發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計三維

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置的設(shè)計________________________英文題目：Thedesignofenginepistoncylinderhydraulicclampingdevice學(xué)院：________________________專業(yè)：________________________姓名：________________________學(xué)號：________________________指導(dǎo)教師：________________________2015年12月6日畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明該畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。作者簽名：日期：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計（論文）的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計（論文）。保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后遵守此規(guī)定。作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要關(guān)鍵詞：；液壓夾緊裝置；分析；零件AbstractForalotofspecialplaces,liketheriskisverybig,orwearedifficulttoreach,suchasdisarmbombs,unknowncorrespondingdomainssuchasdetection,probingdeepofmoredangeroussituationusuallyneedtoimplementtherobot.It’samainpartofrobotformicropedipulator,walkingrobotsandmorethansixfeet,comparedtotheEightLeggedRobot,becauseofstrongbearingcapacity,goodstability,whichthemeritssissimpleconstruction,So,alargenumberofresearchersaroundtheworld,start.Itsprincipleisdiagonalsynchronization,legactivitybythestructureofthecrankrocker,frontlegmovementsaroundthesame,itdetailedperformancecurvecharacteristicsoftheconnectingrod,whenthecurvetrajectorydiagonalstraightlinesegment,therobotisstationary,themotiontrajectorywhenthediagonalcurveisslantinglinedothewalking.Keywords：ocation,Clamping,Process目錄摘要 IAbstract IITOC\o"1-4"\h\u1引言 11.1課題的來源與研究的目的和意義 11.2制造工業(yè)的重要性 31.3本課題研究的內(nèi)容 52液壓夾緊裝置的設(shè)計 72.1液壓夾緊裝置的工作原理 82.2擬定液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案 102.3確定液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)方案 113繪制液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)草圖 133.1布置圖面 153.2設(shè)計定位夾緊元件 153.3分析誤差 163.4夾緊裝置的夾緊力的計算 173.5繪制液壓夾緊裝置總圖 184液壓元件的設(shè)計 184.1液壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選 194.2液壓缸的其余部件 205液壓缸的校核 215.1活塞桿的強度校核 22結(jié)論 23致謝 24參考文獻 251緒論1.1課題的來源與研究的目的和意義當(dāng)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(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善著，同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的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(chǎn)的場合。現(xiàn)代是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一種專用的。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)的臨時的加工的夾緊裝置來加工的話，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(chǎn)要求。所以使用一個專用的成為發(fā)展趨勢，只有采用這種1.2制造工業(yè)的重要性機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟中一個十分重要的產(chǎn)業(yè)，它為國民經(jīng)濟各部門科學(xué)研究、國防建設(shè)和人民生活提供各種技術(shù)裝備，在社會主義建設(shè)事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農(nóng)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(shè)備到機磨磨輛、汽磨、船舶等設(shè)備，從機械產(chǎn)品到電子電器、儀表產(chǎn)品等，都必須有機械及其制造。減速器也是有些設(shè)備中所不可缺少的，我們應(yīng)該了解減速器的機械制造工藝過程才能把產(chǎn)品制造出來。1.3本課題研究的內(nèi)容本次設(shè)計主要針對發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置進行設(shè)計，從介紹液壓夾緊裝置的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體結(jié)構(gòu)，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(shè)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(zhì)量是必須首先滿足的要求。保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，就在于正確選定定位基準(zhǔn)、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(zhì)量的部件結(jié)構(gòu)。(2)能提高生產(chǎn)效率，降低成本應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。同時盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)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(jīng)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(shè)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(zhì)量；清掃切屑又要花費一部分輔助時間。切屑積聚嚴(yán)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(shè)計的夾緊裝置應(yīng)便于制造、檢驗、調(diào)整、維修等。2液壓夾緊裝置的設(shè)計2.1液壓夾緊裝置的工作原理液壓夾緊裝置是廣泛吸收國內(nèi)外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾緊裝置的先進技術(shù)基礎(chǔ)上，針對發(fā)動機活塞缸體厚4-10mm，長200-600mm而開發(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(chǎn)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SMC公司的液壓缸。它具有結(jié)構(gòu)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(cè)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(qū)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(dāng)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(nèi)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PLC，單片機控制，當(dāng)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(fù)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(jié)束。2.2擬定液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案通過查找相關(guān)資料和參觀實際生產(chǎn)現(xiàn)場，詳細(xì)的了解了發(fā)動機活塞缸體的加工過程和仔細(xì)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(guān)設(shè)備比較后，選擇了較為典型的液壓夾緊結(jié)構(gòu)。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(shè)計的本道工序的加工必須保證坯件的壁厚均勻，內(nèi)圓表面粗糙度要求達到至少0.4，以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1-1,1-2：圖1-1圖1-22.3確定液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)方案夾緊裝置定位設(shè)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(biāo)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(zhuǎn)運動，即限制其空間的六個自由度。實際的定位設(shè)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(shè)計的主要任務(wù)。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(zhǔn)面。夾緊結(jié)構(gòu)的選擇也受定位方法的限制，夾緊裝置結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhǔn)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(yīng)能使定位元件可接近。因此，應(yīng)根據(jù)平面的定位可行度分析結(jié)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(cè)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(qū)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(jié)構(gòu)如下圖1-3所示：圖1-33繪制液壓夾緊裝置結(jié)構(gòu)草圖3.1布置圖面畫出工件位置,選擇適當(dāng)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1-4：圖1-43.2設(shè)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(jié)構(gòu)繪在相應(yīng)的視圖上,與工件的定位基準(zhǔn)形狀和精度相適應(yīng).設(shè)計夾緊裝置,將所選定的夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)按視圖繪在圖上,表示出工件處于夾緊狀態(tài).其夾緊、定位原理如圖1-5所示：1-5夾緊裝置主視圖1-5夾緊裝置左視圖3.3分析誤差工件的工序基準(zhǔn)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(nèi)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(zhǔn)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:Td=Dmax-Dmin；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(zhǔn)，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(guān)機械加工手冊可知：、分析定位誤差：在的前提下；夾具體距離定位孔距離為，高度為；有：、分析夾緊誤差，由以上公式，我們知道：于是就是接觸誤差的位移值為：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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。3.4夾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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)圓進行珩磨加工。由相關(guān)手冊和規(guī)范可得：計算圓周切削分力：式（3.1）式中通過查找相關(guān)圖表：可得因此有：有：同樣地，計算徑向切削分力的公式位：其中：有：計算軸向切削分力的公式為：其中：即：因此有：通過以下公式來計算安全系數(shù)：式中：因此，有：3.5繪制液壓夾緊裝置總圖本次設(shè)計的發(fā)動機活塞缸液壓夾緊裝置，其結(jié)構(gòu)總圖如下圖所示：4液壓元件的設(shè)計4.1液壓缸尺寸的確定和液壓泵壓力的初選4.1.1初選系統(tǒng)工作壓力根據(jù)已算得的工作載荷,查表選擇工作壓力。式中——液壓缸的效率，一般取0.95壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定，還有考慮到執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件以及元件供應(yīng)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(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說尺寸要受到限制，從材料消耗角度來看也不太經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件得材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，定然會提高設(shè)備成本。一般來說，對固定的尺寸不太受限制的設(shè)備，壓力可選得低一些，具體參考《機械設(shè)計手冊》表23.6-33。就本系統(tǒng)而言，經(jīng)查此表，選定為5.2Mpa。4.1.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸和排量的計算1．結(jié)構(gòu)尺寸（按上升時算）首先，具體參考《液壓工程簡明手冊》按速比要求查表5-21，選擇桿徑比＝d/D＝0.5，再計算D式中——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(shè)置背壓閥，故=0活塞桿的直徑d＝D=0.1250.5＝0.0625m=62.5mm由于液壓缸直徑和活塞桿直徑的計算要按國標(biāo)規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行圓整，所以D＝125mm，d＝63mm。無桿腔面積：桿腔的有效工作面積：當(dāng)工作速度很低時，須按最低速度要求驗算液壓缸尺寸：式中A——液壓缸的有效工作面積——系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量。節(jié)流調(diào)速中取決于回路中所設(shè)置的節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量，經(jīng)查手冊，取0.07——運動機構(gòu)要求的最小工作速度，取0.02m/s此值小于，也小于，所以滿足要求。2．排量速度比，由于壓力小于10Mpa，故選擇1.33無桿腔工作時所需流量：有桿腔工作時所需流量式中——活塞桿伸出的速度，取0.0227m/s——活塞桿退回的速度，4.1.3確定液壓泵的最大工作壓力和電動機功率，取6Mpa式中——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(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?、流速不大的?。?.5～0.8）Mpa，本系統(tǒng)取0.8Mpa液壓泵的流量式中——液壓缸的最大流量，對于有節(jié)流調(diào)速的回路，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取1.2=，＝23.544確定液壓泵的驅(qū)動功率，即電動機的功率式中——液壓泵的總效率，參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計元器件選型手冊》表1-2，選擇葉片泵，為0.64-0.82，取0.74.2液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。4.2.1銷軸銷軸一般受力情況為雙面受剪，其直徑d可按下式計算：式中F——活塞承受的負(fù)載力[]——材料的需要剪應(yīng)力，對于45鋼，是70Mpa考慮到安全系數(shù)，查機械手冊，取30mm。銷軸長度,根據(jù)結(jié)構(gòu)以及耳環(huán)的寬度b決定，一般與d相等。4.2.2耳環(huán)圖4－1耳環(huán)結(jié)構(gòu)耳環(huán)的有關(guān)推薦尺寸：根據(jù)手冊可知因為缸徑D=125mm所以4.2.3導(dǎo)向套活塞桿的導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，可以對活塞桿進行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)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(dǎo)向套長度是指活塞桿全部伸出時，從活塞寬度的中點到導(dǎo)向滑套面中點的距離。若導(dǎo)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(dǎo)向長度H的計算公式為：式中L——液壓缸的最大行程mD——液壓缸的內(nèi)徑m4.2.4排氣閥如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者是沒有設(shè)置，壓力油進入液壓缸后，缸內(nèi)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。例如，液壓導(dǎo)軌磨床在加工過程中，如果工作臺進給時液壓缸內(nèi)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(gòu)。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(shè)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(yīng)盡量設(shè)置在端蓋處，但應(yīng)與壓力腔相通，以便安裝后調(diào)試前排除液壓缸內(nèi)的空氣。由于空氣比油輕，總