【正文】 2 1 7 7 .5P M p a M p a??，即活塞桿的強(qiáng)度足夠 。 確定包容件加熱及被包容件冷卻溫度 由于此次設(shè)計(jì)的過(guò)盈連接的直徑較小，故在用脹縮法裝配時(shí)采用冷卻被包容件的方法進(jìn)行裝配。由機(jī)械設(shè)計(jì)可得冷卻溫度 T 為 m ax 031 10 oTtd?? ??? ? ?? 其中 0? — 為裝配時(shí)為了避免配合面互相擦傷所需的最小間隙。通常采用同樣公稱(chēng)直徑的間隙配合 H7/g6 的最小間隙 1? — 為被包容件材料的線膨脹系數(shù) 0t — 為裝配環(huán)境的為溫度 20 查閱 參考文獻(xiàn) [5]《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 可得 0 7um?? ， 0t =25， 1? =20 代入數(shù)據(jù)得 635 4 7 2 5 9 72 0 1 0 2 5 1 0TC ?? ?? ? ? ? ?? ? ? 即在裝配時(shí)應(yīng)先將活塞桿冷卻至 97C?? 左右再進(jìn)行裝配 3 螺旋傳 動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用 螺旋傳功是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 根據(jù)螺桿和螺母的相對(duì)關(guān)系，螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式，主要有一下兩種：一種是螺母移動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，多用于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中；一種是螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，多用于起重器或螺旋壓力機(jī)中。 螺旋傳動(dòng)根據(jù)用途的不同，可分為以下三種類(lèi)型： 1）傳力螺旋。 它以傳動(dòng)動(dòng)力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，用以克服工件阻力，如各種起重或加壓裝置的螺旋。這種 傳力螺旋主要承受很大的軸向力，一般為間歇性工作，每次的工作時(shí)間較短，工作速度也不高，而且通常需要由反向自鎖能力。 2）傳導(dǎo)螺旋。 它以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也承受較大的軸向載荷，如機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋等。傳導(dǎo)螺旋需要在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，因此要求具有較高的傳動(dòng)精度。 3）調(diào)整螺旋。 它用于調(diào)整和固定零件的相對(duì)位置，如機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，一般空載下調(diào)整。 螺旋傳動(dòng)根據(jù)螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋?；瑒?dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，便與制造，易于自鎖，但其主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低，磨損快、傳動(dòng)精度低等。相反，滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是靜壓螺旋還需要供油系統(tǒng)。因此只有在高精度。高效率的重要傳動(dòng)中宜采用，如數(shù)控、精密機(jī)床、測(cè)試裝置或自動(dòng)控制系統(tǒng)中的螺旋傳動(dòng)等。本次設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。 21 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) 螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)主要指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的共作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)由直接關(guān)系，當(dāng)螺桿短而粗且垂直布置時(shí)，可以利用螺母本身作為支承。當(dāng)螺桿細(xì)長(zhǎng)且水平布置時(shí)，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿的工作剛度。 螺母的結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和刨分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適合咋精度要求較低的螺旋中使用。對(duì)于經(jīng)常雙向傳動(dòng)的傳導(dǎo)螺旋，為了消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動(dòng)時(shí)的空行程，常常采用組合螺母和刨分螺母。 滑動(dòng)螺旋采用的螺紋類(lèi)型有矩形、梯形和鋸齒形。其中以鋸齒形和梯形運(yùn)用最廣。螺桿常用右旋螺紋。傳力螺旋和調(diào)整螺旋要求自鎖時(shí)，應(yīng)采用單線螺紋。對(duì)傳導(dǎo)螺旋，為了提高其傳動(dòng) 效率及直線運(yùn)動(dòng)速度，可采用多線螺紋。此次設(shè)計(jì)采用的是鋸齒形整體螺母。 螺桿和螺母的材料 螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺母材料除了要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨。常用材料如表 31 表 31 螺旋副 材料牌號(hào) 應(yīng)用范圍 螺桿 Q235 、 Q273 、 45 、 50 材料不經(jīng)熱處理，適用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng) 40Cr、 65Mn、 T1 40WMn 材料要熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng) 9Mn2V、 CrWMn、 38CrMoAl 材料要熱處理，以提高尺寸穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng) 螺母 ZCuSn10Pl、 ZCuSn5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng) ZCuAl9Fe4Ni4Mn2（鑄鋁青銅） ZCuZn25Al6Fe3Mn3（鑄鋁黃銅） 材料的耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。尺寸較大的，螺母可采用鋼或鑄鐵 滑動(dòng)螺旋傳 動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)初始參數(shù)： 已知螺桿的工作載荷約為 F=100KN。為了有良好的自鎖性能，此次設(shè)計(jì)采用鋸齒 22 形螺紋，查閱 參考文獻(xiàn) [5]《機(jī)械設(shè)計(jì)師》上冊(cè)圖 183 可知鋸齒形螺紋 牙形半角 β=15，高徑比 ψ=2。由《機(jī)械設(shè)計(jì)師》上冊(cè)表 1810查取滑動(dòng)螺旋副材料的許用比壓 []p =13 18（ 810 級(jí)精度），此次設(shè)計(jì)取 []p =18。摩擦系數(shù)取 f= 40 號(hào)鋼，螺母材料用鑄鐵。 從耐磨觀點(diǎn)計(jì)算所需的中徑 2d 32 1 0 0 1 00 . 8 / [ ] 0 . 8 3 4 . 2 52 . 5 1 8d F p m m? ?? ? ? ?? 選取 2d = 螺距 P=7mm 公稱(chēng)直徑： 2 0 .7 5 ( 3 4 .7 5 0 .7 5 7 ) 4 0d d p m m m m? ? ? ? ? ? ? ? ?3 1 .7 3 5 5 3 4 4 0 7 1 .7 3 5 5 3 4 2 7 .8 5d d p m m m m? ? ? ? ? ? ? 4c 2a = 40 + 2 177 67 7 = 41. 648 738DD? ? ? ? 自鎖性的判斷和螺母 0 .1 4a r c ta n ( ) a r c ta n ( ) 8 .2 1c o s c o s 1 4f? ? ?? ? ?（ ρ為當(dāng)量摩擦角） 若 tanpd??? ，則滿(mǎn)足自鎖要求。 代入數(shù)據(jù)得 t a n 3. 14 40 t a n( 8. 21 ) 18 .1d ?? ? ? ? ? 故滿(mǎn)足自鎖要求。 計(jì)算螺母高度： mmHmmdH 70, ????? 取? 確定旋合圈數(shù)： 70n= 107HP ?? 已知：工作載荷 F=。螺桿大徑 d=40mm， 螺母旋合圈數(shù) n=10，螺桿為 40 號(hào)鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表 1811可得 s =300 paM? ， =54 paM? 。螺母為鑄鐵 =40 paM? , b=50 paM? ①耐磨性校核 螺紋工作高度： 1 P mm?? 螺旋副壓強(qiáng)21100000 1 7 . 4 43 . 1 4 3 4 . 7 5 5 . 2 5 1 0Fp d H n? ? ? ? ?? ?? ? ? ? 即耐磨性合格。 23 ② 螺桿強(qiáng)度校核 計(jì)算危險(xiǎn)斷面的當(dāng)量應(yīng)力 22 22 2 2334 4 10 00 003 = [ ] 27 .85dFT Mpadd?? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ??????? ? ? ? 故螺桿強(qiáng)度通過(guò)。 ③ 螺母螺牙強(qiáng)度校核 牙根部寬度 ? ?0 .7 4 0 .7 4 7 5 .1 8b p m m m m? ? ? ? 1）計(jì)算螺牙切應(yīng)力： 螺桿 ? ?3100000 2 2 . 0 6 53 . 1 4 2 7 . 8 5 5 . 1 8 1 0F M p a M p ad b n???? ? ? ?? ? ? 螺母 ? ?4100000 1 4 . 73 . 1 4 4 0 5 . 1 8 1 0F M p aD b n?? ? ? ?? ? ? 即螺母螺桿的切應(yīng)力強(qiáng)度合格 2）計(jì)算彎曲應(yīng)力 螺桿 ? ?133 3 1 0 0 0 0 0 5 . 2 5 6 7 . 0 83 . 1 4 2 7 . 8 5 5 . 1 8 1 0b bFH M p ad b n??? ??? ? ? ?? ? ? 螺母 ? ?12243 3 1 0 0 0 0 0 5 . 2 5 4 4 . 83 . 1 4 4 0 5 . 1 8 1 0b bFH M p aD b n? ??? ? ? ?? ? ? 螺牙彎曲強(qiáng)度合格 ④ 穩(wěn)定性校核 長(zhǎng)度系數(shù) ????? .螺桿受壓長(zhǎng)度 150l mm? 4 0 . 6 8 0 1 2 . 9 7 4 02 7 . 7 5? ??? ? ? ? 故無(wú)需校核穩(wěn)定性 24 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)參考了現(xiàn)有的一些結(jié)構(gòu)，像缸體端蓋的整體連接方式，調(diào)壓閥閥體的結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)使液壓缸的密封性較好，工藝性好，成本較低。在設(shè)計(jì)截止閥和調(diào)壓閥都考慮了缸體的整體尺寸，為了達(dá)到精簡(jiǎn)尺寸的目的，都采用了比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但在設(shè)計(jì)密封圈時(shí)，沒(méi)有使用 O 型密封圈，而采用了密封性更好的 Y 型密封圈， Y 型密封圈較 O 型密封圈具有較好的耐磨性和密封性。這次設(shè)計(jì)涉及到幾個(gè)彈簧選擇，在設(shè)計(jì)回 程彈簧時(shí)，為了使彈簧的最大壓縮力不影響液壓缸的工作力，在查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇參數(shù)時(shí)，盡量選擇的參數(shù)使彈簧有較小剛度，這樣彈簧的在最大壓縮量的情況下彈簧不致過(guò)大。在設(shè)計(jì)調(diào)壓閥彈簧時(shí)，彈簧的壓縮要與螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)要有一定的線性關(guān)系，這樣能比較準(zhǔn)確的調(diào)整進(jìn)油的壓力。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)腳彈簧時(shí)，盡量考慮到鉆孔的尺寸即可。 此次的設(shè)計(jì)的液壓缸的活塞桿 與活塞的設(shè)計(jì)同平常的設(shè)計(jì)過(guò)程一樣，只是在考慮密封時(shí)，也是使用的 Y型密封圈，同時(shí)在活塞上都加了支承環(huán)，和在端蓋上加了導(dǎo)向環(huán)，以增加對(duì)中性。 鑒于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制， 本論文在許多 方面做得還不夠完善，由于時(shí)間倉(cāng)促，本論文中的還存在以下問(wèn)題有待解決 怎樣選擇更簡(jiǎn)單合理的截止閥和進(jìn)油口單向閥 、 選擇什么樣的密封圈更合理 、 螺旋傳動(dòng)是選擇梯形螺紋還是鋸齒形螺紋 等等。 25 參考文獻(xiàn) [1] 任濟(jì)生，唐道武，馬克新 ..機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) .徐州 :中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， [2] 胡成立 .材料成型基礎(chǔ) .武漢 :武漢理工出版社， [3] 毛平準(zhǔn) .互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， [4] 沈興全 .液壓傳動(dòng)與控制 .北京 :國(guó)防工業(yè)出版社， [5] 吳宗 澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) （上、下冊(cè)） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [6] 濮良貴， 紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) .西安，西北工業(yè)大學(xué)出版社， [7] 王文斌 .機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（新版） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [8] 孫桓，陳作模，葛文杰 ..機(jī)械原理 .北京：高等教育出版社， [9] 雷天覺(jué) .液壓工程手冊(cè) M. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1990. 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