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高压 气阀 测试 气动 夹紧 装置 设计

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摘 要我的毕业设计是基于现有设备的改造或者说是在其基础上的重新设计。气动夹紧装置从产生到现在，大概分为三个阶段：第一阶段主要表现在夹紧装置与人的结合上，这是夹紧装置主要作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹紧装置成为人与机床之间的桥梁。加紧装置的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹紧装置与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系以及作用。所以对夹紧装置引起了很大的重视；第三阶段夹紧装置与机床的结合，夹紧装置作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺设备。随着现代机械的加工越来越多的使用数控机床及其组合机床，如何提高产品的加工精度、提高劳动生产率、降低工人的劳动强度，这是我们必须考虑的问题，这就使得多气缸气动夹紧装置的设计和生产应运而生。但是随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求，特别像不规则零件的加工还处于落后阶段。所以在今后的发展中我们要大力推广多气缸气动夹紧装置。而我的设计的主要内容是一种阀体零件的检测装置中的多气缸气动夹紧装置。由于现有的设备存在着很多不足之处，所以在我的设计中要继承原来的主体设计，着重在那些欠缺的地方进行改进。在机床技术方面应该朝高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，多气缸气动夹紧装置正在向着全能自动化快速发展。关 键 词 ：阀体；气动夹紧装置；重新设计Abstracts：My graduation design is based on the renovation of the existing equipmentor on the basis of the redesign. Pneumatic clamping device from produce to thepresent, roughly divided into three stages: the first phase mainly displays on theclamping device with a combination of people, this is the clamping device is mainlysimple auxiliary tool, as a person is to speed up processing and perfect; In the secondphase, the clamping device becomes the bridge between man and machine tool. Thefunction of the device is changed, and it is mainly used for the positioning andclamping of the workpiece. There is a growing recognition that the tightening devicehas a close relationship with the improvement of the operator and the performance ofmachine tools. So there is a lot of emphasis on the clamping device; The combinationof the clamping device and the machine tool, the clamping device as part of themachine tool, becomes the indispensable process equipment in machine processing.With modern mechanical processing more and more use of nc machine tools andcombination machine tools, how to improve the machining accuracy, improve laborproductivity, reduce the labor intensity of workers, this is we must consider thequestion, this makes the multiple cylinder design and production of pneumaticclamping device arises at the historic moment. But with the rapid development ofmachinery industry, the product variety and productivity, higher and higher demandsare proposed, especially like irregular parts processing is still in a backward stage. Soin the future development, we will vigorously promote the multi-cylinder pneumaticclamping device. The main content of my design is a multi-cylinder pneumaticclamping device in the body parts testing device. Because there are manyshortcomings of the existing equipment, so in my design to inherit the main body ofthe original design, mainly in areas that lack of improvement. In machine tooltechnology should be toward high speed, high efficiency and precision, composite,intelligent, environmental protection direction, multiple cylinder pneumatic clampingdevice is toward universal automation rapid development.K ey word：valve body; Pneumatic clamping device; Afresh design1学号: 20131421毕 业 论 文高 压 气 阀 测 试 台 -气 动 夹 紧 装 置 设 计二级学院: 机械工程学院 教 学 系： 机械与包装工程系 专业班级: 机械设计制造及其自动化 1301 学生姓名: 陈德强 2指导教师: 洪林 2017 年 3 月1表 2-1毕业设计(论文)开题任务书学院 机械工程学院 教 学 系 机械与包装系 专业班级 机械 2013-1学生姓名 陈德强 学 号 20131421毕业设计（论文）题目高压气阀测试台-气动夹紧装置设计题目来源 选题目录 题目类型 工程设计毕业论文（论文）下达任务时间 2016 年 11 月毕业论文（论文）完成期限 2017 年 2 月至 2017 年 5 月选题的目的和意义1研究的意义本课题设计一种气阀多缸夹紧测试台，该测试台是一种采用多个气缸夹紧的压力阀测试装置，通过合理的结构设计方案，完成压力阀的测试，可以提高检测精度，降低检测人员的劳动强度，设计课题工程实用性强。根据阀体的结构，设计定位机构，工件在测试台上定位后，由气缸从四个方向同时施加压力夹紧阀体。根据阀体的工作原理和检测指标要求，查阅相关文献，对测试方法和手段，有较全面的了解。2本课题的研究内容、研究方法根据被测阀体的结构和技术指标要求，进行测试台的夹紧装置结构设计和相应的设计计算，绘制结构草图。设计工作包括：仔细研究被测气阀的阀体结构，设计相应的定位和夹紧装置，保证工作过程中的夹紧和定位准确可靠，采用的气缸选型合理，安装方便。设计任务工作量要求：完成 A0 图纸不少于 2.5 张，包括总装配图、部件装配图和零件工作图的设计图纸；用 AutoCAD 2004 或 CAXA 软件进行绘图。指导教师签字 系主任签字2工作进度计划2016.11 至 2017.2 熟悉课题，查资料，译文。2017.2 至 2017.3.13 毕业实习，完成毕业实习报告2017.3.14 至 2017.4.12 完成夹紧测试台的布局和总装草图设计。2017.4.12 至 2017.4.20 完成必要的设计计算。2017.4.25 至 2017.5.15 完成气动夹紧装置结构设计。2017.5.15 至 2017.5.23 整理全部设计资料，编写设计说明书。2017.5.24 至 2017.5.31 审查图纸，准备答辩。主要技术参数或参考文献（可另附页打印）主要技术参数：1、测试台构型为台式。2、气阀测试台被测检参照气阀样件。3、测试台被测工件最大工作压力为 0.4MPa。参考文献1. 陈秀宁、施高义编.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社，19952. 邹慧君等编译.凸轮机构的现代设计.上海：上海交通大学出版社，19913. 邱宣怀等.机械设计.北京：高等教育出版社，2003 年4. 周开勤等.机械设计手册.第 4 版.北京：高等教育出版社，1994，47 页135 页5. （苏）扎布隆斯基等.机械零件.余梦生等译.第 4 版. 北京：高等教育出版社，19926. 廖念钊. 互换性与测量技术基础 北京：中国计量出版社 2005 年7. 吴宗泽.机械设计师手册.北京：机械工业出版社，2002 年8. 郑文纬，吴克坚. 机械原理,北京：高等教育出版社 2003 年9. 江耕华主编.机械传动设计手册.北京：煤炭工业出版社，1992 年10. 邹慧君主编.机械运动方案设计手册.上海：上海交通大学出版社，1994 年11. 李学志主编.机械 CAD 技术基础.北京：清华大学出版社，2004 年12. 苓岗等.AUTOCAD 基础教程.北京：冶金工业出版社，199813. 黄宗益等.工业机械 CAD.上海：同济大学出版社，199714. 赵志刚等.材料力学.天津：天津大学出版社，2001，58 页91 页15. 张福润等.机械制造技术基础.武汉：华中科技大学出版社，2000说明：1、题目来源：A-选题目录； B-科研课题；C-自拟； 2、题目类型：A- 生产实践；B-工程设计；C-实验研究；D-理论分析； E-文献综述；F-调查研究；G- 理论应用；H-经典；I-其它；1学号: 20131421开 题 报 告高 压 气 阀 测 试 台 -气 动 夹 紧 装 置 设 计二级学院: 机械工程学院 教 学 系： 机械与包装工程系 专业班级: 机械设计制造及其自动化 1301 学生姓名: 陈德强 指导教师: 洪林 2017 年 3 月21. 选题的目的和意义1. 研究的意义本课题设计一种气阀多缸夹紧测试台，该测试台是一种采用多个气缸夹紧的压力阀测试装置，通过合理的结构设计方案，完成压力阀的测试，可以提高检测精度，降低检测人员的劳动强度，设计课题工程实用性强。根据阀体的结构，设计定位机构，工件在测试台上定位后，由气缸从四个方向同时施加压力夹紧阀体。根据阀体的工作原理和检测指标要求，查阅相关文献，对测试方法和手段，有较全面的了解。1.2 本课题的研究内容、研究方法根据被测阀体的结构和技术指标要求，进行测试台的夹紧装置结构设计和相应的设计计算，绘制结构草图。设计工作包括：仔细研究被测气阀的阀体结构，设计相应的定位和夹紧装置，保证工作过程中的夹紧和定位准确可靠，采用的气缸选型合理，安装方便。设计任务工作量要求：完成 A0 图纸不少于 2.5 张，包括总装配图、部件装配图和零件工作图的设计图纸；用 AutoCAD 2004 或 CAXA 软件进行绘图。2. 现状分析 目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34 年就要更新 5080左右专用夹紧装置，而装置的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹紧装置提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床加紧装置；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹紧装置；5）采用以气压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床气动夹紧的标准化程度。近些年来，随着数控机床、加工中心、柔3性制造单元、柔性制造系统等现代或加工设备的广泛应用，使传统的机械加工的指导方法发生了重大变革，夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的广大化。给今后气动夹紧的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。夹紧装置是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智 能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。3. 气动夹紧装置的主要情况夹紧装置设计的基本要求：(1) 以不损坏装置为原则；(2) 夹紧力适当，既要保证发动机在运行过程中的等，它们决定了装置的性能。这些零部件的考核需要 稳定性。(3) 操作要安全、省力、方便；夹紧装置的种类：根据作用力可分为手动夹紧装置和机动夹紧装置两种 1(1)手动夹紧装置：手动夹紧装置是最原始、最简单的夹紧装置，其动力来源不受车间设备条件的限制，夹紧力大小可根据实际需要改变，最终确定最合适的夹紧力；但其也存在一些缺点，如夹紧过程缓慢，工人容易产生疲劳，夹紧力大小不确定，受人为因素影响大(2)机动夹紧装置：机动夹紧装置又分气压传动夹紧装置、液压传动夹紧装置、气液压传动夹紧装置等。气动夹紧装置的优势：11 动力来源广生产企业装配流水线的紧固方式主要使用气动工具，通常选用压缩空气作为动力源。气动就是以压缩空气为动力源，带动相关机构完成一系列的动作 2。这是利用空气具有压缩性的特点，将空气吸人进行压缩储存，空气便像弹簧一样具有了弹力，然后采用控制元件控制其方向，带动执行元件完成设定好的动作。吸入的空气和排出的空气相等，不会产生化学反应导致空气污染，空气流动损4失小，可远距离输送。12 可操作性强发动机固定在台架上需要夹紧装置完成夹紧和松开两个动作，这是一种相对比较简单的设计方案。气动夹紧装置结构简单、操作方便、生产效率高且制造和维护费用低。1. 3 夹紧可靠气动夹紧装置的夹紧力由气源提供，气源不断地稳定可靠。给气缸施加压力，所有设备在试验台架夹紧后，不会因试车过程中机器振动而松开；手动夹紧装置则可能容易松开。 气动夹紧系统：夹紧装置应用也越来越广泛，铣床上工件的压紧定位、气动夹紧系统主要由动力源、输送系统和气动夹组成。数控机床上气动压紧和气动送料等都离不开气动夹紧。（1)动力源：空压气站是将压缩空气作为动力源，把大气中的空气加以压缩，空气与电力和油液相比具有取之不尽、用之不竭的优势。一般每家工厂都会配备一个空压气站。(2)输送系统：经空压气站压缩处理后得到的空气，通过调压阀调压(调压阀可以控制压缩空气的压力得到所需要的压力，具有一定压力的气流通过节流阀进入气缸。(3)气动夹紧装置：气流进人气缸后对气缸会产生水平推力，该力通过传动机构带动夹紧压板工作，对设备施加压紧力。主要参数选择(1)夹紧力：装备在高速运转中产生离心力，要将它稳固在台架上，必须利用夹紧力来克服离心力，即气动压紧力必须大于发动机运转过程中产生的离心力。(2)夹紧点布置：夹紧力的作用点要落在箱体刚性较好的方向或部位，应尽可能靠近支撑发动机的支撑面；夹紧力的作用方向应使装备的变形最小。本夹紧装置选择箱体的底面作为夹紧面，利用三角形的稳定性确定三个夹紧点的位置，夹紧点受力均匀，夹紧效果稳定可靠。主要优点：5气动夹紧装置具有可靠性好、使用方便灵活、成本费用低等特点。随着生产自动化程度的不断提高，气动夹紧装置应用也越来越广泛，铣床上工件的压紧定位、数控机床上气动压紧和气动送料等都离不开气动夹紧装置。未来趋势随着我国现代工业的飞速发展，机械无级变速器的适用范围广，采用气动夹紧装置，能更好适应各种机械的工况要求，使之效能最佳。在提高产品的产量与质量，适应变速需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果，故气动夹紧装置目前已成为一种基本的通用传动型式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、起重运输、矿山冶金、工程、农业、国防及实验等各类机械，已开发有各种类型并已系列化生产。因此气动夹紧装置对于我国的制造业发展有着重要的意义。2. 参考文献1闻邦椿机械设计手册M 北京：机械工业出版社， 20102姜继海液压与气压传动M 北京：高等教育出版社， 20023 S.W. Lye、H.K. Ho，A knowledge-based CAD system for protective packaging designJ，1991，5(2)，125134.1学号: 20131421毕 业 论 文高 压 气 阀 测 试 台 -气 动 夹 紧 装 置 设 计二级学院: 机械工程学院 教 学 系： 机械与包装工程系 专业班级: 机械设计制造及其自动化 1301 学生姓名: 陈德强 2指导教师: 洪林 2017 年 3 月3高 压 气 阀 测 试 台 -气 动 夹 紧 装 置High pressure valve test platform - pneumatic clamping device 摘要我的毕业设计是基于现有设备的改造或者说是在其基础上的重新设计。气动夹紧装置从产生到现在，大概分为三个阶段：第一阶段主要表现在夹紧装置与人的结合上，这是夹紧装置主要作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹紧装置成为人与机床之间的桥梁。加紧装置的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹紧装置与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系以及作用。所以对夹紧装置引起了很大的重视；第三阶段夹紧装置与机床的结合，夹紧装置作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺设备。随着现代机械的加工越来越多的使用数控机床及其组合机床，如何提高产品的加工精度、提高劳动生产率、降低工人的劳动强度，这是我们必须考虑的问题，这就使得多气缸气动夹紧装置的设计和生产应运而生。但是随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求，特别像不规则零件的加工还处于落后阶段。所以在今后的发展中我们要大力推广多气缸气动夹紧装置。而我的设计的主要内容是一种阀体零件的检测装置中的多气缸气动夹紧装置。由于现有的设备存在着很多不足之处，所以在我的设计中要继承原来的主体设计，着重在那些欠缺的地方进行改进。在机床技术方面应该朝高速、4高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，多气缸气动夹紧装置正在向着全能自动化快速发展。关键词：阀体；气动夹紧装置；重新设计Abstracts：My graduation design is based on the renovation of the existing equipment or on the basis of the redesign. Pneumatic clamping device from produce to the present, roughly divided into three stages: the first phase mainly displays on the clamping device with a combination of people, this is the clamping device is mainly simple auxiliary tool, as a person is to speed up processing and perfect; In the second phase, the clamping device becomes the bridge between man and machine tool. The function of the device is changed, and it is mainly used for the positioning and clamping of the workpiece. There is a growing recognition that the tightening device has a close relationship with the improvement of the operator and the performance of machine tools. So there is a lot of emphasis on the clamping device; The combination of the clamping device and the machine tool, the clamping device as part of the machine tool, becomes the indispensable process equipment in machine processing.With modern mechanical processing more and more use of nc machine tools and combination machine tools, how to improve the machining accuracy, improve labor productivity, reduce the labor intensity of workers, this is we must consider the question, this makes the multiple cylinder design and production of pneumatic clamping device arises at the historic moment. But with the rapid development of machinery industry, the product variety and productivity, higher and higher demands are proposed, especially like irregular parts processing is still in a backward stage. So in the future development, we will vigorously promote the multi-cylinder pneumatic clamping device. The main content of my design is a multi-cylinder pneumatic clamping device in the body parts testing device. Because there are many 5shortcomings of the existing equipment, so in my design to inherit the main body of the original design, mainly in areas that lack of improvement. In machine tool technology should be toward high speed, high efficiency and precision, composite, intelligent, environmental protection direction, multiple cylinder pneumatic clamping device is toward universal automation rapid development. Key word：valve body; Pneumatic clamping device; Afresh design前言经过四年的大学学习，为了检验我的学习成果，要通过一个好的毕业设计来实现。基础课，专业课，选修课，所有的通过刻苦学习而获得的知识。将近可能全面地在毕业设计中展现出来。我的专业是机械设计制造及其自动化，自然是以机械为主，而且经过了四年的理论学习，现在我需要进行一定的实践。所以我选择了实践性很强的毕业设计题目，这个气动夹紧装置虽然理论难度不很大，但实践性很强，最终要制造出成品来，而且再设计过程中要充分考虑到设备实际制造中的工艺问题，我的主要任务是负责设备的机械部分的设计，主要内容是绘制设计图纸，编写设计说明书。设计中要用到的计算机绘图等技能。这个课题的成果主要是解决了一个生产中遇到的实际问题，研制了一个企业的6自制设备。另外，我在设计中发挥了以前学过的知识，增加了我的实践经验，让我更好的掌握了技术，理解实践的意义。目录 一 概述 .71.1 设计条件.71.1.1 设计要求 .771.1.2 本设计内容 .71.1.3 据设计原始依据.7二、设计过程 .81.2 装置简介 .81.2.1 设备的工作过程.91.2.2 使用要求 .92.1 理论论证.102.1.1 设计指导思想 .10 2.1.2 方案论证 .102.2 主要零部件的设计计算.112.2.1 传动零件的设计 .122.2.2 传动零件的计算 .12三 夹紧装置结构设计 .133.1. 轴的结构设计.143.2 装置的构造 .173.2.1 工作台 .173.2.2 主轴相关的零件 .193.2.3 旋转工作台 .213.2.4 阀座 .253.2.5 夹紧汽缸部分 .273.2.6 控制箱28结论 .29致谢 .30参考文献.318第1章 概述91.1 设计条件1.1.1设计要求：这个设备主要用于工厂内的阀体类零件的检测以及部分安装工作；生产能力：60个/小时；能够对零件的密封性进行检测；使设备符合人体工程学，方便操作学习；方便设备的安装和使用，提高设备的安装精度；在检测合格的零件上，钻一个小孔，并钉入一个钢钉。1.1.2 设计内容：设计图纸：A0装配图一张，零件图若干张设计计算说明书一份英文翻译一份1.1.3 据设计原始依据主要技术参数：1.压紧气缸分为两种：缸径 80 mm, 压强 0.5Mpa 缸径 50mm, 压强 0.5Mpa2.操纵机构由plc 电路半自动控制 3.单个操纵整个机器4.零件外形尺寸：65X80X100(mm)1.2 装置简介101.2.1 设备的工作过程如下：将零件置于工作台上，并用水平方向上的四个由活塞带动的橡胶块将其四个端口固定密封，在对其水平方向上的端口充气并加压，在一定的压力水平下没有漏气为合格。然后在零件上钻一个小孔。这样呢，在设备上就需要三个工位，一个充气加压，一个钻孔，一个用于安装和取出工件。1.2.2 使用要求该设备用于阀体零件的检测及装配，单人操纵整合设备，旋转工作台的转动靠手动驱动，夹紧气缸的控制靠电气控制。每100工时可对设备的轴承加注润滑脂。第2章 设计过程2.1.1 设计指导思想1.总体设计机械传动装置的总体设计，主要是分析和拟定传动方案、合理分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，是为了计算各级传动件、设计和绘制装配草图提供条件。在使用方面，着重机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠性，并能始终正常工作（定期维修和更换易损件除外）。联系人和机器间的各个环件应做到：操作轻便省力；操纵机构的部位适合人体的生理条件；操作安全，万一失误应有联锁装置或保险装置；简单重复的劳动应尽量由机器完成；维修方便等等。在经济方面，应从机器费用、产品制造成本等多种因素中综合衡量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案。功能多，适用范围广、自动化程度高的机器，制造成本虽然高一些，但产品成本（包括沈北、材料、生产费用）可能反而降低。11机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感、美感、安全感、色彩要和和产品功能相应。噪声也是一种环境污染，影响人体健康。限制噪声分贝数已成为评定机器质量的指标之一。机器噪声最好在70dB-80dB以下。每天工作8小时的机器，噪声不得高于90dB-95dB。大于95dB的机器，操作时必须戴耳塞。大于105dB的机器，必须采用降低噪声的措施。齿轮传动、链传动、滚动轴承、牙嵌离合器、液压系统、电动机等等都是机器中常见的噪声源。为了降低噪声，首先要分析产生噪声的原因，然后从设计、工艺、材料等因素着手，采取各种降低噪声的措施。为提高所设计机械的质量和降低陈本，一个好的设计必须较多采用各种标准和规范。设计中采用的标准的程度也往往是评价设计质量，因为标准是经过专业部门研究而指定的，并且经过了大量的生产实践的考验，是比较切实可行的。采用标准还可以保证零件的互换性，减轻设计工作量，缩短设计周期，降低生产成本。因此在设计中应尽量采用标准件、外购件，尽量减少自制件。2.材料的选择选材中要兼顾到材料的化学物理性能、机械性能和工艺性能、如密度、弹性模量、强度、韧性、耐腐蚀性、摩擦系数、耐磨性、高温和低温强度、切削性能、经济性、可获得性等。选用材料要根据产品的批量，是常年需要或一次性生产，从使用、工艺、经济三方面来考虑。3.使用要求：一般包括：零件的工作和受载情况：对零件尺寸和重量的限制：零件的重量程度。零件的受载情况主要指载荷大小和应力种类;工作状态指零件所处的环境，如介质、工作温度及摩擦性质等。如果零件尺寸主要取决于强度，而且尺寸和重量又有所限制时，则应选择弹性模量较大的材料；如果零件的接触应力较高，则应选择可金星表面强化处理的材料：在高温环境下工作的零件，则应选择耐热材料等。2.1.2 方案论证：121.方案1：采用传统方案，将在水平方向上固定阀体的四个液压气缸和四个液压缸的套筒与地板分别连接，定位精度由安装时的微调保证。优点：零件制造简单容易，由于采用了而原有设备的基本设计，设计方案的风险非常低，设计方案已经经过实际运转的检验，已经证明是基本可靠的。缺点：但对于安装工人的技术要求较高。而且安装精度不容易保证，维修设备时也比较麻烦。对阀体的夹紧效果不令人满意。2.方案2：如图，将在水平方向上固定阀体的四个液压缸取消，改由一个大液压缸驱动的四根连杆来在水平方向上固定阀体，四杆连动，四根连杆由底板下向上伸出夹紧阀体，大液压缸位于底板下方，竖直放置。 优点：结构简单，只使用一个液压缸就可以达到四个液压缸同样的作用，可以使设备成本大大降低，四杆连动，发生故障的几率也大大减小。缺点：四根连杆的方案移动精度没有采用液压缸的方案高，由于连杆的空间运动并非水平方向上的直线运动，所以四根连杆的夹紧牢固程度比较差一些，而且由于连杆是从底板下方伸出，所以需要在底板上留出至少四个直径比较大的孔，这会极大地影响底板的强度，但又要保证底板有足够的强度，这势必又要增加地板的厚度，增加了重量，增加了设备成本，使设备变得笨重。由于连杆的可靠性未经实际检验，其风险比原设计大一些。3.方案3：对方案1进行部分改进，将原来的在水平方向上的固定阀体的四个液缸与底板分别连接的方案改为将四个液压缸安装在一块底板上，而四个液压缸的套筒已经焊接在这块底板上，通过这个手段可以极大地提高夹紧阀体的精度安装和维修时也比较方便，避免安装时产生比较大的精度误差。优点：此方案对原设计的改进的部分并不非常大，这可以在借鉴原设计的13优点的基础上，对其不够完善的部分进行可行的改进，设计方案的风险非常低，拥有足够的可靠性。结论：选择方案3.2.2 主要零部件的设计计算2.2.1 传动零件的设计：传动零件是传动装置中最重要的零件，它关系到传动装置的工作性能、结构布置和尺寸大小。此外，支撑零件和联接零件也要根据传动零件来设计或选取。因此，一般应先设计计算传动零件，确定其材料、主要参数、结构和尺寸。分析过程由于主轴承载的转台工作台不是360度连续转动，而且转动角度很小，转动的频率也很低（只是在工位的切换的时候转动），所以主轴的转动设计成手动转动，通过操纵转台工作台上的手柄来实现。再设计中任何零件的尺寸都不可能全部由理论计算来完成，而每个零件的尺寸都应该由强度、刚度、结构、加工工艺、装配是否方便、成本高低等各反面的要求来综合确定的。刚度和强度问题是零件设计中首先必须满足的基本要求，在此基础上，还必须考虑零件结构的合理性、工艺上的可能性。可见零件的强度、刚度，结构和工艺上的关系互为依存、互为制约的关系，而不是相互独立的关系。已知：从上方压紧阀体的液压缸直径80mm,压强 0.5Mpa,液压缸轴心与主轴大360mm,夹紧旋转工作台的液压缸直径50mm,压强 0.5Mpa,14整个旋转工作台的质量30kg工作台得重心偏离主轴大约200mm轴的强度计算方法主要有三种：1.许用切应力计算；2.许用弯曲应力计算；3.安全系数校核计算。许用切应力计算只知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。他主要用于下列情况：1.传递以转矩为主的传动轴；2.初步估算轴径以便进行结构设计3.不重要的轴。弯矩等的影响，可在计算中适当许用切应力。许用弯曲应力计算必须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数，为此，常先按转矩估算轴径，并进行轴的设计后，即可画出轴的弯矩合成图，然后加酸危险截面的最大弯曲应力。他主要用于计算一般重要的、弯矩复合的轴，计算精度中等。安全系数校核计算也要在结构设计后进行，不仅要定出轴的各段直径，而且要定出过度圆角、轴毅配合、表面粗糙度等细节。它主要用于重要的轴，计算精度较高，但计算较复杂，且常需有足够的资料才行。安全系数校核计算能判断各危险截面的安全程度，从而改善各薄弱环节，有利于提高轴的疲劳强度。以上三种方法可单独使用或逐个使用。一般转轴按许用弯曲应力计算已足够可靠，不一定再用安全系数校核法校核，要用安全系数校核法校核的轴，不一定要再用许用弯曲应力法计算。强度计算不能满足要求时，应修改结构设计，两者常互相配合，交叉进行。三种轴的设计方法，在轴的设计中各有针对性，再具体的设计构中应视设计任务、设计对象的要求，决定取舍。也可根据教学15要求和实际工作情况共同决定。主轴传递的扭矩很小（人力驱动），转动频率也很低，主要承受弯矩作用，所以选择许用弯曲应力是比较合适的。2.2.2 传动零件的计算如图2-1 初设主轴的直径55mm, 两端连接处的直径50mm如图2-2 设 由上方压紧阀体的液压缸产生的对主轴的弯矩M1，设 夹紧旋转工作台的液压缸对主轴的弯矩M2,设 工作台的重量对主轴的弯矩M3，M1，M2，M3 的力臂分别为 11,12,13，设逆时针为正方向，因为上方压紧阀体的液压缸对阀体的力向下，阀体对液压缸的反作用力向上，所以M1方向为顺时针，11=360mm因为夹紧旋转工作台的液压缸工作台的作用力为水平方向，其力臂，即 12=180mm 16图2-1图2-2图2-3设主轴与底板连接处的弯矩M,M1=p*a1*11=-(0.5*1000000*pi*80*80*360)/(1000*10000000)=-3617.28Nm17M2=p*a2*12=(0.5*1000000*pi*50*50*180)/(1000*10000000)=1413NmM3=mg*13=30*9.8*200/1000=58.8NmM=M1+M2+M3=-3617.28+1413+58.8=-2415Nm因为主轴基本上不承受大的扭矩，剪切应力也属次要因素，对主轴影响最大的主要是弯曲应力。如图，主轴所受弯矩，弯矩最大的截面位于主轴与旋转工作台的链接处，即危险截面。 Mmax=3557Mpa主轴材料选用45钢调质， h=700Mpa,因为主轴为固定心轴，而且为低速、间歇转动（每次转动角度小于30度），所以一般人物选择瞎聊在静循环应力状态下的许用弯曲应力。由表（16.3） 【2】查得：【&0b】=230Mpa由式（16.4） 【2】 d(Mmax/0.1& 0b)1/3=53mm因为d=55mm53,而且以上计算的只是在工位转换的情况下主轴的载荷，而一旦工位转换完毕，煮粥的载荷将大大减少，此时底板上的立柱包括阀体都将承受一部分载荷，而且工位转换的时间只占设备的全部运转时间的一小部分，所以主轴是安全可靠的。18第3章 3.1 结构设计结构设计是在总体方案、主要参数或若干主要尺寸已经拟定的基础上，确定机械各部分几何形状、尺寸、配合要求、制造精度和表面粗糙度等细节的过程。机械设计的成果都是以一定的结构形式通过装配工作图、零件工作图表现出来，按照所设计的机构进行加工、装配、制成产品以满足使用要求。结构设计也是在充分了解产品计划和总体方案所需要考虑的设计意图和全部结论的基础上进一步创造的过程，必要时可能需要修改甚至推翻前阶段的结论。结构设计的好坏，不仅会影响机械的工作质量，而且直接影响到制造、装配和维修是否方便，陈本是否低廉。正确、合理的设计结构，可是显著的提高设计质量。1. 轴的结构设计轴的结构工艺要求是指轴的结构应便于加工、装配、拆卸、检测和维修。为便于选用刀具和量具，各配合处直径应圆整为标准值。为便于装配，轴端应制成倒角；对过盈配合表面的压入端，最好有倒锥面或柱体引导结构。为减少应力集中，轴径过度处应制有圆角；对配合表面处，为保证零件端面紧靠轴肩定位面，其圆角半径r应小于该处轴上零件轮毅孔的圆角办径R或倒角深度c。各倒角各圆角应尽可能一致，以便减少刀具数目和加工时的换刀次数。轴的设计除需满足强度要求外，在结构上还要保证轴的加工、轴上零件的固定、定位、装配和拆卸，轴系调整等工艺和维护要求。一般轴多制成阶梯状，各段的长度和直径根据轴上零件的安装和受力要求确定；其表面质量、加工精度等级应视诸零件的配合、工作要求选择。轴系结构中轴的轴径的变化主要是考虑轴上零件的轴向固定安装方便，也符合轴中间受力大，两端受力小的强度要求。设计轴径时，凡是承力轴肩，都应有可靠的定位、传力面。定位面半径差即定位高度h，轴上零件倒角B，轴肩倒角C，轴肩内侧圆角R共同决定了轴肩高度H。一般应保证定位面工作高度h=1.52mm,如该定位面受轴向载荷，则该处轴肩高度应适当增加。应注意取值19R40000mm,r/min）或负荷工况复杂时可选用而二硫化钼锂基脂，潮湿环境可采用铝基脂或钡基脂而不宜选用遇水分解的钠基脂。因为，主轴转速很小，而且转动频率低，采用钙基脂完全可以满足润滑的需要。3.2 装置的构造3.2.1 工作台工作台承载着整个装置的重量，是设备的基础。工作台包括：(1）支架支撑起整个设备的所有部件，使其位于合适的高度和使设备便于工作人员操纵设备，提供稳固的基础。支架由角铁焊接而成，制造简单，成本低廉，坚固耐用。(2)底板（图2-4）位于支架的上方，承受着工作台的全部负荷22图2-4定位缸极其附件（图2-5），定位汽缸的作用是三个工位的定位和夹紧，它与旋转工作台对应的三个螺栓相配合。定位汽缸通过定位汽缸支座与底板连接、连接件采用四个M12的螺23栓。图2-5（4）限位挡板（图2-6），作用是旋转工作台两侧旋转角度的限制。及定位。它用两个螺钉将起其连接在底板上，在限位这个功能的实现上，采取一个装在限位档板的螺栓，这样可以实现距离可调的功能。24图2-63.2.2 主轴相关零件：主轴位于工作台上。支撑着旋转工作台。主轴（图2-7）是一根固定心轴，不做周向运动，与底板做固定连接。25图2-7支撑套筒（图2-8），为了保证主轴与底板的可靠连接，防止在设备工作过程中旋转工作台产生大的震动，所以在主轴与底板的连接处设计了一个支撑套筒，起到了加固作用。26图2-8为了使主轴与底板链接牢固，增强设备的刚度，同时避免连接处的应力集中，在主轴与底板的连接处增加一个支撑套筒。套筒（图2-9），为减小主轴与旋转工作台之间的摩擦，在主轴与旋转工作台之间设计了一个套筒。所用材料为黄铜。图2-8 2-9（4）轴承，主轴与旋转工作台连接部分的上下两侧各装配一个推力轴承，轴承27具体型号为8211 GB301-84（5）护套（图2-10），由于靠上的推力轴承在旋转工作台上方，暴露在外，容易受到损伤，为了保护推力轴承，在轴承上加装一个护套，可以将轴承完全保护起来。图2-10图2-11圆螺母和垫片，为了保证主轴与旋转工作台、主轴与底板的轴向固定，在主轴的两侧各装配个圆螺母和垫片3.2.3 旋转工作台旋转工作台上有三个工位，其中中间一个为空工位，两侧工位中，一个为气密性检测装置，两一个为一钻孔装置。（1）旋转工作台（图2-11 2-12 2-13 ）的主体部分由钢板焊接而成，旋转工作台的两侧有两条增加强度的肋板，而且可以部分的起到保护旋转工作台下方的部件的作用。28图2-12图2-13（2）小台钻部分，用于给阀体钻孔，台钻与旋转工作台的链接靠一块连接板（图2-14）和四个螺栓与螺母完成，螺栓型号是M8*3529图2-14护块座（图2-15），用于设备运转时保持稳定和增加设备整体的刚度，降低主轴和旋转工作台的载荷。图2-15 压冒部分，包括压帽缸，压帽缸链接板（图2-16），压紧帽（图2-17），30连接螺栓和螺母，此部分的作用是检测阀体时，从阀体上方将其固定，并加压。图2-1631图2-17在旋转工作台的三个工位的对应位置各有一个锁紧销（图2-18）、螺母、止动垫片，用于工位的固定，使主轴在安装、取下阀体和检测气密性和钻孔时不会转动。止动垫片、螺母型号为GB6184-86，GB854-8832图2-183.2.4 阀座阀座是安放阀体的装置，一方面可以安装和固定阀体，另一方面，它也是阀体的定位装置。阀体主体（图2-20）是承载阀体工件的基础，通过螺栓与夹紧座连接。而且在阀座主体上要钻两个定位孔，用于安装的时候的定位。并且它可以在两个方向上限制阀体工件的移动。图2-20支撑块，其实是阀座主体的一部分，为便于阀座主体的加工，将其从阀座主题中分离出来，作