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发动机缸体翻转振荡排屑机构的设计说明书


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发动机缸体翻转振动排屑机构的设计 Design of engine block turning vibration chip removal mechanism

学生姓名 所在专业 所在班级 申请学位 指导教师 副指导教师 答辩时间 工学学士 职称 职称









设计总说明 ............................................................................................................................ I INTRODUCTION .............................................................................................................. II 1 本课题的研究现状、运用目的和生产意义 .............................................................. 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 5 5.1 5.2 目前国内外研究的现状 ...................................................................................... 1 本课题研究的目的和意义 .................................................................................. 1 本课题研究的主要内容 ...................................................................................... 2 翻转机构的整体设计 .......................................................................................... 3 缸体的选取和参数 .............................................................................................. 3 翻转机构的回转油缸的设计 .............................................................................. 3 翻转回转油缸主要参数的确定 .......................................................................... 4 定子与缸筒的结构设计 ...................................................................................... 4 翻转轴的设计 ...................................................................................................... 6 翻转轴的尺寸设计 ....................................................................................... 6 翻转轴的校核 ............................................................................................... 6 定叶片上键的尺寸确定和校核 ................................................................... 7 轴承的选用 ................................................................................................... 8 振动机构的结构尺寸的确定 .............................................................................. 8 振动机构的零部件组成 ...................................................................................... 9 液压系统的特点 .................................................................................................. 9 液压系统工况分析 ............................................................................................ 10 确定供油路线 .................................................................................................... 10 液压回路的设计 ......................................................................................... 10 拟定液压系统图 ......................................................................................... 10 液压系统原理图的分析设计 ..................................................................... 11 液压元件的选用 ................................................................................................ 14 传动方式的选用 ................................................................................................ 16 输送机的减速机选用 ........................................................................................ 16

翻转机构的设计 .......................................................................................................... 2

振动机构的设计 .......................................................................................................... 8

液压系统的设计 .......................................................................................................... 9

输送辊道的设计 ........................................................................................................ 16





5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.4 5.4.1 5.4.2 5.5 6

链条的设计 ........................................................................................................ 17 滚子链的设计 ............................................................................................. 17 链节数的计算 ............................................................................................. 17 单排链额定功率 ......................................................................................... 17 确定链条的中心距 ..................................................................................... 17 验算链速 V .................................................................................................. 18 选择链条的润滑方式 ................................................................................. 18 链传动的静强度计算 ................................................................................. 18 链轮的基本参数的确定 ............................................................................. 18 输送滚筒的设计 ................................................................................................ 18 辊道滚筒的尺寸 ......................................................................................... 18 输送机滚筒的校核 ..................................................................................... 19 输送机链轮轴承和联轴器的选用 .................................................................... 20

SOLIDWORKS 三维设计图 .......................................................................................... 20

鸣 谢 ................................................................................................................................. 23 参考文献 ............................................................................................................................. 24

设计总说明

设计总说明
本设计的机构是用在发动机缸体生产线上的深盲孔的排屑工序的, 发动机缸体翻转 振动排屑机构是一个主要实现的设备,流水线滚筒输送机是另外辅助生产的设备。 缸体翻转振动排屑机构的运作在流水线上是全自动化的。整个装置运作的实现是依 靠缸体在输送流水线上运动时,缸体碰触到翻转装置的行程开关的时候,从而触发电磁 铁 1DT 通电,使油泵排油,继而带动了翻转机构的正反转以及振动机构的工作运转,完 成缸体排屑的生产环节。本课题需要设计四大部分:翻转机构部分、振动机构部分和传 动流水线部分和液压系统部分。翻转机构设计部分,涉及回转油泵、翻转液压元件、翻 转液压系统和翻转轴的选用和设计。翻转轴是非标准件,还进行了强度校核,以及相应 轴承的选用和校核。振动机构设计部分,涉及振动液压元件、振动系统、振动结构选用 和设计。输送部分的设计,确定使用链传动,选用输送减速电动机,并进行链条的设计。 全自动化生产线的实现,靠行程开关控制,本设计画出了液压传动原理图,以及二 维、三维设计图的展示。

关键词:翻转机构;振动机构;输送机;液压系统

I

ABSTRACT

INTRODUCTION
The purpose of this design is used in the engine cylinder block production line of deep blind hole chip process, the engine cylinder turnover vibration chip removing mechanism is a main equipment, pipeline transportation is auxiliary equipment. The operation of the cylinder turning vibration chip removal mechanism is fully automated. The operation of the whole device achieve is to rely on the cylinder in the conveying pipeline, cylinder touched the turning device of the travel switch, triggering 1dt of electromagnet energized, so that the pump discharge of oil, and then led the turnover mechanism is reversing and vibration mechanism of stopping, complete cylinder row chip production processes. This topic needs to design three major parts: the turning mechanism part, the vibration mechanism part and the transmission line part. The design of the turning mechanism is involved in the selection and design of the rotary pump, the hydraulic components, the hydraulic system and the turning shaft. Turning shaft is not standard parts, also carried out the strength check, as well as the corresponding bearing selection and check. Vibration mechanism design part, involve vibration hydraulic components, vibration system, vibration structure selection and design. Transmission part of the design, to determine the use of chain transmission, the use of conveyor motor, and the design of the chain. The realization of the full automatic production line, by the stroke switch control, the design of the hydraulic transmission principle diagram, as well as the three-dimensional map of the show.

KEYWORDS: Turning mechanism;Vibration mechanism;Conveyer belt; pressure

II

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发动机缸体翻转振动排屑机构的设计 毕业设计说明书
1 本课题的研究现状、运用目的和生产意义 1.1 目前国内外研究的现状
本课题研究的目的是针对缸体生产线上的翻转振动排屑机构的设计和改进。 每个工 序都有相应的生产环节,而每一个生产环节都是相扣的。发动机缸体的翻转振动排屑装 置,应该与发动机缸体其他的生产环节相匹配。一个缸体的完整生产,需要每一个工序 都落实好。 随着时代的进步,世界各国的经济都得到飞速发展。但是,近几年爆发了全球性金 融危机后,让工业制造行业饱受冲击,即使是在世界上来说已经成为龙头行业之一的汽 车制造行业也难逃过这次“灾难” 。如何在金融危机中把握机会,再促进技术上的进步, 成为每一个国家的企业首要面对的一大难题。在汽车发动机的装配生产来说,生产的效 率和成本,零件质量等主要问题是公司必须考虑的问题,以降低其生产成本,提高产品 的质量,这是社会生产发展的方向。我们国家的大部分企业的生产率仅为世界先进国家 的 3 / 1,与美国,德国,日本等发达国家相比,甚至还不到 5 / 1。前面我们看到的巨大 差距是技术落后和资源浪费。 创新的和先进的汽车生产线技术已成为我国汽车产业的主 要追求目标。在汽车行业竞争日益激烈,特别是金融危机的动荡之后,如何抓住机遇与 挑战,如何摆脱弱竞争,如何在质量和价格上脱颖而出,这是我们需要一步一步来提高 的。发动机缸体是发动机的重要组成部分,如果提高了缸体的生产效率,对提高发动机 的生产效率有着直接的意义, 尤其是缸体生产的需求量一直很大, 无论是国内还是国外。 实现缸体的自动生产线上的翻转振动装置具有比手动操作更方便快捷有效的优点。创新 的生产线,是保证缸体的生产效率和质量的有力要素。

1.2 本课题研究的目的和意义
由于汽车的产业链长,人们需求量大,社会的关注度高;随着汽车的普及,汽车生
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产和销售规模日益增加。2011 年汽车销量超过 1800 万辆,获得了全球第一个销量的同 时,在整个汽车产业需求量激增和就业增长的同时,汽车生产和市场营销的也紧跟着高 速增长。正是在这种颇有挑战的环境下,自主创新技术的结果,劳动成本的降低和生产 率的提高是近年来我国汽车行业发展的趋势。改革开放以来,通过汽车工业的发展和进 步,给我国的工业发展带来空前的进步。目前,汽车产业已逐渐成为我国国民经济的支 柱产业之一。汽车工业组织结构逐年优化,零部件的设计制造水平有了较大的提高。但 是,我国目前还有存在工作人员综合素质较低、生产的设备陈旧、生产往往仅靠半自动 和人力经验从事汽车生产的企业。发动机缸体的深盲孔加工后由人工来翻转振动清理的 话,操作者劳动强度大,经常会造成腰部损伤,而且难以达到排屑效果,大批量生产所 需人员过多,生产成本会高居不下,所以发动机缸体翻转振动排屑装置就是作为汽车生 产行业较为常见的一个辅助设备而出现,是完成发动机深盲孔排屑的最基本工具,其能 使发动机缸体深盲孔里的排屑更加彻底。全自动流程不仅可以减轻劳动者的工作强度而 且提高了生产率,其装置在汽车发动机的缸体生产有着举足轻重的地位。 企业的生产目标应该以更高效,更专业和减少成本为发展之道;创新的装配线,更 先进的生产技术,是促进整个汽车产业链的发展的至关重要因素。

1.3 本课题研究的主要内容
本课题主要研究的是缸体翻转振动装置的运动方案和运动机构。在设计任务中,可 分四个主要部分:翻转装置机构的设计、振动装置的机构设计、输送生产线辅助部分的 设计和液压系统的设计。这里主要设计的是前面两个部分。除此之外,我们还需要图纸 来更直观地表达本装置的生产,装配和应用。我们需要把二维 CAD 和三维的零件图、装 配图画出来。

2 翻转机构的设计
主要解决带动翻转架翻转的机构设计,液压系统参数的确定,液压零件的选用和主 要非标件的校核。

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2.1 翻转机构的整体设计

图 2-5

翻转装置的整体尺寸

2.2 缸体的选取和参数
翻转机构设计中,翻转机架的设计都是根据缸体的尺寸来确定的。本课题选取的 发动机缸体是:EQ4H(四缸发动机缸体) 缸体的材料:HT250 缸体的尺寸:长(l)=551mm,宽(b)=372mm,高(h)=428mm 缸体的重量:W=100Kg

2.3 翻转机构的回转油缸的设计
1)缸体的重量为 100kg,粗略估值翻转架的重量约为 80kg, 所以粗略估算液压回转油缸转矩为: (1000+800)N*0.65m=1170 N·m 2)按实际的工业需求,翻转架的转速很慢,不大于 5r/min,因此应该控制压力油 流量。根据转矩和转速,估算输入功率=1170*5 /(9549*0.6)=1.02kw 3)液压系统的压力的确定:

F ? PA

(2-1)

q (2-2) A 由以上两式可知,在选择液压回转油缸相应的运行压力 p 时,按照机械的运作条件、

? ?

部件的制作能力等各方面因素进行考虑.在满足系统所需功能、系统的效率和流量、运
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行稳定性、 经济以及工艺性等方面的条件后,在设计中,应选择类比法来选择 [12 ] 。 参考表 2.1、2.2 ,选择系统的工作压力 p=15MPa.

表 2.1 各类液压设备常用的工作压力 设备类型 工作压力/MPa 磨床 ≤2 组合 机床 <6.3 车/铣 镗床 2~4 龙门 刨床 <10 农业机械,小 型工程机械 10~16 工程机械 锻压设备 16~32 船用 系统 14~25

表 2.2 不同负载下的液压缸常用的工作压力 负载/KN 工作压力/MPa <5 <0.8~1 5~10 1.5~2 10~20 2.5~3 20~30 3~4 30~50 4~5 >50 ≥5~7

2? 选择液压回转缸的工作压力 ?2, 按照本次的设计的条件采用的系统的运行压力为

15Mpa 为接下来液压翻转振动排屑机构的设计提供相应的理论依据。

2.4 翻转回转油缸主要参数的确定
从液压回转缸的工作情况特点出发,本次设计采用单叶片式液压缸。安装方式为轴 向底座式。根据动力以及运动的分析,设计计算的主要尺寸大小参数如下: 选择液压回转缸的工作压力,前面已采用 15MPa 液压回转油缸内径: 按照液压缸系统所采用的供液压油的压力 P 以及用规定的输出 力 F 来确定缸筒转动叶片的受力面积 A(mm
2

) ,其计算的公式为:
(2-3)

A=F /P=120(mm 2 ) 式中 F----液压缸的输出力(N) p----供油压力(MPa) 根据以上计算的公式先试拟定出液压缸的内径 D 为 80mm,L 为 160mm。

2.5 定子与缸筒的结构设计
1. 定子 (1) 主要技术要求: 要有足够的强度 要有足够的刚度 内表面长期在转动叶片密封件的反复摩擦作用下,还可以长期正常运输, 并且几乎没有摩损,要有很高的几何精度,可以保证回转油缸的密封性。 [14 ] (2)结构形式
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在本次设计过程中选择半环联接的形式作为回转油缸结构形式 ,它具有以下 特点:加工方便, 结构相对简单,方便装卸。 (3)材料 定子的材料必须要有一定冲击韧性以及一定的强度 , 考虑到液压缸的主要参 数、毛坯选型以及用途,可以选择四十五号碳素钢钢管. (4)定子计算 ○ 1 定子厚度计算

? = ? 0+c1
式中

(2-4)

? 0----定子材料强度要求的最小值(m)
c1----定子外径公差余量(m)

定子的厚度计算分为以下几种: 当 ? /D 小于等于 0.08 时,按照薄壁缸筒计算

? 0≥ Pmax D /(2[ ? ])=0.733(mm)
取定子厚度为 10mm 式中

(2-5)

D----定子内径(m) Pmax ——缸筒内的最高工作压力,当工作压力 P 小于 10Mpa 时, Pmax 等于 1.5p; 在工作压力 p>15Mpa 时, Pmax =16Mpa; [ ? ]----材料的许用应力(MPa),[ ? ]= ? b/n=600/8=75(MPa) 式中 [ ? b]----定子的材料抗拉强度(MPa) n----安全系数,参考表 2-3 取 n=8。
表 2-3 材料的安全系数 n 材料 静载荷 不对称 钢 铁 3 4 5 6 交变载荷 对称 8 10 12 15 冲击载荷

综上取定子的壁厚 ? 0 =10mm 所以缸筒外径 : D1=D+2 ? 0 =90(mm)
(2-6)

2.缸筒连接方式: 法兰式连接要求的连接强度较高,方便拆卸安装、制造简单,制造成本较低 廉并且可以能够承受较高的压力;焊接式的联接强度很高并且不容易拆装,而且 整体式的结构比较复杂不利于加工 [15] 。故选用法兰式联接。
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2.6 翻转轴的设计 2.6.1 翻转轴的尺寸设计

图 2-1 翻转轴的整体尺寸

2.6.2 翻转轴的校核
轴的材料选用 45 钢,调质处理硬度 235-269HBS;表面淬火后硬度为 55-60HRC。 轴的传动功率 p ? 4 ? 0.6 ? 0.24kw .

图 2-2 翻转轴的受力示意图 根据受力图,两个受力点的扭矩 T1 ? T2 ? 9549 ?
2.4 / 2 N ? m ? 3183 N ? m . 3.6

弯矩 M ? 60?10?3 ?1000N ? m ? 60N ? m . 由[14],翻转轴主要受到扭矩的作用和作用不大的弯矩。基本上可以通过降低许用扭转 切应力来校核轴的扭转强度。

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翻转轴所受到的扭转强度 ? T ?

T 9550000 P/n ? ? 43.67MPa ,因 ? T <[ ? T ]=55 MPa, 3 WT 0.2d

考虑到弯矩的影响,因此[ ? T ]已经降低了数值,所以轴符合强度要求。

图 2-3 翻转轴弯矩图 根据受力图,两个受力点的扭矩 T1 ? T2 ? 9549 ? 弯矩 M ? 60?10?3 ?1000N ? m ? 60N ? m . 由[14],翻转轴主要受到扭矩的作用,以及可以忽略不计的弯矩。基本上可以通过降低 许用扭转切应力来只校核轴的扭转强度。有前面计算所得结论:翻转轴复合强度要求。
2.4 / 2 N ? m ? 3183 N ? m . 3.6

图 2-4 翻转轴的扭矩图

2.6.3 定叶片上键的尺寸确定和校核
按普通 B 型键来设计 ,材料是 45 钢,根据 d=55mm ,由 [3] 得键的尺寸为
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b=18mm,h=14mm,取键长 Ll=160mm。 查[2]表 6-2 得[σ p]=120-150MPa, 因为是 B 型平头键,l=L,k=0.5h=7mm, 当 T=1160 N·m 全部作用在一个键上面时,则有, σ p =2000T/kld=2000*1160/(7*160*55)=37.66MPa<120MPa 符合要求。

2.6.4 轴承的选用
翻转装置选用的轴承是:角接触球轴承;型号是:7217AC,此轴承极限转速比高, 轴向承载能力也比较大,可以同时承受径向以及轴向载荷。

3 振动机构的设计
主要是振动机构的尺寸设计,振动液压系统的拟定和液压元件的设定。

3.1 振动机构的结构尺寸的确定
根据翻转装置的尺寸先确定振动箱体的尺寸:L=220;D=170;H=130(mm) 从液压缸的工作情况特点出发,本次设计采用单作用活塞杆式液压缸。安装方式为 轴向底座式。根据动力以及运动的分析,设计计算的主要尺寸大小参数如下: 选择液压缸的工作压力,前文已采用 P=15MPa 液压缸油腔内径:按照液压缸系统所采用的供液压油的压力 p 以及用规定的输出力 F 来确定缸筒的内径 D(m),其计算的公式为: D= 3.57 ?10?2 F / p =3.91(mm) 式中 F----液压缸的输出力(N) p----供油压力(MPa) 根据以上计算的公式得出液压缸油腔的内径 D,取值并且圆整到标准值 取 D=10mm 滑阀杆直径:由表 2.3 可取 d=0.7D,得 d=7(mm), 查表: 取 d=8(mm)
表 3.4 机床内液压缸活塞杆的直径推荐值 活塞杆受力情 受压缩力,工作压力 p1(MPa) (3-3)


活塞杆直径 d

受拉伸力
(0.3~0.5)D

p1≤5 (0.5~0.55)D - 8 -

5<p1≤7 (0.6~0.7)D

p1>7 0.7D

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执行机构的运行条件可以确定液压滑阀杆的行程,但是为了简化制造工艺 ,降低制 造成本,增加产品的通用性,应该选择标准化的值 ,这里将 S=1100(mm) 计算工作阶段液压缸所需要的流量: q= ? / 4 ? D 2 ? =0.0785L/min
(3-4)

图 3-1

滑阀与活塞推杆的连接方式

3.2 振动机构的零部件组成
振动机构是由振动箱体(制定油路、油腔) ,滑阀 1 和滑阀 2,活塞推杆 1 组成。

4 液压系统的设计

4.1

液压系统的特点
1)轻易地达到无级调速的目的,而且调速的区间比较大,一般可以达 2000:1。 2)液压系统的重量较轻体积较小; 3)使用液压传动时较为平稳; 4)可以完成过载保护,并且工作油液可以自动润滑传动的部件,从而可以增加使

用年限; 5)操做方便简单,可以实现自动化。 6)液压元件便于实现系列化、通用化以及标准化,选择液压传动可以机械的内部 结构更加简单,因此可以使机械的内部零部件数目减少。

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4.2

液压系统工况分析

本次设计的液压翻转振动排屑装置的运行流程总体如下: 发动机缸体进入翻转架中→触动翻转机构液压元件→翻转叶片翻转→带动翻转架 翻转 180°→触动振动机构液压元件→活塞推杆推动翻转架一个角度→活塞推杆回缩→ 翻转架向下运动顶到活塞推杆上,达到振动效果→回转油缸反转→翻转架回到原位。等 待下一次翻转振动工作。以上就是液压翻转振动装置的一次运行流程。

4.3

确定供油路线
为了实现这个设备在翻转运行时速度低 ,振动运行时进给速度高的要求 ,从节约

能量、 降低热损失出发,泵源系统应该选择变量泵供油或者双泵供油,本次设计选择变量 柱塞泵供油。

4.3.1 液压回路的设计
首先,设计翻转回路。 在液压系统中翻转回路应该达到以下几个要求: 1)可以在设定的调速区间内控制执行元件的运行速度。 2) 当载荷不断改变时,已经设定好的变速区间大小要尽量小,并且应该在设定的 区间内波动。 3)可以为驱动执行元件提供所需要的转矩和力。 4)要尽量降低功率损耗,尽量减少热量散发。 5)当工件接近原位时,翻转架会压下行程节流阀,实现缓冲,达到减少工件与 输送带导轨的碰撞。此外,为了保证振荡的性能,在振荡时应使回转油缸里的右油腔排 出的压力油, 全部流入回转油缸的左油腔。 因为右油腔排出的油, 如有一部分流回油箱, 就一定会使左油腔形成一定程度上的真空,就会有不利于振动的影响。所以本液压系统 在调速阀之后需要串联一个背压阀,以保证振动排屑的效果。

4.3.2 拟定液压系统图
我们知道,液压系统的回路大致可以分为两种:开式回路和闭式回路。经过我们反 复对比可以得知闭式系统回路比较对称、外形和构造相对紧密,但是液压系统内部相对 复杂,为了确保控制系统可以安全运行,需要向低压液压油输入控制回路,因此回路需 要设计一个低压保护的地方来保正系统安全运行;当闭式系统中的油温逐渐升高时,热 量的散发就会比较困难,因此还要设计高效的冷却系统来冷却工作中的油液,由于附加 了这些回路,使系统更加复杂化;闭式系统选择容积调速回路适用于大功率场合,因此 只有在比较好的的条件下才能使用。 开式回路相对于闭式回路结构比较简单,冷却条件较好,不需要冷却回路,对资金 没有太大要求,对比之下比较合适液压翻转振动排屑装置。
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4.3.3 液压系统原理图的分析设计
(1)这个液压系统是中低压液压系统,因此选择齿轮泵来给回路供油。综合考虑 上述回转的回路、振动的回路和卸荷的回路、以及保护液压系统的保护回路和控制方向 回路来制定回路的液压原理图。 它的翻转振动的工作流程如下:

图 4.1 缸体翻转倒屑装置 开启电源开关,液压泵开始运行,油路开始上升。缸体触动行程开关,电磁铁 1DT 通电后,油泵里面排出的压力油,经过三位五通电磁阀以及行程节流阀之后,流入回转 油缸的左腔(相当于轴上的 a 孔) ,然后转动叶片沿着轴转动,使翻转装置翻转,从而 带动工件翻转。翻转到一定角度时,翻转架压下行程节流阀,实现节流缓冲。当振臂接 触液压振荡器的柱塞后(翻转 180°) ,行程开关使电磁铁 1DT 断电并使 3DT 通电,于是 二位三通电磁滑阀接通了油泵和振荡器的油路,使压力油进入到振荡器里面,振荡器开 始振荡。振荡结束后,延时继电器发出信号使 2DT 通电。于是从油泵排出的压力油,经 过三位五通电磁阀流入回转油缸的右腔(相当于图上的 b 孔) ,从而带动工件返回。当 工件接近原位时,回转油缸上的翻转架压下行程节流阀,实现缓冲以消除工件给输送带 导轨所带来撞击。

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表 4.3 液压系统工作控制通电表 序号 Y1 工作流程 回转油缸右 转 振荡 回转油缸左 转 ﹢ ﹣ ﹣ ﹣ + ﹣ ﹢ ﹣ Y2 Y3

图 4.2 翻转振动排屑装置的液压工作原理图

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(2)当油泵把压力油通入振荡器时,压力油会流入 h 油腔和 d 油腔,然后,d 油腔的 压力油通过管道进入 k 油腔,之后压力油再流入 e 油腔。这时,压力油产生的压力会使 滑阀 3 向左边运动,这会使流入 d 油腔的压力油流入 c 油腔,然后流向柱塞 1 的左边油 缸,推动柱塞 1 向右移动,从而使柱塞 1 顶开翻转装置上的振臂。而这时柱塞油缸的右 腔里面的油会通过 l 腔而流回到油箱里面。 在柱塞 1 的移动中,同时会带动着滑阀 2 跟着柱塞 1 移动。当滑阀 2 移动到可以将 h 油腔到 k 油腔的油路堵死的时候,同时使 h 油腔与 g 油腔的油路打开时,就会使油路 有了一定的变化。此时,压力油会经过 g 油腔,从而流入到 a 油腔,由于压力油产生的 压力会推动滑阀 3 向右移动,使得 b 油腔与 c 油腔会连通。而从我们的设计可以知道, 振荡器里面的 c 油腔是与柱塞 1 的左边活塞缸相连通的,b 油腔是与 f 油腔相连通的, 而 f 油腔是与油箱相连通的。所以这时柱塞 1 的左腔会与邮箱连通,柱塞 1 在工件的重 力作用下,会向左移动。 当柱塞 1 向左移动的时候, 同时又带动了滑阀 2 向左移动。 这会使得滑阀 2 又会封 闭了 h 油腔连通 g 油腔的通路,同时打开了 h 油腔连通 k 油腔的通路,这样就完成了一 个振荡动作的循环。

图 4.3 液压振动的原理图

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4.4

液压元件的选用

1.液压泵的选择 (1)液压泵工作压力的确定 因为在运行过程中进油管路会产生相应的阻力,因此选择泵运行的工作压力是: Pp ? P 1 ? ?? P 式中 Pp —— 液压泵在工作时产生的最大压力; P1 —— 液压元件的最大工作压力, ?? P —— 是从泵到液压系统的执行元件之间的总的压力损耗,我们可以 在刚开始计算的时候简单的取一个系统压力损失值为(0.2~0.5MPa,如果是复杂的液压 系统则可以取 0.5~1.5MPa,而我们在本设计中取到的压力损失值 因此可得液压泵的工作压力为: Pp= P1+ ?? P =15.5(MPa)
(3-19) (3-18)

=0.5MPa;

以上计算得到的 p 是液压系统的静态压力,然而泵的额定压力要满足 pn≥(1.25~ 1.6)Pp,中低压系统应该选取小一点的值,高压系统选择较大值.因此我们在这次设计中 采用 P ? 1.6Pp=24.8MPa. (2)液压泵流量的计算 液压泵允许经过的最大流量应为 q p ? K ? ? qmax ? m3 / s qp 式中 ---- 液压泵的最大流量
(3-20)

(? q) max ---- 同时运行时的各执行元件所提供的最大流量。
KL ---- 系统的泄漏系数,正常情况下 KL 为 1.1 到 1.3 之间,现在选择液压泵 的泄漏系数 K 为 1.2。 求得液压泵流量为:

q p ? 5.495 L/min

(3-21)

(3)选择液压泵的规格 q 按照前文算出来的 p1 和 p , 再来参考相关手册 , 采用柱塞泵,型号为 10*CY ( M ) 14-1B 。技术规格:排量:10ml/r;额定压力:31.5MPa ;驱动功率:9.3KW;转速范 围:1500r/min。 2.电动机功率的确定 打包机在运行过程中,要根据最大功率来选择液压泵以及电动机的功率。 由上述可知液压泵供油的额定压力是:16.5Mpa,泵的流量是:q pmax =5.495L/min, 因此取液压泵总效率为 ?P ? 0.85 ,那么液压泵所需要的驱动功率是:10.94kw 经过查电动机样本:选型号为 Y160M1-2 电动机;额定功率 :15kw;额定转速为 2930r/min。
- 14 -

本科生毕业设计

3.阀类元件及辅助元件 (1)液压阀的选择 液压阀大致有方向阀与压力阀以及流量阀这几种类型。虽然液压阀有着很多种的类 型,但是它们也是存在某些相同之处。 阀的选择原理: 1.阀的规格 考虑到系统的额定压力还有该阀实际工作中的极限通流量,采用经过标准化的阀 件。溢流阀应该按照液压泵允许的最大流量来选择;在选用调速阀与节流阀时,应该达 到执行机构的最低稳定速度时的流量大于最小稳定流量的目标。所以我们往往在选择控 制阀的流量选择中要比正常运行时经过的流量更大一点,同时还要承受 20%之间的短期 过流量。 2.阀的型式 按照安装和操作方式选择。在这次设计中系统的工作压力大约是 16Mpa,所以采用 中、高压阀。 所选阀的规格如下: (1)流量控制阀的选择: 选用流量控制阀时重点是按照流量阀的最大工作压力以及经过阀所允许的最大流 量。 行程节流阀的选择: 型号:MST-03,最高压力:21MPa,推荐流量:45L/min,生产厂家:北部精机有限 公司。 背压阀的选择: 型号: LVPRV-绿逸背压阀, 材质: S-不锈钢, 管路通径: 15-DN15, 最大压力: 0.3-1MPa。 (2)调速阀的选择: 在选用调速阀,应该达到执行机构最低稳定速度大于最小稳定流量的目标。 选用 QA-H10 单向调速阀。 三位五通电磁滑阀的选择: 型号:K35HD2-8,最高压力:35Pa,流量:25L/min,通径:8mm。 3.滤油器的选择: 滤油器应安置在泵中的吸油管路上,对泵起到保护作用。型号:WU—250×F,压力: 15MPa,流量:350mL/min,通径:15mm,过滤精度:100um,生产厂家:天津滤油器厂。 4.压力表开关的选择: 压力表的作用是用来测量液压系统中的压力大小。型号:KF3—E3B,使用压力: 16MPa,生产厂家:高行液压元件厂。 5.管道尺寸的确定
- 15 -

本科生毕业设计

内径 d 为:

d?

4Q

?? 0

?1000

(3-22)

式中 Q ——通过管道的流量 对吸油管,? 0 取(0.5~1.5)m/s,回油管取? 0 ? (1.5~2.5)m/s。

? 0 ——管内允许的流速

m/s;当 p>14MPa 时取? 0 ? 5m/s;在行走机械中,当 p>21MPa 时,取? 0 =(5~6)m/s。 力为 40MPa ,最小的弯曲半径 130。

对压力油管,当 p<2.5MPa 时,取? 0 =2m/s;当 p=(2.5~16)MPa 时,取? 0 =(3~4)

经计算,选用双层钢丝编织液压胶管(GB3683-92),通径 10mm,有两层钢丝,工作压

5 输送辊道的设计 5.1 传动方式的选用
本设计采用的是链传动方式,链传动相对于以摩擦形式的带传动,链传动能维持一 个准确的传动比,传动效率也相对较高,而且不会有弹性滑动以及打滑的现象出现。而 链式输送流水线主要是由电机带动链条,链条继而带动各输送道上链轮的转动,实行整 个输送的工序。链式输送机包括链轮、链条、滚筒、机架、脚架、输送电机等。

5.2

输送机的减速机选用

在输送机的传动中,有效的拉力为 F=1000N,初定 V=0.2m/s。 初定支撑滚轮的直径为 D=100mm,则工作滚轮的转速为:

,设传动的效率 n 为 0.9, 则 电动减速机所需功率 P=0.2/0.9=0.22kw.

(5-1)

(5-2) (5-3)

选用 RF37 减速机,其输出转速为 n=39r/min;传动比 i=36;输出功率 P=0.55kw;电机 转速 n=1400r/min。

- 16 -

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5.3

链条的设计

5.3.1 滚子链的设计
输送线选用的电动机的额定功率p=0.55kw,电动机转速n1=1400r/min,减速机输出转速 为n2=39r/min.

所链条的平均速度为: 链节数选用的原则是: (1)链节数最好的偶数,



(5-4)

(2)优先取链轮齿数与链节数互质的奇数。

根据

可知,z 减少会增大 P,所以得出链轮的齿数是不能太少的。

5.3.2 链节数的计算
首先,我们取Z1=Z2=25,一般 =(30-50)P,故中心距初定为 =30p ,



得,

=135,圆整偶数后为 136.

5.3.3 单排链额定功率

根据公式: 由 =0.357kw 和 =1400r/min 可得,由 [3] 图 9-11 查取链号为 10A ,查得链节距

p=15.875.

5.3.4 确定链条的中心距
由前面所知道 =86,Z1=Z2=25,

(链条的中心距可以调节) 而在链条的实际安装时,链条的中心距取值应该要比计算值小 2-5mm。

- 17 -

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5.3.5 验算链速 V

=0.24m/s

5.3.6 选择链条的润滑方式
从上式可以得到:P=15.875,V=0.25m/s,从[3]图 9-14 得,我们选择定期人工润 滑的方式来定期润滑链条,使得链条的使用寿命增长和确保传动的效率。

5.3.7 链传动的静强度计算
V=0.30m/s<0.6m/s,失效的原因主要是因为静强度不够,导致在刚启动的时候链条被拉 断,因此需要按照静强度校核。取静强度安全系数S=4。

, 由计算结果可知,链条的静强度满足要求。

5.3.8 链轮的基本参数的确定
链轮的分度圆的直径: 齿顶圆的直径 : 齿根圆的直径 d f =d-d1=116.54mm, 最大轴凸缘直径 d g ? p cot
180 ? ? 1.04 h2 ? 0.76 ? 97.85 . z

5.4

输送滚筒的设计

5.4.1 辊道滚筒的尺寸

图 5-4 输送机滚筒的尺寸

- 18 -

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5.4.2 输送机滚筒的校核
输送滚筒材料用Q235A,传动过程中,缸体任一时刻跟六条输送滚筒接触,每根输送滚 筒受到的力 为:F=1000/6N=166.7N. 每个滚轮主要受到弯矩的影响,校核弯曲正应力强度. 弯矩 M 1 ? M 2 ? 166.7 ? 50 ? 10?3 N ? m ? 8.333N ? m ,
W?

?d 3
32

? 2650 .7m m3

验算弯曲正应力强度, ? max ?

M max M 1 ? ? 3.145Pa < [? ?1 ] ? 40Pa ,强度满足要求。 W W

图 4-2 辊道滚筒受力图

图 4-3 辊道滚筒弯矩图

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本科生毕业设计

5.5

输送机链轮轴承和联轴器的选用
根据前面轴的选用依据,辊道轴承选用 7206AC;联轴器选用滚子链联轴器GL4,公

称转矩是 160

6 SOLIDWORKS 三维设计图
排屑工序的实现过程,缸体在传输辊道碰触行程开关,转动叶片带动翻转装置和随 行支架正转,正转 8.2 秒后,机架翻转 180 度,翻转装置停,液压振动器里的液压滑阀 推动活塞杆工作 ,活塞杆推动振臂,机架振动 24 秒。振动结束,振动机构停止,翻转 装置反转,机架和缸体回到输送辊道,排屑工序完成。 以下是三维设计图的展示:

图 7-1 翻转振动排屑装置总装配图

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本科生毕业设计

图 7-2 翻转振动装置的俯视图

图 7-3 运输机的装配图

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本科生毕业设计

图 7-4 缸体翻转振动排屑装置爆炸图

- 22 -

鸣 谢





经过两个多月的努力和老师的指导下,同学们的帮助下,本次毕业设计也就接近尾 声了, 从刚开始感觉自己没信心做出来, 到后面的不停地去图书馆和网上翻阅查找资料, 直到查找到一篇比较参考意义的文章,才开始有一点思路,老师也满意地接受了我自己 的方案。可谓是山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村啊。我看到了希望,我相信自己能做 出来的,老师也给了我很多鼓励。做毕业设计的时候,是痛苦并开心的。刚看到课题的 时候,觉得很难简直无从下手,直到后面自己不断地去琢磨,一点点请教生产工人和了 解实际的情况。当把开题报告写出来的那一刻,也走上了万里长征的第一步。到现在为 止,毕业设计也进入了最后的修改阶段了。但是我不能松懈,不能辜负老师的帮助。一 定要把毕业设计做到最好,养成一个精益求精的工作态度。 非常感谢这次毕业设计,通过这次毕业设计的锻炼;让我对已学的专业知识温故了 一次。最后,非常感谢我的父母供养我上大学,也很感谢大学里面遇到的可爱的尊敬的 老师们, 也打从心底里感谢我这次毕业设计的指导老师老师, 那么耐心地解答我的疑问, 也很感激给予我帮助的同学朋友们。由于本人知识上的不足,经验上又比较欠缺,也没 有见过实体情况。本设计难免做得很不完善和存在不少问题,但有了这次经历,我对自 己自身的水平有了一定的认知,对于未来到了工作岗位上,我会更加努力地提高自己的 全面素质。

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参考文献

参考文献
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] 张志红.缸体清理翻转装置的设计[J].《铸造设备》 ,2009(4) :357—358. 李育锡. 机械设计课程设计. 高等教育出版社,2013. 王华龙,朱坤雷.胜利油田胜利动力机械集团有限公司.山东,2012. 李向明,谈宇.机床自动化与自动线 [M].北京:机械工业出版社,1983. 张宏甲,黄谊.液压传动 [M].北京:机械工业出版社,1993. 魏兵,熊禾根.机械原理[M].华中科技大学出版社,2011. 杨可帧,程光蕴.机械设计基础(第五版)[M].高等教育出版社,2006. 甘永立.几何量公差与检测[M].上海科学技术出版社,2001. 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社,2002.12 孔凌嘉,张春林.机械基础综合课程设计[M].北京理工大学出版社,2004. 孟少农.机械加工工艺手册.机械工业出版社,1992.01 Malvino A.P.Digital Computer Electronics.McGraw-Hill Publishing Co.,1977. [13] SINGER F L. Engineering Mechanics,Statics and Dynamics [M].3rd ed. New York:Harper & Row,1975. [14] 詹友刚.Solidworks2014 中文版机械三维设计教程. 机械工业出版社, 2014.

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