【文章內(nèi)容簡介】 三維圖 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 模型： 圖 整體 模型圖 現(xiàn)在計算各個工作部件對基架的作用力和作用力矩 ]1[ 。 (1)計算登船梯跳板梯部分對基架的作用力和作用力矩： 登船梯 質(zhì)量 m=576kg 重力 G=mg=576kg179。 = 所以對于基架的作用力 F1= 質(zhì)心距離基架中心軸的距離 1d =+253mm= 所以對于基架的作用力矩 M1=F1179。 d1=178。 m (2)計算馬達對基架的作用力和作用力矩： 馬達的質(zhì)量 m179。 2=54179。 2=108Kg 重力 G=mg=108179。 = 所以對于基架的作用力 F2=1054N 質(zhì)心距離基架中心軸的距離 d2= 所以對于基架的作用力矩 M4=F2179。 d2=178。 m (3)整個回轉(zhuǎn)裝置及回轉(zhuǎn)上承臺及其上零部件對基架的作用力 經(jīng)差算整個回轉(zhuǎn)裝置及回轉(zhuǎn)上承臺及其上零部件總 重量約為 1200kg 所以 F3= 由于上承臺及回轉(zhuǎn)裝置對基架的作用力主要是重力而不是力矩，所以上承臺及回轉(zhuǎn)裝置對基架的力矩忽略不計即 M3=0 (4)計算基架本身的作用力和作用力矩： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 基架本身的質(zhì)量 m=43Kg 重力 G=mg=421..4N 不過，質(zhì)心距離基架中心軸的距離 d4=0mm 所以作用力矩 M4=0 因此，所有部件對基架的作用力 F=F1+F2+F3 +F4=+1054N++= 所有部件對支架的作用力力矩 M=M1+M2+M3+M4=178。 m+178。 m+0+0=178。 m 現(xiàn)在先設(shè)取基架的壁厚 h=20mm 所以基架的橫截面積 A=(∏ /4)*(^^2)=178。 Iz = (∏ /64)*(^^4) = σ=AF +ZYIM = 02 79 12 0204 90 20 4 ? =89MPa bs b sQ 2 3 5 3 7 5 M P an 4 / n 3 7 5 / 4 9 3 . 7 5 M P a??? ?? ? ?基 架 材 料 選 用 ， 抗 拉 強 度選 取 安 全 系 數(shù) ， 所 以 【 】 = 可見 σ略小于 【 ? 】，為安全起見，增加壁厚至 h=25mm 此時基架的橫截面積 A=(∏ /4)*( ^^2)=178。 Iz = (∏ /64)*(^^4) = σ=AF +ZYIM = 03 13 97 29 12 0205 46 20 4 ? =79Mpa 相差有點遠，所以 安全 。 回轉(zhuǎn)支架的設(shè)計 回轉(zhuǎn)支架是本設(shè)備極其重要的組成部份，它分別由上承臺、回轉(zhuǎn)齒輪、液壓馬達、減速箱、支架等部件組成?；剞D(zhuǎn)支架分別與基架及其 登船梯 相聯(lián)接 。 回轉(zhuǎn)支架由高扭矩低轉(zhuǎn)速液壓馬達通過四個主動齒輪帶動固定于上承臺的回轉(zhuǎn)齒輪來旋轉(zhuǎn)整個支架。 回轉(zhuǎn)齒輪是登船梯上的一個重要部件，選用無錫立達齒輪制造有限公司的產(chǎn)品。參考資料為公 司的齒輪樣本。 回轉(zhuǎn)齒輪選型計算流程圖： (1)確定回轉(zhuǎn)齒輪保持靜態(tài)時所承受的最大載荷 根據(jù)上述計算：可知軸向載荷 Fa=，傾覆力矩 M=178。 m (2)根據(jù)主機類型（應(yīng)用場合）確定靜態(tài)安全系數(shù) fs，見表 1。 選取靜態(tài)系數(shù) fs 為 (3)初步確定選用何種類型的回轉(zhuǎn)齒輪，并根據(jù)其計算 Fa’和 M’。 Fa’=fs179。 Fa=179。 = M’=fs179。 M=179。 178。 m =178。 m 初步確定使用 13三排滾柱式回轉(zhuǎn)齒 輪。 (4)在曲線表中查找能滿足要求的回轉(zhuǎn)齒輪型號，在曲線圖中標(biāo)出 Fa’和 M’的坐標(biāo)點。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 找到型號為 回轉(zhuǎn)齒輪能滿足要求。 (5)經(jīng)過核對， Fa’和 M’在靜態(tài)承載曲線和螺栓極限曲線的下方。 (6)完成回轉(zhuǎn)齒輪初步選型。 圖 回轉(zhuǎn)齒輪 圖 回轉(zhuǎn)齒輪二維圖 支架的下端與基架上端用法蘭方式聯(lián)接。 登船梯的設(shè)計 登船梯主要由跳板梯部分、回轉(zhuǎn)支架和回轉(zhuǎn)部分三 大部份組成，材料為 鋼材 。 登船梯的 回轉(zhuǎn)支架下 端 與回轉(zhuǎn)部通過螺栓連接 ， 回轉(zhuǎn)部分再與基架艦體連接（通過法蘭連接）。全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 跳板部分一端 上部通過油缸與回轉(zhuǎn)支架的支撐聯(lián)接用于 登船梯的上下升降之用，下部與支架 連接 。 回轉(zhuǎn)部分主要由液壓馬達、一對齒輪等組成，液壓馬達帶動小齒輪圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。 登船梯 的主要設(shè)計參數(shù)： (1)跳板部分長約 ，寬約 ； (2)最大上翹角度 +30176。 ； (3)最大下傾角度－ 30176。 ； (4)登船梯 內(nèi)側(cè)凈寬 1m； (5)登船梯跳板部分 高度 約為 ； (6)具體見設(shè)計圖紙 。 油缸的設(shè)計 油缸位于在固定 登船梯 的兩側(cè)與回轉(zhuǎn)支架上的支撐相連，主要用于 登船梯 的上 升和下降。油缸的設(shè)計依據(jù) 登船梯 的載荷及其油路壓力而確定，本項在詳細設(shè)計 之后再 給出具體規(guī)格。 在 液壓油缸 中使用液壓傳動系統(tǒng)，那么液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比，有何有缺點呢？ (1)在相同的功率工作的機械的重量指標(biāo)上，采用液壓傳動要比采用機械傳動的輕三分之一，在外形尺寸上也減小了近三分之一，最好的例子就是起重機了，起重機都是用液壓傳動的，這樣可以保證起重機自身重量輕，機身又可以小一些 ]7[ 。 (2)實際工作時液壓傳動容易實現(xiàn)往返運動，直接推動工作機構(gòu)。這里可以看看液壓千斤頂?shù)模饬κ┘咏o液壓油，液壓油指直接推動液壓活動件向上頂。通過液壓閥門控制施壓和放壓。 (3)易于實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的安全保護。液壓傳動比機械傳動操控起來更簡單而且省力，可提高液壓機械的勞動生產(chǎn)率和作業(yè)質(zhì)量。 (4)液壓傳動不需逐級調(diào)速，調(diào)速通用范圍比較大，可在較大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無極變速，工作平穩(wěn)性比較好，易實現(xiàn)過載保護 。 (5)液壓元件容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織專業(yè)化大批量生產(chǎn)，有利于提高生產(chǎn)效率進而提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成 本。 (6)液壓傳動中的的液壓油本身是可以當(dāng)做潤滑油，降溫劑的，這樣可以延長液壓元件的使用壽命，減輕液壓傳動設(shè)備的維護和保養(yǎng)的力度。 確定執(zhí)行元件的設(shè)計 執(zhí)行元件設(shè)計中應(yīng)注意的問題 (1)本套液壓 系統(tǒng)選擇液壓油缸作為執(zhí)行元件，油缸設(shè)計的主要參數(shù)包括油缸內(nèi)徑、活塞桿直徑、行程。油缸設(shè)計時應(yīng)注意以下幾個問題： ① 在保證所獲得的速度和推力下，應(yīng)盡可能使液壓缸的各部分結(jié)構(gòu)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，盡量做到液壓缸的結(jié)構(gòu)緊湊，加工，裝配和維修方便。 ② 盡量使活塞桿在承受最大負載時處于受拉狀態(tài)，若受壓應(yīng)具有良好的 縱向穩(wěn)定性，長行程的活塞桿伸出時，還應(yīng)加輔助支撐，避免活塞桿下垂。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 ③ 液壓缸熱脹冷縮時應(yīng)不受阻礙，所以液壓缸在安裝，固定時，液壓缸只能一端 定位。 ④ 根據(jù)液壓缸具體工作條件，考慮是否有緩沖，排氣和防塵裝置。 (2)油缸設(shè)計過程及校核計算 登船梯運動過程主要有兩個動作過程即登船梯升降和左右回轉(zhuǎn)，分別用兩個油缸和液壓馬達作為執(zhí)行元件。由于工作環(huán)境比較復(fù)雜，考慮到風(fēng)浪帶來的影響等，所以油缸的承受能力需要分析和校核。 ① 油缸主要幾何尺寸的計算 根據(jù) 要求，壓緊油缸壓緊時最大壓緊力為 12噸的力，現(xiàn)進行計算確定執(zhí)行 元件油缸的主要參數(shù)：油缸內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d、最大行程 S。 ： 計算公式： 10 FD P? －＝ （ 3－ 1） 式中 D――液壓缸內(nèi)徑（ m） F――液壓缸推力（ KN） P――選定工作壓力（ MPa） 其中，液壓缸推力已知，為 510? N。下面選取工作壓力： 液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是液壓缸時，其工作壓力可以根據(jù)最大負載或者是根據(jù)主機類型進行選擇。下面采用后一種原則選取執(zhí)行元件的工作壓力。下表是不同類型的主機所需執(zhí)行元件的工作壓 力： 表 31 按主機類型不同選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力 設(shè)備類型 機床 農(nóng)業(yè)機械、汽車工業(yè)、小型工程機械及輔助機構(gòu) 工程機械、重型機械、鍛壓設(shè)備等 船用系統(tǒng) 工作壓力 /Mpa 10 1016 1632 1225 根據(jù)上表，本套液壓系統(tǒng)是壓緊打捆機控制系統(tǒng)，屬船用系統(tǒng)工程機械，故選取工作壓力在 1225Mpa 范圍內(nèi)，現(xiàn)選取工作壓力為 12Mpa。 將 F＝ 510? N， P＝ 12Mpa 分別帶入計算公式中，得 D= PF?? ? = 2 ?? ? =，查手冊，將內(nèi)徑 D 按 GB/T23482020圓整成近似標(biāo)準(zhǔn)值得： D= ： 壓緊油缸工作時只承受軸向載荷，活塞桿直徑可以按簡單拉壓強度計算。此時：活塞桿直徑應(yīng)滿足： ? ?23 .5 7 1 0 Fd ??? － （ 3－ 2） 式中 d――活塞桿直徑 ??? ――活塞桿材料的許用應(yīng)力 活塞桿材料一般為 45 鋼，其許用壓應(yīng)力可以如下計算： ? ? sn??＝ 。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 式中 s? ――材料屈服強度， 45 鋼為 355Mpa n――安全系數(shù)，一般取大于 ，現(xiàn)取 3。 經(jīng)計算，可知 45 鋼的許用應(yīng)力為 118Mpa。 將 s? 和 F 帶入計算公式，得： d ? ? ??? ?? ?? ? 2 考慮到油缸活塞的設(shè)計，桿上鍵槽受力和油缸內(nèi)徑尺寸等因素，按 GB/T23482020 取活塞桿內(nèi)徑為： d＝ 55mm. S 的確定 液壓缸的行程 S，主要是依據(jù)機構(gòu)的運動要求而定。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，壓緊油缸前伸距離為 140mm，取液壓缸的行程為 140mm。 活塞桿三維實體如圖所示： 圖 活塞桿三維圖 (3)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及校核 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括缸筒壁厚、缸底厚度等。 ① 缸筒壁厚 A．缸徑選擇 油缸可以按標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑選取，上面我們已經(jīng)計算出液壓缸筒內(nèi)徑，查手冊可知，當(dāng)工作壓力小于 16Mpa 時，缸徑為 125mm時，缸外徑為 152mm。 B．厚度校核 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 當(dāng)缸內(nèi)徑與壁厚的比 16D??，按薄壁筒計算； 16D???時按中壁計算。 當(dāng) D=152mm， ? ＝ ， D??16按中壁缸筒校核。下面是校核過程： 缸筒材料為 45 缸，按第四強度理論校核，公式如下 ? ?? ?2 .3 y yDp cp? ????? （ 3－ 3） 式中 ??? ――材料的許用應(yīng)力， 45 鋼許用應(yīng)力為 100Mpa yP ――測試壓力，取工作壓力的 倍，即 yP =14 ? = ? ――強度系數(shù)，對于無縫鋼管取為 1。 c ――計入壁厚公差即腐蝕的附加厚度，通常圓整為標(biāo) 準(zhǔn)厚度。 帶入公式中得 mmc )( ????? ??? 比較得壁厚 ? ＝ 。 ② 缸底壁厚 當(dāng)缸底有油孔時， ? ?? ? yPDhD Dd ?? ?（ 3－ 4） 式中： h――缸底厚度（ m）， D――缸底內(nèi)徑 (m)， yP ――試驗壓力 (MPa)，取 24Mpa。 ??? 缸底材料的許用應(yīng)力， 45 缸取 118MPa。 0d 為 20mm。 計算圓整得缸底厚度為 35mm。 ③ 缸筒三維實體 三維實體是用 CATIA 創(chuàng)建，如圖： 圖 缸筒三維圖 (4)液壓缸的聯(lián)接設(shè)計及校核 液壓缸的聯(lián)接主要包括缸蓋聯(lián)接、活塞與活塞桿聯(lián)接、銷軸及耳環(huán)的聯(lián)接。 ① 缸蓋聯(lián)接設(shè)計與校核 缸蓋聯(lián)接采用對焊聯(lián)接。焊縫 如圖 所示為對焊： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 缸蓋焊接示意圖 焊縫底徑取 134mm。 下面進行焊縫拉應(yīng)力的校核計算： 計算公式： 2212()4FDD? ? ?? ?（ 3－ 5） 式中 F――液壓缸輸出的最大推力，取最大負載 510? N； 1D ――液壓缸底外徑，前面已經(jīng)確定，為 ， 2D ――焊縫底徑取為 ， ? ――焊接效率一般取 。 帶如數(shù)據(jù)計算，得 ????? ?4)(225? 29Mpa 缸筒材料為 Q235A，采用 的焊接方式為對接焊， V 型坡口。查手冊知許用拉應(yīng)力為：??? ＝ 145Mpa。比較可知，采用焊接聯(lián)接強度符合要求 ]6[ 。 ② 活塞與活塞桿聯(lián)接 A．結(jié)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計壓緊油缸活塞與活塞桿之間的聯(lián)接靠卡鍵與軸肩將活塞固定在活塞桿上，結(jié)構(gòu)如圖 所示： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 活塞與活塞桿聯(lián)接示意圖 壓緊油缸工作時壓緊油缸前伸，右側(cè)軸肩處受壓，卡鍵處也受壓