液壓扳手設(shè)計【27張CAD圖紙和畢業(yè)論文】

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This tool the high-pressure oil which produces with the necessary ultrahigh voltage hydraulic pump takes the power, automatically completes the bolt the fastening and the disassemblage work, steady, does not have the impact, safe, the assembly quality is high摘 要.在能源，交通，冶金，化工，礦山及其他行業(yè)的設(shè)備安裝，檢修工作中，裝拆大規(guī)格螺栓比較困難；有些螺栓安裝在空間非常窄小的地方無法用加長力臂或用錘擊的方法緊固和拆卸螺栓；有些設(shè)備長期使用在比較潮濕的地方，螺栓銹蝕嚴(yán)重?zé)o法用人工拆卸，因而難以檢修；在架空管道和高空設(shè)備構(gòu)架上緊固和拆卸螺栓，工作人員雖然戴著安全帶也難以用上力，要安全地完成工作非常困難；據(jù)設(shè)備管理權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計，在設(shè)備運行故障中有50%以上是因為螺栓問題引起的，因螺栓問題而造成設(shè)備重大事故的數(shù)量也非常驚人，因此新的設(shè)備安裝和檢修規(guī)范對螺栓緊固的力矩要求比較嚴(yán)格，而用人工方法難以達(dá)到要求。 液壓扭矩扳手是解決以上問題的理想工具。該工具用配套的超高壓液壓泵產(chǎn)生的高壓油作為動力，自動完成螺栓的緊固和拆卸工作，平穩(wěn)，無沖擊，安全，裝配質(zhì)量高。 中英文關(guān)鍵詞對照液壓扳手Hydraulic pressure spanner棘輪Notch wheel棘爪detents活塞缸Piston cylinder活塞桿Connecting rod彈簧Spring強(qiáng)度Intensity扭矩Torque圓周力Circumference strength端蓋End cover法蘭Flange快換接頭Fast replacement attachment目錄前言6第一章 液壓缸的設(shè)計71.1.1缸筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 81.1.2單活塞液壓缸內(nèi)徑的計算91.1.3缸筒臂厚的計算 91.1.4缸筒臂厚的驗算 101.1.5缸筒底部厚度設(shè)計計算 101.1.6缸筒端部法蘭厚度設(shè)計 111.1.7缸筒端部法蘭用螺釘強(qiáng)度設(shè)計計算 111.2缸筒材料 131.3缸筒的加工要求 13第二章 活塞的設(shè)計 132.2.1初步確定活塞桿直徑d 132.2.2活塞桿的強(qiáng)度計算142.2.3活塞桿的加工要求142.2.4活塞的導(dǎo)向環(huán) 152.3活塞用導(dǎo)向環(huán)寬度計算152.4活塞桿的導(dǎo)向.密封和防塵 162.5中隔圈的設(shè)計 172.5.1中隔圈 172.5.2中隔圈長度的確定方法17第三章 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 17 3.1棘輪機(jī)構(gòu)的基本型式和工作原理 173.2棘輪機(jī)構(gòu)的特點及應(yīng)用 183.3 棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式 183.4.1棘輪尺寸的設(shè)計計算193.4.2棘輪強(qiáng)度校驗 20第四章 彈簧的設(shè)計 214.1.1主動爪彈簧的設(shè)計計算 224.1.2 壓縮彈簧穩(wěn)定性驗算 24 4.1.3壓縮彈簧強(qiáng)度驗算244.1.4共振驗算 254.1.5普通圓柱形螺旋彈簧的技術(shù)要求254.2.1鎖塊彈簧的設(shè)計計算 264.2.2壓縮彈簧穩(wěn)定性驗算 274.2.3壓縮彈簧強(qiáng)度驗算 27第五章 機(jī)殼的設(shè)計 27第六章 主被動棘爪的設(shè)計計算 28結(jié)論 29致謝30參考文獻(xiàn) 31相關(guān)英文資料32相關(guān)譯文36前 言當(dāng)前國家對水利、水電、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度很大，在其施工、維修和改造的過程之中，大扭矩緊固件的拆裝作業(yè)必不可少同時又十分艱巨。傳統(tǒng)的人力方法拆裝，不僅勞動強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，成本高，而且由于劇烈的振動和噪音，經(jīng)常使緊固件報廢，直接影響安裝，維修工期，并不可避免地?fù)p傷眥鄰的零部件，影響甚至破壞原工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)平衡；同時難以根據(jù)設(shè)計要求準(zhǔn)確控制裝配力矩。因此，設(shè)計開發(fā)能夠輸出強(qiáng)大轉(zhuǎn)矩，同時操作輕便、噪聲低安全可靠和通用性強(qiáng)的拆裝工具便攜式大扭矩液壓扳手，具有重要的現(xiàn)實意義。綜合分析研究實際操作情況和多種方案，我們認(rèn)為理想的設(shè)計方案是：利用液壓作為動力源，依靠棘輪棘爪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)緊固件拆裝作業(yè)的單向間歇運動，并通過對反作用力臂和套筒的系列化設(shè)計，使該便攜式大扭矩液壓扳手能夠根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境和工作對象，廣泛應(yīng)用于水利水電、冶金、建筑、橋梁、礦山、水泥等行業(yè)中大中型設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)的安裝、維修工程。第一章 液壓缸的設(shè)計液壓缸是液壓裝置中將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實現(xiàn)直線往復(fù)運動或擺動往復(fù)運動的執(zhí)行元件。本設(shè)計采用拉桿型通用液壓缸。通用型液壓缸無特殊要求，結(jié)構(gòu)較簡單，零.部件符合標(biāo)準(zhǔn)化.通用化的要求。因此，用途較廣泛，適用于各種液壓系統(tǒng)。拉桿型通用液壓缸缸筒可選用鋼管廠提供的高精度冷拔管，按行程長度所相應(yīng)的尺寸切割成形，一般內(nèi)表面不需加工就可達(dá)到使用要求。前后端蓋和活塞等主要零件均為通用件。因此，拉桿型液壓缸結(jié)構(gòu)簡單.拆裝簡便.零件通用化程度高.制造成本較低.適合批量生產(chǎn)。大功率液壓扭矩扳手是通過液壓缸的推力，經(jīng)過系統(tǒng)形成力矩，帶動螺母轉(zhuǎn)動一個角度，并以此扭矩傳送到螺栓聯(lián)接上，按要求預(yù)緊螺栓，它是由扳手、套筒、高壓油泵、換向閥及其帶快速接頭的高、低壓膠管組成。1.1液壓缸的主要形式 ：液壓缸：將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（執(zhí)行元件），用來驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作直線運動（移動液壓缸）或擺動運動（擺動液壓缸、擺動液壓馬達(dá)）單作用式：兩腔均能進(jìn)出壓力油，活塞（缸體）能作正、反兩個方向移動的液壓缸雙作用式：只有一腔能進(jìn)出壓力油，活塞（缸體）只能依靠液壓力作單向運動，回程需借助自重/外力的液壓缸雙桿活塞式液壓缸特點和應(yīng)用：當(dāng)兩活塞桿直徑相同、缸兩腔的供油壓力和流量都相等時，活塞(或缸體)兩個方向的推力和運動速度也都相等，適用于要求往復(fù)運動速度和輸出力相同的工況 。 單桿活塞式液壓缸特點和應(yīng)用： 供油壓力和流量不變時，活塞在兩個方向的運動速度和輸出推力皆不相等。A1A2故F1F2,V1V2,即活塞桿伸出時，推力較大，速度較?。换钊麠U縮回時，推力小，速度較大。因而它適用于伸出時承受工作載荷，縮回時為空載或輕載的場合 活塞缸有桿腔的截面積，液油壓力，進(jìn)油時活塞運動速度活塞缸無桿腔的截面積，液油壓力，進(jìn)油時活塞運動速度液壓缸的差動連接： 單桿活塞缸的兩腔同時通入壓力油的油路連接方式稱為差動連接，作差動連接的單桿活塞缸稱為差動液壓缸差動連接時實際起有效作用的面積是活塞桿的橫截面積在輸入油液壓力和流量相同的條件下，活塞運動速度較大而推力較小，廣泛用于組合機(jī)床的液壓動力滑臺和其它機(jī)械設(shè)備的快速運動中要使活塞往返運動速度相等，即V2=V3， 即A1=2A2柱塞式液壓缸主要特點：單作用液壓缸。要雙向運動需成對使用,適用于行程較長的場合 ,推力和速度分別為F=p 垂直安裝.伸縮式套筒液壓缸伸縮缸是由兩級或多級活塞缸套裝而成，又稱多級缸。伸縮缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序一般是從小至大。當(dāng)輸入流量相同時，外伸速度逐次增大;當(dāng)負(fù)載恒定時，液壓缸的工作壓力逐次增高。常用于安裝空間小而行程要求很長的場合. 根據(jù)本設(shè)計所需工作環(huán)境和工作要求，最終選定液壓缸形式為雙作用式單桿活塞缸。1.1.1缸筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計缸筒的結(jié)構(gòu)和端蓋的連接形式.液壓缸的用途.工作壓力.使用環(huán)境以及按裝要求等因素有關(guān)。 端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞缸封閉，并起著為活塞桿導(dǎo)向，防塵和封閉的作用。后端蓋將筒腔一端封閉，并常常起著將液壓港與其他機(jī)件連接的作用。1.1.2單活塞液壓缸內(nèi)徑的計算:D= 3=0.090685m所以液壓缸內(nèi)徑圓整為0.09m式中F01-液壓缸使用推力-液壓缸的負(fù)載率,取0.5-0.7-液壓缸的總功率,取0.7-0.9 P-液壓缸的供油壓力,一般為系統(tǒng)壓力1.1.3缸筒臂厚的計算取=0.080.3時計算(m)=9.68mm圓整后取10mmD-缸筒內(nèi)徑-最高允許壓力(MPa)-缸筒材料的許用應(yīng)力,-缸筒材料的屈服強(qiáng)度n-安全系數(shù)通常n取1.52.5根據(jù)液壓缸的重要程度選取,這里取n=21.1.4缸筒臂厚的驗算缸筒臂厚的計算后應(yīng)驗算以確保液壓缸安全工作mm所以滿足要求其中p-工作壓力1.1.5缸筒底部厚度設(shè)計計算缸筒底部設(shè)為平面,則D0取50mmpn-液壓缸的額定壓力-缸筒底部材料的許用應(yīng)力D0-計算厚度處的直徑-缸筒底部厚度1.1.6缸筒端部法蘭厚度設(shè)計其中b取3.1mm , dl取14.5mm =17mmF-法蘭在缸筒最大內(nèi)壓力下,承受的軸向力(N)Ra-法蘭外圓半徑(m)1.1.7缸筒端部法蘭用螺釘強(qiáng)度設(shè)計計算螺紋處的拉應(yīng)力： 螺紋處的剪應(yīng)力：和應(yīng)力的計算其中F-缸筒端部承受的最大推力（N）D-缸筒內(nèi)徑（m）D0-螺紋外徑 （m）d1-螺紋底徑（m）K-擰緊螺紋的系數(shù)不變載荷 取K=1.251.5;變載荷 取K=2.5-4K1-螺紋連接的摩擦系數(shù)K1=0.12-缸筒材料的許用應(yīng)力,n-安全系數(shù),取n=1.52.51.2缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要有良好的焊接性能。目前，普遍采用的缸筒材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。近年來由專業(yè)鋼廠提供內(nèi)圓已經(jīng)研磨和外圓精加工的高度冷拔無縫鋼管，按所需長度切割下料。再根據(jù)端蓋連接的要求在兩端進(jìn)行加工，就可清洗裝配。常州冷拔油缸廠.成都油缸廠.合肥鋼鐵公司研究所等單位，可供應(yīng)用于液壓缸的高精度無縫鋼管。本設(shè)計中采用材料為45號碳素鋼。1.3缸筒的加工要求缸筒內(nèi)用H8配合。內(nèi)徑的表面粗糙度：活塞選用活塞環(huán)密封，取Ra為0.40.2um，且均需研磨。缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度都選取8級精度。缸筒端面垂直度選取7級精度。后端蓋的耳環(huán)孔徑或缸筒耳軸軸徑的中心幾對缸筒內(nèi)孔直線的垂直度取9級精度。為了防止腐蝕以及其他使用的特殊要求，缸筒的內(nèi)表面鍍鉻，鍍層厚度為3040um，鍍后研磨或拋光。第二章 活塞的設(shè)計2.1活塞桿的結(jié)構(gòu)活塞桿的桿體采用實心桿，活塞桿的外端結(jié)構(gòu)連接活塞端采用球頭結(jié)構(gòu)，連接棘爪座端采用單耳環(huán)結(jié)構(gòu)。2.2.1初步確定活塞桿直徑d由于采用雙作用單活塞桿液壓缸，所以查表得，所以=23mm圓整取d=25mm式中D-缸筒內(nèi)徑 -速度比，見新編液壓工程手冊表23.1，取1.062.2.2活塞桿的強(qiáng)度計算在活塞桿的強(qiáng)度計算中，以液壓缸的活塞桿端部和缸筒后端蓋均為耳環(huán)鉸接式安裝方式作為基本情況來考慮。并令活塞桿全部伸出時，活塞桿端部與負(fù)載連接點與液壓缸支撐點間的距離假定為LB當(dāng)LB時，液壓缸為短行程型，主要需驗算活塞桿壓縮或拉伸強(qiáng)度：d=23.9mm所以滿足強(qiáng)度要求。式中F-液壓缸的最大推力（N）-材料的屈服強(qiáng)度（MPa）-安全系數(shù)一般取24d-活塞桿直徑（m）2.2.3活塞桿的加工要求活塞桿表面鍍硬鉻，厚度1525um?；钊麠U外徑公差f7f9；直線度；表面粗糙度?；钊麠U外徑d的圓柱度公差值應(yīng)按8級選取。2.2.4活塞的導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有準(zhǔn)確的導(dǎo)向作用，并可以吸收活塞運動時隨時產(chǎn)生的側(cè)向力。其主要優(yōu)點：帶導(dǎo)向環(huán)的活塞，在缸筒內(nèi)運動是非金屬接觸。因此摩擦系數(shù)小，啟動時無爬行?；钊惭b了導(dǎo)向環(huán)后，能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，減少了泄漏。導(dǎo)向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長，磨損后易于更換。能刮掉雜質(zhì)，防止雜質(zhì)嵌入密封圈 。導(dǎo)向環(huán)填充聚四氟乙烯或纖維復(fù)合材料組合材料制成，具有良好的承載能力。2.3活塞用導(dǎo)向環(huán)寬度計算活塞用導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量及尺寸取決于活塞承受的徑向力大小及導(dǎo)向環(huán)材料所允許的表面承壓能力。其寬度由以下計算： = =5.6mm式中-活塞受的最大徑向力（N）K-安全系數(shù)一般取D-活塞外圓直徑（m）-材料允許的表面支撐壓力（MPa）,纖維復(fù)合材料：在時，為90Mpa最高工作溫度不超過100。活塞用蹈象環(huán)的下料長度：（m）L=3.92（） =0.18mA-下料系數(shù)，纖維復(fù)合材料：A=3.100D-活塞外圓直徑（m）T-導(dǎo)向環(huán)厚度（m）活塞用浮動型導(dǎo)向環(huán)是采用專業(yè)廠提供的帶狀半成品制成，厚度和寬度以及安裝的溝槽結(jié)構(gòu)要素參閱產(chǎn)品樣本。2.4活塞桿的導(dǎo)向.密封和防塵在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對活塞導(dǎo)向的內(nèi)孔；又對缸筒有桿側(cè)密封的密封件；有活塞桿內(nèi)縮時刮除附著在表面的雜質(zhì).灰塵和水份的防塵圈。2.4.1活塞桿的導(dǎo)向活塞桿的導(dǎo)向有無導(dǎo)向.金屬導(dǎo)向套.非金屬導(dǎo)向環(huán)三種結(jié)構(gòu)形式。2.5.1中隔圈在長行程液壓缸中，由于安裝方式及負(fù)載的導(dǎo)向條件，可使活塞的導(dǎo)向環(huán)受到過大的側(cè)向力而導(dǎo)致嚴(yán)重磨損，因此在長行程液壓缸內(nèi)須在活塞與有桿側(cè)端蓋之間安裝一個中隔圈，是活塞在全部外伸時仍能有足夠的支持長度。2.5.2中隔圈長度的確定方法各生產(chǎn)廠按各自的液壓缸結(jié)構(gòu).間隙等因素和實驗結(jié)果來確定中隔圈長度。當(dāng)行程長度S超過缸內(nèi)徑D的8倍時，可裝一個=100mm的中隔圈；超過部分每增加700mm，中隔圈的長度即增加100mm，以此類推。當(dāng)1000mmS2500mm時，需要安中隔圈的長度如下：S=1001-1500mm =50mmS=1501-2000mm =100mmS=2001-2500mm =150mm第三章 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計3.1棘輪機(jī)構(gòu)(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理：機(jī)械中常用的外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)，它由主動擺桿，棘爪，棘輪、止回棘爪和機(jī)架組成。主動件空套在與棘輪固連的從動軸上，并與驅(qū)動棘爪用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。當(dāng)主動件順時針方向擺動時，驅(qū)動棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過一定角度，此時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當(dāng)主動件逆時針方向轉(zhuǎn)動時，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時針方向轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以，這時棘輪靜止不動。因此，當(dāng)主動件作連續(xù)的往復(fù)擺動時，棘輪作單向的間歇運動。3.2棘輪機(jī)構(gòu)的特點及應(yīng)用：1、棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運動可靠2、從動棘輪的轉(zhuǎn)角大小可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)3、工作時有較大的沖擊和噪音，運動平穩(wěn)性較差,常應(yīng)用于速度較低，載荷不大，運動精度要求不高的場合3.3 棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式有以下幾種： 按結(jié)構(gòu)形式分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 1.齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的缺點是動程只能作有級調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。 齒式棘輪機(jī)構(gòu) 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。特點是傳動平穩(wěn)、無噪音；動程可無級調(diào)節(jié)。但因靠摩擦力傳動，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但是傳動精度不高。適用于低速輕載的場合。 按嚙合方式分外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)： 外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均安裝在棘輪的外部，而內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均在棘輪內(nèi)部。外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)由于加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣。內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。 外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 按從動件運動形式分單動式棘輪機(jī)構(gòu)、雙動式棘輪機(jī)構(gòu)和雙向式棘輪機(jī)構(gòu)： 1.單動式式棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)主動件按某一個方向擺動時，才能推動棘輪轉(zhuǎn)動。雙動式棘輪機(jī)構(gòu)，在主動搖桿向兩個方向往復(fù)擺動的過程中，分別帶動兩個棘爪，兩次推動棘輪轉(zhuǎn)動。 2.雙動式棘輪機(jī)構(gòu)常用于載荷較大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動擺桿的擺角小于棘輪齒距的場合。本設(shè)計根據(jù)工作情況和工作要求選取單式外作用棘輪機(jī)構(gòu)。3.4.1棘輪尺寸的設(shè)計計算：根據(jù)棘輪的用途和設(shè)計要求：可取齒數(shù)Z=15，T=3300N*m.，棘輪的材料用20CrMnTi.其材料經(jīng)淬火后的彎曲許用應(yīng)力不小于1080MPa。淬火硬度55-58HRC。銳角倒鈍。滲碳深度0.3mm。發(fā)藍(lán)處理。棘爪銳角倒鈍0.3x45%d。熱處理HRC55-60？.工作表面粗糙度不低于3.2。爪工作面與爪軸線不平行度為0.03-0.05齒寬系數(shù)為=5。外齒式棘輪齒輪強(qiáng)度計算公式=式中T-棘爪受的扭矩，T=3300Nmz-棘輪齒數(shù)-安全系數(shù)，取=2-材料最大允許強(qiáng)度所以，m5.9mm. 經(jīng)圓整后的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6mm。棘輪齒高：h=(0.75-1.3)m=8mm棘輪齒頂厚：a=m=6mm。齒寬系數(shù)為=5棘輪齒寬：b=*m=30mmgo棘輪直徑：da=mz=90mm棘輪周節(jié)：p=m=18.85mm棘爪齒寬：b1=b+-(1-4)=29mm棘爪長度：l=2*P=30mm棘爪端厚：a1=9.5mm3.4.2棘輪強(qiáng)度校驗棘輪強(qiáng)度校驗公式：mP/pmm p 許用單位線應(yīng)力，p=3080 MPa。P 棘輪齒的圓周力。P=2T/da=73.3KNm=6P/pmm=4.8。故齒輪強(qiáng)度足夠。棘爪強(qiáng)度校驗：F=(29-9.4)9.5=186.2 mm2=406 MPa. b因此符合校驗強(qiáng)度第四章 彈簧的設(shè)計彈簧是機(jī)械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性元件，彈簧在受載時能產(chǎn)生較大的彈性變形，把機(jī)械功或動能轉(zhuǎn)化為變形能，而卸載后彈簧的變形消失并回復(fù)原狀，將變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動能。 彈簧的主要功用有： 測力，如彈簧秤和測量計的彈簧等；控制運動，如離合器、制動器和閥門控制彈簧；減振和緩沖，如緩沖器、減振器的彈簧等；儲能或輸能，如鐘表、儀表和自動控制機(jī)構(gòu)上的彈簧等。按受力性質(zhì)，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧，按形狀可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、平面蝸卷彈簧以及扭桿彈簧等。普通圓柱螺旋彈簧由于制造簡單，且可根據(jù)受載情況制成各種型式，結(jié)構(gòu)簡單，故應(yīng)用最廣。彈簧的制造材料一般來說應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的熱處理性能等，常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。彈簧的制造方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用熱卷法。有些彈簧在制成后還要進(jìn)行強(qiáng)壓或噴丸處理，可提高彈簧的承載能力。碟形彈簧可以承受很大的沖擊載荷，具有良好的吸振能力，常用作緩沖減振彈簧。在載荷相當(dāng)大和彈簧軸向尺寸受限制的地方，可以采用碟形彈簧。環(huán)形彈簧是目前減振緩沖能力最強(qiáng)的彈簧，常用作近代重型機(jī)車、鍛壓設(shè)備和飛機(jī)起落裝置中的緩沖零件。表中列出的是各種彈簧的基本型式。螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧中最常用的一種。盤簧具有較多的圈數(shù)、變形較大、儲存能量也較大的特點，多用于壓緊及儀表、鐘表的動力裝置。板彈簧能承受較大的彎曲作用，常用于受載方向尺寸有限制而變形量又較大的場合。由于板彈簧有較好的消振能力，所以在汽車、拖拉機(jī)和鐵路車輛的懸掛裝置中均普遍使用這種彈簧。4.1.1主動爪彈簧的設(shè)計計算：根據(jù)實際情況和設(shè)計要求知：該彈簧為拉伸螺旋彈簧彈簧外徑為：D1=8.5mm最大壓力：Pn=8N最小壓力：P1=2N彈簧長度：H=9mm工作行程h=2mm初算彈簧剛度 P= (Pn- P1)/h=3彈簧材料直徑d1.6許用切應(yīng)力p根據(jù) 類載荷按表7-2-20選取，彈簧指數(shù)C=D/d是反映彈簧特性的重要指標(biāo),如果C10frf彈簧自振頻率。fr強(qiáng)迫機(jī)械振動頻率，棘輪有15個齒，轉(zhuǎn)一圈彈簧振動15次，d彈簧材料直徑。d=0.8mmn彈簧有效圈數(shù)。n=3.5D彈簧中徑。 D= 8.5mmf=3.56*100000d/n*D*D=876HZ150HZ 故符合要求。4.1.5普通圓柱形螺旋彈簧的技術(shù)要求： 彈簧材料用65Mn經(jīng)淬火和回火熱處理彈簧硬度達(dá)HRC40-50彈簧表面應(yīng)光滑，不允許有裂紋，氧化皮，腐蝕等缺陷。旋向是右旋，4.2.1鎖塊彈簧的設(shè)計計算該彈簧為拉伸螺旋彈簧際情況和設(shè)計要求知：彈簧外徑為：D1=9.5mm最大壓力：Pn=22N彈簧材料直徑d1.6 許用切應(yīng)力p根據(jù) 類載荷按表7-2-20選取，K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/CC=D/d,一般假定C=5-8根據(jù)彈簧應(yīng)用的實際情況可知鎖塊彈簧是類彈簧,所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在10的3次方以下，彈簧材料用65Mn，在次情況下的許用切應(yīng)力p=570MPa。假定C=8，K=1.184d1.6, d=0.96mm ，圓整得d=1mm彈簧中徑為：D=8.5mm 彈簧內(nèi)徑為：D1=7.5mm旋繞比C=8.5 K=1.172查表：7-2-19得：Pd=16.5彈簧有效圈數(shù)n= Pd /P=2.9 取n=3彈簧剛度 P= Pd/n=5.54.2.2壓縮彈簧穩(wěn)定性驗算：高徑比b=H/D應(yīng)滿足下列要求：兩端固定 b5.3一端固定一端回轉(zhuǎn) b3.7兩端回轉(zhuǎn) b2.6此彈簧是一端固定一端回轉(zhuǎn)故b=H/D=0.853.7此彈簧穩(wěn)定性較好。4.2.3壓縮彈簧強(qiáng)度驗算：安全系數(shù)S= (p+0.75min)/ maxSpmax最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力。max=(8KD Pn /d*d*d)=337 MPamin最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應(yīng)力。min=(8KD P1/d*d*d)=144 MPaSp許用安全系數(shù)Sp=1.3-2.2。 S= (p+0.75min)/ max=1.612.2.故疲勞強(qiáng)度符合要求。第五章 機(jī)殼的設(shè)計由于機(jī)殼在整個扳手執(zhí)行機(jī)構(gòu)中所占質(zhì)量較大，因此，要求機(jī)殼材料既要有足夠的強(qiáng)度和硬度，本設(shè)計機(jī)殼選用高強(qiáng)度高硬度而且質(zhì)量較輕的鋁鎂合金制成，但考慮到含鋁材料在井下作業(yè)時的防暴問題，成型后在材料表面上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解決該問題，這種材料具有獨特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機(jī)溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時氯氣等，可在120下長期使用，強(qiáng)度剛性同時還須機(jī)構(gòu)設(shè)計簡潔，質(zhì)量輕。本設(shè)計材料采用鋁鎂合金，但考慮到比尼龍.聚甲醛等低，耐磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可用火焰噴鍍法涂于金屬表面。第六章 主被動棘爪的設(shè)計計算主被動棘爪取相同結(jié)構(gòu)，長29.6mm，寬31mm，厚12.8mm，采用淬火處理棘爪按彎曲與壓縮組合強(qiáng)度計算： =1032.4Mpa(-125.2MPa)1083Mpa式中，M-彎矩。M=;W-棘爪危險截面抗彎矩，;W=-棘爪寬度，mm-棘爪危險截面厚度，mmF-危險截面的面積，mm2-需用彎曲應(yīng)力，Mpa,見機(jī)械零件設(shè)計手冊第352頁表2.4-7所以，主被動棘爪強(qiáng)度足夠 其他不需要力學(xué)校合的零部件具體尺寸見圖紙。結(jié)論本設(shè)計特點：1. 全封閉整體機(jī)身結(jié)構(gòu)，零部件不外漏，安全性能好，且可杜絕灰塵雜物進(jìn)入，保護(hù)零部件不受損傷，并可保證良好潤滑，延長適用壽命；2. 反作用支撐臂360范圍微調(diào)，容易找到反作用支撐點，滿足現(xiàn)場各種復(fù)雜情況，而且這種支撐方式使螺栓不受彎曲力，適合于在狹小空間工作，運動部件少，經(jīng)久耐用，維護(hù)方便；3. 旋轉(zhuǎn)快速接頭可使液壓軟管從任何方向引入，適應(yīng)任何使用空間；4. 輸出力矩精度高；5. 零部件高度集成，可靠性高；6. 一臺扳手可選配多種套筒，拆裝多種規(guī)格的螺栓；7. 重量輕，防腐性好，可用于水下和礦井操作；關(guān)鍵部件安全系數(shù)高，安全可靠，經(jīng)久耐用；8. 偏心液壓油缸的設(shè)計實現(xiàn)將進(jìn)、出油口合并，提高操作的靈活性，極大地減輕質(zhì)量和縮小扳手的作業(yè)空間，利于多功能反力臂的布置和調(diào)整。9. 外形美觀，內(nèi)在質(zhì)量和外觀都有良好表現(xiàn)。創(chuàng)新與改進(jìn)方向：本設(shè)計結(jié)合采用了國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，并對同類產(chǎn)品存在的一些問題進(jìn)行了具體分析并予以解決，產(chǎn)品外殼為鋁鎂合金，在礦井等地下施工條件下工作時，容易造成爆炸，本設(shè)計在此材料基礎(chǔ)上噴附一層高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解決該問題，這種材料具有獨特的防腐性能，僅次于聚四氟乙烯，可與聚三氟乙烯相比，能耐各種酸堿和有機(jī)溶劑，在高溫下耐濃硝酸，弄雙氧水何時氯氣等，可在120下長期使用，強(qiáng)度剛性比尼龍.聚甲醛等低，耐磨性優(yōu)于尼龍，吸水性小，成品收縮率小，尺寸穩(wěn)定，成品精度高，可用火焰噴鍍法涂于金屬表面。由于設(shè)計時間緊迫，設(shè)計經(jīng)驗不足，該設(shè)計產(chǎn)品仍有許多需該井的地方，主要是材料的輕型化.成本的降低.扭矩的進(jìn)一步提高等方面還需要改進(jìn)。希望在以后的設(shè)計工作中能夠吸取這次的經(jīng)驗與教訓(xùn)，完善設(shè)計產(chǎn)品的性能。致 謝畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)是完成教學(xué)計劃達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計劃中綜合性最強(qiáng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。通過這次畢業(yè)設(shè)計中的具體工作，我掌握了液壓扳手以及與其相關(guān)的液壓與機(jī)械設(shè)計方面的知識，實踐了大學(xué)期間所學(xué)到的部分知識，積累了實際設(shè)計工作中才能得到的經(jīng)驗，對我們將來從事的工作有了一定認(rèn)識，并產(chǎn)生了濃厚的興趣。在此，特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師韓鷹老師在畢業(yè)設(shè)計期間給予我的悉心指導(dǎo)和啟發(fā)，并感謝在此期間指導(dǎo)夠我的各個專業(yè)方向的老師們，以及楊子工具廠技術(shù)支持部.校工廠等為我們提供過技術(shù)咨詢與技術(shù)指導(dǎo)的單位和部門。 參考文獻(xiàn)新編液壓工程手冊 主編：雷天覺 北京理工大學(xué)出版社 1998年12月機(jī)械設(shè)計手冊（新版）主編：王文斌 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年8月第三版機(jī)械設(shè)計手冊單行本 主編：成大先 化學(xué)工業(yè)出版社 2004年1月機(jī)械設(shè)計便覽 主編：郭芝俊.左金山.張建芳.張金興 天津科學(xué)技術(shù)出版社 1988年9月機(jī)械零件設(shè)計手冊（修訂版） 主編：楊黎明.黃凱.李恩至.陳優(yōu)賢國防工業(yè)出版社 1993年8月工程材料及熱加工基礎(chǔ) 王毓敏 華中科技大學(xué)出版社 1998年9月 Great torque portable type hydraulic pressure spannerThe great torque portable type hydraulic pressure spanner is for satisfy the enterprise to service the tool the special request but to design, it has the output torque in a big way, does not have the impact, can the accurate control want the tight strength, the easy to operate structure is compact, is suitable for many kinds of large-scale equipments bearing bolt loading and unloading. In order to facilitate in order to take the M30*2 bolt assembly as the example, introduces the great torque portable type hydraulic pressure spanner the structural design, the principle of work and the main characteristic.1st, overall structure and principle of workBut designs for great torque portable type hydraulic pressure spanner which M30*2 bolt loading and unloading, its basic parameter as follows: The bolt size is M30*2 screws tight the moment of force is most greatly 1,005 Nm hydraulic cylinder most tremendous pressure is 32 Mpa hydraulic pump fixed working pressure is 50Mpa, overall structure like chart 1 shows. The great torque portable type hydraulic pressure spanner overall is composed by two parts: Hydraulic pressure spanner (portable-type bolt hydraulic cylinder) and hydraulic system (hydraulic pressure pumping station, hydraulic pressure return route and control line).(1) the hydraulic pressure spanner portable bolt type hydraulic cylinder is the spanner main body, by the special piston screw rod, the cylinder jacket, the cylinder cover stick control switch and each kind of seal and the bridge piece and so on is composed. It turns through the transmission thread the piston straight reciprocating main motion disassembles and assembles the nut the rotary motion, thus realization thread loading and unloading. (2) the hydraulic system hydraulic system is the entire spanner main center control system. Needs the pressure according to the new system, selects the DBD0.8K series combination to pump with the hydraulic control valve, the low pressure electricity setting of switch on a car, through four steel wires hoses and electrical control line and bolt type hydraulic cylinder connection. The screw rod is reversing by a three illicit intercourses solenoid valves control, by the hydraulic pressure spanner handle on Niu type switch control solenoid valve, the realization hydraulic pressure spanner clockwise which may facilitate, reverses and stops.2nd, the major component design and selects (1) the screw type hydraulic cylinder (hydraulic pressure spanner) for causes the ease of operation at in the entire design process, the structure to be supposed compact to be as far as possible simple, reduces the functional element as far as possible the volume and the weight, thus reduces the cost, at the same time embarks as convenient in the service angle, considered will be able to occur to the main attrition in the thread vice- on, the main service object could be a screw rod, but the screw rod cost will be higher than the piston by far, therefore decided did not consider the piston the attrition, will make the piston and the screw rod a body, the use integral type design, on the piston does not mount the guidance to fill. Considers high to the hydraulic cylinder pressure although but the piston motion speed low, thus has not used the cushion organization, the screw rod used the 45th cylinder, the cylinder jacket has used the 35CrMo steel by to reduce its diameter, the beginnings and ends end cover and the cylinder jacket uses the thread joint, because hydraulic cylinder internal pressure quite high, thus used the ability ultrahigh voltage combination in a screw rod end to show the seal packing collar, effectively has solved this difficult problem which the high-pressured cylinder was easy to reveal. Used two O seal packing collar on the piston by to divide two power oils cavities. Each important spare part intensity has all carried on the strict place examination and the design revision (for example screw rod intensity, thread tooth intensity, hydraulic cylinder wall thickness computation determined that, cylinder jacket outer diameter indeed grades), meets the design requirements completely. (2) hydraulic system design this spanner hydraulic system control loop like chart 3 shows. This hydraulic pressure spanner hydraulic system request pressure high, thus the request current capacity is small, and can realize the short time to guarantee the pressure. According to the above request, we make every effort the system in the design to be simple, explicit. Reduces the valve body as far as possible selection, r