【正文】 合式密封件中的彈性組合件。O行密封圈也 可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封，但由于作動(dòng)密封時(shí)，靜摩擦系數(shù)較大，啟動(dòng)阻力較大，壽命不長(zhǎng)，加之性能優(yōu)良的唇形密封和其他壓緊行密封日益廣泛的使用，所以，僅在一般工況及成本要求低的場(chǎng)合有所應(yīng)用。 O 型密封圈是由耐油橡膠制成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、摩擦力小、溝槽尺寸小且易制造等優(yōu)點(diǎn)，所以在液壓與氣動(dòng)裝置中獲得廣泛使用。在缸筒 和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。 [11] 密封件密封利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄露。密封裝置選用、安裝不當(dāng)，又直接關(guān)系到缸的摩擦阻力和機(jī)械效率，還影響著缸的動(dòng)、靜態(tài)性能。 密封裝置 密封裝置的作用在于防止液壓缸工作介質(zhì)的泄露和外界塵埃與異物的侵入。一般把排氣裝置安裝在液壓缸兩端蓋的最高處。這種緩沖裝置 起始緩沖效果好 ，隨著活塞向前移動(dòng)，緩沖效果逐漸減弱，因此它的制動(dòng)行程較長(zhǎng)。 當(dāng)活塞的緩沖柱塞進(jìn)入端蓋凹腔后，圓環(huán)形的回油腔中的油液只能通過(guò)節(jié)流閥流出，這就使活塞制動(dòng)。 [1] 緩沖裝置 緩沖裝置是利用活塞或缸筒移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí)，將活塞和缸蓋之間的一部分油液封住，迫使油液從小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工件平穩(wěn)制動(dòng)，并避免活塞和缸蓋的相互碰撞 。 導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長(zhǎng)度，通常根據(jù)活塞桿直徑，導(dǎo)向套形式，導(dǎo)向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素確定。 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有端蓋式和插件式兩種，插件式導(dǎo)向套裝拆方便，拆卸時(shí)不需要拆端蓋，故應(yīng)用較多。 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為 229285HB ，必要時(shí)可以進(jìn)行高頻淬火，厚度，硬度為 4555HRC 。 活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇，本設(shè)計(jì)中選用形式 如下： 1 231 導(dǎo)向 環(huán) 2 密封圈 3 活塞 圖 活塞桿及加工要求 ： 活塞桿常用材料為 3 45 號(hào)鋼。 活塞外徑公差 f8 ，與活塞桿的配合一般為 H8/h8 ，外徑粗糙度 aR m??? ，外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半。 本設(shè)計(jì)中采用螺紋式?；钊c活塞桿的連接有螺紋式和半環(huán)式等，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要螺母防松裝置；后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但工作較可靠。 缸蓋的技術(shù)要求：與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用 h8 ，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取 H9 ，與活塞密封圈外徑配合的直徑采用 h9 ，這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于 。 當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí)，最好用鑄鐵，并在導(dǎo)向表面堆镕黃銅，青銅和其他耐磨材料。 缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內(nèi)表面的公差度誤差在 500mm上不大于 。 缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行研磨。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。 代入數(shù)據(jù)： 2 .50 .4 3 3 0 .0 5100? ??= 缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要求適當(dāng)加厚，如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥，均應(yīng)增大缸筒底部厚度。 [11] 缸筒與缸 蓋 缸筒與前后缸蓋的連接形式 均 采用法蘭連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和拆裝都方便，但外形尺寸和質(zhì)量都大。 夾具液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在該 系統(tǒng)中，液壓缸將活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)通過(guò)一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為 夾具的夾緊松開 。 液壓缸的流量 計(jì)算 計(jì)算液壓缸工作速度及流量，根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的液壓缸速度比21 vv??? 。 隔套的長(zhǎng)度由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 確定。 代入數(shù)據(jù)： a) 刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸 8 0 4 0 242 0 2H m m? ? ? b) 刀具架 液壓缸 1 0 3 2 1 6 .52 0 2H m m? ? ? c) 夾具 液壓缸 8 0 5 0 292 0 2H m m? ? ? L 值過(guò)小時(shí)會(huì)影響油缸工作的穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)削弱油缸和活塞桿的彎曲強(qiáng)度。 L1=（ ～ 1)d B=(～ L)D 活 塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面重點(diǎn)到導(dǎo)向滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離為活塞的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，對(duì)于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為 S，缸筒內(nèi) 徑為 D 時(shí) 活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，伸出油缸最大長(zhǎng)度時(shí)，要注意活塞與導(dǎo)向套兩零件中點(diǎn)間距離 L 值的控制。有了導(dǎo)向套這個(gè)支撐點(diǎn)，也增加了活塞桿的工作強(qiáng)度。 表 缸徑 /mm 液壓缸外徑 /mm P16Mpa 20Mpa 25Mpa 40 50 50 50 54 50 60 60 60 63 76 76 76 83 80 95 95 95 102 90 108 108 108 114 100 121 121 121 127 110 133 133 133 140 125 146 146 146 152 140 168 168 168 168 160 194 194 194 194 180 219 219 219 219 200 245 245 245 245 2） 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 導(dǎo)向套在油缸中的位置如下圖 所示。 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度計(jì)算 1） 液壓缸壁厚 液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求 等確定，一般按照薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定： ? ?2YPD? ?? （ ） 式中： D— 液壓缸內(nèi)徑 ； ? — 缸體壁厚 ； YP — 液壓缸最高工作壓力 ， 一般取 YP =（ ） p； ??? — 缸體材料的許用應(yīng)力 ， 鋼材取 ? ? 100 110MPa? ?? 。 2）穩(wěn)定性校核 液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 l 與活塞桿直徑 d 之比大于 10時(shí)（即 10ld? ） ,應(yīng)該校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。 計(jì)算無(wú)桿腔內(nèi)徑： 4 4 1 5 0 0 4 3 .7 13 .1 4 1FD m mp? ?? ? ?? 活塞桿外徑 d== 按標(biāo)準(zhǔn)選取 D=50mm， d=25mm。最大工作負(fù)載 F=700N，根據(jù)參考文獻(xiàn)，初步選定工作壓力為 P=1MP，由此初步定出缸內(nèi)徑： 4 4 7 0 0 2 9 .8 63 .1 4 1FD m mp? ?? ? ?? 活塞桿外徑： d== 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選取液壓缸內(nèi)徑系列 D=32mm， d=16mm。 表 工作壓力和速度比的關(guān)系 工作壓力 p/Mpa 10 20 速度比 ,2 2 綜上，可得活塞桿外徑： d== 表 液壓缸直徑系列 表 活塞桿直徑系列 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選取液壓缸內(nèi)徑系列 D=40mm， d=20mm。 活塞桿外徑 d與活塞直徑 D的關(guān)系，令桿徑比 ? =d/D，其比值可按表 和表 進(jìn)行 選取 。 表 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械，小型工程機(jī)械，建筑機(jī)械 液壓機(jī)，大中型挖掘機(jī)，重型機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力MPa ~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿外徑 1) 刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸 根據(jù)要求，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)工作行程 80mm，前進(jìn)時(shí)間為 F=1200N。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。 表 執(zhí)行元件類型的選擇 名 稱 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng) 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙向不對(duì)稱 往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)， A1=2A2 往返速度相等 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或其他外力返回 擺動(dòng)缸 單葉片式轉(zhuǎn)角小于 360 度 雙葉片式轉(zhuǎn)角小于 180 度 小于 360 度的 擺動(dòng) 小于 180 度的擺動(dòng) 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 葉片泵 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞泵 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為齒輪式，葉片式，柱塞 式（又分軸向柱塞式和徑向柱塞式）。 如表 ， 根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選取了單桿活塞式液壓缸。因此得到了廣泛的應(yīng)用。 第三章 液壓 系統(tǒng)執(zhí)行元件 的設(shè)計(jì) 執(zhí)行元件類型 液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，它是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，一般用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械的直徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 [14] 本章小結(jié) 本章主要闡述設(shè)計(jì)任務(wù)的主要方案，在 設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料；同類型 設(shè)計(jì)題目的同學(xué)之間相互討論、研究，確定最好方案；將設(shè)計(jì)計(jì)算的演算結(jié)果記載完整；設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹“三邊”方法，即邊算、邊畫、邊改，設(shè)計(jì)草圖完成后先交指導(dǎo)老師審閱后再修改加深；在張 玉峰 老師的指導(dǎo)下，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的液壓傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)電一體化等基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的方法和基本思路，使自己受到工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究得到初步訓(xùn)練，并擁有獨(dú)自設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題的能力。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來(lái)控制連續(xù)的動(dòng)作。 3）制定順序動(dòng)作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。 液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí) 間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。 油箱濾油器液壓泵溢流閥壓力表單向閥換向閥節(jié)流閥液壓缸 圖 液壓系統(tǒng)的 圖形符號(hào)圖 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向 和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。 液壓執(zhí)行器設(shè)計(jì)壓力的選取 實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合考慮執(zhí)行器及其他液壓元件、輔件的尺寸、質(zhì)量加工工藝性、成本及系統(tǒng)的可靠性和效率等因素。一般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。 177。 其 主要 參數(shù) 如表 所示。 第二章 設(shè)計(jì) 任務(wù) 的主要方案 本課題將要完成的主要任務(wù) 結(jié)合實(shí)際 應(yīng)用 ，對(duì) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)計(jì)，其中包括各種參數(shù)的計(jì)算，各種部件的選擇，以及設(shè)計(jì) 圖紙 。本設(shè)計(jì)的目的 :對(duì)實(shí)現(xiàn)加工部分液壓控制進(jìn)行初步嘗試，提升我們關(guān)于此類加工設(shè)備的技術(shù)。我國(guó)關(guān)于機(jī)電一體化設(shè)備的發(fā)展比較快，而且社會(huì)對(duì)其需求任然巨大。 本章小結(jié) 本章內(nèi)容首先介紹了機(jī)電一體化的應(yīng)用，分析了當(dāng)前社會(huì)對(duì)其需求，然后簡(jiǎn)要介紹了本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距 ，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十 二 五”后期立于世界先進(jìn)行列之中 [17]。在制定“九五”規(guī)劃和 2020年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。 我國(guó)是從 20世紀(jì) 80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。 (3)20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展 。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。 (2)20世紀(jì) 7080年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。同時(shí)為教師和相關(guān)技術(shù)人員從事機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 培訓(xùn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人才，為企業(yè)培養(yǎng) 機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)管理人員。 學(xué)生可根據(jù)自己的構(gòu)思進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通