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YJ-165型单动式液压电缆剪刀设计说明书.doc

YJ-165型单动式液压电缆剪刀设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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YJ-165分离式电缆液压剪.dwg

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提手把.dwg

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关键词：: yj 型单动式液压电缆剪刀设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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YJ-165型单动式液压电缆剪刀设计

摘要

在能源，交通，冶金，化工，矿山及其他行业的设备安装工作中，装剪大规格电缆比较困难；有些电缆安装在空间非常窄小的地方无法用加长力臂或用其他的方法剪断电缆。电缆剪是一种专门用于剪切电缆的剪钳，动刀和静刀两刃交错，可以开合。电缆剪属于大型剪刀，为加强电缆剪的强度、方便性，电缆剪从传统的手动电缆剪发展出棘轮电

缆剪，陆续再出现手动液压电缆剪。传统的手动液压电缆剪主要包括刀架、连接头、油缸活塞动力机构、液压油路控制系统、高低压柱塞机构、手动操作机构和柔性贮油系统，使用时，先将被剪物放置于刀架上，再向油缸内注入高压液体，通过工人握捏手柄，在液压力的作用下，柱塞推动动刀移动，与静刀配合形成剪切力将被剪物剪断。这种手动液压电缆剪能轻松将高压 PE、IV 电缆线、电话线切断，但无法对所有特高压、超高压输电线路大截面钢芯铝绞线，高强度铝合金钢芯铝绞线（大跨越导线）以及钢绞线进行剪切，同时工人在手动操作时不仅重量重、劳动强度大，而且还有方向限制，增加了操作难度，降低了工作效率；另外结构复杂，日常维护不方便，生产成本较高。鉴于上述已有技术，有必要对现有液压电缆剪的结构设计加以改进。

关键词：电缆剪油缸结构设计

YJ-165 Type Hydraulic Cable Cutter Design Of Single Action

Abstract

In the energy, transportation, metallurgy, chemical, mining and other sectors of the equipment installation work, with large specification cable cut is difficult; installed in the space is very narrow and some cable place can not use extended arm or use other methods to cut the cable. Cable cutter is a special cable for shearing pliers, knife and the static knife sharp staggered, can open and close. Cable cutter belongs to large scissors, to strengthen the cable shear strength, convenience, cable cut from the traditional manual cable shear developed ratchet electric. Cable cut, in succession again manual hydraulic cable cutter. Manual hydraulic cable cutter, including traditional shear connector, cylinder power mechanism, hydraulic control system, high and low pressure plunger mechanism, operating mechanism and flexible oil storage system, when in use, the cut objects placed in the turret, then to the cylinder into the high pressure liquid, hold the handle of the workers, in the liquid under pressure, the plunger pushes the knife movement, formation of shear force and the static knife will cut material cut. This manual hydraulic cable cutter can easily be high pressure PE, IV cable, telephone lines cut off, but not for all the EHV, UHV transmission line large size ACSR, high strength aluminum alloy steel cored aluminum strand (large span conductor) and steel wire shearing, and workers in the manual operation not only weight heavy, large labor intensity, but also the direction restriction, increased the difficulty of the operation, reduce the work efficiency; the other complicated structure, inconvenience in daily maintenance, the high cost of production. In view of the existing technology, it is necessary to structure design of existing hydraulic cable cutter was improved.

Key words: Cable Cutter; Hydro-cylinder ;Structure Design

1绪论5

1.1 课题背景5

1.2 国外研究现状及分析5

1.3 国内研究现状及分析6

2 YJ-165型单动式液压电缆剪刀设计7

2.1 液压电缆剪刀原理7

2.2 单动式液压剪刀的组成8

2.3 单动式液压剪刀特点8

3单动式液压剪刀的零部件设计10

3.1 液压缸的参数计算10

3.3.1计算液压缸的面积10

3.1.2液压缸壁厚和外径的计算11

3.2拉簧的设计与校核13

3.3 连接销轴的设计及强度校核15

3.3.1 连接销轴强度计算15

3.3.2 连接销轴的疲劳强度校核16

3.3.3 连接销轴的接触应力校核19

3.4 提手把的设计校核19

3.5 后盖的设计校核20

3.6 前体的设计校核22

3.7 动刀片的设计校核24

结束语29

参考文献30

致谢31

1绪论

1.1 课题背景

电缆剪是一种专门用于剪切电缆的剪钳，动刀和静刀两刃交错，可以开合。电缆剪属于大型剪刀，为加强电缆剪的强度、方便性，电缆剪从传统的手动电缆剪发展出棘轮电

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内容简介：: 1 本科毕业设计（论文）题目 YJ-165 型单动式液压电缆剪刀设计系（院）机械工程系年级专业机械工程及自动化班级学号学生姓名指导教师职称论文提交日期 2014 年 3 月 26 日 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 2 YJ-165 型单动式液压电缆剪刀设计摘要在能源，交通，冶金，化工，矿山及其他行业的设备安装工作中，装剪大规格电缆比较困难；有些电缆安装在空间非常窄小的地方无法用加长力臂或用其他的方法剪断电缆。电缆剪是一种专门用于剪切电缆的剪钳，动刀和静刀两刃交错，可以开合。电缆剪属于大型剪刀，为加强电缆剪的强度、方便性，电缆剪从传统的手动电缆剪发展出棘轮电缆剪，陆续再出现手动液压电缆剪。传统的手动液压电缆剪主要包括刀架、连接头、油缸活塞动力机构、液压油路控制系统、高低压柱塞机构、手动操作机构和柔性贮油系统，使用时，先将被剪物放置于刀架上，再向油缸内注入高压液体，通过工人握捏手柄，在液压力的作用下，柱塞推动动刀移动，与静刀配合形成剪切力将被剪物剪断。这种手动液压电缆剪能轻松将高压 PE、 IV 电缆线、电话线切断，但无法对所有特高压、超高压输电线路大截面钢芯铝绞线，高强度铝合金钢芯铝绞线（大跨越导线）以及钢绞线进行剪切，同时工人在手动操作时不仅重量重、劳动强度大，而且还有方向限制，增加了操作难度，降低了工作效率；另外结构复杂，日常维护不方便，生产成本较高。鉴于上述已有技术，有必要对现有液压电缆剪的结构设计加以改进。关键词：电缆剪油缸结构设计 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 3 YJ-165 Type Hydraulic Cable Cutter Design Of Single Action Abstract In the energy, transportation, metallurgy, chemical, mining and other sectors of the equipment installation work, with large specification cable cut is difficult; installed in the space is very narrow and some cable place can not use extended arm or use other methods to cut the cable. Cable cutter is a special cable for shearing pliers, knife and the static knife sharp staggered, can open and close. Cable cutter belongs to large scissors, to strengthen the cable shear strength, convenience, cable cut from the traditional manual cable shear developed ratchet electric. Cable cut, in succession again manual hydraulic cable cutter. Manual hydraulic cable cutter, including traditional shear connector, cylinder power mechanism, hydraulic control system, high and low pressure plunger mechanism, operating mechanism and flexible oil storage system, when in use, the cut objects placed in the turret, then to the cylinder into the high pressure liquid, hold the handle of the workers, in the liquid under pressure, the plunger pushes the knife movement, formation of shear force and the static knife will cut material cut. This manual hydraulic cable cutter can easily be high pressure PE, IV cable, telephone lines cut off, but not for all the EHV, UHV transmission line large size ACSR, high strength aluminum alloy steel cored aluminum strand (large span conductor) and steel wire shearing, and workers in the manual operation not only weight heavy, large labor intensity, but also the direction restriction, increased the difficulty of the operation, reduce the work efficiency; the other complicated structure, inconvenience in daily maintenance, the high cost of production. In view of the existing technology, it is necessary to structure design of existing hydraulic cable cutter was improved. Key words: Cable Cutter; Hydro-cylinder ;Structure Design nts常熟理工学院毕业设计（论文） 4 目录 1绪论 . 5 1.1 课题背景 . 5 1.2 国外研究现状及分析 . 5 1.3 国内研究现状及分析 . 6 2 YJ-165型单动式液压电缆剪刀设计 . 7 2.1 液压电缆剪刀原理 . 7 2.2 单动式液压剪刀的组成 . 8 2.3 单动式液压剪刀特点 . 8 3单动式液压剪刀的零部件设计 . 10 3.1 液压缸的参数计算 . 10 3.3.1 计算液压缸的面积 . 10 3.1.2 液压缸壁厚和外径的计算 . 11 3.2 拉簧的设计与校核 . 13 3.3 连接销轴的设计及强度校核 . 15 3.3.1 连接销轴强度计算 . 15 3.3.2 连接销轴的疲劳强度校核 . 16 3.3.3 连接销轴的接触应力校核 . 19 3.4 提手把的设计校核 . 19 3.5 后盖的设计校核 . 20 3.6 前体的设计校核 . 22 3.7 动刀片的设计校核 . 24 结束语 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 5 1 绪论 1.1 课题背景电缆剪是一种专门用于剪切电缆的剪钳，动刀和静刀两刃交错，可以开合。电缆剪属于大型剪刀，为加强电缆剪的强度、方便性，电缆剪从传统的手动电缆剪发展出棘轮电缆剪，陆续再出现手动液压电缆剪。传统的手动液压电缆剪主要包括刀架、连接头、油缸活塞动力机构、液压油路控制系统、高低压柱塞机构、手动操作机构和柔性贮油系统，使用时，先将被剪物放置于刀架上，再向油缸内注入高压液体，通过工人握捏手柄，在液压力的作用下，柱塞推动动刀移动，与静刀配合形成剪切力将被剪物剪断。这种手动液压电缆剪能轻松将高压 PE、 IV 电缆线、电话线切断，但无法对所有特高压、超高压输电线路大截面钢芯铝绞线，高强度铝合金钢芯铝绞线（大跨越导线）以及钢绞线进行剪切，同时工人在手动操作时不仅重量重、劳动强度大，而且还有方向限制，增加了操作难度，降低了工作效率；另外结构复杂，日常维护不方便，生产成本较高。鉴于上述已有技术，有必要对现有液压电缆剪的结构设计加以改进。 1.2 国外研究现状及分析西方发达国家在二十世纪四五十年代就开始了对液压电缆剪刀的研制。 1946 年 1 月英国专利 GB606391 为最早出现的关于液压电缆剪刀的专利。其权利要求为手动的整体式液压电缆剪刀以连杆铰接驱动，虽然该扳手整体尺寸较大，输出扭矩较小，但开了现代大扭矩闭式液压电缆剪刀专利之先河。闭式液压电缆剪刀根据传动形式不同可分为单齿啮合间歇传动、多齿啮合间歇传动和齿式连续传动三种。齿式棘轮机构间歇传动是应用最广、最为典型的单向传动机构形式。美国人 John K.Junkers 先后申请了美国专 US4201099 ，英国专利 GB2028204 ，德国专利 DE2916497 ，澳大利亚专利 AU4532779 。 2001 年英国人More Nicholas 的国际专利 W00196072 液压电缆剪刀的单向间歇传动限制了其工作效率的进一步提高，研制能够连续高效工作的液压电缆剪刀成为研究人员的努力方向。国外的液压电缆剪刀发展时间较长，积累了丰富的设计、加工及使用方面的经验，英国、美国、德国的液压电缆剪刀占据了全球百分之九十以上的市场份额。在技术创新方面，专业生产液压电缆剪刀的跨国公司有着无可比拟的优势。 John K.Junkers 把双动式棘轮首先应用于实践，于 2002 年推出了 HYTORC 公司的全球第一款能够连续转动的液压电缆剪刀 HYTORC XXI，代表着液压电缆剪刀的最高技术水平。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 6 1.3 国内研究现状及分析我国在八十年代末消化吸收引进的液压电缆剪刀基础上研制成功了 YG165 系列液压电缆剪刀，到目前为止就液压电缆剪刀与内部结构有许多国内研究学者成功申请了中国专利，但专利的数量及技术方面均处于液压电缆剪刀研制的初级阶段。因而我国尚不能拥有先进液压电缆剪刀的自主知识产权，占领国内市场的主要为美国、英国的各类型液压电缆剪刀。而国内虽然也有几家公司生产液压电缆剪刀，但产品大多以测绘、仿制国外知名品牌液压电缆剪刀为主。市场需求的不断增长，对液压电缆剪刀的质量、可靠性等提出了更高的要求。研制具有结构合理紧凑、扭矩重量比大、高度集成化、液压与控制系统超高压化等优点的液压电缆剪刀是众多研究人员的目标。针对中国工业企业实际使用液压电缆剪刀人员培训不力、操作不规范、使用随意性大等情况，开发研制能较好的符合中国市场需要，又体现上述优点的产品是未来中国液压电缆剪刀的发展趋势。如图 1 所示：图 1：国产液压电缆剪刀 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 7 2 YJ-165 型单动式液压电缆剪刀设计液压电缆剪刀它包括一个夹具，其特征在于，夹具上加工有卡槽、链环槽、动刀导向槽和静刀导向槽，卡槽内卡有带有凸缘的液压缸，液压缸体内有柱塞，动刀的左端通过回程盘与柱塞的右端相联接，然后将液压缸体通过其凸缘卡入夹具的卡槽内，动刀放入夹具的动刀导向槽内，静刀放入夹具的静刀导向槽内。使用时，先将被剪的链环放入链环槽内，再向缸体内注入高压液体，在液压力的作用下，柱塞推动动刀移动，与静刀配合形成剪切力将圆环链剪断。 2.1 液压电缆剪刀原理本次设计的 YJ-165 型单动式液压剪刀，前体在长度方向的一端上部具有一对上固定脚、在长度方向的一端下部具有一对下固定脚、在长度方向的另一端中间开设有油缸体；底盖安装在所述前体的长度方向的另一端端部，并且与前体之间构为密封连接，在所述的底盖的轴向中间开设有左右贯通的第一油路；快速接头密封安装在所述的底盖上，用于连接机动或电动超高压液压泵；活塞杆的一端位于一对上固定脚和一对下固定脚的中间，活塞杆的另一端探入所述前体的油缸体内并且在所述的另一端端部安装有活塞头，所述的活塞头将所述的油缸体密封分隔成进刀油腔、退刀油腔。动刀片安装在活塞杆的所述的一端上；固定刀片座，截面呈 U 形， U 形的开口端朝向所述的前体一侧， U 形的上侧边的一端端部与所述的前体的一对上固定脚连接， U 形的下侧边的一端端部与所述的前体的一对下固定脚连接；定刀片，固定在所述的固定刀片座的 U 形凹腔的底部，并且与所述的动刀片的位置相对应；回油接头密封安装在所述的前体的长度方向的中部。回油管的一端通过回油螺丝与所述的回油接头连接固定，回油管的另一端通过一固定板与所述的底盖连接固定，密封安装在所述的回油管的另一端端部，用于连接机动或电动超高压液压泵。定刀片在高度方向的上部通过上导向压板和上夹板前后夹紧固定，上导向压板、上夹板通过紧固件安装在所述固定刀片座的 U 形的上侧边上；定刀片在高度方向的下部通过下导向压板和下夹板前后夹紧固定，下导向压板、下夹板通过紧固件安装在所述固定刀片座的 U 形的下侧边上；上导向压板在高度方向的底部沿长度方向开设有上滑道，下导向压板在高度方向的顶部沿长度方向开设有下滑道，下滑道与所述的上滑道的位置相对应，且两者之间的距离与所述的动刀片的高度尺寸相一致，上滑道、下滑道用于对动刀片起导向作用。上固定脚之间以及所述的前体的下固定脚之间分别设有第一圆柱销，第一圆柱销上分别套设有动刀片定向管，动刀片定向管之间的距离与所述的动刀片nts常熟理工学院毕业设计（论文） 8 的高度尺寸相一致，动刀片定向管用于对动刀片起导向作用。固定刀片座的 U 形的上侧边的一端端部与前体的一对上固定脚通过一插销连接，具体是：插销在依次穿过一对上固定脚的其中一个上固定脚上预设的轴孔、固定刀片座的 U 形的上侧边的一端端部的轴孔、上导向压板上对应的轴孔、一对上固定脚的其中另一个上固定脚上预设的轴孔后用销轴固定。固定刀片座的 U 形的下侧边的一端端部与所述的前体的一对下固定脚通过一固定销固定。 2.2 单动式液压剪刀的组成本次设计的是 YJ-165 型单动式液压剪刀，属于线缆剪切工具。包括前体，具有上、下固定脚、油缸体；底盖，安装在前体上，活塞杆，安装有活塞头；动刀片，安装在活塞杆上；固定刀片座，截面呈 U 形， U 形的上侧边的一端与一对上固定脚连接， U 形的下侧边的一端与一对下固定脚连接；定刀片，固定在固定刀片座上；回油接头，安装在前体的中部，一端与回油接头固定、另一端与底盖固定，使用安全，剪切力大；使用时无方向限制，操作难度低，工作效率高；方便日常维护，成本低，范围广；便于携带。如图 2 所示图 2： YJ-165 型单动式液压剪刀外形图 2.3 单动式液压剪刀特点 YJ-165 型单动式液压剪刀工作可靠，使用安全；其次，剪切力大，可对特高压、超高压输电线路大截面钢芯铝绞线、高强度铝合金钢芯铝绞线（大跨越导线）以及钢nts常熟理工学院毕业设计（论文） 9 绞线进行快速剪切；第三，使用时无方向限制，降低了操作难度，提高了工作效率；第四，重量较轻，便于携带，能够减轻工人劳动强度；第五，结构简单，方便日常维护，使用成本低，能在较大范围内推广使用，特别适用于张力放线场对导线的大量剪切，亦适用于库房及施工现场对起重、牵引用钢丝绳的大量剪切，同时对低碳圆钢、电力电缆等也同样可以进行剪切。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 10 3 单动式液压剪刀的零部件设计 3.1 液压缸的参数计算已知设计参数：液压最大输入压力 80Mpa；额定剪切力 24 吨，最大剪切直接 165mm，自重 20kg，剪切时间 1-1.5 分钟 /次。 3.1.1 计算液压缸的面积可根据下列图 3 形来计算图 3：液压缸分析图 324000 672273 5 7 1 0MFNL 1 1 2 2 1 1mF A P A P A P 1P 液压缸工作腔的压力 Pa 2P 液压缸回油腔的压力 Pa m 液压缸的传动效率，取 0.9 故液压缸无杆腔： 221 61() 672270 . 0 0 0 98 0 0 . 9 1 0mFA m mP nts常熟理工学院毕业设计（论文） 11 1( 4 ) 0 . 0 3 3 8ADm 将这些直径圆整成进标准值时得： 35D mm 3.1.2 液压缸壁厚和外径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其壁厚的不同而各异。一般计算时分 2 Dpy薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径 D 与其壁厚的比值 10D 的圆筒称为薄壁圆筒。 h 2 Dpy（ 2-17）式中 -液压缸壁厚（ m） D -液压缸内径（ m） yp-试验压力，一般取最大工作压力（ 1.25 1.5）倍（ MPa）； -缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢： =110 120MPa; 100 110 MPa; 100 110 MPa; 60 MPa ; 25MPa。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。对于 10D 时 ,应按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对脆性及塑性材料 0 . 4 12 1 . 3yypDp液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径1D为 1 2DD式中1D值应按无缝钢管标准，或按有关标准圆整为标准值。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 12 选高强铸铁： =120MPa 由公式： 2 Dpy 最小取 14mm 液压缸的缸筒壁厚、活塞杆直径 d 和缸盖处固定电缆的直径，在高压系统中必须进行校核。（ 1）缸筒壁厚校核液压缸缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当 10D 时为薄壁，壁厚按下式进行校核 2 ypD =14mm （ 2-21） 14mm ，符合条件。式中， D 为缸筒内径；yp为缸筒试验压力，当缸的额定压力np小于等于 80MPa 时取yp=1.5np，当np大于 80MPa 时取yp=1.25np；为缸筒材料的许用应力， = bn ，b为材料抗拉强度， n 为安全系数，一般取 n =5。当 10D 时，壁厚按下式进行校核 0 . 4 12 1 . 3yypDp 在使用校核时，若液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，应取缸筒壁厚最小处的值。（ 2）活塞杆直径校核活塞杆的直径 d 的校核按下式进行 4Fd 式中， F 为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力， = 1.4b 。（ 3）液压缸盖固定电缆直径校核液压缸盖固定电缆在工作过程中同时承受拉应力和扭应力，其电缆直径可按下式进行校核 5.2kFd z式中， F 为液压缸负载； z 为固定电缆个数； k 为螺纹拧紧系数， k=1.12 1.5; nts常熟理工学院毕业设计（论文） 13 = 1.2 2.5S , S 为材料的屈服点。 3.2 拉簧的设计与校核拉簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，拉簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后拉簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。螺旋扭转拉簧是扭转拉簧中最常用的一种。盘簧具有较多的圈数、变形较大、储存能量也较大的特点，多用于压紧及仪表、钟表的动力装置。板拉簧能承受较大的弯曲作用，常用于受载方向尺寸有限制而变形量又较大的场合。由于板拉簧有较好的消振能力，所以在汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置中均普遍使用这种拉簧。如图 4所示：图 4：拉簧拉簧材料直径 d 1.6pn CKP 许用切应力 p 根据类载荷按机械设计手册表中选取，拉簧指数 C=D/d 是反映拉簧特性的重要指标 ,如果 C5，回使卷绕拉簧困难，拉簧工作时内侧将产生过大的应力。反之 C 值太大拉簧直径就越大，使拉簧不稳定，设计拉簧时通常先选一个 C 值，一般选 4 C 16。一般假定 C=5-10 K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C 根据拉簧应用的实际情况可知主动爪拉簧是类拉簧所受循环载荷作用次数在 10 的6 次方以上，拉簧材料用 60Si2Mu，端部并紧磨平支撑圈为 1 圈，在次情况下的许用切应力 p=340MPa。假定 C=8。 K=1.184。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 14 d 4.5 圆整得 d=4.7 拉簧直径为： D=29.6mm 旋绕比 C=9.6 K=1.151 查表： 7-2-19 得： Pd=9.5 拉簧有效圈数 n= Pd /P=3.17 取 n=3.5+1=4.5 拉簧刚度 P= Pd/n=2.72 拉簧外径为： D1=9.5mm 最大压力： Pn=22N 拉簧材料直径 d 1.6pn CKP 许用切应力 p 根据类载荷按表选取， K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C C=D/d,一般假定 C=5-8 根据拉簧应用的实际情况可知锁块拉簧是类拉簧 ,所受循环载荷作用次数在 10 的 3次方以下，拉簧材料用 65Mn，在次情况下的许用切应力 p=570MPa。假定 C=8， K=1.184 旋绕比 C=8.5 K=1.172 拉簧有效圈数 n= Pd /P=2.9 取 n=3 拉簧刚度 P= Pd/n=5.5 安全系数： S= ( p+0.75 min)/ max Sp 式中： max 最大工作载荷所产生的最大切应力。 max=(8KD Pn / d*d*d)=337 MPa min 最小工作载荷所产生的最小切应力。 min=(8KD P1/ d*d*d)=144 MPa Sp 许用安全系数 Sp=1.3-2.2。求解得： S= ( p+0.75 min)/ max=1.61 2.2. 故疲劳强度符合要求。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 15 3.3 连接销轴的设计及强度校核连接销轴的设计如图 5 所示：图 5：连接销轴零件图 3.3.1 连接销轴强度计算轴力 kN600WF1 7 9 2 9 k N / m9.0161361 bPq式中： 1q 连接销轴的均布载荷； P 力； nts常熟理工学院毕业设计（论文） 16 b 宽度。 k N / m8 4 5 70 5 0.2 6 0 021 6 1 3 6222 L FRq W 式中： 2q 均布载荷； R 轴的反力； 2L 支承身长度 k N/ m6.709.02 1272 013 b TTq 式中： 3q 前后张力差对均布载荷 Nm / m273769.02 388.01272 )( 1013 b RTTm 式中： 3m 前后张力差移到平轴面上附加的均布力矩按扭转条件计算截面的强度 MP a1159.1751.02.0 4 7 6 0 1 3 13 M P aW TTca 因此截面安全。按弯扭合成条件计算截面 M P a1333.387760.1.0 )5.2 3 8 0 0 66.0(7 8 4 0 2 21) 13 2222 M P aW TMca（因此截面安全。 3.3.2 连接销轴的疲劳强度校核截面直径最小，且有应力集中；截面为辊径与辊身连接处，由于直径发生实然变化，产生明显的应力集中；由于辊身处直径最大且无应力集中，故不必对辊身处进行校核，而只需对、截面进行校核。截面右侧 MP a94.1751.02.0 4 7 6 0 1 32.04 7 6 0 1 3 33 dWTT nts常熟理工学院毕业设计（论文） 17 因为截面受扭矩作用，所以 M Pa97.8 ma 由于轴径变化形成的理论应力集中系数由表查取。因 0.01 65108 dr，1.05510538 dD ，经插值后可查得 5.2 轴的材料的敏性系数为 85.0q 有效应力集中系数为 28.2)15.2(85.01)1(1 qk 尺寸系数 75.0表面质量系数为 88.0 轴的此处未经表面强化处理，即 1q，则得综合系数值为 18.3188.0 175.0 28.211 kK取 05.0计算安全系数 5.197.397.805.097.818.31 1 51 SKS maca 可知其安全。截面左侧弯曲应力 M P a7.11542.01.0 1 8 6 2 6 01.01 8 6 2 6 0 33 dWMb所以 MPaa 7.11， 0m扭转应力 M P a9.14542.02.04 7 6 0 1 32.04 7 6 0 1 333 dWTTT 所以 M Pa45.7ma nts常熟理工学院毕业设计（论文） 18 由于轴径变化形成的理论应力集中系数因 0.08 354245 dr， 1.33542720 dD，经插值后可查得 8.1 ， 53.1 轴的材料的敏性系数为 83.0q ， 85.0q 有效应力集中系数为 66.1)18.1(83.01)1(1 qk 45.1)153.1(85.01)1(1 qk 尺寸系数 55.0尺寸系数 75.0表面质量系数为 91.0 轴的此处未经表面强化处理，即 1q，则得综合系数值为 12.3191.0 155.0 66.111 kK03.2191.0 175.0 45.111 kK取 1.0， 05.0计算系数值caS64.3005.07.1112.3 1331 maKS 64.745.705.045.703.2 1151 maKS 5.129.364.764.3 64.764.3 2222 SSS SSS ca故安全。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 19 3.3.3 连接销轴的接触应力校核最大压应力 Hbq 2m ax 63 7.0式中： 2q 均布载荷； Hb 接触区宽度的一半。 m005.0814.0388.010200 814.0388.0845700052.152.1 921 212 RRE RRqb H式中： E 弹性模数； 1R 工作半径； 2R 轴半径。所以 MP a22001077005.08 4 5 7 0 0 0637.0637.0 2m a x M P abqH M P a6704.3271077304.0304.0 m a xm a x45 M P a故安全。 3.4 提手把的设计校核提手把的的材料为 L6030。结构如图 6 所示，总长为 164mm。 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 20 图 6 提手把在实际工作中提手把只受到支撑力的作用，因此只要校核提手把的压应力即可。从图8 可以看出，提手把在连接处的面积最小，即属于危险截面。作用在提手把上的最大力。 164 1 0 9 . 3 ( )1 . 5ss M P an 上端连接处最大应力 m a x 1 2 5 . 6 6 6 1 4 . 1 8 8 9 ( )0 . 0 0 2 5 0 . 0 0 6 2NN F M P aA 下端连接处的最大应力 m a x 1 2 5 . 6 6 6 1 1 . 2 5 6 7 ( )0 . 0 1 0 . 0 1NN F M P aA 通过对提手把的以上校核，可知所设计的提手把符合设计要求。 3.5 后盖的设计校核本次设计的后盖如图 7 所示： nts常熟理工学院毕业设计（论文） 21 图 7：后盖零件图后盖长度为 113mm 0)(435)( cbabaFaF BA 0)(435)( cbacbFcF AB BA FF ； 4 3 5 1 2 3 1 3 2 6 . 7 540ABF F N 许用应力用插入法查得： 0 1 0 2 .5b M P a 许用应力值 1 60b M Pa 应力校正系数 1060 0 . 5 81 0 2 . 5bb 当量弯矩 0 . 5 9 1 5 3 8 . 6 9 0 7 . 7T N m m 22( ) 5 3 . 8 7AM M T N m m ( ) .B 设计的最小直径 m in 50d mmnts常熟理工学院毕业设计（论文） 22 测速轮外圈直径 31550 . 1 AAbMd m m minAdd；验算合格。 3.6 前体的设计校核前体的设计数据如图 8 所示：图 8：前体零件图 0)(435)( cbabaFaF BA 0)(435)( cbacbFcF AB 3 5 7 4 6 4 . 7 540ABF F N （ 2）校核许用应力用插入法查得： 0 64b M Pa 许用应力值 1 3 7 .5b M P a 应力校正系数 nts常熟理工学院毕业设计（论文） 23 103 7 . 5 0 . 5 964bb 当量弯矩 0 . 5 9 1 5 3 8 6 1 0 7 . 7 7 4T N m m 22( ) 5 3 . 5 9 8 7AM M T N m m ( ) .B 设计的直径 m in 40d mm 31420 . 1 AAbMd m m （ 3）疲劳强度校核初步分析 I 、 II 两个截面有较大的应力和应力集中，下面以截面 I 为例进行安全系数校核。材料选用不锈钢调质，650B M Pa ， MPaS 360 对称循环疲劳极限 M P aBb 28 6 65 044.044.01 M P aB1 9 5 6 5 030.030.01 脉动循环疲劳极限 M P abb 486 2867.17.1 10 M P a3 1 2 1 9 56.16.1 10 等效系数 18.04 8 64 8 62 8 622001 bbb25.03 1 23 1 21 9 522001 截面 I 上的应力弯矩 1 1 3 4 8 . 5 4 2 5 6 6 3 7 ( . )M N m m nts常熟理工学院毕业设计（论文） 24 弯曲应力幅 13566370 . 1 2 82 5 . 8aMWM P a 弯曲平均应力 0m 切应力 315386 3 . 50 . 2 2 8TT M P aW 应力幅和平均切应力 3 . 5 1 . 7 522am M P a 如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，

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