【正文】 SCBFZS 180 360HWRA為例進(jìn)行說明： SCB F Z S 180 360 H W R A 四方齒輪齒條擺動(dòng)缸 法蘭式——F 腳底式——J 軸輸出——Z 孔輸出——K 單齒條——D 雙齒條——S 缸徑：40 50 63 80 100 125 140 160 180 200 擺角：0176。、0176。、0176。、0176。 帶緩沖——H 工作介質(zhì)：無——液壓油 W——水—乙二醇，高水基工作溫度：無—— 30 ~ +100℃ R—— 200 ~ +260℃額定壓力：A—— 0 ~ B—— ~ 16MPaX 圖5. 單齒式齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖 液壓系統(tǒng)中,擺動(dòng)液壓缸是一種專用液壓件。設(shè)計(jì)師選用時(shí)往往會(huì)碰到困難，下面介紹選用時(shí)應(yīng)考慮的因素：（1）擺角的大小液壓擺動(dòng)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(dòng)液壓缸。或者在缸體內(nèi)部止擋上加裝經(jīng)過周密計(jì)算過的限位塊，限制擺動(dòng)液壓缸的擺角。目前，可供產(chǎn)品的擺動(dòng)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(dòng)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(dòng)液壓缸，由于結(jié)構(gòu)的原因，輸出軸上會(huì)受到側(cè)向力。為提高擺動(dòng)液壓缸的使用壽命，實(shí)際選用時(shí)，擺動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)工作壓力若小于擺動(dòng)液壓缸的工作壓力，則除了減小擺動(dòng)液壓缸的部分輸出轉(zhuǎn)矩外，對(duì)擺動(dòng)液壓缸的使用只會(huì)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(dòng)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(dòng)部位密封的緊一些，可減少內(nèi)泄漏。這是一個(gè)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(dòng)液壓缸應(yīng)用在一般液壓系統(tǒng)中時(shí)，因?yàn)閱?dòng)壓山和工作壓力相比往往很小．不會(huì)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生很大影響。因此，它們不必成為選擇擺動(dòng)豫壓缸的豐要考慮因素。因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)造成不良影響。內(nèi)泄漏也常會(huì)瞬時(shí)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(shí)，甚至?xí)箶[動(dòng)液壓缸產(chǎn)生爬行。無錫第721廠水聲中心生產(chǎn)的YMl .43 6的結(jié)構(gòu)形XII式設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。當(dāng)負(fù)載不大時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)裝置。此時(shí)，就必須考慮采取緩沖和止動(dòng)措施。當(dāng)高壓、高速造成的沖擊力很大的時(shí)候，可在擺動(dòng)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(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)方式齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸是通過液壓驅(qū)動(dòng)齒條,然后齒條帶動(dòng)齒輪生成扭矩，扭矩生成和傳輸是靠一個(gè)位于帶有齒條的驅(qū)動(dòng)軸橫向位置的齒輪活塞實(shí)現(xiàn)的。擺動(dòng)缸的原理是將液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過齒條帶動(dòng)齒輪，轉(zhuǎn)化成齒輪軸的正反向擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將往復(fù)缸的推力轉(zhuǎn)化成齒輪軸的輸出扭矩。　　近十幾年來，雖然在某些有條件的設(shè)計(jì)院所，對(duì)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(duì)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％。齒輪齒條擺動(dòng)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(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)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(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)，將提升齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)的科學(xué)性和制造的自動(dòng)化水平。隨著科技迅猛發(fā)展，市場對(duì)齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸提出了更多要求，如提升工作效率、提高產(chǎn)品穩(wěn)定性、節(jié)能環(huán)保性、延長使用壽命、控制/監(jiān)測的自動(dòng)化和智能化等。目前，行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： （1）節(jié)能化中國是世界上單位產(chǎn)值能耗最高的國家之一，能源利用效率比先進(jìn)國家約低l0％左右，以能源經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)來衡量，單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達(dá)國家高20％～80％，節(jié)能是中國能源戰(zhàn)略和政策的核心。 （2）環(huán)保型目前，齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸的傳導(dǎo)介質(zhì)均為液壓油，液壓油在使用過程中無法避免泄漏和揮發(fā)，對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定影響。 （3）目前，齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸的材料主要是鋼材，今后要向合金鋼、鋁合金、陶瓷以及合成有機(jī)高分子材料等方向發(fā)展。 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題（1）按照設(shè)計(jì)要求中齒輪齒條液壓擺動(dòng)缸的性能，合理地確定基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。（3）齒輪齒條液壓擺動(dòng)缸密封，緩沖，穩(wěn)定性等問題的解決。（2）采用理論計(jì)算與有限元分析（ANSYS）結(jié)合來設(shè)計(jì)齒輪齒條液壓擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并校核。6 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的方法：（1）額定扭矩12000 Nm；(2）擺動(dòng)角度0 360176。：（1）：機(jī)械工業(yè)出版社，.（2）：北京理工大學(xué)出版社，.（3）周海強(qiáng), 陳道良．?dāng)[動(dòng)液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]．液壓氣動(dòng)與密封，2007， (06).（4）李良福．國外機(jī)床用的幾種液壓缸[J]．流體傳動(dòng)與控制，2006，(06).（5）王梟．齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸[P]．中國專利，200620090071，.（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，200520055246，.（7）劉衡．液壓缸的技術(shù)發(fā)展[J]．液壓氣動(dòng)與密封，2004，(03).：ANSYS軟件，PRO/E軟件，CAD/軟件，OFFICE軟件，新編液壓工程手冊(cè),機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):結(jié)合本次畢業(yè)論文題目JZS125360176。7 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排第5周第6周：收集資料，并翻譯一篇不少于3000字的外文資料，閱讀文獻(xiàn)并完成開題報(bào)告。第9周第10周：進(jìn)行齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。第13周第14周：齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸主要零件的ANSYS分析。第16周：制作畢業(yè)答辯PPT，完善論文，打印論文并準(zhǔn)備答辯。齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職 稱評(píng)審日期評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。評(píng)審意見：指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績（百分制）：_______分長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)語學(xué)生姓名夏遠(yuǎn)志專業(yè)班級(jí)機(jī)械10905班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目JZS125360176。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)答辯時(shí)間 年 月 日 ～ 時(shí)答辯地點(diǎn)實(shí)訓(xùn)訓(xùn)中心一樓一、答辯小組組成答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要答辯小組提問（分條摘要列舉）學(xué)生回答情況評(píng)判三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績的評(píng)定（百分制）：_______分 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定)等級(jí)(五級(jí)制)：_______答辯小組組長(簽名) ： 秘書(簽名)： 年 月 日中文摘要JZS125360176。齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸，屬新型機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中的液壓執(zhí)行元件，該設(shè)備由缸體、缸蓋、齒條、齒輪軸、軸承等組成。將液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過齒條帶動(dòng)齒輪，轉(zhuǎn)化成齒輪軸的正反向擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將往復(fù)缸的推力轉(zhuǎn)化成齒輪軸的輸出扭矩。擺動(dòng)液壓缸最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需任何變速機(jī)構(gòu)就可使負(fù)載直接獲得往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。大擺角。此外，這次設(shè)計(jì)還進(jìn)行了液壓缸三維造型設(shè)計(jì)，通過繪制整體三維模型和其他局部模型，進(jìn)一步提高了對(duì)此類擺動(dòng)液壓缸的認(rèn)識(shí)。 【關(guān)鍵詞】 擺動(dòng)液壓缸 齒輪軸 設(shè)計(jì)計(jì)算 Ansys有限元分析第1頁共66頁JZS125360176。s reciprocal motion through the rack, transforms permanent tooth wheel axle39。s thrust force transformation permanent tooth wheel axle39。s swinging angle and rack39。s pivot angle may the arbitrary selection, and can be bigger than 360176。 the great pivot angle, determined through the gross structure plan, geometric parameter39。s design. In addition, this design also conducted threedimensional modeling第2頁共66頁前言 of hydraulic cylinder design, and we can further increase its awareness of such oscillating cylinder by drawing the overall threedimensional mode and other local models. Finally, we do Ansys analysis for the hydraulic cylinders we designed, and analysis and checking main strength of the force ponents so that to further optimize the analysis.【Key words】 swinging hydraulic cylinder, Gear shaft, Foottype connection Finite Element Analysis1前言[11]近年來，隨著制造設(shè)備、加工工藝、材料等的技術(shù)發(fā)展，特別是電子技術(shù)、測量技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓技術(shù)在高壓化、大流量、高可控性、高響應(yīng)、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，以及節(jié)能等方面得到了快速發(fā)展，滿足了用戶對(duì)液壓技術(shù)提出的越來越高的要求。齒輪齒條擺動(dòng)缸廣泛用于鋼鐵、輕工、軍事、環(huán)保、水電等領(lǐng)域，如煉鋼廠中包傾翻擺動(dòng)缸、高線廠回轉(zhuǎn)臂擺動(dòng)缸、軍艦減搖擺動(dòng)缸、清掃車用擺動(dòng)缸、閥門開啟擺動(dòng)缸等。[11]第3頁共66頁JZS125360176。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。但是,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，打破常規(guī),引入新的理念進(jìn)行設(shè)計(jì),以人為本，設(shè)計(jì)首先考慮安全可靠，其次是操作省力、簡便，再者是外觀；采用新材料開發(fā)齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸產(chǎn)品，使齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸產(chǎn)品在性能及特殊用途上達(dá)到突破；探索新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新標(biāo)準(zhǔn)等，研制高技術(shù)含量、高參數(shù)、耐強(qiáng)腐蝕、高壽命的齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸產(chǎn)品。2擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)方案確定第4頁共66頁擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)方案的確定 圖1 JZS齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸的整體示意圖 缸體[2] 根據(jù)課題要求，JZS齒輪齒條擺動(dòng)液壓缸，其中J指缸體與外部采用腳底式連接。因20號(hào)鋼的機(jī)械性能低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。管接頭或耳軸等件需焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能較好的35號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，本液壓缸采用45號(hào)鋼。鑄鋼可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200HT350間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。 第5頁共66頁JZS125360176。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封時(shí)，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)。[7]（2）缸體內(nèi)徑的圓度公差值可按10或11級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)精度選用。[2] （4）當(dāng)缸體浴缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)為6級(jí)精度的公制螺紋。[3]缸口部分一般由密封圈、導(dǎo)向套、防塵圈和鎖緊裝置等組成，用作活塞桿的導(dǎo)向和密封等。缺點(diǎn)是外形和質(zhì)量都比較大；鋼絲連接，這種連接方式的結(jié)構(gòu)最簡單、緊湊，已逐漸被推廣使用。[2] 液壓缸的缸蓋可選用345號(hào)鍛鋼或ZG3ZG45鑄鋼或HT200、HT300、HT350第6頁共66頁鑄鐵等材料。同時(shí)，應(yīng)在導(dǎo)向表面上熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。鑄鐵等材料。（2）、。（4）導(dǎo)向孔的表面粗糙度為。設(shè)計(jì)缸筒的結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)該一起加以考慮。 缸筒與缸蓋、端蓋的連接形式很多，不少于60多種，本設(shè)計(jì)采用法蘭式連接。法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝拆都很方便，只是外形尺寸和重量都較大。法蘭連接是液壓缸中使用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。在承受的負(fù)載很大時(shí)，如液壓支架中的立柱等，常用低合金無縫鋼管，如27SiMn和30CrMnSi等。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，減低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一致。[6] 根據(jù)密封裝置型式來選用活