大扭矩液壓扳手畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　大扭矩液壓扳手設(shè)計</b></p><p>　　THE DESIGN OF HYDRAULIC WRENCH</p><p>　　學(xué)院（部）： </p><p>　　專業(yè)班級： <

2、;/p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　大扭矩液壓扳手設(shè)計</b></p><p><b>　　摘要</b></p>

3、<p>　　隨著國內(nèi)電力，化工石油，工程建設(shè)的快速發(fā)展，這些行業(yè)中，大扭矩緊固件的拆裝作業(yè)在傳統(tǒng)的人力方法下，強度高，效率低。使用液壓扳手可以有效的提高作業(yè)效率，提升安裝精度。本設(shè)計就是優(yōu)化液壓扳手便攜性和各種工況適應(yīng)性。</p><p>　　在設(shè)計里，采用液壓缸和機架一體鑄造成型，簡化液壓扳手在機架方面的結(jié)構(gòu)，將進(jìn)有出有管道鑄造在液壓缸缸體內(nèi)，為節(jié)約材料，提高液壓扳手的便攜性。采用偏心液壓缸設(shè)計。&

4、lt;/p><p>　　在設(shè)計里，為了減小活塞桿在推動搖臂過程中可能產(chǎn)生的側(cè)向力，在機架上設(shè)計一平行滑道。平行滑道不開穿機架，以保證液壓扳手整體具有較好的密封性?；钊麠U在平行滑道內(nèi)移動，活塞桿距棘輪中心距會不斷變化，在搖臂上長孔來解決。</p><p>　　當(dāng)液壓缸和機架采用一體成型，液壓缸和機架在結(jié)構(gòu)方面和機架與反作用力臂連接方面會有一些問題，設(shè)計通過液壓缸缸體結(jié)構(gòu)的變化及連接形式改變來解決

5、這些問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機架，液壓缸，活塞桿，搖臂，反作用力臂</p><p>　　THE DESIGN OF HYDRAULIC WRENCH</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the domestic electric power, petroleum

6、 and chemical industry, the rapid development of engineering construction, these industries, disassembling and assembling large torque fasteners in the traditional human method, high strength, low efficiency. The use of

7、hydraulic wrench can effectively improve the work efficiency, improve the installation accuracy. This design is the optimization of hydraulic wrench portability and adaptability.</p><p>　　In the design, the

8、hydraulic cylinder and the frame is integrally molded, simplified hydraulic wrench on the frame of structure, the entrance pipe cast in the cylinder body, in order to save materials, improve the portable hydraulic wrench

9、. The eccentric design of hydraulic cylinder.</p><p>　　In the design, in order to reduce the lateral force of piston rod in the promotion of the rocker arm might occur during the process of design, a paralle

10、l slide on the frame. Parallel slide without wearing a frame, in order to ensure good sealing of the whole hydraulic wrench. The piston rod to move in parallel slideway, the piston rod from the ratchet wheel center dista

11、nce will continue to change, on the rocker Kong Lai solution.</p><p>　　When the hydraulic cylinder and the frame adopts integral forming, hydraulic cylinder and the frame structure and frame and reaction arm

12、 connection will have some problems, through the design to solve these problems and the connection form and change of hydraulic cylinder structure.</p><p>　　KEYWARDS：body frame，Hydraulic cylinder，piston rod

13、，</p><p>　　rocker arm，Reaction arm</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要（中文）I</b></p><p><b>　　摘要（外文）II</b></p><p><b&g

14、t;　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2大扭矩液壓扳手的組成部分及工作原理1</p><p>　　1.3大扭矩液壓扳手設(shè)計的思路及特點1</p><p><b>　　2液壓缸的設(shè)計3</b></p>&

15、lt;p>　　2.1典型液壓缸3</p><p>　　2.11輕型拉桿液壓缸3</p><p>　　2.12單活塞桿單作用液壓缸4</p><p>　　2.2液壓缸的部分連接結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.21液壓缸缸筒與缸蓋的連接形式4</p><p>　　2.22液壓缸活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)6&l

16、t;/p><p>　　2.3液壓缸的設(shè)計計算6</p><p>　　2.31液壓缸內(nèi)徑的計算6</p><p>　　2.32液壓缸壁厚計算7</p><p>　　2.33液壓缸壁厚的校核7</p><p>　　2.34缸筒的加工技術(shù)要求7</p><p>　　2.35液壓缸缸底厚度計算8

17、</p><p>　　2.36液壓缸端部設(shè)計計算8</p><p>　　2.4活塞組件設(shè)計9</p><p>　　2.41活塞設(shè)計9</p><p>　　2.42活塞桿設(shè)計計算10</p><p>　　2.43活塞桿液壓缸穩(wěn)定性校核12</p><p>　　2.5液壓缸油口和排氣裝置設(shè)

18、計12</p><p>　　2.51液壓缸油口設(shè)計13</p><p>　　2.52排氣裝置設(shè)計13</p><p>　　3棘輪機構(gòu)設(shè)計14</p><p>　　3.1棘輪機構(gòu)概述14</p><p>　　3.2棘輪設(shè)計14</p><p>　　3.21棘輪機構(gòu)尺寸設(shè)計計算14&l

19、t;/p><p>　　3.22棘輪機構(gòu)強度校核15</p><p>　　3.3棘輪主被動棘爪彈簧設(shè)計15</p><p>　　3.31主被動棘爪彈簧尺寸計算15</p><p>　　3.32彈簧穩(wěn)定性校核17</p><p>　　3.33彈簧強度校核17</p><p>　　3.34彈簧的

20、技術(shù)要求18</p><p><b>　　4機殼的設(shè)計18</b></p><p>　　5反作用力臂設(shè)計18</p><p>　　5.1反作用力臂連接設(shè)計21</p><p>　　5.2反作用力臂設(shè)計21</p><p><b>　　小結(jié)23</b></p&

21、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　在電力、石化、化工、船舶、冶金、

22、水泥、機械制造、工程建設(shè)等行業(yè)的施工、搶修、檢修等工作中，大扭矩緊固件的拆裝作業(yè)十分艱巨,而傳統(tǒng)的人力方法拆裝，作業(yè)效率低、勞動強度大、高成本，直接影響安裝和維修工期，同時不可避免地?fù)p傷毗鄰的零部件，對原工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)平衡產(chǎn)生影響甚至是破壞，難以準(zhǔn)確控制裝配力矩，而且各螺栓的擰緊力矩的統(tǒng)一難以得到保證。因此開發(fā)研制高效、可靠、適用于大直徑緊固件的拆裝設(shè)備——大扭矩液壓扳手，具有重大的現(xiàn)實意義。</p><p>　

23、　1.2大扭矩液壓扳手的組成部分及工作原理</p><p>　　大扭矩液壓扳手是利用液壓來作為動力來實現(xiàn)扭矩輸出，其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，而在今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化程度的提高，輕便省力、可靠便捷是人們對工具的進(jìn)一步追求，人們希望勞動工具更為經(jīng)濟實用。</p><p>　　液壓扳手是由液壓動力源、液壓缸、驅(qū)動機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、反作用力臂等機構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)原理見圖1-1：</p>&

24、lt;p>　　圖1-1液壓扳手工作原理圖</p><p>　　1.3大扭矩液壓扳手設(shè)計的思路及特點</p><p>　　液壓扳手由液壓動力源、液壓缸、驅(qū)動機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、反作用力臂等機構(gòu)組成。所以設(shè)計時候在進(jìn)行整體規(guī)劃中分為若干子部分進(jìn)行。動力源采用電動液壓源，小流量，大壓力來滿足低速大扭矩的功能。液壓缸部分作為主推動部件，設(shè)計中主要考慮是液壓推動力的大小，同時選取合適的工作行程，然

25、后就是考慮液壓缸的密封與強度。而液壓推動力大小的確定，主要取決于所需設(shè)計的液壓扳手的力矩輸出值與液壓推力缸作用點離棘輪中心的距離，計算公式1-1：</p><p><b>　　(1-1)</b></p><p>　　式中M——輸出力矩；</p><p>　　P——液壓源輸出壓力；</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑，；

26、</p><p>　　R——力臂值。即液壓推力缸作用點到棘輪中心的距離，。</p><p>　　考慮到液壓扳手的便攜性，在液壓缸筒在缸壁中設(shè)計油道，由于缸壁的強度、油液的壓力等因素，采用偏心截面缸筒，可使油道一側(cè)的壁厚相應(yīng)增大，相應(yīng)油道孔徑也可以增大，不但很大程度上減小了沿程壓力損失，節(jié)約了能源，同時節(jié)約材料，減輕重量，提升的液壓扳手的便攜性，同時較好地改善了缸筒的應(yīng)力分布，減小平均應(yīng)變及

27、平均應(yīng)力。</p><p>　　傳統(tǒng)的由活塞桿推動推動銷軸并帶動搖臂轉(zhuǎn)動，活塞桿推動過程中會產(chǎn)生側(cè)向力，這樣對液壓缸的密封和活塞桿的穩(wěn)定性十分不利，在機殼內(nèi)壁兩側(cè)沿活塞桿方向設(shè)計一對平行滑道，使銷軸在平行滑道內(nèi)與活塞桿軸線方向做直線運動，同時將搖臂的銷軸孔設(shè)計成長孔，以滿足作業(yè)過程中銷軸與棘輪的中心距不斷變化的要求。見圖1-2：</p><p>　　圖1-2搖臂運動方案</p>

28、<p>　　為了保證液壓扳手結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活的特點，盡量縮小作業(yè)空間是必要的，反作用力臂采用花鍵鏈接可實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，以滿足各種工況。</p><p><b>　　2液壓缸的設(shè)計</b></p><p>　　液壓缸是液壓系統(tǒng)的兩類執(zhí)行原件之一，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，運動平穩(wěn)，布置靈活，效率高，被廣泛應(yīng)用于各類液壓系統(tǒng)中。在設(shè)計液壓缸之前，了解主機用途

29、，工作環(huán)境及對液壓缸的動作要求，考慮運動形態(tài)，和安裝約束條件，由液壓缸的負(fù)載情況，綜合國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)類型，確定其主要工作尺寸，進(jìn)行強度、穩(wěn)定性的校核驗算。</p><p><b>　　2.1典型液壓缸</b></p><p>　　2.1.1輕型拉桿液壓缸</p><p>　　輕型拉桿液壓缸又稱為拉桿式液壓缸，是通用型液壓缸，

30、廣泛用于紡織、橡膠、等輕型機械，機床、農(nóng)用機械、汽車、石油化工機械等。其典型結(jié)構(gòu)見圖2-1所示，前端蓋4、后端蓋9和缸筒5用四根或者六根拉桿鏈接，缸體固定的情況下，當(dāng)右油口（后端蓋9處）進(jìn)入液壓由時，活塞桿和活塞組件（活塞10、活塞桿1、導(dǎo)向環(huán)7、緩沖缸筒11、活塞密封件8）向左運動并推動負(fù)載，左油口（前端蓋4處）將低壓油液排回油箱，而當(dāng)左油口進(jìn)入液壓油時，右油口將低壓油液排回油箱，活塞桿活塞組件反方向拉動負(fù)載。</p>

31、<p>　　1—活塞桿；2—導(dǎo)向套；3—法蘭；4—前端蓋；5—缸筒；</p><p>　　6—拉桿；7—導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）8—活塞密封件；9—后端蓋；</p><p>　　10—活塞；11—緩沖套筒（隔離套）；12—活塞桿密封；13——防塵圈</p><p>　　圖2-1輕型拉桿液壓缸</p><p>　　輕型拉桿液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、零件

32、通用化程度高、拆裝方便、制造成本低，但其行程長度、缸筒內(nèi)徑及額定壓力受限。拉桿型液壓缸最大額定壓力，最大缸筒內(nèi)徑，最大行程。</p><p>　　2.1.2單活塞桿單作用液壓缸</p><p>　　單活塞桿單作用液壓缸適用于行程較短的場合，它用一個油口來完成液壓油的進(jìn)給和輸出，液壓油供入，活塞桿伸出推動負(fù)載，回程時靠彈簧力、自重及負(fù)載力等，圖2-2是彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)，缸筒和端蓋采用螺紋連接，回

33、程時主要靠彈簧力完成。</p><p>　　1—缸底；2—缸筒；3—活塞與活塞桿；4、7-密封件；5—彈簧；6—缸蓋</p><p>　　圖2-2單活塞桿單作用液壓缸</p><p>　　2.2液壓缸的部分連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1液壓缸缸筒與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸筒與缸蓋的連接方式常見的

34、有八種，見表2-1：</p><p>　　表2-1缸筒與端蓋連接簡圖及特點</p><p>　　資料來源：許賢良、韋文書，液壓缸及其設(shè)計[M],北京：國防工業(yè)出版社，2011.8.</p><p>　　大扭矩液壓扳手考慮其便攜性，缸筒與端蓋的連接方式初步選用螺紋連接。同時為了滿足其能適應(yīng)各種工況，反作用力臂可360度旋轉(zhuǎn)，故缸筒與端蓋采用內(nèi)螺紋的連接方式。</

35、p><p>　　2.2.2液壓缸活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　活塞與活塞桿的連接方式有多種，常見的有卡環(huán)型，軸套型和螺母型，其結(jié)構(gòu)和特點見表2-2：</p><p>　　表2-2活塞與活塞桿連接方式和結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　資料來源：成大先，機械設(shè)計手冊單行本液壓傳動</p><p>　　大扭矩液壓扳手

36、中的活塞與活塞桿連接方式初步選用螺母型。</p><p>　　2.3液壓缸的設(shè)計計算</p><p>　　由大扭矩液壓扳手常規(guī)尺寸，按機械設(shè)計手冊活塞桿行程有關(guān)數(shù)據(jù)，初取活塞桿行程；液壓缸作用點到棘輪中心距離。</p><p>　　2.3.1液壓缸內(nèi)徑的計算</p><p><b>　　(2-1)</b></p&g

37、t;<p>　　式中M——輸出力矩,；</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑,；</p><p>　　P——液壓源輸出壓力,；</p><p>　　R——力臂值。即液壓推力缸作用點到棘輪中心的距離，。</p><p>　　液壓缸輸出扭矩為，液壓源輸出壓力為，</p><p><b>　　(2-2

38、)</b></p><p>　　由液壓缸內(nèi)徑國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓缸內(nèi)徑圓整為。</p><p>　　2.3.2液壓缸壁厚計算</p><p>　　查機械設(shè)計手冊液壓傳動篇得，不與其他零件焊接的缸筒使用調(diào)質(zhì)45號鋼，其需用應(yīng)力</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p&

39、gt;<b>　??；</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　取按中厚壁缸計算時，缸筒壁厚計算為：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　—液壓缸的實驗壓力,.當(dāng)時，；</p><p><b

40、>　　—額定壓力,；</b></p><p><b>　　—液壓缸內(nèi)徑，；</b></p><p>　　圓整之后取液壓缸壁厚。</p><p>　　2.3.3液壓缸壁厚的校核</p><p>　?。?）液壓缸的額定工作壓力要低于一定極限值，以保證工作安全：</p><p><

41、;b>　　(2-5)</b></p><p>　　—缸筒材料的屈服強度,；</p><p>　　—液壓缸外徑和內(nèi)徑，。</p><p>　　液壓缸的額定工作壓力應(yīng)與塑形變形壓力有一定比例關(guān)系：</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　

42、(2-7)</b></p><p>　　所以液壓缸的額定工作壓力滿足條件。</p><p>　　缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗壓力：</p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗壓力，所以可以確保液壓缸的安全使用。</p><p>　　2.3.4

43、缸筒的加工技術(shù)要求</p><p>　　缸筒與活塞采用基孔制的間隙配合，活塞采用橡膠O形密封圈密封，缸筒內(nèi)孔采用H8公差等級，與活塞組成H8/f7的間隙配合。，缸筒內(nèi)孔粗糙度為0.4。缸筒內(nèi)徑的圓度、圓柱度、錐度不大于內(nèi)徑公差一半；缸筒軸線的直線度誤差不大于0.03/500,缸筒端面對軸線的圓跳動不大于0.04/100。缸筒內(nèi)孔鍍鉻厚度（），然后進(jìn)行研磨式拋光。缸體熱處理調(diào)質(zhì)硬度。</p><

44、p>　　2.3.5液壓缸缸底厚度計算</p><p>　　液壓缸缸底采用和缸筒一體鑄造成型，缸底上設(shè)有排氣裝置，缸底采用平底有孔結(jié)構(gòu)，所以缸底厚h為：</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　—缸筒內(nèi)徑，；</b></p><p><b>　　—排

45、氣孔直徑，；</b></p><p><b>　　—材料許用應(yīng)力，。</b></p><p>　　缸底厚度經(jīng)過圓整得。</p><p>　　2.3.6液壓缸端部設(shè)計計算</p><p>　　為滿足大扭矩液壓扳手的結(jié)構(gòu)需求（反作用力臂的安裝），缸筒和端蓋采用內(nèi)螺紋連接，所以端蓋厚度。</p>&l

46、t;p>　　連接處的螺紋應(yīng)力應(yīng)滿足強度需求，缸體螺紋出的拉應(yīng)力為：</p><p><b>　　(2-10)</b></p><p>　　缸體螺紋處切應(yīng)力為：</p><p><b>　　(2-11)</b></p><p><b>　　合應(yīng)力為：</b></p&g

47、t;<p><b>　　(2-12)</b></p><p><b>　　材料許用應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　式中—螺紋處的拉應(yīng)力，；</p><p>　　—螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，,動載時，;</p

48、><p>　　—螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取;</p><p>　　—螺紋小徑，；—螺紋大徑，；</p><p>　　—螺紋材料的許用應(yīng)力，，；</p><p>　　—安全系數(shù)，通常取；</p><p>　　—螺紋材料的屈服極限點，；</p><p>　　—缸體螺紋處所受拉力，。</p>&

49、lt;p><b>　　2.4活塞組件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.4.1活塞設(shè)計</b></p><p>　　活塞的結(jié)構(gòu)形式采用整體活塞，密封件、導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）分槽安裝，密封采用O形密封圈?；钊睆綖楦淄矁?nèi)徑，活塞的寬度為：</p><p>　　；取。 (2-14)</p>

50、<p>　　由GB3452.1-1992知O形密封圈為:；</p><p>　　其形式、尺寸、公差為：，，極限偏差為1.20。</p><p>　　活塞上O形密封圈的溝槽設(shè)計：</p><p>　　槽寬；槽寬；槽底圓角半徑；槽棱圓角半徑。</p><p>　　圖2-3活塞密封槽及密封圈形式</p><p>　

51、　由GB/T15242.1-1994知導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）尺寸及公差為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　活塞用支撐環(huán)溝槽尺寸及公差：</p><p>　　圖2-4活塞導(dǎo)向環(huán)及活塞密封形式</p><p>　　活塞孔直徑、軸肩高度與活塞桿有關(guān)，放在活塞桿設(shè)計部分進(jìn)行計算。</p>&

52、lt;p>　　2.4.2活塞桿設(shè)計計算</p><p>　　活塞桿采用實心桿，活塞頭部結(jié)構(gòu)形式取單耳環(huán)帶軸套結(jié)構(gòu)（連接搖臂機構(gòu)部分），活塞桿與活塞采用螺紋連接。</p><p>　　活塞桿的直徑計算d:</p><p><b>　　(2-15)</b></p><p><b>　　D—活塞缸內(nèi)徑，；<

53、;/b></p><p>　　—液壓缸速度比，當(dāng)工作壓力大于20MPa，；</p><p>　　由活塞桿直徑國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，活塞桿直徑圓整為d=25?；钊突钊麠U一體鑄造成型，以節(jié)約空間，減小大扭矩液壓扳手整體尺寸。其結(jié)構(gòu)見圖2-5。</p><p>　　圖2-5活塞與活塞桿結(jié)構(gòu)形式</p><p>　?。?）活塞桿的導(dǎo)向環(huán)、密封和防

54、塵圈設(shè)計：</p><p>　　由知，活塞桿導(dǎo)向環(huán)溝槽尺寸為：</p><p>　　由知，活塞桿導(dǎo)向環(huán)尺寸為：</p><p>　　活塞桿采用Y形密封圈密封，由知，活塞桿用Y形密封圈尺寸為：</p><p>　　由知，活塞桿密封溝槽尺寸為:</p><p>　　圖2-6端蓋密封槽及密封形式</p><

55、;p>　　圖2-7活塞桿防塵圈及端蓋防塵圈溝槽形式</p><p>　　防塵圈采用A型防塵圈，由知，防塵圈的尺寸為：</p><p>　　由知，A型防塵圈溝槽尺寸為：</p><p>　?。?）活塞桿強度校核計算：</p><p>　　活塞桿在穩(wěn)定工況下只受推力，近似按直桿承受拉壓載荷強度校核公式：</p><p&g

56、t;<b>　　(2-16)</b></p><p><b>　　—活塞桿應(yīng)力，；</b></p><p>　　F—活塞桿輸出力，N；</p><p><b>　　d—活塞桿直徑，；</b></p><p><b>　　—材料許用應(yīng)力，。</b></

57、p><p>　　2.4.3活塞桿液壓缸穩(wěn)定性校核</p><p>　　液壓缸的穩(wěn)定條件為：</p><p><b>　　(2-17)</b></p><p>　　—液壓缸活塞桿的最大設(shè)計載荷，；</p><p>　　—液壓缸臨界載荷，；</p><p>　　—穩(wěn)定安全系數(shù)，一般

58、取；</p><p><b>　　表2-3實驗常數(shù)</b></p><p>　　活塞桿細(xì)長比，按戈登—蘭金公式計算臨界載荷：</p><p><b>　　(2-18)</b></p><p><b>　　(2-19)</b></p><p>　　液壓缸滿

59、足穩(wěn)定條件。</p><p>　　式中—材料強度實驗值，按表2-3選??；</p><p>　　—實驗常數(shù)，按表2-3選??；</p><p>　　—端條件系數(shù)，兩端固定，；</p><p>　　—活塞桿截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實心桿，；</p><p>　　—活塞桿截面面積，，對于實心桿，；</p><p&

60、gt;　　—柔度系數(shù)，按表2-3選取。</p><p>　　2.5液壓缸油口和排氣裝置設(shè)計</p><p>　　2.5.1液壓缸油口設(shè)計</p><p>　　當(dāng)壓力時，高壓管中允許流速，工業(yè)流量：</p><p><b>　　(2-20)</b></p><p>　　按取，液壓缸油口連接螺紋為。&

61、lt;/p><p>　　2.5.2排氣裝置設(shè)計</p><p>　　將排氣裝置放在缸底，排氣裝置采用整體式，圖2-3為排氣塞的結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸。</p><p>　　圖2-3排氣塞結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸</p><p><b>　　3棘輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1棘輪機構(gòu)概述

62、</b></p><p>　　棘輪機構(gòu)將連續(xù)轉(zhuǎn)動和往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為單向步進(jìn)運動的間歇運功機構(gòu)。棘輪機構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式可分為摩擦式棘輪機構(gòu)及齒式棘輪機構(gòu)，齒式棘輪的輪齒用單向齒，其棘爪鉸接于搖桿上，并隨搖桿順時針方向擺動，在棘輪上滑過，棘輪就會停止轉(zhuǎn)動。而為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，通常在固定構(gòu)件加裝上止逆棘爪；搖桿逆時針方向擺動，其驅(qū)動棘爪便會插入棘輪齒來推動棘輪同向轉(zhuǎn)動，以此來實現(xiàn)主動件做連續(xù)的往復(fù)運動，棘輪做單

63、向簡諧運動。</p><p>　　棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度稱之為動程。改變驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置能調(diào)節(jié)動程的大小，在運轉(zhuǎn)過程中也能加以調(diào)節(jié)。多棘爪棘輪機構(gòu)的調(diào)節(jié)精度高于一個棘齒所對應(yīng)角度。</p><p>　　齒式棘輪機構(gòu)夫人結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)。其缺點為動程只能作有級調(diào)節(jié)，并且噪音、沖擊和磨損較大，不宜用于高速。</p><

64、;p>　　摩擦式棘輪機構(gòu)是用偏心扇形楔塊來代替齒式棘輪機構(gòu)中的棘爪，無齒摩擦來代替棘輪，傳動平穩(wěn)、無噪音，同時動程可無級調(diào)節(jié)。由于靠摩擦力傳動，會由打滑現(xiàn)象出現(xiàn)，能起到一定安全保護作用，但傳動精度不高，故只適用于低速輕載場合。</p><p><b>　　3.2棘輪設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)工作情況及要求，選取單式外作用棘爪棘輪機構(gòu)。</p&g

65、t;<p>　　3.2.1棘輪機構(gòu)尺寸設(shè)計計算</p><p>　　由棘輪機構(gòu)的使用條件和設(shè)計要求，初選取棘輪齒數(shù)為，棘輪的材料用45號鋼,淬火硬度為。銳角倒鈍，滲碳深度為，發(fā)藍(lán)處理。齒寬系數(shù)取。按外齒式棘輪齒輪強度計算公式：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　式中—系數(shù)，取;&

66、lt;/b></p><p><b>　　—棘爪受的扭矩，；</b></p><p><b>　　Z—棘輪齒數(shù)，；</b></p><p>　　—齒寬系數(shù)，，查表3-1得；</p><p>　　—材料許用彎曲應(yīng)力，，查表3-1得。</p><p>　　表3-1棘輪相關(guān)系

67、數(shù)</p><p>　　模數(shù)經(jīng)過圓整按國家標(biāo)準(zhǔn)取。</p><p><b>　　棘輪齒頂圓直徑：；</b></p><p><b>　　棘輪齒間距：</b></p><p><b>　　棘輪齒高：,取；</b></p><p><b>　　棘輪

68、齒頂弦長:；</b></p><p><b>　　棘輪寬：，?。?lt;/b></p><p>　　棘爪工作面長度：，??；</p><p>　　棘爪斜高、齒斜高：；</p><p><b>　　棘爪寬：；</b></p><p><b>　　棘爪長度：；<

69、;/b></p><p><b>　　齒偏角：；</b></p><p><b>　　齒槽夾角：；</b></p><p><b>　　齒形角：；</b></p><p>　　3.2.2棘輪機構(gòu)強度校核</p><p><b>　　棘輪強

70、度校核公式：</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　故棘輪強度滿足條件。</p><p>　　3.3棘輪主被動棘爪彈簧設(shè)計</p><p>　　3.3.1主被動棘爪彈簧尺寸計算</p><p>　　由其工作狀態(tài)和要求初選彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧

71、的最大壓力,最小壓力，彈簧工作行程，查機械設(shè)計手冊知，彈簧材料直徑計算為：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中—許用切應(yīng)力，根據(jù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ載荷按表3-2選取；</p><p><b>　　—彈簧曲度系數(shù)，；</b></p><p>　　—彈簧指數(shù)，按表3-3選取

72、；</p><p>　　表3-2彈簧的許用應(yīng)力</p><p><b>　　表3-3彈簧指數(shù)</b></p><p>　　彈簧材料選擇65Mn、，所以，彈簧材料的直徑d為：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　經(jīng)過圓整彈簧材料直徑為：；按結(jié)構(gòu)取

73、彈簧中徑，彈簧內(nèi)徑，彈簧外徑。</p><p>　　初算彈簧剛度 (3-5)</p><p>　　彈簧系數(shù) (3-6)</p><p>　　查表3-4:，彈簧的有效圈數(shù)為：</p><p><b&

74、gt;　　(3-7)</b></p><p>　　取圈，則彈簧剛度為：</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　表3-4圓柱螺旋彈簧計算表</p><p>　　彈簧自由長度； (3-9)</p><p>　　3.3.2彈簧穩(wěn)定性校核</p>

75、<p>　　彈簧穩(wěn)定性和彈簧的支撐情況有關(guān)，高徑滿足一定條件可以很好的保證彈簧的穩(wěn)定性。當(dāng)彈簧一段固定一段回轉(zhuǎn)時，彈簧穩(wěn)定，高徑。</p><p>　　本設(shè)計中，彈簧采用一段固定一段回轉(zhuǎn)，高徑，滿足穩(wěn)定性條件。</p><p>　　3.3.3彈簧強度校核</p><p>　　安全系數(shù)時，強度條件滿足，即：</p><p><

76、;b>　　(3-10)</b></p><p>　　式中—最小工作載荷產(chǎn)生的切應(yīng)力；</p><p>　　—最大工作載荷產(chǎn)生的切應(yīng)力；</p><p><b>　　—許用安全系數(shù)，；</b></p><p>　　故疲勞強度滿足條件。</p><p>　　3.3.4彈簧的技術(shù)要求&

77、lt;/p><p>　　彈簧材料選用65Mn,冷卷成型，右旋，淬火、回火處理，再進(jìn)行強壓或噴丸處理，提高承載能力。</p><p>　　4機架及其附屬連接機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　4.1機架連接部分設(shè)計</p><p>　　機架是整個液壓扳手質(zhì)量較大的部分，機架和液壓缸的連接在其他設(shè)計中多采用銷軸連接，連接部分增加不利于強度和機構(gòu)本省簡潔，

78、故本設(shè)計采用液壓缸缸體和機架一體鑄造成型，減少了機架和液壓缸部分的連接，簡化結(jié)構(gòu)，減小液壓扳手尺寸，同時由于一體鑄造成型，其連接部分不需要提高壁厚來提高強度來滿足強度要求，所以其整體質(zhì)量可以得到很好的控制。殼體和液壓缸缸體采用同種材料，考慮防腐問題，殼體成型后在材料的表面噴涂一層高分子材料氯化聚醚。根據(jù)材料特性及前面液壓缸強度校核，殼體厚度選用。</p><p>　　機架是驅(qū)動機構(gòu)和液壓缸連接的承載體，為了減小活

79、塞桿在推動搖臂時可能產(chǎn)生的側(cè)向力，在機架上設(shè)計一平行滑道，滑道部分采用機架內(nèi)側(cè)開槽，開槽不封機架壁加厚，同時不開穿機架側(cè)壁以保證液壓扳手整體有較好的密封性。</p><p><b>　　4.2搖臂的設(shè)計</b></p><p>　　液壓桿和搖臂采用圓柱銷連接，液壓缸和銷過盈配合，搖臂采用間隙配合，圓柱在要搖臂上會產(chǎn)生滑動。其具體結(jié)構(gòu)見圖4-1。圓柱銷按選擇公稱直徑。&

80、lt;/p><p>　　搖臂的尺寸為兩端分別為直接25mm和50mm的圓，兩圓心相距水平方向上位14mm豎直方向為50mm，搖臂上下兩端連接處圓弧半徑分別為60mm和20mm，搖臂的厚度去20mm,其結(jié)構(gòu)形式見圖4-2。</p><p>　　圖4-1活塞桿搖臂連接圖</p><p>　　圖4-2搖臂結(jié)構(gòu)形式示意圖</p><p>　　搖臂的材料選

81、用45號鋼，其危險截面按強度校核公式（4-1）：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　查表4-2知：</b></p><p>　　所以，搖臂強度校核滿足條件。</p><p>　　4.3機架和搖臂棘輪的連接軸的設(shè)計</p><p>　　

82、4.3.1軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計</p><p>　　搖臂、棘輪和機架的連接通過軸來連接，同時棘輪機構(gòu)傳遞的扭矩通過軸傳遞給扳手套筒來實現(xiàn)螺栓的擰緊和松脫，軸的結(jié)構(gòu)形式見圖4-3：</p><p>　　圖4-3軸和花鍵的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　4.3.2軸的強度校核</p><p>　　軸的強度校核按照公式（4-2）計算：</p>

83、<p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　對于塑形材料： （4-3）</p><p>　　這里取，所以軸的強度滿足條件。</p><p><b>　　扭矩圖為圖4-4：</b></p><p><b>　　

84、圖4-4軸的扭矩圖</b></p><p>　　4.3.3軸和搖臂棘輪連接的鍵的設(shè)計</p><p>　　軸和棘輪搖臂的連接采用花鍵傳遞扭矩，有軸徑按知：取花鍵。</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　式中；</b></p><p

85、><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>&

86、lt;b>　?。?lt;/b></p><p>　　，動連接、使用制造中等的情況下，齒面經(jīng)過熱處理的花鍵許用擠壓應(yīng)力。</p><p>　　滿足扭矩傳遞要求。花鍵結(jié)構(gòu)見圖4-3。</p><p><b>　　5反作用力臂設(shè)計</b></p><p>　　5.1反作用力臂連接設(shè)計</p><

87、p>　　反作用力臂與機殼采用花鍵連接，由反作用力臂工作要求（可360度微調(diào)），選用漸開線花鍵來滿足條件，由于花鍵的壓力角越大，鍵齒的強度大，正壓力也大，能提高摩擦力，故選用45度壓力角的花鍵。由于液壓扳手的體積限制，查機械設(shè)計手冊，這里選用的花鍵模數(shù)，齒數(shù)。齒數(shù)同時反作用力臂屬于頻繁移動，材料需要通過熱處理以獲得足夠硬度來抗磨損。</p><p>　　5.2反作用力臂設(shè)計</p><p&

88、gt;　　5.2.1反作用力臂的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計</p><p>　　由于反作用力臂與機架連接采用花鍵連接，所以反作用力臂上部采用圓柱形式，為保證強度，按強度校核其直徑選用。同時為保證反作用力臂能很好找到支點，其底部采用矩形結(jié)構(gòu)，尺寸。反作用力臂整個高度，底部與上端圓柱部分錯開。圖5-1為反作用力臂部分尺寸。</p><p><b>　　圖5-1反作用力臂</b><

89、/p><p>　　5.2.2反作用力臂的強度校核</p><p>　　反作用力臂在液壓板手中主要受到扳手的反向擠壓力，反作用力臂距離棘輪中心距離為，取反作用力臂最小截面面積為：。反作用力臂上壓應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　所以強度上滿足要求。</p><p&

90、gt;<b>　　小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過二個月的設(shè)計，完成大扭矩液壓扳手的設(shè)計，在設(shè)計過程中，通過查詢雜志期刊，了解掌握液壓扳手的設(shè)計理念，綜合液壓扳手現(xiàn)狀，相對優(yōu)化部分結(jié)構(gòu)。設(shè)計的主要特點在：采用偏小液壓缸設(shè)計，優(yōu)化液壓扳手整體尺寸，提高便攜性。液壓扳手表面采用高防腐處理，可在水下及礦井內(nèi)操作，反作用力臂采用漸開線花鍵連接，實現(xiàn)三百六十度微調(diào)，滿足工作工況需求。輸出力矩扭矩

91、值高。</p><p>　　而由于時間和個人設(shè)計經(jīng)驗問題，本設(shè)計也有許多地方需要該進(jìn)，材料優(yōu)化選擇來進(jìn)一步提高扳手的便攜性，同時節(jié)約成本，扭矩精度可以該進(jìn)等。我將吸取本次設(shè)計的經(jīng)驗和教訓(xùn)，完善設(shè)計產(chǎn)品的性能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 袁昕，姚林曉,便攜式大轉(zhuǎn)矩液壓扳手液壓系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新[J].液

92、壓與氣動，2003（6） P29-30</p><p>　　[2] 許賢良,王傳禮,張軍等，液壓傳動（第2版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.3</p><p>　　[3] 楊可楨，程光蘊，李鐘生，機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.10</p><p>　　[4] 胡修池，鄭蘭霞，袁昕，新型便攜式大扭矩液壓扳手的設(shè)計[J].水利電

93、力機械，vol（26）4.2004 P44-46</p><p>　　[5] 袁昕,胡修池,液壓扳手?jǐn)[動油缸機構(gòu)方案分析[J].水利電力機械，vol（24）3.2002.P37-39</p><p>　　[6] 楊紅麗，液壓與氣動,液壓扳手設(shè)計思路剖析[J]，2009（7） P76-77</p><p>　　[7] 中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5557一91[

94、J]</p><p>　　[8] 任濟生，唐道武，馬克新，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M]，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.8</p><p>　　[9] 許賢良，韋文術(shù)，液壓缸及其設(shè)計[M]，北京：國防工業(yè)出版社，2011.8</p><p>　　[10] 機械設(shè)計手冊編委會編著，機械設(shè)計手冊—3版，北京：機械工業(yè)出版社，2004.8</p><

95、p>　　[11] 成大先，王德夫，姜勇等，機械設(shè)計手冊單行本—液壓傳動[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1</p><p>　　[12] 聞邦椿，張義名，孫志禮等，機械設(shè)計手冊第五版—第2卷[M]，機械工業(yè)出版社，2010.1</p><p>　　[13] 賈培起，液壓缸[M]，北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1987.6</p><p><b>　

96、　致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)是完成教學(xué)計劃達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計劃中綜合性最強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計中的具體工作，我掌握了液壓扳手以及與其相關(guān)的液壓與機械設(shè)計方面的知識，實踐了大學(xué)期間所學(xué)到的部分知識，積累了實際設(shè)計工作中才能得到的