液压拉力器设计有设计图纸

'题目液压拉力器一、设计（论文）内容以机械设计、机械制造工艺理论和液压技术为基础，进行液压拉力器的设计。强化学生机械设计和液压技术及理论的应用，培养学生机械和液压系统综合设计能力。二、设计（论文）要求1.拉力器的最大拉力6吨，最大卸轮直径310mm；2.大液压缸活塞杆的直径22mm，活塞杆的行程82mm;3.小液压缸的直径12mm;4.爪钩弯曲部分弦长150mm，爪长11mm，宽为22mm，厚度为6mm；三、设计完成后应提交的文件和图表（一）计算说明部分提交设计技术说明书1份（二）图纸部分提交装配图和零件图,每人A0号工程图3-4张毕业设计（论文）任务书 四、设计进度分配及最后完成日期1.第一周—第二周：资料调研；2.第三周：系统方案设计；3.第四周—第十周：液压系统设计，爪钩设计，零部件设计；4.第十一周—第十二周：撰写技术说明书，绘制打印图纸；五、主要参考资料[1]徐灏机械设计手册—第一卷：机械工业出版社1991[2]徐灏机械设计手册—第二卷：机械工业出版社1991[3]徐灏机械设计手册—第四卷：机械工业出版社1991[4]徐灏机械设计手册—第五卷：机械工业出版社1991[5]吴宗泽罗圣国机械设计课程手册：高等教育出版社1992[6]蔡春源机械零件设计手册：冶金工业出版社1979[7]田克华互换性与测量技术基础：哈尔滨工业大学出版社1996六、备注要求按照规定的设计进度，按时按阶段完成设计任务，每阶段完成后，需由指导老师审核后，方可进入下阶段设计。总设计图完成后，由指导老师审阅批改，经修改无误后，可出图进行答辩。指导教师李洪智教研室主任李伟教研室地址511通讯联系方式李洪智：88028766张严：13796076525固定指导时间每周三、周五下午固定指导地点1#515 摘要在许多大型机械的维修行业中，有时要进行一些轮类物件的拆卸，目前普遍的做法是用机械式的拉力器，有的地方用铁器强行撬，对物件产生很大程度的破坏，而且对工作人员存在安全隐患。因此设计了液压拉力器，设计主要包括二大部分，第一部分是液压系统的设计，第二部分是爪钩的设计。设计重点是液压系统具有超载自动卸荷功能，连接件结构设计和密封，爪钩材料的选择和结构设计。整个设计使液压和机械有机的结合在一起。关键词；液压系统；爪钩；密封，卸荷，连接件； ABSTRACTDuringsomelargemechanicalpreventivemaintenance,sometimesitneedtounloadsomeroundarticles,thewidespreadwayofdoingthisistousemechanicalspringexercisernow.Andinsomeplacesusethestronglineofironwaretopry,butitnotonlydoesseriouslydestroytotheworkpiece,butalsomaybeharmfultotheworkman.Sodesignshydraulicpressurespringexerciser.Thedesignmainlycontainstwoparts;thefirstpartisthedesignofhydraulicsystem,thesecondpartisthedesignofhook.Themajorofthedesigncontainsitmakesthehydraulicsystemhavetheautomaticallyunloadfunctionwhenitoverstressed,thedesignandsealingoftheinterface,thematerial’sselectandorganization’sdesignofthehook.Thewholedesignmakesthehydraulicsystemandmechaniccombinetogether.Keywords:HydraulicSystem;Hook;Sealing;Unload;Interface 目录摘要……………………………………………………………………………………ⅠAbstract………………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论…………………………………………………………………………11.1液压拉力器的发展现状………………………………………………………11.2对选题的研究…………………………………………………………………11.3本章小结………………………………………………………………………2第2章设计原理……………………………………………………………………32.1设计原理………………………………………………………………………32.2拉马的组成……………………………………………………………………32.3机械设计的原则和要求………………………………………………………32.4本章小结………………………………………………………………………5第3章液压系统的设计…………………………………………………………63.1液压系统的设计分析…………………………………………………………63.2小液压缸的设计计算…………………………………………………………83.3油箱的设计计算………………………………………………………………93.4液压油道的设计………………………………………………………………103.5单向阀和截止阀………………………………………………………………113.6螺纹连接的选取………………………………………………………………123.7密封……………………………………………………………………………123.8油箱底座的设计………………………………………………………………123.9活塞杆的导向、密封和防尘…………………………………………………133.10本章小结……………………………………………………………………14第4章机械工作部分的设计……………………………………………………154.1尺寸的确定……………………………………………………………………154.1.1爪钩座…………………………………………………………………154.1.2吊耳……………………………………………………………………15 4.2爪钩头的形状与尺寸的确定…………………………………………………174.3爪钩头受力分析及校核………………………………………………………184.4加紧装置的设计………………………………………………………………194.5螺栓和螺钉的选择……………………………………………………………194.6本章小结………………………………………………………………………19第5章杠杆部分的设计…………………………………………………………215.1四杆机构的设计计算…………………………………………………………215.2连杆长度的确定………………………………………………………………215.3选取连接螺钉…………………………………………………………………225.4本章小结………………………………………………………………………22第6章材料的选择………………………………………………………………236.1爪钩材料的选择………………………………………………………………236.2其他部分材料的选择…………………………………………………………236.3密封圈的材料选择……………………………………………………………236.4本章小结………………………………………………………………………23第7章活塞杆的受力分析及校核……………………………………………247.1活塞杆的受力分析及校核……………………………………………………247.1.1大活塞杆………………………………………………………………247.1.2小活塞杆………………………………………………………………247.2本章小结………………………………………………………………………25第8章螺栓及外螺纹的受力分析及校核……………………………………268.1螺栓的受力分析及校核………………………………………………………268.2油箱外螺纹的校核……………………………………………………………298.3爪钩座内螺纹的校核…………………………………………………………298.4吊耳的受力分析及校核………………………………………………………298.5本章小结………………………………………………………………………30结论……………………………………………………………………………………31参考文献……………………………………………………………………………32致谢……………………………………………………………………………………33 第1章绪论1.1液压拉力器的发展现状在许多大型机械的维修行业中，有时要进行一些轮类物件的拆卸，目前普遍的做法是用机械式的拉马，有的地方用铁器进行强行撬，这种方法很野蛮，对物件产生很大程度的破坏，同时，还费时，费力，而且对工作人员存在安全隐患。即使有的地方使用拉马，但它是纯机械的，用起来很费力。发现问题就要解决问题，因此设计了这套液压式的拉力器，又叫液压拉马，它的工作原理很简单，利用手动液泵使大液压缸中的活塞杆推动轮子所在的轴，同时钩爪拉动轮子，从而使轮子从轴上下来。达到卸轮的目的。它的拉力可以达到6吨，而且机身轻，便携式。单人操作，是一种安全高效的卸轮工具。这种工具会使工人的工作变得更轻松，更有趣，一定会得到广泛的应用。1.2对选题的研究下面简要的介绍一下液压拉马，他是采用液压的推力，从而达到拨出物体的作用，他有液压系统，是由2个液压缸和油箱等元件组成的，使用起来十分方便，通过手柄作用小液压缸，使大液压缸活动，带动爪钩的运动，使物体拔出。小液压缸和大液压缸之间通过单向阀来控制油箱中的油的流向，当手柄作用时，活塞向下运动使小液压缸的油通过油道进入大液压缸中，使大液压缸中的活塞运动。当小液压缸中的活塞向上运动时，油箱中的油进入小液压缸。当小液压缸的活塞不停的运动时，大液压缸不断的充入油，使活塞运动。 由于使用了单向阀大液压缸中的油不能回到小液压缸中。小液压缸中的油也不能回到油箱中，确保了液压系统的运行。当拉拔完毕后。通过截止阀，把大液压缸中的油放回油箱中。通过手柄的小作用力从而达到拉动大物体的作用。这就是液压拉马的省力之处。爪钩对与拉马来说是相当重要的。爪钩的形状。直接决定拉拔物体的大小，形状。因此一般的拉马都有好几套爪钩，他是靠螺栓和爪钩座连接的，可以根据需要随时更换。比如拉拔轴承，采用正常的爪钩就可以，拉履带销轴就得用长一点的爪钩，把销轴顶出来，拉马不仅仅只能拉拔，还可以顶。但要注意，无论在什么情况下，都不要超过拉马的使用范围。如果过载了，将直接导致拉马的损坏，如果操作不当的话，还可能伤及人员，拉马的型号上都明确的标处它的过载量，当遇到确定不了大概作用力的时候，尽量使用大一点型号的拉马，以保证安全。拉马要经常维护，换油封，更换机油等等，能有效的增加它的使用寿命。新的或久置的液压拉马，因油缸内存有较多空气，开始使用时，活塞杆可能出现微小的突跳现象，可将液压拉马空载往复运动2-3次，以排除腔内的空气。长期闲置的拉马，由于密封件长期不工作而造成密封件的硬化，从而影响拉马的使用寿命，所以拉马在不用时，每月要将拉马空载往复运动2-3次。随着科技的发展，拉马也将不断的像更高效、更实用的方向发展，并将在维修行业得到更加广泛的应用。另外今后的拉马将改手动为自动，将更加省力。在将来更加小巧的拉马必然能出现，随着纳米技术的出现，各种小型纳米机器的出现，我想也将会用到纳米拉马的。另外拉马的改进不一定就是改进他的体积和大小，它的材料也有待进一步改善，总体的布局也可以改造，在结构上彻底的改变拉马，使其能够达到一机多用，不单单是拉拔物体，也可以将其改造成为用来维修的多用机器，比如拧螺丝，焊接等等。目前可以简单将其改造成为一个液压千斤顶，这是比较容易的。拉马以后在结构和形式上都将得到改进。这是以后发展的方向，只有有好的工具才能在日常中更好的维护机器。在今后的高科技时代，高科技的维修工具是不可少的。拉马的改革和创新也是时代发展的必然。1.3本章小结这章主要是对过去拉马发展的分析，和对选题的研究。 第2章设计原理2.1设计原理以液压起动杆直接前进移动，故推动杆本身不做转动。钩爪座又可以随螺纹直接做前进后退的调距，操作时只要把手前后小幅度摆动，油压起动杆前移，钩爪相应后退，把被拉物体拉出，也可以把物体顶出。2.2拉马的组成1.液压系统2.爪钩3.手柄4.连接件2.3机械设计的原则和要求机械系统设计的最终目的是为市场提供优质、高效、物美价廉的物品，在商品的竞争中取得优势、赢得客户和经济效益。产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平。产品设计是关键。没有高质量的设计就不能有高质量的产品。2.3.1功能合理一项产品的推出总是以社会需要为前提而产生的。如果没有需要就没有市场，从而就失去了产品存在的价值和依据。产品应不断的更新以适应市场的变化，否则，将会滞销、积压，造成浪费，影响企业的经济效益。所以设计必须确立市场观念，以社会需求作为基本的出发点。在设计的每一个阶段都应该进行价值分析，采取多种方案进行经济比较，以取得最佳方案，向用户提供成本低，功能好的产品。通常，随着功能的增加，产品的成本会随之而上。所以设计师必须进行市场调查和到用户家中访问，查清当前市场的需求和预测今后的需求。掌握现有和潜在的竞争对手的动向，确定自己的方法和策略，然后对产品进行功能分析，满足使用的要求，剔出不必要的功能，添加新颖的功能，恰到好处的利用外观功能的原则，力求使产品达到更加物美价廉的境地。2.3.2可靠性可靠性是衡量系统质量的一个重要指标。可靠性是指系统杂规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 提高系统得可靠性的最头效的方法是进行可靠性设计。进行可靠性设计必须掌握影响可靠性的各种设计的变量的分布特性和统一数据。目前，可靠性的技术已开始用语机械系统的设计。标准化是提高可靠性的一项重要措施。标准件的结构工艺和可靠性一般都比较好，所以应尽量选用标准件、规格件和通用件，以提高机械系统寿命。简化系统和简化零件，部件的结构，减少质量和部件的数量提高系统得标准化程度，对系统的寿命提高有很大的帮助。2.3.3经济性合理的确定可靠性要求和安全系数值。产品可靠性越高，要求产品的加工越复杂，要求的成本也越高。因此在进行可靠性设计时，一般要符合实际，不能为了盲目的追求高可靠性，而忽视了产品的成本。在尚无条件进行可靠性设计时，应尽量估计他的强度和载荷。在选取系数时取值应该较大，对可靠性要求低的应该取小值。2.3.4安全性系统的安全性包括两方面：系统本身的安全性；人机安全。机械系统执行预期功能的安全运行时机械系统本身的安全。如，必须满足刚度，强度，耐磨性，稳定性等。为此，应该根据工作环境及机械本身的要求，按有效规范和标准进行计算和设计。为了避免由于意外原因造成故障而失效，需要过载保护，安全互锁等装置。再者，噪声和震动也是对环境的重大危害。因此，降低噪声和震动也必须在设计中考虑到。2.3.5设计题目的分析根据设计题目的要求简单对拉马进行分析，它的结构比较简单，构造不是十分复杂的，并和液压千斤顶比较相似，这就给设计奠定了基础，头脑中的思路也比较明确，下面主要就是分析各类结构的设计要点，液压系统的设计，此套设备中最主要就是液压系统，他直接决定这个器械的好坏。根据任务书中的有关数据，能够知道，他包括2个液压缸和一些零部件，可以分析得出这是个由小液压缸推动大液压缸中的活塞产声的力，从而达到预期的效果，结构大概应该是有一个手柄，通过他的作用使小液压缸中的活动运动，使油箱中的油进入到大液压缸中，使得大液压缸的活塞运动，从而带动爪钩，起到拉拔的作用。在就是爪钩的设计，这也是设计的重点，包括材料的选择，以及长度、角度的计算，拉马效率的高低也全在于爪钩的好坏，一个拉马如果爪钩的质量比较差的话，直接影响它的使用寿命。 由于爪钩头经常和要拔的器件相接触，因此磨损比较快。所以选择的材料要比较坚硬，耐磨损。另外其硬度也要比较高，抗拉性能要好。在设计过程中要使用的螺栓也要经过仔细的计算才能选用，当拉马工作时，所有的力都由螺栓承受，因此要选用适当的螺栓。另外就是爪钩座的设计，它是靠螺纹和油箱外面连接的，因此选择的材料，和螺纹的深度都有要求，必须得能够承受巨大的拉力，如果出现脱扣，将直接造成拉马的损坏。这些都是设计中的重点，直接决定设计成果的好坏，是都应该在设计前做好考虑的。在一个就是油箱的设计和连接问题，油箱在拉马的外面，在外面就是爪钩座了，因此要考虑油箱的厚度，能否承受住6吨的压力，还有就是注油孔的设计，还有油箱底座的设计，这些都是关键的问题，在设计中都应仔细的考虑。2.4本章小结这章主要是对拉马的设计原理进行了分析，在就是有关一些机械设计产品规则和要求，最后对拉马的设计进行了设想。 第3章液压系统的设计3.1液压系统的设计分析这套液压系统中有二个液压缸、二个活塞，主要得确定它们的参数，还有油箱、油道的设计和盖板弹簧，单向阀等等。首先是液压缸，根据说任务书能确定一些数据，在通过计算确定其长度和壁厚。小液压缸和大液压缸差不多。然后设计活塞也包括长度材料等关于油箱主要设计大小厚度。具体设计见下面。因为液压分离器的液压系统与液压千斤顶的原理相似，故部分数据可采用YQI5B液压千斤顶的数据，其具体技术规格如表3.1表3.1液压千斤顶尺寸型号起重吨活塞直径泵芯直径手柄作用力YQI5B535mm12mm32公斤3.1.1计算液压缸的负载1计算工作负载根据任务书可知最大拉力为6吨。摩擦负载和惯性负载（可忽略）液压缸机械效率取η=0.953.1.2确定液压系统的参数选定液压缸为活塞式液压缸（活塞仅能单向运动，其反向运动需要外力来完成）。本套液压系统结构比较简单，要求精度刚度也不是很大，只要用一般的液压缸就可以满足使用要求，所以这重液压缸正好适合这套液压系统。所以选定：如下图 图3.1活塞式液压缸1)初选液压缸工作压力P根据参考资料YQI5B型千斤顶，系统的压力为600公斤/平方厘米2)计算液压缸尺寸由任务书知，大液压缸活塞杆的直径为22mm。依据《工程机械液压与液力传动》中对液压缸活塞杆的尺寸设计中表3-3，知d=0.7D,得出D=d/0.7=22/0.7=30mm其中，d---大液压缸活塞杆的直径D---液压缸内径所以，大液压缸活塞的直径为30mm。3.1.3确定大液压缸的壁厚和长度（材料为45号钢）材料的选择：液压缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的力学性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需焊接时，则应采用焊接性能较好的35钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45钢，并应调质到241～285HB。缸筒内径选用H8、H9或H10配合。内径的表面粗糙度，当活塞采用橡胶密封圈时，取0.4-0.1。缸筒内径的圆度和圆柱度1)确定大液压缸的壁厚:t(壁厚)≥PpD/()Pp-实验压力额定压力Pn≤16Mp时，Pp=Pn×150%Pn＞16Mp时，Pp=Pn×125%D-缸的内径D=30mmδp-缸体材料许用的应力δp=δb/S其中δb为材料的抗拉强度。S为安全系数，推荐在3.5-5范围内，一般S=5。铸钢=（100-110）Mp所以t(壁厚)≥PpD/(2δp)≥1.35mm 参考《机械零件设计手册》表31-8D外径=36mm所以t=3mm2)确定大液压缸的长度根据活塞杆的行程为82mm,初步确定液压缸的长度为130mm。3)液压缸的储油量液压缸的储油量V为V==0.0006式中，V——液压缸的储油量（）A——液压缸的作用面积（）S——液压缸行程（m）3.2小液压缸的设计计算1)小液压缸直径的确定:运用类比法，参考YQI5B液压千斤顶的缸的直径，小液压缸缸的直径d取12mm。2)小液压缸壁厚的确定:根据公式t(壁厚)≥PpD/(2δp)Pp-实验压力额定压力Pn≤16Mp时，Pp=Pn×150%Pn＞16Mp时，Pp=Pn×125%D-缸的内径D=12mmδp-缸体材料许用的应力=其中为材料的抗拉强度。S为安全系数，推荐在3.5-5范围内，一般S=5。铸钢=（100-110）Mp所以t(壁厚)≥≥0.54mm考虑到螺纹部分的连接t取4mmt=4mm3)小液压缸长度的确定根据体积不变公式π(D/2)²H=π(d/2)²hnD-大液压缸的直径H-大液压缸活塞的行程d-小液压缸的直径h-小液压缸活塞每次的行程n-大液压缸完成一次行程小液压缸的形程数，在这里n取30n=30D=30mmd=10mmH=83mmn=30 将数据代入公式算出h=24.6mm考虑到液压缸的螺纹连接部分以及与杠杆的连接h取45mm4)液压缸的储油量液压缸的储油量V为V=AS=0.000001式中，V——液压缸的储油量（）A——液压缸的作用面积（）S——液压缸行程（m）3.3油箱的设计计算由于油箱直接和大液压缸连接，又直接和爪钩座连接，因此他承受着所有的拉力，根据经验，确定油箱的壁厚为3.5mm，油箱的内径为48mm。油箱的高度的确定，根据油箱和大液压缸的几何关系可以确定油箱的高度（油箱和大液压缸的位置关系见图3.2，油箱的密封问题在这里也应该解决，油箱盖板的密封是用O型圈。在就是油箱的注油问题，它有一个小孔和大液压缸相连接，直径是3mm。图3.2油箱油液的高度H=πD/[π(D²-d²)]=86mm油箱的长度L=130mm 1、油箱盖板的设计计算（油箱盖板的尺寸见图3.3）盖板的内外径由大液压缸的外径和油箱的内径确定。图3.3油箱盖板O形圈A，B的选择，查《机械零件设计手册》O形圈A:M36-AO形圈B:M48-B查《机械零件设计手册-液压传动和气压传动》H=1.5mmB=2.5mma=2.5×3＝7.5mm2、盖板弹簧的选择弹簧选用普通圆柱螺旋弹簧弹簧刚度的计算kx=ρ（液）gv（液）+ρ（盖板）gv（盖板）+P(封)查《机械设计手册》ρ（液）-850-960kg/m³ρ（盖板）-7.85g/cm³P(封)-密封装置处的摩擦力查手册P(封)=0.03PP弹簧的推力x-弹簧的压缩量x=H（油液的高度）=86mm将数据代入公式算出k=0.012N/mm选择的弹簧如下表3.2表3.2弹簧材料截面直径弹簧中径自由度弹簧刚度0.1mm40mm80mm0.02N/mm3.4液压油道的设计 油道内径的确定:根据《机械零件设计手册》d≥[4Q/(πv)]0.5Q-液体流量m³/sv+流速-吸油管v≤1-2m/sv取1m/s压油管v≤3-6m/s回油管v≤1.5-2.5mQ=A1l1nA1-小活塞的面积（12mm）l1–行程(15mm)n-单位时间内活塞的往复次数（30次/分）算出Q=847.8mm³/s所以d≥[4×847.8mm³/(3.14×1×10mm/s)]0.5d≥1.342d取3mm3.5单向阀和截止阀3.5.1单向阀单向阀在这里的作用的非常大的，直接关系到液压系统能否正常运行，当小活塞运动时，油箱中的油进入小液压缸中，为了防止他又回流到油箱中必须使用单向阀，大液压缸和小液压缸之间同样使用单向阀。确保油的单向流动。参考YQI5B型液压千斤顶及<<机械零件设计手册>>,可以确定单向阀的结构如图3.4所示图3.4单向阀3.5.2截止阀 当工具工作完毕后，必须对其进行泄压，为下一次工作做好准备，这就用到了截止阀，另外截止阀在这里还能起到过载保护的作用。如果被拉的工件超过了拉马的最大使用形程。截止阀就自动泄核。参考YQI5B型液压千斤顶及<<机械零件设计手册>>,截止阀的结构如图3.5所示图3.5截止阀3.6螺纹连接的选取拉马的连接大多是依靠螺纹连接，而且各零件之间连接都是依靠螺纹。因此螺纹的选用必须符合使用要求。根据《机械设计手册》，螺纹连接部分选用梯形螺纹，具体如下。小液压缸螺纹连接部分：GB-5796-86Tr18×2-7H大液压缸螺纹连接部分：GB-5796-86TR36×1.75-7H3.7密封密封装置用来防止液压元件和系统的内、外泄漏。泄漏使系统的容积效率降低，严重时会建立不起压力而无法工作；外泄漏还会弄脏设备，污染环境。因此，密封装置对保证液压系统正常工作起着十分重要的作用。大、小液压缸的底部密封选用矩形密封圈，其余部分选用O型圈密封。O形密封圈的外形，一般用耐油橡胶制成。O形密封圈安装时有一定的预压缩量，同时受油压作用产生变形，紧贴密封表面而起密封作用。当压力较高或密封圈沟槽尺寸选择不当时，密封圈容易被挤出而造成严重的磨损。3.8油箱底座的设计 在这套设计中，油箱底座的设计非常重要。至于它的形状与尺寸是通过油箱和大液压缸的形状和尺寸设计完成之后才定下来的。 至于油箱底座的材料，由于它和油箱及大液压缸是螺纹连接，而大液压缸和油箱的材料都是45钢，为了使连接紧密，可靠，故油箱底座也使用45钢，而且由于油箱和大液压缸的连接螺纹都选用的梯形螺纹，所以油箱底座连接处的螺纹同样选用梯形螺纹。毡圈油封及槽查《机械设计课程设计手册》，毡圈的形状如左图所示：由大活塞杆的直径d=22mm，选毡圈厚度为B=35mm,D=32mm,d1=21mm,,故毡圈的宽度为(D-d1)/2=11/2=5.5mm。同样查〈机械设计课程设计手册〉，槽形设计：其中，d为大活塞杆的直径，b1为槽的小头宽度b1=3mm,b2为槽的大头宽度b2=4.3mm,槽深为(D0-d0)/2=5mm.3.9活塞杆的导向、密封和防尘一，导向安装活塞外圆的导向环，具有精确的导向作用，并可以吸收活塞运动s时产生的侧向力。查《机械设计课程设计手册》，采用缸盖导向。这种方法的优缺点：优点：可减少零件数量，装配简单。缺点：磨损快。但由于缸盖与缸体是通过螺纹连接的，故拆卸较为方便，在更换时比较容易二，密封同样查《机械设计课程设计手册》，采用O型密封圈加以密封。结构如下图 图3.6O型密封圈这种密封方法的特点：结构简单，同时还兼有防尘的作用。3.10本章小结液压缸的技术要求：缸筒的内径选用H8配合。内径的表面粗糙度取0.4到0.1。缸筒的内径圆度和圆柱度公差选8级精度。缸筒端面T的垂直度公差选7级精度。为防止腐蚀以及其他一些使用的特殊要求，刚筒内表面可镀络，镀后抛光。活塞的结构只要考虑与刚筒内壁的滑动和密封，以及与活塞杆之间的连接和密封。活塞的结构形式取绝于密封件的形式。活塞和刚筒的密封这里选用O型圈进行密封。安装活塞外圆的导向环具有精确的导向作用，并可以吸收活塞运动时产生的侧向力。这里活塞的材料选择45号钢。活塞的技术要求：活塞外径D和内孔D的径向跳动公差选7级。端面T对内孔D轴线垂直公差值选7级。活塞D的圆柱度公差值按10级计算。 第4章机械工作部分的设计4.1尺寸的确定4.1.1爪钩座爪钩座的形状如下3个尺寸和形状都相同的吊耳图4.1爪钩座4.1.2爪勾座和吊耳爪钩座是安装在油箱外面的，和油箱之间是由螺纹连接的。初定爪钩座的外径为65mm，等同于连接装置的外径。油箱的外形尺寸，即壁厚为35mm，直径为55mm，梯形螺纹齿深为1.75mm，故爪钩座的壁厚为6,75mm。具体见图。对于吊耳，形状见下图。图4.2吊耳初定：吊耳的长为35mm，宽为30mm，厚度为10mm，由于与连接板之间是靠螺栓连接的，故吊耳上面有一个直径为8mm 的圆孔，具体位置见上图。又因为爪钩要与吊耳进行相互挤压转动，所以吊耳的一端要有一个圆弧，定这圆弧的半径为15mm，具体形状与尺寸见上图。4.1.3连接板连接板是连接吊耳与工作装置爪钩，从而是动力装置与工作装置一起达到工作的目的。其形状与尺寸见下图图4.3连接板其中，连接板的长度L为100mm，宽度h为20mm，由于要与吊耳相配合，所以在连接板的两端各有一个直径为8mm的圆孔，圆孔的圆心到联接板的距离是5mm，而连接板的厚度为6mm。对于它们的材料都定为45钢，因为45钢的强度比较合适。4.1.4爪钩爪钩是最重要的工作装置。它的形状与尺寸直接关系到本套装置所能工作的范围，即所能卸的轮的最大直径和厚度。借鉴了很多已有产品的形状与尺寸设计了如图所示的爪钩形状，并依据爪钩座，吊耳，联接板的尺寸和任务书上所要求的部分尺寸定爪钩的尺寸。形状见下图（1）L1:（图中的情况是爪钩自然垂下时）a=35-14+24/2=33mmc=100-24=92mmb=86mm（根据勾股定理）图4.4爪钩考虑到要有伸出部分，定L1=100mm (2)L2L2的长度只与此设备所能卸的轮的最小厚度有关，而且任务书上并未对此提出要求，所以定为50mm，待到设计完成后再计算出最小厚度。（3）L3L3的尺寸是任务书给出的，它相当于是图中所示圆弧的弦长。由于任务书上要求所卸轮的最大直径为310mm,所以L4=155mn,L3/2=76mm.,根据勾股定理求出R=173mm。所以弧是半径为173mm，弦长为152mm的弧。4.2爪钩头的形状与尺寸的确定4.2.1形状（见下图）图4.5爪钩头2，借鉴了“上海神模器具厂”的液压拉器的爪钩头的形状，采用这种带有台阶式的爪钩头形状。可根据不同直径的轮子用不同的台阶，加上爪钩饶吊耳的转动，可调台阶与被卸轮的端面完全接触。4.2.2尺寸由于在任务书中大致尺寸已给出，即爪长为11mm，宽为22mm，厚度为6mm，现定有5个台阶，即每个台阶宽为22mm，长为2mm，高度为1mm。具体见下图 图4.6爪钩头的尺寸4.3爪钩头的受力分析及校核4.3.1受力分析在爪钩拉轮子的过程中，轮子将给爪钩头一个向下的压力，此力的最大植为2吨力（已知），而受力面积为A=22×2=44mm²受力情况见下图图4.7爪钩头的受力分析4.3.2校核根据前面的经验，这种情况只要满足式子σs=F/A≤[σ](1)由式子得出A≥F/σs(2)只要满足式子（2）即可。其中，σs__屈服强度[σ]—许用压应力对于20CrNi，屈服强度（σs）为590Mpa,A-F/σs=2000×9.8÷590=33,22mm²≤44mm²所以，爪钩头的形状及尺寸是满足使用要求的。 4.3.3对爪钩体的校核首先分析，由于对弧形体的受力很难进行分析，所以把弧形部分近似看成是直体。根据公式：Ób=F/t(D-d)其中，t---爪钩体的厚度D—爪钩体的宽度d---圆孔直径σb—抗拉强度查《机械设计课程设计手册》，对于20CrNi,σb=785Mpa.因此，σb=F/t(D-d)=2000×9.8÷10×(24-8)=122.5MPa≤785Mpa在无孔段，A=24×10=240mm²σb=F/A=2000×9.8÷240=81.7MPa≤785Mpa.所以，爪钩是非常满足使用要求的。4.4加紧装置的设计加紧装置是防止爪钩座松动，起到保险和稳定的作用。因此采用一个环结构的零件内圈带螺纹。能很好的起到保险的效果。4.5螺栓和螺钉的选择查《机械设计课程设计手册》，螺栓选六角头螺栓，GB5782-86-M8×22螺钉选为GB1327-88-M6×104.6本章小结 这章主要是确定爪钩座和爪钩，确定其尺寸，爪钩头和爪钩的材料选择相当重要直接关系到拉马的使用寿命。爪钩尺寸和形状的确定也极其重要，关系到他的最大和最小爪夹半径。在有就是它们的受力分析和校核。材料的选择和尺寸的选择决定着它的极限使用寿命。做好校核是很重要的。在就是螺栓的选择，它在工作中承载着所有的受力，必须得选用适当大小的螺栓才能保证工作的进行。在一个就是加紧装置，由于爪钩座的连接是靠螺纹，时间长了有可能松动，有了这套加紧装置，可以确保其不松动，增加了安全系数。确定爪钩的形状得经过大量的计算，以保证他在工作中不打滑不松动，而且承受巨大的压力不损坏。这些在上面都有所阐述。这章着重的介绍如何设计的爪钩以及螺纹螺栓的选用等，是机械设计的基础。这章是设计的重点，主要是对爪钩的设计，一些材料的选择，是重中之重。液压系统和爪钩是2个重要组成部分。这也是机器能否做好的重要指标之一。 第5章杠杆部分的设计5.1四杆机构的设计计算四杆机构的材料要求比较低，因为他是和手柄相连的，作用力很小，因此可选用45号纲，厚度为3mm,宽度为20mm,根据其极限位置和行程来确定其长度，其具体结构及尺寸见下图。连杆的转角去45度，上转角为30度，下转角为15度。图图5.1四杆机构结构简图中35mm是小液压缸的长度减去螺纹部分的长度，25mm是小液压缸的活塞行程。计算各个连杆的长度asina15°+asin30°=24.6mma=24.6/(sin15°+sin30°)a=29.8mm取a=30mmc=acos30=25.98mm取c=26mmb=25mm+35mm-asin30°=45mm5.2连杆长度的确定图5.2四杆机构图 根据杠杆的原理F1L=F2aF1-人手的作用力取2.5公斤F2–小活塞的作用力，参考YQI5B型千斤顶为公斤32L-杠杆的长度将数据代如公式L=F2a/F1=384mmL取400mm5.3选取连接螺钉螺钉是用来连接连接杆的，它的要求不是很高，因为它是和手柄及小液压缸连接的，因此选用一般的通用型螺钉就可以满足使用要求。查《机械设计手册》第三卷螺钉选取六交头铰制孔用螺栓GB1327-88M6×125.4本章小结这章主要是对四杆机构的设计和计算,主要是对手柄的选择。在就是选取螺钉. 第6章材料的选择6.1爪钩材料的选择选择材料从使用，工艺和经济三方面来考虑。6.1.1使用要求由于爪钩的尺寸取决于强度，且尺寸和重量又有所限制，由于爪钩直接和被拉拔物体接触，故应选用强度要求较高的材料。经济性由于对于爪钩来讲，强度为主要条件，可以选用强度较高而价格稍贵的材料，或用价格低的材料而加大零件尺寸，可是由于爪钩的形状和重量不允许加大，故只能选用价格较贵的材料。6.1.2工艺性同样的结构材料，如果采用先进而合理的热处理工艺，则其强度性能可以成倍的提高。由于20GeNi具有高强度，高韧性，良好的淬透性，经渗碳及淬火后，心部具有韧性，表面硬度较高，切削性尚好，一般经渗碳及淬火回火后使用。6.2其他部分的材料选择其他部分的材料，除了几个密封圈之外，全都选择了45钢，因为它的强度很好，而且这样一来，在准备材料时会有很大的方便，而且使用寿命会很长。再有，在对这些部件进行校核时也不难发现45钢是很适合工作要求的。6.3密封圈的材料选择在这套设备中有两种密封圈，即O型和矩型。两种密封圈的主要材料都是橡胶，只是规格不同。其中，O型密封圈采用矩型密封圈采用。6.4本章小结这章主要是材料的选择,比如爪钩头的材料的选择就得选择比较好的材料.其他一些就选用45号钢. 第7章活塞杆的受力分析及校核一般情况下，活塞杆的材料是要求很高的，在汽车的缸和活塞，活塞的耐高温和强度是非常大的，由于本设备不是要求非常的高，在考虑到强度的要求，决定使用45钢。45号钢的强度和硬度都满足使用要求。7.1活塞受力分析和校核7.1.1大活塞杆在工作过程中，大活塞杆所受到的力是被卸轮所在轴施加给它的轴向压力。而这轴向力的产生是由于爪钩钩轮子所产生的反作用力。所以，这轴向力的最大值应从任务书中得出，即F(最大)=6吨力=6000×9.8=58800N因此，只要满足式子σs=F/A≤[σ]便可以。其中，σs—屈服强度A—大活塞杆的面积[σ]—许用压应力查《机械设计课程设计手册》，对于45钢来讲，[σ]=355Mpa所以，σs=F/A=58800÷(3.14×22²÷4)=154.8Mpa≤355MPa所以，大活塞杆满足使用要求。7.1.2小活塞杆对于小活塞杆来讲，在整个工作过程中，只受到压杆等连接装置给予它的拉或压力，而这力的大小也已经是设计好的。在对四杆机构进行设计的过程中，这种力已经确定为32N，所以依就是上面的校核公式，即σs=32÷(3.14×5²) ≤355Mpa所以，小活塞杆也满足使用要求。受力情况如下图所示：图7.1小活塞受力示意图小液压缸、活塞和手柄相连接，受力很小，肯定满足使用要求。要注意的是螺纹的选用，因为他将直接和大液压缸相连接，螺纹的选择在上面有所介绍。7.2本章小结这章主要是对活塞的校核的计算，包括大活塞和小活塞。 第8章螺栓及外螺纹的受力分析及校核8.1螺栓的受力分析及校核螺栓同时受到连接板和爪钩的方向相反的两个力的作用。受力简图如下图所使示图8.1螺栓受力图由于螺栓的受力长度和其直径相比并不是很大，因而螺栓的弯曲变形很小，其主要变形是沿受剪面m-m和n-n发生错动。图8.2画出受剪面m-m附近的错动情况。图8.2螺栓剪面受力图这种相邻截面间的相互错动称为剪切变形，受剪面n-n附近的错动与此类似。我们先利用截面上出现的内力，将螺栓假想沿m-m打开，我们考虑左部（图8.3）由于左段受有相下的力F/2，所以右段给左段的作用力是位于截面m-m之内的力Q，此力称为剪力。 图8.3螺栓截面受力图由图3的平衡得出Q=F/2。此剪力Q是截面m-m上的切应力合成的结果。n-n截面上的剪力也为F/2因为螺栓受力是对称的。螺栓由于受剪面附近的变形极为复杂，切应力再截面上的分布规律很难确定，因此在工程上为简化计算，假想切应力在受剪面上均匀分布。以A表示受剪面的面积，则，τ=Q/A其中，A=πd²/4,d为螺栓的直径。为确保螺栓不被剪断，必须是受剪面上的切应力不超过材料的许用切应力。于是剪切强度条件写为τ=Q/A≤[τ]对于钢材，工程上常取[τ]=(0.75-0.8)[σ]。[σ]是钢材的许用拉应力。对于螺栓除了进行剪切计算外，还要做挤压计算，图3画出了螺栓左段，它的上个半圆柱面同拉杆圆孔表面互相挤压着，这部分表面就叫挤压面，挤压面上每点处单位面积的挤压面，沿半圆挤压应力的分布。为保证螺栓和拉杆在挤压面处不产生显著的塑性变形（如拉杆孔由圆变为长圆）。要求挤压应力不许超过许用应力。在工程上，对于圆柱面挤压，采用过圆柱的直径截面面积作为挤压面积Aiy，并且假定挤压面积上的挤压应力是均匀分布的。于是挤压强度条件为σiy=Fiy/Aiy≤[σiy]其中，Fiy为挤压力对于螺栓左段,Aiy=d.t/2,Fiy=F/2.对于螺栓中段,Aiy=d.t,Fiy=F.许用挤压应力[σiy]应根据实验来确定。对于钢材大致可取[σiy]=(1.7-2.0)[σ], 这里[σ]是钢材的拉伸许用应力。由于所选的材料是45，查《机械设计课程设计手册》，45的拉伸许用应力为600MPa。校核：1，对于螺栓左段Aiy=d.t/2=8×6÷2=24mm²Fiy=F/2=1吨力=1000×9.8=9800Nσiy=Fiy/Aiy=9800÷24=408Mpa≤600MPa所以，满足使用要求。2，对于螺栓中段Aiy=d.t=8×6=48mm²Fiy=F=2吨力=2000×9.8=19600Nσiy=Fiy/Aiy=19600÷48=408Mpa≤600Mpa对于螺栓右段Aiy=d.t/2=8×6÷2=24mm²Fiy=F/2 =1吨力=1000×9.8=9800Nσiy=Fiy/Aiy=9800÷24=408Mpa≤600MPa所以，满足使用要求。本产品的设计螺栓的作用是非常大的，因此一定要对他校核，他承载着所有的力，经过一系列的校核，确定它是满足使用要求的。8.2油箱外螺纹的校核油箱外螺纹承载着整个系统的受力，由于以螺纹连接，所以必须考虑螺纹的受力和校核，如果螺纹不满足使用要求，将有不良的后果。由任务书上知A最大为6吨力，至于螺纹的受力面积为A=(D²-d²)/4D----油箱外径（由所选的梯形螺纹查出）d-----螺纹底径（由所选的梯形螺纹查出）因只受压力，所以只要满足式子σ=F/A≤[σ]即可其中，[σ]为许用拉应力查《机械设计课程设计手册》，得[σ]=600Mpa所以，σ=F/A=6000×9.8÷3.14÷(55²-51.5²)=200,96≤600Mpa,所以，此螺纹是满足使用要求的。8.3吊耳的受力分析及校核吊耳在整个工作过程中，当爪钩向上拉被卸轮的时候，吊耳只受到了来自螺栓给它的向下的压力。见下图图8.4吊耳受力分析 而且，压力最大时是当达到任务书上的最大拉力6吨力时，即每个爪钩的拉力为2吨力，这时最大压力为2吨力。吊耳的受力面积为AA=d.td---螺栓直径t---吊耳的厚度校核；同样只要满足σs=F/A≤[σ]即可σs---屈服强度[σ]—许用压应力查《机械设计手册》，对于45钢，[σ]=355Mpa那么，σs=F/A=2000×9.8÷80=245Mpa因此，吊耳的内螺纹是满足使用要求的。8.4本章小结本章是对设计中的零件做校核，主要是螺纹，爪钩头、吊耳等。校核的目的是为了确保零部件能满足使用要求。不至于过载而损坏。 结论液压拉马主要应用在一些大型机械的维修和装配中，用于拆卸一些机械设备中的皮带轮、齿轮、轴承等圆状工件，这些工件都是过盈配合，连接比较紧密，人工拆卸比较费力。它的设计主要分为二大部分，第一部分是液压系统的设计，主要是液压缸的选择和油箱的设计和一些连接件的设计。第二部分是爪钩的设计，主要是材料的选择和螺栓的选择等。它的原理是以液压起动杆直接前进移动，故推动杆本身不做转动。钩爪座又可以随螺纹直接做前进后退的调距，操作时只要把手前后小幅度摆动，油压起动杆前移，钩爪相应后退，把被拉物体拉出。参考文献 [1]徐灏机械设计手册—第一卷：机械工业出版社1991[2]徐灏机械设计手册—第二卷：机械工业出版社1991[3]徐灏机械设计手册—第四卷：机械工业出版社1991[4]徐灏机械设计手册—第五卷：机械工业出版社1991[5]吴宗泽罗圣国机械设计课程手册：高等教育出版社1992[6]蔡春源机械零件设计手册：冶金工业出版社1979[7]田克华互换性与测量技术基础：哈尔滨工业大学出版社1996[8]何存兴.液压传动与气压传动[M].武昌：华中科技出版社，2000[9]张利平.现代液压技术应用[M].北京：化学工业出版社，2004致谢由衷感谢我们的指导老师李洪智 教授，在他的悉心指导下我们顺利完成了我们的设计。李老师渊博的知识、严谨的治学态度和诲人不倦的育人精神将使我终生受益。设计开展的每一个阶段无不凝聚着李老师的无私奉献和辛勤劳动。在此谨向李老师致以最崇高的敬意和感谢。还要特别感谢其他在本次设计过程中给予帮助的老师，使我们顺利地完成了本次设计。伴随我四年生活的老师和同学，在生活上和学习中给了我莫大关心和帮助。在此向他们表示最诚挚的谢意。'