双层畜禽运输车的改装设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.1.1 双层畜禽运输车的总体结构 . 1 1.1.2 双层畜禽运输车的研究现状 . 1 1.2 研究的意义目的 . 2 1.3 研究的主要内容 . 2 第 2 章 整体方案分析选择及举升机构计算与校核 . 3 2.1 概述 . 3 2.2 活动底板的设计计算 . 3 2.2.1 活动底板的结构设计 . 3 2.2.2 上层板剪力及弯矩的求解 . 3 2.2.3 上层板弯曲变形校核 . 5 2.2.4 上层板的挠度计算 . 6 2.3 方案的选择 . 7 2.4 液压缸的设计 . 7 2.4.1 液 压举升机构的主要技术参数 . 7 2.4.2 液压缸的设计要求 . 8 2.4.3 三级同步液压缸结构设计及内径的确定 . 8 2.4.4 三级同步液压缸柱塞杆直径的确定 .11 2.4.5 三级同步液压缸壁厚、外径等参数的计算 . 12 2.4.6 三级同步液压缸外形尺寸的校核 . 15 2.5 液压缸主要零件结构、材料及技术要求 . 16 2.5.1 缸体 . 16 2.5.2 活塞 . 17 2.5.3 活塞杆 . 18 2.5.4 活塞杆的导向、密封和防尘 . 19 2.5.5 液压缸的排气装置 . 19 2.5.6 液压缸安装连接部分的形式和尺寸 . 20 2.6 本章小 结 . 20 第 3 章 液压泵选择与设计 . 21 3.1 液压泵的工作原理 . 21 3.2 液压泵的形式 . 21 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 3.3 液压泵主要参数及型号 . 21 3.4 液压泵主要参数的确定 . 22 3.4.1 液压泵工作压力的计算 . 22 3.4.2 液压泵理论流量的计算 . 22 3.4.3 液压泵排量的计算 . 22 3.4.4 液压泵功率的计算 . 22 3.5 液压系统原理 . 23 3.6 本章小结 . 24 第 4 章 辅助装置的选择与计算 . 25 4.1 副车架主要尺寸参数设计计算 . 25 4.1.1 副车架主要尺寸设计 . 25 4.1.2 副车架的强度刚度弯曲适应性校核 . 25 4.2 喷淋装置的设计计算 . 31 4.2.1 喷淋系统技术方案 . 31 4.2.2 喷淋系统结构 . 31 4.3 登坡板的结构与设计计算 . 32 4.3.1 登坡板的长度 . 32 4.3.2 钢丝绳的拉力 . 33 4.3.3 卷筒（或滑轮）的直径 . 34 4.3.4 登坡板提升时所需功率 . 35 4.4 支承座的结构与设计计算 . 35 4.5 上层活动底板上升所需定滑轮和钢丝绳直径的计算 . 36 4.6 本章小结 . 37 第 5 章 整车性能分析 . 38 5.1 概述 . 38 5.2 汽车动力性能分析 . 38 5.2.1 基本参数确定 . 38 5.2.2 汽车的 行驶方程 . 39 5.2.3 汽车最高车速的确定 . 42 5.3 汽车燃油经济性 . 44 5.4 本章小结 . 44 结 论 . 45 参考文献 . 46 致 谢 . 47 附 录 A . 48 附 录 B . 53 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 随着我国国民经济的发展 ， 人民生活水平的提高。人们对禽类、肉类制品的需求量急剧增加。而畜禽的养殖场地远离市区，这样就需要将鲜活畜、禽运输到指定地点。因此畜禽运输车的市场需求量也较大。为了能够同时运输禽类和中大型动物，满足消费者和养殖业者的需要，并且从大幅度的提高运输效率 、 降低运输成本、减少运输途中的货 损和货差，提高运输的安全性和减少污染保护环境的方面考虑，设计制造双层畜禽运输车成为专用汽车发展道路上的一项重要任务。 首先分析了现在畜禽运输车的现状和不足之处，明确了双层畜禽运输车的主要优点。在此基础上，通过对整体方案的分析选择、举升机构的计算校核、液压系统的选择与设计、辅助装置的选择与设计及对整车的性能分析，利用 CAD 软件绘制出二维图形。最后设计出的双层畜禽运输车 能够满足工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的加工和使用要求。 关键词： 双层；运输；畜禽；改装；设计 黑龙江工程学院本科生毕业设计 II ABSTRACT Along with the development of our national economy and improvement of peoples living standard. People on the poultry, meat products demand has increased dramatically. And livestock and poultry breeding sites away from downtown, so it needs to fresh livestock and poultry transportation to the designated place. So the market demand of livestock transporters bigger also. In order to can simultaneously transport poultry and medium-large animals, meet the needs of consumers and aquaculture, and those from the large scale enhancement transportation efficiency and reduce the transportation cost, reduce transit goods damage and poor, improve transport safety and reduce pollution of environmental protection into consideration, design and manufacture of special cars do uble livestock transporters become the development path is an important task. First analyzed the status and livestock transporters now deficiency, clear the double livestock transporters main advantage.On this basis, through the analysis of the overall scheme selection, the calculation of lifting mechanism of dynamicrigidity, the selection and design of hydraulic system, auxiliary devices selection and design of the vehicle and the performance analysis, use CAD software rendering the 2d graphics. Finally designed double livestock transporters can meet the technological reasonable, small batch easy processing, low cost, high reliability processing and use requirement. Key words: Double Layer； Transportation； Livestock and Poultry； Modification； Design 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 买文档送全 套 CAD 图纸，扣扣 414951605 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 第 1 章 绪 论 1.1 概述 1.1.1 双层畜禽运输车的总体结构 双层畜禽运输车属于栅栏式运输车，其汽车车厢采用栅栏结构，主要适用于运输牲畜、家禽等。具有双层车厢结构的栅栏式运输车运输效率高，适用与长途运送牲畜、家禽等。栅栏式牲畜运输车均设有便于牲畜上下的门梯。该门梯通常利用后厢板翻下作为登坡板，也有的采用电动绞盘提升登坡板。 在栅栏式牲畜运输车中，双层车厢运输车最为常见。对于双层车厢牲畜运输车，根据其第二层车厢底板的结构特点可分为可拆卸式底板、液压折 叠式底板和液压升降式底板三种类型。本设计采用液压升降式底板。该型式的第二层车厢底板由分布与车厢后面两个角的两个液压缸和钢丝绳实现上升和下降。装载时，首先将活动底板搁在底层底板上。当装满牲畜后，将其举升到一定高度后锁止，然后装载底层车厢；卸载相反。这种型式的牲畜运输车优点是装载、卸载都非常方便，必要时可将活动底板降落在底层底板上，作一般货车使用。 1.1.2 双层畜禽运输车的研究现状 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 随着我国国民经济的发展 ， 人民生活水平的提高。人们对禽类、肉类制品的需求量急剧增加。而畜禽的养殖场地远离市区，这样就需要将鲜活畜、 禽运输到指定地点。因此畜禽运输车的市场需求量也较大。而双层畜禽运输车既可以运输鸡、鸭、鹅等禽类，也可以运输猪、牛、羊等中大型动物，满足消费者和养殖业主的需要，因此双层畜禽运输 车近年来国内市场需求量越来越大，市场前景十分广阔。 专用汽车的研制 、生产和应用不仅在实现门到门的专业运输和作业方面受到社会的广泛重视和欢迎，而且在大幅度的提高运输效率 、 降低运输成本 、 扩大汽车的应用领域等方面都发挥着重要的作用，汽车运输的专业化，可以减少运输途中的货损和货差，提高运输的安全性，同时减少了污染，保护了环境。 随着经济的发展， 畜禽 运输车 呈现出重型化、智能化、高档化，多极化发展的趋势 。 虽然中国专用汽车发展取得了很大进步，但是，中国专用汽车行业整体上与欧、美、日等国家和地区的先进水平相比，国内专用汽车市场开发比较缓慢，市场细分程度不够，产品雷同性大，不能满足用户个性化需求，低水平竞争还比较严重，主要体现在一下几个方面。（ 1）生产企业过多过散，目前中国大多数专用汽车生产企业的症状是：厂点分散，规模较小，开发能力较弱。（ 2）产品结构不合理，由于中国正处于发展中国家向发达国家转变的过程中，基础设施建设还处于高峰期，所以中国专用汽车市场的需求 还是以运输物资、满足基础设施建设为主，加上中国劳动力资源比较丰富，该市场形态决定了中国专用汽车现阶段呈现结构形式单一、功能单一、低附加值产品过多的状况。（ 3）科技含量高的产品缺乏自主研发能力。（ 4）生产工艺工装水平低。（ 5）专用底盘的开发生产与市场需求仍有差距。（ 6）专用汽车市场的拓展受到一定的限制。 1.2 研究的意义目的 近几十年来它在国内外获得迅速的发展与普及 ,它最大的优点是 具有自重轻、仓栅栏杆可半拆、全拆和随意升降、方便实用、安全可靠等 ，并可 根据用户要求设计制作双层鲜活动物运输车、瓜果蔬菜运输车等。适 合广大用户的中短途公路运输使用，也可作普通载货汽车使用，在高度发达的公路运输业，特别是现代物流产业的飞速发展。仓栅式运输车必将得到迅速的推广、普及。是城市、城际物流运输市场开发的经济型产品。 同时在双层畜禽运输车的研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力， 并日趋完善，成为系列化多品种的产品。 因此，双层畜禽运输车的发展是很有必要的。 1.3 研究的主要内容 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 本章针对我所做设计的课题做了综合性的阐述，通过查找书籍，以及在网络上查找的资料，我了解了我所做双层畜禽运输车的 基本状况；特别是专用车的设计特点及设计思路，还有在以后的设计中有可能面临的问题，进行了细致的了解与阐述。本设计主要进行双层 畜禽运输车 的整车设计，二类底盘的选型，举升液压系统主要技术参数的计算，车厢设计， 以及根据畜禽的运输需求而增设的降温喷淋系统。 整车性能分析，利用 CAD软件建立双层畜禽运输车的装配图以及零部件图。 本章对双层畜禽运输车状况进行了分析，了解了我国双层畜禽运输车行业与欧美等国家的差距与需要发展的地方。 目前，我国改装车市场最大销售量约 25 万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要有厢式车、罐式车、自卸 车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有 400 多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。 经过本章的学习了解，相信在下几章的设计学习中会有了依据，为本次设计开了一次好头。 第 2 章 整体方案分析选择及举升机构计算与校核 2.1 概述 双层畜禽运输车改装结构中液压系统；活动底板的结构和车厢结构为其重要组成部分，它直接关系到双层畜禽运输车的使用性能和整车布置，它是决定双层畜禽运输车改装 设计优劣的主要因素。因此首先对活动底板进行设计。 2.2 活动底板的设计计算 上层活动底板结构类似于车厢底板，其结构由两根通长槽型纵梁、四根横梁和底面分布矩形加强筋的薄钢板组成。 2.2.1 活动底板的结构设计 上层活动底板是由车架承载的，而纵梁作为上层活动底板的主要承载元件，也是黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 车架中最大的加工件，其形状应力求简单。其中载货汽车的车架纵梁延多取平直且断面也不变或少变，以简化工艺。因此载货汽车的断面多采用开口朝内的槽型，槽型断面粱的弯曲刚度大、强度高、工艺性好，零件的安装与紧固方便。同时，由若干根横梁将左右纵梁 连接在一起，构成一完整的车架，其中横梁起支承上层活动底板，保证车架有足够的扭转刚度，限制其变形和降低某些部位的应力的作用。 本车上层活动底板初选等宽的梯形车架，车架宽度为 2250mm ，车架长度为6000mm 。纵梁采用槽型钢结构，槽型钢型号： 14#B（ 140*60*8），横梁钢板厚度都采用 8mm ，车架材料采用 Q345。薄钢板和加强筋的材料采用 45。 2.2.2 上层板剪力及弯矩的求解 作 用在上层板梯形车架上的弯曲力矩主要由车架纵梁承受。由于条件限制，为了计算弯曲力矩，将车架纵梁承受载荷简化为均布载荷，当车架纵梁承受的是均布载荷时，车架的简化计算可按下述进行，但需要一定的假设即认为纵梁为简支梁，忽略不计局部扭矩的影响。 由以上可画出上层板车架的等效粱受力及剪力和弯矩示意图： 图 2.1 上层板额定载荷时的剪力和弯矩图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 由以上示意图可知：纵梁所受到的最大弯矩： 82maxqxM （ 2.1） 式中： q 载荷集度 (N/m)； x 所求截面距支座 A的距离 m ； maxM 最大弯矩 mN 。 NF s 3.1 0 4506.0625.26 8.94 0 00 （ 2.2） 式中：sF 纵梁所 受剪力 N 。 mNxFM s 31 362m a x （ 2.3） 将它们代入式 (2.4)、 (2.5)，则可求出纵梁的最大弯应力。 m a xm a x MnKM dd （ 2.4） WM dw max（ 2.5） 式中： n 疲劳安全系数， 40.115.1n ； dK 动载荷系数， 0.45.2dK； W 纵梁在计算断面处的弯曲截面系数。 对于槽型断面纵梁： 6 )6( thbhW （ 2.6） 式中： h 槽型断面的腹板高 m ； b 翼缘宽 m ； t 梁断面的厚度 m 。 300 009 33 3.0 mW mNM d 6.11289m a x 因此最大弯应力为： w 120.96Mpa =345Mpa 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 通过以上计算，上层板的剪力和弯矩均符合 要求。 2.2.3 上层板弯曲变形校核 由以上知道上层板梯形车架的等效简支梁形式，利用叠加法可求得梁的最大挠度maxy和最大转角max，然后进行上层板梯形车架弯曲变形的校核。 当粱的形式为下图所示时，粱的挠曲线方程为： 224312 xlEIFxy 20 lx （ 2.7） 梁的转角方程为： EIFl2 （ 2.8） 式中： F 作用在梁上的力，规定其向下为正，向上为负； E梁构成材料的弹性模量， 52 .1 1 0E M P a ； I为梁的惯性矩。 查阅槽钢标准可知： 14#b 型的惯性矩yI=61.1 4cm 。 最大挠度maxy： 0 0 0 2 5 6 6 0 8.064943101.611.2128 33.1045 294m a x lly 29.0101.61101.2 6 0 0 03.1 0 4 5 45 2m a x 由计算的挠度和转角，参照选材的许用挠度和许用最大转角，均在许用数值之内。 图 2.2 上层板梯形车架等效简支粱 2.2.4 上层板的挠度计算 为了保证整车及有关机件的正常工作，对纵梁的最大挠度应予以限制。这就要求对纵梁的弯曲刚度进行校核。如果把纵梁看成支承跨度 l 为轴距的简支梁，根据材料力黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 学给出的截面极惯性矩 J 的简支梁在其跨度 l 的中间承受集中载荷 P 时，挠度 f 与刚度EJ 的关系式如下： EJPlf 483 （ 2.9） 可知 EfPlJ 483 （ 2.10） 根据德国对各种汽车车架的实验结果表明，当轴距 l 的单位为 m， J 的单位为 cm4，为使纵梁在满载时的挠度在容许值以内，则应使 12/ 3 lJ ，或应使 312lJ 。大多数汽车的 3/lJ 值在 20-30 间，日本一些 4t 平头载货汽车甚至达到 58.3。 由此，取 3/lJ 值为 20 ，已知上层板所需转载 质量为 4000kg,上层板的跨度l =6000mm，弹性模量 E 为 51006.2 Mpa。 因此跨度 l 的中间承受的集中载荷 P 如下： NP 3 9 2 0 08.94 0 0 0 （ 2.11） 由公式 2.10 得 EJPlf 483 000161879.0 同时得知 43 232020 cmlJ 通过以上计算可知，上层板的挠度符合要求。 2.3 方案的选择 由设计任务书要求设计的双层畜禽运输车的最大装载质量为 8 吨，以及上层板和车厢质量。查阅相关资料可知 CA1160 型载货车的最大装载质量符合本次的设计需求，因此选择 CA1160 作为改装 所用二类底盘，其主要技术参数如下表： 表 2.1 CA1160 的主要技术参数 名称 数值 汽车总长 /mm 9000 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 汽车总宽 /mm 汽车总高 /mm 最大总质量 /t 整车整备质量 /t 最大装载质量 /t 货箱长度 /mm 货箱宽度 /mm 前后悬 /mm 轴距 /mm 轮距 /mm 轮胎数 2494 2805 16 5.4 10.405 6800 2300 1400/2200 4800 1800 6 2.4 液压缸的设计 2.4.1 液压举升机构的主要技术参数 1、举升高度： 1.4m ； 2、上 升时速度： 0.06m/s ； 3、下降时速度： 0.04m/s ； 4、最大举升质量： 5 吨 。 2.4.2 液压缸的设计要求 液压缸的设计要考虑下列基本要求： 1、 液压缸承受最大的负载力 。 2、 输出最大速度或动作时间 t。 3、 液压缸最大行程 L。 2.4.3 三级同步液压缸结构设计及内径的确定 三级同步液压缸结构简图如图 2.3 所示。它由一级活塞和两级活塞套叠而成，直径最小的一级为柱塞。在两级活塞的底部各有 1 个单向阀，它们在正常运行时是关闭的，从而形成独立的容腔 1 和 2，容腔 3 通过油口和液压系统相连。当液 压缸上行时，压力油进入容腔 3，推动最大一级活塞向上移动，缸筒与活塞之间的环形体积缩小，其中的油液通过活塞杆上的侧向小孔进入下一级活塞腔，使较小一级活塞也向上移动，相似的环形容腔的油液进入下一级，推动最小一级的活塞向上移动。通过合理设计有关几何参数，就能实现三级的同步动作，而且相对速度相同。下行过程也可以做同样的分析。值得注意的是在运行过程中，由于各容腔的压力321 PPP ，所以两个单向阀始终关闭，在下降行程接近极限位置时，单向阀阀芯的导向杆碰到缸底，使阀口打黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 开，油液流出直至各 级间达到平衡状态，使其消除累积的同步误差。 具有同步伸缩是这种三级液压缸的最大特点，而且缩回速度远大于伸出速度，因而使三级同步伸缩液压缸比一般的三级伸缩液压缸工作效率提高了几倍。另外由于三级同步伸缩液压缸的工作速度连续平稳，并且当负载变化时，液压缸中的工作压力又能随负载平稳自行调节，是这种液压缸工作时，既平稳又无冲击振动，大大改善了液压系统的工作性能。而且这种三级同步液压缸具有一般性，其工作原理同样适用于二级、四级及多级同步伸缩液压缸。 图 2.3 三级同步液压缸结构简图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 图 2.4 三级同步液压缸受力 分析简图 油缸选型主要依据所需的最大作用力maxF以及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点， 由图 2.4 可知 24 iii DPF （ 2.12） 式中： i第 i级活塞缸； p 液压系统额定工作压力（ MPa） ； 系统效率，通常按 =0.8。 如 表 2.2 所示 选取 p ,p 越高，对密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取 10P MPa。 表 2.2 液压设备常用的工作压力 设备类型 机床 农业机械或中型工程机械 液压机、重型机械、起重运输机械 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力 P/（ MPa） 0.82.0 35 28 810 1016 2032 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 其中，单个液压缸的最大作用力： NgmGF 2 4 5 0 022 m a xm a x （ 2.13） 由式（ 2.12）可知： mmPFD 46.62411 （ 2.14） 表 2.3 缸筒内径尺寸系列 （ GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 （ 280） 320 （ 360） 400 （ 450） 500 取第一级液压缸内径 mmD 631 因 1122 2 APAP 2233 2 APAP （ 2.15） 所以 22112 22 AFA APP 33223 42 PFA APP （ 2.16） 由公式分析，如不计缸筒壁厚时，有321 PPP （ 2.17） mmPFD 33.88822 （ 2.18） mmPFD 92.1 2 41633 （ 2.19） 由表 2.3 取第二级液压缸内径 mmD 1002 ；取第三级液压缸内径 mmD 1253 。 2.4.4 三级同步液压缸柱塞杆直径的确定 在单杆活塞中， d 值可由 D 和 v 求的，标准液压缸的 v 系列值为 1.06、 1.12、 1.25、1.4、 1.6、 2、 2.5、和 5，为了减少冲击（即不使往返运动速度相差过大），一般推荐 v1.6。活塞运动速度受结构的限制，范围 0.1 0.2m/sv1m/s。 活塞杆直径也可以按其工作时的受力情况由如表 2.4 所示 初步选取。 表 2.4 活塞杆直径的选取 活塞杆受力情况 工作压力 p/MPa 活塞杆直径 d 受 拉 d=(0.3 0.5) D 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 受压及拉 p5 d=(0.5 0.55)D 受压及拉 57 d=0.7D 液压系统各液压缸均采用双作用 三级同步 活塞缸。即受压也受拉，而且工作压力p 大于 7 所以活塞杆直径选公式： 17.0 Dd（ 2.20） 将 D 值代入（ 2.20）式中，可求得 mmDd 1.447.0 1 表 2.5 液压缸活塞杆外径尺寸系列 （ GB/T2348-1993） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 根 据表 2.5 取活塞杆直径 d 为 45 mm。 2.4.5 三级同步液压缸壁厚、外径等参数的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。 液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般 计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径 D 与其壁厚 的比值 D/ 10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 ： 2Dpy （ 2.21） 式中 ： 液压缸壁厚； D 液压缸的内径； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 yp试验压力，取yp=16 MPa； 缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢： =110 120 MPa； 铸钢： =100 110 MPa；钢管： =100 110 MPa； 高强度铸铁： =60 MPa；灰 铸铁： =25 Mpa； 取yp=1.5 10 610 =15 MPa 本设计的转向液压缸的材质是钢管，其 =100 110 MPa，所以选 =110 MPa。 将 Py、 值代入（ 3-10）式中，可求得 mmDp y 30.42 11 mmDp y 82.62 22 mmDp y 52.82 33 液压缸壁厚度算出后，即可求出缸体的外径为 111 2 DD （ 2.22） 222 2 DD （ 2.23） 333 2 DD（ 2.24） 将 值 分别 代入 式（ 2.22）、式（ 2.23）、式（ 2.24） 中，可求得 mmDD 6.712 111 mmDD 64.1 1 32 222 mmDD 04.1 4 22 333 分别取 mmD 721 ； mmD 1142 ； mmD 1433 。 液压缸无杆腔面积 ： 24211 106.314 mDA 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 24222 105.784 mDA 24233 107.1 2 24 mDA 液压缸有杆腔面积 ： 242211 1026.154 mdDA 2421222 1034.474 mDDA 2422233 1016.444 mDDA 导向长度 H ： 35 2SDH 60mm 活塞宽度 B (0.6B 1.0)D 40mm 导向套滑动面长度 A (0.6A 1.6)D 53mm 已知： KgM 4500 ； 1000S mm ； 63D mm ； 45d mm ； 21 31.6A cm ； 21 26.15 cmA ； 48.011 AA 。 求固有频率 140 1 2EASM srad /08.53 式中 ： M 取起升总质量为 4500Kg； S 液压缸行程 ()mm ； E 油弹性模量 (Kg cm 2)s ,查表取 721 . 4 1 0E K g c m s ； 有杆腔面积与无杆腔面积比； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 求最小加速时间mintmin 35t =0.66s 求液压缸的最大速度maxVm a x m i n()t o tV S t t=2.94m/s 式中 tot总循环时间 ()s ，据液压手册选取； 求最大加速度maxam a x m a x m ina V t245.4 sm 求液压缸运动过程中需要达到的最大压力maxP，其中： 1m a x AMgFP 1m a x AMgM =9.8Mpa 2.4.6 三级同步液压缸外形尺寸的校核 1、缸筒外径强度校核 当 3.008.0D 时，按下式校核强度，即 m axm ax32 PDP m3109.8 式中 ： 缸体材料的许用应力 ()MPa ，取 1 1 0 M P a ； maxp最高工作压力 ()Pa ； yp试验压力 ()MPa ，工作压力小于 20MPa 时， 1.5yLPP， 10LP MPa； 液压缸缸筒厚度 ()m ； D 液压缸内径 ()m ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 强度系数，对于无缝钢管， 1 ； c 壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值； 通过以上计算，缸筒外径 强度满足设计要求。 2、活塞杆直径强度及稳定性校核 活塞杆直径强度按下式检验强度，即 LFd 4m04.0 式中 ：LF液压缸负载 ()N ； 缸底材料的 许用应力 ()MPa 。 当安装杆长度 l 与其直径 d之比 ld10，并且杆件承受压载荷时，则需校验稳定性。液压缸承受的压负载LF，不能大于液压缸保持工作稳定性所允许的临界负载kF。 液压缸的稳定条件为 ： kLkFFn式中 kF液压缸临界负载 ()N ； kn稳定安全系数，通常取 2 4。 按等截面法，将活塞杆与缸体视为一个整体杆件，可按欧拉公式计算临界负载，即： 22 Pkn E IF L N5104 则： kL kFFnN5101 式中 pI活塞杆截面二次极矩 4()m ， d 为活塞直径 ()m 对于实心杆， 64pId； E 活塞杆材料弹性模量，对于钢材 112 .1 1 0E P a ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 n 末端条件系数， 1n ； L 活塞杆计算长度 ()m ； 根据以上计算 活塞杆直径强度及稳定性校验满足强度要求。 2.5 液压缸主要零件结构、材料及技术要求 2.5.1 缸体 1、 缸体端部联接模式 采用简单的焊接形式，其特点：结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。2、 缸体的材料 液压缸缸体的常用材料为 20、 35、 45 号无缝钢管。因 20 号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能比较 好 的 35 号钢，粗加工后调质。 本设计 采用 45 号钢，并应调质到241285HB。 缸体毛坯可采用锻刚，铸铁或铸铁件。铸刚可采用 ZG35B 等材料，铸铁可采用HT200HT350 之间的几个 牌号或球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。 3、 缸体的技术要求 (1)缸体内径采用 H8、 H9 配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时， Ra 为0.10.4 m ，当活塞用活塞环密封时， Ra 为 0.20.4 m 。且均需衍磨。 (2)缸体内径 D 的圆度公差值可按 9、 10 或 11 级精度选取，圆柱度公差值应按 8级精度选取。 (3)缸体端面 T 的垂直度公差可按 7 级精度选取。 (4)当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为 6 级精 度的公制螺纹。 (5)当缸体带有耳环或销轴时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直公差值应按 9 级精度选取。 (6)为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为 3040 m 的铬层，镀后进行衍磨或抛光。 2.5.2 活塞 1、 活塞与活塞杆的联接型式 如 表 2.6 所示 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 表 2.6 活塞与活塞杆的联接型式 联接方式 备注说明 整体联接 螺纹连接 半环联接 用于工作压力较大而活塞直径又较小的情况 常用的联接方式 用于工作压力、机械震动较大的情况下 这里采用螺纹 联接。 2、 活塞与缸体的密封结构 随工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。常用的密封结构 如 表 2.7 所示。 表 2.7 常用的密封结构 密封形式 备注说明 间隙密封 活塞环密封 O 型密封圈密封 Y 型密封圈密封 用于低压系统中的液压缸活塞的密封 适用于温度变化范围大，要求摩擦力小、寿命长的活塞密封 密封性能好，摩擦系数小；安装空间小，广泛用于固定密封和运动密封 用在 20MPa 下、往复运动速度较高的液压缸密封 结合本设计所需要求，采用 O 型密封圈密封比较合适。 3、 活塞的材料 液压缸常用的活塞材料 为耐磨铸铁、灰铸铁（ HT300、 HT350）、钢及铝合金等，这里采用 45 号钢。 4、 活塞的技术要求 (1)活塞外径 D 对内孔 D1 的径向跳动公差值，按 7、 8 级精度选取。 (2)端面 T 对内孔 D1 轴线的垂直度公差值，应按 7 级精度选取。 (3)外径 D 的圆柱度公差值，按 9、 10 或 11 级精度选取。 2.5.3 活塞杆 1、 端部结构 活塞杆的端部结构分为外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计的结构，为了便于拆卸维护，可选用内螺纹结构外接单耳环。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 2、 活塞杆材料 活塞杆有实心和空心两种。实心活塞杆的材 料为 35、 45 号钢；空心活塞杆材料为35、 45 号无缝钢管。本设计采用实心活塞杆，选用 45 号钢。 3、 活塞杆的技术要求 (1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为 229285HB，必要时，再经过高频淬火，硬度达 HRC4555。在这里只需调质到 230HB 即可。 (2)活塞杆的圆度公差值，按 911 级精度选取。这里取 10 级精度。 (3)活塞杆的圆柱度公差值，应按 8 级精度