1、 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） - PAGE 41 - 一 摘 要 為滿足特殊群體的需要，如醫(yī)院病房里剛做過手術(shù)的人，特別是屈膝下蹲不方便者，特別設計了便攜式可升降坐便器。該產(chǎn)品為機械設計產(chǎn)品，便于攜帶，可方便移動，可根據(jù)身高調(diào)整高度，無需排水系統(tǒng)，有垃圾袋即可。適用于多種場合。該產(chǎn)品的發(fā)明，填補了現(xiàn)有坐便器產(chǎn)品中無可升降坐便器的空白。 該坐便器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、安全舒適，主要運用于年老行動不便者，半身不遂者，住院病人和腿腳行動不便者，在其家屬的幫助下使用。也可以方便的攜帶便于野外出行及長途客運、貨運的司乘人員使用，從而大大方便了人們的生活。其升降裝置，便于操作，尤其是對于那些殘疾、腿腳不

2、便、半身不遂、中風偏癱患者，以及醫(yī)院的病人的家屬或護理人員，使用起來尤為方便，大大減輕了他們的工作量。 該便攜式可升降坐便器是應用活塞在外力作用下在液壓缸中上下運動從而帶動上面便池箱上升運動而設計的。液壓驅(qū)動升降器具有體積小、功能多、重量輕、無噪音、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、使用靈活、動力源廣、傳動效率高、使用壽命長等特點。關(guān)鍵詞：便攜式；可升降；坐便器Abstract For the special need of some people such as a patient just had a operation and squatted un convenient we designed th

3、e machinery product named carried conveniently style elevating d carried conveniently style This carried conveniently style elevating closes tool is convenient for carry and elevate, unneeded drainage system. Suitable for many occasions. The product filled in the blank of elevating closes tool in th

4、e market of available closes tool. The implement of simple structure, easy to use, safe and comfortable, is mainly used in older disabled, hemiplegia, inpatient and action inconvenience, the legs and feet with the help of their families. Can also convenient carrying is convenient for field trips and

5、 long distance passenger traffic, freight company by personnel use, thus greatly facilitate the life of people. The lifting device, easy operation, especially for the disabled, walking, hemiplegia, stroke patients with hemiplegia, the families of patients or nursing staff and hospital, use very conv

6、enient, greatly reduce their workload.The portable lifting toilet is the application of piston under the action of external force in the hydraulic cylinder moves up and down so as to drive the toilet box above ascending motion and design. Has the characteristics of small volume, multiple functions,

7、light weight, no noise, compact structure, convenient installation, flexible use, power source is wide, high transmission efficiency, long service life and other hydraulic lifter.Key words ： carried conveniently ； elevated ； closes tool目 錄 HYPERLINK l _Toc219689990 摘要1 HYPERLINK l _Toc219689990 Abst

8、ract21.前 言. 52.設計任務. 6 2.1 設計目的. 6 2.2 設計題目. 6 2.3 方案分析. 63.設計部分. 8 3.1 便池箱的設計. 8 3.2 座便器蓋的設計. 10 3.2.1 蓋板的設計. 11 3.2.2 端蓋的設計. 12 3.3 升降部分的設計. 13 3.3.1 設計內(nèi)容. 13 3.3.2 液壓缸的設計原則. 13 3.3.3 液壓缸的設計步驟. 13 3.3.4液壓缸的設計計算和校核. 13 3.3.5活塞的設計. 23 3.4 導向套的設計與計算. 24 3.4.1 最小導向長度H的確定.24 3.4.2 導向套的結(jié)構(gòu). 24 3.5 液壓缸的密封

9、設計. 25 3.5.1 靜密封的設計. 25 3.5.2 動密封的設計. 26 3.6 支承導向的設計. 26 3.7 防塵圈的設計. 27 3.8 液壓缸材料的選用. 27 3.9 底座和支架的設計. 28 3.10 箱體的設計. 30 3.11 托盤的設計. 32 3.12 單向閥的選型及安裝. 33 4.總 結(jié) .37 5.致 謝.38 6.參考文獻.39 1前 言 當今人們物資十分充裕，為更人性化，滿足各類人士的需求，創(chuàng)造了許多方便、舒適的用品。坐便器（俗稱馬桶）的舒適安全也越來越被人們所重視。如今，市場上各種類型的坐便器充斥著人們的視野，大眾型，豪華型、便攜式、升降式的，讓人們目不

10、暇接無所是叢。然而在看重商機的當今社會，人們往往只把目光放在利益上，卻忽視了一個更需要人們關(guān)注的人群那些老弱病殘的那些弱勢群體。為了方便這個特殊的群體，也為更好地體現(xiàn)社會的對他們的關(guān)愛，我們提供了這種新型的坐便器便攜式可升降坐便器。這種便攜式可升降坐便器隸屬于坐便器的一種，它是在那種大眾式坐便器的基礎上進一步簡化和加工組裝而成的，是特別為那些體弱病殘的人群而設計的。本課題設計的是一種小型的，經(jīng)濟型的坐便器便攜式可升降坐便器。該坐便器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、安全舒適，主要運用于年老行動不便者，半身不遂者，住院病人和腿腳行動不便者，在其家屬的幫助下使用。也可以方便的攜帶便于野外出行及長途客運、貨運的司

11、乘人員使用，從而大大方便了人們的生活。其升降裝置，便于操作，尤其是對于那些殘疾、腿腳不便、半身不遂、中風偏癱患者，以及醫(yī)院的病人的家屬或護理人員，使用起來尤為方便，大大減輕了他們的工作量。 該便攜式可升降坐便器是應用液壓驅(qū)動升降裝置在外力作用下做上下運動帶動上面便池箱上升運動而設計的。液壓驅(qū)動升降裝置具有體積小、功能多、重量輕、無噪音、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、使用靈活、動力源廣、傳動效率高、使用壽命長等特點。當搖動手柄時使活塞吸油推動支撐桿上升，當需要下降時只需要將閥門打開，油隨著自身重力下落到油箱，工作過程平穩(wěn)，簡單方便，使用舒適方便安全。并且經(jīng)濟實用，對于那些老弱病殘的群體、長途運輸中的司乘人

12、員以及野外出行的朋友們來說，是一款不可多得的生活工具。 2.設計任務2.1 設計目的 為了方便這個特殊的群體，也為更好地體現(xiàn)社會的對他們的關(guān)愛，我們提供了這種新型的坐便器便攜式可升降坐便器。這種便攜式可升降坐便器隸屬于坐便器的一種，它是在那種大眾式坐便器的基礎上進一步簡化和加工組裝而成的，是特別為那些體弱病殘的人群而設計的。2.2設計題目1）便攜式坐便器便池：其形狀為一個圓臺，類似臉盆形狀，上底和下底都為圓形，成75傾斜。下底直徑D=160mm，上底直徑D=280mm，總高度H=200mm，傾斜角度近似為752）升降裝置：升降部分上下升降高度100mm，整個工作環(huán)境的高度為280-380mm支

13、撐重量：=1000N，最大上升速度3m/min，總體高度為575-675總體最大寬度為4362.3 方案分析便攜式可升降坐便器的升降裝置：該產(chǎn)品主要由三個部分組成：盆體部分、升降部分和底盤部分，如圖所示。(1)盆體部分 主要包括三個零件：支撐、盆、翻蓋、座圈。三根鋼筋和托盤焊接作為支撐件，盤體放在托盤上，可方便取出清洗；盆上也可套方便袋，方便袋由座圈圧緊。(2)升降部分 采用液壓驅(qū)動，液壓驅(qū)動升降主要是利用搖桿、活塞和液壓缸傳動進行工作，在活塞吸油的作用下帶動上面便池箱上升運動的一種裝置。所有主要工作過程都是靠搖桿帶動活塞上下運動來工作的。便池箱是一個獨立的整體，兩個油管中各有一個小球，油管處

14、有一個和小球配合的凹槽，從而在上面可以自保持即在外加重力下固定不動，可以隨時方便的拆卸和安裝，用起來簡便，十分容易上手。(3)底盤部分 是由一個底盤、五個帶有剎車的萬向輪組成。使用時，可將坐便器拉到床邊，圧扳手，坐盆升起直至與床平齊，打開翻蓋，同時調(diào)整好位置后將輪子制動，可根據(jù)具體情況制動一個或幾個輪子，從而能夠保證穩(wěn)定性；壓下升降調(diào)節(jié)扳手，調(diào)節(jié)升降范圍，從而選擇一個合適的高度，以滿足不同情況下的需求；用完之后，合上翻蓋。壓著扳手的同時，向下圧盆體即可。主要特征(1)盆體由兩個托盤與五根支撐焊接在一起。支撐件采用51020鋼板切割而成；便盆是用白鐵加工而成；座圈用白色槊料切割打磨可以增強舒適度

15、，厚度為5mm，強度和剛度足夠。(2)底盤由l=1500mm的圓管彎成環(huán)狀，與四個短圓管焊在一起，中間是一個作為，圓環(huán)上裝有五個M5的螺紋孔，五個帶剎車的槊料輪子通過螺紋連接在鋼管上。(3)翻蓋和坐圈采用白色槊料切割而成，翻蓋可以靠在扶手上，方便病人作靠背；座圈除了為了坐得舒服外，還可用來圧方便袋。便池箱由箱蓋和箱體本身兩部分組成。其中箱蓋和箱體屬于兩個獨立的模塊。箱體上端有一個開了槽的導軌，箱蓋可以通過導軌方便的在箱體上安裝和取出。使用時，只需要沿導軌抽出箱蓋即可，同理，不用時，只需沿導軌插入箱蓋即可，使用方便。 3.設計部分3.1 便池箱的設計便池的加工工藝：機械零件毛坯材料的選擇為了便于

16、攜帶，便池毛坯零件用注塑成型的塑料。能耗少 塑料可采用注塑，擠出，吹塑等工藝成形。成形工藝簡單，能耗低，與金屬制件相比，每加工一噸塑料制品可節(jié)省耗能50%，節(jié)約工時540個，模具投入費僅為加工金屬件的1/3。質(zhì)量輕 主要工程塑料的相對密度為11.5左右，比水略重。一般為剛，鐵的1/4。鋁合金的1/2，約為大多數(shù)有色金屬的1/81/5。這對減輕機器自身重量、節(jié)約能源具有十分重要的意義。強度高化學穩(wěn)定性好 塑料對酸、堿及一般有機溶劑均有良好的耐腐蝕性能。優(yōu)良的電絕緣性在較寬的溫度范圍內(nèi)，具有優(yōu)異的抗沖擊性，耐疲勞性，減磨，耐磨，自潤滑等性能良好。尺寸穩(wěn)定性好。能進行精密成形。缺點： 塑料的耐熱性較

17、差，剛性差，導熱性差，長期受力作用時會發(fā)生“蠕變”現(xiàn)象，而且塑料易發(fā)生“老化”。 便池材料：聚酚氧（或氟塑料）聚酚氧材料的特點：聚酚氧，又稱苯氧樹脂，具有優(yōu)良的力學性能，較高的剛性、強度、硬度和韌性 ，沖擊強度可與聚碳酸酯相比。抗蠕性能與多數(shù)熱塑料相比是屬于優(yōu)等的。它在不同的環(huán)境條件下能保持良好的尺寸穩(wěn)定性和精密的尺寸公差。由于成形收縮率僅為0.3%，故能得到尺寸精密的成型零件。吸水性也很小，能耐酸、堿的侵蝕。 缺點是：耐溶性差，熱變形溫度較低，在1.86MPa載荷下的熱變形溫度是87C。 用途：用來制造精密的汽車零件，計算機，儀表零件，板座框骨架及各種裝飾用的塑料等。聚酚氧的另一個重要的用途

18、是作為結(jié)構(gòu)黏合劑和涂料使用。如把釘子敲入聚酚氧板材中，不但不會破裂，相反，這些釘子還能長期牢固地鉸合在塑料內(nèi)。還可以作為酚醛等熱固性樹脂的撓性的改良劑。氟塑料：是含氟的塑料，名稱又稱塑料王，它與其它塑料相比，具有更優(yōu)越的乃高低溫，乃腐蝕，乃氣候性，電絕緣性，不吸水及低摩擦系數(shù)等特性。其中尤以聚四氟乙烯最為突出。長期使用溫度范圍為-195C+250C，高溫下工作240小時，其力學性能不降低，而且還具有比較突出的低摩擦系數(shù)（0.04），是塑料中最低的一種。電性能方面具有無極性，不吸濕，乃熱等優(yōu)點，因此是一種優(yōu)良的電絕緣材料。缺點是不能采用注射成形，只能用粉末冶金那樣的燒結(jié)方法成形。通過比較及結(jié)合實

19、際材料的經(jīng)濟性及加工工藝來考慮，選擇聚酚氧作為便池材料。便攜式坐便器便池箱：其形狀為一個圓臺，類似臉盆形狀，上底和下底都為圓形，成75傾斜。下底直徑D=160mm，上底直徑D=280mm，總高度H=200mm，傾斜角度近似為75便池箱采用塑料注塑而成大致形狀如圖1： 圖1 便池箱3.2 座便器蓋的設計 本實用新型涉及一種座便器蓋結(jié)構(gòu)，包括蓋本體上的蓋板和端蓋，蓋板和端蓋活動連接于座便器上，其特點是在蓋板和端蓋各設置有緩沖裝置，該裝置具有很好的緩沖控制功能，既能同時緩沖控制于蓋板和端蓋，又能單一分別緩沖控制。當座便器蓋掀起或落下時，不會快速與座便器具硬性地接觸，消除了相互之間碰擊后發(fā)出的響聲和噪

20、音，座便器具的使用壽命延長。 其形狀為一個圓臺，類似圓形板塊形狀，外形美觀大方，與座便器外形緊密結(jié)合。緩降，安靜，安全，最大化的保護缸體不受到猛烈的撞擊使用舒適牢固。表面防污，光潔耐用。座便器蓋材料同上便池箱。3.2.1 蓋板的設計便攜式坐便器蓋板：蓋板圓形直徑D=340mm，厚度H=6mm。蓋板選用同種材料大致形狀及相關(guān)參數(shù)如圖2：圖2.蓋板3.2.2 端蓋的設計便攜式坐便器端蓋選用同種材料大致形狀及相關(guān)參數(shù)如圖3：圖.3 端蓋3.3升降部分的設計3.3.1 設計內(nèi)容液壓缸一般由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置及排氣裝置等部分組成。其中緩沖裝置和排氣裝置是否需要應視具體應用場合而

21、定，其他裝置是必不可少的。 液壓缸的設計是整個液壓系統(tǒng)設計中的一部分，它通常是在對整個系統(tǒng)進行工況分析所后進行的。其設計內(nèi)容為確定各組成部分（缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、排氣裝置等）的 結(jié)構(gòu)形式、尺寸、材料及相關(guān)技術(shù)要求等，并全部通過所繪制的液壓缸裝配圖和非標準零件工作圖反映這些內(nèi)容。3.3.2 液壓缸的設計原則 液壓缸結(jié)構(gòu)確定以后，需進行具體設計和計算。設計時，一般要注意以下幾個原則： (1)保證液壓缸能獲得所要求的往復運動的速度、行程和作用力； (3)保證液壓缸每個零件有足夠的強度、剛度和壽命； (3)在合理選擇液壓泵供油壓力和流量的條件下，以盡量減小液壓缸的尺寸； (4)最好使活

22、塞桿在工作時受拉力作用，以免產(chǎn)生縱向彎曲， (5)液壓缸應盡量避免承受側(cè)向載荷； (6)液壓缸軸線應與被拖動機構(gòu)的運動方向一致， (7)長液壓缸活塞桿伸出時應盡量避免下垂； (8)液壓缸各部的密封要可靠，泄漏少摩擦力小； (9)由于溫度變化而引起伸長時，液壓缸不能因受約束而產(chǎn)生撓曲； (10)根據(jù)機械設備的要求，選擇合適的緩沖、防塵和排氣裝置； (11)液壓缸的結(jié)構(gòu)設計應充分注意零件加工和裝配的工藝性， (12)液壓缸的各結(jié)構(gòu)要素，要采用標準系列尺寸，盡量選用經(jīng)常使用的標準件和密封件； (13)制造容易，維修簡單，成本低廉。3.3.3 液壓缸的設計步驟設計液壓缸時，應根據(jù)已經(jīng)確定的條件靈活選擇

23、設計程序，反復進行計算，一般可參考下列步驟進行： (1)進行工作情況分析。根據(jù)負載機構(gòu)的動作要求，選擇適當?shù)囊簤焊捉Y(jié)構(gòu)，安裝方式，密封形式，緩沖、排氣、防塵裝置； (2)根據(jù)液壓缸的承裁力，如有效工作負栽、重力、摩擦力、慣性力等外作用力，確定液壓缸在行程各階段上負載的變化規(guī)律以及必須提供的動力數(shù)據(jù)； (3)根據(jù)液壓缸必須輸出的動力數(shù)據(jù)和選定的油液工作壓力，確定活塞及活塞桿的直徑； (4)根據(jù)液壓缸的運動速度、活塞與活塞桿的直徑，確定液壓泵的流量；0注：以液壓缸作用力為主的設計，按此順序進行。以液壓缸運動速度為主的設計，第（3）步應根據(jù)液壓缸的工作速度選用工作油的流量確定活塞及活塞桿直徑；第(4

24、)步根據(jù)液壓缸壓力，活塞及活塞桿直徑，確定液壓泵的壓力。因為活塞與活塞桿直徑對液壓缸作用力和運動速度都有影響。因此確定工作油液的壓力和流量時，應作綜合考慮。 (5)選擇缸筒材料，計算外徑； (6)選擇缸蓋和缸底的結(jié)構(gòu)形式計算它們的厚度及其與缸筒的連接強度； (7)活塞桿直徑與液壓缸最大工作長度之比大于1：10時（即l10d），應進行活塞桿縱向彎曲強度的校核； (8)必要時，設計緩沖、徘氣、防塵等裝置； (9)繪制液壓缸裝配圖和零件圖； (10)審定全部設計計算資料、圖紙及其他技術(shù)文件。 3.3.4液壓缸的設計計算與校核1.液壓缸工作壓力的確定液壓缸所能克服的最大負載力F與有效工作面積A的關(guān)系為

25、 F=AP式中F-液壓缸最大負載（為工作負載、摩擦力和慣性力之和）； P-液壓缸工作壓力； A-液壓缸活塞有效工作面積；若系統(tǒng)的額定壓力已確定，則取系統(tǒng)壓力為設計壓力，液壓缸的工作壓力課根據(jù)最大負載參照表4-1選取，選擇適當?shù)墓ぷ鲏毫κ且粋€很重要的問題，應從結(jié)構(gòu)尺寸、經(jīng)濟性等方面進行全面考慮。壓力選得過低，系統(tǒng)所需流量大，對工作平穩(wěn)性、可靠性、密封性及降低噪聲有利，但會使液壓缸內(nèi)經(jīng)增大、質(zhì)量增大；反之，壓力選得過高，會使密封復雜化，并且對液壓缸的強度、剛度要求高，同時會導致?lián)Q向沖擊大等缺點，對液壓缸的制造精度要求提高，使容積效率降低，優(yōu)點是可以減小液壓缸尺寸。應綜合各種因素，合理確定工作壓力。

26、液壓件的額定壓力是指在指定的工作條件下液壓件能夠長期正常作的壓力，又稱公稱壓力。液壓缸設計壓力的數(shù)值應等于額頂壓力的值。表4-1 不同負載條件下的工作壓力負載F/KN50液壓缸的工作壓力p/MPa2.液壓缸壁厚的計算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。本設計按照薄壁圓筒設計，其壁厚按薄壁圓筒公式計算為： (該設計采用無縫鋼管) =100110（無縫鋼管），取=100 由計算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程

27、中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗法選取壁厚：=8mm3.缸體外徑尺寸的計算 缸體外徑 查機械手冊表：外徑取76mm4.缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 按強度要求可用下式進行近似計算： 式中： D缸蓋止口內(nèi)徑(mm) T缸蓋有效厚度(mm) T4.74mm5.最小導向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點距離為H，稱為最小導向長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設計時必須保證有一定的最小導向長度。 對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足： 式中：L液壓缸的最大行程(mm) D液壓

28、缸內(nèi)徑(mm)取H=65mm6.活塞寬度B的確定 活塞的寬度B一般取B=（0.6-1.0）D 即B=（0.6-1.0）63=（37.8-63）mm取B=60mm7.缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內(nèi)徑D的20-30倍。 即：缸體內(nèi)部長度250+55=305mm 缸體長度（20-30）D=（1260-1890）mm 即取缸體長度為510mm8.液壓缸進、出油口尺寸的確定 液壓缸的進、出油口可布置在端蓋或缸筒上，進、出油口處的流速不大于5m/s，油口的連接形式為螺紋連接或法蘭連接。 根據(jù)液壓缸

29、螺紋連接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及16MPa小型系列單桿自（GB/T2878-93）及16MPa小型系列的單桿液壓缸油口安裝尺寸（ISO8138-1986）確定。進出油口的尺寸為M16x1.5。連接方式為螺紋連接。9.液壓缸活塞桿直徑d的確定 由已知條件可查表23.633（GB/T2348-1993），取d=45mm。 查表知，45鋼的屈服強度 按強度條件校核： 所以符合要求。4、活塞桿強度校核： 45號鋼的許用應力= =560/1.5=373Mpa 式中 d-活塞桿直徑； F-液壓缸負載； -活塞桿材料許用應力，= ，為材料的抗拉強度，為安全系數(shù)，一般取1.4； -空心活

30、塞孔徑，對實心桿=0。 =1.5，F(xiàn)=30000N，=63mm=0.03256 m=32.56 mm，而d=45，故d32.56 mm，活塞桿強度符合要求.故選擇活塞桿直徑d=45mm滿足強度要求。10.活塞桿的結(jié)構(gòu)設計：活塞桿的外端頭部與負載的拖動機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作中產(chǎn)生偏心負載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應根據(jù)負載的具體情況，選擇適當?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)，見下表：活塞桿端部結(jié)構(gòu)根據(jù)本次設計的負載情況及其他因素，選擇活塞桿端部結(jié)構(gòu)為單耳環(huán)。采用單耳環(huán)型連接，活塞桿端部耳環(huán)尺寸的選擇，見下表端部尺寸（耳環(huán)型連接） （mm）根據(jù)缸徑D=100mm,工作壓力P=4MPa,單

31、耳環(huán)材料選用45號鋼，并參考上表可得： CD=MR1=40mm,EW=1.2CD=48mm. 液壓缸活塞桿的螺紋尺寸的選擇: 壓缸活塞桿螺紋尺寸系列（mm）壓缸活塞桿螺紋形式（GB/T2350-1980）結(jié)合本次設計的參數(shù)，選擇活塞桿螺紋尺寸直徑與螺DL為M362，螺紋長L為短型50mm.11.活塞桿的導向、密封與防塵：常見的活塞桿的密封與防塵結(jié)構(gòu)如下表：本次設計中活塞桿與防塵結(jié)構(gòu)采用O型密封圈形式的O型密封圈3.3.5活塞的設計：由于活塞在液壓力的作用下，沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和

32、活塞的表面配合，間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，是液壓缸達不到要求的設計性能。因此在結(jié)構(gòu)上映慎重考慮。一般常用的密封結(jié)構(gòu)及特點見下表結(jié)合本設計的情況。活塞與缸底的密封結(jié)構(gòu)選擇O型密封圈的第一種活塞與活塞桿的連接方式見下表本此選擇螺紋連接的第一種連接形式。3.4導向套的設計與計算：3.4.1最小導向長度H的確定：當活塞桿全部伸出時，從活塞支撐面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度。如果導向長度過短。將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設計時必須保證液壓缸有一定的最小導向長度。對于一般液壓缸，最小導向長度應滿足下式要求：HL/20+D/2

33、式中 L-最大工作行程（m） D-缸筒內(nèi)徑（m）由前面的數(shù)據(jù)可知，L=0.8m,D=0.1m,代入公式HL/20+D/2得：HL/20+D/2=0.8/20+0.1/2=0.09m=90mm 活塞寬度B的計算：活塞寬度B取B=(0.61.0)D=(0.61.0)100=(60100) mm取B=80mm 導向套滑動面的長度A，在缸徑小于80mm時取 A=(0.61.0)D當缸徑大于80mm時取A=(0.61.0)由前面的數(shù)據(jù)可知，D=100mm80mm.故取A=(0.61.0)=(0.61.0)36=21.6取=30mm. 中隔圈K的長度C:由公式H=1/2(A+B)+C,得：C=H-1/2(

34、A+B)=100-1/2(30+80)=45mm3.4.2導向套的結(jié)構(gòu)： 導向套有普通導向套、易拆導向套、球面導向套、靜壓導向套等，可按工作情況適當選取。（1）普通導向套：這種導向套安裝在支撐座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用并可以張開密封圈唇邊而起密封作用。（）易拆導向套： 這種導向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當導向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸段該和活塞桿就能進行，維修十分方便。它適用于工作條件比較惡劣，需要經(jīng)常更換導向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。（3）球面導向套： 這種導向套的外球面和端蓋接觸，當活塞桿受一偏心負載而引起方向偏斜時，導向套可以自動調(diào)位，使向套軸線始終與

35、運動方向一致，不產(chǎn)生“憋徑”現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。（4）靜壓導向套：活塞桿往復運動頻率高、速度快、震動大的液壓缸。可以采用靜壓導向套。由于活塞桿與導向套之間有壓力油膜，不存在它們之間的直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦系數(shù)小、無磨損、能吸收震動、同心高度，但制造復雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)本次設計采用普通導向套，安裝在端蓋上。3.5液壓缸的密封設計液壓缸要求低摩擦，無外漏，無爬行，無滯澀，高響應，長壽命，要滿足伺服系統(tǒng)靜態(tài)精度，動態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導向的設計極為重要，不能簡單的延用普通液壓缸的密封和支承導向。因此設計密封時應考慮的

36、因素：用于微速運動（3-5mm/s）的場合時，不得有爬行，粘著滯澀現(xiàn)象。工作在高頻振動的場合的，密封摩擦力應該很小且為恒值。要低摩擦，長壽命。工作在食品加工、制藥及易燃環(huán)境的伺服液壓缸，對密封要求尤為突出，不得有任何的外滲漏，否則會直接威脅人體健康和安全。工作在諸如冶金、電力等工業(yè)部門的，更換密封要停產(chǎn)，會造成重大經(jīng)濟損失，所以要求密封長壽命，伺服液壓缸要耐磨。對于高速輸出的伺服液壓缸，要確保局部過熱不會引起密封失效，密封件要耐高溫，要有良好的耐磨性。工作在高溫、熱輻射場合的伺服液壓缸，其密封件的材料要有長期耐高溫的特性。工作介質(zhì)為磷酸酯或抗燃油的，不能用礦物油的密封風材料，要考慮他們的相容性

37、。伺服液壓缸的密封設計不能單獨進行，要和支承導向設計統(tǒng)一進行統(tǒng)籌安排。3.5.1靜密封的設計靜密封的設計要確保固定密封處在正常工作壓力的1.5倍工作壓力下均無外泄露。靜密封通常選用O形橡膠密封圈。根據(jù)GB3452.1-92標準，查通用O形密封圈系列（代號G）的內(nèi)徑、截面及公差。 由液壓缸裝配草圖確定：選用 633.55 G GB3452.1 一個 362.65 G GB3452.1 一個3.5.2動密封的設計動密封的設計直接關(guān)系著伺服液壓缸性能的優(yōu)劣，其設計必須結(jié)合支承導向的設計統(tǒng)籌進行。活塞與缸筒之間用Y型密封圈。根據(jù)液壓傳動與控制手冊表13-23，查得用226編號的O型密封圈,其尺寸為50

38、.393.53.活塞桿與端蓋之間用Y型密封圈,它使雙作用元件具有良好的性能,抗擠壓性好,尺寸穩(wěn)定,摩擦力小,耐磨、耐腐蝕性強.3.6支承導向的設計伺服液壓缸的支承導向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸,相互摩擦,產(chǎn)生磨損,從而達到降低摩擦,減少磨損,延長壽命,起到導向和支承側(cè)向力的作用.導向環(huán)的特點: 避免了金屬之間的接觸;具有高的徑向交荷承觸力;能補償邊界力;具有強耐磨性和高壽命;摩擦力小;能抑制機械振動;有良好的防塵效果,不允許外界異物嵌入;保護密封件不受過分擠壓;導向時即使無潤滑也沒有液動力方面的問題;結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便;維修費用小.導向環(huán)的作用:導向環(huán)安裝在活塞

39、外圈的溝槽內(nèi)或活塞桿導向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi),以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導向套的同軸度,并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力,用來對活塞桿導向.根據(jù)表24.7-13查得選用GST5908-0630的導向環(huán).導向套的選用為其導向長度A=(0.6-1.0)D=(37.8-63)mm, 取A=40mm3.7防塵圈的設計 為防止落入活塞桿的塵埃，隨著活塞桿的伸縮運動被帶進端蓋和缸筒內(nèi)，從而使密封件和支承導向環(huán)受到損失和過早的磨損，所以，伺服液壓缸還設計安裝防塵圈。 防塵圈的選擇原則：不給伺服液壓缸增加摩擦；不產(chǎn)生爬行；不粘著滯澀；不磨損活塞桿。 防塵圈的選擇不當，會引起摩擦力的增加，將保護活塞桿表面起潤滑作用的

40、粘附性油膜層刮下來，造成粘附性滲漏，這種滲漏在原理上是允許的。防塵圈的作用：以防止活塞桿內(nèi)縮時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。 綜上所述，經(jīng)查表13-28（液壓傳動與控制手冊），選用丁型無骨架防塵圈，尺寸為45mm3.8液壓缸材料的選用缸筒 缸筒材料：常用20、35和45號鋼的無縫鋼管。由于缸筒要與法蘭焊接在一起，故選用45號鋼的無縫鋼管。 缸筒和缸蓋的連接方式：法蘭連接；特點是結(jié)構(gòu)較簡單、易加工、易裝卸，使用廣泛，外形尺寸大，重量大。缸蓋的材料為HT200，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.2-0.4um。內(nèi)徑用H8的配合；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；內(nèi)表面母線直線度在

41、45.0mm長度上，不大于0.03mm；缸體端面對軸線的垂直度在直徑上每100mm上不大于0.04mm；缸體和端蓋采用螺紋連接，用內(nèi)六角螺栓。活塞 活塞的結(jié)構(gòu)形式應根據(jù)密封裝置的形式來選擇，密封形式根據(jù)工件條件而定。活塞桿活塞桿的外端結(jié)構(gòu) 活塞桿外端與負重連接，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作要求而定。活塞桿的內(nèi)端結(jié)構(gòu) 活塞桿的內(nèi)端與活塞連接。所有形式均需有鎖緊措施，以防止工作時由于往復運動而松開。活塞桿與活塞之間還需安裝密封，采用緩沖套的螺紋連接。活塞桿導向套 活塞桿導向套裝在液壓缸的有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來對活塞桿導向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性。外側(cè)裝有防塵圈，防止活塞桿內(nèi)縮時把雜質(zhì)、

42、灰塵和水分帶進密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。緩沖裝置 當工作機構(gòu)質(zhì)量較大，運動速度較高時，液壓缸有較大的動量。為了減少液壓缸在行程終端由于大的動量造成的液壓沖擊和噪音，必須采用緩沖裝置。當停止位置不要求十分準確時，可在回路中設置減速閥和制動閥，也可以在缸的末端設置緩沖裝置。 3.9底座和支架的設計1.主體部分材料選擇： 底座和支架材料的選擇：由于要考慮便攜方面，質(zhì)量應該要盡量輕，但同時還要滿足一定的強度和剛度。我們知道，鋁及鋁合金在工上是僅次于剛的一種重要金屬，尤其是在航空、航天、電力工業(yè)及日常生活用品中得到廣泛應用。鋁的熔點為660.37，密度為2.7g/cm3,具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)體。

43、鋁的強度和硬度都很低（），塑性很好（）。所以鋁適合各種冷、熱壓力加工，制成各種形式的材料，如絲、線、箔、片、棒、管和帶等。根據(jù)鋁中雜質(zhì)的含量不同，鋁分為工業(yè)高純鋁和工業(yè)純鋁。雖然鋁的強度低，不宜做承力結(jié)構(gòu)材料用，但在鋁中加入硅、銅、鎂、鋅錳等合金元素而制成的鋁基合金，其強度比純鋁高幾倍，可用于制造承受一定的載荷的機械零件。又由于本升降裝置承受的載荷很輕，因此可以采用鋁合金來作為支撐與底座的材料/。型號為：類別代號化學成分/力學性能用途硬鋁合金LY1ZuMgMnZn其他2.2-3.00.2-0.53002470中等強度的結(jié)構(gòu)零件，如骨架、摸段的固定接頭、支柱、齒輪槳葉片，局部墩粗的零件、螺栓和餾

44、釘。 表8 硬鋁合金型號具體相關(guān)參數(shù)見零件圖。腳架材料的選擇由于腳架僅僅是方便人們靠腳的，屬于一種輔助裝置，無須考慮受力的相關(guān)因數(shù)，從整體考慮，我們選擇鋁合金材料。支架由于要承受較高的力的作用，又由于下部運動的輪子是是通過焊接的。如果直接焊接在底座上，很容易由于焊接的問題從而影響整體的工作性能，同時由于底座是一個空心的支撐體，不容易焊接，且焊接效果較差。故通過一個支撐體支撐底座及以上的重量。由于只需要考慮強度和焊接性。綜合考慮經(jīng)濟及加工的可行性，選用Q 235材料。2.底座和支架相關(guān)零件圖如下圖：（1）底座 圖.4 底座（2）支架圖.5 支架 3.10箱體的設計箱體設計首先要考慮箱體內(nèi)零件的布

45、置及與箱體外部零件的關(guān)系，如車床按兩頂尖要求等高，確定箱體的形狀和尺寸，此外還應考慮以下問題： 1.滿足強度和剛度要求。對受力很大的箱體零件，滿足強度是一個重要問題；但對于大多數(shù)箱體，評定性能的主要指標是剛度，因為箱體的剛度不僅影響傳動零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。 2.散熱性能和熱變形問題。箱體內(nèi)零件摩擦發(fā)熱使?jié)櫥驼扯茸兓绊懫錆櫥阅埽粶囟壬呤瓜潴w產(chǎn)生熱變形，尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應力，對箱體的精度和強度有很大的影響。 3.結(jié)構(gòu)設計合理。如支點的安排、筋的布置、開孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設計等均要有利于提高箱體的強度和剛度。 4.工藝性好。包括毛坯制造、機械加工及熱處

46、理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運輸、維護修理等各方面的工藝性。 5.造型好、質(zhì)量小。 設計不同的箱體對以上的要求可能有所側(cè)重。 箱體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 及相關(guān)參數(shù)如下圖：圖.6 箱體 3.11托盤的設計托盤主要有以下5個特點：1,免消毒，免檢疫，出入境方便快捷；2,產(chǎn)品托盤外型美觀，同時具有高抗壓，高承重性能；3,可有效避免傳統(tǒng)托盤的木結(jié)、蟲蛀、色差、濕度高等缺點；4,防水性能好，生產(chǎn)工藝簡單；5,使用適應性強。 托盤由于要承受一定的重量，且從自重和安全性考慮，選擇以45鋼為材料。托盤具體尺寸及相關(guān)參數(shù)如圖 圖.7 托盤3.12單向閥的選型及安裝單向閥的簡介：啟閉件靠介質(zhì)流動和力量自行開啟或關(guān)閉，以

47、防止介質(zhì)倒流的閥門叫單向閥。單向閥屬于自動閥類，主要用于介質(zhì)單向流動的管道上，只允許介質(zhì)向一個方向流動，以防止發(fā)生事故。單向閥的結(jié)構(gòu)：單向閥：按結(jié)構(gòu)劃分，可分為升降式單向閥、旋啟式單向閥和蝶式單向閥三種。升降式單向閥可分為立式和臥式兩種。旋啟式單向閥分為單瓣式、雙瓣式和多瓣式三種。蝶式單向閥為直通式、以上幾種單向閥在連接形式上可分為螺紋連接、法蘭連接和焊接三種。單向閥的選用：1.單向閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。 2.對于DN50mm以下的低壓單向閥，宜選用蝶式單向閥、立式升降單向閥和隔膜式單向閥；對于DN大于200mm、小于1200mm的中低壓單向閥，宜選用無磨

48、損球形上回閥；對于DN大于50mm、小于2000mm的低壓單向閥，宜選用蝶式單向閥和隔膜式單向閥。 3.隔膜式單向閥適用于易產(chǎn)生水擊的管路上，隔膜可以很好地消除介質(zhì)逆流時產(chǎn)生的水擊，但受溫度和壓力限制，一般使用在低壓常溫管道上。 4.對于要求關(guān)閉時水擊沖擊比較小或無水擊的管路，宜選用緩閉旋啟式單向閥和緩閉蝶式單向閥。單向閥的常見故障及處理方法：閥瓣打碎介質(zhì)倒流引起閥瓣打碎的原因是：單向閥前后介質(zhì)壓力處于接近平衡而又互相“拉鋸”的狀態(tài)，閥瓣經(jīng)常與閥座拍打，某些脆性材料（如鑄鐵、黃銅等）做成的閥瓣就被打碎。預防的辦法是采用閥瓣為韌性材料的單向閥。介質(zhì)倒流的原因是：1.密封面破壞； 2.夾入雜質(zhì)。修

49、復密封面和清洗雜質(zhì)，就能防止倒流。單向閥的安裝：1.在管線中不要使單向閥承受重量，大型的單向閥應獨立支撐，使之不受管系產(chǎn)生的壓力的影響。 2.安裝時注意介質(zhì)流動的方向應與閥體所票箭頭方向一致。 3.升降式垂直瓣單向閥應安裝在垂直管道上。 4.升降式水平瓣單向閥應安裝在水平管道上。 4.總 結(jié)畢業(yè)設計一做完，大學生涯也就算畫上一個句號了，這是大學生涯里最后一個任務，所以拿到這個任務的時候，百感交集，大學生涯的一幕幕像放電影一樣，在眼前不斷放映，大學就這樣過去了，這次設計也算是我對大學生涯的一個回顧。所以我格外珍惜這次做畢業(yè)設計的機會。忙忙碌碌的那幾周，寢室圖書館兩邊跑，緊張而又辛苦的畢業(yè)設計就這樣結(jié)束了，當我快要完成老師下達的任務時好高興，一直以來都害怕CAD，總是說自己不會電腦畫圖，看看自己畫的那些圖紙才知道，原來我也可以畫，只是不太熟練，很多技巧都是向同學請教。說實話，畢業(yè)設計真的有點累，因為自己比較笨，熬了好多次通宵。當我清理自己的設計成果時，仔細回味這段設計過程，真的學了很多很多東西。在本次畢業(yè)設計中，把我在這