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汽車(chē)大梁生產(chǎn)線全液壓鉚接機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 前 言 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，通常設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的步驟的內(nèi)容大致如下： （1）： 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析； （2）： 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)； （3）： 擬訂液壓系統(tǒng)系統(tǒng)圖； （4）： 計(jì)算和選擇液壓件； （5）： 估算液壓系統(tǒng)的性能； （6）： 繪制工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件。 明確設(shè)計(jì)要求，就是明確待設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)所要完成的運(yùn)動(dòng)和所要滿足的工作性能。具體應(yīng)明確下列設(shè)計(jì)要求： （1） 主系統(tǒng)的類(lèi)型，布置方式，空間位置； （2） 執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式，動(dòng)作循環(huán)及其范圍； （3） 外界負(fù)載的大小，性質(zhì)幾變化范圍，執(zhí)行元件的速度機(jī)器變化范圍； （4） 各液壓執(zhí)行元件動(dòng)作之間的順序，轉(zhuǎn)換和互鎖要求； （5） 工作性能如速度的平穩(wěn)性，工作的可靠性，裝換精度，停留時(shí)間等方面的要求； （6） 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度及變化范圍，濕度，震動(dòng)，沖擊，污染，腐蝕或易燃等。 （7） 其他要求，如液壓裝置的重量，外形尺寸，經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。 一、總體設(shè)計(jì)思路 （1）該鉚接機(jī)是汽車(chē)大梁鉚接生產(chǎn)線中的鉚接設(shè)備，該機(jī)由液壓站（包括油箱、電動(dòng)機(jī)、液壓發(fā)生器等）電器控制箱、鉚鉗、鉚接動(dòng)力液壓缸、懸吊裝置、小車(chē)等部分組成。 2）液壓裝置采用液壓站的行式，板式液壓閥裝在一個(gè)集成塊的四個(gè)側(cè)面上，進(jìn)排油管路布置在集體成塊下面，輸出、回油管路不止在集成塊頂面；增壓器為分離結(jié)構(gòu)。集成塊體兼做增壓器高壓小缸，大缸單獨(dú)制作，小缸和大缸同過(guò)螺釘連為一體，液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊，裝配維護(hù)方便。 3）液壓回路：該液壓系統(tǒng)中采用了三種回路： ①調(diào)壓回路，系統(tǒng)中采用了單級(jí)調(diào)壓回路，在泵1的出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥來(lái)控制泵出口的最高工作壓力，從而達(dá)到系統(tǒng)工作時(shí)所需的壓力。 ②設(shè)有增加回路，系統(tǒng)采用了但作用增加器的增壓回路，系統(tǒng)選用的低壓油泵，如果只用泵的輸出的最高工作壓力，且無(wú)法完成鉚接時(shí)所需的高壓工作壓力，如果采用高壓油泵，從工作要求上考慮時(shí)，可行的，但是從經(jīng)濟(jì)高度上考慮是不劃算的，所以系統(tǒng)中沒(méi)了單作用增加器的增壓回路，以提高鉚接中所需的工作壓力，這樣不管是從工作角度，還是從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，都是非常合理的。 ③采用了調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路，由于液壓系統(tǒng)中的流量是不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致液壓缸的液壓桿的運(yùn)動(dòng)速度也不穩(wěn)定，所以回路中設(shè)有調(diào)速閥來(lái)調(diào)速，這樣就確保了鉚接中運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)，從而大大提高了鉚接的綜合性能。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1． 主機(jī)功能結(jié)構(gòu)： 全液壓鉚接機(jī)系統(tǒng)是汽車(chē)大連鉚接生產(chǎn)線中的設(shè)備（如圖1），該機(jī)由液壓站（包括油箱、電動(dòng)機(jī)、液壓發(fā)生器等）、電氣控制箱、鉚鉗、鉚接動(dòng)力液壓缸、懸吊裝置、小者等部分組成。該鉚接系統(tǒng)中的動(dòng)力源是三相異步電機(jī)，動(dòng)執(zhí)行元件是動(dòng)力液壓缸6，系統(tǒng)中的液壓控制元件都在液壓發(fā)生器4中，通過(guò)電氣控制箱2的控制，能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、單行自動(dòng)和連續(xù)自動(dòng)。（如圖1-1） 2． 鉚接機(jī)系統(tǒng)參數(shù)： 已知鉚接機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)軸向鉚壓力Ft=？，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加速，減速的慣性力Fm=550牛，靜摩擦阻力Ffs=1500牛，動(dòng)摩擦阻力Ffs=800牛，快進(jìn)快退速度V1==V3=0.2m/s.工作進(jìn)給時(shí)速度V2=0.0015m/s.快進(jìn)行程L1=0.35 m，工進(jìn)行程長(zhǎng)度L2=0.02m 。由于鉚接機(jī)為自動(dòng)化線的一臺(tái)設(shè)備。鉚接機(jī)的動(dòng)作順序：快速進(jìn)給—工作進(jìn)給—快速退回—停留卸荷。 3、鉚接機(jī)的制造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題 該鉚接機(jī)為一般技術(shù)改造中自制的專(zhuān)用設(shè)備，所以力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投產(chǎn)快，工作可靠，只要零部件能適應(yīng)普通汽車(chē)加工廠的加工能力，配合電氣控制可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、單行程自動(dòng)和連續(xù)自動(dòng)。 三、設(shè)計(jì)方法與步驟 1、最大負(fù)荷的計(jì)算： 該系統(tǒng)是用于汽車(chē)大梁生產(chǎn)線的液壓鉚接機(jī)，經(jīng)過(guò)網(wǎng)上查取資料和圖書(shū)館的資料可以得到，汽車(chē)大梁鉚釘?shù)闹睆綖?0MM—20MM，因而以最大的直徑來(lái)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)來(lái)確保系統(tǒng)的工作安全運(yùn)行。 鉚釘?shù)牟牧弦话氵x取16Mn,依照機(jī)械工程材料和工程力學(xué)資料可以得到有關(guān)鉚釘?shù)南铝袇?shù)： 16錳鋼 E / 200~300 V/0.25~0.33 其中 E 為彈性摸量 V 為橫向變形系數(shù) 彈性摸量是反映材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)。 屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度反映材料強(qiáng)度的指標(biāo)。 伸長(zhǎng)率和斷面收縮率則反映塑性的指標(biāo) 國(guó)家規(guī)定，取對(duì)應(yīng)于式樣產(chǎn)生0.2‰塑性應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值為材料的屈服強(qiáng)度。 當(dāng)材料的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生顯著的塑性變形。要使鉚釘能夠鉚合，必須使其發(fā)生塑性變形。才能符合要求。 在鉚接工藝的設(shè)計(jì)中，鉚接強(qiáng)度是一個(gè)主要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它關(guān)系到鉚接件的牢固度及耐用度，是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問(wèn)題。就鉚接工藝而言，其破壞主要有以下幾種情況： 設(shè)計(jì)接工藝時(shí)，通常是根據(jù)承載情況及具體要求，按照有關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)規(guī)范或規(guī)程，選出合適的鉚接類(lèi)型及鉚釘規(guī)格，進(jìn)行鉚縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如按照鉚縫型式及有關(guān)要求布置鉚釘?shù)龋?，然后分析鉚縫受力時(shí)可能的破壞形式（上圖）；并進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。 ??? 現(xiàn)以下圖所示的單排搭接柳縫進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。取圖中寬度等于節(jié)距t（即垂直于受載方向的釘距）的陰影部分進(jìn)行計(jì)算（設(shè)邊距e合乎規(guī)范要求，不致出現(xiàn)上圖所示的破壞形式）。 圖：?jiǎn)闻糯罱鱼T縫強(qiáng)度分析簡(jiǎn)圖 1)由被聊件的拉伸強(qiáng)度條件得知，允許鉚縫承受的靜載荷為 ????? 2)由鉚件上孔壁的擠壓強(qiáng)度條件得知，被鉚件允許承受的壓力 ??????? 3)由鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件得知，鉚釘允許承受的橫向載荷 ?? 上列三式中[σ]、[σ]P、[τ]分別為被鉚件的 許用拉伸應(yīng)力、被鉚件的許用擠壓應(yīng)力及鉚釘?shù)脑S用切應(yīng)力，對(duì)一般強(qiáng)固鉚縫可按下表取值； d、t、σ的單位均為 mm，顯然．這段鉚縫允許承受的靜載荷F應(yīng)取F1、F2、F3中的最小者。武漢瑞威特公司原創(chuàng)文章 許用應(yīng)力（MPa） 零件材料 說(shuō)??? 明 Q215 Q235、Q255 被鉚件的許用應(yīng)力[σ] 200 210 采用沖孔或各被鉚件分開(kāi)鉆孔而不用樣板時(shí)，[σ]、[σ]P降低20%；角鋼單邊鉚接時(shí)，各許用應(yīng)力降低25% 被鉚件的許用擠壓應(yīng)力[σ]P 400 420 鉚釘?shù)男栌们袘?yīng)力[τ] 180 180 查機(jī)械工程材料得： =225300（N） 2、工況分析 以動(dòng)力液壓缸的分析計(jì)算為主。表1-2為液壓缸在各工作階段的負(fù)載值，其負(fù)載圖速度圖與圖如1-2 （ a ） (b) 圖1—2液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載和速度圖 1-2液壓缸在各工作階段的負(fù)載 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力F/ηm/ N 起動(dòng) F=Ffs 1500 1667 加速 F=Ffd+Fm 1350 1500 快進(jìn) F=Ffd 800 880 工進(jìn) F=Ft+Ffd 233300 256630 快退 F=Ffd 800 880 注：液壓缸的機(jī)械效率取ηm=0. 9； 3、液壓缸主要參數(shù)的確定 由《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表9-1和表9-2可知。鉚接機(jī)系統(tǒng)在最大負(fù)載約為233300N時(shí)宜取P1=28MPa 液壓缸先用單桿式。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積A1應(yīng)為有桿腔工作面積A2的兩倍，那活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為d=0 .707D。 快進(jìn)時(shí)液壓缸雖作差功連接，但由于油管中有壓降αP存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)可取αP約等于0 .5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中是有背壓的，這時(shí)P2 亦可按0 .5Pa估算。由工進(jìn)時(shí)的推力計(jì)算液壓缸的表面積。 F/ηm= A1 P1 — A2 P2= A1 P1—（ A1/2）P2 故有 A1=(F/ηm)/(P1-P2/2) =92cm D=（4A1/π）1/2=10.83cm d=0.707D=7.65cm 當(dāng)按GB/T2348—93將這些直徑整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=11CM。d=8CM。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 A1=ΠD2/4=314×112/4=95cm2 A2=π(D2-d2)/4=44.8cm 根據(jù)題目要求和計(jì)算結(jié)果總結(jié)出動(dòng)力液壓缸的主要尺寸如下表： 尺 寸 長(zhǎng) 度 寬 度 內(nèi) 徑 外 徑 活 塞 — 60mm — 110mm 活 塞 桿 807mm — — 80mm 油 缸 筒 466mm — 110mm 128.3mm 前缸蓋和后缸蓋等零件尺寸如零件圖和裝配圖所示。 根據(jù)上述D與d值，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力流量和功率。 如表1-2,據(jù)此繪出工況圖,如圖1-3所示 1-3 汽車(chē)大梁生產(chǎn)線全液壓鉚接工況圖 單位：流量Q：m2s-1 （虛線） 功率P：W （細(xì)實(shí)線） 壓力p：Pa （粗實(shí)線） 4、活塞桿直徑的驗(yàn)算 按強(qiáng)度條件驗(yàn)算活塞桿的直徑 。 當(dāng)活塞肛長(zhǎng)度l≤10d時(shí)，按下式驗(yàn)算 D≥4P/∏[σ]-1/2 （m） 式子中，P—活塞桿推力（N）； L—活塞桿長(zhǎng)度（m） [σ]— 活塞桿材料許用應(yīng)力； N—安全系數(shù)，n≥1.4 該鉚接機(jī)中設(shè)計(jì)的液壓缸回塞桿的長(zhǎng)度L大于活塞桿的10d，可以按下面的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)算： 當(dāng)L≥10d時(shí)，要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算 （1）液壓缸縱彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算條件為 PA≥nkp 式中，PA---液壓缸穩(wěn)定臨界力，或稱(chēng)極限力（N）； P---液壓缸最大推力（N） nk---穩(wěn)定性安全系數(shù)，取nk=2-4。 5．液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定 （1）液壓缸的長(zhǎng)度一般由工作行程長(zhǎng)度來(lái)穩(wěn)定，但還注意制造工藝性和經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)取l′---液壓缸長(zhǎng)度，Do---剛體外徑。 1-4動(dòng)力液壓缸活塞桿結(jié)構(gòu)圖 （2）液壓缸壁厚的計(jì)算 （a）薄壁液壓缸 一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計(jì)算： σ≥PD/2[σ] 式中，σ—缸壁厚度（m） P—試驗(yàn)壓力（Pa） 當(dāng)額定壓力Pn≤16MPA時(shí)，Pp=Pn×150/100 當(dāng)額定壓力Pn＞16MPA時(shí)，Pp=Pn×125/100 D---液壓缸內(nèi)徑（m）； [σ]— 剛體材料的許用應(yīng)力 σ0—材料抗拉強(qiáng)度 n— 安全系數(shù)，一般可取n=5 應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計(jì)算出的液壓缸壁較薄時(shí)，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。 （b）一般高、中壓系統(tǒng)用的液壓缸，起壁厚應(yīng)按厚壁液壓缸（）計(jì)算。即： σ=D/2([σ]+0.4P/[σ]-1.3P)1/2(m) 式中符號(hào)意義同前。 6．液壓缸外徑的計(jì)算 D0=D+2σ(m) 該鉚接機(jī)屬于工程機(jī)械，所以可以按照液壓缸的外徑按標(biāo)準(zhǔn)JB1068-67系列或無(wú)縫鋼管的尺寸選取，參看表 3—13工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑，材料選擇45鋼時(shí)，有壓力條件可以選擇崖壓缸的外徑為127毫米。 見(jiàn)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)表3—13。 動(dòng)力液壓缸缸筒結(jié)構(gòu)圖如圖1—5所示 1—5 動(dòng)力液壓缸缸筒結(jié)構(gòu)圖 7．液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算 液壓缸的缸底和缸蓋，在中低壓系統(tǒng)中一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的。但在高壓系統(tǒng)，一般都要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，該鉚接機(jī)屬于高壓系統(tǒng)，所以應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算方法如下： （1）缸底厚度的計(jì)算 （a）平面形缸底 當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí)： h=0.433D2(P/[σ])1/2 當(dāng)缸底有油孔時(shí)： H=0.433D2｛P X D2/D2-d0[σ]｝1/2｝ 該鉚接機(jī)的液壓缸設(shè)計(jì)的屬于缸底有孔的的型號(hào)，所以可以按照 H=0.433D2｛P X D2/D2-d0[σ]｝1/2｝=10（mm） 式中，h---缸底的厚度 D2---缸底止口內(nèi)徑 P---缸內(nèi)最大工作壓力 材料許用應(yīng)力 缸底開(kāi)口的直徑 （2） 缸蓋厚度的計(jì)算 缸蓋厚度根據(jù)不同的連接形式，分別按下列方法計(jì)算： （a） 整體法蘭缸蓋 H=｛3P(D1-D)/∏D[σ]｝1/2 式中，P---液壓缸缸受力總和 D1---螺釘孔分布圓直徑； D---法蘭根部直徑 σ— 許用應(yīng)力 （b）螺紋連接缸蓋 H=｛3P（D1-d）/∏(D-d0-2d[σ]｝1/2 式中，D1---螺紋空分布圓直徑； Do---法蘭外徑 D0— 連接螺紋中徑 D— 螺釘孔直徑 符號(hào)意義同前 校核螺紋剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力按下式進(jìn)行 τ=P/∏dcpK≤[σ] 式中，P---螺紋預(yù)緊力 Z---螺紋工作圈數(shù) K---螺紋擰緊系數(shù) （c）橢圓行法蘭 H=3Px/b[σ](cm) 式中，P---作用在兩個(gè)螺釘上的總拉力 x---B-B斷面彎曲力臂 b---B-B斷面長(zhǎng)度 其他符號(hào)意義同前 校核A-A斷面彎曲應(yīng)力可按下式進(jìn)行： 式中，d1---法蘭內(nèi)徑 dcp---止口平均直徑 （3）缸蓋連接強(qiáng)度計(jì)算 （a）焊接式連接強(qiáng)度計(jì)算 采用對(duì)焊連接時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算如下 采用角焊連接時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算如下： σ=4P/∏(D-d1)h2≤[σ] 式中，P---液壓缸推力 Do---缸體外徑 D---缸體內(nèi)徑 焊接效率，一般可取 b---焊角寬度 焊縫材料抗拉許用應(yīng)力 焊條抗拉強(qiáng)度 安全系數(shù) （b）連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 拉應(yīng)力：σ=4KP/∏d2Z(X105Pa) 剪應(yīng)力：τ=K1KPd0/0.2d3Z(X105Pa) 式中 P---液壓缸最大推力 D---液壓港內(nèi)徑 Do---螺紋直徑 D1---螺紋內(nèi)徑 Z---螺栓樹(shù)木 K---擰緊螺紋系數(shù)，一般取K=1.25-1.5 K1---螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取K1=0.12 合成應(yīng)力 許用應(yīng)力 螺栓材料屈服極限 安全系數(shù)，一般取n=1.2-2.5 該鉚接機(jī)采用整體法蘭蓋，其計(jì)算結(jié)果為 H=｛3P(D1-D)/∏D[σ]｝1/2=5(mm) 動(dòng)力液壓缸缸筒的結(jié)構(gòu)圖如圖1-5所示 1-6 動(dòng)力液壓缸前缸蓋結(jié)構(gòu)圖 8、液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定 液壓缸的進(jìn)出口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均流速來(lái)確定的，要求壓力管內(nèi)的最大平均流速控制在4-5m/s以?xún)?nèi)，過(guò)大會(huì)造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會(huì)引起氣蝕，噪音，振動(dòng)等，因此油口不宜過(guò)小，但是，也要注意到結(jié)構(gòu)上的可能，可以按表液壓設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)3-15液壓缸進(jìn)出油口尺寸查取 當(dāng)液壓缸內(nèi)徑在71～112時(shí)，法蘭接頭的尺寸取20mm,該設(shè)計(jì)中的液壓缸內(nèi)徑為110，所以法蘭接口可以取20mm。 1—后缸蓋 2—活塞 3 —半環(huán) 4——活塞桿 5—缸筒 6—固定套 7—前缸蓋 1-7動(dòng)力液壓缸缸體結(jié)構(gòu)圖 9、液壓系統(tǒng)分析 1）:液壓回路的選擇 首先選擇調(diào)速回路由工況圖(見(jiàn)上圖)得知，這臺(tái)鉚接液壓系統(tǒng)的功率是中等功率，鉚模的運(yùn)動(dòng)速度較低.工作負(fù)載的變化較大可采用進(jìn)口節(jié)流的調(diào)速形式，同時(shí)采用增壓器來(lái)提高鉚接時(shí)所需壓的較高的壓力，這樣可以用中壓液壓泵，避免了采用價(jià)格昂貴的高壓液壓泵.由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中油液循環(huán)必然是開(kāi)式的分析工況圖可知;在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為70，而快進(jìn)快退所需的時(shí)間比式進(jìn)所需的時(shí)間少得多， 因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能量的角度上來(lái)看，采用單個(gè)定量泵作為油源顯然是不合適的，宜采用雙泵供油系統(tǒng),或采用限壓式變量泵加調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，但是由于鉚接系統(tǒng)的速度不大，所以選取前者更為合適。 在調(diào)速方案確定以后，供油方式,調(diào)速方式均已定。本鉚接機(jī)快進(jìn)快退速度較大，為了保證換向平穩(wěn)，且液壓缸在快進(jìn)時(shí)為差動(dòng)連接，故采用三位五通Y型電液換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)換向，并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 10、壓元件的選擇 1）液壓泵 液壓缸在整在工作循環(huán)中的最大工作壓力為27.0137 MPa，如取進(jìn)滑動(dòng)路上的壓力損失為0.8 MPa見(jiàn)《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》(表9-3)，壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)比系最大工作壓力高出0.5 MPa， 則小流量泵的最大壓力應(yīng)為 PP1=（27.0137＋0.8＋0.5）Mpa=28.3137Mpa 但由于回路設(shè)有增加器,所以可以選用中壓液壓泵同樣可以完成鉚接的要求。大流量泵是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油的，由工況圖可知,快退時(shí),液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大, 如取進(jìn)油路的壓力損失為0-5 MPa， 則大量的最高工作壓力為 PP2=（1.26＋0.5）Mpa=1.76Mpa 兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為0.001m2s-1見(jiàn)工況圖若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì),則兩個(gè)泵的總流量為qp=0.001×(1+10%)=0.0011m3s-1由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3/(60×103) m3s-1工進(jìn)時(shí)輸入法液壓缸的流量 為0.0000143 m3s-1,所以小流量泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為(0.0005+0.0000143)=0.0000643 m3s-1。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-4/25型雙聯(lián)葉 片泵。 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，如果取雙聯(lián)葉片泵的總效率為ηp=0.75,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的功率為 P=1134/0.75=1512W=1.512KW 根據(jù)此數(shù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品目錄,選取功率和額定轉(zhuǎn)速相近的電機(jī)。 選擇三相異步電動(dòng)機(jī)比較適合：型號(hào)：Y90L—2 額定功率2.2KW滿載時(shí)，轉(zhuǎn)數(shù)：2840r/min 電流：4.74A 效率：82/100率因數(shù)：cosa=0.86 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=0.7 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2 2）．液壓泵與電機(jī)的聯(lián)結(jié) 液壓泵與電機(jī)之間的聯(lián)軸器，一般用簡(jiǎn)單型彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器或彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其二者的共同特點(diǎn)是傳替扭轉(zhuǎn)范圍較大，轉(zhuǎn)速較高，彈性好，能緩沖扭轉(zhuǎn)矩急劇變化引起的振動(dòng)，能補(bǔ)償軸位移，但在使用中應(yīng)定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后應(yīng)定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后應(yīng)即使更換。上述兩種聯(lián)結(jié)軸器中，簡(jiǎn)單型彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，使用壽命較長(zhǎng)。故比彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器用得多些，應(yīng)用上述二種聯(lián)軸器時(shí)，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠，聯(lián)軸器的特性參數(shù)及基本尺寸可參閱〈〈零件手冊(cè)〉〉。 安裝聯(lián)軸器必須滿足以下要求： （1） 半聯(lián)軸器盡量做主動(dòng)件 （2） 半聯(lián)軸器與電機(jī)軸配合時(shí)采用H7/R6配合，與其他軸端則采用低于H7/R6的配合，否則應(yīng)驗(yàn)算輪強(qiáng)度。 （3）最大同爪度偏差不大于0.1，軸線傾斜角不大于40度。 見(jiàn)新編《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表27—3。 3.）閥類(lèi)元件及輔助元件 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件的實(shí)際流量,可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格,如下表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 估計(jì)通過(guò)流量/（L x min-1） 型號(hào) 規(guī)格 調(diào)節(jié)壓力/MPa 1 雙聯(lián)葉片泵 — YB-4/25 6．3MPa 25和4L/min 2 溢流閥 4 Y—10B 6．3MPa 3 順序閥 25 XY—63B 6．3MPa 5 壓力表開(kāi)關(guān) — K—3B 6．3MPa,3 測(cè)點(diǎn) 6 三位五通電磁換向閥 60 35DY—63BYZ 6．3MPa 7 液控單向閥 45 I—63B 6．3MPa 8 二位四通電磁換向閥 30 24DY—315BYZ 31．5MP a SP1 壓力繼電器 — DP1——315B 31．5MP a 8.3 特別說(shuō)明：增壓器的設(shè)計(jì)增壓比例為5，大缸的內(nèi)徑115mm，小缸50mm。其設(shè)計(jì)過(guò)程和動(dòng)力液壓缸相似，這里就不在重復(fù)。 4）油箱 在開(kāi)式傳動(dòng)的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的，它的作用是：貯存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣飽的含量，因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮油箱的容積，油液在油箱中的冷卻和加熱、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問(wèn)題。1.油液溫升驗(yàn)算 工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例達(dá)96%,所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時(shí)的情況來(lái)計(jì)算 工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為 P=p2q2=FV=256630×0.0015=384.945W 這時(shí)大流量泵通過(guò)順序閥卸荷(卸荷壓力PP1=0.3×106Pa). 小流量泵在高壓(PP1=28.3137MPa)下供油所以?xún)杀玫目傒敵龉β蕿? P1=Pp1qp1+Pp2qp2/η=940.9W 由此的液壓系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量為 Q=Pi-P0=940.9-384.945=556W 此鉚接機(jī)允許油液升溫T=30可，為拉使溫升不超過(guò)允許的T值 可以按下公式計(jì)算 油箱的最小容積Vmin Vmin=10-3[(Q/T)3]1/2=0.0798m3 取Vmin=0.080m3 按式子油箱容積經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算油箱的總?cè)莘e： V=（2～4）Q 現(xiàn)取V=4Q=4X556=2224L 結(jié)構(gòu)采用開(kāi)式結(jié)構(gòu)。 5）濾油器 液壓系統(tǒng)總油的過(guò)濾精度是以污粒最大粒度為標(biāo)準(zhǔn)的，一般分為四類(lèi)：粗的，普通的，精的，特精的，非伺服系統(tǒng)要求油的過(guò)濾精度與壓力的關(guān)系： 伺服系統(tǒng)一般要求 安裝如下 濾油器安裝在液壓泵的吸油管路上，要求濾油器有較大的通油能力和較小的阻力，阻力一般不大與 ，否則吸油不充分，此處的濾油器多用網(wǎng)式或線隙式。 6）：液壓油的選擇 該系統(tǒng)為一般的鉚接傳動(dòng)所以在環(huán)境溫度為-5度～35度之間時(shí)，一般選用20號(hào)或30號(hào)機(jī)械油。冷天用20號(hào)機(jī)械油，熱天用30號(hào)機(jī)械油。 必須指出：如果實(shí)際所采用的油箱的有效容積V小于Vmin0.0798m3,必須設(shè)冷卻器。 11、液壓系統(tǒng)圖。 綜合上述分析和所擬定的方案，將各種回路合理地組合成為該鉚接液壓系統(tǒng)原理圖如圖（2）所示 1-7液壓原理圖 1—過(guò)濾器； 2—雙聯(lián)葉片泵； 3—單向閥； 4—順序閥：5—溢流閥；6，12—壓力表及其開(kāi)關(guān)： 7—三位五通電磁換向閥； 8—液控單向閥； 9—調(diào)速閥；10—二位四通電磁換向閥 ； 11—增壓器； 13—?jiǎng)恿σ簤焊祝? SP1，SP2—壓力繼電器 四：液壓系統(tǒng)及工作原理 該鉚接系統(tǒng)原理圖如圖1所示,該系統(tǒng)的執(zhí)行器為動(dòng)液壓缸13,油源為雙聯(lián)葉片泵2,泵的最高工作壓力表油溢流閥5設(shè)定,并通過(guò)壓力表及開(kāi)關(guān)6顯示;缸13的運(yùn)動(dòng)方向由三位五通電磁換向閥7控制,其中位用于液壓泵的卸荷;二位四通電磁換向閥10控制增壓器11的往復(fù)動(dòng)作,向動(dòng)力液壓缸提供擠壓力所需的高壓油;中壓壓力繼電器SP1用控制工作循環(huán)中快速進(jìn)給與工作進(jìn)給的轉(zhuǎn)換;高壓壓力繼電器SP2用于控制工作循環(huán)中工作進(jìn)給,快速退回的轉(zhuǎn)換;液控單向閥8用于高低壓的隔離;壓力繼電器由系統(tǒng)按負(fù)載轉(zhuǎn)化為壓力,發(fā)出電信號(hào),通過(guò)電控系統(tǒng)中兩次時(shí)間繼電器控制電磁鐵的通斷電,從而控制動(dòng)力液壓缸和工況的持續(xù)時(shí)間. 五：系統(tǒng)的動(dòng)作原理如下 當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí),換向閥7切換到左位,液壓泵2的壓力油徑換向閥7,液控單向閥8進(jìn)入動(dòng)力缸13的無(wú)桿腔,活塞桿帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)(鉚模)快速進(jìn)給,當(dāng)接觸工件時(shí),系統(tǒng)壓力開(kāi)始升高,液控單向閥8關(guān)閉,壓力升高至壓力繼電器S P1的設(shè)定值時(shí),S P1發(fā)信,使電磁鐵3YA通電,換向閥10切換至右位,液壓泵的低壓油徑閥7和閥10進(jìn)入增壓器11的左腔,推動(dòng)增力活塞右行,右腔的高壓油進(jìn)入動(dòng)缸13的無(wú)桿腔,腔13轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給,對(duì)工件進(jìn)行擠壓鉚接,隨著擠壓過(guò)程的進(jìn)行,高壓管路的壓力繼續(xù)升高,當(dāng)壓力升高至高壓壓力繼電器SP2的設(shè)定時(shí), SP2發(fā)出信號(hào),使電磁鐵1YA,3YA斷電,同時(shí)電磁鐵2YA通電,換向閥7切換至右位,閥10復(fù)至左位,液壓泵的壓力油徑閥7進(jìn)入缸13的有桿腔同時(shí)早通液控單向閥8,缸13快速退回,其無(wú)桿腔的油液部分進(jìn)入增壓器11小腔推動(dòng)增壓活塞向左復(fù)位,部分經(jīng)閥8和閥7排回油箱.鉚接機(jī)等待或停止工作時(shí),所有電磁鐵斷電,換向閥7復(fù)至中位,液壓泵卸荷,一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束液壓系統(tǒng)的電鐵動(dòng)作順序見(jiàn)下表 表電磁鐵動(dòng)作順序 動(dòng)作 1YA 2YA 3YA S P1 S P2 快速進(jìn)給 + 工作進(jìn)給 + + + 快速退回 + 停留卸荷 六、技術(shù)特點(diǎn) 1） 該鉚接機(jī)采用了液壓傳動(dòng)電氣控制，鉚接力大、功效高、噪聲低、振動(dòng)小、作業(yè)安全、減輕了工人勞動(dòng)輕度。 2） 鉚接機(jī)的液壓系統(tǒng)采用了液壓增壓技術(shù)，用中壓液壓泵和增壓器即可獲得擠壓所需的較高工作壓力，方便了壓模更換和自動(dòng)控制。 3） 鉚接壓模裝在動(dòng)力液壓缸的活塞桿端部，缸筒設(shè)有可手持的滾花中空手柄（內(nèi)裝電磁閥按鈕），方便了壓模更換和自動(dòng)控制。 4） 液壓裝置采用液壓站結(jié)構(gòu)形式，板式液壓閥裝在一個(gè)集成塊的四個(gè)側(cè)面上，進(jìn)排油管路布置在集成塊下面，輸出、回油管路布置在集成塊頂面；增壓器為分離結(jié)構(gòu)，集成塊體兼作增壓器高壓小缸，大缸單獨(dú)制作，小缸和大缸通過(guò)螺釘連為一體。液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊、整齊美觀、裝配維護(hù)方便。 動(dòng)力液壓缸及鉚模的結(jié)構(gòu)圖與下： 1 —后缸蓋 2—密封圈 3—活塞 4—活塞桿 5— 雙頭螺柱 6—缸筒7—前缸蓋 8—上鉚模 9—弓臂 1-8動(dòng)力液壓缸及鉚模的結(jié)構(gòu)圖 七、技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 參數(shù) 單位 主機(jī) 鉚釘材質(zhì) 16Mn 鉚釘最大直徑 13（冷鉚） ㎜ 20（熱鉚） 公稱(chēng)鉚接力 315 kN 鉚接速度 15～20 次/min 液壓系統(tǒng) 液壓泵壓力 6.3 MPa 增壓后最高壓力 31.5 增壓器 設(shè)計(jì)增壓比 5 大缸內(nèi)徑 115 ㎜ 小缸內(nèi)徑 50 油箱容積 2000，2500任選 L 八、.設(shè) 計(jì) 特 色 1 該設(shè)計(jì)中采用了液壓增壓技術(shù),用中壓液壓泵和增壓器即可獲得擠壓所需要較高工作壓力,避免了采用價(jià)格昂貴的高壓泵。 2 液壓裝置采用液壓站的行式，板式液壓閥裝在一個(gè)集成塊的四個(gè)側(cè)面上，進(jìn)排油管路布置在集體成塊下面，輸出、回油管路不止在集成塊頂面；增壓器為分離結(jié)構(gòu)。集成塊體兼做增壓器高壓小缸，大缸單獨(dú)制作，小缸和大缸同過(guò)螺釘連為一體，液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊，裝配維護(hù)方便。 九、設(shè) 計(jì) 體 會(huì) ??大學(xué)的生活也許將要以此作為一個(gè)結(jié)束了，但大學(xué)結(jié)束了，我們的精神不能結(jié)束，我們追求我們事業(yè)的雄心壯志永遠(yuǎn)也不能結(jié)束。大學(xué)給了我一個(gè)追求輝煌的夢(mèng)想。而我就在這個(gè)夢(mèng)想下努力地朝著她飛翔！ ????? 畢業(yè)設(shè)計(jì)完全是出于我們自己的選擇，我們要好好地感謝學(xué)院給了我們這個(gè)自由，雖然用這個(gè)自由卻沒(méi)有換來(lái)相應(yīng)的成功，但我們自己切身去做了我們希望做的事情，并給我們以后將要走的路作了必要的鋪墊，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)是成功在向我們招手了。 ????? 這個(gè)項(xiàng)目到目前為止仍沒(méi)有做完，也許以后將會(huì)沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行下去了，但她曾經(jīng)給我們那么深的希望，讓我們值得去回味以前為了這個(gè)所做的一切努力。 ????? 所有這三個(gè)月的心血都在這幾十頁(yè)紙上，我希望在這幾十頁(yè)紙上，書(shū)寫(xiě)了我一個(gè)完整的大學(xué)和我那美好的青春時(shí)光！書(shū)寫(xiě)了這樣一個(gè)結(jié)束，同時(shí)也書(shū)寫(xiě)了另外的一個(gè)開(kāi)始！ 總結(jié)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們每個(gè)學(xué)生在校三年來(lái)所學(xué)知識(shí)，包括理論與生產(chǎn)實(shí)踐所進(jìn)行的一次綜合性考察，也為畢業(yè)答辯提供依據(jù)，培養(yǎng)我們運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，開(kāi)拓學(xué)生的思路，鍛煉學(xué)生主動(dòng)查閱資料的能力，學(xué)生的電腦繪圖能力，對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)入社會(huì)之前進(jìn)行了一次實(shí)踐能力的大檢測(cè)。 　　 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了教授的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的如期完成和以后工作中設(shè)計(jì)思態(tài)的形成起了非常重要的作用，在此表示衷心的謝意。 由于時(shí)間倉(cāng)促，加之本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)批評(píng)指正。 十、參考文獻(xiàn) 1. 張鐵華 何存興 主編。液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)。第二版。 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000 2. 高等工程專(zhuān)科學(xué)校機(jī)制工藝及液壓教學(xué)研究會(huì)液壓組編。液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。湖北：華中工學(xué)院出版社，1987 3. 張利平 主編。 現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用220例。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.8 4. 王占林 主編。 近代液壓控制。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.8 5. 董偉 劉樹(shù)道 。機(jī)床與液壓，2003.5：113 6. 高等工程專(zhuān)科學(xué)校機(jī)制及液壓教學(xué)研究會(huì)液壓組編。液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)1985.1 7. 蔡春源 主編。新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993.7 標(biāo)記示例： 公稱(chēng)直徑d=6mm，公稱(chēng)長(zhǎng)度l=30mm，材料為ML2， 不經(jīng)表面處理的平錐頭鉚釘： 鉚釘 GB/T868—1986—6×30?(mm)?? 標(biāo)記示例： 公稱(chēng)直徑d=5mm，公稱(chēng)長(zhǎng)度l=30mm，材料為ML2，不經(jīng)表面處理的沉頭鉚釘： 鉚釘GB/T869—1986—5×30mm 21