軸承安裝用壓力機(jī)(液壓機(jī))

1、目錄第一章緒論11.1 液壓機(jī)現(xiàn)狀11.2 液壓機(jī)工作原理11.3 液壓機(jī)的特點(diǎn)2第二章壓力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1 壓力機(jī)主要任務(wù)32.2 各個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2.2 右支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2.3 左支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計52.2.4 支柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計52.2.5 導(dǎo)軌的機(jī)構(gòu)設(shè)計62.2.6 工作臺的機(jī)構(gòu)設(shè)計72.2.7 轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計72.2.8 C型塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計72.2.9 鍥型塊的機(jī)構(gòu)設(shè)計82.2.10 轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計82.2.11 工作臺支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計92.2.12 工作臺底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計102.2.13 壓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計102.2.14 壓頭支撐板的結(jié)構(gòu)設(shè)計112.2

2、.15 壓頭連接板的結(jié)構(gòu)設(shè)計122.2.16 壓頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計122.2.17 螺桿、止脫塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計132.2.18 定心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計13第三章壓力機(jī)各部件的參數(shù)設(shè)計143.1 初始參數(shù)的計算143.2 液壓機(jī)的受力分析173.3 各零件的設(shè)計與計算213.3.1 液壓缸的設(shè)計與計算213.3.2 上下支柱及導(dǎo)向的設(shè)計與計算223.3.3 右支架的設(shè)計與計算233.3.4 左支架的設(shè)計與計算243.3.5 工作臺的設(shè)計與計算253.3.6 工作臺轉(zhuǎn)軸的設(shè)計與計算：263.3.7 工作支架的設(shè)計與計算283.3.8 壓板的設(shè)計與計算283.3.9 壓頭的設(shè)計與計算293.3.10 螺桿的設(shè)計與計

3、算29第四章壓力機(jī)裝配設(shè)計324.1 工作臺的裝配324.2 壓頭的裝配324.3 總裝配33第五章總結(jié)36致謝37參考文獻(xiàn)38附錄一39第一章緒論1.1 液壓機(jī)現(xiàn)狀液壓機(jī)與其他壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在較大范圍內(nèi)無極調(diào)節(jié)、動作靈活、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作可很方便的達(dá)到所希望的配合關(guān)系等有點(diǎn)。液壓機(jī)發(fā)展十分迅速，除了在冶金、鍛壓、機(jī)器制造、交通運(yùn)輸，航天等方面應(yīng)用外，還廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，如板材成型，粉末冶金，管、線型材擠壓，膠合板壓制，打包，人造金剛石、耐火磚壓制，電纜包覆，碳極壓制成型，零件壓裝、校直等。1.2 液壓機(jī)工作原理圖1-1壓力機(jī)原理圖液壓機(jī)是根據(jù)帕斯卡原理制成的，利用液體

4、來傳遞能量，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝要求。如圖1-1所示，兩個充滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔由管道相連接，當(dāng)小柱塞上作用力為F1時，根據(jù)帕斯卡定理：在密封的容器中，液體壓力在各個方向是相當(dāng)?shù)?，則壓力將傳遞到容腔的每一點(diǎn)。因此，在大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力F2,迫使制件3變形，且F2=F1*A2/A1。A1、A2分別為小柱塞1和大柱塞2的工作面積。液壓機(jī)的工作循環(huán)過程液壓機(jī)傳動方式分為:泵直接傳動和泵-蓄勢器傳動泵直接傳動：（一）充液行程（二）工作行程（三）保壓（四）回程（五）停止（六）頂出缸頂出（七）頂出缸回程1.3 液壓機(jī)的特點(diǎn)1）液壓傳動，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空

5、間、較長的工作行程，適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型或較長較高件。2）行程任何位置均可產(chǎn)生最大壓力。在下轉(zhuǎn)換點(diǎn)長時間保壓。3）可用簡單方法調(diào)壓限壓，不易超載，模具容易得到保護(hù)。4）滑塊行程可任意改變，滑塊下轉(zhuǎn)換點(diǎn)可根據(jù)壓力和行程來控制和改變。5）滑塊速度可調(diào)、可適應(yīng)各種工藝要求。泵直接傳動速度調(diào)節(jié)與壓力機(jī)行程無關(guān)。6）工作平穩(wěn)，撞擊、振動和噪聲小。健康、基礎(chǔ)、環(huán)境、本身有好處。第二章壓力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 壓力機(jī)主要任務(wù)壓力機(jī)主要任務(wù)是將軸承外圈壓人一箱體工件中。工件分兩頭，一端大，一端小,因此，在壓力機(jī)將一端的軸承外圈壓人箱體時，如果工件放下人工翻轉(zhuǎn)再壓令一端，則會耗費(fèi)大量的人力與時間。為將此道工序一并

6、解放出來，壓力機(jī)還要有一個翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。工件圖如圖2-1所示：圖2-1工件圖現(xiàn)在有兩種方案：方案一：立式壓力機(jī)。立式壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)為上下型的，液壓缸是垂直放置的，具結(jié)構(gòu)有上橫梁，下橫梁，活動橫梁還有立柱，液壓缸則安放在上橫梁上，壓頭垂直向下。將工件放置在下橫梁上，再將軸承外圈套在壓頭上，啟動液壓缸，將軸承外圈壓人。當(dāng)然，還要有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以便在壓人一端后可以較快，較省力的壓另一端。其翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計為一個懸臂梁的形式。如下圖所示。原因在于當(dāng)工件翻轉(zhuǎn)時，工件底部要與下橫梁有一定的間隙翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的過程中工件還不能和下橫梁觸碰。因此設(shè)計方案定為其翻轉(zhuǎn)過程為：先將工件放置在下橫梁上壓人一端軸承，待壓頭收回，將工件

7、推入翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)使其沿著軸轉(zhuǎn)動180度后，再將工件拉出翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，壓人另一端軸承外圈。方案二：臥式壓力機(jī)。臥式壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)為左右型的，液壓缸是水平放置的，具結(jié)構(gòu)有左支架，右支架，壓頭，工作臺，上下支柱還有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，液壓缸安放在右支架上。將工件放置在工作臺上，工作臺可以在一定軌道上滑動，工件安放之后調(diào)整工件的軸線，使軸線與左支柱斷面垂直，然后工件與壓頭間對心，對心就是將工件的軸心與壓頭的軸心對齊，以便壓人軸承外圈時不至于將外圈壓碎。其翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計在工作臺上，即在工作臺上有一轉(zhuǎn)臺可以在工作臺上旋轉(zhuǎn)，這樣工件在壓完一端后，可以立即翻轉(zhuǎn)一下再壓令一端。兩種方案各有利弊，方案一中立式壓力機(jī)在壓軸承時，工件的軸

8、線可以很好地與下橫梁垂直，工作也較為平穩(wěn)，但是需要挪動工件的位置與壓頭定心，而且在工件翻轉(zhuǎn)的過程中不太方便，需要很大的人力來將工件移入翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，人力轉(zhuǎn)動時的力也不如臥式壓力機(jī)中水平翻轉(zhuǎn)時省力，在拉出工件時工件橫可能還要與下橫梁碰觸。方案二中臥式壓力機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)比起立式的要方便的多，而且還要省力。但是他需要調(diào)整工件軸線與左支架斷面的垂直度，也需要定心，而且將工件抬上工作臺需要很大的人力。相比較之，臥式壓力機(jī)的缺點(diǎn)雖然比立式的要多，但是立式壓力機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的缺陷更大，不好克服，因此選擇臥式壓力機(jī)，其調(diào)整軸心垂直相比之下較好解決。2.2 各個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸分為活塞式

9、液壓缸與柱塞式液壓缸。柱塞式液壓缸在水壓機(jī)中應(yīng)用最多，廣泛用于工作缸、回程缸、工作臺移動缸及平衡缸等處，他結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但只能但方向作用，反向運(yùn)動需用回程缸來實現(xiàn)?；钊揭簤焊自谥行⌒陀蛪簷C(jī)中應(yīng)用廣泛?；钊揭簤焊卓梢詢蓚€方向運(yùn)作，既能完成工作行程，又可以實現(xiàn)回程。但缸內(nèi)表面全長需加工，精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在這里選擇活塞式液壓缸?？梢圆橄嚓P(guān)液壓缸參數(shù)，購買一個液壓缸。2.2.2 右支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計工業(yè)中的壓力機(jī)一般為立式的，臥式的壓力機(jī)比較少，因此支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計可能不完善，請見諒。臥式壓力機(jī)的右支架相當(dāng)與立式壓力機(jī)的上橫梁，上橫梁有兩種形式，鑄造式與焊接式。在大型液壓機(jī)中一般將其鑄造成

10、箱體式，而在小型液壓機(jī)中則一般用焊接的形式。在此設(shè)計中液壓機(jī)為小型的，但右支架還有充當(dāng)機(jī)架的作用，所以綜合一下，采用鑄造的形式，但不鑄成箱體，而是支架狀，各連接部位用肋板連接。右支架上有安放液壓缸的軸孔，有安放支柱的軸孔，具大體形式如圖2-2、圖2-3所示：圖2-2右支架正面結(jié)構(gòu)圖圖2-3右支架反面結(jié)構(gòu)圖2.2.3 左支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計左支架與右支架大體相當(dāng)，其區(qū)別在與左支架沒有安放液壓缸的軸孔，但是在其靠里的端面上要多出一個方臺，鑄造后還要加工方臺，以便工件的底部與方臺面貼合，使工件軸線與左支架垂直，即與方臺面垂直。因此其結(jié)構(gòu)如圖2-4、圖2-5所示：圖2-4左支架正面結(jié)構(gòu)圖圖2-5左支架反面結(jié)

11、構(gòu)圖2.2.4 支柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計支柱連接與左支架與右支架之間，支柱上有壓頭滑動，還要保持兩個支架之間的距離，因此將支柱設(shè)計成臺階式的，兩軸端處有螺紋，可以擰上螺母，以定位兩個支架。支柱如圖2-6所示:圖2-6支柱結(jié)構(gòu)圖2.2.5 導(dǎo)軌的機(jī)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)軌上是安放工作臺的，工作臺可以在導(dǎo)軌上移動以便于工件的翻轉(zhuǎn)。導(dǎo)軌的形狀有矩形的，三角形的，燕尾型的還有兩兩組合形式的。在此導(dǎo)軌上沒有傾覆力矩，所以可以不用燕尾型的，導(dǎo)軌精度的要求也不是相當(dāng)高，所受的力不大，磨損不是太嚴(yán)重，所以也不需用有自動補(bǔ)償?shù)娜切螌?dǎo)軌。因此可以選一般的矩形導(dǎo)軌。之所以把導(dǎo)軌與左支架分開是因為導(dǎo)軌與支架一起鑄造比較困難，也不容易保證垂

12、直度，因此選擇用螺栓將導(dǎo)軌釘在左支架上。如圖2-7所示：圖2-7導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)軌還要有一個導(dǎo)軌擋板，具作用防止工作臺從導(dǎo)軌上滑脫而造成不必要的損失。導(dǎo)軌擋板用螺釘擰在導(dǎo)軌側(cè)端。如圖2-8所示:圖2-8導(dǎo)軌壓板結(jié)構(gòu)圖2.2.6 工作臺的機(jī)構(gòu)設(shè)計工作臺包括轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)軸、工作臺支架、工作臺底座及與之配合的軸承、套筒、C性快、鍥型塊等。2.2.7 轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)臺上要放工件，因此轉(zhuǎn)臺表明應(yīng)該是與工件形狀大體相當(dāng)?shù)膱A柱面。轉(zhuǎn)臺上還要放C型塊。C型塊可以上下移動來調(diào)節(jié)工件軸線與左支架的垂直度。支撐工件的其實主要是C型塊。止匕外，轉(zhuǎn)臺下部有放軸的位置，以便轉(zhuǎn)臺與轉(zhuǎn)軸固定。轉(zhuǎn)臺底部還有兩個定位坑，使轉(zhuǎn)臺便于轉(zhuǎn)過

13、180度。轉(zhuǎn)臺如圖2-9、圖2-10所示：圖2-9轉(zhuǎn)臺正面圖圖2-10轉(zhuǎn)臺反面圖2.2.8 C型塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計C型塊位于轉(zhuǎn)臺的兩個矩形槽中，一個固定，一個可以上下移動，工件放置C型塊上時就能調(diào)整軸線與水平線的夾角了?；顒覥型塊由兩個鍥型塊的相對滑動來上下移動。固定C型塊與活動C型塊如圖2-11、圖2-12所示:2.2.10轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.9鍥型塊的機(jī)構(gòu)設(shè)計鍥型塊也安放在轉(zhuǎn)臺的矩形槽中，其原理及結(jié)構(gòu)如圖2-13所示:活動C吧塊驅(qū)動螺釘,鍥型塊圖2-13活動C型塊升降原理圖轉(zhuǎn)軸主要用來轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，還有一定的支撐作用。轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動的過程中既承受了徑向力，也承受了軸向力，所以轉(zhuǎn)軸上既要有深溝球軸承，也

14、要有推力球軸承。深溝球軸承用來承受徑向力，推力球軸承用來承受軸向力。軸端有螺紋孔，可以用螺釘將其與轉(zhuǎn)臺固定在一起。轉(zhuǎn)軸和軸承如圖 2-14所示:圖2-11固定C型塊圖圖2-12活動C型塊圖2-14轉(zhuǎn)軸和軸承圖要想將深溝球軸承固定在轉(zhuǎn)軸上，還需要一個圓螺母，軸上有一個M90的螺紋與之配合，軸與推力球軸承之間有一套筒。轉(zhuǎn)軸上配合如圖2-15所示:圖2-15轉(zhuǎn)軸裝配示意圖2.2.11工作臺支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作臺支架主要作用就是通過固定深溝球軸承來支撐軸與轉(zhuǎn)臺，其外形為殼體類零件，中有圓柱孔來固定軸承，上表面有安放伸縮銷的孔，伸縮銷是用來定轉(zhuǎn)臺180度位置的，他可以插入轉(zhuǎn)臺底面上的孔，當(dāng)用力轉(zhuǎn)動時，就會

15、將伸縮銷壓下。伸縮銷卜面有彈簧，為了防止伸縮銷彈出，用伸縮銷蓋板壓住。他們的結(jié)構(gòu)如下圖2-16所圖2-16工作臺、伸縮銷、伸縮銷蓋板、彈簧結(jié)構(gòu)圖2.2.12 工作臺底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作臺底座可以在軌道上滑動，支撐著工作臺上所有的零件。為了和以上零件外觀上具有一致性，底座也設(shè)計方形成殼體，四周轉(zhuǎn)有螺紋孔，可以和工作臺支架相連接，底部有軌道槽，與軌道配合。但是因為工作臺的存在擋住了壓力機(jī)下支柱，所以工作臺底座上還要鉆一通孔可以通過下支柱。其大體結(jié)構(gòu)如下圖2-17所示：圖2-17工作臺底座圖2.2.13 壓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓板相當(dāng)于立式壓力機(jī)的活動橫梁，只是將其立起而已。壓板與液壓缸缸桿相連,因為液壓缸缸

16、桿頭上是螺紋，所以采用螺紋連接，壓板中間打成螺紋通孔，再設(shè)計一突臺與缸桿配合。壓板在支柱的導(dǎo)向下移動，所以在壓板支柱孔處向兩側(cè)都延伸突臺，以起到導(dǎo)向的作用。具結(jié)構(gòu)如圖2-18所示：圖2-18壓板結(jié)構(gòu)圖2.2.14 壓頭支撐板的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓頭支撐板與壓頭連接板、壓頭共同組成了壓力機(jī)的對心機(jī)構(gòu)。壓力機(jī)要求壓頭既可以前后移動，也可以上下移動。前后移動就由壓頭支撐板和壓頭連接板的配合來完成。壓頭支撐板上有一燕尾型軌道，為壓頭連接板提供了軌道，所以其機(jī)構(gòu)像一個厚板在中間挖出了一個燕尾槽。之所以用燕尾槽軌道是因為他可以承受傾覆力矩。為了能夠安裝進(jìn)壓頭連接板，壓頭支撐板設(shè)計成只有一邊有在燕尾槽上突出的方形突臺

17、。而令一側(cè)的突臺用螺釘固定。同理，在支柱孔處也向兩側(cè)延伸突臺起導(dǎo)向作用。為加強(qiáng)強(qiáng)度，上下加上加強(qiáng)筋。其結(jié)構(gòu)如圖2-19、圖2-20所示：圖2-19壓頭支撐板正面圖圖2-20壓頭支撐板反面圖2.2.15壓頭連接板的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓頭連接板要有一燕尾型導(dǎo)軌與壓頭支撐板相配合，另一面則銃出另一燕尾槽導(dǎo)軌與壓頭相配合，壓頭連接板的移動是靠螺桿旋動而移動的，所以其中還設(shè)計了旋螺桿的梯形螺紋孔以及打螺紋孔的突臺。至于螺紋孔突臺兩側(cè)的槽，是為減輕重量而設(shè)計的。另一側(cè)的結(jié)構(gòu)與壓頭支撐板類似。具結(jié)構(gòu)如圖2-21、圖2-22所示：圖2-21壓頭連接板正面圖圖2-22壓頭連接板反面圖2.2.16 壓頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓頭可以在

18、壓頭連接板上移動，這種移動為壓頭提供在垂直方向上的定心，具滑動依然是靠燕尾槽軌道。所以這部分結(jié)構(gòu)類似。壓頭另一面則要設(shè)計成階梯軸才樣式。兩個階梯上分別套上了外徑與軸承外圈外徑相等的磁鐵，配合是過盈配合。這樣將軸承外圈吸在磁鐵上就會使軸承外圈軸線與壓頭軸線相重合，以防止兩軸線不重何而造成壓碎軸承外圈。具結(jié)構(gòu)如圖2-23、圖2-24所示：圖2-23壓頭正面圖圖2-24壓頭反面圖2.2.17 螺桿、止脫塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺桿與止脫塊都各兩個，安裝在梯形螺紋孔軸線方向上。螺桿的旋轉(zhuǎn)是手動的因此在旋動軸處要滾紋，以增大手與螺桿間的摩擦力。止脫塊上要打一孔，以便螺桿通過，止脫塊是用螺釘釘在壓頭支撐板或壓頭連接板

19、上的，因此還要打兩個普螺紋孔來擰螺釘。兩個零件的結(jié)構(gòu)如圖2-25、圖2-26所示：圖2-25螺桿結(jié)構(gòu)圖圖2-26止脫塊2.2.18 定心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計定心軸用來定心，一頭可以用螺紋旋如壓頭，而另一頭設(shè)計一圓柱體，使其直徑略小于工件中心孔直徑，其原理就如圖通規(guī)一樣，當(dāng)圓柱體可以通過工件時，證明壓頭與工件軸心對齊了，否則沒對齊軸心，就要通過旋動螺桿來調(diào)節(jié)壓頭位置。定心軸結(jié)構(gòu)如圖2-27所示：圖2-27定心軸結(jié)構(gòu)圖第三章壓力機(jī)各部件的參數(shù)設(shè)計3.1初始參數(shù)的計算將圓柱滾子軸承的外圈壓入工件兩頭中。兩個軸承分別為GB/T297-94的30328與30322。軸承外圈與工件的配合為300JS7/h6與25

20、0JS7/h&工件如圖3-1所示。圖3-1工件尺寸圖現(xiàn)將計算將軸承外圈壓入工件時所需壓力：有兩種軸承，壓入大軸承外圈時所需的壓力要大一些，就大軸承外圈壓入時計算,其與工件的配合為300JS7/h6查表得：孔公差：Td52um0.052mmES=+0.026mmEI=0.026mm圖3-2圓錐滾子軸承外圈尺寸圖軸公差：Td0.032mmes 0mmei 0.032mm最大過盈量:max EI es 0.026mm軸承外圈壓入箱體內(nèi)外圈直徑由300mm變?yōu)?99.974mm。假設(shè)軸承外圈壓縮了0.082mm,軸承一般用 GCU5,即合金鋼，彈性模量E為186206GPq選E為206GPa,

21、線應(yīng)變?yōu)?l0.026mm58.67 10 5300mm(3-1)應(yīng)力:(3-2)200 109 8.67 10 5 Pa 17.34MPa計算軸承外圈截面積:222A 30053mm2 4.995 10 2m2外圈與箱體間壓力N A(3-3)N A 17.34 106 4.995 10 2N 866KN設(shè)摩擦系數(shù)在不涂油的情況下為f=0.05,則裝配作用力為FF 866KN 0.05 43.3KN液壓缸的設(shè)計與選擇ZE+L由裝配工件的尺寸大小，暫時選液壓缸的缸徑為100mm,查相關(guān)液壓缸的參數(shù)圖3-3液壓缸尺寸圖查得其部分參數(shù)為:D: 100 VD: 5ZB: 310 FC: 210 FB:

22、 22D: 255 WC: 25活塞桿一般為缸徑的0.77倍，取活塞桿直徑為Do 70液壓缸壁厚取20,則D2 100 2 20 140 .D 255FC=210D FC 45 取 Di 使FCDi50,則D1=160。確定行程：上橫柱與下橫柱在左支架與右支架之間的距離為1600左右，工件的長度為600.活動壓頭總厚度約為250.為了使壓板能充分壓到工件，使工件靠在左支架上，行程L1600600250750.如果行程太長，會使活塞桿伸出過長，增加壓桿的不穩(wěn)定性，也會增加工作時的工作行程，具增加裝配時間。所以行程取中，取L=900.現(xiàn)交合壓桿穩(wěn)定:活塞桿的橫截面的慣性矩是：ID。4640.O4I

23、一D04-70*103m41.178*106m46464(3-4)鋼材的E=210GPa,活塞桿為鋼件2則活塞桿的臨界壓力為：FcraE(3-5)2_2_9_64LEI*210*10Pa*1.178*10mF丁3014KNcrL900*10臨界壓力與實際壓力之比為安全系數(shù)nn2301470nst,nst=35,足夠穩(wěn)定。液壓缸工作時其法蘭盤為危險截面。為防止法蘭盤斷裂，需使其厚度L足夠大危險截面處圓的直徑為D1160,受力為F=43.3KN。液壓缸缸體材料為20鋼。其極限剪切力為30MPa,取安全系數(shù)S為2.即S=2截面積AD1L1,-即,推出LS-ASD1L1SD1(3-6)FSDi343.

24、3*10N*23.14*160*103m*30*106Pa5.74mm即L5.74mm我們根據(jù)液壓缸的比例取L_,=30mm所以強(qiáng)度足夠綜上所述，液壓缸的ZB+L=310+900=1210L=30D1=160D2=140選擇液壓缸的型號為:YHG1E100/70X900LF3HL1O此外，為方便以后液壓系統(tǒng)的計算，再求出液壓缸所需液壓。PF(3-7)AA為活塞面積D235.5MPa43.3*10N32*(100*10m)/4為了有足夠壓力，活塞缸內(nèi)液壓油壓力為6MPa3.2液壓機(jī)的受力分析圖3-4液壓機(jī)受力圖液壓機(jī)工作時，由于工件或放置偏心或不對稱，工件變形阻力不對稱等許多因素,都可能造成偏載

25、受力狀態(tài)，如圖3-4所示。補(bǔ)充以下幾個假設(shè)：1）工件較窄，不妨礙活動壓頭、壓板轉(zhuǎn)動，因此在工件處沒有側(cè)向水平支撐反力。2）上下支柱導(dǎo)套間隙一樣，因此在壓頭、壓板受力傾斜時，上下支柱均受力。3）各處的作用力及支撐力均假定為集中力。4）左支架與右支架相對于上下支柱來說剛度為無窮大?，F(xiàn)對圖形受力分析：當(dāng)偏心在下方時，機(jī)架受力的環(huán)境要差一些，因此計算時將偏心定在下方。偏心F為43.3KN,壓力F偏心壓時，將在液為壓板厚度。代入有e最大為120mm,為工件安放的半徑。壓力壓缸活塞處引起活塞對液壓缸的壓力又有Fe=（Z+L）F1即F1=FY+Z+L其中L為活塞桿長，Z為壓頭厚度，YZ+Y=300mmL的行

26、程長度900mm,l43.3KN*120mm，F(xiàn)1=4.33KN300mm+900mmFi作用點(diǎn)距離右支架左端面長度為lil1二900(1600600300)=200mm同時壓板則對上下支柱的力為2.17KN,作用點(diǎn)位于距左支架右端面250mm2處，即l2=250mm上下支柱還要承受壓頭與壓板的重力，由于壓頭與壓板的尺寸未定，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只對其進(jìn)行估算。圖3-5壓頭尺寸圖查資料得鋼的密度為p=7.85g/cm3洛厘蘆域甫物%必50*600*700V2=4*150*50*700V3=1100*600V25V3+V4)=1.9425*108(0.12*108+0.21*108+0.09*108)=

27、1.52*105cm3m=n=1.1932*103kgG=mg=1.1932*104N=11.932KN同時左支架與右支架都受到工作壓力F的作用。液壓缸的重力Gi相對于右支架左端面也有偏距l(xiāng)3=600mm3液壓缸體積V2=-(140*140100*100)*1210=9.12*106mm34m=N=7.85g/cm3*9.12*103=71.6kgG1=mg=716N現(xiàn)將壓力機(jī)機(jī)架化為簡圖3-6所示:圖3-7支柱彎矩圖圖3-6壓力機(jī)機(jī)架受力簡圖這是一個超靜定問題，在右支架與左支架結(jié)合出剪開，F(xiàn)只引起上下支柱的拉伸作用，先不予考慮?，F(xiàn)只對上支柱進(jìn)行計算:G F1FA =+ 1 =8.131KN2

28、28£修LDnilFGiFb=1=1.087KN22Fb+Fc=FaFC=6.324KNM+Fb1=FAl2M=8.131KN*850mm1.087KN*1600mm=4020Nm橫力彎曲時的正應(yīng)力計算：上支柱直徑為70mm(3-8)My"I?Mmax4020Nmymax35mmIz一(70mm)41.1786*106mm464OmaxOmax4020*103Nmm*35mm1.1786*106mm4<o=160MPa=119.4MPa彎曲切應(yīng)力計算：41max3R24Fs46.324*103Nmax3R23*(35*103)2max100MPa2.2MPa所以上下強(qiáng)

29、度滿足要求。驗算彎曲變形M=6.32x4020(Nm)(0<x<850)M=28911.087x(Nm)(850<x<1600)變形3滿足EIw'=M已知E=210GPaI=1.1786*106mm4"1當(dāng)0<x<850時一6.32X4020EI,123.16x4020xCEI當(dāng)x=0時，=0得：C=0(3-9)(3-10)123.16x24020xEI1321.05x32010x2DEI當(dāng)x=0時，=0,得：D=01321.05x32010x2EI當(dāng)x=850，當(dāng)|最大321.05*830mm2010*830mmmax9643.26mm2

30、10*10Pa*1.1786*10mm由于機(jī)床有對心功能，說以撓度為3.26mm可用對心來補(bǔ)償，不會影響機(jī)床工作。3.3各零件的設(shè)計與計算3.3.1 液壓缸的設(shè)計與計算液壓部件設(shè)計采用的是活塞式液壓缸圖3-9液壓缸中段圓筒受力圖圖3-8活塞式液壓缸剖面圖活塞密封環(huán)：活塞環(huán)在斜向有一切口，因而成彈性張開。當(dāng)活塞環(huán)裝入活塞槽后,靠彈力張開，貼近液壓缸內(nèi)表面?；钊h(huán)密封的活塞外圓與油缸內(nèi)壁配合精度要求不高，一般用H9/f8。一個活塞環(huán)約可以承受2.53.0MPa(1) 中段圓筒部位FA _ D2 d2443F 43.3*10 NT 2-A 7540mm2140mm5.74MPa2100mm27540

31、mm160MPa(2) 缸底部分222a 7dz 100mm7854mm0液壓缸缸底受力圖P=6MPa 6*106Pa* 7854*10 6 47KN2dh *100 mm* 20mm 6283mm巨 47*103 NS 6283*10 6m2PA _PA 100MPa7.5MPa(3-11)7.5MPa 100MPa3.3.2 上下支柱及導(dǎo)向的設(shè)計與計算兩根支柱，上下各一根，通過螺母將左右支架連接在一起，支柱采用臺階式支柱 如圖3-11所示：回皿匚到日血I圖3-11支柱尺寸圖左支架與右支架之間的間距為1600,因此中間段長為1620。在軸肩處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在70與60之間用45o倒角在兩

32、個60軸段問用小圓弧代替，圓角為先對拉力計算R5。最小軸徑為F F 43.3KN A一一 _ 343.3*10 3N/ 21963.5mm22MPa50,前面已經(jīng)對中間段進(jìn)行彎矩計算222A d * 50mm 1963.5mm44160MPa若壓頭壓板都抵至左支架（右支架），則在此處切應(yīng)力最大,此處軸段為60則F222Ad2*60mm2827.4mm2F=G=11.932KNA4411.932*103N2"2827.4mm4.2MPa100MPa中間段不僅支撐壓頭壓頭壓板，還要起導(dǎo)向作用，所以精度要高。Ra=1.6圓柱度為0.02,其余Ra值為3,面為安裝面，需配合，Ra值為3.2,

33、其材料為40Cr。3.3.3 右支架的設(shè)計與計算右支架為整個壓力機(jī)的支撐構(gòu)件，體積比較大，重量也是整個壓力機(jī)中最大的，同時還承受了工件的壓力。所以設(shè)計時既要盡量減輕右支架的重量，又要提高其剛度。右支架采用鑄造，此為小型液壓機(jī)械，所以材料用HT40,為整體式。支架的柱孔高度一般是支柱直徑的2.53.5倍。支架中間高度由強(qiáng)度確定。根據(jù)等強(qiáng)度梁的概念，設(shè)計成不等高的支架，中間高度要高。上下支柱直徑C70所以支柱孔高度為175245,取200.液壓缸外徑d40,所以支撐孔高度為350490,取400,將右支架化為簡支梁圖3-12右支架受力簡圖(3-12)Mmax=(-)22DF為液壓缸公稱壓力D為法蘭

34、環(huán)形接觸面平均直徑。L為中心距液壓機(jī)油壓P=6.3MPa缸徑D=100mm公稱壓力F=50KN210mm )=10825Nm花»50*103N/1000mmMmax=-(-22最大剪切力為Fs=25KN最大撓度在中點(diǎn)3 = - ( ) 3l2 448EI 2 冗F=50KNl=100cm._ 一 _ 44_ _2I= 2.13*10 cmA= 160cm得=0.036mm(；D) 2+塌12(2)2 冗 4GAit92E= 1.57*109N /cm2K=1.2G=(3-13)_ 921.48*109N /cm2標(biāo)準(zhǔn)為1m內(nèi)不超過0.15mm,因此符合要求。3.3.4 左支架的設(shè)計與

35、計算各個尺寸需要左支架與右支架共同為液壓機(jī)提供支撐，其設(shè)計與右支架相似,右支架相對應(yīng)?，F(xiàn)在對左支架進(jìn)行校核。Mmax=10825Nm最大剪切力FS=25KN最大撓度在中心_3(3-14)FlKFl=+48EI4GAI= 1.04* 105cm3=0.0069mmA= 2000cm2 貝U 符合要求。左支架詳細(xì)尺寸見附錄。導(dǎo)軌的設(shè)計與計算：L>600，又不能使導(dǎo)軌位于機(jī)床最底下，主要用來支撐工作臺，為工作臺提供軌道導(dǎo)軌為保證工作臺有充分的移動空間。應(yīng)盡量長一些，即長度其過長。選L為900。導(dǎo)軌具體尺寸見附錄。導(dǎo)軌右端為防止工作臺移動出去還需要有擋板。圖3-13導(dǎo)軌擋板尺寸圖3.3.5 工作

36、臺的設(shè)計與計算工作臺的主要目的就是安放工件，并且可以調(diào)轉(zhuǎn)工件的方向。還可以在導(dǎo)軌上滑動。工作臺的這些用途決定了工作臺復(fù)雜性。當(dāng)工件放在工作臺上時，由于工件的外表面是由鑄造而成，表面粗糙度大，形位公差也大，因此用外表面放將會引起工件軸線的偏移，即工件的軸線不水平。如果軸線不水平，當(dāng)壓頭將軸承外圈壓入時會將軸承外圈壓碎，因此為了可以調(diào)節(jié)工件軸線，工作臺上裝有一個固定C型塊，一個活動C型塊?；顒覥型塊底下有兩個楔形塊。通過調(diào)節(jié)兩個楔形塊的相對位置來調(diào)節(jié)C形塊的高度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工件軸線的目的。固定C型塊，其中間部位弧度為工件弧度，以便支承，兩端打孔以便固定。圖3-14固定C型塊尺寸圖活動C形塊與固定

37、C形塊的區(qū)別在于無兩端的孔。工件要實現(xiàn)反轉(zhuǎn)工件的功能就要有一個翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以用轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)臺可以圍繞中間一根軸轉(zhuǎn)動來翻轉(zhuǎn)工件。此外轉(zhuǎn)泰山還要有安放固定C形塊與活動C形塊的地方，為了防止工件在特殊情況下不能由轉(zhuǎn)臺C形塊支撐住，在轉(zhuǎn)臺的表面也設(shè)計成圓弧形。工件可以放入其中，還要能與軸相連。轉(zhuǎn)臺再翻轉(zhuǎn)后若不能定位，工件軸線相對于左支架也會是不一定垂直的。為了使工件軸線能與左支架壓板垂直，在轉(zhuǎn)臺上用一個伸縮銷來定位。銷頭為半球形，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時，就會將銷壓下，從而轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺的具體尺寸見附錄楔形塊的設(shè)計與計算楔形塊為前后各一塊，尺寸大小相同。此外為了實現(xiàn)楔形塊上下滑動，還要有壓上楔形塊的驅(qū)動旋釘，其

38、尺寸如下圖3-15鍥型塊尺寸圖驅(qū)動旋釘也是兩個，前后各一個3.3.6 工作臺轉(zhuǎn)軸的設(shè)計與計算：轉(zhuǎn)軸的作用就是支撐轉(zhuǎn)臺，再就是可以使轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸是與轉(zhuǎn)臺用螺釘相連接的。這樣做的目的就是是轉(zhuǎn)軸與鉆臺呈剛性連接，轉(zhuǎn)臺就可以在軸承的連接下轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸上安裝拿過來，有軸承，轉(zhuǎn)軸既要承受軸向力，又承受徑向力。因此在選擇軸承時，要使兩個軸承的配合既可以承受軸向力又可以承受徑向力?；蛘哌x擇兩個相同的軸承，每個軸承都可以承受這兩個力。在此工作臺上選擇了一個深溝球軸承，主要用來承受徑向力，有選擇了一個推力軸承，主要用來承受軸向力。為了讓平臺平穩(wěn)一些，轉(zhuǎn)軸應(yīng)盡量大一些，但不宜過大。深溝球軸承選用GB/T276-19

39、94中6419型號軸承，其內(nèi)徑d=95,外徑D=240,厚度B=55。推力球軸承內(nèi)徑要稍小于深溝球軸承，選GB/T301-1995中51216型號小內(nèi)徑d=80,大內(nèi)徑d1=82.外徑D=115,厚度T=28o轉(zhuǎn)軸具體尺寸見附錄還需要一圓螺母，用來卡住深溝球軸承內(nèi)圈，.川.-H7區(qū)“i-i-i/圖3-16轉(zhuǎn)軸園螺母尺寸圖軸上還要放一軸套，起作用一是用來支撐軸，二是用來調(diào)節(jié)軸相對于推力球軸承的高度。圖3-17轉(zhuǎn)軸套筒尺寸圖當(dāng)工件放置不穩(wěn)時，就會在轉(zhuǎn)臺上產(chǎn)生一個力矩，因為軸與轉(zhuǎn)臺相連接，因此軸也受到同樣大小的力矩，假設(shè)整個工件的重量都壓在轉(zhuǎn)臺的一邊。工件的體積為：V=27921cm3,=7,85g

40、/cm3,m=v=219Kg,G=mg=2190N=2.19KN其偏心e最大為e二160mm,則轉(zhuǎn)矩為M=2.19*103N*160*103m=350.4N.m11=115F=?.19KN3M 350. INrreFl圖3-18轉(zhuǎn)軸受力簡圖F2I1MF2I1350.4NM115*10 3m3.05KNF1F2 3.05KNF只對推力球軸承起作用，因深溝球軸承只連接在軸上，對深溝球軸承無影響。Pfp(XFrYFa)(3-15)轉(zhuǎn)臺所受的沖擊為輕微沖擊，所以fp1.2p深溝球軸承徑向動載荷系數(shù)X=0.56P1.2*0.56*0.35*103NY*02.05KNLh106 c60n p(3-16)取

41、3,n取極限速度120r/min,額定動載荷c=61800N2P1.2*0.56*0.35*103NY*02.05KNLh106* 61800* 60*12020503.3*106 h足夠用!3.3.7 工作支架的設(shè)計與計算工作臺支架的作用是用來固定兩個軸承位置的，除此之外，伸縮銷也安放在工作臺支架上。支架要固定在工作臺底座上。工作臺支架的具體尺寸見附錄。工作臺底座的設(shè)計與計算工作臺底座與導(dǎo)軌接觸，要在導(dǎo)軌上滑動，下支柱還要穿過工作臺底座，同時底座還要支撐工作臺支架、軸承和軸以及轉(zhuǎn)臺的重量。還要承載工件的重量。設(shè)計如下：工作臺底座的具體尺寸見附錄。3.3.8 壓板的設(shè)計與計算壓板直接與液壓缸缸

42、桿相連。在上下支柱上滑動。壓板和壓頭分開的原因是：-、在壓頭定心時可以直接推動壓頭，而不必開動液壓缸。=、壓頭很重，若直接和壓板相連，液壓缸中心線的偏移會使缸桿手里很大而斷裂。壓板的具體尺寸見附錄。壓頭支撐板的設(shè)計的設(shè)計與計算壓頭支撐板也在上下支柱上滑行，他還要支撐住壓頭連接板和壓頭，所以它所受的力很大。因而應(yīng)盡量減輕它的重量使用占用體積小的結(jié)構(gòu)。壓頭支撐板的具體尺寸見附錄。壓頭連接板的設(shè)計與計算壓頭連接板與壓頭支撐板間由導(dǎo)軌，可以相對滑動。這是為壓頭在水平方向定心用的，連接板上前后各有一導(dǎo)軌，滑動時都靠螺桿的轉(zhuǎn)動而滑動，因此連接板的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且受力情況也較為復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)設(shè)見附錄。假設(shè)在壓

43、工件的過程中，壓力F偏心l=120mm此時將產(chǎn)生力矩MM=FlF為液壓缸的公稱壓力F=50KNM=50*103N*0.12m=6000Nmh=250mmF1h=MF1 =600Nm一 0.25m= 24KN剪切面橫截面積A=60mm*500mm=104mm2Fi324*10 NT= - = 4A 3*10 mm2 = 0.8MPaT<<r=100MPa圖3-19壓頭連接板受力簡圖初步估計壓頭最大可能質(zhì)量m=328kg重力G=mg=3280N在壓頭連接件上方螺桿穿過的上耳處截面為危險截面，具截面積2A=60mm*100mm=6000mmG3280Nr=2=0.55MPaA6000mm

44、2T<<r3.3.9 壓頭的設(shè)計與計算壓頭主要用來擠壓軸承外圈，壓頭也可以在壓頭連接板上滑動，用來在工件壓制過程中垂直方向上的定心。在壓軸承外圈時，要先將軸承外圈套在壓頭上，為了使軸承外圈軸線水平，在壓頭上采用磁鐵，用來吸住軸承外圈，使其軸線盡可能與壓頭軸線重合，因為工件兩頭大小不一樣，所以采用臺階式壓頭。壓頭具體尺寸見附錄。3.3.10 螺桿的設(shè)計與計算通過螺桿的旋轉(zhuǎn)可以使螺桿與壓頭（或壓頭連接板）產(chǎn)生相對移動，因為螺桿不動，所以使壓頭（壓頭連接板）滑動，從而達(dá)到定心的目的，具結(jié)構(gòu)如下：為了使導(dǎo)軌安裝方便，結(jié)構(gòu)中設(shè)計了止脫塊，止脫塊安裝在壓頭連接板或壓頭支撐板上，與螺桿配合工作：

45、圖3-21止脫塊尺寸圖校核螺桿：壓頭的重量全部作用在螺桿上，圖示截面為危險截面，具為圓柱表面積,G=3280N截面積A=Ttdh=Tt*30mm*20mm=1885mm2G3280N=2=1.74MPaA1885mmT<<T將螺桿的固定看成如下形式如圖3-23:圖3-22危險截面示意圖 螺桿總拉力為危險截面預(yù)紫力Ji圖3-23螺桿受力圖(3-17)F2=Fo+cbGCb+Cm其中Fo為螺桿預(yù)緊力，CB為螺栓相對剛度。Cb+Cm由于螺桿要轉(zhuǎn)動，所以預(yù)緊力Fo較小，取其極限值為Fo=2KN金屬墊片的相對剛度Cb=0.3CB +Cm1.3F2cad：/4(3-18)3F22*10 N 0

46、.3* 3280N2984 Nca1.3F2 d12 /41.3* 2984N""2* (30mm) /45.5MPaca160MPa定心軸的設(shè)計與計算定心軸主要用來定工件的中心用的，具結(jié)構(gòu)如圖3-24所示:4g圖3-24定心軸尺寸圖其頭部的圓柱部位若能通過工件的中心孔，說明工件中心與壓頭中心在一條直線上，就可以將軸承外圈壓入第四章壓力機(jī)裝配設(shè)計4.1 工作臺的裝配工作臺包括轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)軸、工作臺支架、工作臺底座、深溝球軸承、推力球軸承、轉(zhuǎn)軸圓螺母、轉(zhuǎn)軸套筒、伸縮銷、伸縮銷蓋板、彈簧、固定C型塊、活動C型塊、鍥型塊以及相對應(yīng)的螺釘?shù)攘慵?。在裝配時，裝配順序為1將推力球軸承先安裝

47、在工作臺底座上。2將深溝球軸承套入工作臺轉(zhuǎn)軸上，用轉(zhuǎn)軸圓螺母擰緊使軸承卡在轉(zhuǎn)軸上。3將工作臺轉(zhuǎn)軸用四個螺釘固定在轉(zhuǎn)臺底面的圓柱孔處。4將兩個彈簧放入工作臺支架的圓柱孔里，彈簧上放上伸縮銷，用兩個螺釘將伸縮銷蓋板壓在伸縮銷上擰緊。5將工作臺支架的安裝通孔與工作臺底座的四個螺紋孔對齊，擰上螺釘。6把安裝在一起的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)臺通過軸承定心安裝在工作臺支架與工作臺底座的圓孔處。7在轉(zhuǎn)臺較深的矩形槽處放入兩個相對的鍥型塊。8再放入兩個C型塊。9最后在轉(zhuǎn)臺的兩個螺紋孔處擰上兩個驅(qū)動螺釘。其裝配如圖4-1所示：圖4-1工作臺裝配圖4.2 壓頭的裝配這里的壓頭是一個組裝體，它包括壓頭支撐板、壓頭連接板、壓頭、大磁

48、鐵、小磁鐵、定心軸、螺桿、止脫塊及相應(yīng)的螺母、墊片和螺釘。在裝配時，裝配順序為1放平壓頭支撐板，把壓頭連接板的燕尾軌道插入壓頭支撐板的燕尾槽中。2用兩個螺釘將止脫塊擰在壓頭支撐板上，這樣壓頭連接板就不會從壓頭支撐板中滑脫。3在壓頭支撐板與壓頭連接板之間旋上螺桿，旋至位置后墊上墊片擰上螺母。4將大磁鐵用相應(yīng)的壓力設(shè)備壓入壓頭上，其配合為緊配合，但是壓力不會太大，用相同的方法壓上小磁鐵。5將壓頭的燕尾軌道插入壓頭連接板的燕尾槽中。6按地二步將至脫塊擰緊。7按第三步擰上螺桿、墊片、螺母。8在壓頭上旋上定心軸。其裝配如圖4-2所示:圖4-2壓頭、壓頭連接板、壓頭支撐板裝配圖4.3 總裝配總裝配需要工作臺、壓頭組裝體、左支架、右支架、液壓缸、上下支柱、導(dǎo)軌及相應(yīng)的螺母螺栓總裝配比較繁瑣，還需借助行吊或千斤頂?shù)绕鹬匮b備。其順序為1將右支架用底腳螺釘安裝在底面上或是用相應(yīng)的螺釘安裝在適合工作的位置。2將液壓缸安裝在右支架液壓缸孔處，擰緊八個螺釘釘住。3液壓缸缸桿與壓板是螺紋連接的，這時在用相應(yīng)的設(shè)備八壓板的螺紋孔與缸桿旋合，注意，旋合后壓板的起重設(shè)備不能去除，還要繼續(xù)支撐壓板。4安放上下支柱，上下支柱要通過壓板的支柱孔在右支架的支柱孔處與右支架配合，這時先不要旋螺母，兩根支柱這時要有相應(yīng)的起重設(shè)備支撐。5然后就是安放壓頭組裝體，壓頭組裝體的支柱孔套入上下