【JX16-55】电动劈木机设计（二维+三维+论文）
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【JX16-55】电动劈木机设计二维+三维+论文
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第一点：轮子少了轴承，而且应该加上个螺母或者挡圈固定；第二点：老师说里面放个螺栓比较好，不要放销轴了第三点：劈木机下面的挡板不合适，下面不能这么做，要像下面的图形设计的一样第四点：打开基座文件，另存为基座分析文件，打开基座分析文件，在上面画一个完整的图（必须是完整的一个图），图形如下所示：然后打开工具里的Simulation Xpress进行受力分析 第五点：按照老师发的论文里面的受力分析进行论文修改，在论文里进行机架应力和变形分析，论文已经发在邮箱里。1按上螺栓2：刀柄的三角形边要紧贴在刀子上不要留空隙，利于切削木头3：刀柄跟处单独焊上一个外圆柱，然后用个销子插进去 这个圆柱 三角形 以及刀头分别做 刀头用材料65锰 三角形刀柄以及外面那个圆柱用Q235材料4：这个板的强度不够 设计成右图那样子 下面的宽度不变 上面变宽 其中中间的那个单独焊一下5：汽油机下面的板子支撑强度不够 设计成三角形 右图所示6：电动机下面按上螺栓7：把上面几点修改完之后 ，做二维图会出现标题栏放不开的情况如下图，这是因为零件太多，所以需要再多做几个整体的零件文件， 老师给的建议是必须再重建3个文件，一个文件是把刀具弄成一个整体；一个文件是把轮子周围的那些轴（如下图已经标为蓝色）焊成一个整体，最后一个文件是把机架以及刀架上两快支架以及后面的板子单独焊在一起（如下图标成蓝色的地方）。8：机架上做一个受力分析图重新做一个文件，做成整体（下图选蓝色的地方），然后选择工具里面的Simulation Xpress9:把劈木机里面的的每个零件都换成不一样的颜色潍坊学院本科毕业设计引 言劈木机也叫劈柴机，现在国内有卧式劈木机、铡刀式劈木机、移动式劈木机、龙门式劈木机，下面内容主要讲述了一种新型的既节能、环保，操作又简便的卧立式劈木机。劈木机是木片加工行业的一项重要辅助设备。机架总成、液压系统、劈刀总成等部件是他的主要组成部分。液压缸上端焊接在作为机架的H型钢梁上，液压缸的下端焊接的是劈刀。液压缸带动劈刀沿着H型钢梁的机架来回移动来完成作业，所以作为机架的H型钢梁强度的设计是劈木机设计至关重要的一步。再就是关系劈木机工作能力的液压系统设计和发动机的选择。第一章 绪论1.1 劈木机的发展现状劈木机也叫劈柴机，现在国内有卧式劈木机、铡刀式劈木机、移动式劈木机、龙门式劈木机。从动力上分有手动(脚动)液压劈木机、电源型液压劈木机、内燃机型液压劈木机。卧式劈木机是现在出口的主力机型，主要是个人采购，国内、外都有需要，不过现在能真正做好液压劈木机的厂家还不是很多。铡刀式劈木机、移动式劈木机、龙门式劈木机是现在木片加工企业的首选，是破解大型树墩和异型粗枝的专用产品，适用于密度板厂、人造板厂、造纸厂、生物电厂等。现在国产大型劈木机质量还没有过关，需要相关企业的努力。1.2 劈木机的发展趋势创新、环保、节能类产品越来越被关注，并受到广大消费者的喜爱。劈木机也应顺应时代潮流，在先前的经验上大胆创新，追求环保，倡导节能。为公司迎来光明的市场前景和广大的消费群体！1.2.1创新是劈木机的发展之道创新才能有所突破，改变旧的思维定势和常规戒律，把劈木机的产品结构、性能和外观都进行些许变革，使之外观更加大方好看，产品性能更加优越，产品结构更加结实！创新是一个企业进步的灵魂，是一个企业发展的不竭动力，也是一个企业永葆生机的源泉，我们不但要创新，而且要放开手去搞建设；不仅从产品，还要从管理方面入手。好的产品，才能受到广大消费者的喜爱，并激起求购欲望；好的管理方法才能够留住人才，大家齐心协力，让企业长治不衰！1.2.2环保是劈木机的竞争标志对自然环境的保护，是我们地球上每个人应尽的责任！土地荒漠化、乱砍滥伐、私自采矿、乱排乱放、过多开垦等诸多问题，一一暴露在我们的面前，所以，各行各业在严抓经济的时候，不能忘了环境保护这个头等大事。保护环境即是对地球生命的爱护，包括各种珍稀的动植物，当然，也包括我们人类，我们的居住环境遭到破坏我们怎么生存？更何况动物和植物！劈木机的发展也应奔着这个目标，不断发展创新，不破坏环境，从每一台产品做起！1.2.3节能是劈木机的生产理念 为了推动全社会节约能源，提高能源利用效率，保护和改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展，2007年10月中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会修订通过了中华人民共和国节约能源法该法的颁布意在指引人们如何节能，所以每个公民都得尽法律所要求的义务，才能得到法律所维护的权利！1.3 本设计的目的及意义劈木机是造纸业、人造板材业、木浆加工业重要的备料机械。卧式劈木机是现在出口的主力机型，主要是个人采购，国内、外都有需要，不过现在能真正做好液压劈木机的厂家还不是很多。因此，本设计主要针对卧式劈木机现在发展不良这一状况，设计了这个操作既简单、方便，又安全的小型卧（立）式劈木机。本小型卧（立）式劈木机主要由机架总成、液压系统、劈刀总成、支架总成等组成，液压缸上端焊接在作为机架的H型钢梁上，液压缸的下端焊接的是劈刀。液压缸带动劈刀沿着H型钢梁的机架来回移动来完成作业，所以作为机架的H型钢梁强度的设计是劈木机设计至关重要的一步。再就是关系劈木机工作能力的液压系统设计和发动机的选择。第二章 液压劈木机的原理设计2.1液压劈木机的基本结构如图2.1所示，劈木机的基本结构：1、机架总成，2、液压系统，3、劈刀总成，4、发动机5、邮箱6、支架总成 图2.1劈木机的基本结构如上图所示，液压劈木机主要有机架、液压系统、劈刀总成、发动机等部件组成。液压缸上端焊接在作为机架的H型钢梁上，液压缸的下端焊接的是劈刀。液压缸带动劈刀沿着H型钢梁的机架来回移动来完成作业，所以作为机架的H型钢梁强度的设计是劈木机设计至关重要的一步。液压缸采用单杆活塞式液压缸，当压力油进入液压缸上腔时，活塞杆带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入液压缸下腔时，活塞杆向上运动，其速度较快，压力较小，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求。发动机，通常是小型的四冲程汽油发动机，为整个系统提供动力。发动机与液压油泵相连。液压油泵产生高压油流，将其喷射到阀里。操作者扳动阀既可开动液压缸劈木，同时也有盛装液压油的油箱为油泵补油，还装有过滤器以保持油的清洁。如图2.2所示，劈木机既可以横卧、也可以立式放置。立式放置时便于工作，横卧时便于与拖车连接，从而便于运输。图2.2劈木机的横卧图2.2工况分析本次设计是在毕业实习时，根据一家客户的要求，根据客户提供的工况条件，立式安装的液压缸活塞杆带动劈刀沿着机架的H型钢梁往复移动来完成作业，从而初步设计了劈木机的一些基本技术参数，如下表：表2.1劈木机的基本技术参数最大加工直径（mm）300额定劈力（吨）18.1汽油发动机功率（kw）15重量（吨）2.3刀数（把）1液压油箱容量（升）13.2油泵型号YCYR14-1B-40劈刀工作行程（mm）600最大推力（N）2.55105第三章 劈木机机架建模分析劈木机是木片加工行业的一项重要辅助设备。机架总成、液压系统、劈刀总成等部件是他的主要组成部分。液压缸上端焊接在作为机架的H型钢梁上，液压缸的下端焊接的是劈刀。液压缸带动劈刀沿着H型钢梁的机架来回移动来完成作业，所以作为机架的H型钢梁强度的设计是劈木机设计至关重要的一步。本章主要通过Solidworks建模，然后通过SimulationXperss模块来分析H型钢梁在不同参数下的应力和变形。从而在保证劈木机强度的基础上，降低零件的厚度，节约材料，提高劈木机的可靠性和使用寿命。3.1劈木机的结构如图3.1所示，劈木机的基本结构：1、机架总长，2、液压系统，3、劈刀总成，4、发动机5、油箱6、支架总成 图3.1劈木机的基本结构3.2劈木机机架建模和分析以下就是利用Solidworks软件创建劈木机机架不同参数的多个模型，并分析其应力和变形，对得到的应力和变形参数进行综合分析，然后选定最佳设计方案。3.2.1劈木机基本工作参数和模型建立劈木机的工作行程为903mm；最大推力为2.55105N。依照这一要求，选择GB 706-65的HW150150和HW175175两种规格的H型钢作为劈木机机架的主梁来进行对比分析。根据应用特点和方式来建立模型。然后根据劈木机的实际工作状态对液压缸上端的支撑板添加压力，对机架的底板添加固定约束，图3.2为机架模拟约束图，图3.3为机架模拟受力图。图3.2为机架模拟约束图图3.3为机架模拟受力图3.2.2两种不同参数型钢设计的机架应力和变形分析利用SimulationXperss分析工具对两个模型进行分析比较。在工作压力、固定方式相同、其他机架零件完全相同的前提下，对HW型钢150150和175175两种规格钢材拼焊的机架进行应力和变形分析。其中HW150150的应力分布和变形情况如图图3.4和图3.5所示，HW175175的应力分布和变形情况如图图3.6和图3.7所示，并将分析结果以HTML格式保存。图3.4 HW型钢150150应力分析 从图3.4的应力分析图上可以看出，液压缸支撑板和HW型钢150150焊接的部位为应力破坏点，超过型钢的屈服极限。从图3.5的位移分析来看，机架的最大位移为9.8mm，位移变形很大。图3.5 HW型钢150150位移分析图3.6 HW型钢175175应力分析从图3.6的应力分析图上可以看出，液压缸支撑板和HW型钢175175焊接的部位为应力破坏点，没有超过型钢的屈服极限，不会造成型钢的塑性变形。从图3.7的位移分析来看，机架的最大位移为6.9mm，对于1.6m左右长的钢梁，这个位移是可以接受的。图3.7HW型钢175175位移分析3.2.3分析结果综合最大应力和位移变形可以知道：在其他零部件完全相同的情况下，增加H型钢的梁翼板和腹板的厚度，可以有效提高机架的刚度和强度，可以满足产品的设计要求，既不增加不必要的原材料成本，又能保证产品的质量。3.3结论通过以上模拟和分析可以知道，在设计劈木机机架时，应根据产品的实际工作情况来选择合适的H型钢梁作为机架骨架。在改善机架强度方面，应通过增加横梁的翼板和腹板的厚度来提高机架的抗弯强度。第四章 劈木机液压系统的设计4.1液压技术概述作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压传动在机械行业中的应用：机床工业磨床、铣床、刨床、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等4.2液压系统的基本组成 （1）能源装置液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。（2）执行装置液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。（3）控制装置液压阀。通过液压阀来控制油量的多少以及油的流动方向，从而控制执行元件的运动。（4）辅助装置油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。（5）工作介质液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。4.3拟定液压系统的原理图4.3.1确定供油方式考虑到该劈木机在工作时需要承受较大的工作压力，系统功率也较大，现采用双级齿轮泵YCYR14-1B-40（如图4.1），该油泵供油可以实现在没有负载时快速低压，劈柴时高压低速，从而满足劈木需求。 图4.1 双级油泵 图4.2液压阀4.3.2液压阀的选择溢流阀：能控制液压系统在达到调定压力时保持恒定状态。用于过载保护的溢流阀称为安全阀。当系统发生故障时，压力升高到可能造成破坏的限定值时，阀口会打开而溢流，以保证系统的安全。节流阀：是结构最简单、应用最广泛的一种流量控制阀。它是借助于控制机构是阀芯相对于阀体空运动，以改变阀口的通流面积，从而调节输出流量的阀类。三位四通手动换向阀：利用手动杠杆机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而控制液流方向。三位四通换向阀还能使执行元件在任一位置处停止运动。根据需要，选择上述的溢流阀、节流阀、三位四通手动换向阀，并将这三阀集成到一块，既节约空间，又美观。（如上图4.2）4.4液压系统图的总体设计图4.3液压系统油路图 如上图4.3所示，该液压系统主要有一个双级泵、溢流阀、手动的三位四通换向阀、节流阀和一个单杆的液压缸组成。该系统可实现的工作循环是：工进快退 原位停止，其工作情况分析如下。4.4.1工进手动控制三位四通换向阀，使换向阀4的左位接入系统，由双级液压泵2输出的压力油经换向阀4的左位进入节流阀5，进油路经过节流阀5进入液压缸左腔，液压缸右腔的控制油经过换向阀4的左位流回油箱1。系统中油液的流动线路如下：进油路：双级泵2换向阀4的左位节流阀5 液压缸左腔。回油路： 液压缸右腔 换向阀4的左位 油箱1。4.4.2快退手动控制三位四通换向阀，使换向阀4的右位接入系统，由双级液压泵2输出的压力油经换向阀4的右位进入液压缸右腔，液压缸左腔的控制油经过节流阀5进入换向阀4的右位流回油箱1。系统中油液的流动线路如下：进油路：双级泵2 换向阀4的右位液压缸右腔。回油路：液压缸左腔节流阀5换向阀4的右位油箱1。4.4.3原位停止手动控制三位四通换向阀，使换向阀4的中位接入系统，这样系统就处于停止状态。这时，双级泵输出油液经换向阀4的中位流回油箱，液压泵卸荷，执行元件两油口封闭。第五章 劈木机主要元件的选择5.1液压缸的选择（1）初选系统工作压力农业机械工作压力1018Mpa 初选12Mpa（2） 计算液压缸的主要结构尺寸图5-1 液压缸的主要结构尺寸液压缸的最大载荷为265KN，工作在活塞杆受压状态 活塞杆直径 （5-1）（其中：=12Mpa 背压-=0.5Mpa = dD =0.5）取主缸活塞直径，活塞杆直径 5.2液压泵的选择5.2.1液压泵的最高工作压力pp液压泵的最高工作压力pp按下式计算： （5-2） 式中：pmax执行元件的最高工作压力，由前面的分析出最大值为11.5Mpa。 总压力损失。初算时，按经验数据选择：一般节流调速和简单的系统，取进油路上有调速阀和管路较复杂的系统，取。所以，此时 pp=11.5+0.5=12Mpa （5-3）5.2.2确定液压泵的最大流量qp当一个液压泵向多个同时动作的执行元件供油时，可按下公式计算： （5-4）式中： K1系统泄漏系数，一般取K1=1.1-1.3，小流量取大值，大流量取小值。 同时动作各液压缸所需流量之和的最大值。对于节流调速系统，如果最大供油量出现在调速时，尚需加溢流阀的最小溢流量0.05立方米/秒，从而保持溢流阀溢流稳压状况。所以，此时取K1=1.3， qp=1.332=41.6（L/min） （5-5）5.2.3选择液压泵的规格（1）液压泵的额定压力pn为： （5-6）所以：（2）液压泵的额定流量qn为： qn= qp=41.6（L/mi n） 所以液压泵选择型号为YCYR14-1B-40双级齿轮泵。5.3液压控制阀的选择 按所拟定的液压系统的原理图，并根据系统的最高工作压力和通过该阀的最大流量，从样本中选取标准液压控制阀。要求阀的额定压力和额定流量一般应大于系统最高工作压力和通过该阀的最大流量。必要时允许通过阀的最大流量可超过额定流量的20%，但不能太大，以免引起发热、噪声、压力损失增大。溢流阀应按泵的最大流量选取，流量阀应按系统中流量调节范围选取，其最小稳定流量应能满足工作部件最低稳定速度的要求。5.4发动机的选择发动机，通常是小型的四冲程汽油发动机，为整个系统提供动力。根据前面的设计选择，发动机的额定功率为15kw就足够。5.5辅助元件的选择根据劈木机对各辅助元件的要求，选择油箱、滤油器、油管（油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用）、管接头、冷却器、拖车连接件等辅助元件。滤油器的选择应注意以下几项： 1）具有足够的通油能力，压力损失小； 2）过滤精度应满足设计要求； 3）滤芯具有足够的强度； 4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度长时间工作； 5）滤芯的更换，清洗及维护方便。第六章 结论本文介绍了汽油动力劈木机技术，是以铡刀理念而设计的一种高效劈木设备，是目前国内运用最先进的产品设备。该劈木机的动力源是小型的四冲程汽油发动机，为整个系统提供动力。发动机与液压油泵相连，液压油泵产生高压油流，将其喷射到阀里。操作者扳动阀既可开动液压缸劈木，同时也有盛装液压油的油箱为油泵补油，还装有过滤器以保持油的清洁。该劈木机的最大切削直径为300mm，劈刀的最大工作行程为600mm，总重量为2.3吨，并且还是卧、立两式的汽油动力劈木机。该劈木机重量轻，与拖车连接，运输方便。该劈木机主要有机架、油缸、劈刀等部件组成。油缸低端铰接在机架上，另一端和劈刀连接。油缸带动劈刀可以沿着机架的H型钢梁往复移动来完成作业，所以劈木机机架强度的设计至关重要。根据需要合理的设置劈刀的运动路程，选择了合适的单杆液压缸和小型四冲程汽油发动机。该劈木机占地面积小，操作方便，既安全又环保，我相信该类型的汽油动力劈木机会越来越多地走进千家万户，为我们的机械事业做出贡献。参考文献1王守城、容一鸣主编. 液压传动与控制M. 北京大学出版社. 20102王文斌主编. 液压传动与控制M.北京：机械工业出版社.20093许瑛主编. 机械设计课程设计 M. 北京大学出版社.20084北京第一通用机械厂编. 机械工人切削手册M. 机械工业出版社 5陈英凯.基于SolidWorks仿真分析的劈木机机架优化设计研究J 20116机械电子工业部.机械设计手册.（第三版）M.北京：机械工业出版社.20037高志、黄纯颖主编. 机械创新设计M. 北京：高等教育出版社. 20008吴瑞祥主编. 机械设计基础. M.北京：北京航空航天大学出版社.20009王国栋.中国机械设计大典 M.南昌：江西科学技术出版社.200210周萼秋.现代工程机械应用技术M.湖南:国防技术大学出版社.200111戴厚荣、于洋.金属热处理（第三版）M.北京：机械工业出版社.200612张鹏、孙有亮主编.机械制造技术基础M.北京大学出版社.200913封立耀主编.机械设计基础实例教程M.北京航空航天大学出版社.200614 张策主编.机械原理与机械设计M.北京.机械工业出版社.200415 汤酞则主编.材料成形工艺基础M.长沙.中南大学出版社.200316 宋宝玉主编.机械设计课程设计指导书M北京.机械工业出版社.2006致谢岁月如歌，光阴似箭，转眼又是栀子花开时，漫漫十九载的求学生涯即将要走向尾声。回想这最后的半年，伴随着写论文和找工作的脚步，一路走来，经历了各种坎坷，深刻的的体会到了学生生活的美好。这半年找工作和写论文所带给我的启示，值得永远的珍惜，而指导我、帮助我、鼓励我获得这份启示的人们，也值得永远的铭记在心。首先要感谢的是我的指导老师张老师，很感谢他给我这次边实习边毕业设计的机会，在这期间我不仅学会一个新的软件（Solidworks）的应用，还真实的见到了许多工序的操作，以及某些机器的装配和试机过程，这是我在学校所见不到的。师从于张老师，收获是很多很多的。能够遇到这样一位老师，我为自己感到庆幸，毕业在即，在此谨向张老师表示我最衷心的感谢！其次要感谢我的室友们、我的同学们，感谢你们的关心和帮助，和你们共度的所有将是我人生最宝贵的回忆。 需要特别感谢的是我的家人们，我的爸爸、妈妈一直是我坚强的后盾，不管我做出什么样的选择，他们都一直在背后默默的支持着我；我的哥哥、姐姐对我历来的关心照顾。感谢爸爸、妈妈、哥哥、姐姐，是他们的爱，激励着我学习、前进。 新的人生旅途就要启程，话别昨天，追寻未来，祝愿我自己，也祝愿亲人、师长、同学和朋友们的未来一切顺利！编号潍 坊 学 院毕 业 设 计 技 术 报 告课题名称： 汽油动力劈木机设计 学生姓名： 张三 学 号： XXX 专 业： XXX 班 级： XXX 指导教师： XXX 2016 年 05月1潍坊学院本科毕业设计摘要随着时代的发展进步，液压传动技术也越来越成熟。汽油动力劈木机所利用的就是液压传动技术，劈木机是木片加工行业的一项重要辅助设备，主要有立式、卧式两大系列。其功能是采用液压工作原理将树墩、大型树杈、大型圆木段以及较坚硬的木料劈开，以达到削片机进料尺寸的要求，或将原料劈成其他用途的材料。一般行程规格有1000mm、1100mm、1200mm，公称压力有30吨、35吨、50吨等几种，以卧式机型使用比较方便，并可以根据用户需求制作为牵引动式机。本课题设计为汽油动力劈木机，本产品主要由汽油机、机架、油缸、劈刀等部件构成，油缸低端铰接在机架之上，另一端和劈刀连接，油缸带动劈刀可以沿着机架的HW型钢梁往复移动来完成劈木作业，所以劈木机机架强度的设计至关重要。关键词：液压泵 劈木机 油缸 机架潍坊学院本科毕业设计ABSTRACTWith the development and progress of The Times, the hydraulic transmission technology is becoming more and more mature. Gas power splitting machine is use of hydraulic transmission technology, splitting machine is a wood processing industry is an important auxiliary equipment, there are vertical and horizontal two major series. Its function is to use hydraulic working principle will be the stump, large branches, large split logs period and a hard wood, achieves the chipper feed size request, or in other materials will be use of materials. General specification is 1000 mm, 1100 mm, 1200 mm, nominal pressure has 30 tons and 35 tons, 50 tons, such as horizontal models use more convenient, and can be made according to user requirements for traction lift machine.This topic is designed for gas power splitting machine, this product is mainly composed of gasoline engine, frame, cylinder, cleaver, such as components, cylinder low end hinged on rack, on the other side and the cleaver connection, oil cylinder can drive the cleaver along the HW type steel beam frame reciprocating movement to complete the splitting operation, so it is very important to the design of the splitting machine frame strength.Keywords：Hydraulic pump split beam machine oil cylinder frame潍坊学院本科毕业设计目录摘要1ABSTRACTii第1章 绪 论v1.1劈木机的概述v1.2劈木机的发展现状及趋势v1.3劈木机的组成v1.4汽油动力劈木机的结构特点vi1.5本课题研究目的及意义vi1.6设计参数vi第2章 总体方案设计viii2.1劈木机的结构分析viii2.2劈木机的主要技术参数设计viii第3章 液压系统设计11第4章 劈木机主要部件的建模154.1液压缸体建模154.2刀头部件建模154.3劈木机基座建模164.4轴承建模164.5车轮部件建模17第5章 劈木机的装配185.1劈木机的三维装配185.2劈木机的二维装配图18前言本次设计在我们学完大学的全部课程之后进行的，是一次理论与实际相结合的训练。因此，本次设计在我们的大学生活中占有重要的地位，关乎我们的顺利毕业。该汽油动力劈木机包含了液压机械的所有基本部件：发动机，通常是小型的四冲程汽油发动机，为整个系统提供动力。液压油泵与发动机相连。液压油泵产生高压油流，将其喷射到阀里。操作者扳动阀即可开动液压油缸劈木。同时也有盛装液压油的油箱随时为油泵补油，还装有过滤器以保持油的清洁。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次在课程工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）运用机械制造课程中所学的基础知识以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （2）有效的提高自己的设计能力。通过学习，使我对夹具有了更深层的理解，掌握。 （3）学会各种图表、手册的使用方法。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来工作中有所帮助，不断提高自己各方面的能力，从而使自己不断的进步。第1章 绪 论1.1劈木机的概述劈木机是造纸业、人造板材业、木浆加工业重要备料机械。劈木机运行灵活，平稳，劈木效率高。本产品主要由汽油机、机架、液压油缸、劈刀等部件构成，油缸低端铰接在机架之上，另一端和劈刀连接，油缸带动劈刀可以沿着机架的HW型钢梁往复移动来完成劈木作业，所以劈木机机架强度的设计至关重要。在木材加工行业的纤维板生产与木浆造纸生产的原料准备工段，需要锯截好的木段沿木材长度经过纵向劈成块，使原料尺寸小于各种规格的木材削片机进料口尺寸，便于进料切削。再经过圆盘削片机切削成20x30mm矩形木片，成为纤维板、纸浆的二级原料，以往木段的纵向劈拌均为手工斧劈与机械斧劈。据日本富冈县林场其伐木，锯段、削片一条龙生产纸浆、纤维板原料的生产经验，设计了一台电动液压劈木机。经理论测验，日劈木段能力达3.85m，超过手工劈木能力的3.5倍(手工劈木消耗原木每天约1.1m)。1.2劈木机的发展现状及趋势卧式劈木机是现在出口的主力机型，主要是个人采购，国内、外都有需要，不过现在能真正做好液压劈木机的厂家还不是很多。铡刀式劈木机、移动式劈木机、龙门式劈木机是现在木片加工企业的首选，是破解大型树墩和异型粗枝的专用产品，适用于密度板厂、人造板厂、造纸厂、生物电厂等。现在国产大型劈木机质量还没有过关，需要相关企业的努力。创新、环保、节能类产品越来越被关注，并受到广大消费者的喜爱。劈木机也应顺应时代潮流，在先前的经验上大胆创新，追求环保，倡导节能。为公司迎来光明的市场前景和广大的消费群体！1.3劈木机的组成该液压劈木机包含了液压机械的所有基本部件：发动机，通常是小型的四冲程汽油发动机，为整个系统提供动力。发动机与液压油泵相连。液压油泵产生高压油流，将其喷射到阀里。操作者扳动阀即可开动液压汽缸劈木。同时也有盛装液压油的油箱随时为油泵补油，还装有过滤器以保持油的清洁。该汽油动力劈木机属一种立、卧两用劈木机。是在油箱体一端设有液压阀、油箱体下侧设电动机和油泵，其特征是：电机通过支座固定于油箱体上，支座右侧与油泵壳体相固连；油泵出油孔通过输油管与液压阀进油孔连通，油泵进油孔通过回油管与油箱连通。具有避免了悬臂连接，结构简单，不漏油，使用寿命长的优点。1.4汽油动力劈木机的结构特点1、设计突出：汽油动力劈木机的人性化使用设计，具有体积小、重量轻、结构紧凑、检修方便。确保了其使用方法简单易学仅需单人操作。2、精确度高：与大多数传统的劈木方法和设备不同，液压劈木机可以预先精确的确定劈开方向，可以按所需分裂形状以及需要取出部分的尺寸做到精确度。3、安全性能高：液压劈木机利用液压油不可压缩及可流动性的物理特性，加以静态推力，实现静态可控性的工作。因此无需采取复杂的安全措施。4、环保型：绿色环保劈木专家液压劈木机 工作时，不会产生震动、冲击、噪音、粉尘飞屑等，周围环境不会受到影响。即使在人口稠密地区或室内，城市建设中，以及紧密设备旁，都可以无干扰地进行工作。1.5本课题研究目的及意义劈木机是造纸业、人造板材业、木浆加工业重要的备料机械。卧式劈木机是现在出口的主力机型，主要是个人采购，国内、外都有需要，不过现在能真正做好液压劈木机的厂家还不是很多。因此，本设计主要针对卧式劈木机现在发展不良这一状况，设计了这个操作既简单、方便，又安全的小型卧（立）式劈木机。本小型卧（立）式劈木机主要由机架总成、液压系统、劈刀总成、支架总成等组成，液压缸上端焊接在作为机架的H型钢梁上，液压缸的下端焊接的是劈刀。液压缸带动劈刀沿着H型钢梁的机架来回移动来完成作业，所以作为机架的H型钢梁强度的设计是劈木机设计至关重要的一步。再就是关系劈木机工作能力的液压系统设计和发动机的选择。1.6设计参数本次设计的劈木机一些基本技术参数，如下表：表1.1劈木机的基本技术参数最大加工直径（mm）300额定劈力（吨）18.1汽油发动机功率（kw）15重量（吨）2.3刀数（把）1液压油箱容量（升）13.2油泵型号YG110劈刀工作行程（mm）600最大推力（N）2103第2章 总体方案设计2.1劈木机的结构分析图2.1汽油动力劈木机结构1-汽油机组 2-支撑梁 3-支撑脚 4-扶手 5-链接杆 6-连接条 7-销轴1 8-销轴2 9-螺栓M105010-销1095 11-销1475 12-安装角铁 13-链接座 14-接头15-基座 16-木头 17-液压缸体 18-活塞杆 19-刀头板 20-挡条 21-滑轨板 22-车轮部件 23-刀头部件如图2.1所示，为汽油动力劈木机结构原理图，主要的零件包括汽油机组、支撑梁、支撑脚、扶手、基座、安装角铁、液压缸体等。该机总体结构由两大系统组成，即液压进给系统、机架及劈木进给机构。该机液压系统采用的手动方向控制回路，当电机启动后带动汽油机组内的CB46齿轮泵，齿轮泵从油箱吸油，液压油经过手动换油阀FP-75HN口，向双作用YG-110油缸左腔(无杆腔) 供油，操作手动换向阀杆，液压油充满无杆腔，油缸柱塞向前运动，带动嵌有合金刀块的斧头顶开工件(木段)，完成动作后，油缸有杆腔充满液压油，退回手动换向操纵杆，液压油经FP-75P0口，斧头退回，完成劈木的工作过程，液压油经YFA-B20溢流阀回油箱。2.2劈木机的主要技术参数设计 ( 1) 液压齿轮泵CB46载荷转矩计算:注: (1)斧头劈冲击力为(2)齿轮泵的机械效率为0.95 (3)液压缸柱塞直径计算( 液压缸最大工作压力)故选用YG-110油缸。3.液压元件的选择油缸: 选用双作用有杆腔与无杆腔均充油的双向油缸。型号YG-110，便于频繁换向。手动换向阀: 选用带操纵杆手动换向阀。型号FP175便于在劈木动作中进给与退回或劈木过程中发生障碍时退回。齿轮泵: 为使其设备结构紧凑，减少设备重量选用外啮合齿轮泵。型号CB46，排量，额定压力，转速，配用电机功率。4.机架、劈术进给机构该机底架采用10 #槽钢焊接而成。在机架与斧头靠近的中心位置，装有中心托架，防止放置原木时中心偏移，机架的最右端装有V型块托架，托架的内侧面设有中心顶尖(如图2)，以便于原木对中。也可以防止斧头进给时。原木托落。图2.托架结构示意图5.斧头及行走机构在斧头的设计上做到了三点: ( l) 保持一定的重量. 斧头单重31.4kg，以保证对木段产生一定的挤压力；(2)斧头刃部要具有足够锐利性，在斧头顶尖处开10mm宽沟槽，镶嵌W18Cr4V合金刀头，以利于顺利劈开木段，同时也减少斧头刃磨工时( 每班磨一次即可(如图3)。置行走机构后，可利于该机在不同场地作业位置的移动。图3 斧头结构图(3) 为了保证斧头刃部在劈木过程中对准木段中心，在斧头上侧面装有保持杆以利于把握斧头进给方向。潍坊学院本科毕业设计第3章 液压系统设计随着液压控制技术的飞速发展，液压技术的应用也越来越广泛，如: 工程机械、机床设备、机械手等。经调研发现，欧洲和美国对电动液压卧式劈木机需求量较大，因此扬州和益电动工具有限公司决定开发一款电动液压劈木机。开发此产品需要解决两方面问题: 一是要解决欧洲和美国市场壁垒，主要是德国“GS”标准要求; 二是要解决液压机械中的保压问题。解决好这两个问题，也是为了使液压技术在电动工具中应用积累更多的经验，开发更多的产品。3.1 汽油动力劈木机产品特点及技术方案1. 产品特点及方案汽油动力劈木机是集电动与液压为一体的电动工具，用于冬天壁炉取暖木柴的劈削，该产品主要由4个部分组成: 动力部分、控制部分、执行部分、辅助部件。a.动力部分: 电动机、齿轮泵。负责提供整机运动所需的全部动力和液压力。b.控制部分: 前端盖部件。前端盖装有液压控制阀、溢流阀和控制手柄等，主要控制执行部件的运动方向和系统压力。c.执行部分: 油缸、活塞、活塞杆、滑动架部件等。主要将液压能转化为机械能。d.辅助部件: 机架。机架既是一个大的结构件，负责固定劈刀、前后端盖、油缸、推木座、齿轮泵、左右侧板等，又是液压系统的油箱，负责装载液压油。2. 产品技术参数电动液压劈木机技术参数见表13.2 汽油动力劈木机技术问题分析1. 安全性能分析该产品主要销售欧洲、美国、加拿大等市场。产品进入欧洲必须符合德国“GS”标准，主要是符合安全防护和机械安全方面要求，而劈木机主要是双手操作安全要求，即必须双手同时操作，劈木机才工作，松开任一只手推木座必须停止不动，不前进也不后退，松开双手推木座方可复位。产品出口美国、加拿大，必须要符合美国“UL”或加拿大“CSA”标准，主要是电气安全要求，相对来说比较容易实现。2. 保压性能分析这是液压机械共性问题，也就是实际使用过程中压力下降问题，其关键是要减少液压系统内部泄漏，提高液压传动的传动比。3. 结构及外观分析出口产品外观必须要美观，而且结构要紧凑，便于移动和运输，其结构及工作原理是: 单相感应电动机驱动齿轮泵产生液压力，液压力再由控制系统进入油缸，油缸内的活塞和活塞杆作直线位移，推木座在活塞杆带动下向前匀速运动，将木段推向劈刀，实现劈木动作。3.3 劈木机设计过程中存在的问题及解决方案a.针对“GS”标准，双手操作安全要求。首先详细了解劈木机“GS”标准要求，然后进行有针对性的攻关，设计了三位三通液压控制阀，解决了双手操作问题。(1) 双手同时操作，一手按控制阀，一手按电机开关，推木座向前移动，液压原理如图1所示。图1 双手操作液压原理(2) 一手按住控制阀另一手松开电机开关或一手松开控制阀另一手按住电机开关，推木座停止不动，液压原理如图2 所示。图2 单手操作液压原理图(3) 双手同时松开，推木座靠油缸内弹簧复位，液压原理如图3所示。图3 双手松开液压原理图b.针对电动液压劈木机中保压要求，通过提高关键件加工精度，加强重要工序控制手段，来减少液压系统内部泄漏。(1) 齿轮泵。齿轮泵是劈木机液压系统中的液压能源，由它向液压系统提供足够的液压力，从而推动执行部件对外作功。因此，组成齿轮泵的各个零件2个端盖、齿轮、泵体尺寸公差和形位公差，必须得到有效控制，一是控制端盖齿轮中心距尺寸公差0.02mm、平面度0.01mm；二是控制齿轮表面硬度在2832HRC和平行度0.005mm；三是控制泵体齿轮中心距尺寸公差0.02mm和平行度0.005mm，通过对相关零件进行控制，使系统压力能够达到19MPa，保证了齿轮泵能提供足够的液压力，同时必须对齿轮泵装配件液压力100%进行检测，液压力19MPa方可进入整机组装。(2) 液压控制阀。液压控制阀控制液压系统的压力、流量和油流方向，它的性能好坏直接影响液压系统的工作过程和工作特性。控制阀由阀套和阀芯组成，关键是控制阀套内孔和阀芯外径的圆柱度0.005mm，以及阀芯与阀套的配合间隙，一般间隙0.03mm，同时对液压控制阀总成进行压力检测，只有通过19MPa 检测的控制阀总成，方可进入整机组装。(3) 液压缸。液压缸是将输入的液压能转变为机械能的转换装置，是劈木机液压系统的执行部件。由油缸、活塞、活塞杆、端盖组成，主要控制活塞上格莱圈的密封量，一般为25%30%，以及油缸内孔和活塞杆外圆圆柱度0.05mm，粗糙度Ra0.4。c.电动液压劈木机要求外观新颖，结构紧凑。为了产品的美观和轻便性，对液压控制阀总成的集成块、齿轮泵端盖等零件选材进行了研究和探讨，最终确定为铝压铸件。同时将劈木机机架与油箱进行整合。为了方便劈木机的移动，在机器上安装了滚轮，滚轮安装在质量较重的电机与齿轮泵一侧，并在另一侧设计了把手，达到了美观、轻便、移动方便的目的。3.4 小结液压技术在电动工具中应用并不多，通过对电动液压卧式劈木机的成功研发，了解并掌握了液压机械保压必备条件，一是与齿轮泵加工精度和装配工艺有关；二是与液压控制总成加工精度有关; 三是与油缸加工精度有关。因此，只要控制好齿轮泵、液压控制总成、油缸，就能够实现电动液压劈木机保压性能。针对欧盟和美国等市场的技术贸易壁垒，只要积极应对，认真分析标准要求，并进行技术改进和创新，就一定能够达到要求。同时，电动液压劈木机获得了国家专利授权共5项：劈木机外观设计，劈木机油缸实用新型，劈木机油箱端盖密封机构实用新型，劈木机劈刀实用新型，劈木机控制阀实用新型，为开发系列卧式劈木机和立式劈木机奠定了坚实的基础。第4章 劈木机主要部件的建模Solidworks是参数化技术的先驱，参数化是其最突出特点。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内汽车行业、工程机械行业和产品设计领域占据不可替代位置。本论文运用solidworks软件对劈木机各零件进行建模，然后进行装配。其中在对螺钉及其它标准件的建模时通过solidworks软件的数化设计来输入各零件的参数完成对零件的建模。通过solidworks的建模清楚、形象、直观地表达劈木机各部分的特点15。4.1液压缸体建模液压缸体是劈木机的主要工作部件，首先使用SolidWorks的旋转命令生成缸体模型，再通过拉伸、切除等命令完成液压缸体的建模，液压缸体的模型如图4-1所示。图4-1 液压缸体模型4.2刀头部件建模刀头部件主要由刀柄、刀头及轴套三部分焊接而成，其中刀头因为起着劈木的作用，所以材料必须有一定的韧性，故选择65Mn作为刀头的材料。刀柄及轴套采用Q235制作。刀头及刀柄结构简单，均可以采用拉伸命令完成。轴套采用旋转命令生成主体部分。然后在上面切除一个销孔用于和液压缸的活塞杆固定。三者建模完成后，将其装配在一起就得到了刀头部件的三维模型。如图4-2所示。图4-2 刀头部件模型4.3劈木机基座建模 基座是整个劈木机的主要结构件，很多零件都安装在基座上，所以其结构强度必须牢固，以保证劈木机的工作要求。基座采用工字钢结构，Q235材料。可通过拉伸命令生成，然后在其上生成若干螺栓安装孔，用于安装防
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