1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書大扭矩液壓扳手設(shè)計(jì)THEDESIGNOFHYDRAULICWRENCH學(xué)院（部）：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：大扭矩液壓扳手設(shè)計(jì)摘要隨著國內(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(qiáng)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(jì)就是優(yōu)化液壓扳手便攜性和各種工況適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)里，采用液壓缸和機(jī)架一體鑄造成型，簡化液壓扳手在機(jī)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(jì)。在設(shè)計(jì)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(jī)架上設(shè)計(jì)一平行滑道

2、。平行滑道不開穿機(jī)架，以保證液壓扳手整體具有較好的密封性。活塞桿在平行滑道內(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。當(dāng)液壓缸和機(jī)架采用一體成型，液壓缸和機(jī)架在結(jié)構(gòu)方面和機(jī)架與反作用力臂連接方面會有一些問題，設(shè)計(jì)通過液壓缸缸體結(jié)構(gòu)的變化及連接形式改變來解決這些問題。關(guān)鍵詞：機(jī)架，液壓缸，活塞桿，搖臂，反作用力臂THEDESIGNOFHYDRAULICWRENCHABSTRACTWiththedomesticelectricpower,petroleumandchemicalindustry,therapiddevelopmentofengineeringconstruction,

3、theseindustries,disassemblingandassemblinglargetorquefastenersinthetraditionalhumanmethod,highstrength,lowefficiency.Theuseofhydraulicwrenchcaneffectivelyimprovetheworkefficiency,improvetheinstallationaccuracy.Thisdesignistheoptimizationofhydraulicwrenchportabilityandadaptability.Inthedesign,thehydr

4、auliccylinderandtheframeisintegrallymolded,simplifiedhydraulicwrenchontheframeofstructure,theentrancepipecastinthecylinderbody,inordertosavematerials,improvetheportablehydraulicwrench.Theeccentricdesignofhydrauliccylinder.Inthedesign,inordertoreducethelateralforceofpistonrodinthepromotionoftherocker

5、armmightoccurduringtheprocessofdesign,aparallelslideontheframe.Parallelslidewithoutwearingaframe,inordertoensuregoodsealingofthewholehydraulicwrench.Thepistonrodtomoveinparallelslideway,thepistonrodfromtheratchetwheelcenterdistancewillcontinuetochange,ontherockerKongLaisolution.Whenthehydrauliccylin

6、derandtheframeadoptsintegralforming,hydrauliccylinderandtheframestructureandframeandreactionarmconnectionwillhavesomeproblems,throughthedesigntosolvetheseproblemsandtheconnectionformandchangeofhydrauliccylinderstructure.KEYWARDS:bodyframe,Hydrauliccylinder,pistonrod,rockerarm,ReactionarmII目錄摘要（中文）I摘

7、要（外文）II1緒論11.1 引言11.2 大扭矩液壓扳手的組成部分及工作原理11.3 大扭矩液壓扳手設(shè)計(jì)的思路及特點(diǎn)12液壓缸的設(shè)計(jì)32.1 典型液壓缸32.11 輕型拉桿液壓缸32.12 單活塞桿單作用液壓缸42.2 液壓缸的部分連接結(jié)構(gòu)42.21 液壓缸缸筒與缸蓋的連接形式42.22 液壓缸活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)62.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算62.31 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算62.32 液壓缸壁厚計(jì)算72.33 液壓缸壁厚的校核72.34 缸筒的加工技術(shù)要求72.35 液壓缸缸底厚度計(jì)算82.36 液壓缸端部設(shè)計(jì)計(jì)算82.4 活塞組件設(shè)計(jì)92.41 活塞設(shè)計(jì)92.42 活塞桿設(shè)計(jì)計(jì)算102.43

8、活塞桿液壓缸穩(wěn)定性校核122.5 液壓缸油口和排氣裝置設(shè)計(jì)122.51 液壓缸油口設(shè)計(jì)132.52 排氣裝置設(shè)計(jì)133棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)143.1 棘輪機(jī)構(gòu)概述143.2 棘輪設(shè)計(jì)143.21 棘輪機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算143.22 棘輪機(jī)構(gòu)弓5度校核153.3棘輪主被動棘爪彈簧設(shè)計(jì)153.31 主被動棘爪彈簧尺寸計(jì)算153.32 彈簧穩(wěn)定性校核173.33 彈簧強(qiáng)度校核173.34 彈簧的技術(shù)要求184機(jī)殼的設(shè)計(jì)185反作用力臂設(shè)計(jì)185.1 反作用力臂連接設(shè)計(jì)215.2 反作用力臂設(shè)計(jì)21小結(jié)23參考文獻(xiàn)24致謝251緒論1.1 引言在電力、石化、化工、船舶、冶金、水泥、機(jī)械制造、工程建設(shè)等行業(yè)的施工

9、、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(qiáng)度大、高成本，直接影響安裝和維修工期，同時(shí)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)備一一大扭矩液壓扳手，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 大扭矩液壓扳手的組成部分及工作原理大扭矩液壓扳手是利用液壓來作為動力來實(shí)現(xiàn)扭矩輸出，具結(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(jì)實(shí)用。液壓扳手是由液

10、壓動力源、液壓缸、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、反作用力臂等機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)原理見圖1-1:圖1-1液壓扳手工作原理圖1.3 大扭矩液壓扳手設(shè)計(jì)的思路及特點(diǎn)液壓扳手由液壓動力源、液壓缸、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、反作用力臂等機(jī)構(gòu)組成。所以設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)中主要考慮是液壓推動力的大小，同時(shí)選取合適的工作行程，然后就是考慮液壓缸的密封與強(qiáng)度。而液壓推動力大小的確定，主要取決于所需設(shè)計(jì)的液壓扳手的力矩輸出值與液壓推力缸作用點(diǎn)離棘輪中心的距離，計(jì)算公式1-1:二2,M=-D2PR(1-1)式中m輸出力

11、矩nm；P一一液壓源輸出壓力P;aD液壓缸內(nèi)徑，m；R一一力臂值。即液壓推力缸作用點(diǎn)到棘輪中心的距離，m。考慮到液壓扳手的便攜性，在液壓缸筒在缸壁中設(shè)計(jì)油道，由于缸壁的強(qiáng)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(shí)節(jié)約材料，減輕重量，提升的液壓扳手的便攜性，同時(shí)較好地改善了缸筒的應(yīng)力分布，減小平均應(yīng)變及平均應(yīng)力。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(jī)殼內(nèi)壁兩側(cè)沿活塞桿方向設(shè)計(jì)一對平行滑道，使銷軸在平行滑道內(nèi)與活塞桿軸

12、線方向做直線運(yùn)動，同時(shí)將搖臂的銷軸孔設(shè)計(jì)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:圖1-2搖臂運(yùn)動方案為了保證液壓扳手結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，以滿足各種工況。2液壓缸的設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)液壓缸之前，了解主機(jī)用途，工作環(huán)境及對液壓缸的動作要求，考慮運(yùn)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(qiáng)度、穩(wěn)定性的校核驗(yàn)算。2.1典型液

13、壓缸1.1.1 輕型拉桿液壓缸輕型拉桿液壓缸又稱為拉桿式液壓缸，是通用型液壓缸，廣泛用于紡織、橡膠、等輕型機(jī)械，機(jī)床、農(nóng)用機(jī)械、汽車、石油化工機(jī)械等。具典型結(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(shí)，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(yùn)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(shí)，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。1一活塞桿；2導(dǎo)向套；3法蘭；4前端蓋；5一缸筒；6拉桿；7導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）8活塞密封件；9后端蓋；10

14、活塞；11緩沖套筒（隔離套）；12一活塞桿密封；13防塵圈圖2-1輕型拉桿液壓缸輕型拉桿液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、零件通用化程度高、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PnE20MPa,最大缸筒內(nèi)徑D<250mm,最大行程L<2000mm01.1.2 單活塞桿單作用液壓缸單活塞桿單作用液壓缸適用于行程較短的場合，它用一個(gè)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(shí)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，回程時(shí)主要靠彈簧力完成。12345671缸底；2缸筒；3活塞與活塞桿；4、7-密封件；

15、5彈簧；6一缸蓋圖2-2單活塞桿單作用液壓缸2.2 液壓缸的部分連接結(jié)構(gòu)2.2.1 液壓缸缸筒與缸蓋的連接形式缸筒與缸蓋的連接方式常見的有八種，見表2-1:表2-1缸筒與端蓋連接簡圖及特點(diǎn)連接方式結(jié)構(gòu)簡圖特點(diǎn)焊接1結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛；缸體焊后可能變形，內(nèi)徑不易加工；主要用于柱塞式液壓缸螺紋連接外螺紋內(nèi)螺紋徑向尺寸小，質(zhì)量較輕，使用廣泛；缸體外徑需要加工，且應(yīng)該與內(nèi)徑同軸；裝卸需要專用工具，安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲法蘭連接結(jié)構(gòu)較簡單，加工容易，裝卸方便，應(yīng)用廣泛；徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大；非焊接式法蘭的缸體端部應(yīng)徽粗拉桿鏈接結(jié)構(gòu)通用型好，缸體易加工，裝卸容易使用廣泛；外形尺

16、寸大，質(zhì)量大，主要用于載荷較大的雙作用缸外半環(huán)半環(huán)連接質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工；半環(huán)槽削弱缸體，因此缸體壁厚應(yīng)該加厚內(nèi)半環(huán)結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小；安裝時(shí)端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油孔邊緣擦傷鋼絲連接結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小注：(1)對于固定機(jī)械，若尺寸與質(zhì)量沒有特殊要求時(shí)，推薦采用法蘭連接或拉桿連接(2)對于活動機(jī)械，若尺寸與質(zhì)量有特殊要求時(shí)，建議采用外螺紋連接或外半環(huán)連接資料來源：許賢良、韋文書，液壓缸及其設(shè)計(jì)M,北京：國防工業(yè)出版社，2011.8.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(shí)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

17、采用內(nèi)螺紋的連接方式。2.2.2 液壓缸活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)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，具結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)見表2-2:表2-2活塞與活塞桿連接方式和結(jié)構(gòu)簡圖連接形式結(jié)構(gòu)簡圖卡環(huán)型備注兩半環(huán)卡入卡環(huán)槽會松脫，需要帶上卡環(huán)帽，在裝上彈性擋圈。拆裝方便,低速時(shí)廣泛使用軸套型螺釘固定式不便于設(shè)計(jì)緩沖，柱塞，活塞桿撞擊缸底時(shí)，螺釘易損壞，所以螺釘頭不易突出活塞端面。注：1卡環(huán)；2軸套；3彈性擋圈；4活塞桿；5活塞；6螺釘資料來源：成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本液壓傳動大扭矩液壓扳手中的活塞與活塞桿連接方式初步選用螺母型2.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算由大扭矩液壓扳手常規(guī)尺寸，按機(jī)械設(shè)計(jì)

18、手冊活塞桿行程有關(guān)數(shù)據(jù)，初取活塞桿行程S=50mm；液壓缸作用點(diǎn)到棘輪中心距離R=50mm。2.3.1 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算二一2_一，、M=D2PR(2-1)4式中m輸出力矩，nm；d液壓缸內(nèi)徑，m；P液壓源輸出壓力，P>；R力臂值。即液壓推力缸作用點(diǎn)到棘輪中心的距離，m液壓缸輸出扭矩為1000Nm,液壓源輸出壓力為30MPa,=0.029(m)(2-2)D=4M=41000一.二RP一.二5010730106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32mm。2.3.2 液壓缸壁厚計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)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)力二；入610二=122

19、MPa(2-3)n5%材料抗拉強(qiáng)度；n-安全系數(shù)，一般取5。取之=0.080.3按中厚壁缸計(jì)算時(shí)，缸筒壁厚6計(jì)算為：DPyD2.3T-3py1.25300.0322.3122-31.2530=0.0043m2-4)Py液壓缸的實(shí)驗(yàn)壓力，MPa.當(dāng)P>16MPa時(shí)，py=1.25Pr；PR一額定壓力，MPa;D液壓缸內(nèi)徑，m；圓整之后取液壓缸壁厚5=5mm02.3.3 液壓缸壁厚的校核(D液壓缸的額定工作壓力PR要低于一定極限值，以保證工作安全:pR<0.35_2_2二s(Di-D)D2=0.35360(422-322)322=91.05MPa2-5)工一缸筒材料的屈服強(qiáng)度，MPa；

20、D1,d液壓缸外徑和內(nèi)徑，mm。(2)液壓缸的額定工作壓力pR應(yīng)與塑形變形壓力prl有一定比例關(guān)系：prlM2.3；工lgD1=2.3360lg42-97.8MPa(2-6)D32''pR<(0.350.42)p.l=(34.241.1)MPa(2-7)所以液壓缸的額定工作壓力滿足條件。(3)缸筒的爆裂壓力pE應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力p.：pE=23b1g=201.7MPapr(2-8)pe值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力pr,所以可以確保液壓缸的安全使用。活塞采用橡膠。形密封圈密封，缸筒內(nèi)2.3.4 缸筒的加工技術(shù)要求缸筒與活塞采用基孔制的間隙配合,孔采用H8公差等級，與活塞組成H8/

21、f7的間隙配合。，缸筒內(nèi)孔粗糙度Ra為0.4um。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0.03/500mm,缸筒端面對軸線的圓跳動不大于0.04/100mm。缸筒內(nèi)孔鍍銘厚度(0.030.05)mm,然后進(jìn)行研磨式拋光缸體熱處理調(diào)質(zhì)硬度HB241285。2.3.5 液壓缸缸底厚度計(jì)算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：h=0.433D:pD=0.43332i30328.7mm(2-9)(D-d)二,(32-12)122d一缸筒內(nèi)徑，mm；d一排氣孔直徑，mm；。一材料許用應(yīng)力，MPa。缸底厚度經(jīng)過圓整

22、得h=15mm。2.3.6 液壓缸端部設(shè)計(jì)計(jì)算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6端蓋”連接處的螺紋應(yīng)力應(yīng)滿足強(qiáng)度需求，缸體螺紋出的拉應(yīng)力為：4KF二(D；-d；)4310005010，二(422-362)=163.24MPa(2-10)缸體螺紋處切應(yīng)力為:K1KFd00.2(D；-d12)0.123100032.750.2(423-363)5010工=42.98MPa(2-11)合應(yīng)力Qn為：二n二.；:23.2=163.242342.982=179.19MPa(2-12)材料許用應(yīng)力。為：二s360_二二=200MPa-n(2-13)

23、n1.8式中仃一螺紋處的拉應(yīng)力，MPa;K一螺紋擰緊系數(shù)，靜載時(shí)，K=1.251.5，動載時(shí)，K=2.54;Ki螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取Ki=0.12;d0螺紋小徑，mm；&一螺紋大徑，mm；o螺紋材料的許用應(yīng)力，MPa,a<as/n；n安全系數(shù)，通常取n=1.52.5；A一螺紋材料的屈服極限點(diǎn)，MPa;F一缸體螺紋處所受拉力，No2.4活塞組件設(shè)計(jì)2.4.1 活塞設(shè)計(jì)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。活塞直徑為缸筒內(nèi)徑，活塞的寬度為：B=(0.61.0)D=(19.232)mm;取B=20mm。(2-14)由GB3452.1-199

24、2知O形密封圈為：30.0父2.56GGB3452.11992;其形式、尺寸、公差為：d1=30.0mm,d2=(2.65±0.09)mm,極限偏差為1.20mm。活塞上O形密封圈的溝槽設(shè)計(jì)：槽寬b=1.2d2=1.2M2.65=3.18mm;槽寬t=2.16mm；槽底圓角半徑=0.3mm；槽棱圓角半徑匕=0.3mm。圖2-3活塞密封槽及密封圈形式由GB/T15242.1-1994知導(dǎo)向環(huán)(支撐環(huán))尺寸及公差為：Di=32mm,b=4.0°o.05mm6=1.5%05mm,Z=1.5mm。活塞用支撐環(huán)溝槽尺寸及公差：d=29mm,S=1.5mm,L=4.200.20mmR、

25、r0.3mm圖2-4活塞導(dǎo)向環(huán)及活塞密封形式活塞孔直徑、軸肩高度與活塞桿有關(guān)，放在活塞桿設(shè)計(jì)部分進(jìn)行計(jì)算2.4.2 活塞桿設(shè)計(jì)計(jì)算活塞桿采用實(shí)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(jī)構(gòu)部分)，活塞桿與活塞采用螺紋連接。(1)活塞桿的直徑計(jì)算d:(2-15)d1活塞缸內(nèi)徑，mm；中一液壓缸速度比，當(dāng)工作壓力大于20MPa中=2；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=25mm。活塞和活塞桿一體鑄造成型，以節(jié)約空間，減小大扭矩液壓扳手整體尺寸。具結(jié)構(gòu)見圖2-5。30圖2-5活塞與活塞桿結(jié)構(gòu)形式10(2)活塞桿的導(dǎo)向環(huán)、密封和防塵圈設(shè)計(jì)：由GB/T15242.41994知，活塞

26、桿導(dǎo)向環(huán)溝槽尺寸為：d=25mm,S=2.5mm,L=6.30020mm,R>r<0.3mm由GB/T15242.11994知，活塞桿導(dǎo)向環(huán)尺寸為：d1=25mm,b=6.100.15mm,d=2.5,05mm,Z=1.52.0mm活塞桿采用Y形密封圈密封，由GB/T10708.11989知，活塞桿用Y形密封圈尺寸為：d=25mm,S1=5mm,S2=3.5mm,l=4.6mm由GB28791986知，活塞桿密封溝槽尺寸為：d=25mm,S=5mm,L=80025mm,R<0.3mm圖2-6端蓋密封槽及密封形式二于41一一一事(體式及帝<可寸土墨汨B圖2-7活塞桿防塵圈

27、及端蓋防塵圈溝槽形式防塵圈采用A型防塵圈，由GB/10708.3-1989知，防塵圈的尺寸為:d=25mm,L=5mm,d1=23.5mm,S=3.5mm,l=5mm11由GB65781986知，A型防塵圈溝槽尺寸為：d=25mm,S=4mm,L1=5*.2mm,D1=33，.16mmD2=30.5o°16mm,L2_8mm,R1_0.3mm,R2_0.5mm(3)活塞桿強(qiáng)度校核計(jì)算：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(qiáng)度校核公式:(2-16)4F41000二一二一2=30=40.7MPa:二二二d5010(2510)仃一活塞桿應(yīng)力，Pa;F一活塞桿輸出力，N;d一活

28、塞桿直徑，m；仃一材料許用應(yīng)力，Pa02.4.3 活塞桿液壓缸穩(wěn)定性校核工且nK液壓缸的穩(wěn)定條件為:(2-17)F一液壓缸活塞桿的最大設(shè)計(jì)載荷，N;Fk一液壓缸臨界載荷，N;InK一穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取InK=24;fcA1:(k)2一一2490二25/41-1/500022.424=9.59106N(2-18)12表2-3實(shí)驗(yàn)常數(shù)材料鑄鐵鍛鋼低碳鋼中碳鋼fc/MPac560250340490a1/16001/90001/75001/5000m801109085活塞桿細(xì)長比L/K=140黑4/25=22.4<m7n=8544=170,按戈登一蘭金公式計(jì)算臨界載荷Fk:nK9.591064

29、=2.4106(2-19)液壓缸滿足穩(wěn)定條件。式中fc材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，按表2-3選取；a一實(shí)驗(yàn)常數(shù)，按表2-3選取；n一端條件系數(shù)，兩端固定，n=4;K一活塞桿截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實(shí)心桿，K=Jl/A=d/4;A一活塞桿截面面積，m2,對于實(shí)心桿，A=nd2/4；m柔度系數(shù)，按表2-3選取。2.5液壓缸油口和排氣裝置設(shè)計(jì)2.5.1 液壓缸油口設(shè)計(jì)當(dāng)壓力pn>10MPa時(shí)，高壓管中允許流速u=(57)m/s,工業(yè)流量4410“0.01m二5Q=4M10“m3/s:(2-20)d=按GB/T2878-1993取，液壓缸油口連接螺紋為M10H2.5.2 排氣裝置設(shè)計(jì)將排氣裝置放在缸底，排氣裝置采

30、用整體式，圖2-3為排氣塞的結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸。圖2-3排氣塞結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸133棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 棘輪機(jī)構(gòu)概述棘輪機(jī)構(gòu)將連續(xù)轉(zhuǎn)動和往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為單向步進(jìn)運(yùn)動的間歇運(yùn)功機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式可分為摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)及齒式棘輪機(jī)構(gòu)，齒式棘輪的輪齒用單向齒，其棘爪較接于搖桿上，并隨搖桿順時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)主動件做連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動，棘輪做單向簡諧運(yùn)動。棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度稱之為動程。改變驅(qū)動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中也能加以

31、調(diào)節(jié)。多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)精度高于一個(gè)棘齒所對應(yīng)角度。齒式棘輪機(jī)構(gòu)夫人結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動與停的時(shí)間比可通過選擇合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。具缺點(diǎn)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。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是用偏心扇形楔塊來代替齒式棘輪機(jī)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(shí)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(hù)作用，但傳動精度不高，故只適用于低速輕載場合。3.2 棘輪設(shè)計(jì)根據(jù)工作情況及要求，選取單式外作用棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。3.2.1 棘輪機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和設(shè)計(jì)要求，初選取棘輪齒數(shù)為z=15,棘輪的材料用45號鋼，淬火硬

32、度為4550HRC。銳角倒鈍，滲碳深度為0.3mm,發(fā)藍(lán)處理。齒寬系數(shù)取中=5。按外齒式棘輪齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式：m-K3=1.751000.152120=1.14(3-1)式中K一系數(shù)，取K=1.75;T一棘爪受的扭矩，T=1000N,m；Z一棘輪齒數(shù)，Z=15;平一齒寬系數(shù)，中=b/m,查表3-1得；仃一材料許用彎曲應(yīng)力，MPa,查表3-1得14表3-1棘輪相關(guān)系數(shù)棘輪材料HT150ZQ310-5704520Cr40Cr齒寬系數(shù)中1.56.01.54.01-31-31-3許用彎曲應(yīng)力MPa308012080100模數(shù)經(jīng)過圓整按國家標(biāo)準(zhǔn)取m=2。棘輪齒頂圓直徑da：da=m*z=2父15=30(

33、mm);棘輪齒間距p：p=nm=6.2(mm)棘輪齒高：h=(0.751.3)m=(1.52.6)mm,取h=2.5(mm)；棘輪齒頂弦長a:a=m=2(mm)；棘輪寬b:b=(14)m=(28)mm,取b=6(mm)；棘爪工作面長度a1:2=(0.50.7)a=(11.4)mm,Wa=1.2(mm);棘爪斜高h(yuǎn)1、齒斜高h(yuǎn):%=h定h/cos«=2.66(mm);棘爪寬bi:b=b-2=4(mm);棘爪長度L:L=2p=12.4(mm)；齒偏角a:a=20;齒槽夾角中:中=60：齒形角匕：巴=55口；3.2.2 棘輪機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核棘輪強(qiáng)度校核公式:m=2_2T=.zpn.152100

34、00.87288.25(3-2)故棘輪強(qiáng)度滿足條件3.3 棘輪主被動棘爪彈簧設(shè)計(jì)3.3.1 主被動棘爪彈簧尺寸計(jì)算由其工作狀態(tài)和要求初選彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧的最大壓力R=10N，最小壓力P=2N,彈簧工作行程h=2mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知，彈簧材料直徑計(jì)算為：(3-3)d=1.6考式中許用切應(yīng)力，根據(jù)I、H、田載荷按表3-2選取;”彈簧曲度系數(shù)，”數(shù)等；15C一彈簧指數(shù)，按表3-3選取;d=1.6101.310550.77mm285(3-4)表3-2彈簧的許用應(yīng)力鋼絲類型或材料拉伸彈簧許用切應(yīng)力T出類n類I類油淬火回火鋼絲0.44tib(0.320.38)0b(0.280.32)bb碳素

35、鋼絲琴鋼絲0.40CTb(0.300.36)5(0.240.30Rb不銹鋼絲0.36crb(0.270.30)5(0.220.27)ob青銅絲0.36crb(0.240.28)ffb(0.200.24)0b65Mn38032528555CrMnA60CrMnA47540536055SiMn55SiMnB60Si2Mn60Si2MnA50CrVA495420370表3-3彈簧指數(shù)彈簧絲直徑d56彈簧指數(shù)C71451251049彈簧指數(shù)C一般假定C=510彈簧材料選擇65MnC=5,所以K=1.3105,彈簧材料的直徑d為:經(jīng)過圓整彈簧材料直徑為：d=0.8m

36、m；按結(jié)構(gòu)取彈簧中徑D=5mm,彈簧內(nèi)徑D2=4.2mm,彈簧外徑D1=5.8mm。初算彈簧剛度P'=且二且=!£二=4(3-5)h2彈簧系數(shù)C=D=亙=6.25(3-6)d0.8查表3-4:P=63.2N/mm,彈簧的有效圈數(shù)為：(3-7)&=3=8.1P416取n=9圈，則彈簧剛度為:Pd32.49=3.6(3-8)表3-4圓柱螺旋彈簧計(jì)算表相料內(nèi)45d/mm得*中箱曰忤用業(yè)力十/MP.1作戰(zhàn)網(wǎng)發(fā)曲P,/N加上的單網(wǎng)查喀曩nw'mm''巷口，£*小道善白檢"i，"1"1切能力n;用于拉伸號314.36

37、062721914.1L643.5tiTi0翳3I4r4244.61.24El.3?LUI9642,9S.10.920.J4.511M加,打t.i246n3459,小t.9124933.96.1Q.itS6隊(duì)042an2164.57.5a.w77MitoS5t5227504KU4741lj*21393s為Ffl6RO29R2317工行4n(i*13現(xiàn)。2.t11l+fl見。4.51.(A314.03.317一51vJ1J1.416Iff.23.S6.21.22613.A工團(tuán)5好44L60.M37H.那3.0,137354S.6口A22AIC.H4.0412SO6435疝”05475532.J4

38、.843737073937.0211.34524."0.460*2'G.7512«71211no37i.11010.19M：,7WH04TL77n,工5M4a9i5.3B.781X403.U5463fl3*7913.居4就3257.310743K,34nh969.3ze14&。3*335.WQ944.43.1s3255I.W63,幻0.B&38.H150218.74.1L*工6)7100554.742.048IL8S2I.«19?21M3792?90，*1.5)9國帥1酬35J91.3ros1,1。IflIL144415

39、404R2tlB彈簧自由長度H0=(n+1.5)d+2D=0.8(9+1.5)+2父5=18.4mm；(3-9)3.3.2彈簧穩(wěn)定性校核彈簧穩(wěn)定性和彈簧的支撐情況有關(guān)，高徑b=H/D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(shí)，彈簧穩(wěn)定，高徑b<3.70本設(shè)計(jì)中，彈簧采用一段固定一段回轉(zhuǎn)，高徑b=18.4/5=3.68<3.7,滿足穩(wěn)定性條件。3.3.3彈簧強(qiáng)度校核安全系數(shù)SMSp時(shí)，強(qiáng)度條件滿足，即：(3-10)Cp0.75mincS二-Spmax17式中Gin一最小工作載荷產(chǎn)生的切應(yīng)力;Emax最大工作載荷產(chǎn)生的切應(yīng)力；Sp許用安全系數(shù)，Sp=1.32.2；

40、8KDPn81.3105510max3二d二0.83=326MPa-min8KDP181.310552-：d3二0.83=65.2MPau2850.7565.2S二326=1.024:二Spp(3-11)(3-12)(3-13)故疲勞強(qiáng)度滿足條件。3.3.4彈簧的技術(shù)要求彈簧材料選用65Mn,冷卷成型，右旋，淬火、回火處理，再進(jìn)行強(qiáng)壓或噴丸處理，提高承載能力。4機(jī)架及其附屬連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1 機(jī)架連接部分設(shè)計(jì)機(jī)架是整個(gè)液壓扳手質(zhì)量較大的部分，機(jī)架和液壓缸的連接在其他設(shè)計(jì)中多采用銷軸連接，連接部分增加不利于強(qiáng)度和機(jī)構(gòu)本省簡潔，故本設(shè)計(jì)采用液壓缸缸體和機(jī)架一體鑄造成型，減少了機(jī)架和液壓缸部分的連

41、接，簡化結(jié)構(gòu)，減小液壓扳手尺寸，同時(shí)由于一體鑄造成型，其連接部分不需要提高壁厚來提高強(qiáng)度來滿足強(qiáng)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醴。根據(jù)材料特性及前面液壓缸強(qiáng)度校核，殼體厚度選用h=10mm。機(jī)架是驅(qū)動機(jī)構(gòu)和液壓缸連接的承載體，為了減小活塞桿在推動搖臂時(shí)可能產(chǎn)生的側(cè)向力，在機(jī)架上設(shè)計(jì)一平行滑道，滑道部分采用機(jī)架內(nèi)側(cè)開槽，開槽不封機(jī)架壁加厚，同時(shí)不開穿機(jī)架側(cè)壁以保證液壓扳手整體有較好的密封性。4.2 搖臂的設(shè)計(jì)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

42、動。其具體結(jié)構(gòu)見圖4-10圓柱銷按GB119-96、GB117-86選擇公稱直徑d=12mm,a=1.6mm,l=22140mm。搖臂的尺寸為兩端分別為直接25mnf口50mmi勺圓，兩圓心相距水平方向上位14mm§直方向?yàn)?0mm搖臂上下兩端連接處圓弧半徑分別為60mmf口20mm搖18臂的厚度去20mm其結(jié)構(gòu)形式見圖4-27圖4-1活塞桿搖臂連接圖圖4-2搖臂結(jié)構(gòu)形式示意圖搖臂的材料選用45號鋼，其危險(xiǎn)截面按強(qiáng)度校核公式（4-1）:1000501040,0270.02二37MPa(4-1)材料Q235,20354540Cr,35SiMn勺/MPa12-2020-30304040-

43、52A查表4-2知:所以T父司，搖臂強(qiáng)度校核滿足條件194.3 機(jī)架和搖臂棘輪的連接軸的設(shè)計(jì)4.3.1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)搖臂、棘輪和機(jī)架的連接通過軸來連接，同時(shí)棘輪機(jī)構(gòu)傳遞的扭矩通過軸傳遞給扳手套筒來實(shí)現(xiàn)螺栓的擰緊和松脫，軸的結(jié)構(gòu)形式見圖4-3:圖4-3軸和花鍵的結(jié)構(gòu)形式4.3.2 軸的強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度校核按照公式(4-2)計(jì)算:16T-3.D1610003二0.026二290MPa對于塑形材料：.=(0.50.577)二這里取可=0月仃=305MPa,所以軸的強(qiáng)度滿足條件(4-2)(4-3)扭矩圖為圖4-4:圖4-4軸的扭矩圖204.3.3 軸和搖臂棘輪連接的鍵的設(shè)計(jì)軸和棘輪搖臂的連接采用花

44、鍵傳遞扭矩，有軸徑按GB114487知：取花鍵6M23(H7/f7)M26(H10/a11)M6(H11/d10)GB1144-87。_._.T=Kzhlrm仃p=0.7M6M1.1>dM12.25M30=1698MPa(4-4)式中T一傳遞扭矩,MPa;K一載荷不均勻系數(shù)，K=0.70.8;z齒數(shù)；h一齒面工作高度，對于矩形花鍵，h=(D-d)/2+2C；l'一齒的接觸長度；J一平均半徑，對于矩形花鍵，m=(D+d)/2；C一齒頂?shù)牡箞A半徑；Op許用擠壓應(yīng)力，MPa,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)力仃p=3060MPa,這里取。p=30MPa。滿足扭矩傳遞要求。花鍵結(jié)構(gòu)見圖4-3。5反作用力臂設(shè)計(jì)5.1 反作用力臂連接設(shè)計(jì)反作用力臂與機(jī)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(qiáng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊，這里選用的花鍵模數(shù)m=1.5,