全液压铆接机设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx

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（5）工作性能如速度的平稳性，工作的可靠性，装换精度，停留时间等方面的要求；

（6）液压系统的工作环境，如温度及变化范围，湿度，震动，冲击，污染，腐蚀或易燃等。

（7）其他要求，如液压装置的重量，外形尺寸，经济性等方面的要求。

一、总体设计思路

（1）该铆接机是汽车大梁铆接生产线中的铆接设备，该机由液压站（包括油箱、电动机、液压发生器等）电器控制箱、铆钳、铆接动力液压缸、悬吊装置、小车等部分组成。

2）液压装置采用液压站的行式，板式液压阀装在一个集成块的四个侧面上，进排油管路布置在集体成块下面，输出、回油管路不止在集成块顶面；

增压器为分离结构。

集成块体兼做增压器高压小缸，大缸单独制作，小缸和大缸同过螺钉连为一体，液压装置结构紧凑，装配维护方便。

3）液压回路：

该液压系统中采用了三种回路：

①调压回路，系统中采用了单级调压回路，在泵1的出口处设置并联的溢流阀来控制泵出口的最高工作压力，从而达到系统工作时所需的压力。

②设有增加回路，系统采用了但作用增加器的增压回路，系统选用的低压油泵，如果只用泵的输出的最高工作压力，且无法完成铆接时所需的高压工作压力，如果采用高压油泵，从工作要求上考虑时，可行的，但是从经济高度上考虑是不划算的，所以系统中没了单作用增加器的增压回路，以提高铆接中所需的工作压力，这样不管是从工作角度，还是从经济角度上考虑，都是非常合理的。

③采用了调速阀的节流调速回路，由于液压系统中的流量是不稳定，从而导致液压缸的液压杆的运动速度也不稳定，所以回路中设有调速阀来调速，这样就确保了铆接中运动的平稳，从而大大提高了铆接的综合性能。

二、设计内容及要求

1．主机功能结构：

全液压铆接机系统是汽车大连铆接生产线中的设备（如图1），该机由液压站（包括油箱、电动机、液压发生器等）、电气控制箱、铆钳、铆接动力液压缸、悬吊装置、小者等部分组成。

该铆接系统中的动力源是三相异步电机，动执行元件是动力液压缸6，系统中的液压控制元件都在液压发生器4中，通过电气控制箱2的控制，能实现点动、单行自动和连续自动。

（如图1-1）

2．铆接机系统参数：

已知铆接机系统工作时轴向铆压力Ft=？

，往复运动加速，减速的惯性力Fm=550牛，静摩擦阻力Ffs=1500牛，动摩擦阻力Ffs=800牛，快进快退速度V1==V3=0.2m/s.工作进给时速度V2=0.0015m/s.快进行程L1=0.35m，工进行程长度L2=0.02m。

由于铆接机为自动化线的一台设备。

铆接机的动作顺序：

快速进给—工作进给—快速退回—停留卸荷。

3、铆接机的制造及技术经济性问题

该铆接机为一般技术改造中自制的专用设备，所以力求结构简单，投产快，工作可靠，只要零部件能适应普通汽车加工厂的加工能力，配合电气控制可以实现点动、单行程自动和连续自动。

三、设计方法与步骤

1、最大负荷的计算：

该系统是用于汽车大梁生产线的液压铆接机，经过网上查取资料和图书馆的资料可以得到，汽车大梁铆钉的直径为10MM—20MM，因而以最大的直径来设计该系统来确保系统的工作安全运行。

铆钉的材料一般选取16Mn,依照机械工程材料和工程力学资料可以得到有关铆钉的下列参数：

16锰钢E/200~300V/0.25~0.33

其中E为弹性摸量

V为横向变形系数

弹性摸量是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。

屈服点和抗拉强度反映材料强度的指标。

伸长率和断面收缩率则反映塑性的指标

国家规定，取对应于式样产生0.2‰塑性应变时的应力值为材料的屈服强度。

当材料的应力达到屈服点时就会产生显著的塑性变形。

要使铆钉能够铆合，必须使其发生塑性变形。

才能符合要求。

在铆接工艺的设计中，铆接强度是一个主要的设计参数，它关系到铆接件的牢固度及耐用度，是设计人员必须考虑的问题。

就铆接工艺而言，其破坏主要有以下几种情况：

设计接工艺时，通常是根据承载情况及具体要求，按照有关专业的技术规范或规程，选出合适的铆接类型及铆钉规格，进行铆缝的结构设计（如按照铆缝型式及有关要求布置铆钉等），然后分析铆缝受力时可能的破坏形式（上图）；

并进行必要的强度校核。

现以下图所示的单排搭接柳缝进行静强度分析。

取图中宽度等于节距t（即垂直于受载方向的钉距）的阴影部分进行计算（设边距e合乎规范要求，不致出现上图所示的破坏形式）。

图：

单排搭接铆缝强度分析简图

1）由被聊件的拉伸强度条件得知，允许铆缝承受的静载荷为

2）由铆件上孔壁的挤压强度条件得知，被铆件允许承受的压力

3）由铆钉的剪切强度条件得知，铆钉允许承受的横向载荷

上列三式中[σ]、[σ]P、[τ]分别为被铆件的许用拉伸应力、被铆件的许用挤压应力及铆钉的许用切应力，对一般强固铆缝可按下表取值；

d、t、σ的单位均为mm，显然．这段铆缝允许承受的静载荷F应取F1、F2、F3中的最小者。

武汉瑞威特公司原创文章

许用应力（MPa）

零件材料

说 

明

Q215

Q235、Q255

被铆件的许用应力[σ]

200

210

采用冲孔或各被铆件分开钻孔而不用样板时，[σ]、[σ]P降低20%；

角钢单边铆接时，各许用应力降低25%

被铆件的许用挤压应力[σ]P

400

420

铆钉的需用切应力[τ]

180

查机械工程材料得：

=225300（N）

2、工况分析

以动力液压缸的分析计算为主。

表1-2为液压缸在各工作阶段的负载值，其负载图速度图与图如1-2

（a）

（b）

图1—2液压系统执行元件的负载和速度图

1-2液压缸在各工作阶段的负载

工况

负载组成

负载值F/N

推力F/ηm/N

起动

F=Ffs

1500

1667

加速

F=Ffd+Fm

1350

快进

F=Ffd

800

880

工进

F=Ft+Ffd

233300

256630

快退

注：

液压缸的机械效率取ηm=0.9；

3、液压缸主要参数的确定

由《液压传动与气压传动》表9-1和表9-2可知。

铆接机系统在最大负载约为233300N时宜取P1=28MPa

液压缸先用单杆式。

此时液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍，那活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为d=0.707D。

快进时液压缸虽作差功连接，但由于油管中有压降αP存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取αP约等于0.5MPa。

快退时回油腔中是有背压的，这时P2

亦可按0.5Pa估算。

由工进时的推力计算液压缸的表面积。

F/ηm=A1P1—A2P2=A1P1—（A1/2）P2

故有A1=（F/ηm）/（P1-P2/2）

=92cm

D=（4A1/π）1/2=10.83cm

d=0.707D=7.65cm

当按GB/T2348—93将这些直径整成就近标准值时得：

D=11CM。

d=8CM。

由此求得液压缸两腔的实际有效面积为

A1=ΠD2/4=314×

112/4=95cm2

A2=π（D2-d2）/4=44.8cm

根据题目要求和计算结果总结出动力液压缸的主要尺寸如下表：

尺寸

长度

宽度

内径

外径

活塞

—

60mm

110mm

活塞杆

807mm

80mm

油缸筒

466mm

128.3mm

前缸盖和后缸盖等零件尺寸如零件图和装配图所示。

根据上述D与d值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力流量和功率。

如表1-2,据此绘出工况图,如图1-3所示

1-3汽车大梁生产线全液压铆接工况图

单位：

流量Q：

m2s-1（虚线）功率P：

W（细实线）

压力p：

Pa（粗实线）

4、活塞杆直径的验算

按强度条件验算活塞杆的直径。

当活塞肛长度l≤10d时，按下式验算

D≥4P/∏[σ]-1/2（m）

式子中，P—活塞杆推力（N）；

L—活塞杆长度（m）

[σ]—活塞杆材料许用应力；

N—安全系数，n≥1.4

该铆接机中设计的液压缸回塞杆的长度L大于活塞杆的10d，可以按下面的标准进行验算：

当L≥10d时，要进行稳定性验算

（1）液压缸纵弯曲稳定性验算条件为

PA≥nkp

式中，PA---液压缸稳定临界力，或称极限力（N）；

P---液压缸最大推力（N）

nk---稳定性安全系数，取nk=2-4。

5．液压缸长度及壁厚的确定

（1）液压缸的长度一般由工作行程长度来稳定，但还注意制造工艺性和经济性，一般应取l′---液压缸长度，Do---刚体外径。

1-4动力液压缸活塞杆结构图

（2）液压缸壁厚的计算

（a）薄壁液压缸

一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，薄壁可用下式计算：

σ≥PD/2[σ]

式中，σ—缸壁厚度（m）

P—试验压力（Pa）

当额定压力Pn≤16MPA时，Pp=Pn×

150/100

当额定压力Pn＞16MPA时，Pp=Pn×

125/100

D---液压缸内径（m）；

[σ]—刚体材料的许用应力

σ0—材料抗拉强度

n—安全系数，一般可取n=5

应当注意，当计算出的液压缸壁较薄时，要按结构需要适当加厚。

（b）一般高、中压系统用的液压缸，起壁厚应按厚壁液压缸（）计算。

即：

σ=D/2（[σ]+0.4P/[σ]-1.3P）1/2（m）

式中符号意义同前。

6．液压缸外径的计算

D0=D+2σ（m）

该铆接机属于工程机械，所以可以按照液压缸的外径按标准JB1068-67系列或无缝钢管的尺寸选取，参看表3—13工程机械标准液压缸外径，材料选择45钢时，有压力条件可以选择崖压缸的外径为127毫米。

见液压设计手册表3—13。

动力液压缸缸筒结构图如图1—5所示

1—5动力液压缸缸筒结构图

7．液压缸缸底和缸盖的计算

液压缸的缸底和缸盖，在中低压系统中一般是根据结构需要进行设计，不进行强度计算的。

但在高压系统，一般都要进行强度计算，该铆接机属于高压系统，所以应该进行强度计算，其计算方法如下：

（1）缸底厚度的计算

（a）平面形缸底

当缸底无油孔时：

h=0.433D2（P/[σ]）1/2

当缸底有油孔时：

H=0.433D2｛PXD2/D2-d0[σ]｝1/2｝

该铆接机的液压缸设计的属于缸底有孔的的型号，所以可以按照

H=0.433D2｛PXD2/D2-d0[σ]｝1/2｝=10（mm）

式中，h---缸底的厚度

D2---缸底止口内径

P---缸内最大工作压力

材料许用应力

缸底开口的直径

（2）缸盖厚度的计算

缸盖厚度