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1、l 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 单缸液压压力机单缸液压压力机 SINGLE CYLINDER HYDRAULIC PRESS 学院 部 机械工程学院 专业班级 机设 班 学生姓名 指导教师 副教授 年 6 月 4 日 l 单缸液压压力机浅谈 摘要 本次设计主要内容有 做了液压压力机的总体结构设计和液压系统的设计 选择 了液压元件的型号 分析了系统的工作原理 设计了液压缸 完成了液压缸的总体设 计 绘制了压力机的总体装配图 液压系统图和液压缸的装配图 关键词 关键词 液压液压压力机 压力机 液压缸液压缸 液压系统液压系统 l DESIGN OF SINGLE CYLINDER HYDR
2、AULIC PRESS ABSTRACTABSTRACT The main elements of this design are finish the structural design of the overall design and hydraulic system of the hydraulic press and select models of hydraulic components analysis the working principle design a hydraulic cylinder and hydraulic cylinder completed overa
3、ll design rendering the overall assembly drawing presses hydraulic system and hydraulic cylinder map of the assembly drawing KEYWORDS Hydraulic Press Hydraulic cylinder Hydraulic System l 前 言 毕业论文是对毕业生所学的专业基础知识和研究能力 自学能力以及各种综合能 力的检验 通过做毕业论文 可以使学生在综合能力 治学方法等方面得到锻炼 使 之进一步理解所学专业知识 扩大知识面 毕业设计是学生即将完成学业的最
4、后一个重要环节 它既是对学校所学知识的全 面总结和综合应用 又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端 毕业 设计是作者对所学知识理论的检验与总结 能够培养和提高设计者独立分析问题和解 决问题的能力 使学生学习并掌握科学研究 工程设计和撰写技术报告的基本方法 毕业论文具有学术论文性质 应能表明作者在科学研究工作中取得的新成果或提出的 新见解 是作者的科研能力与学术水平的标志 毕业论文具有学术论文所共有的一般 属性 应按照学术论文的格式写作 在毕业论文的选题与写作中 要注意适应经济 社会发展需要 注意理论结合实 际 特别强调对培养学生的创新精神科研能力水平 本次毕业设计涉及的知识面有液压
5、传动 零件设计 加工工艺 金属材料 公差 配合 CAD 制图等多方面知识 设计过程中要求具备清晰的设计思路 具体的设计方 案和步骤 准确的设计参数和计算分析 通过毕业设计 提高 巩固 扩大了自己所学到的理论知识和技能 提高自己设 计计算 制图 编写技术文件的能力 培养了我对机械设计独立分析问题和解决问题 的能力 帮助我初步树立了正确的实际思想 掌握了一定的机械设计方法步骤和思路 为以后的学习和设计工作打下良好的基础 由于本人水平有限 设计中尚有许多不足之处 还望审阅老师给予批评和指正 l 目录目录 摘要 中文 I 摘要 英文 II 前 言 III 1 压力机概述 3 1 1 压力机发展的概况
6、3 1 2 压力机工作原理 4 1 2 1 压力机功能简介 4 1 2 2 压力机的工作原理简介 6 2 液压机总体结构设计 8 2 1 压力机总体设计结构及要求 8 2 2 立柱的强度计算 8 2 3 横梁的强度计算 9 2 4 油箱的设计 9 3 压力机的液压系统设计 10 3 1 设计参数和应满足的条件 10 3 1 1 设计参数 10 3 1 2 设计要求分析 10 3 2 工况分析并确定初步液压缸直径 10 3 2 1 负载分析初步确定各工况的负载和速度 10 3 2 2 初步确定液压缸的直径 11 3 3 液压系统的拟定 12 3 4 液压系统的工作原理 14 3 4 1 液压缸的
7、工作分析 14 3 4 2 液压系统的特点 15 3 5 液压元件的计算和选择 16 3 5 1 液压缸的计算和选择 16 3 5 2 液压泵和电动机的选择 16 3 5 3 油箱的选择 17 3 5 4 管路内径的选择 18 3 5 5 滤油器 19 l 3 5 6 阀类元件的选择 20 3 6 液压系统主要性能的验算 21 4 液压缸的设计 23 4 1 基本参数 23 4 2 缸筒的计算 23 4 2 1 材料的选择 23 4 2 2 缸筒厚度的计算 23 4 2 3 油口直径的选择 24 4 2 4 缸底厚度的计算与选择 25 4 2 5 中间法兰的设计 25 4 2 6 缸体的技术要
8、求 27 4 3 活塞 27 4 3 1 活塞杆的计算 27 4 3 2 活塞的材料及要求 29 4 4 活塞杆的设计与计算 29 4 4 1 活塞杆设计 29 4 4 2 活塞杆材料及技术要求 30 4 5 导向套的设计与计算 31 4 6 油口的设计与计算 33 5 安装使用与维修 35 结论 36 参考文献 37 致谢 38 l 1 压力机概述 1 1 压力机发展的概况 压力机的发展历史只有 100 年 压力机是伴随着工业革命的的进行而开始发展的 蒸汽机的出现开创了工业革命的时代 传统的锻造工艺和设备逐渐不能满足当时的要 求 因此在 1839 年 第一台蒸汽锤出现了 此后伴随着机械制造业
9、的迅速发展 锻件 的尺寸也越来越越大 锻锤做到百吨以上 即笨重又不方便 在 1859 1861 年维也纳 铁路工厂就有了第一批用于金属加工的 7000KN 10000KN 和 12000KN 的液压机 1884 年英国罗切斯特首先使用了锻造钢锤用的锻造液压机 它与锻锤相比具有很好的优点 因此发展很快 在 1887 1888 年制造了一系列锻造液压机 其中包括一台 40000KN 的 大型水压机 1893 年建造了当时最大的 12000KN 的锻造水压机 在第二次世界大战后 为了迅速发展航空业 美国在 1955 年左右先后制造了两台 31500KN 和 45000KN 大型模锻水压机 近二十年来
10、 世界各国在锻造操作机与锻造液压机联动机组 大型模锻液压机 挤压机等各种液压机方面又有了许多新的发展 自动测量和自动控制的新技术在液压 机上得到了广泛的应用 机械化和自动化程度有了很大的提高 再来看一下我国的情况 在解放前 我国属于半殖民地半封建社会的国家 没有 独立的工业体系 也根本没有液压机的制造工业 只有一些修配用的小型液压机 解放后我国迅速建立独立自主的完整的工业体系 同时仿造并自行设计各种液压 机 同时也建立了一批这方面的科研队伍 到了六十年代 我国先后成套设计并制造 了一些重型液压机 其中有 300000KN 的有色金属模锻水压机 120000KN 有色金属挤压 水压机等 特别是近
11、十年来 又有了一些新的发展 比如 设计并制造了一批较先进 的锻造水压机 并已向国外出口 与此相应的 我国也陆续制造了各种液压机的系列 及零部件标准 但是 我们也应清楚地意识到我们与发达国家相比还有很大的差距 还不能满足 国民经济和国防建设的需要 许多先进的设备和大型机仍需进口 目前应充分发挥我 们的优势 加强我国在这方面的竞争力 这不仅是有助于我们从制造业大国向制造业 强国的转变也是国家安全的需要 1 2 压力机工作原理 1 2 1 压力机功能简介 压力机是利用液压传动技术进行压力加工的设备 广泛用于金属锻压 冷挤压 l 粉末冶金以及金属 橡胶和塑料等成型制品加工的压力机械 也是最早应用液压技
12、术 的机械之一 与其他压力机相比 它具有压力和速度可在大范围内无极调整 可在任 意位置输出全部功率和保持所需压力 结构布置灵活 各执行结构可很方便地达到所 希望的动作配合等优点 压力机有多种型号规格 其压制力从几十吨到上万吨 按工作介质可分为水压机 和油压机两种 用乳化液做介质的液压机 称为水压机 其压制力很大 多用于重型 机械厂和造船厂等 用矿物油型液压有做介质的液压机成为油压机 产生的压智力较 水压机小 在许多工业部门得到广泛的应用 图 1 1 压力机 l 图 1 2 压力机基本结构 液压机的类型很多 多为立式 其中四柱式液压机最为典型 应用也最为广泛 其 基本结构如图 1 1 图 1 2
13、 1 2 2 压力机的工作原理简介 该机的四根立柱上安装有驱动上滑块的液压缸 液压机的压制工艺要求液压缸的 工作循环为 快速下行 慢速加压 保压延时 快速返回 原位停止 并且压力速度和 保压时间可调节 工艺循环图如图 1 2 所示 l 图 1 3 压力机工艺循环图 l 2 液压机总体结构设计 2 1 压力机总体设计结构及要求 液压机本体结构设计应考虑以下三个基本原则 1 尽可能地满足工艺要求 便于操作 2 具有合理的强度与刚度 使用可靠 不易损坏 3 具有很好的经济性 重量轻 制造维修方便 其中 工艺要求是最主要的影响因素 由于在液压机上进行的工艺是多种多样的 因此液压机的本体结构型式也必然是
14、看 有立柱式单臂式 和框架式 立柱式中又分 四柱 双柱 三柱及多柱等 从工作缸的数量看 有单缸 双缸及多缸 本液压机采用的结果为三梁四柱式 它由上横梁 下横梁 四个立柱和螺母组成 的一个封闭起来框架 框架承受主要工作载荷 工作缸固定在上横梁相连 活动横梁以四根立柱为导向 在上下横梁之间往复运动 活动横梁下面固定有上工作台 下工作台则固定于下横梁 上 立柱之间的距离可根据下横梁的尺寸 和工作要求确定 活动横梁的上下移动距 离根据设计给定的工作行程确定 本次设计给定的工作行程为 500mm 考虑到加工过程 中需要安装夹具等设备 因此确定为 600mm 当高压液体进入工作缸后 对活塞杆施加 很大的压
15、力 推动活塞杆 活动杆与活动横梁连接在一块 因此在推动活动横梁及工 作台向下运动 使两工作台间的物体产生塑性变形或保持一定时间的压力 达到工作 要求 实现加工目的 2 2 立柱的强度计算 液压机的立柱与上 下横梁组成一个封闭的受力框架 偏心加载时 立柱不但受 轴向拉力还承受横向侧推力和弯矩 使受力情况恶化 由于多次超靜定问题 在有些 液压机中 如中小型锻压 液压机由于经常受多次快速反复加载及在缷载时能量的突 然释放 都会引起机架剧烈的推动 在立柱的强度计算时 应当考虑到这些因素 因 此比较复杂 困难较多 本液压机采用近似计算来设计立柱的尺寸及校核立柱的强度 本立柱选用 45 号钢 b 600M
16、Pa 取安全系数 n 5 则 600 5 120 MPa 每根立柱所受的轴向力为 F 2 105 4 0 5 106 N 由 4F 2 D l 得 62 4 0 5 103 14120aDMP D56 47mm 因此考虑到有些地方需要加工螺纹 因此 D 65mm 2 3 横梁的强度计算 由于横梁是三个方向上尺寸相差不太多的箱形另件 用材料力学的强度分析方法 不能全面的反映它的应力状况 目前在进行一般的设计计算时 而将许用应力取得最 低 按管支梁计算出的横梁中间 截面的应力值和该处实侧值还比较低接近 因此 作为粗略计算 这种方法目前还是可行的 但无法精确计算应力集中区的应力 空间 有限单元法的发展提供了较精确地计算横梁各部分应力的可能性 如可按板系组合结 构来编制计算行程 2 4 油箱的设计 油箱体一般用 4mm 左右的钢板焊接而成 也可铸造 本油箱由于要兼作液压元件 安装台 可将所用钢板加厚 选箱底和侧壁厚为 10mm 盖板厚为 12mm 根据容积的要求 及油面高度为箱体高度 80 的条件并考虑到油箱散热 沉淀杂质 的功能 油箱内装有隔板 将泵的吸油管和回油管隔开 侧板装有油位计和注油
