一體式液壓拉力器的設計【三維】

一體式液壓拉力器的設計【三維】,三維,體式,液壓,拉力器,設計 開題報告課題名稱一體式液壓拉力器的設計課題來源自選學生姓名專業機制學號指導教師姓名職稱講師研究內容本次研究是對上海神模電器有限公司的SM-5型一體式液壓拉力器改進設計。在一體式液壓拉力器的研究中主要分為液壓和機械兩個部分。液壓部分中主要對液壓缸進行重新的選擇與設計。機械部分中對爪鉤底座的吊耳數量進行了改動以及對爪鉤的孔的位置以及數量改進設計從而更好的滿足日常使用需求。研究計劃1、首先根據課題進行市場調研、文獻查閱，初步擬定論文提綱。2、根據提綱內容，確定本次設計的部分參數，完成論文的初稿。3、根據論文初稿使用OutoCAD完成二維圖的零件圖與裝配圖的繪制。4、根據二維裝配圖使用UG完成三維圖的零件繪制以及裝備圖的裝配。5、根據導師指導意見，對論文初稿進行修改。6、論文修改完善，準備答辯。特色與創新本次設計選擇使用YQI5B型液壓千斤頂中液壓缸代替原SM-5型一體式液壓拉力器中原有的液壓缸，從而減少在工作時液壓缸容易發生液壓油滲漏等情況。在爪鉤底座上把吊耳由原有的三個增加至四個從而滿足使用要求時對兩爪和三爪進行調換。在爪鉤中由一孔增加至兩孔。使得一體式液壓拉力器的最大工作直徑增加至310mm。指導教師意見教研室意見院系意見 主要領導簽名： 年 月 日安徽農業大學經濟技術學院畢 業 論文（設 計）任 務 書論文（設計）題目 一體式液壓拉力器的設計 院 系 名 稱 機械工程系 專 業 （班 級） 機制1班 學 生 姓 名 尤燚 學 號 1701030148 指 導 教 師 張敬修 下發任務書日期 2020年 12月10日一、畢業論文（設計）的主要內容基于已學的機械設計的理論和專業知識，以及現代機械設計的方法在基于AutoCAD、三維軟件UG等軟件的基礎上，設計出一體式液壓拉力器。要求：收集相關文獻資料，學習現代機械設計的方法，和創新設計的理論，對一體式液壓拉力器進行改進設計，從而更好的滿足使用需求。二、畢業論文（設計）的基本要求論文結構應嚴謹，語言流暢，層次分明，圖表規范，資料詳實，結果正確。三、應收集的資料及主要參考文獻1、基于三維軟件的有關文獻、教程、視頻等。2、機械設計手冊、機械設計等文獻。3、液壓傳動、現代液壓技術等文獻。4、高等學校畢業設計（論文）指導手冊等。四、畢業論文（設計）進度計劃起訖日期工 作 內 容備 注2020.12.102021.02.282021.03.012021.04.252021.04.262021.05.012021.05.012021.05.08課題調研，文獻查閱，文獻研讀；初步擬定論文提綱完成論文初稿論文修改論文修改完善，準備答辯摘要本文基于上海神模電氣有限公司已有的一體式液壓拉力器產品，對市場上的一體式液壓拉力器進行改進創新。主要對液壓系統和爪鉤底座等兩部分進行改進設計，在液壓部分中使用液壓千斤頂中的液壓缸來代替一體式液壓拉力器中原有的液壓缸，從而來減少液壓拉力器在使用時容易出現漏油、泄壓等情況。機械部分中對爪鉤底座以及爪鉤進行了一個重新的改進設計。改進后的爪鉤具有兩個接孔，使爪鉤的長度可以根據被拆卸物體的直徑大小所需要來進行調節，在爪鉤底座上把原有的三個吊耳改為了四個吊耳，這一改進并不是單純的使得爪鉤底座連接的爪鉤數量增加至四爪，而是這樣可以根據不同場景來切換兩爪、三爪進行工作。使得一體式液壓拉力器能夠更好的適應日常的工作需要。關鍵詞 液壓 拉力器 爪鉤 底座 液壓缸AbstractBased on the existing integrated hydraulic tensioner products of Shanghai Shenmo Electric Co., Ltd., this article improves and innovates the integrated hydraulic tensioner on the market. Mainly improve the design of the hydraulic system and the base of the claw hook. The hydraulic cylinder in the hydraulic jack is used in the hydraulic part to replace the original hydraulic cylinder in the integrated hydraulic tensioner, so as to reduce the hydraulic tensioner prone to oil leakage during use , Pressure relief, etc. In the mechanical part, a re-improved design has been carried out on the claw base and the claw hook. The improved claw hook has two connecting holes, so that the length of the claw hook can be adjusted according to the diameter of the object to be disassembled. The original three lifting lugs are changed to four lifting lugs on the claw hook base. This improvement is not simply to increase the number of claw hooks connected to the claw hook base to four claws, but to switch between two claws and three claws to work according to different scenarios. This makes the integrated hydraulic puller better adapt to the needs of daily work.Keywords Hydraulic Rally Claw Base Hydraulic cylinder附錄附錄中可包括：（1）不宜列入正文中的過長的公式推導與證明過程。（2）與本文密切相關的非作者自己的分析、證明及工具用表格等。（3）在正文中無法列出的實驗數據或數據表。（4）大于A3幅面的工程（設計）圖紙（5）程序或程序框圖（6）其他I一體式液壓拉力器的設計 第 25 頁 共 25 頁一體式液壓拉力器的設計1 引言1.1 拉力器的發展拉力器是用來拆卸重型設備的齒輪、軸承等圓盤類零件的設備。早期人們為了解決傳統人工拆卸一些重型設備的齒輪、軸承等，研究設計出機械拉力器（圖1-1）用來代替人工拆卸。但是伴隨著使用的廣泛，機械拉力器由于使用起來費時費力不能滿足于市場的需求。同時由于液壓技術在國內外的快速發展，被人們廣泛運用于機械方面。于是人們在機械拉力器的基礎上設計出了液壓拉力器。液壓拉力器又被人們稱之為液壓拉馬。它是替代傳統機械式拉馬工具所出現的新的理想化新工具。在適用于工作的基礎上，液壓拉力器不斷地進行了改進創新后，設計出目前常用的幾種液壓拉力器。目前市場中常用的液壓拉力器主要分為三種，分別是一體式液壓拉力器（圖1-2）、分體式液壓拉力器（圖1-3）和車載式液壓拉力器（圖1-4）。這些液壓拉力器具有操作方便，使用省力，不受場地限制，使用靈活，重量輕，體積小，攜帶方便等特點，用于日常的機械維修行業的主流。 圖1-1 機械拉力器 圖1-2 一體式液壓拉力器 圖1-3 分體式液壓拉力器 圖1-4 車載式液壓拉力器 1.2 各類液壓拉力器的優缺點現如今市場上常見的三種液壓拉力器他們的主要優缺點:1一體式液壓拉力器優點：一體式液壓拉力器是一個整體，結構構成非常緊湊、使用起來非常靈活，同時它的重量輕自身的體積較小，人們攜帶起來方便在使用時比較省力同時具有防滑等特性，還不會受到場地、位置等限制。缺點：一體式液壓拉力器部分零件的更換比較麻煩，在工具的安全性方面低于其他液壓拉力器。液壓缸容易出現漏油，無力等現象。2分體式液壓拉力器優點：是組成件有許多比一體式液壓拉力器多出來快速接頭等。使用時調節非常方便而且使用時輕便操作省力、操作時安全性高等優點。缺點：分體式液壓拉力器攜帶方便零件更換方便，但是零件易損壞。液壓缸容易漏油。3車載式液壓拉力器優點：主要是由分體式液壓拉力器和手動或電動的油泵以及車載升降的移動裝置構成，在使用時同樣具有調節方便，操作安全等特點。無論是哪一種液壓拉力器，他們都廣泛用于拆卸各種圓盤、軸承、齒輪等機械。 缺點：車載式液壓拉力器不適用于小型企業的維修使用，且結構零件相對復雜較多，維修成本也相對較高。1.3 一體式液壓拉力器的改進一體式液壓拉力器相比于車載式，體型較小，便于攜帶，適合外出攜帶工作。并且在市場上的產品技術已經達到了一個相對較成熟的階段。故本次改進設計是參考了在“上海神模電氣有限公司”一體式液壓拉力器的產品（SM-5）。在它原有的基礎上，對它的液壓系統中液壓缸部分進行替換，使用生活中常用到的液壓千斤頂中的液壓缸部分代替原有的液壓缸部分，從而來減少其在使用時出現漏油等情況。同時改進了一體式液壓拉力器原有的爪鉤，改進后的爪鉤具有兩個接孔，可以使爪鉤的長度根據使用來進行被拆卸物體的大小進行調節，使得一體式液壓拉力器能夠更好的適應日常的工作需要。另外對爪鉤底座也進行了改動，把原有的三個吊耳改為了四個吊耳，這樣可以根據不同場景切換兩爪或者三爪進行工作。2 一體式液壓拉力器設計原理2.1 一體式液壓拉力器的設計思路1設計參數的確定：拉力大小的確定：本文設計的一體式液壓拉力器體型小便于攜帶，因此設計的拉力器最大拉力為6噸。為滿足使用時一體式液壓拉力器的兩爪與三爪的切換，每個爪鉤所承受的最大壓力要滿足大于3噸。使用最大直徑的確定：考慮到在日常使用時滿足便于攜帶時設計爪鉤的直徑最大為310mm。2液壓部分設計：液壓系統的元件好壞關系到整體的工具是否可以適應到日常工作中去。本液壓系統中主要由大小液壓缸、油箱等及其連帶的配件所組成。液壓系統部分與日常生活中的液壓千斤頂的液壓部分相類似。為了減少液壓缸漏油等現象。我們選用YQI5B型液壓千斤頂中的液壓參數來代替原來的液壓缸。并且選擇合適的材料用來設計。3爪鉤部分設計：爪鉤部分的設計需要考慮到爪鉤部分在使用時與被拔工作元件的接觸，長時間的接觸與磨損會導致爪鉤部分的損壞過程會加快。在設計爪鉤時對設計的材料應當選取耐磨損的材料，并且應當選取材料硬度材料較硬的材料。本文設計中爪鉤與爪鉤底座是通過螺栓連接的，螺栓承擔了收到的全部外力，所以對螺栓的選取格外重要。在爪鉤設計中明確爪鉤材料是否滿足使用要求。對爪鉤底座的設計吊耳需滿足爪鉤在兩爪以及三爪之間切換的使用需求。2.2 一體式液壓拉力器的組成部分圖2-1一體式液壓拉力器裝配圖一體式液壓拉力器的組成部分如圖2-1所示1油箱：在油箱內部由大小液壓缸等組成整個液壓系統。2手柄：手柄的作用是通過操作手柄的上下移動使爪鉤底座前后移動。3爪鉤底座：爪鉤底座與連接板一起使用用來連接爪鉤。4爪鉤：爪鉤的作用是用來與被卸物體直接接觸鉤住被卸物體。5閥體：裝配液壓系統中的液控單向閥與截止閥等。2.3 一體式液壓拉力器的設計原理在液壓系統中通過操作手柄的上下移動，從而帶動液壓系統中的大液壓缸中起動桿部分前后移動，隨之爪鉤底座沿著螺紋的方向進行前進后退的工作。操作時人體手臂帶動手柄進行上下移動小液壓缸的液壓活塞開始向前移動，鉤爪相應地往后退，從而用來拉動被拉物體或頂出物體。圖2-2液壓原理圖圖2-3裝配圖2.4 一體式液壓拉力器的設計裝配圖3 液壓系統的設計3.1 液壓系統的設計分析首先明確了在本文設計的這套液壓系統中含有一大一小兩個液壓缸還有配套活塞等。第一步根據畢設設計任務書來確定它們的各項參數，以及明確油箱和油道的設計液壓元件中的蓋板彈簧，以及幾個液壓閥門等等。根據畢業設計任務書來確定液壓缸的一些數據，通過計算來確定缸體的長度以及缸壁的厚度。對于大小這兩個液壓缸的計算方法類似。其后關于活塞、油箱等部分的長度或者壁厚的計算具體設計如下。我們研究分析發現一體式液壓拉力器中的液壓系統類似于日常生活中的液壓千斤頂的液壓系統的。經過對比研究，發現部分數據可采用YQI5B型液壓千斤頂數據。其具體數據技術規格見表3-12表3-1液壓千斤頂尺寸型號起重噸活塞直徑泵芯直徑手柄作用力YQI5B535mm12mm32公斤1計算液壓缸的負載 計算工作負載F0。有畢業設計任務書可得一體式液壓拉力器的工作最大拉力為6噸。其中的摩擦負載部分跟慣性負載部分可以忽略不記，對一體式液壓拉力器液壓缸的機械效率我們取=0.95 2確定液壓系統的參數本設計采取使用活塞為單向運動的活塞式液壓缸。如果進行反向運動則需使用外力。本套液壓系統的結構相對比較簡單，對液壓系統要求的精度和剛度也不是很大，一般的液壓缸便可以滿足工作使用需求，所以這種型號的活塞式液壓缸符合本套機械設備的液壓系統需求。所以選定如下：圖3-1 活塞式液壓缸 圖3-2 活塞式液壓缸實圖1）初步選擇確定液壓缸工作壓力P查詢資料可得YQI5B型千斤頂2的平均壓力為600gcm3。 2）計算液壓缸尺寸 由本次畢業設計的設計任務書中要求可得，液壓系統中大液壓缸的活塞桿的直徑為應當為22mm。根據液力傳動8中液壓缸主要尺寸的確定中表5-2可知d=0.7D得出D=d0.7=220.7=30mm其中，d表示的是一體式液壓拉力器中大液壓缸的活塞桿直徑大小D表示的是一體式液壓拉力器中大液壓缸的內徑大小根據上面的計算過程可以得到大液壓缸之中的活塞桿直徑的取值為30mm。3大液壓缸的長度跟壁厚的計算與選擇（選取45鋼材料）根據使用要求，對于液壓缸部分的材料選擇，在日常生活的機械設計中通?？梢云毡椴捎玫牟牧戏謩e是20鋼，35鋼，45鋼等材料。又因為20鋼的力學性能比較低，所以不能夠很好的進行調質，所以應用范圍較小。又因為缸筒要與汽缸底、汽缸蓋等進行焊接，當焊接接頭要求焊接性能良好時，必須要先經過粗加工然后在進行調質。故在材料選擇中常常使用45鋼，并且回火調質等一些列操作使其規格達到241285HB。在生活中常見的液壓缸內徑一般使用H8、H9、H10他們其中一種。液壓器的缸筒的內徑圓度和它的圓柱度根據文獻6計算公式如下：大液壓缸的壁厚:tPpD2Pp=bst液壓缸的壁厚b-材料抗拉強度S-代表的是安全系數Pp試驗壓力Pn-額定壓力實驗壓力：當額定壓力Pn16Mp時,PP=Pn150%Pn16Mp時,PP=Pn125%缸的內徑D=30mm時，S通常選擇3.5-5范圍內7。一般選S=5。鑄鋼P的取值范圍在100Mp110Mp所以tPpD2P1.35mm參考機械設計手冊3可得外徑D=36mm設計取值t=3mm1確定大液壓缸的長度 根據活塞桿的行程為82mm,初步確定液壓缸的長度為130mm。2液壓缸的儲油量 液壓缸的儲油量V為V=AS=0.0006m3式中，V液壓缸的儲油量（m3）A液壓缸的作用面積m3A=4D2 S液壓缸行程（m）3.2 小液壓缸的設計1小液壓缸直徑尺寸的確定:根據YQI5B型液壓千斤頂中對于液壓缸的直徑大小的設計，本設計中小液壓缸的直徑d取12mm。2小液壓缸壁厚尺寸的確定: 根據液壓傳動8中的公式可得 tPpD/(2p) t-小液壓缸的壁厚Pp-實驗壓力Pn-額定壓力P-缸體材料許用的應力 Pn16Mp時，Pp=Pn150%Pn16Mp時，Pp=Pn125% D為缸的內徑D=12mm P=bsb-為材料的抗拉強度。S-安全系數S推薦在3.55范圍7內，一般S=5。鑄鋼P=（100110）Mp所以t(PD)2p0.54mm考慮到螺紋部分的連接 t取4mm t=4mm3小液壓缸長度的確定根據體積不變公式 (D/2)H=(d/2)n D-大液壓缸的直徑 H-大液壓缸活塞的行程d-小液壓缸的直徑 -小液壓缸活塞每次的行程 n-大液壓缸完成一次行程小液壓缸的形程數在這里n取30 D=30mm d=10mm H=83mm n=30將數據代入公式算出 =24.6mm此處由于液壓缸還要有和螺紋連接的部分以及杠桿的連接部分，因此取45mm4液壓缸的儲油量液壓缸的儲油量V為V=AS=0.000001m3式中，V液壓缸的儲油量m3A液壓缸的作用面積m2A=/4D2s液壓缸行程（m）3.3 油箱的設計在本設計中大液壓缸放在油箱內部與油箱直接相連。油箱外部通過螺紋與爪鉤底座直接相連，故油箱承受了整個工作時的所有的拉力。跟據液壓千斤頂的設計經驗，可以確定整個油箱的壁厚取值為3.5mm,整個油箱的內徑的最大取值為48mm。跟據圖3-3油箱跟大液壓缸的位置可以判斷出油箱的高度。同時使用O型圈作為油箱蓋板的密封圈。同時油箱會通過一個小孔與大液壓缸相連接，來完成注油。小孔的直徑選擇為3mm圖3-3 油箱 圖3-4 油箱實圖 油液的高度 H=D/(Dd)=86mm油箱的長度 L=130mm油箱蓋板的尺寸大小的計算主要是跟據拉力器中大液壓缸的外徑大小以及油箱的內徑大小來確定的。（油箱蓋板尺寸如圖3-5） 圖3-5 油箱蓋板O形圈A，B的選擇，查機械零件設計手冊O形圈A:M36A O形圈B:M48B查機械零件設計手冊-液壓傳動和氣壓傳動6H=1.5mm B=2.5mm a=2.537.5mm蓋板彈簧的選擇： 彈簧選用普通圓柱螺旋彈簧 彈簧剛度的計算 kx=（液）gv（液）+（蓋板）gv（蓋板）+P(封)查機械設計手冊液取850960kg/m 蓋板取7.85g/cm P(封)密封裝置處的摩擦力 查手冊 P(封)=0.03P P彈簧的推力 x彈簧的壓縮量x=H（油液的高度）=86mm 將數據代入公式算出 k=0.012N/mm選擇的彈簧如下表3-21表3-2彈簧材料截面直徑彈簧中徑自由度彈簧剛度0.1mm40mm80mm0.02N/mm3.4 液壓油道的設計根據機械零件設計手冊10，油道內徑可以通過下式計算:d4Q/(v)0.5Q-液體流量m/svv液壓油流速ms吸油管v1m/s2m/s，v取1m/s壓油管v3m/s6m/s回油管v1.5m/s2.5m/sQ=A1I1nA1-小活塞的面積（12mm）I1-行程(15mm)n-在單位時間內液壓缸內活塞的往復次數（30次/min）其中A1=12mm，I1=15mm，n=30。算出Q=847.8mm/s 所以d4847.8mm/(3.14110mm/s)0.5d1.342d取3mm3.5 單向閥和截止閥1單向閥作為方向控制閥的一種，又分為普通單向閥和液控單向閥。在這里我們選用的是液控單向閥，但由于液控單向閥的控制口K處在沒有感受到控制壓力時，液控單向閥的作用跟普通單向閥的作用一樣。在這里的作用是使液壓油只能夠沿著一個方向流動，不會反向倒流。從而用來分隔油路，防止發生干擾9。詳細符號見圖3-6.2截止閥主要是進行泄壓的作用，在工具結束工作后進行泄壓。同時截止閥在這里也能起到一個過載保護的作用。當一體式液壓拉力器超過使用范圍時，自動進行泄壓。結構如圖3-7所示。 圖 3-6 液控單向閥詳細符號 圖3-7 截止閥示意圖3.6 螺紋連接的選取一體式液壓拉力器中的爪鉤底座等零件都是通過油箱外螺紋來進行連接的。在這里螺紋的選取，要符合實際工作需要。根據機械設計手冊，螺紋連接部分選用梯形螺紋 ，具體如下1。小液壓缸的外螺紋連接部分：GB579686 Tr1827H大液壓缸的外螺紋連接部分：GB579686 TR361.757H3.7 油箱底座的設計和氈圈油封及槽油箱底座的尺寸是根據油箱以及大液壓缸的尺寸大小來設計的，又因為與油箱是通過螺紋來進行的連接，故底座的材料應當與油箱等保持一致，在此處選擇45鋼。又因為在設計大液壓缸與油箱時，設計的螺紋是梯形，故本處也采用梯形螺紋。查機械設計課程設計手冊可得，氈圈的形狀如圖3-8所示1：圖3-8 氈圈 根據大活塞桿已知的直徑是 d=22mm，選取的氈圈厚度為B =35mm,D=32mm,d1 =21mm,故氈圈的寬度應為 ( Dd1 )/2 =11/2 =5.5mm。同樣查文獻3，則槽形設計：其中，d為大活塞桿的直徑，b1為槽的小頭寬度b1=3mm,b2為槽的大頭寬度b2=4.3mm,槽深為(D0d0)/2=5mm.3.8 活塞桿受力分析和校核1大活塞桿在工作時大液壓缸中的活塞桿會受到一個軸向力，這個軸向的壓力是被卸物體所施加的。這個外力的產生原因是爪鉤夾住被卸物體時的反作用力。則這個外力的最大值我們可以算出： F最大=6噸力=60009.8=58800N因此，只要滿足式子s =FA 便可以。 其中， s屈服強度 A為大活塞桿的為許用壓應力 查機械設計課程設計手冊3，對于45鋼來講，=355Mpa,s=FA =58800 3.142224=154.8Mpa355MPa所以，大活塞桿滿足使用要求。圖3-9大活塞桿圖2小活塞桿在工作過程中，小活塞桿所受到的力只有一個，是壓桿等連接裝置所造成的拉力或壓力。但是這個力是設計好的大小我們已經知道了。在上面的四桿機構設計中，這種力已經被確定為32N，故根據上面的校核公式可得，即s =323.1452 355Mpa所以，小活塞桿也滿足使用要求。 圖3-11 小活塞桿圖 圖3-10 小活塞桿受力示意圖 受力情況如圖所示：小液壓缸和小活塞桿與手柄通過螺栓進行連接，所受到的外力較小，滿足工作使用需求。3.9 活塞桿的導向設計、密封和防塵1導向環的設計:在活塞桿的外部增加一個導向環，第一點可以作為導向作用，使活塞桿運動更加精確；第二點可以在工作中消除活塞在運動中產生的外力。查機械設計課程設計手冊3。采用缸蓋導向這種方法的優點是減少了零件的數量，裝配起來更加簡單。缺點在于磨損速度更快。2密封與防塵：一體式液壓拉力器中最容易發生的問題就是液壓油的滲漏，為了防止液壓油的發生內外滲漏。從到導致工作效率降低，甚至造成元件零件損壞。所以密封問題格外重要。我們對整個拉力器中液壓元件涉及到接口部分采取使用密封圈進行密封。跟據尺寸大小選取合適的0形密封圈。O型圈的材質我們使用耐油橡膠。在安裝時。跟據實際情況考慮到拉力器在工作時O型圈會受到油壓的作用，從而會發生形變。所以在安裝時預留變量，使工作時O型圈可以更好的貼緊連接處，從而達到密封作用。液壓缸蓋與缸體之間同樣是使用螺紋連接，在使用時組裝拆卸更加快速。更換零件時重新密封也更加方便。同樣查機械設計課程設計手冊3。使用O型的密封圈，結構如下圖圖3-12 O型密封圈這種密封特點是：結構簡單的同時還具有防塵的作用。4 機械工作部分的設計4.1 尺寸的確定 1爪鉤底座 爪鉤底座具有4吊耳，其中4個吊耳的尺寸形狀都完全相同。但是四個吊耳并非是同時使用的，設計了四個吊耳的作用是為了配合不同情況下使用兩爪或者三爪進行工作。在工作工程中當使用三爪時，底座1、2、3三個吊耳連接爪鉤，4禁止連接爪鉤。使用兩爪時，底座1、4連接爪鉤，2、3禁止連接爪鉤。圖4-1 爪鉤底座 圖4-2爪鉤底座實圖2爪勾底座和吊耳爪鉤底座通過螺紋與外部的油箱相連接則爪鉤底座內徑的大小則可以根據油箱的外徑來判斷。初步設定爪鉤底座的外徑尺寸大小為65mm。又因為在上述的設計計算中我們得出油箱的尺寸大小，其直徑是55mm，又因為梯形螺紋的齒痕深度維1.75mm。則通過計算可得爪鉤底座厚度為6.75mm。吊耳的形狀跟尺寸如下圖。圖4-3 吊耳 圖4-4 吊耳實圖初定：選擇的吊耳長為35mm，寬為30mm，厚為10mm，爪鉤底座的吊耳部分與連接板通過螺栓相連接，我們選用的螺栓跟據日常生活常見的可得選用的國標為GB5782-86-M822型螺栓，故需要在吊耳上設計出一個半徑為4mm的圓孔。又因為在與連接板相連接后，在工作時相對連接板會做旋轉運動，相互擠壓，故在吊耳的一段設計為半圓狀的圓弧，圓弧的半徑為15mm，具體尺寸與形狀位置如圖4-3所示。3連接板圖4-6連接板實圖圖4-5連接板 因為爪鉤與吊耳在符合工作需要的情況下它們之間沒有辦法直接通過螺栓連接，所以最好的方法是添加兩個連接板進行連接以及位置固定。從而使一體式液壓拉力器更好的達到設計的目的。連接板的作用是用來連接吊耳跟爪鉤兩部分，故在連接板中有一個跟吊耳一樣半徑為4mm的圓，又因為在兩端都需要連接故兩端都有一個圓。則可設計長度為100mm，寬度為20mm，則連接板圓心到頂端的距離為5mm。則厚度可以為6mm。材料選擇與一體式液壓拉力器的主體保持一致，使用45鋼。4爪鉤 爪鉤是作為直接與物體相接觸的零件。它的尺寸設計大小直接與工作范圍有關。我們參考到市場上已有的一孔爪鉤的尺寸跟形狀大小，外加設計任務書給出的使用要求以及依據爪鉤底座等配套零件進行設計。跟據設計要求所設計的符合要求尺寸如下。圖4-7爪鉤 圖4-8爪鉤效果圖選取在豎直情況下的爪鉤進行計算。得出L1長度 a=3514+242=33mm、c=10024=76mm、b=86mm根據勾股定理考慮到要有伸出部分，定L1=100mmL2部分的長度的設計只跟在工作中涉及到的被拔物體的厚度大小，所以設計尺寸可以定為50mm。 L3部分的尺寸在設計任務書中已經提出，故它的長度等于圓弧的弦長。由于在設計初已經確定了工作最大的尺寸為直徑D=310mmm?？傻贸鯠/2=155mn ,L3/2=76mm. ,根據勾股定理可得R=173mm。因此是一個半徑為173mm，弦長為152mm的弧。4.2 爪鉤材料的選擇從使用角度來看爪勾的尺寸主要取決于使用時需要承受的強度來確定。由于爪鉤在工作中與被拔物體直接接觸，磨損程度也更快，所以我們應當選取硬度跟強度較高的材料。為了減少零件的損壞，從而增加工作的效率，故可以采用價格稍高并且強度較大的材料用來制作爪鉤。4.3 爪鉤頭的形狀與尺寸的確定1爪鉤頭簡圖圖4-9爪鉤頭 圖4-10爪鉤頭實圖市面上已有的產品中，爪鉤頭采取的都是類似于臺階一樣的形狀。在這里借鑒的一體式液壓拉器的爪鉤頭實體的形狀如圖4-10。我們根據工作中不同的需求，不同的直徑齒輪，可使用不同的臺階從而使得被夾工件更加緊固，減少一體式液壓拉力器工作時發生脫滑等狀況。2爪鉤頭尺寸我們根據給定的設計任務書可得到爪鉤頭的具體尺寸。爪長整體長度為11mm，整體寬度為22mm，整體的厚度為6mm。應為定了5個臺階可得出臺階的尺寸大小為長度2mm，高度1mm。圖4-11爪鉤頭的尺寸4.4 爪鉤頭的受力分析及校核1受力分析爪鉤在工作時會受到被拉物體給予的一個壓力。這個壓力向下。又因為這個力的最大值為3噸。爪鉤的受力面積為A=222=44mm2受力情況見下圖圖4-12爪鉤頭的受力分析 2校核根據前面的經驗，這種情況只要滿足式子s=FA (4-1)由式子得出AFs (4-2)只要滿足式子（4-2）即可。其中，s屈服強度許用壓應力對于35CrMo，屈服強度s為835MpaAFs=30009.8835=35.21mm244mm2因此爪鉤頭的形狀以及尺寸可以滿足使用需求。3對爪鉤體的校核由于對于圓弧狀的物體的受力狀況很難經行受力分析。為此采用近似法，把圓弧部分的爪鉤頭近似看成直線來進行受力分析。 帶入公式：b=F/t(Dd)中計算其中，t-爪鉤體的厚度 D-爪鉤體的寬度 d-圓孔直徑 b-抗拉強度查機械設計課程設計手冊3，對于35CrMo,b =985Mpa.因此，b =FtDd=20009.810248=122.5MPa985Mpa在無孔段，A=2410=240mm2b =FA=20009.8240=81.7MPa985Mpa.所以，爪鉤是非常滿足使用要求的。4.5 四桿機構的設計四桿結構對其材料的要求相對較低，因為他是和手柄之間相連的作用力很小，在設計的的過程中材料選取跟上述零件材料保持一致，選用45鋼。四桿機構的轉角總共為450，上半部分轉角為300，下半部分轉角為150。它的長度根據它的運動的極限位置和運行的行程來確定，寬度和厚度分別為20mm跟3mm。 圖4-13 四桿機構結構簡圖 計算各個連桿的長度asina15+asin30=24.6mm a=24.6sin15+sin30m 取a=30mm c=acos300=25.98mm 取c=26mm b=25mm+35mmasin30=45mm4.6 連桿長度的確定圖4-14 四桿機構圖根據杠桿的原理 F1L=F2a F1-人工施加的外力取值為2.5千克 F2-小液壓缸中活塞收到的外力。L-杠桿的長度，參考YQI5B型千斤頂為32千克2將數據代如公式 L=F2aF1=384mm L故L取400mm4.7 加緊裝置的設計設計夾緊裝置是為了防止爪鉤底座的松動，導致零件損壞。我們設計一個圓環狀的零件，在圓環的內部使用螺紋從而與油箱相連接，達到保險的效果圖4-15夾緊裝置4.8 螺栓和螺釘的選擇查機械設計課程設計手冊，螺栓選六角頭螺栓，GB5782-86-M822、 螺釘選為GB1327-88-M6103圖4-16螺栓 圖4-17螺母 圖4-18墊片4.9 其他部分的材料選擇除密封圈以外的其他部分的材料，全都選擇使用45鋼。因為45鋼的強度很好，同時同一共聚使用相同材料，在準備材料時跟制作工具時回節省時間，同時使用壽命也會高于選擇使用其他材料。再有，在對這些部件進行校核時也不難發現45鋼是很適合工作要求的。5 螺栓及外螺紋的受力分析及校核5.1 螺栓的受力分析及校核螺栓同時受到連接板和爪鉤方向相反的兩個力的作用。受力簡圖如下圖所使示。圖5-1 螺栓受力圖 在整個工具工作時，整個螺栓受力的長度并不是很長，因此螺栓發生彎曲變形的地方并不是很大。變形的主要地方主要是受剪面附近發生錯動。圖7-2畫出受剪面附近的錯動情況。圖5-2 受力剪面在兩個相鄰截面之間發生錯動的情況叫剪切變形。剪面附近所受到的錯動與此相同。我們把截面上受到的外力當作是一個平面，將螺栓假設沿著剪切面打開，我們考慮螺栓的左邊部分（如圖7-3所示）受有了一個向下的力力F/2，所以右邊部分給左邊部分的作用力就是剪切面之內受到的內力FQ，這個力就是常說的剪切力。圖5-3 螺栓截面受力圖由圖7-3中的外力平衡可以得出FQ=F2剪應力FQ表示的是截面上的切應力的合力。因為螺栓所收到的外力是對稱的，所以截面另一邊上的剪切力也為F/2。螺栓如果考慮到剪切面附近的變形，則計算起來極為復雜，也很難找出分布規律，因此在設計上為簡化計算，近似看成切應力均勻分布在剪切面上。以A表示的為受剪面的面積，則，=Q/A其中，A=(d2)/4,在這里d代表的是螺栓的直徑大小。為了保證在工作中螺栓不會斷裂，在這里需要保證的是受剪面上的切應力大小不能夠超過材料的許用切應力大小。剪切強度的條件應當寫為 =QA對于鋼材，設計上常取 =0.750.8。表示的是許用拉應力。我們除了要經行剪切計算還要做對螺栓經行擠壓計算。在圖7-3中只畫出了左半邊部分，在這之中半圓柱面跟圓孔相互擠壓，形成了一個擠壓面。在這個面上所受到的應力沿著半圓均勻分布。為了保證螺栓和拉桿在受到擠壓時不會發生變性從而影響工作，我們需要確定擠壓應力必須要小于自身的許用應力。在設計中，對于圓柱面的擠壓處理方法是，把圓柱的直徑截面面積用來作為擠壓面積Aiy，我們假設在圓柱上的擠壓面上的擠壓應力均勻分布在擠壓面上。則擠壓強度為iy =FiyAiyiyAiy-圓柱面的擠壓面積Fiy-圓柱面的為擠壓力對于螺栓左段,Aiy =dt2,Fiy =F2.對于螺栓中段,Aiy =dt,Fiy= F許用擠壓應力iy應根據實驗來確定。對于鋼材大致可取iy=1.72.0,這里是鋼材的拉伸許用應力。查機械設計課程設計手冊3，45的拉伸許用應力為600MPa。校核：1對于螺栓左段Aiy=dt2 =862 =24mm2Fiy=F2 =1噸力 =1000 9.8 =9800Niy=FiyAiy =980024 =408Mpa600MPa 所以，滿足使用要求。2對于螺栓中段Aiy= dt =86 =48mm2Fiy=F=2噸力 =2000 9.8 =19600Niy=Fiy/Aiy =19600 48 =408Mpa 600Mpa3對于螺栓右段 Aiy=(dt)/2 =862 =24mm2Fiy=F/2 =1噸力 =1000 9.8 =9800Niy=Fiy/Aiy =980024 =408Mpa600MPa滿足使用要求。本設計中螺栓承受著所有的外力，所以對于螺栓的合理性一定要進行校核，確保設計的螺栓滿足使用要求。5.2 油箱外螺紋的校核油箱的外螺紋用來連接爪鉤底座，緊固配件等。在整個設計中很多零件都是通過螺紋來進行連接，故外螺紋承受了整個工具工作時的外力。為了滿足工作需要，此處需要對整個外螺紋進行校核。避免在以后工作中帶來不良的后果由任務書上知A最大為6噸力，至于螺紋的受力面積為A=(D2d2)/4D-油箱的外徑大?。ǜ鶕x的梯形螺紋查出）d外螺紋的底徑大?。ǜ鶕x的梯形螺紋查出）又因為只受到壓力的作用，只要滿足 =F/A即可其中，為許用拉應力。查文獻3，得 =600Mpa所以，=F/A=60009.83.1455251.52=200.96600Mpa,所以，此螺紋是滿足使用要求的。5.3 吊耳的受力分析及校核當一體式液壓拉力器在豎直工作時，吊耳在工作時會受到螺栓給予的向下的壓力。圖5-4 吊耳受力分析當一體式液壓拉力器達到了最大的工作拉力時，最大的拉力為60000N，每個爪鉤的拉力為30000N，這時候吊耳受到的最大壓力為30000N。吊耳的受力面積為AA= d td-螺栓直徑t-吊耳的厚度校核；同樣只要滿足 s =F/A即可s-屈服強度 許用壓應力查機械設計手冊，對于35GeMo， =440Mpa那么，s=F/A=20009.880=367.5Mpa因此，吊耳的內螺紋是滿足使用要求的。結論一體式液壓拉力器在生活中主要用于一些大型機器的修理和裝配。用于一些機器設備中的皮帶輪，齒輪，軸承等圓形工件的拆卸。這些工件是過盈配合，連接較為牢固，手工拆卸既浪費時間也浪費力氣。本文對上海神模電氣有限公司的一體式液壓拉力器的產品(SM-5)進行改進設計。一是在液壓系統中對液壓缸經行改進。選用了YQI5B型液壓千斤頂中的液壓缸來替代原來的液壓缸，從而來減少液壓缸漏油，泄壓等問題。二是對爪鉤在原有的基礎上增加了一個孔，使得工作的最大直徑達到了310mm，同時對爪鉤底座重新設計原來只有三個吊耳現在變成了四個，這一改進不單單是增加數量，而是為了滿足工作需要可根據實際進行兩爪、三爪的切換。從而適應工作使用需求。參考文獻1 徐灝 機械設計手冊第一卷：機械工業出版社 19912 馮啟慈 起重運輸機械：機械工業 1979年01期3 吳宗澤 機械設計課程手冊：高等教育出版社 19924 蔡春源 機械零件設計手冊 ：冶金工業出版社 19795 田克華 互換性與測量技術基礎 ：哈爾濱工業大學出版社 1996 6 何存興 液壓傳動與氣壓傳動M.武昌：華中科技出版社，20007 張利平 現代液壓技術應用M. 北京：化學工業出版社，20048 王積偉 液壓傳動第三版：機械工業出版社20179 吳麗娜 液控單向閥在生產中的應用實踐：河南冶金 201610 徐灝 機械設計手冊第三卷：機械工業出版社 199111 James A Sullivan.Fluid power:Theory and Applications M.4th ed Columbus,Ohio,USA:Prentice Hall,1998.12 Yeaple F.Fluid Power Design Handbook M.2nd ed.New York and Basel：Marcel Dekker Inc，1990.13 Lambeck R P.Hydraulic pumps and motors: Selection and application for hydraulic power control system M.New York:Marcel Dekker Inc，1983.致謝行文至此，迎來的是大學最后的時刻。憶往昔，初入大學校園，伴隨著滿是對大學的憧憬，現如今，四年轉眼即逝，即將離開大學的校園，心中滿懷著不舍與留戀。行者方志遠。雖然我即將畢業，但我始終會記得，在人生途中定要勿忘初心，不斷地學習。隨著論文的不斷進行，越發的感覺到自己知識的匱乏。書到用時方恨少，但時間不會后退。感謝在我論文期間對我不斷幫助的張敬修老師，張老師對于我的設計充滿耐心不斷地指正，最終幫助我完成了我的畢業設計。同時我也要感謝我的輔導員跟班級里的同學們，大學四年間在他們的幫助下我在不斷地學習不斷地成長，從而成就現在的自己。最后還要感謝大學期間認識到的好朋友們，正是有了他們的存在，我的大學期間更加的精彩。至此落筆，愿夢無止境，星火永傳承。