型钢堆垛机设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘要 本文详细介绍了型钢堆垛机的整体设计理论和整个堆垛过程，其中重点介绍了翻转机构的设计。主要包括了翻转机构的轴、齿轮、液压缸的整体设计，其中还有轴承的选取，联轴器的选取和校核。 本次设计的型钢自动堆垛机性能良好、动作灵活、操作方便、故障率低、维护简单方便，满足了生产的需要 关键字： 型钢堆垛机；机械；液压；齿轮 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract This article introduced Steel bar stacker Overall design theory and entire piles up the process in detail, and introduced the design of Turnover mechanism emphasis. In this paper, there has mainly included the entire design of the axis, the gear, hydraulic cylinder of turnover mechanism, and in that there were also including bearings selection and shaft couplings selection and examination. This profiled bar automate profiled bar stow machine has good capability, movement is agility, operating is simple； the frequency of trouble is small, maintenance is simple, and could meet the need of teaching and learning Key words： Steel bar stacker； Machinery； Hydraulic pressure； Gear 河 北工程大学毕业设计 - - i 目录 摘要 .错误 !未定义书签。 Abstract .错误 !未定义书签。 第 1 章 概述 . 1 第 2 章 型钢堆垛机总体设计 . 3 2.1 型钢堆垛机的设计参数 . 3 2.2 堆垛机的工艺流程 . 4 2.3 堆垛机平面示意图 . 4 2.4 堆垛机的结构设计 . 5 2.5 堆垛机总体尺寸 . 5 2.6 传动系统的选择 . 5 2.7 翻转机构的基本设计 . 7 2.8 升降机构的基本设计 . 7 第 3 章 翻转机构 . 8 3.1 翻转机构液压缸的设计 . 8 3.1.1 液压缸的类型 . 8 3.1.2 基本参数设计 . 8 3.1.3 液压缸的结构设计与校核 . 13 3.1.4 液压缸的稳定性和活塞杆的强度验算 . 15 3.2 齿轮的设计 . 16 3.2.1 选择齿轮精度等级，材料，热处理方式及齿数 . 17 3.2.2 齿轮的基本参数 . 17 3.2.3 小齿轮的基本尺寸计算 . 18 3.2.4 轮齿所受的圆周力tF，径向力rF，法向载荷nF的计算 . 19 3.2.5 齿根弯曲疲劳强 度校核 . 19 3.3 扇形齿轮的设计 . 20 3.3.1 扇形齿轮的形状设计 . 20 3.3.2 扇形齿轮的基本数据 . 20 3.3.3 扇形齿轮的模数 . 21 3.3.4 扇形齿轮的基本尺寸计算 . 21 3.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核 . 22 3.3.6 齿轮接触强度校核 . 22 3.4（）轴的设计 . 23 3.4.1（）轴的结构工艺性 . 24 3.4.2（）轴的材料 . 24 3.4.3 小齿轮轴上的受力 . 24 3.4.4 计算轴的最小直径 . 25 河 北工程大学毕业设计 - - ii 3.4.5 确定轴的各段尺寸和长度 . 26 3.4.6 联轴器的选择 . 26 3.4.7 轴上零件的轴向定位 . 27 3.4.8 确定轴上的圆角和倒 角的尺寸 . 27 3.4.9 确定轴上的载荷 . 27 3.5（）轴的设计 . 30 3.5.1 轴的结构工艺性 . 30 3.5.2 轴的材料 . 30 3.5.3 计算轴的转矩 . 30 3.5.4 大扇形齿轮轴上的受力 . 30 3.5.5 计算轴的最小直径 . 31 3.5.6 确定轴的各段尺寸和长度 . 32 3.5.7 轴上零件的轴向定位 . 32 3.5.8 确定轴上的圆角和倒角的尺寸 . 32 3.5.9 确定轴上的载荷 . 33 3.5.10 平键的校核 . 36 第 4 章 经济性 分析 . 37 第 5 章 结论 . 38 参考文献 . 39 致谢 . 40 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 河 北工程大学毕业设计 - - iii 河 北工程大学毕业设计 - - iv 河 北工程大学毕业设计 - - 1 第 1 章 概述 本文针对国内传统的型钢生产线一般都没有专门的自动堆垛设备。随着市场经济对型钢产品要求的提高，传统型钢生产的型钢堆垛已成为当前迫切需要进行的技术改造之一。不管是采用人工堆垛、半机 械化堆垛还是全自动堆垛，首先要进行型钢的垛型设计。 本此设计的型钢堆垛机是一种用于对成型钢材自动打捆的设备。机械部分由单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降及压紧机构等 8 个子机构，和 PLC 控制部分组成的成型钢材自动打捆生产线。它的主要优点在于实现了整个生产线的自动控制，从而提高堆垛机的堆垛效率，这也是现今钢材堆垛打捆和以后发展的趋势。它不仅仅克服了过去人工堆垛的生产效率低、打捆质量差、成本高、工作环境危险等缺点，更重要的是型钢的堆垛打捆成为了整个轧钢生产线发展的阻碍， 在很大程度上阻碍了钢材生产线的效率的提高，对整个生产效率的提高有很大的影响。本此设计的型钢堆垛机在一定程度上实现了自动化，很好的消除了这个障碍，对型钢生产线技术的进一步发展做了铺垫。型钢堆垛机能够实现自动堆垛打捆，对改善工人的劳动状况尤其是减轻工人的劳动强度、提高型钢的包装质量、提高轧钢生产线的生产效率、增强钢材市场的竞争能力、提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。型钢堆垛机的制造成本较低，这对任何企业来说都是一个很重要的参考依据。 目前，世界上堆垛机的发展已经很成熟了。已发展形成了各种类型的小型车间用的 标准堆垛机主要有两大类，磁性和非磁性堆垛机。一类是磁性堆垛机。轧件由装有可调磁性的翻转臂和输送小车进行一车堆垛，并且层与层之间是面对面或背对背交替放置的。该系统主要运用于中型型钢堆垛。全部由计算机自动操作。钢材堆垛后，由平立辊道输送到打捆区，平立辊道的宽度是可调的，以避免料垛散落。另一类是非磁性堆垛机。轧制由两套液压一机械机构控制的机械手进层层堆垛其动作类似于人手。可夹持并移送钢材，将钢材层面对面或背对背的进行堆放，主要适用于中小断面型钢，可避免料层中钢材在堆垛臂失磁时散落。形成不正确的料捆成形状非磁性堆垛 机即纯机械堆垛机的显著特点就是无故障的处理双层型钢的能力，故其机械效率可提高一倍。 本次设计的堆垛机属于第一类磁性堆垛机，通过在移钢机构和翻转机构上安装堆垛电磁铁来实现槽钢的交替堆放。堆垛方式是槽钢： 6 根 /层， 4 层（如图 1-1），每层分为正反两排。角钢是每层 5 根， 6 层，每层也分为正反两排一排槽口向下 3 根，另一排槽口向上3 根（如图 1 2）。由于槽钢和角钢的结构不同要在不改变堆垛机结构条件下实现不同钢河 北工程大学毕业设计 - - 2 的堆垛就需要在 PLC 程序上加以变化。这也是 PLC 自动控制的优点，这里主要根据槽钢进行设计和编程。型钢规格为 20 槽 钢，定尺长度范围 8 10 米。 槽钢角钢图 1-2 角钢堆垛方式 图 1 1 槽钢堆垛方式 河 北工程大学毕业设计 - - 3 第 2 章 型钢堆垛机总体设计 型钢堆垛机的总体设计是设计人员在根据工厂所需要的成型钢材堆垛机，对堆垛机作出的初步的、总体的设计。堆垛机总体设计主要包括：确定型钢堆垛机的工艺流程、型钢堆垛机平面示意图的初步确定、主要机构的简单结构设计、总体尺寸的确定、堆垛机驱动装置的确定和控制系统的设计。 2.1 型钢堆垛机 的设计参数 堆垛机堆垛的型钢为： 20 槽钢，根据（ GB 707 88）结构参数图 2-1： 图 2-1 槽钢参数 线密度为 2 5 . 7 7 7 /k g m 线；型钢长度为 8 10m。 堆垛速度约为 4 分钟捆； 班垛能力为 450 470 吨 /班； 堆垛成捆的型钢作到一头齐，符合国家堆垛包括标准 GB2101 89； 本型钢堆垛机堆垛方式是槽钢是 6 根 /层，每层分为上下正反两 排如图 2-2，堆垛的型钢型号为 20 槽钢 ,定尺长度范围 8 10 米。 图 2-2 槽钢堆垛方式 槽钢河 北工程大学毕业设计 - - 4 2)工艺参数 1)G=25.7777*10*3=773.31Kg 2）电磁铁 306*4=1224 Kg 3）电磁铁边距轴心 L=1065 4）其它重为 200Kg 4）传递的扭距 T=532.5*10*（ 773.31+1224+200） =11700.675N/m 2.2 堆垛机的工艺流程 轧制好的钢材经单传辊道输送到型钢堆垛机上，再由拨钢机构将钢材拨到移钢机构的链条上，然后由移钢机构将钢材输送 到定位机构，中途有分组机构将钢材分为 3 根一组，分好组的钢材到定位机构后被精确的定位后，再由平移机构送至垛台上，下一组分好组的钢材被定位机构定位后，经由翻转机构旋转 180 送至垛台上，垛台上的钢材排成了形如图2-2 所示的排放形式。然后垛台下降相应的高度，使下一轮堆垛的钢材和这一次的高度相等。经过 4 次循环后，垛台上的钢材就排成了 6 根 /层，共 4 层的形状。然后由压紧机构把钢材压紧，到此堆垛过程结束，再由垛台输送辊道将堆垛号的钢材输送出去。型钢堆垛机按这个顺序再进行下一轮的堆垛。 2.3 堆垛机平面示意图 根据现场要求、堆垛机的工艺流程和其他同类设备初步确定型钢堆垛机的结构分布如图 2 3 所示。该型钢堆垛机相当于简单的流水生产线，槽钢进入单传辊道依次通过拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构（或翻转机构）最后到垛台升降机构及压紧机构最后结束堆垛任务。 河 北工程大学毕业设计 - - 5 图 2-3 堆垛机结构分布图 2.4 堆垛机的结构设计 根据上述工艺过程和图 2 3 可得，该设备由以下主要机构组成：单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构（槽钢分组机构）、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降机构及压紧机构。 2.5 堆垛机总体尺寸 由现场的技术要求和同类设备可以初步确定堆垛机的总体尺寸约为： 长宽高1 2 6 0 0 7 3 0 0 3 1 0 0m m m m m m 。 2.6 传动系统的选择 传动机构通常分为机械传动、电器传动和流体传动。机械传动是最初的传动方式也是最重要的传动方式之一，它是在电动机等动力源的驱动下通过一定的机械式传动机构（齿轮机构、带传动和链传动等）得到期望的运动参数。流体传动是以流体为工作介质进行能量替换、传递和控制的传动。它包括液体传动和气体传动，液体传动是以液体为工作介质的流体传动，它包括液力传动和液压 传动。 其中机电传动和液压传动是最常用的两类传动。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类，交流电动机又分为交流电动机和直流电动机两类。在强电系统中三相交流异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。 河 北工程大学毕业设计 - - 6 电机拖动的根本任务，在于通过电机将电能转换成生产机械所需要的机械能，使电能成为工业企业中的主要能源。这主要是由于电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制都比较方便经济。它适宜于大量生产、集中管理、远距离传输和实现自动控制。因此，电机拖动已成为现代工业企业中广泛采用的拖动方式。它具有许多 其它拖动方式无法比拟的优点，主要有： 1.电机拖动比其它形式的拖动（蒸汽、水力等）效率高，而且电动机与被拖动的生产机械联接简便； 2.电动机的种类和型号多，具有各种各样的运行特性，可以满足不同类型生产机械的要求； 3.电机拖动具有良好的调速性能，其起动、制动、反向和调速等控制简便，快速性好，易于实现完善的保护； 4.电机拖动装置参数的检测，信号的变换与传送都比较方便，易于组成完善的反馈控制系统，易于实现最优控制； 5.可以实行远距离测量和控制，便于集中管理，便于实现局部生产白动化乃至整个生产过程自动化。 因此，电机拖 动，特别是自动化的电机拖动，成了现代工业生产电气化与自动化的基础与核心。 液压传动的主要优点有： 1.液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；2.操纵控制方便，可以实现大范围的无级调速； 3. 重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 4.可自动实现过载保护； 5.由于一般采用矿物油作为传动介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6.液压元件都是标准化、系列化产品，可以直接从市场上购买，这有利于液压系统的设计、制造和推广应用； 7.容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后 ，不仅可以实现更高程度的自动控制 过程，而且可以实现遥控。 考虑到以上各种传动的特点各机构的传动方式选择如下： 由单传辊道、拨钢机构和移钢机构的结构特点、运动特性和参考同类设备，该三部分均道选取三相交流异步电动机直接驱动。由于单传辊道与拨钢机构的交错布置且传动距离较长（约 6m），其选择分布式驱动，而拨钢机构和移钢机构之间平行布置并且驱动功率不太大，拨钢机构需要频繁启动，因此选择分别集中驱动。如图 2 3 所示，拨钢机构和移钢机构的电动机分布方式，拨钢机构是将电动机布置在一端，而移钢机构是将电动机布置在两根输出轴的一端。拨钢过程中拨抓只需克服单根 槽钢与滚筒之间的滑动摩擦，因此载荷较小需要传递的最大扭矩也较小，综合考虑现场其他结构的布置情况将电动机布置在传动轴的一端。移钢机构在工作时，由于传动距离较大 (约 6.4m)并且载荷较拨钢大的多，轴较长，最大扭矩较大，因此将电动机布置在两根轴的中间，这样单根轴所承受的最大扭矩要小得多。 而分组、定位、平移和垛台升降及压紧动作较简单（多为直线运动），且载荷不太大这里选择液压驱动。用液压缸的伸缩来完成分组、定位、翻转和垛台升降及压紧，用液压河 北工程大学毕业设计 - - 7 马达来实现平移。各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置 ,不需要复杂的传动系统 。 翻转机构的运动为轴的旋转运动，它的动力系统的主要要求为低速可调，交流电动机不能满足要求，直流电动机虽然有低速可调的性能，但是直流电动机价钱昂贵，也不能选取，液压传动的鲜明特点就是低速可调，所以我们最后选液压传动作为翻转机构的动力源。 2.7 翻转机构的基本设计 翻转机构是将三根型钢反扣到垛台上。这是一个低速运行的机构。相对于整个系统来说，翻转机构还要考虑时间因素。 2.7.1 设计的基本要求 翻转机构的电磁铁要满足能吸住 3 根钢材所要求的磁力；轴要满足翻转台自重和钢材自重所产生的扭矩；齿轮要能承受传递扭矩 所产生的力；液压缸要能产生出机构所需要的力，并满足相应的强度条件。 2.7.2 设计的基本思路 轴根据机构所需要的扭矩和型钢的长度来确定轴的具体尺寸，并根据弯扭强度校核来校核轴。齿轮根据要传递的力来确定具体尺寸，并对齿轮进行弯曲强度校核和接触强度校核。液压缸根据所需要产生出的力来确定液压缸的基本尺寸，从而选出液压缸的型号，并对液压缸的杆进行稳定性和强度校核。翻转机构的时间因素由 PLC 控制来调节处理。 2.8 升降机构的基本设计 升降机构是型钢堆垛机最后堆垛的一个平台。钢材分为 6 根一层堆垛在垛台上，然后垛台 下降一定的高度让下一层的钢材跟上一层的钢材处于同一高度进行堆垛。他的基本组成有垛台、升降液压缸。 2.8.1 设计的基本要求 垛台能承受 24 根钢材的重量；液压缸能承受 24 根钢材和垛台的自重所需要的力。 2.8.2 设计的基本思路 根据简直梁的原理对垛台进行弯曲强度校核。根据液压缸所要求的力来计算液压缸的具体尺寸，从而选出液压缸的型号，并对液压缸的杆进行稳定性和强度校核。 河 北工程大学毕业设计 - - 8 第 3 章 翻转机构 3.1 翻转机构液压缸的设计 液压缸是液压传动系统中的一种液压执行元件，它是将液压能转化为机械能做直线往复运动的能量转化 装置。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。 3.1.1 液压缸的类型 为满足各种主机的不同用途，液压缸有多种类型。 按照结构形式的不同可以分成有活塞缸，柱塞缸，摆动缸三大类型，活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸则实现的是往复摆动，输出的是角速度（转速）和转矩。 按照作用方式不同可以分为单作用缸和双作用缸。 另外，按照缸的特殊用途分，可以为串联缸，增压缸，增速缸，步进缸等等。 液压缸的结构包括：缸体组件，活塞组件，密封装置，缓冲装置，排气装置。 液压缸因用途要求的不同，有 各种结构形式。而平移机构的液压缸采用的是双作用单活塞杆液压缸如图 3.14 所示： 3.1.2 基本参数设计 图 3-1 河 北工程大学毕业设计 - - 9 3.1.2.1 液压缸的受力分析 在（ ）轴所受的扭矩为最大时，（ ）轴的扭矩同时为最大，此时液压缸的负载为最大。 根据仿形设计，取液压缸杆距（ ）轴的距离为 225mm。 则，由 2T F d由前面 计算可得 ： NT 2.526482 得： R=233992N 在工作过程中存在摩擦力，但是相对较小，可以忽略不计，为保证工作安全，最后我们取 250000R N 3.1.2.2 已知液压缸的设计相关数据 由翻转机构的工作原理，我们选用双作用单活塞杆的液压缸，无杆腔由系统直接提供压力，有杆腔的进油由液压泵直接提供，回油直接通油箱。 3.1.2.3 确定液压缸的工作压力 根据前面算出的力 R=250000N。由液压与气压传动中表 9.3查得工作压力取 4 Mpa，同时根据表 9.5，执行原件的背压估计值，取回油背压为 3 Mpa。即： 1P为进口压力， 1 4P MPa； 2P为回油背压， 2 3P MPa。 3.1.2.4 缸筒内径 D 的计算 在确定 D 时，必须保证液压缸在系统所给定的工作压力下，具有足够的牵引力来驱动工作负荷。对于双作用单活塞杆液压缸，当活塞杆是以推 力驱动工作负载时，即压力油输入无杆腔时，工作负载 R 为： )(4 02022 pdpDpDFR （ 3-1） 推出： 0020 )(4pppdppRD (3-2) 河 北工程大学毕业设计 - - 10 式中： R 液压缸的工作负载； F 活塞杆的最大推力； 机械效率，考虑密封件的摩擦阻力损失，橡胶密封常取 95.0 ； p 工作压力，一般情况下取系统的调定压力； 0p 回油背压， 0 3p MPa； d 活塞杆直径， 根据液压与气压传动表 4-2 液压缸工作压力与活塞杆直径查得 0.7dD 。 其中 95.0 将已知相关的数据代入公式可得： mmD 7.13095.010114.31 2 5 0 0 047 根据液压系统设计元器件选型手册表 2-51，液压缸内径尺寸系列，最后取160D mm 。 活塞杆的直径 d 为 0 .7 1 2 2d D m m 。 根据液压系统设计元器件选型手册表 2-52，最后取杆的外 径为： 125d mm 。 3.1.2.5 液压缸最大工作行程 机构运动简图如图 3-2 所示： 翻转电磁铁在翻转时，小齿轮旋转180 ，即转过 11 个齿，对应的扇形齿轮也转过 11 个齿，即扇形齿轮转了20 ，由于曲柄和扇形齿轮通过键固连接在一起，所以曲柄也转了 20 。活塞杆从初始位置开始转过一定的角度，同时有一定的身长量，通过下图的运动分析及几何分析，我们可以 算出活塞的行程。 其中， 125a r c t a n 3 02 1 6 . 5 o液压缸支座曲柄轴曲柄扇形齿轮， ， 6 0 小齿轮，图 3-2 河 北工程大学毕业设计 - - 11 几何运动分析图如图 33 所示： 图 33 注：其中黑色粗实线组成的三角形表示系统的初始位置，即翻转电磁铁的 0 位置，细实线组成的三角形表示系统的翻转极限位置，即翻转电磁铁翻转 180 时的位置。 我们可以根据余旋定理计算出行程的大 小： 222 1 6 . 5 2 5 0 2 2 1 6 . 5 2 5 0 c o s 5 0 1 2 5 7 7l m m o理 论 以上 l 值为理论值，现实中我们选则的液压缸的行程应略大于理论值， 参考液压元件及选用中表 3.63 ZQ 型重型冶金设备液压缸的型号和技术参数得： 我们选择其行程为mml 90 。 注：此处在进行行程计算的时候，由于活塞杆的转动角度较小，我们对其进行了简化处理，将圆心移至图示的位置了，结果相差并不大，也不会影响我们最后的选择。 3.1.2.6 缸筒长度 L 缸筒长度由活塞最大行程，活塞 长度、活塞杆导向长度 H 和特殊要求的其他长度确定（见图 3-4） 河 北工程大学毕业设计 - - 12 根据机械设计手册中表 11-170 中查出缸内径为 160mm 的液压缸的缸体的外形尺寸为430+行程，由行程为 90mm，得缸体的外形尺寸为 520mm。 其中活塞长度 0 . 6 1 . 0BD : ；导向套长度 0 . 6 1 . 6AD : ；隔套长度 12C H A B 。为了降低加工难度，一般液压缸的缸筒长度不应 大于内径的 20 30 倍。 根据机械设计手册（化学工业出版社出版）中表 11-152 油缸固定部分长度的参考尺寸得： 活塞的长度 0 . 6 1 . 0 9 6 1 6 0B D m m，取 100B mm ； 导向套动面长度 0 . 6 1 . 6 9 6 2 5 6A D m m，取 150A mm ； 隔套宽度 11 5 0 1 0 0 1 5 0 2 52c m m 。 3.1.2.7 液压缸的选定 综合以上计算分析可得 : 由于该液压缸为冶金 设备用液压缸，所以在冶金液压缸设备标准液压缸系列选取。 冶金设备标准液压缸的特点：缸径一般在 40 320mm 范围内，工作压力小于等于16Mpa 可用液压油机械系统耗损油和乳化液等工作介质，使用温度范围在 -40 80。其安装方式有法兰、耳环、销轴等多种形式，符合 ISO6020/1 1981 标准，另外还有脚架（底座）示。 冶金设备用标准液压缸系列包括： ZQ 型重型冶金设备液压缸 JB 系列冶金备用液压缸 YHG1 型冶金设备液 压缸 JB 系列液压缸 UY 系列液压缸。 ZQ 型液压缸具有性能良好可靠性好等优点；广泛用于重型机械，冶金、矿山等行业。综合型钢堆垛机的工作要求我们选用 ZQ 型液压缸。 根据机械设计手册（化学工业出版社）中液压缸型号的选用选出：液压缸 Z Q 1 6 0 9 0 B ,图 3-4 河 北工程大学毕业设计 - - 13 其中： B 表是油缸的安装形式是摆动式的。 3.1.3 液压缸的结构设计与校核 3.1.3.1 缸筒壁厚的计算 查液压与气压传动教材可查出：当101D时，壁厚用公式 2PD来计算；当101D时，壁厚用公式 13.1 4.02 PPD 来计算。 （一）假设缸筒壁厚 与内径之比小于 110，则壁厚按薄壁缸公式计算，即： 2PD （ 3-3） 公式中： P 液压缸的最大工作压力 Pa ； D 缸筒内径 m ； 缸筒材料的许用应力 Pa ， sn ； b 缸筒材料的抗拉强度极限； n 安全系 数，一般取 5n ； 缸筒选用材料为 HT350， Mpab 350；即： MPa705 103 5 06 ， 将以上数值带入得： 664 1 0 0 . 1 6 142 7 0 1 0 mm 。 又考虑缸筒壁厚 与内径之比： 1 4 10 . 0 91 6 0 1 0D 。 符合我们的设计要求。 考虑安全因素，我们取安全系数 n=1.3，得： 1 4 1 . 3 1 8 . 2 mm ， 最后我们取 20mm 。 （二）假设D大于 110，壁厚按厚壁强度及公式计算： 河 北工程大学毕业设计 - - 14 13.14.02 PPD （ 3-4） 7 1 . 60 . 0 8 16 4 . 8 4mm 因为 4 0 .0 2 5160D 小于 110与假设矛盾，所以此液压缸为薄壁缸。 我们取 20mm 3.1.3.2 缸筒壁厚的校核 因为m ax 10P M Pa，由公式： max2SPD (3-5) 式中： D 表示液压缸的内径； S 表示缸筒材料的许应应力， bs ，其中b抗拉强度， 为安全系数（一般 5 ）因为缸筒的材料为 Q235，查机械设计手册可知道：该材料的 Mpab 375 ； maxP 表示缸筒最高工作压力（m ax 10P M Pa）。 综合以上具体数据和式子可得： m a x 52SPD mm所以液压缸的壁厚符合设计要求。 3.1.3.3 缸筒外径的确 定 1 2 1 6 0 4 0 2 0 0D D m m (3-6) 3.1.3.4 缸底厚度1因为设计时取平底液压缸，缸底与缸筒采用螺纹连接，所以缸底内径 河 北工程大学毕业设计 - - 15 mmDD 20022 。 spDm a x21 5.0 (3-7) 式中： 2D 表示缸底内径， b 表示缸底材料的许用应力， Mpa。 若选取 mmD 200 ， MPabs 705350 ， 则 61 64 1 00 . 5 0 . 2 2 47 0 1 0 mm ， 考虑安全因素，我们取1 30mm 。 3.1.3.5 最小导向长度的确定 对单活塞液压缸，一般：220 DlH (3-8) 式中： L 活 塞的最大工作行程； D：缸筒内径。 代入数据得： 9 0 1 6 0 8 4 . 52 0 2H m m ，取 150H mm 。 3.1.4 液压缸的稳定性和活塞杆的强度验算 活塞杆受轴向压力作用时，有可能产生弯曲当此轴向力达到临界力kP时会出现压杆不稳定现象，临界值kP的大小与活塞杆长度与直径，以及缸的安装方式等因素有关。只有当活塞杆的计算长度 10Ld 时，才进行活塞杆的纵向 稳定性计算。 计算估算活塞杆的长度：初步定液压缸盖的厚度为 50mm ，则活塞杆的长度为：1 5 0 1 0 0 2 5 5 0 3 2 5L m m 。 河 北工程大学毕业设计 - - 16 3.1.4.1 液压缸的稳定验算 根据材料力学概念：一根受压的直杆，在其轴向负载 P 超过稳定临界力（或称极限力）kP时 ,即失去原有直线状态下的平衡而丧失稳定 ,所以液压缸的稳定条件是 ： KKPP n (3-9) 式中 ： P 活塞杆的轴向最大压力 N ； kP 液压缸的稳定临界力 N ； kn 稳定性安全系数 ,一般取 nk =2 6。 液压缸的稳定临界力kP值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支承状况等因素有关。一般在 Ld（ d 为活塞杆的直径）大于 10 以后就要进行稳定校验。 由 325 2 . 6 1 0125Ld 。 则不需要进行稳定性校核。 3.1.4.2 活塞杆的强度校核 由 RF ，取 0.95 ， 得 NRF 2 6 3 1 5 895.02 5 0 0 0 0 mmFd 69107014.3 26315844 6 (3-10) mmmmd 69125 所以活塞杆满足稳定条件。 3.2 齿轮的设计 翻转机构的齿轮是开式齿轮传动，所以根据齿根弯曲疲劳强度作为设计准则，按齿面接触疲劳强度进行校核。 河 北工程大学毕业设计 - - 17 3.2.1 选择齿轮精度等级，材料，热处理方式及齿数 对与低速轻载荷的齿轮，主要失效方式是齿面磨损，需有一定的机械性能，可选用中碳钢或灰铸铁或球墨铸铁，这里为单件小批量生产，所以大小齿轮均为 45 号钢，其中小齿轮为调质处理，硬度为 250HBS，大扇 形齿轮为正火，硬度为 210HBS。 根据传动比要求，这里的传动比要求为 i12=9，开式齿轮齿面易磨损，欲让齿厚些，适当取大些模数，因此去少些齿数，初拟小齿轮数是 Z1=22，则大齿轮数为 Z2=198。选用精度等级为 8 级。 3.2.2 齿轮的基本参数 3.2.2.1 尺宽系数d的选取 考虑为开式齿轮，且小齿轮为两支承不做对称分布，大小齿轮均为硬齿面时，齿宽系数d应取表中偏下限值。由机械设计中表 10-7，选定 8.0d。 3.2.2.2 齿形系数FaY及应力校正系数saY的选取 由机械设计表 10-5 中可查出齿形系数FaY及应力校正系数saY，取： 72.21 FaY， 57.11 SaY 。 3.2.2.3 弯曲疲劳寿命系数的选取 由机械设计中图 10-18 中可查出弯曲疲劳寿命 系数，由应力循环次数 N 很小，所以取 3.11