發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置設計

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活塞缸液壓夾緊裝置裝配圖.dwg

設計圖紙9張.dwg

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摘要

本篇設計是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，主要是通過液壓缸來夾緊發(fā)動機活塞缸體，文章主要介紹了夾緊裝置的類型以及該夾緊裝置的結構和液壓缸的夾緊力的設計計算。液壓夾緊裝置作為制造系統(tǒng)重要組成的部分，制造系統(tǒng)對其提出了新的要求。液壓夾緊裝置在機械加工起著重要的作用，它直接影響著機械加工的質量，生產效率和成本，因此液壓夾緊裝置的設計是機械工藝準備和施工中的一項重要工作。

文章的重點在于對發(fā)動機活塞缸的工藝性和力學性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對發(fā)動機活塞缸進行加工工藝的設計，以及對該夾緊裝置的結構進行了分析，對夾緊力矩進行了設計計算以及對液壓缸的缸徑，缸壁等進行了設計計算和強度校核，經過實踐證明，最終可以加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件。

關鍵詞：發(fā)動機活塞缸；液壓夾緊裝置；分析；零件 

Abstract

 For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It’s a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start .

 Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking. 

Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process

目 錄

摘要 I

Abstract II

1引言 1

  1.1課題的來源與研究的目的和意義 1

  1.2制造工業(yè)的重要性 3

  1.3本課題研究的內容 5

2液壓夾緊裝置的設計 7

  2.1液壓夾緊裝置的工作原理 8

  2.2擬定液壓夾緊裝置結構方案 10

  2.3確定液壓夾緊裝置的結構方案 11

3繪制液壓夾緊裝置結構草圖 13

  3.1布置圖面 15

  3.2設計定位夾緊元件 15

  3.3分析誤差 16

  3.4夾緊裝置的夾緊力的計算 17

  3.5繪制液壓夾緊裝置總圖 18

4液壓元件的設計 18

  4.1液壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 19

  4.2液壓缸的其余部件 20

5液壓缸的校核 21

  5.1 活塞桿的強度校核 22

結論 23

致謝 24

參考文獻 25

1 緒論

1.1 課題的來源與研究的目的和意義

    當今社會，隨著機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機械設備也在不斷地更新，不斷地完善著，發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的夾緊裝置是采用臨時的定位精度不高的裝置來夾緊發(fā)動機活塞缸，勞動效率低，加工精度低下，不適合批量生產的場合。現(xiàn)代發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一種專用的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置。隨著人們生活水平的不斷提高，汽磨越來越普及，以后基本上家家戶戶都有小汽磨了，因此發(fā)動機的使用也越來越廣泛。如果使用傳統(tǒng)的臨時的加工發(fā)動機活塞缸的夾緊裝置來加工發(fā)動機活塞缸的話，不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產要求。所以使用一個專用的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置已成為發(fā)展趨勢，只有采用這種發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，才能高效，高精度加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件出來。

1.2 制造工業(yè)的重要性

    機械制造工業(yè)是國民經濟中一個十分重要的產業(yè)，它為國民經濟各部門科學研究、國防建設和人民生活提供各種技術裝備，在社會主義建設事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農業(yè)機械到工業(yè)機械，從輕工業(yè)機械到重工業(yè)機械，從航空航天設備到機磨磨輛、汽磨、船舶等設備，從機械產品到電子電器、儀表產品等，都必須有機械及其制造。減速器也是有些設備中所不可缺少的，我們應該了解減速器的機械制造工藝過程才能把產品制造出來。

1.3 本課題研究的內容

    本次設計主要針對發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置進行設計，從介紹液壓夾緊裝置的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體結構，計算夾緊力矩以及對液壓缸進行強度校核等等，通過此次設計，能夠使發(fā)動機活塞缸體達到以下幾個方面的要求：

    (1）能保證工件的加工要求 

    保證加工質量是必須首先滿足的要求。保證加工質量的關鍵，就在于正確選定定位基準、定位方法和定位元件。必要時需進行誤差分析計算。也要注意夾緊裝置中其他影響加工質量的部件結構。

    (2) 能提高生產效率，降低成本

    應盡量采用各種快速高效的結構，縮短輔助時間，提高生產率。同時盡可能采用標準元件與標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾緊裝置制造成本。

    (3) 操作方便、省力和安全

    在客觀條件許可且又經濟的前提下，盡可能的采用氣動、液壓和氣液等機械化夾緊裝置裝置，以減輕操作者的勞動強度。

    (4) 便于排屑

    排屑問題是夾緊裝置設計中的一個重要問題。因為切屑積聚在夾緊裝置中，會破壞工件正確可靠地定位;切屑帶來的大量熱量會引起熱變形，影響加工質量；清掃切屑又要花費一部分輔助時間。切屑積聚嚴重時，還會損壞刀具或造成工傷事故。

結  論

到如今，畢業(yè)設計總算快接近尾聲了，在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。

致  謝

    時間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。

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本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 ： 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計 ________________________ 英文題目： of 院： ________________________ 專 業(yè)： ________________________ 姓 名： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 2015年 12月 6日 I 摘要 本篇設計是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，主要是通過液壓缸來夾緊發(fā)動機活塞缸體，文章主要介紹了夾緊裝置的類型以及該夾緊裝置的結構和液壓缸的夾緊力的設計計算。液壓夾緊裝置作為制造系統(tǒng)重要組成的部分，制造系統(tǒng)對其提出了新的要求。液壓 夾緊裝置在機械加工起著重要的作用，它直接影響著機械加工的質量，生產效率和成本，因此液壓夾緊裝置的設計是機械工藝準備和施工中的一項重要工作。 文章的重點在于對發(fā)動機活塞缸的工藝性和力學性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對發(fā)動機活塞缸進行加工工藝的設計，以及對該夾緊裝置的結構進行了分析，對夾緊力矩進行了設計計算以及對液壓缸的缸徑，缸壁等進行了設計計算和強度校核，經過實踐證明，最終可以加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件。 關鍵詞： 發(fā)動機活塞缸 ；液壓夾緊裝置；分析；零件 or a of is or we to as as of to s a of to of is a of is by of it of is is do 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 錄 摘要 .............................................................. I ........................................................ 引言 ............................................................ 1 題的來源與研究的目的和意義 ................................ 1 造工業(yè)的重要性 ............................................ 3 課題研究的內容 ............................................ 5 2 液壓夾緊裝置的設計 .............................................. 7 壓夾緊裝置的工作原理 ...................................... 8 定液壓夾緊裝置結構方案 ................................... 10 定液壓夾緊裝置的結構方案 ................................. 11 3 繪制液壓夾緊裝置結構草圖 ....................................... 13 置圖面 ................................................... 15 計定位夾緊元件 ........................................... 15 析誤差 ................................................... 16 緊裝置的夾緊力的計算 ..................................... 17 制液壓夾緊裝置總圖 ....................................... 18 4 液壓元件的設計 ................................................. 18 壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 ......................... 19 壓缸的其余部件 ........................................... 20 5 液壓缸的校核 ................................................... 21 塞桿的強度校核 .......................................... 22 結論 ............................................................. 23 致謝 ............................................................. 24 參考文獻 ......................................................... 25 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 題的來源與研究的目的和意義 當今社會，隨著機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機械設備也在不斷地更新，不斷地完善著， 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的 夾緊裝置 是采用臨時的定位精度不高的裝置來夾緊發(fā)動機活塞缸，勞動效率低，加工精度低下，不適合批量生產的場合?，F(xiàn)代 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 是用來代替 傳統(tǒng)的一種專用的 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 。隨著人們生活水平的不斷提高，汽磨越來越普及，以后基本上家家戶戶都有小汽磨了，因此發(fā)動機的使用也越來越廣泛。如果使用傳統(tǒng)的臨時的加工 發(fā)動機活塞缸 的夾緊裝置來加工 發(fā)動機活塞缸 的話，不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產要求。所以使用一個專用的 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置已 成為發(fā)展趨勢，只有采用這種 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，才能高效，高精度加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件出來。 造工業(yè)的重要性 機械制造工業(yè)是國民經濟中一個十分重要的產業(yè)，它為 國民經濟各部門科學研究、國防建設和人民生活提供各種技術裝備，在社會主義建設事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農業(yè)機械到工業(yè)機械，從輕工業(yè)機械到重工業(yè)機械，從航空航天設備到機磨磨輛、汽磨、船舶等設備，從機械產品到電子電器、儀表產品等，都必須有機械及其制造。減速器也是有些設備中所不可缺少的，我們應該了解減速器的機械制造工藝過程才能把產品制造出來。 課題研究的內容 本次設計主要針對發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置進行設計，從介紹液壓夾緊裝置的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體結構，計算夾緊力矩以及對液壓缸進行強 度校核等等，通過此次設計，能夠使發(fā)動機活塞缸體達到以下幾個方面的要求： (1）能保證工件的加工要求 保證加工質量是必須首先滿足的要求。保證加工質量的關鍵，就在于正確選定定位基準、定位方法和定位元件。必要時需進行誤差分析計算。也要注意夾緊裝置中其他影響加工質量的部件結構。 (2) 能提高生產效率，降低成本 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 2 應盡量采用各種快速高效的結構，縮短輔助時間，提高生產率。同時盡可能采用標準元件與標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾緊裝置制造成本。 (3) 操作方便、省力和 安全 在客觀條件許可且又經濟的前提下，盡可能的采用氣動、液壓和氣液等機械化夾緊裝置裝置，以減輕操作者的勞動強度。 (4) 便于排屑 排屑問題是夾緊裝置設計中的一個重要問題。因為切屑積聚在夾緊裝置中，會破壞工件正確可靠地定位 ;切屑帶來的大量熱量會引起熱變形，影響加工質量；清掃切屑又要花費一部分輔助時間。切屑積聚嚴重時，還會損壞刀具或造成工傷事故。 （ 5）有良好的工藝性 所設計的夾緊裝置應便于制造、檢驗、調整、維修等。 2 液壓夾緊裝置的設計 壓夾緊裝置的工作原理 液壓夾緊裝置是廣泛吸收國內外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾緊裝置的先進技術基礎上，針對發(fā)動機活塞缸體厚 4 200開發(fā)研制的。發(fā)動機活塞缸體的底部分別布置 2 個 V 型定位塊來對發(fā)動機活塞缸體進行定位，這樣能夠節(jié)省大量的材料，對大批量的發(fā)動機活塞缸體的生產具有降低成本的優(yōu)點。該夾緊夾緊力靠液壓缸夾緊，壓板的壓緊采用 司的液壓缸。它具有結構可靠，傳動平穩(wěn)，節(jié)省材料，動作靈敏等優(yōu)點。 夾緊的作用是通過液壓缸拉動夾緊件從而夾住工件的側面，工件放在 V 型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動機活塞缸體在旁 邊液壓缸的驅動壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動機活塞缸體的外圓面，這樣就是實現(xiàn)了對活塞缸體的幾個自由度的完全定位。 該液壓夾緊裝置的工作過程為：當發(fā)動機活塞缸體放在液壓夾緊裝置上面后，夾緊頭在液壓缸的拉動下后退；從而利用夾緊板上面的孔與發(fā)動機活塞缸體外圓表面的配合而使其軸向定位，然后發(fā)動機活塞缸體上面的壓板在旁邊的液壓 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 3 缸的作用下進行壓緊，這樣就對發(fā)動機活塞缸體進行了完全定位了，然后就可以進行該零件的內圓磨削加工或者是鏜孔加工了。 它的控制系統(tǒng)一般可以通過按鈕，或者 片機控制，當控制系統(tǒng)得到命令后， 液壓缸卸壓，在液壓缸彈簧的作用下活塞桿上升，夾緊板在復位彈簧的作用下回到初始位置。同時旁邊的液壓缸推動壓板回到原位置，至此整個動作結束。 定液壓夾緊裝置結構方案 通過查找相關資料和參觀實際生產現(xiàn)場，詳細的了解了發(fā)動機活塞缸體的加工過程和仔細的分析了工件的加工工序圖，并觀察了工件加工過程所使用的機床、刀具和夾緊裝置等相關設備比較后，選擇了較為典型的液壓夾緊結構。發(fā)動機活塞缸體是由鑄鐵鑄造而成然后通過磨，鏜，磨等工序制造而成，本次設計的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置主要是針對發(fā)動機活塞缸體的內圓的磨削工序的夾緊 裝置， 本道工序的加工必須保證坯件的壁厚均勻，內圓表面粗糙度要求達到至少 滿足作為精加工工序的作用和要求。發(fā)動機活塞缸體零件圖和工序圖見圖 1 圖 1院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 4 圖 1定液壓夾緊裝置的結構方案 夾緊裝置定位設計一般依據(jù)空間六點定位原理，即限制工件在笛卡兒空間坐標系下沿 X、 Y、 Z 三個軸方向的直線運動和繞 X、 Y、 Z 三個軸的回轉運動，即限制其空間的六個自由度。實際的定位設計則根據(jù)加工特點對工件的自由度進行限制，有時采用過定位或欠定位的方式進行定位。決定定位方法是夾緊 裝置設計的主要任務。位保證加工精度要求，需要一定的定位精度，而選定定位方法就要選擇合適的基準面。夾緊結構的選擇也受定位方法的限制，夾緊裝置結構的布局基本上取決于定位方法和工件的幾何形狀的類型。 而在我們設計的發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置中，對工件采用的是五點定位的方法。工件定位點位置的確定，采用工件上的平面作定位基準時，定位面上定位點的布局對定位誤差有著直接的影響。下面討論平面上定位點位置的確定方法。平面作主定位面時消除工件的三個自由度，一般將其抽象位三個定位點；平面作第二定位面消除兩個自由度，抽象為兩個定 位點；平面作第三定位面消除一個自由度，抽象為一個定位點。在確定定位點的位置時，除了要滿足加工要求（精度要求、支承要求、穩(wěn)定性要求等），還要注意所選的定位點應能使定位元件可接近。因此，應根據(jù)平面的定位可行度分析結果，將有效采樣單元中心點作為候選定位點，從中選取合適的定位點位置。 夾緊的作用是通過液壓缸拉動夾緊件從而夾住工件的側面，工件放在 V 型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動機活塞缸體在旁邊液壓缸的驅動壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動機活塞缸體的外圓面，這樣就是實現(xiàn)了對活塞缸體的幾個自由度的完全定位。確定液壓夾緊裝置的結 構如下圖 1示： 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 5 圖 1 繪制液壓夾緊裝置結構草圖 置圖面 畫出工件位置 ,選擇適當比例 (一般為 1:1),在圖紙上用雙點劃線繪出工件 2~3個方向的輪廓線 ,主視圖一般選面對操作者的加工狀態(tài)或工件裝卸的位置 ,各視圖之間留足夠空隙以便布置夾具元件 ,工件圖如圖 1 圖 1計定位夾緊元件 根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結構繪在相應的視圖上 ,與工件的定位基準形狀和精度相適應 將所選定的夾緊裝置的具體結構按視圖繪在圖上 ,表示出工件處于 夾緊狀態(tài) 位原理如圖 1示： 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 6 1緊裝置主視圖 1緊裝置左視圖 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 7 析誤差 工件的工序基準為兩個外圓端面的定位，通過對沿著中心軸線磨削加工的內孔進行磨削加工，此時可求出孔心在接觸點與壓板中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為 : 本夾緊裝置采用發(fā)動機活塞缸體的外圓面和端面作為定位基準， 利用光面壓板和 V 型塊對稱壓著發(fā)動機活塞缸體零件來進行發(fā)動機活塞缸體多個自由度的限制，并且限位狀態(tài)良好，能夠滿足工序要求，這樣就很好地對工件進行了定位，從而很方便地對發(fā)動機活塞缸體零件進行磨削加工。 由相關機械加工手冊可知： ⑴ 、分析定位誤差：在 ?90?? 的前提下 ；夾具體距離定位孔距離為 h ，高度為 H ；有： 0 6 2 ????? ? ?⑵ 、分析夾緊誤差 ，由以上公式，我們知道： ?co s)(m a x ?? ?于是就是接觸誤差的位移值為： a 1 [( 1 ?????? o s ???? ? ? ⑶、根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可 知：通常不超過 ⑷、相對誤差的分析： 有 分析誤差的總數(shù)累加之和： ????從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 8 緊裝置的 夾緊力的計算 由于孔的切削力各不相同，我們根據(jù)標準來選擇切削力，根據(jù)零件的工藝分析， 在這里我們選擇 ∮ 180磨頭對發(fā)動機活塞缸體的內圓進行珩磨加工。 由 相關手冊和規(guī)范可 得： 計算圓周切削分力： 式（ 式中 ? ??? 通過查找相關圖表： 150(?可得 175? 4.0?n 因此有： 94.0?0.1?.1?.1?)(同樣地，計算徑向切削分力的公式位 ： 中： 77.0? 0.1? 0.1? 0.1?有： )(F P ? 計算軸向切削分力的公式為： 中： 11.1?0.1?.1?.1?)(因此有： ? 通過以下公式來計算安全系 數(shù)： 6543210 式中： ?????????????????????X 學院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 9 因此，有： )( 0 4 ??)(?? )( 4 9 ?? 制液壓夾緊裝置總圖 本次設計的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，其結構總圖如下圖所示：4 液壓元件的設計 壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 初選系統(tǒng)工作壓力 根據(jù)已算得的工作載荷表選擇工作壓力 1p 。 NF w ? w 44 ????? ? 式中 ? —— 液壓缸的效率，一般取 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 10 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設備類型而定，還有考慮到 執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件以及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說尺寸要受到限制，從材料消耗角度來看也不太經濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件得材質、密封、制造精度也要求很高，定然會提高設備成本。一般來說，對固定的尺寸不太受限制的設備，壓力可選得低一些，具體參考《機械設計手冊》]4[表 就本系統(tǒng)而言，經查此表，選定 1p 為 液壓缸主要結構尺寸和排量的計算 1．結構尺寸（按上升時算） 首先，具體參考《液壓工程簡明手冊》]5[按速比要求查表 5擇桿徑比 ? ＝ d/D＝ 計算 D 4 ???? ???? ? 式中 2p —— 液壓缸回油腔壓力，其值可參照手冊選取。由于本系統(tǒng)此時的回油路沒有設置背壓閥，故 2p =0 活塞桿的直徑 d＝ D? =于液壓缸直徑和活塞桿直徑的計算要按國標規(guī)定的有關標準進行圓整，所以 D＝ 125d＝ 63 無桿腔面積： 2221 0 1 ??? ?桿腔的有效工作面積： 222222 4 ????? ? 當工作速度很低時，須按最低速度要求驗算液壓缸尺寸： 中 A—— 液壓缸的有效工作面積 2m — 系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量 。節(jié)流調速中取決于回路中所設置的節(jié) 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 11 流閥的最小穩(wěn)定流量，經查手冊，取 — 運動機構要求的最小工作速度，取 s 25m i nm i n 0 0 7.0 ????此值小于 1A ，也小于 2A ，所以滿足要求。 2．排量 速度比12，由于壓力小于 10選擇 桿腔工作時所需流量： m i n/ 2 2 4111 ????? ? 有桿腔工作時所需流量 m i n/ 2 9 4222 ?????? ? 式中 1v —— 活塞桿伸出的速度，取 s 2v —— 活塞桿退回的速度， 2v 0 3 0 2 ??? ? 確定液壓泵的最大工作壓力和電動機功率 M p p ????? ? ，取 6 式中 ??p —— 從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失。初算時按經驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵巍⒘魉俨淮蟮娜。?系統(tǒng)取 壓泵的流量式中 液壓缸的最大流量，對于有節(jié)流調速的回路，還需加上溢流閥 的最小溢流量，一般取 4?? K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 1.2 = (44 ?? ????? ， ＝ 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 12 確定液壓泵的驅動功率，即電動機的功率 6 ?????? ??式中p?—— 液壓泵的總效率，參照《液壓系統(tǒng)設計元器件選型手冊》][表1擇葉片泵，為 壓缸的其余部件 本系統(tǒng)中 的液壓缸是需要擺動的，所以采用耳環(huán)連接方式。 銷軸 銷軸一般受力情況為雙面受剪，其直徑 ???????式中 F—— 活塞承受的負載力 [? ]—— 材料的需要剪應力，對于 45鋼，是 70慮到安全系數(shù)，查機械手冊，取 30軸長度 ,根據(jù)結構以及耳環(huán)的寬度 般與 耳環(huán) 圖 4－ 1 耳環(huán)結構 耳環(huán)的有關推薦尺寸： 根據(jù)手冊可知 ?? 因為缸徑 D=125以 01 ???? 導向套 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 13 活塞桿的導向套裝在液壓缸的有桿側端蓋內，可以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵及水分帶 到密封裝置處，損壞密封裝置 ]7[ 。導向套的典型結構型式有：有軸套式和端蓋式兩種，本系統(tǒng)采用有軸套式，并由耐磨材料制成。 最小導向套長度是指活塞桿全部伸出時，從活塞寬度的中點到導向滑套面中點的距離。若導向長度太小，將使液壓缸因徑向間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作的穩(wěn)定性。最小導向長度 ????式中 L—— 液壓缸的最大行程 m D— — 液壓缸的內徑 m 排氣閥 如果排氣閥設置不當或者是沒有設置，壓力油進入液壓缸后，缸內仍然會存有空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性，會造成液壓缸和整個液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作 ]8[ 。例如，液壓導軌磨床在加工過程中，如果工作臺進給時液壓缸內存有空氣，就會引起工作臺進給時的顫振和爬行，這不僅會影響被加工表面的粗糙度和形位公差等級，而且會損壞砂輪和磨頭等機構。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進入液壓系統(tǒng)外，必須要在液壓缸上安設排氣 閥。因為液壓缸是液壓系統(tǒng)的最后執(zhí)行元件，會直接反映處殘留空氣的危害。排氣閥的位置要安排合理，垂直安裝的液壓缸，應盡量設置在端蓋處，但應與壓力腔相通，以便安裝后調試前排除液壓缸內的空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮，不會讓空氣油積存的殘留死角。 經綜合考慮，本系統(tǒng)將排氣閥安裝在液壓缸上方靠近端蓋處。選用 體與閥針合為一體，用螺紋與缸蓋連接。排氣時，擰松螺紋，缸內空氣從錐面間隙中擠出，并經斜孔擠出缸外。這種排氣閥結構簡單、方便，但螺紋與錐面密封處的同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會 造成外泄漏。 密封圈 安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質的泄漏及外界塵埃和異 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 14 物的侵入。本系統(tǒng)選用 是一種截面為圓形的橡膠圈，主要用于靜密封和往復運動密封，一般安裝在外圓或內圓上截面為矩形的溝槽內。與其它密封件相比，它主要具有以下優(yōu)點：⑴ 裝方便；⑵ 形密封，可對兩個方向其密封作用；⑸ 9[ 。 選用型號： 活塞與缸壁接觸的溝槽內： 125× 塞與活塞桿接觸的溝槽內： 向套與活塞桿接觸的溝槽內： 62× 向套與缸壁接觸的溝槽內： 125× 活塞和緩沖裝置 活塞直徑應與缸筒內徑一致，設計活塞時，主要任務時確定它的結構型式。一般根據(jù)密封裝置的形式來選活塞的結構型式，通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞用活塞環(huán)，“ 0”形密封圈、“ Y”形密封圈、迷宮密封等 ]10[ ；組合活塞采用組合密封圈，其結構復雜，加工工作量大。因此，我用整體活塞。 活塞厚度 ，材料用 45鋼。 本系統(tǒng)取 : 7 ?? 活塞桿內的緩沖柱塞要保證與軸線的同心，最好與活塞桿做成一體。 5 液壓缸的校核 壓缸的校核 通過比較，液壓缸的材料選定為 45鋼，當直徑大于 16種材料的抗拉強度b?為 600 p 4 27586 0 0][????????????圓筒壁橫截面上的應力 M p ?? ??? ?? 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 15 圓筒壁縱向截面上的應力 M " ????? ??缸筒上是二向應力： ? ， ? ， 03 ??用第四強度理論 ][2])()()[(222231232221??????????????????M p ? ， ? ， ?][2])()()[(222231232221????????????????????M p 足強度要求。 塞桿的強度校核 一般按受力狀況所確定的活塞桿直徑 d，其強度可以滿足要求，為確保無誤，可按下式進行強度校核： 464 ?????????]6[ 式中 F—— 活塞桿承受的負載力，是 [? ]—— 活塞桿材料的許用應力，由前面計算可知是 75此可見，活塞桿的實際值 足強度要求。 活塞桿承受軸向壓縮載荷時類似于壓桿，當負載超過一定數(shù)值時，液壓缸整體將出現(xiàn)縱向彎曲，呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。為此，活塞桿承受的負載力不能超過使它保持穩(wěn)定所允許的臨界負載力，臨界負載力于活塞桿直徑、長度、材料性質以及液壓缸安裝方式有關，當活塞桿長度于其直徑之比大于 10 時，應根據(jù)材料力學的壓桿穩(wěn)定理論對對活塞穩(wěn)定性進行校核。本系統(tǒng)就屬于 這種情況。 活塞桿由 45鋼制成，穩(wěn)定安全系數(shù)8～ 10，只要滿足? 式中 臨界壓力 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 16 p —— 實際工作壓力 22)( ?? ， 642? 式中 E—— 材料的彈性模量， 210—— 橫截面慣性矩 d—— 活塞桿直徑， —— 壓桿的長度系數(shù)，活塞桿一端固定，一端自由，故取 2 M p 4 710)???????? ??? 4 7 ，滿足穩(wěn)定要求 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 17 結 論 到如今，畢業(yè)設計總算快接近尾聲了，在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的 作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 18 致 謝 時間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的 感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的相關資料，論文終于完成了，我感到 非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 19 參考文獻 [1] 鄭淑芳 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社， 2] 黃長藝 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置概述 北京：機械工業(yè)出版社，3] 周宏甫 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的創(chuàng)新設計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置應用技術 機械工業(yè)出版社，7] 張遼遠 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) . 機械工業(yè)出版社， 8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴普強 試技術基礎 . 機械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置系統(tǒng)原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學出版社， 14] 劉延俊 機械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的逆向設計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社，17] 陳鐵鳴 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的創(chuàng)新設計 . 高等教育出版社， 18] 孫靖民 機械工業(yè)出版社， 19] 王勇領 北京 :清華大學出版社， 20]of a 21]of 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 ： 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計 ________________________ 英文題目： of 院： ________________________ 專 業(yè)： ________________________ 姓 名： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 2015年 12月 6日 I 摘要 本篇設計是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，主要是通過液壓缸來夾緊發(fā)動機活塞缸體，文章主要介紹了夾緊裝置的類型以及該夾緊裝置的結構和液壓缸的夾緊力的設計計算。液壓夾緊裝置作為制造系統(tǒng)重要組成的部分，制造系統(tǒng)對其提出了新的要求。液壓 夾緊裝置在機械加工起著重要的作用，它直接影響著機械加工的質量，生產效率和成本，因此液壓夾緊裝置的設計是機械工藝準備和施工中的一項重要工作。 文章的重點在于對發(fā)動機活塞缸的工藝性和力學性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對發(fā)動機活塞缸進行加工工藝的設計，以及對該夾緊裝置的結構進行了分析，對夾緊力矩進行了設計計算以及對液壓缸的缸徑，缸壁等進行了設計計算和強度校核，經過實踐證明，最終可以加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件。 關鍵詞： 發(fā)動機活塞缸 ；液壓夾緊裝置；分析；零件 or a of is or we to as as of to s a of to of is a of is by of it of is is do 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 錄 摘要 .............................................................. I ........................................................ 引言 ............................................................ 1 題的來源與研究的目的和意義 ................................ 1 造工業(yè)的重要性 ............................................ 3 課題研究的內容 ............................................ 5 2 液壓夾緊裝置的設計 .............................................. 7 壓夾緊裝置的工作原理 ...................................... 8 定液壓夾緊裝置結構方案 ................................... 10 定液壓夾緊裝置的結構方案 ................................. 11 3 繪制液壓夾緊裝置結構草圖 ....................................... 13 置圖面 ................................................... 15 計定位夾緊元件 ........................................... 15 析誤差 ................................................... 16 緊裝置的夾緊力的計算 ..................................... 17 制液壓夾緊裝置總圖 ....................................... 18 4 液壓元件的設計 ................................................. 18 壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 ......................... 19 壓缸的其余部件 ........................................... 20 5 液壓缸的校核 ................................................... 21 塞桿的強度校核 .......................................... 22 結論 ............................................................. 23 致謝 ............................................................. 24 參考文獻 ......................................................... 25 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 題的來源與研究的目的和意義 當今社會，隨著機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機械設備也在不斷地更新，不斷地完善著， 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的 夾緊裝置 是采用臨時的定位精度不高的裝置來夾緊發(fā)動機活塞缸，勞動效率低，加工精度低下，不適合批量生產的場合。現(xiàn)代 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 是用來代替 傳統(tǒng)的一種專用的 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置 。隨著人們生活水平的不斷提高，汽磨越來越普及，以后基本上家家戶戶都有小汽磨了，因此發(fā)動機的使用也越來越廣泛。如果使用傳統(tǒng)的臨時的加工 發(fā)動機活塞缸 的夾緊裝置來加工 發(fā)動機活塞缸 的話，不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產要求。所以使用一個專用的 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置已 成為發(fā)展趨勢，只有采用這種 發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，才能高效，高精度加工出合格的發(fā)動機活塞缸零件出來。 造工業(yè)的重要性 機械制造工業(yè)是國民經濟中一個十分重要的產業(yè)，它為 國民經濟各部門科學研究、國防建設和人民生活提供各種技術裝備，在社會主義建設事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農業(yè)機械到工業(yè)機械，從輕工業(yè)機械到重工業(yè)機械，從航空航天設備到機磨磨輛、汽磨、船舶等設備，從機械產品到電子電器、儀表產品等，都必須有機械及其制造。減速器也是有些設備中所不可缺少的，我們應該了解減速器的機械制造工藝過程才能把產品制造出來。 課題研究的內容 本次設計主要針對發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置進行設計，從介紹液壓夾緊裝置的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體結構，計算夾緊力矩以及對液壓缸進行強 度校核等等，通過此次設計，能夠使發(fā)動機活塞缸體達到以下幾個方面的要求： (1）能保證工件的加工要求 保證加工質量是必須首先滿足的要求。保證加工質量的關鍵，就在于正確選定定位基準、定位方法和定位元件。必要時需進行誤差分析計算。也要注意夾緊裝置中其他影響加工質量的部件結構。 (2) 能提高生產效率，降低成本 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 2 應盡量采用各種快速高效的結構，縮短輔助時間，提高生產率。同時盡可能采用標準元件與標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾緊裝置制造成本。 (3) 操作方便、省力和 安全 在客觀條件許可且又經濟的前提下，盡可能的采用氣動、液壓和氣液等機械化夾緊裝置裝置，以減輕操作者的勞動強度。 (4) 便于排屑 排屑問題是夾緊裝置設計中的一個重要問題。因為切屑積聚在夾緊裝置中，會破壞工件正確可靠地定位 ;切屑帶來的大量熱量會引起熱變形，影響加工質量；清掃切屑又要花費一部分輔助時間。切屑積聚嚴重時，還會損壞刀具或造成工傷事故。 （ 5）有良好的工藝性 所設計的夾緊裝置應便于制造、檢驗、調整、維修等。 2 液壓夾緊裝置的設計 壓夾緊裝置的工作原理 液壓夾緊裝置是廣泛吸收國內外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾緊裝置的先進技術基礎上，針對發(fā)動機活塞缸體厚 4 200開發(fā)研制的。發(fā)動機活塞缸體的底部分別布置 2 個 V 型定位塊來對發(fā)動機活塞缸體進行定位，這樣能夠節(jié)省大量的材料，對大批量的發(fā)動機活塞缸體的生產具有降低成本的優(yōu)點。該夾緊夾緊力靠液壓缸夾緊，壓板的壓緊采用 司的液壓缸。它具有結構可靠，傳動平穩(wěn)，節(jié)省材料，動作靈敏等優(yōu)點。 夾緊的作用是通過液壓缸拉動夾緊件從而夾住工件的側面，工件放在 V 型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動機活塞缸體在旁 邊液壓缸的驅動壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動機活塞缸體的外圓面，這樣就是實現(xiàn)了對活塞缸體的幾個自由度的完全定位。 該液壓夾緊裝置的工作過程為：當發(fā)動機活塞缸體放在液壓夾緊裝置上面后，夾緊頭在液壓缸的拉動下后退；從而利用夾緊板上面的孔與發(fā)動機活塞缸體外圓表面的配合而使其軸向定位，然后發(fā)動機活塞缸體上面的壓板在旁邊的液壓 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 3 缸的作用下進行壓緊，這樣就對發(fā)動機活塞缸體進行了完全定位了，然后就可以進行該零件的內圓磨削加工或者是鏜孔加工了。 它的控制系統(tǒng)一般可以通過按鈕，或者 片機控制，當控制系統(tǒng)得到命令后， 液壓缸卸壓，在液壓缸彈簧的作用下活塞桿上升，夾緊板在復位彈簧的作用下回到初始位置。同時旁邊的液壓缸推動壓板回到原位置，至此整個動作結束。 定液壓夾緊裝置結構方案 通過查找相關資料和參觀實際生產現(xiàn)場，詳細的了解了發(fā)動機活塞缸體的加工過程和仔細的分析了工件的加工工序圖，并觀察了工件加工過程所使用的機床、刀具和夾緊裝置等相關設備比較后，選擇了較為典型的液壓夾緊結構。發(fā)動機活塞缸體是由鑄鐵鑄造而成然后通過磨，鏜，磨等工序制造而成，本次設計的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置主要是針對發(fā)動機活塞缸體的內圓的磨削工序的夾緊 裝置， 本道工序的加工必須保證坯件的壁厚均勻，內圓表面粗糙度要求達到至少 滿足作為精加工工序的作用和要求。發(fā)動機活塞缸體零件圖和工序圖見圖 1 圖 1院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 4 圖 1定液壓夾緊裝置的結構方案 夾緊裝置定位設計一般依據(jù)空間六點定位原理，即限制工件在笛卡兒空間坐標系下沿 X、 Y、 Z 三個軸方向的直線運動和繞 X、 Y、 Z 三個軸的回轉運動，即限制其空間的六個自由度。實際的定位設計則根據(jù)加工特點對工件的自由度進行限制，有時采用過定位或欠定位的方式進行定位。決定定位方法是夾緊 裝置設計的主要任務。位保證加工精度要求，需要一定的定位精度，而選定定位方法就要選擇合適的基準面。夾緊結構的選擇也受定位方法的限制，夾緊裝置結構的布局基本上取決于定位方法和工件的幾何形狀的類型。 而在我們設計的發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置中，對工件采用的是五點定位的方法。工件定位點位置的確定，采用工件上的平面作定位基準時，定位面上定位點的布局對定位誤差有著直接的影響。下面討論平面上定位點位置的確定方法。平面作主定位面時消除工件的三個自由度，一般將其抽象位三個定位點；平面作第二定位面消除兩個自由度，抽象為兩個定 位點；平面作第三定位面消除一個自由度，抽象為一個定位點。在確定定位點的位置時，除了要滿足加工要求（精度要求、支承要求、穩(wěn)定性要求等），還要注意所選的定位點應能使定位元件可接近。因此，應根據(jù)平面的定位可行度分析結果，將有效采樣單元中心點作為候選定位點，從中選取合適的定位點位置。 夾緊的作用是通過液壓缸拉動夾緊件從而夾住工件的側面，工件放在 V 型塊上，夾緊夾住工件，然后發(fā)動機活塞缸體在旁邊液壓缸的驅動壓板的作用下緊緊地壓住發(fā)動機活塞缸體的外圓面，這樣就是實現(xiàn)了對活塞缸體的幾個自由度的完全定位。確定液壓夾緊裝置的結 構如下圖 1示： 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 5 圖 1 繪制液壓夾緊裝置結構草圖 置圖面 畫出工件位置 ,選擇適當比例 (一般為 1:1),在圖紙上用雙點劃線繪出工件 2~3個方向的輪廓線 ,主視圖一般選面對操作者的加工狀態(tài)或工件裝卸的位置 ,各視圖之間留足夠空隙以便布置夾具元件 ,工件圖如圖 1 圖 1計定位夾緊元件 根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結構繪在相應的視圖上 ,與工件的定位基準形狀和精度相適應 將所選定的夾緊裝置的具體結構按視圖繪在圖上 ,表示出工件處于 夾緊狀態(tài) 位原理如圖 1示： 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 6 1緊裝置主視圖 1緊裝置左視圖 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 7 析誤差 工件的工序基準為兩個外圓端面的定位，通過對沿著中心軸線磨削加工的內孔進行磨削加工，此時可求出孔心在接觸點與壓板中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為 : 本夾緊裝置采用發(fā)動機活塞缸體的外圓面和端面作為定位基準， 利用光面壓板和 V 型塊對稱壓著發(fā)動機活塞缸體零件來進行發(fā)動機活塞缸體多個自由度的限制，并且限位狀態(tài)良好，能夠滿足工序要求，這樣就很好地對工件進行了定位，從而很方便地對發(fā)動機活塞缸體零件進行磨削加工。 由相關機械加工手冊可知： ⑴ 、分析定位誤差：在 ?90?? 的前提下 ；夾具體距離定位孔距離為 h ，高度為 H ；有： 0 6 2 ????? ? ?⑵ 、分析夾緊誤差 ，由以上公式，我們知道： ?co s)(m a x ?? ?于是就是接觸誤差的位移值為： a 1 [( 1 ?????? o s ???? ? ? ⑶、根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可 知：通常不超過 ⑷、相對誤差的分析： 有 分析誤差的總數(shù)累加之和： ????從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 8 緊裝置的 夾緊力的計算 由于孔的切削力各不相同，我們根據(jù)標準來選擇切削力，根據(jù)零件的工藝分析， 在這里我們選擇 ∮ 180磨頭對發(fā)動機活塞缸體的內圓進行珩磨加工。 由 相關手冊和規(guī)范可 得： 計算圓周切削分力： 式（ 式中 ? ??? 通過查找相關圖表： 150(?可得 175? 4.0?n 因此有： 94.0?0.1?.1?.1?)(同樣地，計算徑向切削分力的公式位 ： 中： 77.0? 0.1? 0.1? 0.1?有： )(F P ? 計算軸向切削分力的公式為： 中： 11.1?0.1?.1?.1?)(因此有： ? 通過以下公式來計算安全系 數(shù)： 6543210 式中： ?????????????????????X 學院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 9 因此，有： )( 0 4 ??)(?? )( 4 9 ?? 制液壓夾緊裝置總圖 本次設計的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，其結構總圖如下圖所示：4 液壓元件的設計 壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 初選系統(tǒng)工作壓力 根據(jù)已算得的工作載荷表選擇工作壓力 1p 。 NF w ? w 44 ????? ? 式中 ? —— 液壓缸的效率，一般取 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 10 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設備類型而定，還有考慮到 執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件以及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說尺寸要受到限制，從材料消耗角度來看也不太經濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件得材質、密封、制造精度也要求很高，定然會提高設備成本。一般來說，對固定的尺寸不太受限制的設備，壓力可選得低一些，具體參考《機械設計手冊》]4[表 就本系統(tǒng)而言，經查此表，選定 1p 為 液壓缸主要結構尺寸和排量的計算 1．結構尺寸（按上升時算） 首先，具體參考《液壓工程簡明手冊》]5[按速比要求查表 5擇桿徑比 ? ＝ d/D＝ 計算 D 4 ???? ???? ? 式中 2p —— 液壓缸回油腔壓力，其值可參照手冊選取。由于本系統(tǒng)此時的回油路沒有設置背壓閥，故 2p =0 活塞桿的直徑 d＝ D? =于液壓缸直徑和活塞桿直徑的計算要按國標規(guī)定的有關標準進行圓整，所以 D＝ 125d＝ 63 無桿腔面積： 2221 0 1 ??? ?桿腔的有效工作面積： 222222 4 ????? ? 當工作速度很低時，須按最低速度要求驗算液壓缸尺寸： 中 A—— 液壓缸的有效工作面積 2m — 系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量 。節(jié)流調速中取決于回路中所設置的節(jié) 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 11 流閥的最小穩(wěn)定流量，經查手冊，取 — 運動機構要求的最小工作速度，取 s 25m i nm i n 0 0 7.0 ????此值小于 1A ，也小于 2A ，所以滿足要求。 2．排量 速度比12，由于壓力小于 10選擇 桿腔工作時所需流量： m i n/ 2 2 4111 ????? ? 有桿腔工作時所需流量 m i n/ 2 9 4222 ?????? ? 式中 1v —— 活塞桿伸出的速度，取 s 2v —— 活塞桿退回的速度， 2v 0 3 0 2 ??? ? 確定液壓泵的最大工作壓力和電動機功率 M p p ????? ? ，取 6 式中 ??p —— 從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失。初算時按經驗數(shù)據(jù)選取：管路簡單、流速不大的取（ 系統(tǒng)取 壓泵的流量式中 液壓缸的最大流量，對于有節(jié)流調速的回路，還需加上溢流閥 的最小溢流量，一般取 4?? K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 1.2 = (44 ?? ????? ， ＝ 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 12 確定液壓泵的驅動功率，即電動機的功率 6 ?????? ??式中p?—— 液壓泵的總效率，參照《液壓系統(tǒng)設計元器件選型手冊》][表1擇葉片泵，為 壓缸的其余部件 本系統(tǒng)中 的液壓缸是需要擺動的，所以采用耳環(huán)連接方式。 銷軸 銷軸一般受力情況為雙面受剪，其直徑 ???????式中 F—— 活塞承受的負載力 [? ]—— 材料的需要剪應力，對于 45鋼，是 70慮到安全系數(shù)，查機械手冊，取 30軸長度 ,根據(jù)結構以及耳環(huán)的寬度 般與 耳環(huán) 圖 4－ 1 耳環(huán)結構 耳環(huán)的有關推薦尺寸： 根據(jù)手冊可知 ?? 因為缸徑 D=125以 01 ???? 導向套 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 13 活塞桿的導向套裝在液壓缸的有桿側端蓋內，可以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵及水分帶 到密封裝置處，損壞密封裝置 ]7[ 。導向套的典型結構型式有：有軸套式和端蓋式兩種，本系統(tǒng)采用有軸套式，并由耐磨材料制成。 最小導向套長度是指活塞桿全部伸出時，從活塞寬度的中點到導向滑套面中點的距離。若導向長度太小，將使液壓缸因徑向間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作的穩(wěn)定性。最小導向長度 ????式中 L—— 液壓缸的最大行程 m D— — 液壓缸的內徑 m 排氣閥 如果排氣閥設置不當或者是沒有設置，壓力油進入液壓缸后，缸內仍然會存有空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性，會造成液壓缸和整個液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作 ]8[ 。例如，液壓導軌磨床在加工過程中，如果工作臺進給時液壓缸內存有空氣，就會引起工作臺進給時的顫振和爬行，這不僅會影響被加工表面的粗糙度和形位公差等級，而且會損壞砂輪和磨頭等機構。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進入液壓系統(tǒng)外，必須要在液壓缸上安設排氣 閥。因為液壓缸是液壓系統(tǒng)的最后執(zhí)行元件，會直接反映處殘留空氣的危害。排氣閥的位置要安排合理，垂直安裝的液壓缸，應盡量設置在端蓋處，但應與壓力腔相通，以便安裝后調試前排除液壓缸內的空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮，不會讓空氣油積存的殘留死角。 經綜合考慮，本系統(tǒng)將排氣閥安裝在液壓缸上方靠近端蓋處。選用 體與閥針合為一體，用螺紋與缸蓋連接。排氣時，擰松螺紋，缸內空氣從錐面間隙中擠出，并經斜孔擠出缸外。這種排氣閥結構簡單、方便，但螺紋與錐面密封處的同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會 造成外泄漏。 密封圈 安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質的泄漏及外界塵埃和異 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 14 物的侵入。本系統(tǒng)選用 是一種截面為圓形的橡膠圈，主要用于靜密封和往復運動密封，一般安裝在外圓或內圓上截面為矩形的溝槽內。與其它密封件相比，它主要具有以下優(yōu)點：⑴ 裝方便；⑵ 形密封，可對兩個方向其密封作用；⑸ 9[ 。 選用型號： 活塞與缸壁接觸的溝槽內： 125× 塞與活塞桿接觸的溝槽內： 向套與活塞桿接觸的溝槽內： 62× 向套與缸壁接觸的溝槽內： 125× 活塞和緩沖裝置 活塞直徑應與缸筒內徑一致，設計活塞時，主要任務時確定它的結構型式。一般根據(jù)密封裝置的形式來選活塞的結構型式，通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞用活塞環(huán)，“ 0”形密封圈、“ Y”形密封圈、迷宮密封等 ]10[ ；組合活塞采用組合密封圈，其結構復雜，加工工作量大。因此，我用整體活塞。 活塞厚度 ，材料用 45鋼。 本系統(tǒng)取 : 7 ?? 活塞桿內的緩沖柱塞要保證與軸線的同心，最好與活塞桿做成一體。 5 液壓缸的校核 壓缸的校核 通過比較，液壓缸的材料選定為 45鋼，當直徑大于 16種材料的抗拉強度b?為 600 p 4 27586 0 0][????????????圓筒壁橫截面上的應力 M p ?? ??? ?? 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 15 圓筒壁縱向截面上的應力 M " ????? ??缸筒上是二向應力： ? ， ? ， 03 ??用第四強度理論 ][2])()()[(222231232221??????????????????M p ? ， ? ， ?][2])()()[(222231232221????????????????????M p 足強度要求。 塞桿的強度校核 一般按受力狀況所確定的活塞桿直徑 d，其強度可以滿足要求，為確保無誤，可按下式進行強度校核： 464 ?????????]6[ 式中 F—— 活塞桿承受的負載力，是 [? ]—— 活塞桿材料的許用應力，由前面計算可知是 75此可見，活塞桿的實際值 足強度要求。 活塞桿承受軸向壓縮載荷時類似于壓桿，當負載超過一定數(shù)值時，液壓缸整體將出現(xiàn)縱向彎曲，呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。為此，活塞桿承受的負載力不能超過使它保持穩(wěn)定所允許的臨界負載力，臨界負載力于活塞桿直徑、長度、材料性質以及液壓缸安裝方式有關，當活塞桿長度于其直徑之比大于 10 時，應根據(jù)材料力學的壓桿穩(wěn)定理論對對活塞穩(wěn)定性進行校核。本系統(tǒng)就屬于 這種情況。 活塞桿由 45鋼制成，穩(wěn)定安全系數(shù)8～ 10，只要滿足? 式中 臨界壓力 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 16 p —— 實際工作壓力 22)( ?? ， 642? 式中 E—— 材料的彈性模量， 210—— 橫截面慣性矩 d—— 活塞桿直徑， —— 壓桿的長度系數(shù)，活塞桿一端固定，一端自由，故取 2 M p 4 710)???????? ??? 4 7 ，滿足穩(wěn)定要求 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 17 結 論 到如今，畢業(yè)設計總算快接近尾聲了，在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的 作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 18 致 謝 時間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的 感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的相關資料，論文終于完成了，我感到 非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 院機械設計制造及其自 動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 19 參考文獻 [1] 鄭淑芳 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社， 2] 黃長藝 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置概述 北京：機械工業(yè)出版社，3] 周宏甫 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的創(chuàng)新設計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置應用技術 機械工業(yè)出版社，7] 張遼遠 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) . 機械工業(yè)出版社， 8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴普強 試技術基礎 . 機械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置系統(tǒng)原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學出版社， 14] 劉延俊 機械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的逆向設計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社，17] 陳鐵鳴 發(fā)動機活塞缸體液壓夾緊裝置的創(chuàng)新設計 . 高等教育出版社， 18] 孫靖民 機械工業(yè)出版社， 19] 王勇領 北京 :清華大學出版社， 20]of a 21]of