多功能翻身床的相關(guān)計(jì)算畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)多功能翻身的病床，工作要求如下：Ⅰ液壓缸伸進(jìn)→左側(cè)床板緩慢勻速升起達(dá)到規(guī)定的角度停止→保持在此角度一段時(shí)間后Ⅰ液壓缸退回→左側(cè)床板勻速緩慢下降，與床板齊平→停留一段時(shí)間后Ⅱ液壓缸伸進(jìn)→右側(cè)床板緩慢勻速升起到達(dá)定的角度停止→保持在此角度一段時(shí)間后Ⅱ液壓缸退回→右側(cè)床板勻速緩慢下降，與床板齊平→Ⅲ液壓缸伸進(jìn)→左側(cè)床板緩慢勻速升起達(dá)到規(guī)定的角度停止→保持在此角度一段時(shí)間Ⅲ液壓缸退回→仰座床板勻速緩慢下降，與床板齊平。該液壓系統(tǒng)的液壓缸的伸進(jìn)和退回均為勻速4mm/s，工作負(fù)載為2000N，啟動(dòng)換向時(shí)間△t=5s，a=4毫米每平方，靜摩擦系數(shù)Fs==。速度循環(huán)圖和負(fù)載循環(huán)圖如下圖示液壓系統(tǒng)圖： ①.初選液壓缸的工作壓力液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定的，對(duì)于不同用途的液壓缸，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。參考同類設(shè)計(jì)，初定液壓缸的工作壓力為= MPa。②.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用單作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。設(shè)計(jì)取液壓缸缸體內(nèi)徑等于活塞桿的直徑的三倍，即=3。取液壓缸回油腔背壓為=。當(dāng)壓力油進(jìn)入無桿腔時(shí)，對(duì)活塞產(chǎn)生的推力： () () 式中 —工作過程中最大的外負(fù)載，即活塞桿伸出時(shí)最大的推力； —液壓缸密封處的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率來進(jìn)行估算；—液壓缸的機(jī)械效率，一般=～，設(shè)計(jì)取 =；將各數(shù)值代入公式（）、（），可計(jì)算液壓缸無桿腔的有效面積： === cm 則液壓缸的直徑： === cm= mm 由=3，可求活塞桿的直徑 =/2=設(shè)計(jì)考慮實(shí)際工作條件，設(shè)計(jì)取液壓缸缸體內(nèi)徑=63 mm、活塞桿直徑=32mm。可計(jì)算液壓缸實(shí)際的無桿腔的有效面積：cm③．活塞桿彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，設(shè)定受力完全作用在活塞桿軸線上，主要驗(yàn)算： N 圓截面： m 式中 MPa—活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界的壓縮力，N；—安全系數(shù)，設(shè)計(jì)取=4；—實(shí)際彈性模數(shù)；—材料組織缺陷系數(shù)，鋼材一般取；—活塞桿截面不均勻系數(shù)，一般取；—材料的彈性模數(shù)，MPa,鋼材 =；—液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，根據(jù)實(shí)際安裝取 =2；—活塞桿橫截面慣性矩，m； —液壓缸的支承長度，根據(jù)設(shè)計(jì) =62mm將各數(shù)據(jù)上述公式，可求得： = N N = kN＞=2 kN ∴ 活塞桿彎曲穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。④.液壓缸的工作壓力的確定根據(jù)設(shè)計(jì)選取缸徑和活塞桿的直徑，計(jì)算無桿腔有效面積= cm 有桿腔有效面積= cm。計(jì)算出活塞桿伸出時(shí)所需液壓油的壓力： MPa 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)取液壓缸的工作壓力 = MPa。⑤.液壓缸工作速度確定液壓缸處于工作行程時(shí)：其活塞桿的行進(jìn)速度 v為:式中：v—活塞桿的行進(jìn)速度Q―進(jìn)入有桿腔的流量A—活塞面積代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得：同上當(dāng)液壓缸處于回程時(shí)：其活塞桿的行進(jìn)速度 v為: 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算①.液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚不同而各異。一般設(shè)計(jì)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多數(shù)屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算： ()式中 —液壓缸的壁厚，m； —液壓缸的內(nèi)徑，m； —試驗(yàn)壓力，MPa ,一般取最大工作壓力的（～）倍，設(shè)計(jì)取 ==； []—缸筒的材料的許用應(yīng)力, MPa, 缸筒的材料選用無縫鋼[]=100～110 MPa,設(shè)計(jì)取 []=100 MPa。將各數(shù)據(jù)代入上式()，計(jì)算出液壓缸的壁厚為： 設(shè)計(jì)取 =12 mm。則液壓缸缸體的外徑： mm ②.液壓缸壁厚的驗(yàn)算液壓缸壁厚的驗(yàn)算應(yīng)包括以下四個(gè)方面：（1）額定工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全： MPa ()式中 —額定工作壓力，MPa； —缸筒材料的屈服強(qiáng)度，MPa，設(shè)計(jì)選用缸筒材料為：45鋼，則[]=335 MPa。 —液壓缸缸體的外徑； —液壓缸缸體的內(nèi)徑；將各已知數(shù)據(jù)代入上式()，得： 計(jì)算知：額定工作壓力遠(yuǎn)小于一定的極限值。（2）額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： （～） MPa （～）=（～）=（～）MPa = 式中 —缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，MPa；（3）驗(yàn)算缸筒徑向變形應(yīng)處在允許的范圍內(nèi)： △ D= ()式中 —缸筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa，設(shè)計(jì)取 = MPa；—缸筒材料的彈性模數(shù)，MPa，設(shè)計(jì)取 MPa；—缸筒材料的泊松比，鋼材：=；將已知各數(shù)據(jù)代入上式()，求得： = mm 查手冊(cè)，變形量沒有超出密封圈的允許范圍。（4）驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力是否遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力： = = MPa﹥﹥= MPa式中 —缸筒的爆裂壓力；—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，MPa，設(shè)計(jì)取 =610 MPa；通過以上四方面的計(jì)算知：液壓缸壁厚滿足要求。液壓缸工作行程的長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，選取L=。最小導(dǎo)向長度H的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求: 式中： L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。 液壓缸缸蓋厚度的確定液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度按強(qiáng)度要求進(jìn)行近似計(jì)算：無孔時(shí)： 有孔時(shí)： 式中 —缸蓋的有效厚度，m； —缸蓋止口內(nèi)徑，m； —缸蓋孔的直徑，m； —試驗(yàn)壓力，MPa ,設(shè)計(jì)取 = MPa；則液壓缸無孔后缸蓋的厚度： = mm 液壓缸前缸蓋的厚度： = mm 將計(jì)算的數(shù)據(jù)圓整設(shè)計(jì)取值：后缸蓋的厚度=4 mm；前缸蓋的厚度=5 mm。液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)大于活塞的行程、缸蓋滑動(dòng)支承面的長度與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮端蓋的厚度。活塞的行程等于活塞桿的行程為： mm；缸蓋滑動(dòng)支承面的長度，根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑而定：當(dāng)D〈80mm時(shí)，取=（）D ，設(shè)計(jì)= mm；活塞的寬度一般取=（）D ，故設(shè)計(jì)= mm。則液壓缸缸體內(nèi)部長度： ＋＋= mm 考慮實(shí)際，取液壓缸缸體內(nèi)部長度=770 mm，則缸體外形長度=780 mm。 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。液壓缸的結(jié)構(gòu)形式為活塞缸，其作用方式為單作用液壓缸，即一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)方向依靠重力實(shí)現(xiàn)。液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖如下：液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖1—活塞桿；2—法蘭蓋；3—缸蓋；7—密封圈；缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。設(shè)計(jì)選用缸體與缸蓋的連接形式：法蘭連接，結(jié)構(gòu)形式簡圖如圖法蘭連接結(jié)構(gòu)形式簡圖 法蘭連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于加工、便于裝拆、強(qiáng)度較大、能承受高壓。活塞桿與活塞的連接形式分：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)；組合式結(jié)構(gòu) 又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。設(shè)計(jì)選用：螺紋連接形式。其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置、應(yīng)用較多。活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)采用：端蓋整體式直接導(dǎo)向。其特點(diǎn)：端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋。 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。選用密封圈密封的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低；（2）能自動(dòng)補(bǔ)償磨損；（3）密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠；（4）被密封的部位，表面不直接接觸，所以加 工精度可以放低（5）既可用于固定件，也可用于運(yùn)動(dòng)件。設(shè)計(jì)選用：O 型密封圈，其截面結(jié)構(gòu)簡圖如圖O 型密封圈截面簡圖 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。根據(jù)設(shè)計(jì)的工作要求和安裝位置，選用：首、尾部均采用耳環(huán)的安裝形式。即缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)。、出油口形式及大小的確定液壓缸進(jìn)、出油口設(shè)計(jì)布置在缸體上，液壓缸設(shè)計(jì)無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口設(shè)在液壓缸的側(cè)面，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式選用：螺孔連接，安裝尺寸：M18。 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋的材料和技術(shù)要求如下：材料：QT60002；主要表面粗糙度：液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra=；技術(shù)要求：（1）內(nèi)徑用H9的配合；（2）內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（3）缸體與端蓋采用螺紋連接時(shí)，螺紋采用H6級(jí)精度；（4）為防止腐蝕和提高壽命，～ mm厚的硬鉻，再進(jìn)行拋光，缸體外涂耐腐蝕油漆。材料：45鋼；主要表面粗糙度：活塞外圓柱表面粗糙度為Ra=；技術(shù)要求：（1）外徑D的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半；（2）活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取f7f9配合，內(nèi)徑與活塞桿的配合可取H8。材料：45鋼；主要表面粗糙度：桿外圓柱表面粗糙度為Ra=；技術(shù)要求：（1）材料熱處理：調(diào)質(zhì)2025HRC；（2）；（3）與活塞的連接可采用H8/h8配合。其簡圖如圖 活塞桿簡圖材料：HT200；主要表面粗糙度：配合表面粗糙度為Ra= um；技術(shù)要求：（1）配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（2）端面A、B對(duì)孔軸線的垂直度在直徑1000 mm；（3） mm液壓缸固定處銷軸的材料均采用45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，其許用彎曲應(yīng)力 []=60Mpa，剪切疲勞極限為1)液壓缸上部的銷軸 （1）求支反力根據(jù)靜力平衡方程求得支反力: Fra=F/2=1000N Frb=F/2=1000N Fs=F/2=1000N（2）繪制軸的剪力圖和彎矩圖