【正文】 dd M p ad ?? ?? ? ?? 因為 m a x 1 6 9 .9 2 1 7 7 .5P M p a M p a??，即活塞桿的強度足夠 。 確定包容件加熱及被包容件冷卻溫度 由于此次設(shè)計的過盈連接的直徑較小，故在用脹縮法裝配時采用冷卻被包容件的方法進行裝配。由機械設(shè)計可得冷卻溫度 T 為 m ax 031 10 oTtd?? ??? ? ?? 其中 0? — 為裝配時為了避免配合 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]《 機械設(shè)計手冊 》 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 ?? ?? ? ? ? ?? ? ? 即在裝配時應(yīng)先將活塞桿冷卻至 97C?? 左右再進行裝配 3 螺旋傳動設(shè)計計算 螺旋傳動的類型和應(yīng)用 螺旋傳功是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。 根據(jù)螺桿和螺母的相對關(guān)系，螺旋傳動的常用運動形式，主要有一下兩種：一種是螺母移動，螺桿轉(zhuǎn)動，多用于機床進給機構(gòu)中；一種是螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動，多用于起重器或螺旋壓力機中。 螺旋傳動根據(jù)用途的不同，可分為以下三種類型： 1）傳力螺 旋。 它以傳動動力為主，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。 它以傳遞運動為主，有時也承受較大的軸向載荷，如機床進給機構(gòu)的螺旋等。傳導(dǎo)螺旋需要在較長的時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，因此要求具有較高的傳動精度。 3）調(diào)整螺旋。 它用于調(diào)整和固定零件的相對位置，如機床、儀器及測試裝置中的微調(diào)機構(gòu)的螺旋。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，一 般空載下調(diào)整。 螺旋傳動根據(jù)螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋?；瑒勇菪Y(jié)構(gòu)簡單，便與制造，易于自鎖，但其主要缺點是摩擦阻力大，傳動效率低，磨損快、傳動精度低等。相反，滾動螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動效率高，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。高效率的重要傳動中宜采用，如數(shù)控、精密機床、測試裝置或自動控制系統(tǒng)中的螺旋傳動等。本次設(shè)計采用滑動螺旋傳動。 21 滑動螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 滑動螺旋的結(jié)構(gòu) 螺旋傳動的結(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，可以利用螺母本身作為支承。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時，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)簡單，但由磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補償，只適合咋精度要求較低的螺旋中使用。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導(dǎo)螺旋，為了消除軸向間隙和補償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動時的空行程，常常采用組合螺母和刨分螺母。 滑動螺旋采用的螺紋類型有矩形、梯形和鋸齒形。其中以 鋸齒形和梯形運用最廣。螺桿常用右旋螺紋。傳力螺旋和調(diào)整螺旋要求自鎖時，應(yīng)采用單線螺紋。對傳導(dǎo)螺旋，為了提高其傳動效率及直線運動速度，可采用多線螺紋。此次設(shè)計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度和耐磨性。螺母材料除了要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料配合時摩擦系數(shù)小和耐磨。常用材料如表 31 表 31 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 螺桿 Q235 、 Q273 、 45 、 50 材料不經(jīng)熱處理，適用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 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 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 螺母 ZCuSn10Pl、 ZCuSn5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2（鑄鋁青銅） ZCuZn25Al6Fe3Mn3（鑄鋁黃銅） 材料的耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。尺寸較大的，螺母可采用鋼或鑄鐵 滑動螺旋傳 動的設(shè)計計算 設(shè)計初始參數(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)計采用鋸齒 22 形螺紋，查閱 參考文獻(xiàn) [5]《機械設(shè)計師》上冊圖 183可知鋸齒形螺紋牙形半角 β=15，高徑比 ψ=2。由《機械設(shè)計師》上冊表 1810查取滑動螺旋副材料的許用比壓 []p =13 18（ 810級精度），此次設(shè)計取 []p =18。摩擦系數(shù)取 f= 40 號鋼，螺母材料用鑄鐵。 從耐磨觀點計算所需的中徑 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 公稱直徑： 2 ( 7 ) 40d d p m m m m? ? ? ? ? ? ? ? ?3 40 7 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 ?? ? ? ? ? 故滿足自鎖要求。 計算螺母高度： 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號鋼，查《機械設(shè)計師手冊》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 螺桿強度校核 計算危險斷面的當(dāng)量應(yīng)力 22 22 2 2334 4 10 00 003 = [ ] 27 .85dFT Mpadd?? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ??????? ? ? ? 故螺桿強度通過。 ③ 螺母螺牙強度校核 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)力強度合格 2）計算彎曲應(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? ??? ? ? ?? ? ? 螺牙彎曲強度合格 ④ 穩(wěn)定性校核 長度系數(shù) ????? .螺桿受壓長度 150l mm? 4 0 . 6 8 0 1 2 . 9 7 4 02 7 . 7 5? ??? ? ? ? 故無需校核穩(wěn)定性 24 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計參考了現(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)計使液壓缸的密封性較好，工藝性好，成本較低。在設(shè)計截止閥和調(diào)壓閥都考慮了缸體的整體尺寸，為了達(dá)到精簡尺寸的目的，都采用了比較簡單的結(jié)構(gòu)，但在設(shè)計密封圈時，沒有使用 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)計涉及到幾個彈簧選擇，在設(shè)計回程彈簧 時，為了使彈簧的最大壓縮力不影響液壓缸的工作力，在查《機械設(shè)計手冊》選擇參數(shù)時，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大。在設(shè)計調(diào)壓閥彈簧時，彈簧的壓縮要與螺栓的轉(zhuǎn)動要有一定的線性關(guān)系，這樣能比較準(zhǔn)確的調(diào)整進油的壓力。在設(shè)計轉(zhuǎn)動腳彈簧時，盡量考慮到鉆孔的尺寸即可。 此次的設(shè)計的液壓缸的活塞桿 與活塞的設(shè)計同平常的設(shè)計過程一樣，只是在考慮密封時，也是使用的 Y型密封圈，同時在活塞上都加了支承環(huán)，和在端蓋上加了導(dǎo)向環(huán)，以增加對中性。 鑒于時間和實驗條件的限制， 本論文在許多方面做 得還不夠完善，由于時間倉促，本論文中的還存在以下問題有待解決 怎樣選擇更簡單合理的截止閥和進油口單向閥 、 選擇什么樣的密封圈更合理 、 螺旋傳動是選擇梯形螺紋還是鋸齒形螺紋 等等。 25 參考文獻(xiàn) [1] 任濟生，唐道武，馬克新 ..機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 .徐州 :中國礦業(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) .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :機械工業(yè)出版社， [4] 沈興全 .液壓傳動與控制 .北京 :國防工業(yè)出版社， [5] 吳宗澤 .機 械設(shè)計師手冊 （上、下冊） .北京：機械工業(yè)出版社， [6] 濮良貴， 紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 .西安，西北工業(yè)大學(xué)出版社， [7] 王文斌 .機械設(shè)計師手冊（新版） .北京：機械工業(yè)出版社， [8] 孫桓，陳作模，葛文杰 ..機械原理 .北京：高等教育出版社， [9] 雷天覺 .液壓工程手冊 M. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1990. 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