【正文】 5） 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ???????????????????? ? ? （ 36） 集成油路的選擇 ??????????????????????? ?（ 39） 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ???????????????? ? ?????? （ 40） 液壓泵的 安裝方式 ???????????????? ? ????? （ 40） 泵組聯(lián)接 ????????????????????? ? ???? （ 40） 七 總結(jié) ????????????????? ????? ?? ?? ? ?（ 41） 八 致謝 ????????????????? ????? ?? ?? ? ?（ 42） 九 參考文獻 ????????????? ?????? ? ?? ? ??（ 42） 一 緒 論 課題的來源及意義 汽車輪轂軸承的發(fā)展概況 及性能比較 汽車輪轂軸承 單元是汽車的重要安全零件，其 作用主要是承受汽 車的重量并為輪轂的傳動提供精確的向?qū)А? 畢 業(yè) 設(shè) 計 畢業(yè)設(shè)計題目： 轎車輪轂軸承單元鉚合裝配專用設(shè)備的液壓系統(tǒng)設(shè)計 轎車輪轂軸承單元鉚合裝配專用設(shè)備的 液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘要： 汽車輪轂軸承單元的鉚合裝配具有顯著的優(yōu)點，但目前國內(nèi)仍然沒有用于汽車輪轂軸承單元的鉚合裝配的專用設(shè)備，本設(shè)計填補了這一空白。 focus on the overall programme of analysis and design and machine tool bed Based on the design of the assembly, hydraulic ponents in this equipment is very important, Circuit design analysis, design and calculation of the hydraulic ponents. Key words: automobile； Hub Bearing Unit； spinning； Hydraulic system。重量變輕了，可以減小零件的加工質(zhì)量和汽車的重量使得燃油量減少，經(jīng)濟 效益提高，環(huán)保方面也符合現(xiàn)代的社會要求。 a 第一代輪轂軸承 b 第二代輪轂軸承 c 第三代輪轂軸承 圖 11 輪轂軸承單元示意圖 第一代 輪轂軸承組件 （如圖 ） 是由 SKF 在 1938 開始生產(chǎn)，這是用于轎車車輪的雙列角接觸球軸承 。軸承的接觸角根據(jù)車輪載荷狀態(tài)的特征進行優(yōu)化。其外圈含有一個 整 體式凸緣，以取代分離輪轂的功能。其他設(shè)計細節(jié)與第一代輪轂軸承單元相似。在這種應(yīng)用配置中，外圈用螺釘固定到懸掛系統(tǒng)架上，而內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)。軸承的動態(tài)載荷承載能力得到充分加強，這是因為軸承中 有一道容納內(nèi)向球組的獨立內(nèi)圈。在主動車輪應(yīng)用中，扭矩通過一個漸開線花鍵傳遞到內(nèi)圈。 第四代輪轂軸承單元 HBU4（如圖 ） ：第四代是把等速萬向節(jié)與軸承做成整體化，這種形式廢除輪轂 花鍵軸，更加小型化，安裝更加合理。 當 前 代汽車輪轂軸承單元的裝配形式 輪轂軸承單元是一個 由多個零件 合成的組件，經(jīng)過預(yù)先調(diào)節(jié)并一次性終身潤滑。 當代國內(nèi)外輪轂軸承的裝配形式只有有兩種：一種是鎖緊螺母連接，另一種是軸斷鉚合緊固連接。這種裝配技術(shù)克服了現(xiàn) 有的螺母卡緊式的缺點，具有諸多優(yōu)勢： 省材 —— 用于非驅(qū)動輪的軸鉚合式輪轂軸承單元可比傳統(tǒng)的螺母卡緊式單元減輕重量 400g 以上； 節(jié)能 —— 軸鉚合式裝配節(jié)省單元的零件數(shù)量，簡化工藝，能減少制造環(huán)節(jié)的能量消耗；使用輕量化的軸鉚合式輪轂單元可減輕轎車車輪質(zhì)量，降低燃油消耗率，節(jié)省燃油； 安全 —— 不可逆的鉚合裝配，能避免螺紋防松結(jié)構(gòu)所存在的安全隱患，提高汽車使用的安全性； 高效 —— 制造一個螺母需用時 1 分鐘，車削凸緣軸上的螺紋需用時 30秒以上，再完成單元裝配及軸向卡緊力的調(diào)整需用時 2分鐘以上；而軸鉚合式裝配省去了螺母制造的螺紋車削，整個裝配過程用時在 5~7 秒以內(nèi)，單是裝配效率就可提高 20 倍以上！ 環(huán)保 —— 降低整車燃油消耗的同時，減少了汽車的排放，有利于環(huán)保； 近凈成型 —— 無切削加工方法，可實現(xiàn)凈形加工。而 新的結(jié)構(gòu)是通過軸端的旋壓成形，使帶凸緣的內(nèi)圈產(chǎn)生塑性變形，從而與小內(nèi)圈壓緊。 10 （ a） （ b） （ c） 圖 15 另一方面， 因為輪轂單元的最薄弱的環(huán) 節(jié)不是鎖緊位置，而是凸緣根部，而通過FEM 分析可知，小內(nèi)圈在汽車行駛過程中所承受的軸向載荷不是很高， 通過對當前的輪轂單元的結(jié)構(gòu)分析，我們認為其軸承組件部分還可進一步精減，只要將帶凸緣的軸在端部直接旋壓成滾道形狀，就可省略小內(nèi)圈，達到軸承組件零件數(shù)目的絕對最小化，進一步精減輪轂單元的結(jié)構(gòu)，提高可靠性，降低生產(chǎn)成本。輪轂軸承單元專用鉚合設(shè)備的鉚合過程的壓力都由液壓系統(tǒng)的主油缸提供，其工作遠遠壓力高于其他的工作要求。為滿足以上的要求，本課題要對主油缸，送料缸和液壓系統(tǒng)的各組成元件的連接和型號進行選擇和設(shè)計。 中國的擺輾研究開始于 70 年代初期。因此， 80 年代中期以來，中國擺輾設(shè)備的研制開發(fā)處于停止狀態(tài)，而只是進 口瑞士和波蘭的擺輾機。 對此零件的擺輾加工是軸向鉚裝，適于采用立式加工避免受自身重力的影響。因此，應(yīng)將零件的形狀分類，尺寸分級，把機床系列化來解決這一矛盾。我們利用 CAD 技術(shù)， 采用國際先進的 3D 設(shè)計軟件 pro/engineer 進行汽車輪轂軸承單元的 3D建模，并對產(chǎn)品的裝配關(guān)系結(jié)構(gòu)進行必要的分析。裝配過程中的定位都采用設(shè)計的定位基準。 軸承單元軸鉚合裝配的認識 軸承單元軸鉚合裝配的 過程 在韶關(guān)東南軸承有限公司參觀中，了解到 以普通車床改裝的簡易旋壓試驗裝置 。 圖 19 壓制成形的輪轂軸承 輪轂軸承單元軸鉚合裝配旋壓過程的分析 傳統(tǒng)的軸鉚裝工藝采用所謂的“回轉(zhuǎn)式鍛壓” 或“搖擺模鍛”。沖頭圍繞著 O點在輪轂軸上方作軌跡運動。雖然由于沖頭呈 θ 傾角加工載荷減小，但鉚裝過程中對組件施加的軸向和徑向載荷會對軸承性能造成潛在的不利影響 ， 如滾動體和滾道變形或產(chǎn)生壓痕。進入第二階段，沖頭壓力傳遞到內(nèi)圈，內(nèi)圈載荷迅速增大。因此， 加工大尺寸工件時，需要很大的壓力，而且當運用于軸承上時，變形往往超出中心區(qū)域。 由于此工藝要求，所以本旋壓機床必須具有以下特點： 1）動力頭能產(chǎn)生足夠的徑向力、軸向力，電動機要有足夠的功率。對軸承需進行良好的冷卻與潤滑。所謂擺動輾壓，是利用一個帶圓錐形的上模對毛坯局部加壓，并繞中心連續(xù)滾動的加工方法．擺動輾壓工作原理如圖 21 所示。 擺頭運動軌跡不僅對金屬流動和填充影響很大 , 而且對電機功率及設(shè)計剛度等均有影響 , 特別是對于形狀不同的鍛件成型影響更大 。 擺動輾壓的特點 （ 1）省力。 （ 3） 擺動輾壓適合加工薄 而形狀復(fù)雜的餅盤類鍛件。 （ 5）設(shè)備投資少，制造周期短，見效快，占地面積小。在滾壓過程中，忽略工件和模具的彈性變形，也忽略工件在徑向的塑性變形，則 AOB 是過圓心的直線。 多立柱式方案：機床對中性好，剛度強，鋼性特佳，結(jié)構(gòu)永不變形，使用壽命長。綜合考慮，選擇四柱式液壓機床結(jié)構(gòu)。整個過程的運動置于動力頭內(nèi)。進給傳動系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)進行驅(qū)動。 根據(jù)運動系統(tǒng)組合的不同，擬定以下布局方案。 與傳統(tǒng)鉚合機床相比，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)更加簡單，把兩個運動分開，省去了原來復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?？蚣苁浇Y(jié) 構(gòu)剛性好、精度高、搞偏載能力強。 設(shè)計要求 主機應(yīng)用兩個液壓油缸，分別是主油缸、送料油缸。 以下是各油缸的參數(shù)要求：根據(jù)鉚裝要求主油缸載荷為 150KN，送料 油缸載荷計算如下： 送料軌道是鑄鐵對鑄鐵，且沒有滾珠滾柱滑動， 鑄鐵一鑄鐵的動滑摩擦系數(shù)實驗值 0． 07～ 0． 15， 運動速度 ，起動時有加速過程， 取最大值 摩擦系數(shù) ?? 。主油缸行程 S根據(jù)工作情況，工作要求，空間局限以及節(jié)能環(huán)保等因素的要求嚴格安裝油缸標準行程系列，選取 S=50mm（參照《機械設(shè)計手冊》第四部分第 23173 頁表 ）；送料缸上下料勻速，均要求 為 200mm/s。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。標準表如下： 表 4 按載荷選擇工作壓力 載荷 /kN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 27 工作壓力 /mpa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5～ 7 通過對尺寸限制，閥、泵等元件的壓力要求限制，以及成本等因素的考慮，結(jié)合上表的標準，現(xiàn)選取系統(tǒng)工作壓力為 P = 5 Mpa。根據(jù)工 作壓力 20，取往復(fù)速度比 ? =2，即 Dd 22? 根據(jù)上式可以求得 D為： 212221 )(???? ? 12121 )(???? ? mmM pa M paM paM paM paD 85 )( ????? ?? ? 根據(jù)標準系列選取 D=220mm 對應(yīng)的油桿外徑 d為： 1 1 . 4 6 12 2 0 1 2 3 . 4 81 . 4 6d D m m m m? ???? ? ? 根據(jù)標準值，選取油缸外徑為 d=125mm。其中拉桿按強度核算進行選擇。代入 d0 ，算得缸底厚度 h 25 . 57 m m0. 02 55 7m110)( ???? ????h 出于安全考慮確定缸底厚度為 h=35mm。根據(jù)鉚裝要求，鉚合過程中主油缸速度可調(diào)，油路中串調(diào) 單向調(diào)速閥 。再利用可調(diào)節(jié)流閥降低送料油缸的流量，控制速度在 。 p?? 的精確計算要待選定并繪制管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。还苈泛唵?、流速不大的，取 p?? =（ ） Mpa，管路復(fù)雜，進口有調(diào)速閥的，取 p?? =（ ） 34 Mpa。 Kwwmpaqpppvpp m i n/ 336 ??? ????? ?? 因為電動機允許在短時間超載一般為 25%。 d＝ 同理選取回油管的外徑為 34mm,壁厚為 2mm 2）管道壁厚δ ? ?2pd? ?? 油管材料采用 20 號鋼（ 20 號冷拔無縫鋼管） nb?? ?][ 管道材料的抗拉強度 MPab 610?? n為安全系數(shù) (對鋼管來說 ,p7Mpa時 ,取 n=8。 五 液壓系統(tǒng)的性能驗算 系統(tǒng)壓力損失計算 泵的最大工作壓力： 1p p p? ???? 所選的額定壓力一般要比最大工作壓力大 20％～ 60％。 實際流速： 322 4 10 845 /vqv m sd????? ? ??， 雷諾數(shù) 230050 10e vdR ? ??? ? ? ?? 37 明顯為層流。 為提高冷卻效率，可將液壓油箱的容量予以適當?shù)脑龃?，以 滿足設(shè)計要求 ， 其中油箱底腳設(shè)計高為 200mm。液壓控制裝置則包括組成液壓系統(tǒng)的各種閥類元件及其連接體。 本液壓系統(tǒng)采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，用厚度為 4mm 的鋼板焊接，頂蓋加厚并用螺釘通過焊在箱體上的角鋼加以固定。油箱底面設(shè)置有傾斜度，并在最低處設(shè)置放油塞。本設(shè)計中過濾器距油箱底面為 60mm。 (4)空氣濾清器與液位計的設(shè)置 空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物，兼作加油口用。 (5)放油口與清洗窗的設(shè)置 油箱底面做成傾斜，在最低處設(shè)放油口，平時用螺塞 堵住，換油時將其打開放走污油。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。綜合考慮現(xiàn)采用板式結(jié)構(gòu)，又考慮系統(tǒng)液壓元件的數(shù) 量不多，系統(tǒng)不會太復(fù)雜，集成塊連接和疊加閥連接不需用到，故采用的液壓油路板結(jié)構(gòu)。 （ 4）液壓元件之間的距離 應(yīng)大于 5mm，換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導(dǎo)閥以及壓力表等可適當伸到液壓油路板的輪廓線外，以減小油路板尺寸。 臥式安裝，電動機與液壓泵的同軸度不易保證，同時要考慮液壓泵的吸油高度，吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴格。 （ 1）電動機的類型選擇 由于液壓泵通常在空載下啟動，故對電動機的起動轉(zhuǎn)矩沒有過高要求，負荷變化比較平穩(wěn)，起動次數(shù)不多，因此采用 Y 系列籠型異步電動機。其參數(shù)為：額定功率 ，同步轉(zhuǎn)速 960r/min，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min,滿載電流 7A，滿載效率 81%，滿載功率因數(shù) 。其基本參數(shù)如下： 44 半聯(lián)軸器與電動機軸及齒輪泵的配合采用 H7/k6，在實際安裝時，應(yīng)使電動機軸與液壓泵軸的同軸度誤差不大于 ,軸線的傾角不大于 40’。 圖 電動機與液壓泵的聯(lián)接示意圖 1— 電動機 2— 底板 3— 墊板 4— 油箱蓋 5— 法蘭盤 6— 齒輪泵 七 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計是本人第一次有系統(tǒng)地獨立地設(shè)計一個題目，因此得到了極大的鍛煉和提高。 本次畢業(yè)設(shè)計也為自己今后從事設(shè)計工作打下了良好的