n in is in to of or in is In on to to be to 0% in is of to of is is 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 1 摘 要 . 在能源，交通，冶金，化工，礦山及其他行業(yè)的設備安裝，檢修工作中，裝拆大規(guī)格螺栓比較困難；有些螺栓安裝在空間非常窄小的地方無法用加長力臂或用錘擊的方法緊固和拆卸螺栓；有些設備長期使用在比較潮濕的地方，螺栓銹蝕嚴重無法用人工拆卸，因而難以檢修；在架空管道和高空設備構架上緊固和拆卸螺栓，工作人員雖然戴著安全帶也難以用上力，要安全地完成工作非常困難 ；據(jù)設備管理權威機構統(tǒng)計，在設備運行故障中有 50%以上是因為螺栓問題引起的，因螺栓問題而造成設備重大事故的數(shù)量也非常驚人，因此新的設備安裝和檢修規(guī)范對螺栓緊固的力矩要求比較嚴格，而用人工方法難以達到要求。 液壓扭矩扳手是解決以上問題的理想工具。該工具用配套的超高壓液壓泵產(chǎn)生的高壓油作為動力，自動完成螺栓的緊固和拆卸工作，平穩(wěn)，無沖擊，安全，裝配質量高。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 2 中英文關鍵詞對照 液壓扳手 輪 爪 塞缸 塞桿 簧 度 矩 周力 蓋 蘭 換接頭 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 3 目錄 前言 6 第一章 液壓缸的設計 7 8 9 9 10 10 11 11 筒材料 13 筒的加工要求 13 第二章 活塞 的設計 13 d 13 14 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 4 要求 14 15 塞用導向環(huán)寬度計算 15 塞桿的導向 16 隔圈的設計 17 17 L 的確定方法 17 第三章 棘輪機構 的設計 17 17 18 輪機構的分類方式 18 19 20 第四章 彈簧的設計 21 22 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 5 縮彈簧穩(wěn)定性驗算 24 24 25 25 26 27 27 第五章 機殼的設計 27 第六章 主被動棘爪的設計計算 28 結論 29 致謝 30 參考文獻 31 相關英文資料 32 相關譯文 36 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 6 前 言 當前國家對水利、水電、橋梁等基礎設施建設投資力度很大，在其施工、維修和改造的過程之中，大扭矩緊固件的拆裝作業(yè)必不可少同時又十分艱巨。傳統(tǒng)的人力方法拆裝，不僅勞動強度大，作業(yè)效率低，成本高，而且由于劇烈的振動和噪音，經(jīng)常使緊固件報廢，直接影響安裝，維修工期，并不可避免地損傷眥鄰的零部件，影響甚至破壞原工程結構的力學平衡；同時難以根據(jù)設計要求準確控制裝配力矩。因此，設計開發(fā)能夠輸出強大轉矩，同時操作輕便、噪聲低安全可靠和通用性強的拆裝工具 便攜式大扭矩液壓扳手，具有重要的現(xiàn)實意義 。 綜合分析研究實際操作情況和多種方案，我們認為理想的設計方案是：利用液壓作為動力源，依靠棘輪棘爪機構實現(xiàn)緊固件拆裝作業(yè)的單向間歇運動，并通過對反作用力臂和套筒的系列化設計，使該便攜式大扭矩液壓扳手能夠根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境和工作對象，廣泛應用于水利水電、冶金、建筑、橋梁、礦山、水泥等行業(yè)中大中型設備及鋼結構的安裝、維修工程。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 7 第一章 液壓缸的設計 液壓缸是液壓裝置中將液壓能轉換為機械能，實現(xiàn)直線往復運動或擺動往復運動的執(zhí)行元件。本設計采用拉桿型通用液壓缸。通用型液壓缸無特殊要求，結構較簡單，零 通用化的要求。因此，用途較廣泛，適用于各種液壓系統(tǒng)。拉桿型通用液壓缸缸筒可選用鋼管廠提供的高精度冷拔管，按行程長度所相應的尺寸切割成形，一般內表面不需加工就可達到使用要求。前后端蓋和活塞等主要零件均為通用件。因此，拉桿型液壓缸結構簡單 零件通用化程度高 適合批量生產(chǎn)。 大功率液壓扭矩扳手是通過液壓缸的推力，經(jīng)過系統(tǒng)形成力矩，帶動螺母轉動一個角度，并以此扭矩傳送到螺栓聯(lián)接上，按要求預緊螺栓，它是由扳手、套筒、高壓油泵、換向閥及其帶快速接頭的高、低壓膠管組成。 壓缸 的主要形式 ： 液壓缸： 將液壓能轉換為機械能（執(zhí)行元件），用來驅動工作機構作直線運動（移動液壓缸）或擺動運動（擺動液壓缸、擺動液壓馬達） 單作用式： 兩腔均能進出壓力油，活塞（缸體）能作正、反兩個方向移動的液壓缸 雙作用式： 只有一腔能進出壓力油，活塞（缸體）只能依靠液壓力作單向運動，回程需借助自重 /外力的液壓缸 雙桿活塞式液壓缸 特點和應用： 當兩活塞桿直徑相同、缸兩腔的供油壓力和流量都相等時，活塞 (或缸體 )兩個方向的推力和運動速度也都相等，適用于要求往復運動速度和輸出力相同的工況 。 單桿活塞式液壓缸 特點和應用： 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 8 供油壓 力和流量不變時， 活塞在兩個方向的運動速度和輸出推力皆不相等。 2故2,f 彈簧自振頻率。 強迫機械振動頻率，棘輪有 15個齒，轉一圈彈簧振動 15次， d 彈簧材料直徑。 d=n 彈簧有效圈數(shù)。 n= 彈簧中徑。 D= f=00000d/n*D*D=876150故符合要求。 通圓柱形螺旋彈簧的技術要求： 彈簧材料用 65淬火和回火熱處理彈簧硬度達 簧表面應光滑，不 允許有裂紋，氧化皮，腐蝕等缺陷。 旋向是右旋， 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 26 塊彈簧的設計計算 該彈簧為拉伸螺旋彈簧 際情況和設計要求知： 彈簧外徑為： 大壓力： 2N 彈簧材料直徑 d 許用切應力 類載荷按表 7取， K=(4(4 C=D/d,一般假定 C=5據(jù)彈簧應用的實際情況可知鎖塊彈簧是類彈簧 ,所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 10的 3次方以下，彈簧材料用 65次情況下的許用切應 力 p=570 假定 C=8， K= d d=圓整得 d=1簧中徑為： D=簧內徑為： 繞比 C=K=表： 7簧有效圈數(shù) n= P=取 n=3 彈簧剛度 P= Pd/n=買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 27 縮彈簧穩(wěn)定性驗算： 高徑比 b=H/ 兩端固定 b 端固定一端回轉 b 端回轉 b 彈簧是一端固定 一端回轉故 b=H/D= 縮彈簧強度驗算： 安全系數(shù) S= ( p+ 最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應力。 8n / d*d*d)=337 最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應力。 81/ d*d*d)=144 p 許用安全系數(shù) 。 S= ( p+ 故疲勞強度符合要求。 第五章 機殼的設計 由于機殼在整個扳手執(zhí)行機構中所占質量較大，因此，要求機殼材料既要有足夠的強度和硬度，本設計機殼選用高強度高硬度而且質量較輕的鋁鎂合金制成，但考慮到含鋁材料在購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 28 井下作業(yè)時的防暴問題，成型后在材料表面 上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚 解決該問題，這種材料具有獨特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時氯氣等，可在 120 0C 下長期使用，強度剛性 同時還須機構設計簡潔，質量輕。本設 計材料采用鋁鎂合金，但考慮到 比尼龍 磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可用火焰噴鍍法涂于金屬表面。 第六章 主被動棘爪的設計計算 主被動棘爪取相同結構，長 31 采用淬火處理 棘爪按彎曲與壓縮組合強度計算： 23 = 1083中， M= ,; 3W= 6/21 b 1b b 機械零件設計手冊第 352頁表 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 29 所以， 主被動棘爪 強度 足夠 其他不需要力學校合的零部件具體尺寸見圖紙。 結論 本設計 特點： 1. 全封閉整體機身結構，零部件不外漏，安全性能好，且可杜絕灰塵雜物進入，保護零部件不受損傷，并可保證良好潤滑，延長適用壽命； 2. 反作用支撐臂 360 范圍微調，容易找到反作用支撐點，滿足現(xiàn)場各種復雜情況，而且這種支撐方式使螺栓不受彎曲力， 適合于在狹小空間工作 ， 運動部件少，經(jīng)久耐用，維護方便 ； 3. 旋轉快速接頭可使液壓軟管從任何方向引入，適應任何 使用空間； 4. 輸出力矩精度 高 ； 5. 零部件高度集成，可靠性高； 6. 一臺扳手可選配多種套筒，拆裝多種規(guī)格的螺栓； 7. 重量輕，防腐性好 ， 可用于水下和礦井操作 ；關鍵部件安全系數(shù)高，安全可靠，經(jīng)久耐用； 8. 偏心液壓油缸的設計實現(xiàn)將進、出油口合并，提高操作的靈活性，極大地減輕質量和縮小扳手的作業(yè)空間，利于多功能反力臂的布置和調整。 9. 外形美觀，內在質量和外觀都 有良好表現(xiàn) 。 創(chuàng)新與改進方向： 本設計結合采用了國際國內標準，并對同類產(chǎn)品存在的一些問題進行了具體分析并予以解決，產(chǎn)品外殼為鋁鎂合金，在礦井等地下施工條件下工作時，容易造成爆 炸，本設計在此材料基礎上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚 解決該問題，這種材料具有獨特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時氯氣等，可在 120 0子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 30 下長期使用，強度剛性比尼龍 磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可用火焰噴鍍法涂于金屬表面。 由于設計時間緊迫，設計經(jīng)驗不足，該設計產(chǎn)品仍有許多需該井的地方，主要是材料的輕型化 扭矩的進一步提高等方 面還需要改進。希望在以后的設計工作中能夠吸取這次的經(jīng)驗與教訓，完善設計產(chǎn)品的性能。 致 謝 畢業(yè)設計實踐環(huán)節(jié)是完成教學計劃達到本科生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性最強的實踐教學環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學生的思想、工作作風及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質具有很重要的意義。 通過這次畢業(yè)設計中的具體工作，我掌握了液壓扳手以及與其相關的液壓與機械設計方面的知識，實踐了大學期間所學到的部分知識，積累了實際設計工作中才能得到的經(jīng)驗，對我們將來從事的工作有了一定認識，并產(chǎn)生了濃厚的興趣。在此，特別感謝我的畢業(yè)設計指導老師 韓鷹老師在畢業(yè)設計期間給予我的悉心指導和啟發(fā)，并感謝在此期間指導夠我的各個專業(yè)方向的老師們，以及楊子工具廠技術支持部 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 31 參考文獻 新編液壓工程手冊 主編：雷天覺 北京理工大學出版社 1998年 12月 機械設計手冊（新版）主編：王文斌 機械工業(yè)出版社 2004年 8月第三版 機械設計手冊單行本 主編：成大先 化學工業(yè)出版社 2004年 1月 機械設計便覽 主編：郭芝俊 張建芳 天津科學技術出版社 1988年 9月 機械零件設計手冊（修訂版） 主編：楊黎明 李恩至 國防工業(yè)出版社 1993年 8月 工程材料及熱加工基礎 王毓敏 華中科技大學出版社 1998年 9 月 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 32 he is to to it in a to is is of In to in to 30*2 as of 1of ut 30*2 as 30*2 of is ,005 Nm 2 0 is by (1) is by of so on is It 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 33 (2) is to to of on a is by a by iu 21) of at in to be to be as as as as at as in be to to in be a be by a on to to 5th 5by to in a to 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 34 to on by to on (2) is to to we in to be as as in on by is by by iu At in to of in to on to by by is In as as 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 35 is is 3to be to to to is by so on is 0, 901000000to to B so on so on as as in or In 1) 2) 3) in in to by 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 36 or is 大扭矩手提式液壓扳手 大扭矩手提式液壓扳手是為了滿足企業(yè)對維修工具的特別要求而設計的，它具有輸出扭矩大，無沖擊，能較準確的控制欲緊力，使用方便結構緊湊，適用于多種大型設備軸承螺栓的裝卸。為方便起見以 螺栓的裝配為例，介紹大扭矩手提式液壓扳手的結構設計、工作原理和主要特點。 1、總體結構和工作原理 為 螺栓的裝卸而設計的大扭矩手提式液壓扳手，其基本參數(shù)如下：螺栓尺寸為 最大擰緊力矩為 1005 2 壓泵額定工作壓力為 50體結構如圖 1 所示。大扭矩手提式液壓扳手總體由兩部分組成：液壓扳手（手提式螺栓液壓缸）和液壓系統(tǒng)（液壓泵站、液壓回路及控制線路）。 （ 1）液壓扳手 手提型螺栓式液壓缸是扳手的主體，由特型活塞螺桿、缸套、缸蓋手柄控制開關及各種密封件和連接件等組成。它通過傳動螺紋把活塞的往復直線運動變成拆裝螺母的旋轉運動，從而實現(xiàn)螺紋件的裝卸。 （ 2）液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)是整個扳手的中樞控制系統(tǒng)。根據(jù)新系統(tǒng)所需壓力，選用 壓電氣開關安裝在一小車上，通過四層鋼絲軟管及電氣控制線路與螺栓式液壓缸連接。螺桿的正反轉由一個三位私通電磁閥購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 37 控制，由液壓扳手手柄上的鈕式開關控制電磁閥，可方便的實現(xiàn)液壓扳手的正轉、反轉和停止。 2、主要部件的設計和選用 （ 1）螺旋式液壓缸（液壓扳手）在整個設計的過程中為使操作方便，結構應盡可能緊湊簡單，盡量減少執(zhí)行元件的體積和重量，從而降低成本，同時從便于維修的角度出發(fā)，考慮到主要的磨損將 會發(fā)生在螺紋副上，主要的維修對象將會是螺桿，而螺桿的成本遠遠高于活塞，因此決定不考慮活塞的磨損，把活塞和螺桿作成一體，使用整體式設計，活塞上也不鑲嵌導向塞。考慮到液壓缸壓力雖高但活塞運動速度低，因而也沒有使用緩沖機構，螺桿采用了 45號缸，缸套采用了 35端端蓋與缸套采用螺紋聯(lián)接，由于液壓缸內壓力比較高，因而在螺桿的一端采用了能耐超高壓的組合示密封圈，有效地解決了高壓油缸容易泄露的這一難題。在活塞上使用了兩個 個重要零部件的強度都進行了嚴格的地校核與設計修 訂（如螺桿的強度，螺紋牙型的強度，液壓缸壁厚的計算確定，缸套外徑的確定等），全部達到設計要求。 （ 2）液壓系統(tǒng)的設計 該扳手的液壓系統(tǒng)控制回路如圖 3所示。該液壓扳手的液壓系統(tǒng)要求壓力較高，因而要求流量較小，并能實現(xiàn)短時間的保壓。根據(jù)上述要求，我們在設計上力求系統(tǒng)簡單，明確。盡量減少閥體的選用，降低制造成本。因此在設計中選