【正文】 條擺動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)測的自動化和智能化等。目前，行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下特點： （ 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國家約低 l0％左右，以能源經(jīng)濟效率指標來衡量，單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達國家高 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，齒輪齒條擺動液壓缸的傳導介質均為液壓油，液壓油在使用過程中無法避免泄漏和揮發(fā)，對環(huán)境會造成一定影響。 （ 3） 新材料、新技術隨著整機廠對產(chǎn)品壽命、性能和穩(wěn)定性方面的要求越來越高，齒輪齒條擺動液壓缸新材料和新技術方面的研究受到廣泛關注。 5 主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路 設計應完成的主要內容 （ 1）齒 輪齒條液壓擺動缸的概況； （ 2）齒輪齒條液壓擺動缸結構方案； （ 3）齒輪齒條液壓擺動缸基本參數(shù)的設計計算； （ 4）齒輪齒條液壓擺動缸結構設計； （ 5）強度校核及部分零件 ANSYS 有限元分析。 （ 2） 齒輪齒條液壓擺動缸 結構強度設計與校核。 解決思路 （ 1）結合液壓缸與齒輪齒條傳動的設計方法，計算并優(yōu)選滿足性能要求的基本參數(shù)，并參照《液壓工程手冊》進行對比。 （ 3）按照液壓缸的密封緩沖，穩(wěn)定性的設計原則并參照已有的產(chǎn)品結構進行設計或選型。； (3） 液壓源 額定壓力 16 MPa。齒輪齒條擺動液壓缸設計及有限元分析，首先我們要對擺動液壓缸，齒輪齒條的相關知識進行了解，包括其原理，構造；其次我們要復習我們所學過的機械原理，機械設計，液壓與氣壓傳動等基礎專業(yè)課，打牢基礎知識；再者，我們要加強學習 CAD, ProE, ANSYS 等軟件，熟悉掌握計算機繪圖技能及有限元能力，利用電腦輔助我們進行設計和檢驗。 第 7周 第 8 周：進行齒輪齒條擺動液壓缸的理論分析計算。 第 11 周 第 12周：繪制齒輪齒條擺動液壓缸裝配圖及主要零件圖。 第 15 周：撰寫畢業(yè)論文說明書。 8 指導教師審查意見 長江大學畢業(yè)設計指導教師評審意見 XVIII 長江大學畢業(yè)設計指導教師評審意見 學生姓名 夏遠志 專業(yè)班級 機械 10905 班 畢業(yè)論文 (設計 )題目 JZS125360176。學生的學習態(tài)度和組織紀律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文 (設計 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。齒輪齒條擺動液壓缸設計 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內容：畢業(yè)論文 (設計 )的研究內容、研究方法及研究結果，難度及工作量，質量和水平，存在的主要問題與不足。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 長江大學畢業(yè)設計答辯記錄及成績評定 XX 長江大學畢業(yè)設計答辯記錄及成績評定 學生姓名 夏遠志 專業(yè)班級 機械 10905 班 畢業(yè)論文 (設計 )題目 JZS125360176。齒輪齒條擺動液壓缸的設計 學 生：夏遠志，機械工程學院 指導老師： 【 摘要 】 JZS125360176。在缸筒內對稱裝有活塞，與缸筒端面中心以螺紋連接與齒輪軸相嚙合的齒條軸，齒條軸裝在缸體內，啟動液壓傳動，活塞就左、右推動齒條使齒輪軸往復擺動。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。 本設計采用腳底式連接，軸輸出，雙齒條機構，540176。通過 總體結構方案確定，幾何參數(shù)的計算及結構設計以及連接方式、密封件的選型和緩沖裝置、排氣裝置的設計。最后，對所設計的擺動液壓缸進行了 Ansys 分析，對主要受載零件進行強度分析和校核，對其進行了優(yōu)化分析。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 2頁共 66頁 外文摘要 The Design of the JZS Gear and Rack Swinging Hydraulic Cylinder Student: Xia YuanZhi, School of Mechanical Engineering Tutor: 【 Abstract】 The JZS Gear and Rack Swinging hydraulic cylinder, is the hydraulic actuator in the new mechanical device domain. This equipment is consisted of the cylinder block, cylinder head, rack, gear shafts, bearings and other ponents. The piston is symmetrically located in the cylinder tube, with the cylinder tube end surface center the rack axis which meshes by the screw joint and the gear shaft, the rack axis installs in the cylinder body, start the hydraulic transmission, the piston impetus the rack swinging on the left and right and causes gear shaft reciprocation.. Drives the gear hydraulic cylinder39。s forward and reverse swinging revolving, simultaneously will move back and forth cylinder39。s output torque. Because gear shaft39。s length is proportional, therefore gear shaft39。. The swinging hydraulic cylinder most prominent merit does not need any gearshift mechanism to be possible to cause the load to obtain the reciprocation oscillating motion directly. This design uses the foottype connection, the axis output, the double rack anization and 540176。s putation and the structural design as well as the connection mode, the seal shaping and the buffer mechanism, air exhaust device39。 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)設計，可以對我們進行綜合的工程設計訓練，綜合檢驗所學的基本理論和專業(yè)知識，鍛煉實際動手能力和解決問題的能力。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 4頁共 66頁 在國內，液壓缸這一塊的市場制高點一直被發(fā)達國家占據(jù)，生產(chǎn)的液壓缸大多是比較通用的普通缸，能夠獲得的產(chǎn)品附加值普遍不高。特別是密封問題，一直是國產(chǎn)液壓缸最令人頭痛的。 本文的研究內容 主要研究內容： （ 1）齒輪齒條液壓擺動缸的概況； （ 2）齒輪齒條液壓擺動缸結構方案； （ 3）齒輪齒條液壓擺動缸基本參數(shù)的設計計算； （ 4）齒輪齒條液壓擺動缸結構設計； （ 5）強度校核及部分零件 ANSYS 有限元分析。 缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料為 3 45號無縫鋼管。當鋼筒、缸頭。一般情況下，均采用 45 號鋼，并應調質到241~285 HB。 缸體毛胚也可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件。 [2] 特殊情況下，可采用鋁合金等材料。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 6頁共 66頁 缸體的技術要求 （ 1）缸體內徑采用 H H9 配合。且均需研磨。 [11] （ 3）缸體端面 T的垂直度公差值可按 7級精度選取。 [2] （ 5）為了防止腐蝕和提高壽命，剛體內表面應鍍?yōu)?30~ 40 m? 的鉻層，鍍后進行研磨或拋光。缸孔和活塞桿直徑不同，缸口部分的結構也有所不同，缸蓋與缸筒的典型連接結構有，外螺紋連接，它的外徑小，質量輕，但結構工藝性較差；內半環(huán)連接，內卡環(huán)常由三個半環(huán)組成，其結構簡單而且緊湊，拆裝也較方便，但缸壁上的環(huán)槽削弱了缸筒的強度；法蘭連接，特點是結構簡單而且緊湊，拆裝和加工容易。值得注意的是缸蓋與缸筒的連接很少采用焊接結構。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 7頁共 66頁 鑄鐵等材料。同時，應在導向表面上熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。 鑄鐵等材料。 （ 2） 2D 、 3D 與 d的同軸度公差值為 。 （ 4）導向孔的表面粗糙度為 m? 。設計缸筒的結構時，也應該一起加以考慮。 缸筒與缸蓋、端蓋的連接形式很多，不少于 60 多種，本設計采用法蘭式連接。法蘭連接結構簡單，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構形式。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 8頁共 66頁 缸筒的材料 [16] 缸筒常用 3 45 號無縫鋼管，當缸筒上需要焊接缸底、耳軸或管接頭時， 多采用 35 號鋼管。 活塞的安裝要求 [2] 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。間隙過大，會引起液壓缸內部泄露，減低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。所以，設計活塞時，主要任務就是確定活塞的結構形式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類（見 表 1）。組合式活塞結構多樣，主要受密封形式?jīng)Q定。隨著耐磨的導向環(huán)大量的使用，多數(shù)密封圈與導向環(huán)聯(lián)合使用，大大減低了活塞加工成本（見 表 2）。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 9頁共 66頁 表 1 活塞結構型式 表 2 活塞聯(lián)接型式 活塞的密封形式 [6] 密封形式與活塞的結構有關，可根據(jù)液壓缸的不同作用和不同工作壓力來選擇。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 10頁共 66頁 表 3 活塞密封型式 活塞的材料 [21] 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵 (HT300、 HT350)、鋼（有的在外徑上套有尼龍 6尼龍 1010 或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán)）及鋁合金等。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 11頁共 66頁 活塞的技術要求 [6] （ 1）活塞外徑 AL? 對內孔 1D 的徑向跳動公差值，按 8級精度選取。 （ 3）外徑 AL? 的圓柱度公差值，按 10 級精度選取。齒輪齒條擺動液壓缸設計 第 12頁共 66頁 活塞桿的材料 活塞桿是油缸的主要傳力零件，必須有足夠的強度和剛性?？招幕钊麠U的一端留有透氣孔，使焊接和熱處理時能排出熱氣。有特殊用途的油缸（如液壓支架）應按照使用條件來選定材料、結構和尺寸。 [5] 活塞桿的技術要求 [9] （ 1）活塞桿的熱處理：粗加工后調質到硬度為 229~ 285HB，在再經(jīng)高頻淬火，硬度達 HRC45~ 55。 （ 3）活塞桿 MM? 的圓周度公差值，應按 8級精度選取。 （ 5）端面 T 的垂直度公差值，則應按 7級精度選取。 （ 7）活塞桿上若有連接銷孔時，該孔徑應按 H11 級加工。 活塞桿的導向、密封和防塵 [6] 導向套 （ 1）導向套的結構 其結構見下表 5JZS125360176。 （ 3）導向套的技術要求 導向套內徑的配合，一般取為 H8/f9（或 H9/f9），其表面粗糙度為 ~ m? 。這些密封圈。因此，近年來較多選用組合式密封圈，如 K型斯特封（見圖 2），它由兩個不同元件組成：一個是用聚四氟乙烯加入青銅填料制造的階梯形密封圈（主密封件），另一個是 O 形密封圈（彈性元件和副密封圈作用）。JZS125360