系到他的最大和最小爪夾半徑。在有就是它們的受力分析和校核。材料的選擇和尺寸的選擇決定著它的極限使用壽命。做好校核是很重要的。在就是螺栓的選擇，它在工作中承載著所有的受力，必須得選用適當(dāng)大小的螺栓才能保證工作的進(jìn)行。在一個(gè)就是加緊裝置，由于爪鉤座的連接是靠螺紋，時(shí)間長(zhǎng)了有可能松動(dòng)，有了這套加緊裝置，可以確保其不松動(dòng)，增加了安全系數(shù)。確定爪鉤的形狀得經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算，以保證他在工作中不打滑不松動(dòng)，而且承受巨大的壓力不損壞。這些在上面都有所闡述。這章著重的介紹如何設(shè)計(jì)的爪鉤以及螺紋螺栓的選用等，是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 這章是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要是對(duì)爪鉤的設(shè)計(jì)，一些材料的選擇，是重中之重。液壓系統(tǒng)和爪鉤是2個(gè)重要組成部分。這也是機(jī)器能否做好的重要指標(biāo)之一。 第5章 杠桿部分的設(shè)計(jì) 5.1四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 四桿機(jī)構(gòu)的材料要求比較低，因?yàn)樗呛褪直噙B的，作用力很小，因此可選用45號(hào)綱，厚度為3mm,寬度為20mm,根據(jù)其極限位置和行程來(lái)確定其長(zhǎng)度，其具體結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)下圖。連桿的轉(zhuǎn)角去45度，上轉(zhuǎn)角為30度，下轉(zhuǎn)角為15度。圖 圖5.1 四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 中35mm是小液壓缸的長(zhǎng)度減去螺紋部分的長(zhǎng)度，25mm是小液壓缸的活塞行程。 計(jì)算各個(gè)連桿的長(zhǎng)度 asina15°+asin30°=24.6mm a=24.6/(sin15°+sin30°) a=29.8mm 取a=30mmc=acos30 =25.98mm 取c=26mm b=25mm+35mm-asin30°=45mm 5.2 連桿長(zhǎng)度的確定 圖5.2 四桿機(jī)構(gòu)圖 根據(jù)杠桿的原理 F1L=F2a F1-人手的作用力取2.5公斤 F2 –小活塞的作用力，參考YQI5B型千斤頂為公斤32 L-杠桿的長(zhǎng)度 將數(shù)據(jù)代如公式 L= F2a/ F1 =384mm L取400mm 5.3 選取連接螺釘 螺釘是用來(lái)連接連接桿的，它的要求不是很高，因?yàn)樗呛褪直靶∫簤焊走B接的，因此選用一般的通用型螺釘就可以滿足使用要求。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷 螺釘選取六交頭鉸制孔用螺栓 GB1327-88 M6×12 5.4本章小結(jié) 這章主要是對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算,主要是對(duì)手柄的選擇。在就是選取螺釘. 第6章 材料的選擇 6.1爪鉤材料的選擇 選擇材料從使用，工藝和經(jīng)濟(jì)三方面來(lái)考慮。 6.1.1使用要求 由于爪鉤的尺寸取決于強(qiáng)度，且尺寸和重量又有所限制，由于爪鉤直接和被拉拔物體接觸，故應(yīng)選用強(qiáng)度要求較高的材料。 經(jīng)濟(jì)性 由于對(duì)于爪鉤來(lái)講，強(qiáng)度為主要條件，可以選用強(qiáng)度較高而價(jià)格稍貴的材料，或用價(jià)格低的材料而加大零件尺寸，可是由于爪鉤的形狀和重量不允許加大，故只能選用價(jià)格較貴的材料。 6.1.2工藝性 同樣的結(jié)構(gòu)材料，如果采用先進(jìn)而合理的熱處理工藝，則其強(qiáng)度性能可以成倍的提高。 由于20GeNi具有高強(qiáng)度，高韌性，良好的淬透性，經(jīng)滲碳及淬火后，心部具有韌性，表面硬度較高，切削性尚好，一般經(jīng)滲碳及淬火回火后使用。 6.2其他部分的材料選擇 其他部分的材料，除了幾個(gè)密封圈之外，全都選擇了45鋼，因?yàn)樗膹?qiáng)度很好，而且這樣一來(lái)，在準(zhǔn)備材料時(shí)會(huì)有很大的方便，而且使用壽命會(huì)很長(zhǎng)。再有，在對(duì)這些部件進(jìn)行校核時(shí)也不難發(fā)現(xiàn)45鋼是很適合工作要求的。 6.3密封圈的材料選擇 在這套設(shè)備中有兩種密封圈，即 O型和矩型。 兩種密封圈的主要材料都是橡膠，只是規(guī)格不同。 其中，O型密封圈采用 矩型密封圈采用。 6.4本章小結(jié) 這章主要是材料的選擇,比如爪鉤頭的材料的選擇就得選擇比較好的材料.其他一些就選用45號(hào)鋼. 第7章 活塞桿的受力分析及校核 一般情況下，活塞桿的材料是要求很高的，在汽車的缸和活塞，活塞的耐高溫和強(qiáng)度是非常大的，由于本設(shè)備不是要求非常的高，在考慮到強(qiáng)度的要求，決定使用45鋼。45號(hào)鋼的強(qiáng)度和硬度都滿足使用要求。 7.1活塞受力分析和校核 7.1.1大活塞桿 在工作過(guò)程中，大活塞桿所受到的力是被卸輪所在軸施加給它的軸向壓力。而這軸向力的產(chǎn)生是由于爪鉤鉤輪子所產(chǎn)生的反作用力。所以，這軸向力的最大值應(yīng)從任務(wù)書中得出，即 F(最大)=6噸力 =6000×9.8 =58800N 因此，只要滿足式子σs =F/A≤[σ] 便可以。 其中， σs—屈服強(qiáng)度 A—大活塞桿的面積 [σ]—許用壓應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)于45鋼來(lái)講， [σ] =355Mpa 所以，σs =F/A =58800 ÷(3.14×222÷4) =154.8Mpa ≤355MPa 所以，大活塞桿滿足使用要求。 7.1.2小活塞桿 對(duì)于小活塞桿來(lái)講，在整個(gè)工作過(guò)程中，只受到壓桿等連接裝置給予它的拉或壓力，而這力的大小也已經(jīng)是設(shè)計(jì)好的。在對(duì)四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，這種力已經(jīng)確定為32N，所以依就是上面的校核公式，即 σs =32÷(3.14×52) ≤355Mpa 所以，小活塞桿也滿足使用要求。 受力情況如下圖所示： 圖7.1 小活塞受力示意圖 小液壓缸、活塞和手柄相連接，受力很小，肯定滿足使用要求。要注意的是螺紋的選用，因?yàn)樗麑⒅苯雍痛笠簤焊紫噙B接，螺紋的選擇在上面有所介紹。 7.2本章小結(jié) 這章主要是對(duì)活塞的校核的計(jì)算，包括大活塞和小活塞。 第8章 螺栓及外螺紋的受力分析及校核 8.1螺栓的受力分析及校核 螺栓同時(shí)受到連接板和爪鉤的方向相反的兩個(gè)力的作用。受力簡(jiǎn)圖如下圖所使示 圖8.1 螺栓受力圖 由于螺栓的受力長(zhǎng)度和其直徑相比并不是很大，因而螺栓的彎曲變形很小，其主要變形是沿受剪面m-m和n-n發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。 圖8.2畫出受剪面m-m附近的錯(cuò)動(dòng)情況。 圖8.2 螺栓剪面受力圖 這種相鄰截面間的相互錯(cuò)動(dòng)稱為剪切變形，受剪面n-n附近的錯(cuò)動(dòng)與此類似。我們先利用截面上出現(xiàn)的內(nèi)力，將螺栓假想沿m-m打開(kāi)，我們考慮左部（圖8.3）由于左段受有相下的力F/2，所以右段給左段的作用力是位于截面m-m之內(nèi)的力Q，此力稱為剪力。 圖8.3 螺栓截面受力圖 由圖3的平衡得出Q=F/2。此剪力Q是截面m-m上的切應(yīng)力 合成的結(jié)果。n-n截面上的剪力也為F/2因?yàn)槁菟ㄊ芰κ菍?duì)稱的。螺栓由于受剪面附近的變形極為復(fù)雜，切應(yīng)力再截面上的分布規(guī)律很難確定，因此在工程上為簡(jiǎn)化計(jì)算，假想切應(yīng)力 在受剪面上均勻分布。以A表示受剪面的面積，則，τ =Q/A其中，A=πd2/4, d為螺栓的直徑。為確保螺栓不被剪斷，必須是受剪面上的切應(yīng)力不超過(guò)材料的許用切應(yīng)力 。于是剪切強(qiáng)度條件寫為 τ= Q/A≤[τ] 對(duì)于鋼材，工程上常取 [τ] =(0.75-0.8)[σ]。 [σ] 是鋼材的許用拉應(yīng)力。 對(duì)于螺栓除了進(jìn)行剪切計(jì)算外，還要做擠壓計(jì)算，圖3畫出了螺栓左段，它的上個(gè)半圓柱面同拉桿圓孔表面互相擠壓著，這部分表面就叫擠壓面，擠壓面上每點(diǎn)處單位面積的擠壓面，沿半圓擠壓應(yīng)力的分布。 為保證螺栓和拉桿在擠壓面處不產(chǎn)生顯著的塑性變形（如拉桿孔由圓變?yōu)殚L(zhǎng)圓）。要求擠壓應(yīng)力不許超過(guò)許用應(yīng)力 。 在工程上，對(duì)于圓柱面擠壓，采用過(guò)圓柱的直徑截面面積作為擠壓面積Aiy，并且假定擠壓面積上的擠壓應(yīng)力是均勻分布的。于是擠壓強(qiáng)度條件為 σiy = Fiy/Aiy ≤[σiy] 其中，F(xiàn)iy為擠壓力 對(duì)于螺栓左段,Aiy =d.t/2,Fiy = F/2. 對(duì)于螺栓中段,Aiy =d.t,Fiy = F. 許用擠壓應(yīng)力[σiy ]應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)于鋼材大致可取[σiy ] =(1.7-2.0)[σ], 這里[σ ]是鋼材的拉伸許用應(yīng)力。 由于所選的材料是45，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，45的拉伸許用應(yīng)力為600MPa。 校核：1，對(duì)于螺栓左段 Aiy=d.t/2 = 8×6÷2 = 24mm2 Fiy = F/2 =1噸力 =1000 ×9.8 =9800N σiy =Fiy/Aiy =9800÷24 =408Mpa≤600MPa 所以，滿足使用要求。 2，對(duì)于螺栓中段 Aiy = d.t =8×6 =48mm2 Fiy = F =2噸力 =2000× 9.8 =19600N σiy = Fiy /Aiy =19600 ÷48 =408Mpa ≤600Mpa 對(duì)于螺栓右段 Aiy=d.t/2 = 8×6÷2 = 24mm2 Fiy = F/2 =1噸力 =1000 ×9.8 =9800N σiy =Fiy/Aiy =9800÷24 =408Mpa≤600MPa 所以，滿足使用要求。 本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)螺栓的作用是非常大的，因此一定要對(duì)他校核，他承載著所有的力，經(jīng)過(guò)一系列的校核，確定它是滿足使用要求的。 8.2油箱外螺紋的校核 油箱外螺紋承載著整個(gè)系統(tǒng)的受力，由于以螺紋連接，所以必須考慮螺紋的受力和校核，如果螺紋不滿足使用要求，將有不良的后果。 由任務(wù)書上知A 最大為6噸力，至于螺紋的受力面積為A=(D2-d2)/4 D----油箱外徑（由所選的梯形螺紋查出） d-----螺紋底徑（由所選的梯形螺紋查出） 因只受壓力，所以只要滿足式子 σ=F/A≤[σ] 即可 其中，[σ]為許用拉應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，得 [σ] =600Mpa 所以，σ =F/A=6000×9.8÷3.14÷(552-51.52)=200,96≤600Mpa, 所以，此螺紋是滿足使用要求的。 8.3吊耳的受力分析及校核 吊耳在整個(gè)工作過(guò)程中，當(dāng)爪鉤向上拉被卸輪的時(shí)候，吊耳只受到了來(lái)自螺栓給它的向下的壓力。見(jiàn)下圖 圖8.4 吊耳受力分析 而且，壓力最大時(shí)是當(dāng)達(dá)到任務(wù)書上的最大拉力6噸力時(shí)，即每個(gè)爪鉤的拉力為2噸力，這時(shí)最大壓力為2噸力。吊耳的受力面積為A A = d.t d---螺栓直徑 t---吊耳 的厚度 校核； 同樣只要滿足σs =F/A≤[σ] 即可 σs---屈服強(qiáng)度 [σ]—許用壓應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)于45鋼，[σ]=355Mpa 那么，σs = F/A =2000×9.8÷80 =245Mpa 因此，吊耳的內(nèi)螺紋是滿足使用要求的。 8.4本章小結(jié) 本章是對(duì)設(shè)計(jì)中的零件做校核，主要是螺紋，爪鉤頭、吊耳等。校核的目的是為了確保零部件能滿足使用要求。不至于過(guò)載而損壞。 結(jié) 論 液壓拉馬主要應(yīng)用在一些大型機(jī)械的維修和裝配中，用于拆卸一些機(jī)械設(shè)備中的皮帶輪、齒輪、軸承等圓狀工件，這些工件都是過(guò)盈配合，連接比較緊密，人工拆卸比較費(fèi)力。它的設(shè)計(jì)主要分為二大部分，第一部分是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是液壓缸的選擇和油箱的設(shè)計(jì)和一些連接件的設(shè)計(jì)。第二部分是爪鉤的設(shè)計(jì)，主要是材料的選擇和螺栓的選擇等。它的原理是以液壓起動(dòng)桿直接前進(jìn)移動(dòng)，故推動(dòng)桿本身不做轉(zhuǎn)動(dòng)。鉤爪座又可以隨螺紋直接做前進(jìn)后退的調(diào)距，操作時(shí)只要把手前后小幅度擺動(dòng)，油壓起動(dòng)桿前移，鉤爪相應(yīng)后退，把被拉物體拉出。 參考文獻(xiàn) [1] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第一卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [2] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第二卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [3] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第四卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [4] 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—第五卷：機(jī)械工業(yè)出版社 1991 [5] 吳宗澤 羅圣國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)：高等教育出版社 1992 [6] 蔡春源 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ：冶金工業(yè)出版社 1979 [7]田克華 互換