大扭矩液压扳手毕业设计

安徽理工大学毕业设计本科毕业设计说明书大扭矩液压扳手设计THE DESIGN OF HYDRAULIC WRENCH学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日安徽理工大学毕业设计I大扭矩液压扳手设计摘要随着国内电力，化工石油，工程建设的快速发展，这些行业中，大扭矩紧固件的拆装作业在传统的人力方法下，强度高，效率低。使用液压扳手可以有效的提高作业效率，提升安装精度。本设计就是优化液压扳手便携性和各种工况适应性。在设计里，采用液压缸和机架一体铸造成型，简化液压扳手在机架方面的结构，将进有出有管道铸造在液压缸缸体内，为节约材料，提高液压扳手的便携性。采用偏心液压缸设计。在设计里，为了减小活塞杆在推动摇臂过程中可能产生的侧向力，在机架上设计一平行滑道。平行滑道不开穿机架，以保证液压扳手整体具有较好的密封性。活塞杆在平行滑道内移动，活塞杆距棘轮中心距会不断变化，在摇臂上长孔来解决。当液压缸和机架采用一体成型，液压缸和机架在结构方面和机架与反作用力臂连接方面会有一些问题，设计通过液压缸缸体结构的变化及连接形式改变来解决这些问题。关键词：机架，液压缸，活塞杆，摇臂，反作用力臂安徽理工大学毕业设计IITHE DESIGN OF HYDRAULIC WRENCHABSTRACTWith the domestic electric power, petroleum and chemical industry, the rapid development of engineering construction, these industries, disassembling and assembling large torque fasteners in the traditional human method, high strength, low efficiency. The use of hydraulic wrench can effectively improve the work efficiency, improve the installation accuracy. This design is the optimization of hydraulic wrench portability and adaptability.In the design, the hydraulic cylinder and the frame is integrally molded, simplified hydraulic wrench on the frame of structure, the entrance pipe cast in the cylinder body, in order to save materials, improve the portable hydraulic wrench. The eccentric design of hydraulic cylinder.In the design, in order to reduce the lateral force of piston rod in the promotion of the rocker arm might occur during the process of design, a parallel slide on the frame. Parallel slide without wearing a frame, in order to ensure good sealing of the whole hydraulic wrench. The piston rod to move in parallel slideway, the piston rod from the ratchet wheel center distance will continue to change, on the rocker Kong Lai solution.When the hydraulic cylinder and the frame adopts integral forming, hydraulic cylinder and the frame structure and frame and reaction arm connection will have some problems, through the design to solve these problems and the connection form and change of hydraulic cylinder structure.KEYWARDS：body frame，Hydraulic cylinder，piston rod ，rocker arm，Reaction arm安徽理工大学毕业设计i目录摘要（中文） .I摘要（外文） .II1 绪论 .11.1 引言 .11.2 大扭矩液压扳手的组成部分及工作原理 .11.3 大扭矩液压扳手设计的思路及特点 .12 液压缸的设计 .32.1 典型液压缸 .32.11 轻型拉杆液压缸 .32.12 单活塞杆单作用液压缸 .42.2 液压缸的部分连接结构 .42.21 液压缸缸筒与缸盖的连接形式 .42.22 液压缸活塞与活塞杆的连接结构 .62.3 液压缸的设计计算 .62.31 液压缸内径的计算 .62.32 液压缸壁厚计算 .72.33 液压缸壁厚的校核 .72.34 缸筒的加工技术要求 .72.35 液压缸缸底厚度计算 .82.36 液压缸端部设计计算 .82.4 活塞组件设计 .92.41 活塞设计 .92.42 活塞杆设计计算 .102.43 活塞杆液压缸稳定性校核 .122.5 液压缸油口和排气装置设计 .122.51 液压缸油口设计 .132.52 排气装置设计 .133 棘轮机构设计 .143.1 棘轮机构概述 .143.2 棘轮设计 .143.21 棘轮机构尺寸设计计算 .143.22 棘轮机构强度校核 .15安徽理工大学毕业设计ii3.3 棘轮主被动棘爪弹簧设计 .153.31 主被动棘爪弹簧尺寸计算 .153.32 弹簧稳定性校核 .173.33 弹簧强度校核 .173.34 弹簧的技术要求 .184 机壳的设计 .185 反作用力臂设计 .185.1 反作用力臂连接设计 .215.2 反作用力臂设计 .21小结 .23参考文献 .24致谢 .25安徽理工大学毕业设计11绪论1.1 引言在电力、石化、化工、船舶、冶金、水泥、机械制造、工程建设等行业的施工、抢修、检修等工作中，大扭矩紧固件的拆装作业十分艰巨,而传统的人力方法拆装，作业效率低、劳动强度大、高成本，直接影响安装和维修工期，同时不可避免地损伤毗邻的零部件，对原工程结构的力学平衡产生影响甚至是破坏，难以准确控制装配力矩，而且各螺栓的拧紧力矩的统一难以得到保证。因此开发研制高效、可靠、适用于大直径紧固件的拆装设备大扭矩液压扳手，具有重大的现实意义。1.2 大扭矩液压扳手的组成部分及工作原理大扭矩液压扳手是利用液压来作为动力来实现扭矩输出，其结构并不复杂，而在今天，科学技术的发展，自动化程度的提高，轻便省力、可靠便捷是人们对工具的进一步追求，人们希望劳动工具更为经济实用。液压扳手是由液压动力源、液压缸、驱动机构、棘轮机构、反作用力臂等机构组成。其结构原理见图 1-1：液压动力源液压推力缸驱动机构棘轮机构 扭矩图 1-1 液压扳手工作原理图1.3 大扭矩液压扳手设计的思路及特点液压扳手由液压动力源、液压缸、驱动机构、棘轮机构、反作用力臂等机构组成。所以设计时候在进行整体规划中分为若干子部分进行。动力源采用电动液压源，小流量，大压力来满足低速大扭矩的功能。液压缸部分作为主推动部件，设计中主要考虑是液压推动力的大小，同时选取合适的工作行程，然后就是考虑液压缸的密封与强度。而液压推动力大小的确定，主要取决于所需设计的液压扳手的力矩输出值与液压推力缸作用点离棘轮中心的距离，计算公式1-1：(1-1)PRDM24式中 M输出力矩 ；mNP液压源输出压力 ；aD液压缸内径， ；安徽理工大学毕业设计2R力臂值。即液压推力缸作用点到棘轮中心的距离， 。m考虑到液压扳手的便携性，在液压缸筒在缸壁中设计油道，由于缸壁的强度、油液的压力等因素，采用偏心截面缸筒，可使油道一侧的壁厚相应增大，相应油道孔径也可以增大，不但很大程度上减小了沿程压力损失，节约了能源，同时节约材料，减轻重量，提升的液压扳手的便携性，同时较好地改善了缸筒的应力分布，减小平均应变及平均应力。传统的由活塞杆推动推动销轴并带动摇臂转动，活塞杆推动过程中会产生侧向力，这样对液压缸的密封和活塞杆的稳定性十分不利，在机壳内壁两侧沿活塞杆方向设计一对平行滑道，使销轴在平行滑道内与活塞杆轴线方向做直线运动，同时将摇臂的销轴孔设计成长孔，以满足作业过程中销轴与棘轮的中心距不断变化的要求。见图 1-2：图 1-2 摇臂运动方案为了保证液压扳手结构紧凑，操作灵活的特点，尽量缩小作业空间是必要的，反作用力臂采用花键链接可实现 360 度旋转，以满足各种工况。安徽理工大学毕业设计32液压缸的设计液压缸是液压系统的两类执行原件之一，其结构简单，工作可靠，运动平稳，布置灵活，效率高，被广泛应用于各类液压系统中。在设计液压缸之前，了解主机用途，工作环境及对液压缸的动作要求，考虑运动形态，和安装约束条件，由液压缸的负载情况，综合国家相关技术标准，选择液压缸的结构类型，确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性的校核验算。2.1 典型液压缸2.1.1轻型拉杆液压缸轻型拉杆液压缸又称为拉杆式液压缸，是通用型液压缸，广泛用于纺织、橡胶、等轻型机械，机床、农用机械、汽车、石油化工机械等。其典型结构见图 2-1 所示，前端盖 4、后端盖 9 和缸筒 5 用四根或者六根拉杆链接，缸体固定的情况下，当右油口（后端盖 9 处）进入液压由时，活塞杆和活塞组件（活塞10、活塞杆 1、导向环 7、缓冲缸筒 11、活塞密封件 8）向左运动并推动负载，左油口（前端盖 4 处）将低压油液排回油箱，而当左油口进入液压油时，右油口将低压油液排回油箱，活塞杆活塞组件反方向拉动负载。1活塞杆；2导向套；3法兰；4前端盖；5缸筒；6拉杆；7导向环（支撑环）8活塞密封件；9后端盖；10活塞；11缓冲套筒（隔离套） ；12活塞杆密封；13防尘圈图 2-1 轻型拉杆液压缸轻型拉杆液压缸结构简单、零件通用化程度高、拆装方便、制造成本低，但其行程长度、缸筒内径及额定压力受限。拉杆型液压缸最大额定压力，最大缸筒内径 ，最大行程 。MPapn20mD250mL20安徽理工大学毕业设计42.1.2单活塞杆单作用液压缸单活塞杆单作用液压缸适用于行程较短的场合，它用一个油口来完成液压油的进给和输出，液压油供入，活塞杆伸出推动负载，回程时靠弹簧力、自重及负载力等，图 2-2 是弹簧复位结构，缸筒和端盖采用螺纹连接，回程时主要靠弹簧力完成。1缸底；2缸筒；3活塞与活塞杆；4、7-密封件；5弹簧；6缸盖图 2-2 单活塞杆单作用液压缸2.2 液压缸的部分连接结构2.2.1液压缸缸筒与缸盖的连接形式缸筒与缸盖的连接方式常见的有八种，见表 2-1：表 2-1 缸筒与端盖连接简图及特点连接方式 结构简图 特点焊接结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛；缸体焊后可能变形，内径不易加工；主要用于柱塞式液压缸安徽理工大学毕业设计5外螺纹螺纹连接内螺纹径向尺寸小，质量较轻，使用广泛；缸体外径需要加工，且应该与内径同轴；装卸需要专用工具，安装时应防止密封圈扭曲法兰连接 结构较简单，加工容易，装卸方便，应用广泛；径向尺寸较大，质量比螺纹连接的大；非焊接式法兰的缸体端部应镦粗拉杆链接 结构通用型好，缸体易加工，装卸容易使用广泛；外形尺寸大，质量大，主要用于载荷较大的双作用缸外半环 质量比拉杆连接小，缸体外径需加工；半环槽削弱缸体，因此