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寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
所在學(xué)院
機(jī)電學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
12機(jī)自（5）
學(xué)生姓名
蔡卓杰
學(xué)號(hào)
1221080503
指導(dǎo)教師
胡曄
題 目
龍門式剪切機(jī)的設(shè)計(jì)
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：
1、主要任務(wù)與目標(biāo)
（1）文獻(xiàn)綜述：認(rèn)真查閱12篇以上專業(yè)文獻(xiàn)，其中外文資料不少于2篇，并翻譯一篇中文字符2000字以上的外文文獻(xiàn)。
（2）畢業(yè)調(diào)研：完成文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告。
（3）完成龍門式剪切機(jī)圖CAD設(shè)計(jì)；完成原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、剪切裝置等零件的設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)說明書1萬字以上。
（4）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其它工作（完成指導(dǎo)記錄、資料上傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)、答辯PPT準(zhǔn)備、資料裝訂整理）。
2、主要內(nèi)容與基本要求
（1）主要內(nèi)容：
用于板料直線剪切鋼板、銅板、鎳板等金屬板材，剪切板料的寬度受剪刀刃長(zhǎng)度的限制。適用范圍廣泛，既可作金屬回收加工單位的加工設(shè)備，又可作為工廠鑄造車間的爐料加工和機(jī)械建筑行業(yè)的金屬剪斷加工設(shè)備。主要包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、剪切裝置的機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核，剪切力100噸至250噸。
對(duì)機(jī)械零部件的功能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)選擇等展開設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理及原動(dòng)機(jī)的工作能力進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。
1）了解龍門式剪切機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，剪切裝置的組成；
2）完剪切裝置的設(shè)計(jì)；
（2）要求：
1）實(shí)現(xiàn)連續(xù)剪切，操作方便；
2）設(shè)計(jì)包括剪刀行程、剪刀長(zhǎng)度、剪刀寬度、原動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等；
3）要求設(shè)計(jì)方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊；
4）完成3張A0圖紙（折合），并要求CAD繪制原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、剪切裝置等圖紙；
5）撰寫設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動(dòng)態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；傳動(dòng)方案的確定，設(shè)計(jì)主要零件，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，條理清楚，計(jì)算有據(jù)；格式按寧波大紅鷹學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)自專業(yè)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）規(guī)范化要求。文字在1萬字以上，
6）設(shè)計(jì)剪切裝置，用CAD軟件對(duì)機(jī)架部件建模，自動(dòng)生成三維圖和二維圖。
7）其他要求：學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮自己獨(dú)立思考和創(chuàng)作設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和鍛煉工程實(shí)際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，反對(duì)盲從和抄襲行為。設(shè)計(jì)期間應(yīng)完成以下工作：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，其中外文資料不少于兩篇，外文翻譯不低于2000字，英文翻譯必須注明出處，并提供原版PDF文件；
3、設(shè)計(jì)參數(shù)
主要技術(shù)要求：
1. 剪切力100噸至250噸；剪切次數(shù)每分鐘剪切20次；
2. 被剪切材料尺寸20mm×1200mm；
3. 設(shè)計(jì)壽命10年。
4、主要參考文獻(xiàn)
相關(guān)課程教材；
[1]濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[2]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3
[3]郭宏亮主編.機(jī)械原理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2011.12
[4]林怡青，謝宋良，王文濤編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.1
[5]顧曉勤，劉申全主編.工程力學(xué)Ⅰ[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1
[6]顧曉勤，劉申全主編.工程力學(xué)Ⅱ[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1
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二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
各階段工作內(nèi)容
起訖日期
備注
1
熟悉課題，完成相關(guān)情況調(diào)研
9.15－9.30
2
查閱國內(nèi)外相關(guān)研究資料，并做好筆記
9.16 — 10.31
外文資料不少于兩篇，翻譯不低于2000字，提供原版PDF
3
撰寫文獻(xiàn)綜述
11.1 — 11.7
4
撰寫開題報(bào)告
11.8 — 11.15
5
確定系統(tǒng)方案和結(jié)構(gòu)
11.15 — 11.22
必要時(shí)去相關(guān)企業(yè)調(diào)查學(xué)習(xí)
6
根據(jù)使用要求選擇合適材料，計(jì)算幾何結(jié)構(gòu)尺寸
11.22 — 12.7
7
校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
12.8 — 12.30
12月30日中期檢查
8
繪制系統(tǒng)總圖、零件圖
12.31 — 1.21
9
修改
1.22 — 3.31
對(duì)格式、文字以及錯(cuò)誤處
進(jìn)行修改
10
畢業(yè)答辯準(zhǔn)備
4.1—4.30
資料裝訂完善、上交
11
答辯
5．8
優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)4月19日答辯
三、專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧 寧波大紅鷹學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 龍門式剪切機(jī)的設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 機(jī) 械 與 電 氣 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 班 級(jí) 12 機(jī) 自 x 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 2016 年 3 月 31 日 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 《龍門式剪切機(jī)的設(shè)計(jì)》 均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作 了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 2016 年 3 月 31 日 I 摘 要 該設(shè)計(jì)的龍門式剪切機(jī)，其沖剪力為剪切力 100 噸至 250 噸，每分鐘剪切 20 次， 被剪切材料尺寸 20mm×1200mm；力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)經(jīng)濟(jì)、合理的 剪切機(jī)，具體設(shè)計(jì)思路上：利用液壓系統(tǒng)控制刀架，大大減少了剪切的時(shí)間并且提高 了剪切精度。采用人工送料以降低成本。近年來，隨著模具技術(shù)和沖壓技術(shù)的發(fā)展， 剪切機(jī)的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，數(shù)量在不斷地增加。預(yù)計(jì)不久的將來，剪切機(jī)在沖 壓用剪切機(jī)中的比例將會(huì)愈來愈大。 關(guān)鍵詞： 機(jī)架; 刀架; 液壓系統(tǒng); 剪切精度 II Abstract The design of the gantry cutting machine, the punching shear shear force 100-250 tons, cut 20 times per minute, the material is cut the size of 20mm × 1200mm; strive to design a simple structure, easy to operate, and the economy reasonable shears, specific design: the use of hydraulic turret control system, greatly reducing the shear cut time and improve accuracy. Artificial feeding to reduce costs. In recent years, with the development of technology and die stamping technology, the scope of application of the shearing machine continues to expand, the number of constantly increasing. Expected in the near future, the proportion of shears punching shear machine will be getting bigger and bigger. Key words: Rack; turret; hydraulic system; cutting precision III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................I ABSTRACT ................................................................................................II 目 錄 ......................................................................................................III 第 1 章 緒 論 .............................................................................................1 1.1 剪 切 機(jī) 分 類 及 應(yīng) 用 ...........................................................................1 1.2 設(shè) 計(jì) 的 意 義 和 設(shè) 計(jì) 步 驟 ....................................................................1 1.2.1 剪切機(jī)設(shè)計(jì)步驟 .....................................................................................................2 1.2.2 剪切機(jī)設(shè)計(jì)要求 .....................................................................................................3 第 2 章 方 案 論 證 ......................................................................................4 2.1 液 壓 傳 動(dòng) 方 案 ..................................................................................4 2.2 機(jī) 械 傳 動(dòng) 方 案 .................................................................................5 2.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)方案 .........................................................................................................5 2.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 .................................................................................................5 第 3 章 剪 切 機(jī) 基 本 性 能 參 數(shù) .......................................................................7 3.1 剪 切 機(jī) 規(guī) 格 與 技 術(shù) 特 征 ....................................................................7 3.2 剪 切 機(jī) 基 本 性 能 參 數(shù) ........................................................................7 3.2.1 剪切力確定 .............................................................................................................7 3.2.2 剪切角的確定 .........................................................................................................8 3.2.3 上刀片的行程量 .....................................................................................................8 第 4 章 剪 切 機(jī) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) ............................................................................10 4.1 整 體 設(shè) 計(jì) .......................................................................................10 4.1.1 方案選擇 ...............................................................................................................10 4.1.2 刀架分類 ...............................................................................................................11 4.1.3 刀架計(jì)算與校核 ...................................................................................................11 4.2 托 料 裝 置 .......................................................................................13 4.3 刀 具 ..............................................................................................13 第 5 章 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ...............................................................................15 IV 5.1 液 壓 執(zhí) 行 元 件 的 配 置 .....................................................................15 5.2 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) .........................................................................................15 5.2.1 液壓缸的結(jié)構(gòu) ......................................................................................................15 5.2.2 活塞桿直徑的設(shè)計(jì) ...............................................................................................18 5.3 油 缸 主 要 部 位 的 計(jì) 算 校 核 ...............................................................19 5.3.1 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 ......................................................................19 5.3.2 缸筒壁厚的驗(yàn)算 ...................................................................................................21 5.3.3 缸筒的加工要求 ..................................................................................................23 5.3.4 法蘭設(shè)計(jì) ...............................................................................................................23 5.3.5 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 ..............................................................24 5.4 活 塞 的 設(shè) 計(jì) ...................................................................................25 5.5 液 壓 泵 及 其 驅(qū) 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 .......................................................26 5.5.1 液壓泵的最大工作壓力 .......................................................................................27 5.5.2 計(jì)算液壓泵的最大流量 .......................................................................................27 5.5.3 選擇液壓泵的規(guī)格 ...............................................................................................28 5.5.4 計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī) ...............................................................29 5.6 其 他 液 壓 元 件 的 選 擇 ......................................................................30 5.6.1 液壓閥及過濾器的選擇 .......................................................................................30 5.6.2 油管的選擇 ...........................................................................................................30 5.6.3 油箱及其輔件的確定 ...........................................................................................31 5.7 液 壓 系 統(tǒng) 壓 力 損 失 驗(yàn) 算 ..................................................................33 5.8 油 箱 的 設(shè) 計(jì) ....................................................................................34 5.8.1 油箱有效容積的確定 ...........................................................................................34 5.8.2 液壓油箱的外形尺寸 ...........................................................................................34 5.8.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................35 總 結(jié) ........................................................................................................39 參 考 文 獻(xiàn) ...................................................................................................40 致 謝 ........................................................................................................41 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 1.1 剪切機(jī)分類及應(yīng)用 剪切屬于直線類機(jī)剪切機(jī)，主要用于直切不同尺寸的板材的邊緣。目前被廣泛應(yīng) 用于軋鋼，汽車，飛機(jī)，輪船，拖拉機(jī)，橋梁，電器，儀表，鍋爐，壓力容器等各個(gè) 工業(yè)部門。 剪切機(jī)更多類別取決于目的和結(jié)構(gòu)類型可以分為： 1.平剪切機(jī) 切割質(zhì)量好，變形小，但剪，高能耗。更多的機(jī)械傳動(dòng)。彼此平行的上部和下部 剪刀片，一般在熱軋機(jī)和板剪切盛開開花，切割方式可以劃分成上部和下部切割切式。 2.斜剪 在一個(gè)角落上，下剪切刀片，在一般情況下，葉片是傾斜的，其傾斜角通常為 1° ?6°。傾斜刀片剪切機(jī)剪切力比扁平刀片剪切機(jī)是小的，所以功率和重量的機(jī)器，因 此大大降低，最先進(jìn)的機(jī)器制造商的實(shí)際應(yīng)用，以產(chǎn)生更多的這些主機(jī)。類剪毛機(jī)按 炮塔的形式開啟運(yùn)動(dòng)和擺式剪板機(jī)剪板機(jī)，根據(jù)主傳動(dòng)系統(tǒng)分為不同類型的液壓傳動(dòng) 與機(jī)械傳動(dòng)。 3.多用剪： （1）彎曲金屬片剪：可以在同一機(jī)剪切來完成，并彎曲兩個(gè)過程。 （2）鐵工：到片材，而且該輪廓截面的，材料被用于完成下一步。 4.特殊的切割機(jī)： （1）板材開平剪切線：為開卷板的練級(jí)路線，符合生產(chǎn)線的速度要求而設(shè)計(jì)的剪 切高剪切機(jī)，粗線多速液壓剪切機(jī)，板材更符合氣動(dòng)剪;用飛剪，連續(xù)化生產(chǎn)，高效率 的高速線路。 （2）鋼剪生產(chǎn)線：用于角鋼，H 型鋼自動(dòng)化生產(chǎn)線，完成切口。 （3）滾壓成形線剪：如汽車?yán)鋸澘v梁線，貨車側(cè)圍欄線，彩鋼板成型線，專用切 割機(jī)生產(chǎn)線配置。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1.2 設(shè)計(jì)的意義和設(shè)計(jì)步驟 本科生和研究生設(shè)計(jì)論文是訓(xùn)練的重要組成部分。論文學(xué)生通過廣泛使用來分析 知識(shí)在幾年之內(nèi)，解決一個(gè)問題，因?yàn)檎撐倪^程中，獲得重組的知識(shí)和使用。這不叫 審查，而且還鍛煉。通過本次測(cè)試的手段，而不是只能在學(xué)生提高有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力， 能夠廣泛的培訓(xùn)，研究能力（包括實(shí)際能力，能夠文獻(xiàn)，文具能力）的提高，還是非 常難得的機(jī)會(huì)并接收從該視點(diǎn)訓(xùn)練： 1.學(xué)會(huì)比較和演示程序的可行性; 2.理解設(shè)計(jì)的一般步驟; 3.正確使用各種書籍和獲取不同的信息; 4.發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問題的能力。 通過各方面的機(jī)械知識(shí)研究，我選擇了這個(gè)話題我的論文，一個(gè)大膽的嘗試。設(shè) 計(jì)主要體現(xiàn)在幾本教科書和參考材料為基地，從簡(jiǎn)單的，分步實(shí)施，逐步一般的設(shè)計(jì) 方法教大師的知識(shí)，形成一個(gè)整體，未來的作戰(zhàn)需求。當(dāng)然，第一稿，知識(shí)有限，經(jīng) 驗(yàn)不足，一些不良的問題，可能會(huì)有一定的錯(cuò)誤和遺漏，乞求老師的批評(píng)。 剪板機(jī)是各種機(jī)器，工作原理的產(chǎn)物，并計(jì)算控制的主要組件的設(shè)計(jì)，了解作為 設(shè)計(jì)的炮塔，底盤等部件，液壓件簡(jiǎn)單的單缸液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)剪刀的運(yùn)行狀態(tài)，為了 保證液壓平衡性能的主要考慮。 1.2.1 剪切機(jī)設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)通常使用三階段方案,整體設(shè)計(jì),部件設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì),技術(shù)設(shè)計(jì)和 工藝設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),同時(shí)使用的演出和平衡并聯(lián)的設(shè)計(jì),以 協(xié)調(diào)彼此。 該方案的整體設(shè)計(jì): 1.明確的設(shè)計(jì)思路 2的詳細(xì)要求分析 3.收集剃機(jī)器學(xué)習(xí)研究信息 4.剪的總體方案設(shè)計(jì) 5.使用剪刀裝配圖 6.剪板機(jī)主要設(shè)計(jì)備用 第 1 章 緒論 3 7.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9.寫設(shè)計(jì)規(guī)范 1.2.2 剪切機(jī)設(shè)計(jì)要求 它是根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。之前制定基本計(jì)劃，并繼續(xù)剪切機(jī)設(shè) 計(jì)的各個(gè)部分，設(shè)計(jì)必須要求而設(shè)計(jì)的其他方面和內(nèi)容相關(guān)的了解。 一般 1.主機(jī)：使用，性能，工藝，操作環(huán)境，整體布局; 2.剪切機(jī)及其零件的工作的表; 3.穩(wěn)定控制液壓系統(tǒng); 4.負(fù)載大小和致動(dòng)機(jī)構(gòu)的性質(zhì); 5.調(diào)速范圍大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，精度轉(zhuǎn)換性能的要求; 6.呼吁自動(dòng)化過程，操作控制方式; 7.防塵，耐寒，隔音，安全性和可靠性的要求; 8.效率，成本等方面的要求。 第 2 章 方案論證 4 第 2 章 方案論證 剪切機(jī)主要是通過滑塊上刀片的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切斷功能，能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的 主要由液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩種。 2.1 液壓傳動(dòng)方案 剪切機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖 2-1 所示，其原理：手動(dòng)換向閥 6 推向左位（即 左位接入系統(tǒng)） ，此時(shí)活塞在壓力油的作用下向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)板料進(jìn)行剪切加工，當(dāng)加工 完成后，將閥 6 手柄推向右位（即右位接入系統(tǒng)） ，活塞向上運(yùn)動(dòng)，即刀片上抬，到了 一定位置，將閥 6 手柄推入中位，這樣活塞就停留在此位置不動(dòng)。然后剪切第二次時(shí)， 重復(fù)上述操作。手動(dòng)換向閥 6 也可改為電氣控制的換向閥，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)剪切， 提高效率。 １.油箱 ２.粗過濾器 ３.液壓泵 4.溢流閥 5.調(diào)速閥 6.手動(dòng)三位四通換向閥 7.液壓缸 8.滑塊 圖 2-1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 與液壓驅(qū)動(dòng)液壓剪使得機(jī)器工作穩(wěn)定，噪音低，安全可靠，它可以是一個(gè)單一的 連續(xù)的切削，剃須厚度厚機(jī)械傳動(dòng)，但液壓系統(tǒng)是利用一個(gè)液體介質(zhì)作為動(dòng)力轉(zhuǎn)移到 剪切力的中間產(chǎn)物油壓相應(yīng)的高精確度的液壓元件，強(qiáng)度要求高，生產(chǎn)成本相應(yīng)的高 和泄漏的必然存在的液壓系統(tǒng)，能污染，油造成的溫度變化可引起粘度變化的影響的 液壓驅(qū)動(dòng)器的正常運(yùn)作的能力，以適應(yīng)小環(huán)境[2]。此外，液壓剪切機(jī)維修是不容易的， 我們必須有一定的專業(yè)知識(shí)，所以這樣的設(shè)計(jì)不會(huì)選擇這個(gè)方案。 第 2 章 方案論證 5 2.2 機(jī)械傳動(dòng)方案 2.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)方案 圖 2-2 凸輪機(jī)構(gòu)原理圖 它的工作原理如圖 2-2 所示凸輪機(jī)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)主軸驅(qū)動(dòng)凸輪齒輪，推動(dòng)滑塊（即插 入）的剪式升降凸輪動(dòng)作。行程中，彈簧以準(zhǔn)備下一次操作循環(huán)的開始位置的影響下 的滑動(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)基于所述從動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)，以選擇大小和的凸輪輪廓設(shè)置的確定。其缺 點(diǎn)是通常用于運(yùn)行機(jī)制，而不是檢查，因?yàn)楣ぷ髁坎皇翘笸馆啓C(jī)構(gòu)，否則嚴(yán)重磨損 凸輪輪廓和推桿，該機(jī)構(gòu)將無法達(dá)到運(yùn)營要求所期望的結(jié)果我們不能保證機(jī)器的穩(wěn)定 性，而不是通過該程序。 2.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理如圖 2-3 所示：通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過 連桿使滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 2-3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理圖 考慮到本課題的設(shè)計(jì)要求是龍門式剪切機(jī)，這里選擇方案一液壓傳動(dòng)作為本課題 的研究方案。 第 3 章 剪切機(jī)基本性能參數(shù) 7 第 3 章 剪切機(jī)基本性能參數(shù) 3.1 剪切機(jī)規(guī)格與技術(shù)特征 主要技術(shù)要求： 1. 剪切力 100 噸至 250 噸；剪切次數(shù)每分鐘剪切 20 次； 2. 被剪切材料尺寸 20mm×1200mm； 3. 設(shè)計(jì)壽命 10 年。 3.2 剪切機(jī)基本性能參數(shù) 決定剪切機(jī)性能的主要有：剪切機(jī)的剪切力，剪切角和上刀片的行程量。 3.2.1 剪切力確定 總剪切傾斜剪板機(jī)刀片是小型一字剃須機(jī)，這三種組分存在：所述薄片材料的基 本剪切部分被剪切和彎曲變形剪切帶電阻彎曲薄層電阻。總剪切和剪切角之間關(guān)系的 剪切角的增加密切成反比減小。 N)106.1(6.0255 25 XytgZthkPbbzh ??????? 式子里， k-刀片的磨鈍系數(shù)， <100時(shí)，k=1.15-1.2? -被剪金屬的抗拉強(qiáng)度b? -被剪金屬的伸長(zhǎng)率5? h-被剪板厚（毫米） -剪切角（度）? △-刀片間隙（毫米） y-刀片間隙的相對(duì)值，y=△/h C-壓料腳軸線到下刀刃的距離（毫米） ，從表2-1中查得 X-壓料腳距離的相對(duì)值，X=C/h Z-彎曲系數(shù)，取0.95 表 3-1 壓料腳軸線到下刀刃的距離 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 h（毫米） 2.5～6.3 10～12.5 16～32 C（毫米） 65 70 90 板材為20mm 厚板材，這種板材的一般材料為 Q235，屈服點(diǎn)為235MPa，抗拉強(qiáng)度為 375-460MPa，因此，確定各函數(shù)值如下。 k-1.15-1.2，取1.2 -375-460MPa，取400MPab? -26%5? h-10（毫米） -3（度）? △-0.6-0.7（毫米）, <500MPa 時(shí)，△=（6-7%）h=0.6～0.7，取0.6b? y-0.06，y=△/h C-70 X-7，X=C/h Z-彎曲系數(shù)，取0.95 因此100T< = N<250TzhP4106? 3.2.2 剪切角的確定 我們清楚地從式剪切角的剪切應(yīng)力增大的剪切力減小，從而降低了裝置的重量看 到。但剪切角增大帶來的最嚴(yán)重的不良影響，變形帶材，隨后通過提高轉(zhuǎn)輪行程量 （即，增加以降低機(jī)器的高度和中風(fēng)的每分鐘數(shù)） 。 通過比較國內(nèi)和剪切機(jī)主要參數(shù)，確定剪切角為3°。 3.2.3 上刀片的行程量 上刀片的行程量主要與剪切角和被剪板寬及板厚有關(guān)。剪切板料所必需的最小行 程量由下式?jīng)Q定： mmbaStghS??? / 式子里，h’-最小開口距，即上刀片在上死點(diǎn)位置時(shí)工作臺(tái)面到上刀刃之間的距 離（毫米） 第 3 章 剪切機(jī)基本性能參數(shù) 9 b-被剪板寬（毫米） -刀片超越量（毫米） ，查閱表2-3bS 表 3-2 刀片超越量 h （毫米） ≤6.3 10～16 20～32 40～60 當(dāng) h’不可調(diào)時(shí) 3～8 10 15 20 （毫米）bS當(dāng) h’可調(diào)時(shí) 10～（- 6） 10～（-16） 15～（-32） 20～（-60） h’通過查閱資料得到值為20～25mm，取值為20mm，因此得到 值為100mm。aS 第 4 章 剪切機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) 10 第 4 章 剪切機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) 4.1 整體設(shè)計(jì) 4.1.1 方案選擇 目前，液壓剪的比例越來越大，剪切機(jī)逐步國產(chǎn)液壓傳動(dòng)。液壓具有更多的優(yōu)點(diǎn)： （1）工作保障，可以防止意外事故造成的超載機(jī)器 （2）手操作，我們可以停止一個(gè)沖程，連續(xù)中風(fēng)，實(shí)現(xiàn)微動(dòng)，并返回中途這樣的 動(dòng)作，這是容易實(shí)現(xiàn)的單個(gè)自動(dòng)裝配線和用于 （3）體積的機(jī)器是小型化，輕量化，制造容易 （4）機(jī)械振動(dòng)小，平穩(wěn)，延長(zhǎng)刀具壽命 但是它也帶來了一些缺點(diǎn)： （1）沖程的下數(shù) （2）發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增加 （3）容易出現(xiàn)故障，并難以得到立即更換液壓元件 綜上所述，設(shè)計(jì)要求相結(jié)合，學(xué)習(xí)其他剪切機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，液壓直線運(yùn)動(dòng)決心 刀柄 - 用單氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)，定位在剪切機(jī)的頂部，推動(dòng)柱塞支架，刀架沿導(dǎo)柱平 行移動(dòng)松片，以確保剪切速率，同時(shí)剪切應(yīng)力，使得整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的制造。 第 4 章 剪切機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) 11 圖 4-1 液壓傳動(dòng)剪切機(jī) 4.1.2 刀架分類 工具保持架是剪切機(jī)的一個(gè)重要組成部分，切割精度和質(zhì)量是在該工具頭的一大 部分剪刀端口材料和機(jī)架導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，并且，因此，應(yīng)注意的工具保持器的強(qiáng)度和剛 度。 目前，有三種常見的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接炮塔直線運(yùn)動(dòng)相結(jié)合 - 焊接和焊接擺動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的 轉(zhuǎn)臺(tái)線性運(yùn)動(dòng)。 焊接炮塔轉(zhuǎn)臺(tái)沿垂直運(yùn)動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)，一般只有兩片材的邊緣，如在前線運(yùn)動(dòng)工 具架被提出四葉片邊緣。這種結(jié)構(gòu)可用于軸和車軸側(cè)的剪切。 組合 - 焊接炮塔直線運(yùn)動(dòng)，水平板和第一焊接筋，然后用螺栓連接到豎直板。調(diào) 整螺栓導(dǎo)致在水平面內(nèi)的切刀架凸弧，以及在水平剪切力如由彎曲刀架凹弧上的壓力 的結(jié)果，如果適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，將彼此使得兩個(gè)彎曲切削改善準(zhǔn)確性取消。轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)通過 偏心軸和連桿得到，通常沿向前運(yùn)動(dòng)。 3°前傾切割厚度為10mm 時(shí)服用。在上塔垂直 板小偏心軸連桿（以上）的下端。 搖擺炮塔焊接結(jié)構(gòu)多為液壓 - 剪刀機(jī)械傳動(dòng)。有取決于活塞和頭部基本操作山上 有三種形式： 1.活塞缸左輪手槍的一面; 2.活塞和汽缸端鉸接轉(zhuǎn)臺(tái); 3.與柱塞保持器。這三種組分都必須考慮到轉(zhuǎn)臺(tái)彎曲和扭轉(zhuǎn)。 4.1.3 刀架計(jì)算與校核 可以引起忽略功率電平的計(jì)算過程中的片材剪切角的方向上，因?yàn)榧羟薪鞘窍鄬?duì) 較?。ㄗ疃?0.06 的最大水平力） 。部壓力進(jìn)行對(duì)軌道塔以上點(diǎn)而變化，該單元中的最 大的壓力，應(yīng)切斷起始位置被確定，因?yàn)榧羟辛ψ饔迷谥挥幸粋€(gè)鏈接。通過彎曲并形 成最大張力在工具夾具的中間部分被確定，在這個(gè)時(shí)候，因?yàn)樽畲蟮募羟辛Ξa(chǎn)生的刀 夾。 下刀微調(diào)是一條水平線，以便從左至右在塔架上均勻連續(xù)松散連接的擺動(dòng)刀片， 所有點(diǎn)上沿著旋轉(zhuǎn)中心 O 為中心，半徑為 R 的工具載體上的切削刃被剪切的半徑 SS 球 拱（圖 4） 。倒角，從左至右片材，傾斜的水平角度，即，刀刃之間的角度，并以到達(dá) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 下刀刃，通常被稱為剪切角。 其中最危險(xiǎn)的載荷（剪切力被施加在中間部分）被計(jì)算刀架應(yīng)力和硬度。計(jì)算焊 接第一下面炮塔確定縱軸和重力和慣性力矩的中心的水平軸位置的橫截面，然后計(jì)算 的主軸角度分布的慣性慣量和產(chǎn)品。 按下式確定該斷面對(duì)主軸 和 的慣性矩0 xy??2sinsicos220 ccyx JJ???oin0 ccc yxy 當(dāng)確定彎矩時(shí)作用在刀架上的力引向斷面的重心，當(dāng)確定扭矩時(shí)該軸引向扭矩軸。 繞扭矩軸的扭矩由下式求得 N·M?????????xdyCPLTMzh)2(10 式子里， -刀架寬度d 因此 =32458N0P =11260NT 圖 4-2 上刀架 下面確定作用在圖 5 剖面 c-c 上的彎矩。由 產(chǎn)生的彎矩0P N·M4)(10APMW? 由力 產(chǎn)生的彎矩0T N·M)(10 式子里， -刀架寬度1A 因此 =16229N·M0)(PMW =5630N·MT 第 4 章 剪切機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) 13 由已經(jīng)得到的彎矩，求得作用在刀架上的彎曲應(yīng)力 MPa0)(1xpwJlM?? MPa0)(2yTwl 求得 =16MPa1? =5.6MPa2w 查資料得 Q235 刀架的許用應(yīng)力值 為 60MPa,液壓剪切機(jī) 則為 80MPa。?????? 刀架在水平面內(nèi)的允許撓度 < ??f50h 式子里，h-被剪板厚 因此 =0.02mmf 4.2 托料裝置 當(dāng)片材中，如果切割部分懸垂表很長(zhǎng)，很容易金屬板向下彎曲，因此考慮護(hù)理饋 送裝置，關(guān)心供給裝置有兩種：一種是材料的底面的被拖動(dòng)向上剪刀壽命，另一個(gè)被 吸引剪材料上。 與該裝置的底表面的載體材料，電磁體的通勤該材料在水平位置保持所述板工作。 電磁鐵的開始斷開之前，護(hù)理靠自身重量向下饋送搖桿切斷。 從電磁輥裝置的薄片上述吸入。電磁輥裝置由電磁線圈的幾組，螺線管安裝在支 架孔和各外殼在兩個(gè)水平梁懸掛在工具保持架板的。當(dāng)不需要，如果滾輪杠桿螺線管 和解除閂鎖可以旋轉(zhuǎn)180°，片材可以自由通過。略微大于孔電磁輥軸的直徑，當(dāng)局部 隆起板所對(duì)應(yīng)解除磁輥更大。電磁吸力輥可以被設(shè)置為使得它稍微大于該部分的重量 被切斷時(shí)，如果吸入小于金屬薄板的重量的切斷部向下彎曲容易。吸力值可根據(jù)與葉 片接觸輥的數(shù)量來確定，當(dāng)吸力太大，則可以指定一些組輥或者抬起支架的一端，以 使本地部分與金屬板接觸。 選擇給定的成本和前者的簡(jiǎn)單的問題。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 4.3 刀具 下刀羊有四手聯(lián)彈。上沿前剪切刀片轉(zhuǎn)臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)可以具有兩個(gè)邊緣或四個(gè)邊緣。 沿圓弧剪切刀片僅具有兩個(gè)邊緣和具有以適合片用螺釘，或墊片上，以一彎曲空間， 從而使刀片盡可能大的長(zhǎng)度，以減少接縫數(shù)量轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。如果接縫將領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)正確 設(shè)置了一個(gè)加劇刀具磨損和剪切邊的異常增加。 刀片的上表面應(yīng)略低于-0.20毫米的表面上，偏離。 國內(nèi)剃須刀片材料中通常6CrW2Si（熱處理硬度 RC58-60之后） 。 T7A，9CrSi，Cr12P1，Cr12Mo 和 Cr6VP 刀片材料也可使用。硬質(zhì)合金外國實(shí)驗(yàn)刀片 BK15和 BK20在9700剪刀刀片刃磨兩次間隔。 刀片的尺寸參閱下表4-1 表 4-1 刀片尺寸 被剪板厚 h（毫米） 刀片尺寸 T*H（毫米） 螺孔直徑 d（毫米） 1～2.5 20*60 13 4～16 25*80 17 20～25 32*120 22 32～40 45*150 33 刀片刃部應(yīng)經(jīng)常保持清潔，并應(yīng)涂上含有二硫化鉬或石墨的潤(rùn)滑脂。 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 剪切機(jī)的制作過程包括：液壓缸的結(jié)構(gòu)、裝置、機(jī)架。并根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量選 擇了液壓閥、電機(jī)、泵。本文的設(shè)計(jì)能夠滿足剪切機(jī)要求。 5.1 液壓執(zhí)行元件的配置 由于剪切機(jī)要求布置，行程較小，故選用缸筒固定的單桿活塞桿（取缸的機(jī)械效 率 ） 。1.90?cm? 5.2 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 5.2.1 液壓缸的結(jié)構(gòu) 液壓缸一般，從后罩，氣缸，活塞桿，活塞，前蓋等的主要部分，以防止油泄漏 到缸體的外側(cè)通過高壓室或泄漏到氣缸中的低壓室和端蓋，所述活塞和活塞桿，活塞 和氣缸，活塞和設(shè)置有密封裝置的前蓋之間，所述第一外覆蓋件還配備有防塵，防止 碰撞氣缸頭活塞行程迅速去到終端，所述液壓缸端部還包括：設(shè)置緩沖手段，有時(shí)排 氣必須做好資金。 1-缸底，2-卡鍵，3、5、9、11-密封圈，4- 活塞，6-缸筒，7- 活塞桿， 8-導(dǎo)向套，10-缸蓋，12- 防塵圈 圖 5-1 雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖 上圖給出了雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主要由缸底 1、缸筒 6、 缸蓋 10、活塞 4、活塞桿 7 和導(dǎo)向套 8 等組成；缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸 蓋采用螺紋連接。活塞與活塞桿采用卡鍵連接，為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng) 位置設(shè)置了密封圈 3、5、9、11 和防塵圈 12。 根據(jù)負(fù)載狀況，可以初步選擇查得油缸的液壓缸的內(nèi)徑為 125mm,活塞桿直徑為 70mm,有效行程為 200 mm 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 5-1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 1 0 1 2 1 6 2 0 2 5 3 2 4 0 5 0 6 3 8 0 1 00 1 25 1 60 2 00 2 50 3 20 4 00 5 00 1.液壓缸缸體厚度計(jì)算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必 須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為 20、25、35、45 號(hào)鋼的無縫鋼管。在這幾種材料 中 45 號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用 45 號(hào)鋼作為缸體的材料。 ][2??DPy? 式子里， ， -實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力 Pn 5.1MPa 時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Py ? Pn 16MPa 時(shí)，Py=1.25Pn。? [ ]-缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm 。[ ]= ， 為材料的抗拉強(qiáng)度。?2?nb 注：1.額定壓力 Pn 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=25MPa 2.最高允許壓力 Pmax Pmax 1.5Pn=1.25 25=31.25MPa?? 液壓缸缸筒材料采用 45 鋼，則抗拉強(qiáng)度： σb=600MPa 安全系數(shù) n 按《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243 表 2—10，取 n=5。 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 則許用應(yīng)力[ ]= =120MPa?nbσ ][2??DPy? = 31.50? =16.25mm 滿足 。取液壓缸厚度 17.5mm。 10??D 取液壓缸缸體外徑為 160mm。 4.液壓缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表 5-2 選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表 5-2 中的 a、b、c 選用。 表 5-2（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80） [6] 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 表 5-2（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80） [6] 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 表 5-2（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80） [6] 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 液壓缸長(zhǎng)度 L 根據(jù)工作部件的行程長(zhǎng)度確定。 L==200mm 查油缸參數(shù)得到的 5.2.2 活塞桿直徑的設(shè)計(jì) 查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比 d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)， 一般選取 d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取 d/D=0.5-0.7。本設(shè)計(jì)我選擇 d/D=0.55，即 d=0.7D=0.55×125=68.75mm。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 表 5-3 活塞桿直徑系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 故取 d=70mm。 2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算： 式子里， --許用應(yīng)力； （Q235 鋼的抗拉強(qiáng)度為 375-][?MPa8054n][b?? 500MPa，取 400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即活塞桿的強(qiáng)度適中） 3.活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 桿驅(qū)動(dòng)連接到所述活塞桿，以生產(chǎn)工作力的偏心載荷的負(fù)載的馬達(dá)機(jī)構(gòu)的外端部， 以滿足對(duì)液壓缸的安裝要求，并防止它的輥的效率的提高，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況， 選擇正確的桿的端部結(jié)構(gòu)。 4.活塞桿密封和防塵 活塞密封在 Y 型圈，U 形夾防塵密封圈，O 型圈，V 型圈等形式[6]。當(dāng)使用薄鋼板 防塵圈，防塵圈與活塞桿可以 H9/ F9 選擇的組合。薄鋼板厚度為 0.5mm。對(duì)于設(shè)計(jì)和 維護(hù)，以方便選擇 O 型圈計(jì)劃。 5.3 油缸主要部位的計(jì)算校核 5.3.1 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿的直徑 按下式進(jìn)行校核d][4??Fd? 式子里， ， 為活塞桿上的作用力；F][? 為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][= ,n 一般取 1.40。/bn36415070283.98/.4dmm???? 滿足要求 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的 臨界負(fù)載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 k的值與活塞桿材料性質(zhì)、 截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長(zhǎng)徑比 且桿件承受壓負(fù)載時(shí)，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依/10ld? 下式進(jìn)行 knF? 式子里， ， kn為安全系數(shù)，一般取 k=2~4。 a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)/klrmi?2kiEJFl?? b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)/klri?21()kkfAalir? 式子里， ， l為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見表 1； kr為活塞桿橫截面最小回 轉(zhuǎn)半徑， AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見表 3-2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末mi 端系數(shù)，其值見表 1； E為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼取 21/06.2mNE??；為活 塞桿橫截面慣性矩； 為活塞桿橫截面積； f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， ?為系數(shù)， 具體數(shù)值見表 3-3。 表 5-4 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i 支承方式 支承說明 末端系數(shù) i 一端自由一端固定 1/4 兩端鉸接 1 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 一端鉸接一端固定 2 兩端固定 4 表 5-5 f、 ?、 的值m 材料 28/10Nf? 鑄鐵 5.6 1/1600 80 鍛鐵 2.5 1/9000 110 鋼 4.9 1/5000 85 c.當(dāng) 時(shí) ,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。20lk? 此設(shè)計(jì)安裝方式子里，間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校 核。 5.3.2 缸筒壁厚的驗(yàn)算 下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A 液壓缸的額定壓力 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：np 式（3-4） 21()0.35sD???(MPa 根據(jù)式（3-4 ）得到： 22(.0.45)0.358.1()np pa?? B 為了避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 值應(yīng)與塑性變形壓n 力有一定的比例范圍： 式（3-5）(0.35~.42)nplp? 式（3-6）1.loglsD? 先根據(jù)式（3-6）得到： =41.2112.3lpls?()MPa 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 C 耐壓試驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，TP 液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異常現(xiàn)象。 各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 當(dāng)額定壓力 時(shí)16npMPa? （MPa）1.5Tnp? D 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力 應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力 ：EpTp (MPa） 12.3logb D?? 式（3-7） 因?yàn)椴楸硪阎?=596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：b?89.72EPMa? 至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為： 1.53.T? 因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。 以上所用公式子里，各量的意義解釋如下： 式子里，: —缸筒內(nèi)徑（ ） ；Dm —缸筒外徑（ ） ；1 —液壓缸的額定壓力（ ）npMPa —液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ） ；l a —液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（ ） ；T —缸筒發(fā)生爆破時(shí)壓力（ ） ；EpP —缸筒材料抗拉強(qiáng)度（ ） ；b?Ma —缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ ；s —缸筒材料的彈性模量（ ） ；EP —缸筒材料的泊桑系數(shù)? 鋼材： =0.3 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 5.3.3 缸筒的加工要求 缸筒內(nèi)徑 采用 H7 級(jí)配合，表面粗糙度 為 0.16，需要進(jìn)行研磨；DaR 熱處理：調(diào)制，HB 240；? 缸筒內(nèi)徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半； 剛通直線度不大于 0.03mm； 油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺； 在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。 5.3.4 法蘭設(shè)計(jì) 液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋 （缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： 式（3-8）??04(-) cpFDdh??? 式子里， ， -法蘭厚度（m） ； 系統(tǒng)工作壓力（pa） ； =25MPap?p 附加密封力（Pa） ； 值取其材料屈服點(diǎn) 353MPa；qq 螺釘孔分布圓直徑（m） ； =55mm0D0D 密封環(huán)平均直徑（m） ； =45mmcpd?cpd 法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa） ；[ ]= /n=353/5=70.6MPa????s —法蘭受力總合力（ m）F 22()98.564HFdpdqKN????? 所以 =13.2mm??04(-) cpDdh??? 3689.5610.-7?? 為了安全取 =14mm 5.3.5 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 連接圖如下： 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 5-1 缸體端部法蘭用螺栓連接 1-前端蓋；2- 缸筒 螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算： 螺紋處的拉應(yīng)力: (MPa) 式（3-9）6max2104kFdZ????? 螺紋處的剪應(yīng)力 (MPa) 式（3-10）61max03.2kd???? 合成應(yīng)力 (MPa) 式（3-11）??2n????? 式子里，, —液壓缸的最大負(fù)載， =A ，單桿時(shí) ，雙桿是maxFmaxFaxp2/4AD??2()/4ADd??? —螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷 =1.25~1.5，變載荷 =2.5~4；kkk —液壓缸內(nèi)徑； —缸體螺紋外徑；0d —螺紋內(nèi)經(jīng)；1 —螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取 =0.12;變載荷取 =2.5~4；k1k1k —材料許用應(yīng)力， , 為材料的屈服極限，n 為安全系數(shù)，一般取?????/s??s n=1.2~1.5； Z—螺栓個(gè)數(shù)。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 最大推力為： 41.50FApXN? 使用 4 個(gè)螺栓緊固缸蓋，即： =4Z 螺紋外徑和底徑的選擇： =10mm =8mm0d1d 系數(shù)選擇：選取 =1.3 =0.12K 根據(jù)式（3-9 ）得到螺紋處的拉應(yīng)力為： =6max2104kFdZ????? 462.31501209.38MPa??? 根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為： 4630..510.298.428Pa?????? 根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為： = =367.6MPan?2?? 由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為 12.9 級(jí)； 查表的得：抗拉強(qiáng)度極限 =1220MP;屈服極限強(qiáng)度 =1100MP；b s? 不妨取安全系數(shù) n=2 可以得到許用應(yīng)力值：[ ]= /n=1100/2=550MP?s 證明選用螺栓等級(jí)合適。 5.4 活塞的設(shè)計(jì) 活塞的寬度 一般取 =（0.6-1.0）BD 即 =（0.6-1.0）×125=（75-125）mm 取 =80mm 如沿液壓活塞滑塊的影響下，氣缸的活塞，因此，不應(yīng)該太緊或太多的空間，以 適應(yīng)缸體。緊，不僅最小起動(dòng)壓力，在機(jī)械效率和容易損壞缸和活塞的配合表面的降 低，它太大，液壓缸將內(nèi)部泄漏，減少液壓缸的容積效率不滿足設(shè)計(jì)性能。 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 5.5 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 確定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見下表 4.1 表 5-6 各執(zhí)行元件的特點(diǎn) 名 稱 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng) 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或 其他外力返回 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng) 葉片泵 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈 敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭 矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞泵 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn) 速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸 出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng) 注：A1- 無桿腔的活塞面積 A2-有桿腔的活塞面積 常常出現(xiàn)在液壓齒輪泵，葉片泵和活塞泵，以及各種泵的其他特征使用下非常不 同。選擇液壓泵主要是基于最大工作壓力和最大流量。還應(yīng)確定是否定量變量，最重 要的一種動(dòng)機(jī)，速度，體積效率，總效率，自吸性能，噪聲等因素。通常情況下，這 些因素都在目錄中找到。葉片離心泵人們常說，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，流量調(diào)節(jié)也很方便。 葉片泵被選為一個(gè)油井系統(tǒng)。 通過監(jiān)測(cè)信息，該葉片泵的標(biāo)稱壓力為 16Mpa，平均壓力，位移 1?350 毫升/ R，500 ?4000R /分鐘的最大速度，320KW 的最大功率的 80-