JZS125-360°齿轮齿条摆动液压缸设计 毕业设计说明书.docx
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1、目录毕业论文(设计)题目名称:JZS125-360齿轮齿条摆动液压缸设计题目类型: 毕业设计 学生姓名: 院 (系): 机械工程学院 专业班级: 机械10905班 指导教师: 时 间: 2013.3 至 2013.6 目录长江大学毕业论文(设计)任务书I长江大学毕业设计开题报告IV长江大学毕业设计指导教师评审意见XVIII长江大学毕业设计评阅教师评语XIX长江大学毕业设计答辩记录及成绩评定XX中文摘要1外文摘要21前言31.1选题的意义31.2齿轮齿条摆动液压缸的研究现状和发展方向31.3本文的研究内容42摆动缸结构方案确定42.1 缸体52.1.1缸体与外部的连接52.1.2缸体的材料52.
2、1.3缸体的技术要求62.2.缸盖62.2.1缸盖的连接62.2.2缸盖的材料62.2.3 缸盖的技术要求72.3缸筒72.3.1缸筒的连接72.3.2缸筒的材料72.4.活塞82.4.1活塞的安装要求82.4.2活塞结构形式82.4.3活塞的密封形式92.4.4 活塞的材料102.4.5活塞的技术要求112.5活塞杆112.5.1活塞杆结构图(图4)112.5.2活塞杆的材料122.5.3活塞杆的技术要求122.6活塞杆的导向、密封和防尘122.6.1导向套122.6.2活塞杆的密封与防尘132.7液压缸的缓冲装置152.8液压缸的排气装置172 .9密封结构设计192.9.1 密封的主要形
3、式192.9.2 密封件的选用22(1)O形密封圈的选用22(2)动密封部位密封圈的选用223几何参数的计算及结构设计233.1齿轮齿条传动及齿轮轴的设计233.1.1选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数243.1.2按齿轮接触强度设计243.1.3.按齿根弯曲强度设计263.1.4.几何尺寸计算273.1.5 轮齿的受力分析293.1.6.齿轮轴的强度校核计算293.2液压缸主要几何尺寸及结构尺寸的计算303.2.1液压缸工作压力的确定303.2.2液压缸内径D和活塞杆直径d的确定303.2.3 液压缸壁厚和外径的计算313.2.4. 液压缸工作行程的确定。323.2.5 缸盖厚度的确定333
4、.2.6 最小导向长度的确定333.2.7 缸体长度的确定344三维造型设计及Ansys分析354.1三维模型设计354.2摆动缸主要零件Ansys-Workbench分析394.2.1齿轮轴的Ansys-Workbench分析394.2.2齿条的Ansys-Workbench分析474.2.3缸体的Ansys-Workbench分析545总结60参考文献61致 谢63附录64 长江大学毕业论文(设计)任务书学院(系) 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械10905 学生姓名 夏远志 指导教师/职称 1毕业论文(设计)题目:JZS125-360齿轮齿条摆动液压缸设计2毕业论文
5、(设计)起止时间: 2013年4月1日2013年6月15日3毕业论文(设计)所需资料及原始数据(指导教师选定部分)原始数据:(1)额定扭矩12000 Nm;(2)摆动角度0 - 360;(3)液压源额定压力16 MPa。 推荐参考资料: (1)机械设计手册编委会.机械设计手册第3版.北京:机械工业出版社,2004.08.(2)雷天觉.新编液压工程手册.北京:北京理工大学出版社,1998.12.(3)周海强, 陈道良摆动液压缸内部结构改进设计J液压气动与密封,2007, (06).(4)李良福国外机床用的几种液压缸J流体传动与控制,2006,(06).(5)王枭齿轮齿条摆动液压缸P中国专利,20
6、0620090071,2007.5.(6)韶关市伟光液压油缸有限公司齿轮齿条液压缸P中国专利,200520055246,2006.4.(7)刘衡液压缸的技术发展J液压气动与密封,2004,(03).4毕业论文(设计)应完成的主要内容 (1)齿轮齿条液压摆动缸的概况; (2)齿轮齿条液压摆动缸结构方案;(3)齿轮齿条液压摆动缸基本参数的设计计算;I(4)齿轮齿条液压摆动缸结构设计;(5)强度校核及部分零件Ansys有限元分析。5毕业论文(设计)的目标及具体要求(1)在完成开题报告过程中需阅读较充分的参考资料,基本了解本设计领域的发展状况和趋势,明确完成毕业设计的思路,并做出可行的计划安排;(2)
7、译文原文应来自于英文学术期刊,文句通顺,译意基本正确,译文不少于3千字;(3)毕业设计说明书正文字数不少于 1.2万字或1.2万字篇幅;(4)全部采用计算机绘图:装配图1张;零件图5张。6完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求 (1)机械设计手册、液压工程手册和相关文献资料;(2)自学Ansys有限元分析软件;(3)不少于250机时的上机条件。任务书批准日期 2013 年 3 月 7 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2013 年 3 月 26 日 指导教师(签字) 完成任务日期 2013 年 5 月 30 日 学生(签名) 夏远志 II长江大学毕业设计开题报告题 目 名 称
8、 JZS125-360齿轮齿条摆动液压缸设计 院 (系) 机械工程学院 专 业 班 级 机械10905班 学 生 姓 名 夏远志 指 导 教 师 辅 导 教 师 开题报告日期 2013年 4月 III开题报告IV开题报告长江大学毕业设计开题报告JZS125-360齿轮齿条摆动液压缸设计学 生: 夏远志 机械工程学院1 题目来源该题目来自于生产社会实际2 研究目的和意义近年来,随着制造设备、加工工艺、材料等的技术发展,特别是电子技术、测量技术的飞速发展,液压技术在高压化、大流量、高可控性、高响应、对环境的适应性,以及节能等方面得到了快速发展,满足了用户对液压技术提出的越来越高的要求。传统叶片式摆
9、动缸的摆角受限,齿轮齿条摆动液压缸由于齿轮轴的摆动角度与齿条的长度成正比,因次齿轮轴的摆角可以任意选择,并能大于,而且可以输出大扭矩。齿轮齿条摆动缸广泛用于钢铁、轻工、军事、环保、水电等领域,如炼钢厂中包倾翻摆动缸、高线厂回转臂摆动缸、军舰减摇摆动缸、清扫车用摆动缸、阀门开启摆动缸等。通过本次毕业设计,可以对我们进行综合的工程设计训练,综合检验所学的基本理论和专业知识,锻炼实际动手能力和解决问题的能力。3 阅读的主要参考文献及资料名称1濮良刚,纪名刚. 机械设计(第7版). 北京:高等教育出版社,2001.2机械设计手册编委会.机械设计手册( 第三版 )M.北京:计息工业出版社,2004.8.
10、3陈立周.机械优化设计 M.上海:上海科学出版社,1982.开题报告4汪凯,涂国芳.机械原理计算机辅助设计M. 广州:华南理工大学出版社,1989.5刘延俊.液压与气压传动 M.第2版,机械工业出版社.6雷天觉.新编液压工程手册 M.北京理工大学出版社.7成大先.机械设计手册 M.化工工业出版社.8王枭齿轮齿条摆动液压缸P中国专利,200620090071,2007.05 9韶关市伟光液压油缸有限公司齿轮齿条液压缸P中国专利,200520055246,2006.04 10李良福国外动力液压缸的发展状况J机械工程师,2002,(09). 11李良福国外机床用的几种液压缸J流体传动与控制,2006
11、,(06).12刘衡液压缸的技术发展J液压气动与密封,2004,(03).13孙时建, 田敬刚, 石明液压缸结构设计探讨J山东冶金,2001,(03).1414吴美红液压缸主件的设计要点J闽西职业大学学,2002,(03).15贾培起液压缸的技术发展趋势和标准化J液压与气动,1981,(03).16刘国民,黄海东摆动液压缸机构设计的一种新方法J工程机械,1998,(01).17曾励, 陈芳,张剑芳新型摆动液压马达的研究J现代机械,1993,(03).18周海强, 陈道良摆动液压缸内部结构改进设计J液压气动与密封,2007, (06).19Swinging type hydraulic cyli
12、nder for gear andrack20 Roy G Baggerly Ph D P E ,Randy K Kent P E.FAILURE OF A SWING BRIDGE HYDRAULIC CYLINDER. 200221 W. Torbacki* Szczecin University of Technology, Al. Piastow 41, 71-065 Szczecin, Poland. Numerical strength and fatigue analysis in application to hydraulic cylinders22 Takahiro KOS
13、AKI and Manabu SANO,Hiroshima City University,Department of Computer Science,3-4-1, Ozuka-higashi, Asaminami-ku, Hiroshima, 731-3194 Japan. AN ANALYTICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF CHAOTIC OSCILLATION IN A PNEUMATIC CYLINDER23 D. Rockwell, M. Ozgoren and N. Saelim, Department of Mechanical Engineerin
14、g and Mechanics, 354 Packard Laboratory, 19 Memorial Drive West, Lehigh University ,Bethlehem, PA 18015.V开题报告4 摆动液压缸种类及结构特点4.1 常见摆动液压缸种类4.1.1双螺旋式结构液压摆动油缸是一个装配紧密的配件,它在很小的空间里运用液压集合了非常高的扭矩。它内部采用组合螺旋齿结构(图1),整个摆动缸在较小的空间内可作出较大的扭矩。尽管动力很高但是他们仍然可以精确容易地控制,HKS摆动缸已经成功地应用在了几乎所有要求有限旋转运动且要大扭矩的领域。 为了达到有效可靠的功能,就需要有高
15、制造精度。缸内部被完好的保护起来可以完全防尘防污防潮。这一精度伴随着结实密封良好的外壳,可以让缸承受达350巴的工作压力。摆动缸也可以用于非常恶劣的条件下,地下及海平面2300米以下的地方。举一个例子,在俄罗斯原子能潜艇“Kursk”号打捞期间使用了224个摆动缸从而将其举出海平面,即此促使海难救援安全执行。摆动缸甚至被运用到了要求高清洁度和卫生保健的药品和食品加工工业。 最强大的HKS摆动缸可将20辆大众Golf轿车从一边转到另一边。这一设计是建立在带有多重螺旋齿轮的系统之上的。通过多重螺旋齿轮将活塞的直线运动转化成旋转运动。活塞的直线运动越长,旋转的角度就越大。 DA系主要特点: 内部采用
16、螺旋结构,外型尺寸小,输出扭矩大。18 种系列尺寸,最高扭矩 至 250,000 Nm 。标准工作压力21Mpa,最大至32Mpa。每个系列尺寸都有4 种转角: 90, 180, 270 和360。 第 1 页 共 101 页图1.撼神北京液压摆动油缸摆动精度,回转间隙可降低至10分。最大可实现摆动角度1500度的螺旋摆动缸。双平键驱动轴或花键轴(DIN 5480)。驱动轴上的双重密封。4.1.2叶片式结构叶片式摆动液压马达(图2)的特征就是它内部一段固定的装置,也就是所谓的叶片。一个叶片段牢牢地固定在外壳上,活塞部分则牢牢地固定在驱动轴上。叶片式摆动缸设计上非常紧凑。尽管如此,它的最大旋转角
17、度仍可达到270度。叶片式摆动缸经常用于伺服回转台。 图2.撼神北京液压摆动油缸4.1.3 常见齿轮齿条摆动液压缸种类齿轮齿条摆动液压缸有单齿条(图3)和双齿条两种结构(图4),每种结构都有法兰式和底脚式两种安装方式,与负载的联接方式又可分为外轴和内孔两种,这样就形成了八个不同的结构形式,每种形式又有40200mm十种不同的缸径,同一种缸径又有090、0180、0270、0360四种标准摆动角度。由此共组成320个不同的型号产品。用户如有特殊要求,商家可提供0270范围内任意摆角和两端外轴、两端内孔或一段外轴另一端内孔等特殊联接方式的产品。图3. 单齿式齿轮齿条摆动液压缸图4. 双齿式齿轮齿条
18、摆动液压缸齿轮齿条摆动缸是通过压力介质加载在齿条活塞上以获得动力,并通过与其啮合的齿轮执行摆动运动,此形式极适合于传递大的扭矩。如果传递完全相同的运动和扭矩,齿轮齿条摆动缸所占用的空间与旋转叶片摆动缸相比就要大多了。在实践使用中,对摆动液压缸所提出的各种高要求,不仅仅体现于对各参数如效率、摆动角度、几何尺寸等的严格要求,而且体现于为适应现代技术发展而不断改进的功能性细节。为了输出更大的扭矩,就必须要采用体积相较摆动式.叶片式马达.大很多的齿轮齿条摆动液压缸。扭矩生成和传输是靠一个位于带有齿条的驱动轴横向位置的齿轮活塞实现的。根据设计,滚柱轴承液压平衡起或支撑起齿轮齿和活塞的反作用产生的剪力。此
19、摆动缸的原理是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮,转化成齿轮轴的正反向摆动旋转,同时将往复缸的推力转化成齿轮轴的输出扭矩。由于齿轮轴的摆动角度与齿条的长度成正比,因此齿轮轴的摆角可以任意选择,并能大于360 。ASB缸有法兰式和脚架式两种安装方式;有单齿条、双齿两种结构型式。可组合成8个系列,每个系列由10种缸径组成10种型号。 ASB缸由于具有特殊的结构形式:特种材质和先进的加工工艺;选用高性能进口密封,因此启动压力低,机械效率高,无内外泄漏和无故障周期特别长。 ASB缸的额定压力:16MPa,启动压力1.5MPa,工作温度50260。当工作温度高于100时,选型时应填写高温标识。 ASB缸
20、的输出扭矩与工作压力成正比。输出扭矩的计算见ASB缸参数表。ASB缸的轴和孔两种输出方式都采用双平键结构。样本视图上标识的双平键位置是在摆角的中间位置上,即在此位置的双平键轴(或孔)可左右各转动二分之一摆角。在选用双齿条孔输出形式时,请注意校核您的配合轴的扭转强度。 ASB缸适用于各种矿物油工作介质。如选用乳化液、水乙二醇、磷酸酯等非矿物油工作介质时,请注意标识。其它介质在订货时用文字说明。 ASB缸一般无需维修。每使用一年可打开泄油堵,注入适量润滑油。经长期使用,打开泄油堵发现有工作介质流出时,可在泄油孔接上回油管将泄漏油引回油箱,继续使用,直至输出扭矩不能满足使用要求时再更换密封和维修。4
21、.2齿轮齿条摆动液压缸的现状 液压缸因具有结构简单、工艺适应性强、环境污染小等其他设备不可替代的性能特点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防、电力电子、塑料、机械、冶金和轻工等国民经济的各个领域。然而,在国内,液压缸这一块的市场制高点一直被发达国家占据,生产的液压缸大多是比较通用的普通缸,能够获得的产品附加值普遍不高。而且,由于整体技术上的落后,和国外的同等缸比起来,市场竞争力要弱。特别是密封问题,一直是国产液压缸最令人头痛的。据不完全统计,目前我国以液压缸为主要产品的设计部门和生产厂已达百家之多,但CAD的应用情况却令人失望。液压缸设计与制造业的整体技术水平远远落后于工业发达国家,使国际市
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