【正文】 .....................................................24 .........................................................................................24 度設(shè)計(jì) .........................................................................................26 ...................................................................................................27 輪齒的受力分析 ...............................................................................................29 .....................................................................................29 液壓缸主要幾何尺寸及結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 ......................................................................30 .....................................................................................30 D和活塞桿直徑 d 的確定 ................................................................30 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 .................................................................................31 . 液壓缸工作行程的確定。齒輪齒條擺動液壓缸設(shè)計(jì) 2．畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )起止時間： 2020 年 4月 1日～ 2020 年 6月 15日 3．畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 原始數(shù)據(jù)： （ 1）額定扭矩 12020 Nm； （ 2）擺動角度 0 360176。 推薦參考資料： （ 1）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第 3版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， . （ 2）雷天覺 .新編液壓工程手冊 .北京：北京理工大學(xué)出版社， . （ 3）周海強(qiáng) , 陳道良． 擺動液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì) [J]． 液壓氣動與密封 ， 2020， (06). （ 4）李良福．國外機(jī)床用的 幾種液壓缸 [J]． 流體傳動與控制 ， 2020， (06). （ 5） 王梟．齒輪齒條擺動液壓缸 [P]．中國專利， 202020200071， . （ 6）韶關(guān)市偉光液壓油缸有限公司．齒輪齒條液壓缸 [P]．中國專利， 202020205246，. （ 7）劉衡． 液壓缸的技術(shù)發(fā)展 [J]． 液壓氣動與密封 ， 2020， (03). 4．畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )應(yīng)完成的主要內(nèi)容 （ 1）齒輪齒條液壓擺動缸的概況； （ 2）齒輪齒條液壓擺動缸結(jié)構(gòu)方案； （ 3）齒輪齒條液壓擺動缸基本參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；長江大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書 II （ 4）齒輪齒條液壓擺動缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （ 5）強(qiáng)度校核及部分零件 Ansys 有限元分析。 6．完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）所需的條件及上機(jī)時數(shù)要求 （ 1）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、液壓工程手冊和相關(guān)文獻(xiàn)資料； （ 2）自學(xué) Ansys 有限元分析軟件； （ 3）不少于 250 機(jī)時的上機(jī)條件。齒輪齒條擺動液壓缸設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 機(jī)械 10905 班 學(xué) 生 姓 名 夏遠(yuǎn)志 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告日期 2020 年 4 月 開題報(bào)告 IV 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 JZS125360176。 傳統(tǒng)葉片式擺動缸的擺角受限，齒輪齒條擺動液壓缸由于齒輪軸的擺動角度與齒條的長度成正比，因次齒輪軸的擺角可以任意選擇，并能大于 0360 ，而且可以輸出大扭矩。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以對我們進(jìn)行綜合的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，綜合檢驗(yàn)所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識，鍛煉實(shí)際動手能力和解決問題的能力。它內(nèi)部采用組合螺旋齒結(jié)構(gòu)（圖 1），整個擺動缸在較小的空間內(nèi)可作出較大的扭矩。 為了達(dá)到有效可靠的功能，就需要有高制造精度。這一精度伴隨著結(jié)實(shí)密封良好的外殼，可以讓缸承受達(dá) 350巴的工作 壓力 。舉一個例子，在 俄羅斯 原子能潛艇 “ Kursk”號打撈期間使用了 224 個擺動缸從而將其舉出海平面，即此促使海難救援安全執(zhí)行。 最強(qiáng)大的 HKS 擺動缸可將 20輛大眾 Golf 轎車 從一邊 轉(zhuǎn)到另一邊。通過多重螺旋齒輪將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 DA 系主要特點(diǎn)： 內(nèi)部采用螺旋結(jié)構(gòu)，外型尺寸小，輸出扭矩大。 標(biāo)準(zhǔn)工作壓力 21Mpa，最大至 32Mpa。 , 180176。 和 360176。 最大可實(shí)現(xiàn)擺動角度 1500 度的螺旋擺動缸。 驅(qū)動軸上的雙重密封。一個葉片段牢牢地固定在外殼上，活塞部分則牢牢地固定在驅(qū)動軸上。盡管如此，它的最大旋轉(zhuǎn)角度仍可達(dá)到 270 度。 圖 常見齒輪齒條擺動液壓缸種類 齒輪齒條擺動液壓缸有單齒條（圖 3）和雙齒條兩種結(jié)構(gòu)（圖 4） ,每種結(jié)構(gòu)都有法蘭式和底腳式兩種安裝方式 ,與負(fù)載的聯(lián)接方式又可分為外軸和內(nèi)孔兩種 ,這樣就形成了八個不同的結(jié)構(gòu)形式 ,每種形式又有Φ 40~Φ 200mm 十種不同的缸徑 ,同一種缸徑又有 0176。、 0176。、 0176。、 0176。四種標(biāo)準(zhǔn)擺動角度。用戶如有特殊要求，商家可提供 0176。范圍內(nèi)任意擺角和兩端外軸、兩端內(nèi)孔或一段外軸另一端內(nèi)孔等特殊聯(lián)接方式的產(chǎn)品。如果傳遞完全相同的運(yùn)動和扭矩，齒輪齒條擺動缸所占用的空間與旋轉(zhuǎn)葉片擺動缸相比就要大多了。 為了輸出更大的扭矩，就必須要采用體積相較擺動式 .葉片式馬達(dá) .大很多的齒輪齒條擺動 液壓缸 。根據(jù)設(shè)計(jì)，滾柱 軸承 液壓平衡起或支撐起齒輪齒和活塞的反作用產(chǎn)生的剪力。由于齒輪軸的擺動角度與齒條的長度成正比，因此齒輪軸的擺角可以任意選擇，并能大于360176。 ASB 缸有法蘭式和腳架式兩種安裝方式；有單齒條、雙齒兩種結(jié)構(gòu)型式。 ASB 缸由于具有特殊的結(jié)構(gòu)形式：特種材質(zhì)和先進(jìn)的加工工藝；選用高性能進(jìn)口密封，因此啟動壓力低，機(jī)械效率高，無內(nèi)外泄漏和無故障周期特別長。當(dāng)工作溫度高于 100℃時，選型時應(yīng)填寫高溫標(biāo)識。輸出扭矩的計(jì)算見 ASB 缸參數(shù)表。樣本視圖上標(biāo)識的雙平鍵位置是在擺角的中間位置上，即在此位置的雙平鍵軸（或孔）可左右各轉(zhuǎn)動二分之一擺角。 ASB 缸適用于各種礦物油工作介質(zhì)。其它介質(zhì)在訂貨時用文字說明。每使用一年可打開泄油堵，注入適量 潤滑油 。 齒輪齒條擺動液壓缸的現(xiàn)狀 液壓缸因具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境污染小等其他設(shè)備不可替代的性能特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、國防、電力電子、塑料、機(jī)械、冶金和輕工等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。而且，由于整體技術(shù)上的落后，和國外的同等缸比起來，市場競爭力要弱。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國以液開題報(bào)告 X 壓缸為主要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)廠已達(dá)百家之多，但 CAD 的應(yīng)用情況卻令人失望。 齒輪齒條擺動液壓缸的型號說明 齒輪齒條擺動液壓缸的型號很多，現(xiàn)在以下面的 SCBFZS 180 360HWRA 為例進(jìn)行說明： SCB F Z S 180 360 H W R A ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○ 6 ○ 7 ○ 8 ○ 9 ○10 ○ 1 四方齒輪齒條擺動缸 ○ 2 法蘭式 —— F 腳底式 —— J ○ 3 軸輸出 —— Z 孔輸出 —— K ○ 4 單齒條 —— D 雙齒條 —— S ○ 5 缸徑： 40 50 63 80 100 125 140 160 180 200 ○ 6 擺角： 0176。、 0176。、 0176。、 0176。 ○ 7 帶緩沖 —— H ○ 8 工作介質(zhì)：無 —— 液壓油 W—— 水 — 乙二醇，高水基 ○ 9 工作溫度：無 —— 30 ~ +100℃ R—— 200 ~ +260℃ ○10 額定壓力： A—— 0 ~ B—— ~ 16MPa 齒輪齒條擺動液壓缸的性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開題報(bào)告 XI 圖 5. 單齒式齒輪齒條擺動液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖 液壓系統(tǒng)中 ,只有當(dāng)負(fù)載作擺動運(yùn)動時才選用擺動液壓缸作為執(zhí)行元件 .從這個意義上講 ,擺動液壓缸是一種專用液壓件。設(shè)計(jì)師選用時往往會碰到困難，下面介紹選用時應(yīng)考慮的因素：（ 1）擺角的大小 液壓擺動缸的擺角一般是不能調(diào)整的。特殊情況下，可選擇擺角大的擺動液壓缸?；蛘咴诟左w內(nèi)部止擋上加裝經(jīng)過周密計(jì)算過的限位塊，限制擺動液壓缸的擺角。目前，可供產(chǎn)品的擺動液壓缸的最大擺角，葉片式的為 304176。若把葉片式串聯(lián)使用，也能得到更大的擺角。 （ 2）輸出轉(zhuǎn)矩和工作壓力大小 當(dāng)擺動液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸決定后，其輸出轉(zhuǎn)矩只取決于工作壓力和它的機(jī)械效率。但要注意這里所開題報(bào)告 XII 指的負(fù)載轉(zhuǎn)矩要包括三部分，即負(fù)載摩擦力矩、負(fù)載重量引起的轉(zhuǎn)矩和使負(fù)載獲得必要的角加速度所需的轉(zhuǎn)矩。有些擺動液壓缸，由于結(jié)構(gòu)的原因，輸出軸上會受到側(cè)向力。為提高擺動液壓缸的使用壽命，實(shí)際選用時，擺動液壓缸的額定輸出轉(zhuǎn)矩 可比負(fù)載所需大 20%左右。選用時，系統(tǒng)工作壓力若小于擺動液壓缸的工作壓力，則除了減小擺動液壓缸的部分輸出轉(zhuǎn)矩外，對擺動液壓缸的使用只會產(chǎn)生有利的影響。這樣，只要輸出轉(zhuǎn)矩能滿足負(fù)載要求，工作壓力較低的擺動液壓缸照樣能在中高壓系統(tǒng)中應(yīng)用，實(shí)踐也證明它是可行的。運(yùn)動部位密封的緊一些，可減少內(nèi)泄漏。這是一個在實(shí)踐中不易解決的矛盾。這除了要求工作腔具有嚴(yán)格的工作尺寸和形位公差外，工作腔的表面粗糙度和密封形式、密封材質(zhì)及密封件的壓縮量等也應(yīng)有相當(dāng)高的要求，擺動液壓缸應(yīng)用在 一般液壓系統(tǒng)中時，因?yàn)閱訅荷胶凸ぷ?壓力相比往往很小．不會對輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生很大影響。因此，它們不必成為選擇擺動豫壓缸的豐要考慮因素。因?yàn)樗鼈儠λ欧到y(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)造成不良影響。內(nèi)泄漏也常會瞬時改變而引起壓力的變化，造成不希望的轉(zhuǎn)矩變化產(chǎn)生不需要的負(fù)載加速度。尤其在負(fù)載大時，甚至?xí)箶[動液壓缸產(chǎn)生爬行。無錫第 721 廠水聲中心生產(chǎn)的 YMl .43 304 和 304 型單葉片擺動液壓缸就是按圖 6 的結(jié)構(gòu)形開題報(bào)告 XIII 式設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。當(dāng)負(fù)載不大時，葉片轉(zhuǎn)動到極限位置碰到止擋產(chǎn)生的沖擊力缸體自身能夠承受，無需另設(shè)緩沖或止動裝置。此時，就必須考慮采取緩沖和止動措施。當(dāng)高壓、高速造成的沖擊力很大的時候，可在擺動液壓缸的外部采用減速回路，裝流量閥或在進(jìn)出油口處設(shè)置小型溢流閥或順序閥，管路中裝蓄能囂等等辦法來消除慣性力和液壓力的沖擊。 齒輪齒條擺動液壓缸驅(qū)動方式 齒輪齒條擺動液壓缸是通過液壓驅(qū)動齒條 ,然后齒條帶動齒輪生成扭矩，扭矩生成和傳輸是靠一個位于帶有齒條的驅(qū)動軸橫向位置的齒輪活塞實(shí)現(xiàn)的。擺動缸的原理是將液壓缸的往復(fù)運(yùn)動通過齒條帶動齒輪，轉(zhuǎn)化成齒輪軸的正反向擺動旋轉(zhuǎn)，同時將往復(fù)缸的推力轉(zhuǎn)化成齒輪軸的輸出扭矩。 齒輪齒條擺動液壓缸的設(shè)計(jì)新方法 近十幾年來，雖然在某些有條件的設(shè)計(jì)院所，對液壓缸的關(guān)鍵零部件也能作一些有限元結(jié)構(gòu)分析，但是由 于設(shè)計(jì)手段落后，這些分析結(jié)果在設(shè)計(jì)中未能起到應(yīng)有的作用。用材料力學(xué)解決這樣復(fù)雜的實(shí)際問題，不得不把空間問題簡化為平面問題，這樣就極大地偏離了實(shí)際情況。由于科技含量相對低，所以與日本同類產(chǎn)品比較，就顯得結(jié)構(gòu)龐大、笨重，同樣能力的設(shè)備，其重量一般都要高出 10％～ 20％。 開題報(bào)告 XIV 研究的主攻方向 齒輪齒條擺動液壓缸研究的主攻方向是提升計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用水平，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括 CAD 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、 CAM 輔助制造技術(shù)、 CIMS 集成制造系統(tǒng)、自動監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)工況、變頻技術(shù)應(yīng)用、故障診斷分析等。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于齒輪齒條擺動液壓缸設(shè)計(jì)，將提升齒輪齒條擺動液壓缸設(shè)計(jì)的科學(xué)性和制造的自動化水平。 研究的發(fā)展趨勢 隨著科技迅猛發(fā)展，市場對齒輪齒