【正文】 設(shè)備。通過(guò)對(duì)液壓機(jī)的特點(diǎn)及分類的分析，確定了本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。 工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本 學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解 工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué) 生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。圖 書 分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 200t 簡(jiǎn)易液壓壓力機(jī)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF 200t SIMPLE HYDRAULIC PRESS 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī) 械 設(shè)計(jì)制作 及 其 自 動(dòng) 化 指導(dǎo)教師 年 月 日 I 工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品 或成果。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送 交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 I 摘要 液壓機(jī)是一種利用液體壓力能來(lái)傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)器。在確定了液壓機(jī)初步設(shè)計(jì)方案后，決定采用傳統(tǒng)理論方法對(duì) 其 設(shè)計(jì)、計(jì)算 、強(qiáng)度校核，采用 AutoCAD 設(shè)計(jì)軟件對(duì)上橫梁、 下橫梁 、 活動(dòng)橫梁 、 液壓缸、 立柱、機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工程繪圖，確定其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，給出了液壓系統(tǒng)的工作說(shuō)明書，并對(duì)其進(jìn)行了可行性分析，最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出切實(shí)可行 的方案 。 1884 年，英國(guó)首先制造出用于鍛造鋼錘的鍛造液壓機(jī)， 18871888 年又制造出了一系列用于鍛造的液壓機(jī)，其中公稱壓力最大的一臺(tái)的水壓機(jī)已達(dá)到 40000KN。 最近幾年，大批新型液壓元件研制成功，這些新型液壓元件大都是在集成塊的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，他們的結(jié)構(gòu)比較緊湊，故而所占空間體積更小，重量也更加輕便 ，并且還具有密封性好，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。近些年，我國(guó)的液壓壓力機(jī)得到了進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)研制出了多種獨(dú)特型號(hào)的液壓機(jī)并制定出來(lái)多種零部件的標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)其他加工設(shè)備而言，液壓壓力機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（ a）工作靈活，工作壓力、速度、行程可以調(diào)節(jié)；（ b）具有保壓、延時(shí)、自動(dòng)回程功能，并帶有 頂出功能，在加工完成后，可頂出加工件；（ c）工作臺(tái)平面面積大，工作總行程長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)多種加工工藝。 液壓機(jī) 主要 由 機(jī)身 、 液壓控制 系統(tǒng) 以 及泵站三 個(gè) 部分組成。 液壓控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)中各部分的液體壓力 ， 以獲得需要的合適壓力。 機(jī)身是液壓壓力機(jī)的執(zhí)行元件 。工作缸固定在上橫梁上，工作缸 內(nèi)裝 備著 工作柱塞， 工作柱 2 塞 與活動(dòng)梁相連接 ，工作柱塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由液壓系統(tǒng)控制，而工作柱塞的動(dòng)作直接確定活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸 時(shí) ， 工作液體會(huì) 對(duì)柱塞產(chǎn)生很大的壓力， 同時(shí) 推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上砧 一起 向下運(yùn)動(dòng)， 用上砧壓制工件，使工作產(chǎn)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)加工工藝 。 為滿足液壓壓力機(jī)的加工工藝要求，順利完成加工工藝，液壓缸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須符合以下工作循環(huán)： 快速下行 慢速加壓 保壓延時(shí) 快速返回 原位停止； 液壓機(jī)的工作 壓力 、 速度和保壓時(shí)間 都是可以 調(diào)節(jié) 的 [10]。 圖 13 壓力機(jī)工作循環(huán)圖 3 2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下三個(gè)基本原則 ： 1 盡可能滿足工藝要求，便于操作； 2 具有合理的強(qiáng)度與剛度，使用可靠； 3 具有很好的經(jīng)濟(jì)性 ，制造維修方便。從立柱的數(shù)量看，有立柱式、單臂式和框架式。從工作缸的數(shù)量看，有單缸、雙缸及多缸。 封閉式 框架承受主要工作載荷。立柱之間的距離可根據(jù)工作要求確定，活動(dòng)橫梁的上下移動(dòng)距離須得 根據(jù)設(shè)計(jì)給的的工作行程確定。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，推動(dòng)活塞桿 進(jìn)行或向上或向下的運(yùn)動(dòng) 。 液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸的部件 液壓缸的 功能就是 把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 ，它 是液壓機(jī) 機(jī)身的 主要部件之一。高壓液體進(jìn)入缸內(nèi)后，作用 在 柱塞上， 通過(guò) 活動(dòng)橫梁將力傳 送 到 加 工件上，使工件產(chǎn)生塑性變形。一般根據(jù)液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)、缸的總壓力大小及工作條件來(lái)選 擇 。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 易于制造 ，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)則需要 借助 回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 4 2） 活塞式液壓缸 活塞在運(yùn)功的兩個(gè)方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長(zhǎng)上均需加工，精度及光潔要求較高， 且 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故在水壓機(jī)中應(yīng)用不多，僅 應(yīng)用 在頂出缸和其它輔助機(jī)構(gòu)中， 在 中小型油壓機(jī)上應(yīng)用 比較 普遍。 液壓缸內(nèi)徑計(jì)算 從文獻(xiàn) [3]中查得 22DpF???? ????? 式（ ） 式中 p—— 表示工作壓力，根據(jù)表 21確定工作壓力 p=25MPa； D—— 表示液壓缸內(nèi)徑； ?—— 表示液壓缸機(jī)械效率，此次取值 ? =； 故 6 364 4 2 1 0 1 0 3 3 6 . 50 . 9 3 . 1 4 2 5 1 0FD p?? ??? ? ? ?? ? ?mm 式（ ） 取整 D=340mm； 表 21 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力 [12] 主機(jī)類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī) 挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力p/MPa ? 2 35 ? 5 810 1016 2032 柱塞直徑的計(jì)算 從文獻(xiàn) [5]中查得 1dD???? 式（ ） 式中 d—— 表示柱塞直徑； ?—— 表示速比，根據(jù)表 22 確定 ? =2； 5 故 21 3 4 0 2 4 0 .3 82d ?? ? ?mm 式（ ） 取整 d=240mm 表 22 公稱壓力與速比 公稱壓力 /MPa ? 10 ? 20 ? 2 液壓缸壁厚的計(jì)算 從文獻(xiàn) [1]中查得 ? ?2 224sD D F? ????? ? ??? 式（ ） 式中 D—— 表示液壓缸內(nèi)徑； ? —— 表示液壓缸壁厚； s? —— 表示缸筒材料許用應(yīng)力， bs n???， b? —— 表示材料的抗拉強(qiáng)度，材料選 45鋼， b? =600MPa， n—— 表示安全系數(shù)， 取 n=3； 故 242bFn DD?? ??? 6 26 34 2 10 3 600 10 102? ? ? ?????? ? mm 式（ ） 由于 1 8 .2 0 .0 5 0 .0 8340D? ? ? ? 式（ ） 所以按薄壁筒計(jì)算 max2 SpD? ?? 式（ ） 式中 maxp —— 表示最大壓力，此處 maxp =25MPa。 故 1 3 4 0 2 2 2 3 8 4D ? ? ? ?mm 式（ ） 缸底厚度的計(jì)算 從文獻(xiàn) [1]中查得 m ax1 spD? ?? 式（ ） 式中 1? —— 表示缸底厚度； D—— 表示液壓缸內(nèi)徑； maxp —— 表示最大壓力； s? —— 表示缸筒材料許用應(yīng)力。 柱塞可以加工成實(shí)心的，也可以加工成空心的 。否則 ，在泄壓時(shí)，機(jī)身會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng) 。 柱塞的表面質(zhì)量 柱塞在導(dǎo)向套中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，受到偏心載荷時(shí)還會(huì)發(fā)生小角度的傾斜，因此柱塞受到的磨損會(huì)比較嚴(yán)重。柱塞 的材料一般 采用 45號(hào)鋼或 50號(hào)鋼，有的也采用冷硬鑄鋼。 通常柱塞的表面需要進(jìn)行熱處理， 7 常采用的表面熱處理工藝有：火焰表面淬火、調(diào)質(zhì)處理、表面鍍 鉻、氮化處理等。 [13]。液壓機(jī)在工作過(guò)程中做頻率較高的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，快進(jìn)時(shí)的加載和在卸載時(shí)能量的釋放 還 會(huì)引起機(jī)架的振動(dòng) 。通過(guò)查閱相關(guān)參考資料，整理了以下幾點(diǎn)在進(jìn)行立柱設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到的問(wèn)題： 1) 小 型 壓機(jī) 速度快、 機(jī)架剛度較差， 并且操作頻繁，故其工作強(qiáng)度會(huì)比較大，更容易遭受破壞 。所以對(duì)大小型 液壓機(jī)的立柱 強(qiáng)度進(jìn)行 計(jì)算 時(shí) 應(yīng)有所區(qū)別 。 2)立柱 的 疲勞破壞 大部分發(fā)生 在應(yīng)力集中過(guò)大 或零件本身具有缺陷的地方。故在立柱加工時(shí)，應(yīng)盡量提高立柱的加工質(zhì)量。故應(yīng)采取一些方法來(lái)降低應(yīng)力集中 [15]。 故 4l bnFD z??? 6 364 5 3 1 0 106 0 0 1 0 3 .1 4 mm? ? ???? ? ? ? 式（ ） 考慮到立柱的局部有螺紋加工， 取 lD =80mm 橫梁的設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)分析 由于三個(gè)橫梁的尺寸較大，直接鑄造成實(shí)心的質(zhì)量會(huì)相當(dāng)大，不符合實(shí)用性，同時(shí)也不符合經(jīng)濟(jì)性要求，故橫梁一般設(shè)計(jì)成箱體結(jié)構(gòu)。筋板 一般成方格形布置也可成輻射狀布置，在安裝缸體和立柱的部位一般設(shè)計(jì)成圓筒形。橫梁大多通過(guò)鑄造制成，有時(shí)也可采用焊接工藝。 在軋制鋼板和焊接技術(shù)得到一定發(fā)展的今天，鋼板焊接橫梁由于其具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量小、強(qiáng)度高、加工時(shí)長(zhǎng)段等優(yōu)點(diǎn)，正在得到日益廣泛的應(yīng)用。 橫梁的窄邊尺寸應(yīng)該盡量小點(diǎn)，這是為了便于鍛造吊車的吊鉤接近液壓機(jī)的幾何中心。橫梁的立柱孔的高度普遍設(shè)計(jì)為立柱的直徑的 。至于小型液壓機(jī)，大多設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu) [6]。在鑄造能力許 可 的情況下 ， 鑄造 中、小型單缸液壓機(jī) 時(shí)可以 將工作缸與上橫 9 梁鑄成一 個(gè)整 體。因此使用 的過(guò)程中 應(yīng)經(jīng)常注意擰緊松脫的螺母。 原定 上橫梁立柱孔的配合間隙 為 44Dcd ，但在實(shí)際安裝 的過(guò)程中 ，往往因立柱的 垂直度公差 會(huì)進(jìn)行 疊加），而發(fā)生裝不進(jìn)的 問(wèn)題 ，所以對(duì)中小型 液壓機(jī)的柱孔應(yīng)有 1～ 2mm的間隙，不配合部分 無(wú)須 加工，在直徑上可 稍微擴(kuò)大一些 ，而且下孔的間隙 則需更 大些。 為了 保證工作缸 的 支承面上 具 有均勻的剛度， 上橫梁工作孔應(yīng) 當(dāng)設(shè)計(jì) 成圓 柱形的支承筒形式 ，從而不會(huì)出現(xiàn)由于上梁不均勻變形而使支承反力局部 集中，降低缸 使用壽命 的情況 。 這里，設(shè)計(jì)上橫梁的長(zhǎng)度 1l =850mm，寬度 1b =700mm，高度 1h =350mm。為 防止工作缸漏出的液體積存在 活動(dòng)橫梁 的內(nèi)部 ， 應(yīng)當(dāng)將上板蓋設(shè)計(jì)成封閉式的 ，并能 夠順利排出積存的液體 。 下橫梁的設(shè)計(jì) 下橫梁也稱底座，它通過(guò)支座支承 在地基 上。 考慮到要 保證整個(gè)壓機(jī)的 剛性 ， 下橫梁的剛度要求應(yīng)當(dāng)稍微嚴(yán)格一些 。 這里設(shè)計(jì)下橫梁長(zhǎng)度 3l =850mm，寬度 3b =700mm，高度 3h =400mm。 油 箱一般用 4mm左右的鋼板焊接而成， 有時(shí) 也可鑄造。 這里， 選箱底和側(cè)壁厚為 10mm，蓋板厚為 12mm。 吸油管路和回油管路 被 隔開(kāi)，吸油腔與黃油腔用濾網(wǎng)隔開(kāi) 以便 過(guò)濾系統(tǒng)回