液压扳手设计说明书

1、毕业设计说明书题目：液压扳手指导老师：班级：姓名：精品文档1欢迎。下载AbstractIn the energy, the transportation, the metallurgy, the chemical industry, the mine and other professions equipment setups, in the overhaul work, the assembling and dismantling big specification bolt quite is difficult; Somebolts install in the spatial extre

2、mely small and narrow place are unable with to lengthen the arm of force or with the method fastening and the disassemblage bolt which hammers; Some equipment long-term use in the quite moist place, the bolt rusts away seriously is unable with the artificial disassemblage, thus overhauls with diffic

3、ulty; In elevated duct and on high altitude equipment skeleton fastening and disassemblage bolt, staff although wears the safety belt also with difficulty to use the strength, must safely complete the work to be extremely difficult; According to the equipment management authoritative organization st

4、atistics, has above 50% in the equipment movement breakdown is because the bolt question causes, but creates the equipment significant accident because of the bolt question the quantity also extremely astonishing, therefore the new equipment setup and the overhaul standard fasten to the bolt the mom

5、ent of force request quite is strict, but meets the requirements with difficulty with the artificial method.Above the hydraulic pressure torque spanner solves the question ideal tool. This tool the high-pressure oil which produces with the necessary ultrahigh voltage hydraulic pump takes the power,

6、automatically completes the bolt the fastening and the disassemblage work, steady, does not have the impact, safe, the assembly quality is highKey words ： Hydraulic pressure spanner ；Notch wheel；detents ；Piston cylinder ； Connecting rod ；Spring ；Intensity ；Torque；Circumference strength ；End cover ；

7、Flange ；Fast replacement attachment摘要在能源，交通，冶金，化工，矿山及其他行业的设备安装，检修工作中，装拆大规 格螺栓比较困难； 有些螺栓安装在空间非常窄小的地方无法用加长力臂或用锤击的方法 紧固和拆卸螺栓； 有些设备长期使用在比较潮湿的地方， 螺栓锈蚀严重无法用人工拆卸， 因而难以检修；在架空管道和高空设备构架上紧固和拆卸螺栓，工作人员虽然戴着安全 精品文档2欢迎。下载带也难以用上力，要安全地完成工作非常困难；据设备管理权威机构统计，在设备运行 故障中有 50%以上是因为螺栓问题引起的，因螺栓问题而造成设备重大事故的数量也非 常惊人，因此新的设备安装和检修

8、规范对螺栓紧固的力矩要求比较严格，而用人工方法 难以达到要求。液压扭矩扳手是解决以上问题的理想工具。 该工具用配套的超高压液压泵产生的高 压油作为动力，自动完成螺栓的紧固和拆卸工作，平稳，无冲击，安全，装配质量高。中文关键字：棘轮；塞缸；塞杆；扭矩；周力；盖；兰；换接头目录Abstract . 1摘 要 . 2第一章 液压扳手的系统组成和主要性能指标 . 5第二章设计特点和关键 . 721 采用超高压液压技术 . 7第三章液压缸的设计 . 83.1液压缸的典型结构和组成 . 83.1.1液压缸的典型结构举例 . 83.1.2液压缸的组成 . 103.2液压缸的特点及应用 . 153.3单活塞液

9、压缸的计算 . 163.3.1单活塞液压缸内径的计算 : . 163.3.2缸筒臂厚的计算 . 163.3.3缸筒臂厚的验算 . 173.3.4缸筒底部厚度设计计算 . 173.3.5缸筒端部法兰厚度设计 . 183.3.6缸筒端部法兰用螺钉强度设计计算 . 183.4 缸筒材料 . 203.5 缸筒的加工要求 . 20第四章 活塞的设计 . 204.1活塞杆的结构 . 204.2.1初步确定活塞杆直径 d . 204.2.2活塞杆的强度计算 . 214.2.3活塞杆的加工要求 . 224.2.4活塞的导向环 . 224.3 活塞用导向环宽度计算 . 224.4活塞杆的导向 . 密封和防尘 .

10、 244.4.1活塞杆的导向 . 244.5. 中隔圈 . 244.5.1中隔圈长度 LT 的确定方法 . 24第五章 棘轮机构的设计 . 255.1棘轮机构 (ratchet mechanism) 的基本型式和工作原理： . 255.2棘轮机构的特点及应用： . 255.3棘轮机构的分类方式 . 255.4.1棘轮尺寸的设计计算： . 27精品文档3欢迎。下载5.4.2棘轮强度校验 . 28第六章 弹簧的设计 . 296.1 主动爪弹簧的设计计算： . 296.2压缩弹簧稳定性验算： . 316.3压缩弹簧强度验算： . 326. 4 共振验算 . 326.5普通圆柱形螺旋弹簧的技术要求：

11、. 336.6锁块弹簧的设计计算 . 336.7压缩弹簧稳定性验算： . 346.8缩弹簧强度验算： . 34第七章 机壳的设计 . 35第八章 主被动棘爪的设计计算 . 35结论 . 36致 谢 . 37精品文档4欢迎。下载、八 前言当前国家对水利、水电、 桥梁等基础设施建设投资力度很大， 在其施工、维修和改造的过 程之中，大扭矩紧固件的拆装作业必不可少同时又十分艰巨。 传统的人力方法拆装， 不仅劳动 强度大，作业效率低，成本高，而且由于剧烈的振动和噪音，经常使紧固件报废，直接影响安 装，维修工期，并不可避免地损伤眦邻的零部件， 影响甚至破坏原工程结构的力学平衡； 同时 难以根据设计要求准确

12、控制装配力矩。因此， 设计开发能够输出强大转矩， 同时操作轻便、 噪 声低安全可靠和通用性强的拆装工具便携式大扭矩液压扳手，具有重要的现实意义。第一章 液压扳手的系统组成和主要性能指标综合分析研究实际操作情况和多种方案，我们认为理想的设计方案是：利用液压作为动 力源，依靠棘轮棘爪机构实现紧固件拆装作业的单向间歇运动，并通过对反作用力臂和 套筒的系列化设计，使该便携式大扭矩液压扳手能够根据不同的作业环境和工作对象， 广泛应用于水利水电、冶金、建筑、桥梁、矿山、水泥等行业中大中型设备及钢结构的 安装、维修工程。液压扳手执行结构组成和主要性能指标如图 1 和表 1 所示：精品文档5欢迎下载3.M*

13、； 4 JmSl匱WK ；，梢轴：匕淫按义；9.&JJW ； lO.ffijiW ； 11菲窜杆：12. ffi ；】3.抽河只説;I克反作； 15 MRlK头;16徒 转接治17接畑1氐脚诒图1液压扳手执行机构系统组成精品文档6欢迎下载第二章设计特点和关键2. 1米用超咼压液压技术目前，我国已以大于32MP为超高压液压压力界限值，在现代技术领域和工业生产中， 超高眼技术已是不可缺少。其主要技术特点和要求是：严格的密封，超高压小流量，要 求专用液压介质。液压系统以一定的功率工作时，由于压力很高，所以流量就很小，其 流量一般在3L/min以下。普通液压油在超高压力下流动性锐减，在极大程度上影响着

14、液 压系统的容积效率，体积压缩量不能忽略，应选用特殊专用介质，.采用柱塞副结构.由 于柱塞副对超高压力下的密封具有良好的适应性，并有强大的构件强度和刚度。2.2结构和运动机构的设计特点定位方案：由于大直径螺栓的拆装扭矩巨大，液压缸的反作用力很大，执行机构应 有安全可靠的定位方案（如图2,图4所示）液压缸的缸体通过顶端凸台及销轴余机壳配 合，由于反作用力臂内同配合，反作用力臂前段受油缸油口凸台轴的约束，同时可 360 度旋转，满足多种作业环境的要求，在反作用力臂顶部开一条环形减力槽。S52定位方妻独特的摇臂运动方案和棘轮棘爪结构设计：活塞杆推动销轴并带动摇臂转动，活塞杆 会产生侧向力对液压油缸的

15、密封及活塞杆的稳定性十分不利，为此在机壳内壁两侧沿活塞缸轴向设计一对平行滑道，销轴在平行滑道内眼活塞杆轴线方向作直线运动，同时将 摇臂的销轴孔设计成长孔，以满足作业过程中，销轴与棘轮的中心距不断变化的要求（如 图3所示）精品文档7欢迎下载图3揺霄运动方秦第三章液压缸的设计液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机 构，液压缸具有不同的用途和工作要求。因此，在设计液压缸之前，必须对整个液压系 统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力，然后根据使用要求选择结构类型, 按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验3.1液压缸的典

16、型结构和组成3.1.1液压缸的典型结构举例图4-12所示的是一个较常用的双作用单活塞杆液压缸。它是由缸底 20、缸筒10、缸盖 兼导向套9、活塞11和活塞杆18组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端缸盖 （导向套）与 缸筒用卡键6、套5和弹簧挡圈4固定，以便拆装检修，两端设有油口 A和B。活塞11 与活塞杆18利用卡键15、卡键帽16和弹簧挡圈17连在一起。活塞与缸孔的密封采用的是一对丫形聚氨酯密封圈12，由于活塞与缸孔有一定间隙，采用由尼龙 1010制成的 耐磨环（又叫支承环）13定心导向。杆18和活塞11的内孔由密封圈14密封。较长的导 精品文档8欢迎下载向套9则可保证活塞杆不偏离中心，导向套外

17、径由 0形圈7密封，而其内孔则由丫形密 封圈8和防尘圈3分别防止油外漏和灰尘带入缸内。缸与杆端销孔与外界连接，销孔内 有尼龙衬套抗磨。图4-12双作用单活塞杆液压缸I 耳环2螺母3防尘圈4、17弹簧挡圈5 套6、15卡键7、14 0形密封圈8、12 Y形密封圈9缸盖兼导向套 10 缸筒II活塞13耐磨环16卡键帽18活塞杆19衬套20缸底如图4-13所示为一空心双活塞杆式液压缸的结构。由图可见，液压缸的左右两腔是通 过油口 b和d经活塞杆1和15的中心孔与左右径向孔a和c相通的。由于活塞杆固定 在床身上，缸体10固定在工作台上，工作台在径向孔 c接通压力油，径向孔a接通回 油时向右移动；反之则

18、向左移动。在这里，缸盖 18和24是通过螺钉（图中未画出）与压 板11和20相连，并经钢丝环12相连，左缸盖24空套在托架3孔内，可以自由伸缩。 空心活塞杆的一端用堵头2堵死，并通过锥销9和22与活塞8相连。缸筒相对于活塞 运动由左右两个导向套6和19导向。活塞与缸筒之间、缸盖与活塞杆之间以及缸盖与 缸筒之间分别用O形圈7、V形圈4和17和纸垫13和23进行密封，以防止油液的内、 外泄漏。缸筒在接近行程的左右终端时，径向孔 a和c的开口逐渐减小，对移动部件起 制动缓冲作用。为了排除液压缸中剩留的空气，缸盖上设置有排气孔5和14,经导向套 环槽的侧面孔道（图中未画出）引出与排气阀相连。精品文档9

19、欢迎下载图4-13空心双活塞杆式液压缸的结构1活塞杆2堵头3托架4、17V形密封圈5、14排气孔6、19导向套7 0形密封圈8 活塞9、22 锥销10缸体11、20 压板12、21钢丝环13、23纸垫15活塞杆16、25压盖18、24缸盖3.1.2液压缸的组成从上面所述的液压缸典型结构中可以看到，液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、 活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分，分述如下。(1)缸筒和缸盖。一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力pv 10MPa寸，使用铸铁；pv 20MPa寸，使用无缝钢管；p 20MPa寸，使用铸钢或锻钢。 图4-14所示为缸筒和缸

20、盖的常见结构形式。图 4-14(a)所示为法兰连接式，结构简单， 容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。图4-14(b) 所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁， 它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图4-14(c)所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专 用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图4-14(d)所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图 4-14(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，

21、但缸底处内径不易加工，且可能引起 变形。精品文档1梓迎下载(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式1 缸盖2缸筒3 压板4半环5防松螺帽6 拉杆(2)活塞与活塞杆。可以把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的 形式。但当行程较长时，这种整体式活塞组件的加工较费事，所以常把活塞与活塞杆分 开制造，然后再连接成一体。图4-15所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式。图4-15(a)所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液 压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图4-15(b)和(c)

22、所示为卡环式连接方式。图4-15(b)中活塞杆5上开有一个环形槽，槽 内装有两个半圆环3以夹紧活塞4,半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧 卡圈1来固定。图4-16(c)中的活塞杆，使用了两个半圆环 4,它们分别由两个密封圈 座2套住，半圆形的活塞3安放在密封圈座的中间。图4-15(d)所示是一种径向销式连 接结构，用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。这种连接方式特别适用于双出杆式活塞。 密封装置。液压缸中常见的密封装置如图4-16所示。图4-16(a)所示为间隙密封,它依靠运动间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面 上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙

23、时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小, 可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力图4-14缸筒和缸盖结构精品文档12欢迎下载较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。图 4-16(b)所示为摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环(尼龙或其他高分子材料制成)在0形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料图4-15常见的活塞组件结构形式效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。图4-16(c)、图4-16(d)所示为密封圈(0形圈、V形圈等)密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴

24、紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸 筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件 磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一端。lill1 一需咕2嫦呼*-枯韋怦小4坪人止城iF斑口 2轴佇 g F环4一需辜 g忑妣FI一稱审杆J一憎K腐堆崛一耶歼id)悴向谄式迪蹴I一雖附2话15 $苗喪杆精品文档13欢迎下载图4-16密封装置间隙密封(b)摩擦环密封(c)0形圈密封(d)V形圈密封(4)缓冲装置。液压缸一般都设

25、置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，弓I起噪声、冲击，贝U必须设置缓冲装置。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部 分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐 减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。如图4-17(a)所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通 过间隙S排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起 缓冲作用。当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中的油只能经节流阀1排出，如图4-17(b) 所示。由于节流阀1是可

26、调的，因此缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲 作用减弱的缺点。如图4-17(c)所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配 合孔中，其节流面积越来越小，解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。精品文档14欢迎下载1 节流阀(5)放气装置。液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系 统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置 如图4-18(a)所示的放气孔或专门的放气阀见图 4-18(b)、(c)。(C图4-18放气装置1 缸盖2放气小孔3 缸体4活塞杆

27、图4-17液压缸的缓冲装置精品文档15欢。迎下载3.2 液压缸的特点及应用1.双杆活塞式液压缸特点和应用：当两活塞杆直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞 （ 或缸体 ）两个方向的推 力和运动速度也都相等，适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况 。2.单杆活塞式液压缸特点和应用：供油压力和流量不变时， 活塞在两个方向的运动速度和输出推力皆不相等。 A1A2 故 F1F2,V1V2, 即活塞杆伸出时，推力较大，速度较小；活塞杆缩回时，推力小，速度 较大。因而它适用于伸出时承受工作载荷，缩回时为空载或轻载的场合A,Fi,Vi-活塞缸有杆腔的截面积，液油压力，进油时活塞运动速度A2 ,F2

28、,V2-活塞缸无杆腔的截面积，液油压力，进油时活塞运动速度液压缸的差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入压力油的油路连接方式称为差动连接， 作差动连接的单 杆活塞缸称为差动液压缸差动连接时实际起有效作用的面积是活塞杆的横截面积在输入油液压力和流量相同的条件下， 活塞运动速度较大而推力较小，广泛用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中要 使活塞往返运动速度相等， 即 V2=V3， 即 A1=2A23.柱塞式液压缸主要特点：单作用液压缸。要双向运动需成对使用 , 适用于行程较长的场合 , 推力和速度分别精品文档16欢迎下载P max D2.33pmax(m)=9.68mm为F=p垂直安装.

29、伸缩式套筒液压缸伸缩缸是由两级或多级活塞缸套装而成，又称多级缸。伸缩缸中活塞 伸出的顺序是从大至小，而空载缩回的顺序一般是从小至大。当输入流量相同时，外伸 速度逐次增大；当负载恒定时，液压缸的工作压力逐次增高。常用于安装空间小而行程 要求很长的场合.3.3单活塞液压缸的计算3.3.1单活塞液压缸内径的计算：/ 4F 013D= - 10 = 0.090685m P所以液压缸内径圆整为0.09m式中Foi液压缸使用推力-液压缸的负载率,取0.5-0.7液压缸的总功率,取0.7-0.9P_液压缸的供油压力，一般为系统压力3.3.2缸筒臂厚的计算取 D =0.08 0.3时计算圆整后取10mmD-缸

30、筒内径精品文档17欢迎下载0.433 5050 106300 1068.84mmP max 最咼允许压力(MPa)-缸筒材料的许用应力s-缸筒材料的屈服强度n-安全系数通常n取1.5 2.5根据液压缸的重要程度选取，这里取n=23.3.3缸筒臂厚的验算缸筒臂厚的计算后应验算以确保液压缸安全工作pD 75 10663 一-7.5mm 2 600 102 -29mm所以满足要求其中p-工作压力3.3.4缸筒底部厚度设计计算缸筒底部设为平面，则D0 取 50mm精品文档18欢迎下载4Fb, (ra di)103 90 10310Pn-液压缸的额定压力-缸筒底部材料的许用应力D0-计算厚度处的直径缸筒

31、底部厚度335缸筒端部法兰厚度设计其中 b 取 3.1mm , d i 取 14.5mm_ 4 90 103 3.1V (46.5 4.5) 300 104 5=17mmF-法兰在缸筒最大内压力下，承受的轴向力(N)Ra-法兰外圆半径(m)3.3.6缸筒端部法兰用螺钉强度设计计算螺纹处的拉应力:上J 10 6(MPa) d12z4414.58 10204.4MPa精品文档19欢迎下载螺纹处的剪应力：K, KFd 0-3 0 100.2 d1 z6(MPa)0.12 3 90 10315 10 330.2 14.58 10 399.6MPa和应力的计算23 2.23 21593 77.5267.

32、5MPA300MPa其中F-缸筒端部承受的最大推力（ND-缸筒内径（mDO-螺纹外径（mdi-螺纹底径（mK-拧紧螺纹的系数不变载荷取K=1.251.5;变载荷取K=2.5-4K-螺纹连接的摩擦系数Ki=0.12s缸筒材料的许用应力,n精品文档20欢迎下载n-安全系数，取n=1.5 2.5精品文档20欢。迎下载3.4 缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要有良好的焊接 性能。目前，普遍采用的缸筒材料是热轧或冷拔无缝钢管。近年来由专业钢厂提供内圆已 经研磨和外圆精加工的高度冷拔无缝钢管，按所需长度切割下料。再根据端盖连接的要 求在两端进行加工，就可清洗装配。常州冷拔

33、油缸厂 .成都油缸厂 .合肥钢铁公司研究所等单位， 可供应用于液压缸的高 精度无缝钢管。本设计中采用材料为 45 号碳素钢。3.5 缸筒的加工要求缸筒内用H8配合。内径的表面粗糙度：活塞选用活塞环密封，取艮为0.4 0.2um, 且均需研磨。缸筒内径的圆度和圆柱度都选取 8级精度。缸筒端面垂直度选取 7级精度。 后端盖的耳环孔径或缸筒耳轴轴径的中心几对缸筒内孔直线的垂直度取 9级精度。 为了 防止腐蚀以及其他使用的特殊要求， 缸筒的内表面镀铬，镀层厚度为30 40um镀后研 磨或抛光。第四章 活塞的设计4.1 活塞杆的结构活塞杆的杆体采用实心杆，活塞杆的外端结构连接活塞端采用球头结构，连接棘爪

34、 座端采用单耳环结构。4.2.1初步确定活塞杆直径 d由于采用双作用单活塞杆液压缸，所以精品文档21欢迎下载63；1.06 1V 1.06查表得， 1.06，所以=23mm圆整取d=25mm式中D-缸筒内径-速度比，见新编液压工程手册表 23.1，取1.064.2.2活塞杆的强度计算在活塞杆的强度计算中，以液压缸的活塞杆端部和缸筒后端盖均为耳环铰接式安装 方式作为基本情况来考虑。并令活塞杆全部伸出时，活塞杆端部与负载连接点与液压缸 支撑点间的距离假定为LB当LB 10d时，液压缸为短行程型，主要需验算活塞杆压缩或拉伸强度：d 2Fn s6（m）X s 106290 103 3600 106=2

35、3.9mm所以满足强度要求精品文档22欢迎下载式中F液压缸的最大推力（N）s-材料的屈服强度（MPans-安全系数一般取24d-活塞杆直径（m 423活塞杆的加工要求活塞杆表面镀硬铬，厚度1525um。活塞杆外径公差f7 f9 ；直线度.02mm，;表面粗糙度R 0.30.4um。活塞杆外径d的圆柱度公差值应按8.100mm级选取。4.2.4活塞的导向环安装在活塞外圆的导向环，具有准确的导向作用，并可以吸收活塞运动时随时产生 的侧向力。其主要优点：带导向环的活塞，在缸筒内运动是非金属接触。因此摩擦系数 小，启动时无爬行。活塞安装了导向环后，能改善活塞与缸筒的同轴度，使间隙均匀， 减少了泄漏。导

36、向环采用耐磨材料，使用寿命长，磨损后易于更换。能刮掉杂质，防止 杂质嵌入密封圈。导向环填充聚四氟乙烯或纤维复合材料组合材料制成，具有良好的 承载能力。4.3活塞用导向环宽度计算活塞用导向环的数量及尺寸取决于活塞承受的径向力大小及导向环材料所允许的 表面承压能力。其宽度由以下计算：b 證 106(m)390 102“= 3 1063 103 15精品文档23欢迎下载=5.6mm式中Fd -活塞受的最大径向力（N）K-安全系数一般取1 K 2D-活塞外圆直径（mPr-材料允许的表面支撑压力（MPa ,纤维复合材料：在60 C时，Pr为90Mpa最高工作温度不超过100 C 活塞用蹈象环的下料长度：

37、L A D T （ n）L=3.92( 63 10 3 5 10 3)=0.18mA-下料系数，纤维复合材料：A=3.100D-活塞外圆直径（mT导向环厚度（m活塞用浮动型导向环是采用专业厂提供的带状半成品制成，厚度和宽度以及安装的沟槽结构要素参阅产品样本。4.4 活塞杆的导向 . 密封和防尘在液压缸的前端盖内，有对活塞导向的内孔；又对缸筒有杆侧密封的密封件；有活 塞杆内缩时刮除附着在表面的杂质 . 灰尘和水份的防尘圈。4.4.1活塞杆的导向活塞杆的导向有无导向 . 金属导向套 . 非金属导向环三种结构形式。精品文档24欢。迎下载4.5. 中隔圈在长行程液压缸中，由于安装方式及负载的导向条件，

38、可使活塞的导向环受到过大 的侧向力而导致严重磨损， 因此在长行程液压缸内须在活塞与有杆侧端盖之间安装一个 中隔圈，是活塞在全部外伸时仍能有足够的支持长度。4.5.1中隔圈长度 LT 的确定方法各生产厂按各自的液压缸结构 . 间隙等因素和实验结果来确定中隔圈长度 LT。当行程长度S超过缸内径D的8倍时，可装一个LT=100mm勺中隔圈；超过部分每增加700mm中隔圈的长度即增加100mm以此类推。当1000mmS2500mm，需要安中隔圈的长度如下：S=1001-1500mmLT =50mmS=1501-2000mmLT =100mmS=2001-2500mm LT =150mm第五章 棘轮机构

39、的设计5.1 棘轮机构 (ratchet mechanism) 的基本型式和工作原理：机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组 成。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件顺时 针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回 棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针 方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当 主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。精品文档25欢。迎下载5.2 棘轮机构的特点及应用：1、棘轮机构的结构简单，制造

40、方便，运动可靠2、从动棘轮的转角大小可在较大范围内调节3、工作时有较大的冲击和噪音，运动平稳性较差 , 常应用于速度较低，载荷不大，运动 精度要求不高的场合5.3 棘轮机构的分类方式按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构1. 齿式棘轮机构结构简单， 制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。精品文档26欠迎下载2.摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘 轮。特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象, 虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。

41、适用于低速轻载的场合。按啮合方式分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构：外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修方便，应用较广。内啮合 棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构外啮合式棘轮机构内啮合式棘轮机构精品文档27欢迎下载mm按从动件运动形式分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构：1.单动式式棘轮机构当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。2.双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸

42、受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于 棘轮齿距的场合。本设计根据工作情况和工作要求选取单式外作用棘轮机构。541棘轮尺寸的设计计算：根据棘轮的用途和设计要求：可取齿数Z=15,T=3300N*m.,棘轮的材料用20CrMnTi. 其材料经淬火后的弯曲许用应力不小于 1080MPa淬火硬度55-58HRC锐角倒钝。渗碳 深度0.3mm发蓝处理。棘爪锐角倒钝 0.3x45%d。热处理HRC55-60 .工作表面粗糙度 不低于3.2。爪工作面与爪轴线不平行度为 0.03-0.05齿宽系数为书=5。外齿式棘轮齿轮强度计算公式zbI 3300 103=15 2 300 103式中T-棘爪受的扭矩，T=3

43、300N mz-棘轮齿数-安全系数，取 =2-材料最大允许强度所以，rnB 5.9mm.经圆整后的模数取标准值 m=6mm精品文档27欢迎下载棘轮齿高：h=(0.75-1.3)m=8mm精品文档28欢。迎下载棘轮齿顶厚：a=m=6mm齿宽系数为书=5棘轮齿宽：b=书 *m=30mmgo棘轮直径：da=mz=90mm棘轮周节：p= n m=18.85mm棘爪齿宽：b1=b+-(1-4)=29mm棘爪长度：l=2*P=30mm棘爪端厚：a1=9.5mm5.4.2 棘轮强度校验棘轮强度校验公式：mrB P/ 书pmmp 许用单位线应力， p=3080 MPaP 棘轮齿的圆周力。 P=2T/da=73

44、.3KNm= P/ 书pmm=4.8。故齿轮强度足够。棘爪强度校验：F=(29-9.4)9.5=186.2 mm2(T =406 MPa.v (T b因此符合校验强度精品文档29欢。迎下载第六章 弹簧的设计弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件， 弹簧在受载时能产生较大的弹 性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形 能转化为机械功或动能。弹簧的主要功用有： 测力，如弹簧秤和测量计的弹簧等；控制运动，如离合 器、制动器和阀门控制弹簧；减振和缓冲，如缓冲器、减振器的弹簧等；储能或输 能，如钟表、仪表和自动控制机构上的弹簧等。按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、

45、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分 为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、平面蜗卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱 螺旋弹簧由于制造简单，且可根据受载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹 簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能 等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹 簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于 8毫米的一般用冷卷法，大于 8 毫米 的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。碟形弹簧可以承受很大的冲击载荷，具有良好的吸振能力，常用作缓冲减振弹簧。 在载荷相当大和

46、弹簧轴向尺寸受限制的地方，可以采用碟形弹簧。环形弹簧是目前减振 缓冲能力最强的弹簧，常用作近代重型机车、锻压设备和飞机起落装置中的缓冲零件。 表中列出的是各种弹簧的基本型式。螺旋扭转弹簧是扭转弹簧中最常用的一种。 盘簧具有较多的圈数、 变形较大、 储存 能量也较大的特点，多用于压紧及仪表、钟表的动力装置。板弹簧能承受较大的弯曲作 用，常用于受载方向尺寸有限制而变形量又较大的场合。 由于板弹簧有较好的消振能力， 所以在汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置中均普遍使用这种弹簧。6.1 主动爪弹簧的设计计算：根据实际情况和设计要求知：精品文档1030欢迎下载该弹簧为拉伸螺旋弹簧弹簧外径为：D1=8.5m

47、m最大压力：Pn=8N最小压力：P1=2N弹簧长度：H=9mm工作行程h=2mm初算弹簧刚度 P= (Pn- P1)/h=3弹簧材料直径d三1.6 , Pn K Cp许用切应力T p根据I II川类载荷按表7-2-20选取，弹簧指数C=D/d是反映弹簧特性的重要指标,如果C10frf 弹簧自振频率。fr 强迫机械振动频率，棘轮有 15个齿，转一圈弹簧振动d弹簧材料直径。d=0.8mmn弹簧有效圈数。n=3.5D弹簧中径。 D= 8.5mmf=3.56*100000d/n*D*D=876HZ 三 150HZ精品文档33欢迎下载10的3次p=570MPa故符合要求。6.5普通圆柱形螺旋弹簧的技术要

48、求：弹簧材料用65Mn经淬火和回火热处理弹簧硬度达 HRC40-50弹簧表面应光滑，不允许有裂纹，氧化皮，腐蚀等缺陷。旋向是右旋，6.6锁块弹簧的设计计算该弹簧为拉伸螺旋弹簧际情况和设计要求知：弹簧外径为：D1=9.5mm最大压力：Pn=22N弹簧材料直径d三1.6 Pn K CV p许用切应力T p根据I n川类载荷按表7-2-20选取，K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/CC=D/d,一般假定 C=5-8根据弹簧应用的实际情况可知锁块弹簧是川类弹簧，所受循环载荷作用次数在方以下，弹簧材料用65Mn在次情况下的许用切应力T假定 C=8，K=1.184精品文档34欢。迎下载二d= 1.

49、6, d=0.96mm ，圆整得 d=1mm弹簧中径为：D=8.5mm弹簧内径为：D1=7.5mm旋绕比 C=8.5 K=1.172查表： 7-2-19 得： Pd=16.5弹簧有效圈数 n= Pd /P=2.9 取 n=3弹簧刚度 P= P d/n=5.56.7 压缩弹簧稳定性验算：高径比b=H/D应满足下列要求：两端固定b 三5.3一端固定一端回转 b三3.7两端回转 b三2.6此弹簧是一端固定一端回转故b=H/D=0.85三3.7此弹簧稳定性较好。6.8 缩弹簧强度验算：安全系数 S= ( T p+0.75 T min)/ T ma点 SpT max-最大工作载荷所产生的最大切应力。T

50、max=(8KD Pn / n d*d*d)=337 MPaT min -最小工作载荷所产生的最小切应力。T min=(8KD P1/ n d*d*d)=144 MPa精品文档35欢迎下载Sp-许用安全系数Sp=1.3-2.2。S= ( T p+0.75 T min)/ T max=1.61 = 2.2.故疲劳强度符合要求。第七章机壳的设计由于机壳在整个扳手执行机构中所占质量较大，因此，要求机壳材料既要有足够的 强度和硬度，本设计机壳选用高强度高硬度而且质量较轻的铝镁合金制成，但考虑到含 铝材料在井下作业时的防暴问题，成型后在材料表面上喷附一层高分子材料氯化聚醚 (聚氯醚CPE以解决该问题，这

51、种材料具有独特的防腐性能，仅次于聚四氟乙烯，可 与聚三氟乙烯相比，能耐各种酸碱和有机溶剂，在高温下耐浓硝酸，弄双氧水何时氯气 等，可在120C0下长期使用，强度刚性同时还须机构设计简洁，质量轻。本设计材料采 用铝镁合金，但考虑到比尼龙聚甲醛等低，耐磨性优于尼龙，吸水性小，成品收缩率 小，尺寸稳定，成品精度高，可用火焰喷镀法涂于金属表面。第八章主被动棘爪的设计计算主被动棘爪取相同结构，长 29.6mm宽31mm厚12.8mm采用淬火处理 棘爪按弯曲与压缩组合强度计算：M PbW F精品文档36欢迎下载90 193 6 0.6_73.9 103_4.8231 12.8 1.4 12.8 4.8 3

52、131 -453.6=1032.4Mpa(-125.2MPa)1083Mpa式中，M-弯矩。M=pe,N?mm；W-棘爪危险截面抗弯矩，mm3 ;W=b12 / 6d -棘爪宽度，mm-棘爪危险截面厚度，mmF-危险截面的面积，mmb-需用弯曲应力，Mpa,见机械零件设计手册第 352页表2.4-7所以，主被动棘爪强度足够其他不需要力学校合的零部件具体尺寸见图纸。结论本设计特点：1.全封闭整体机身结构，零部件不外漏，安全性能好，且可杜绝灰尘杂物进 入，保护零部件不受损伤，并可保证良好润滑，延长适用寿命；2.反作用支撑臂360 范围微调，容易找到反作用支撑点，满足现场各种复杂 情况，而且这种支撑

53、方式使螺栓不受弯曲力，适合于在狭小空间工作，运动部 件少，经久耐用，维护方便；3.旋转快速接头可使液压软管从任何方向引入，适应任何使用空间；精品文档37欢。迎下载4.输出 力矩 精度 高；5.零 部 件 高 度 集 成 ， 可 靠 性 高 ；6.一台 扳手 可选 配多 种套 筒 ，拆装多 种规格的 螺栓；7.重量轻，防腐性好，可用于水下和矿井操作；关键部件安全系数高，安全可靠，经久耐用；8.偏心液压油缸的设计实现将进、出油口合并，提高操作的灵活性，极大地减轻质量和缩 小扳手的作业空间，利于多功能反力臂的布置和调整。9.外形美观，内在质量和外观都有良好表现。创新与改进方向：本设计结合采用了国际国

54、内标准，并对同类产品存在的一些问题进行了具体分析并予 以解决，产品外壳为铝镁合金，在矿井等地下施工条件下工作时，容易造成爆炸，本设计 在此材料基础上喷附一层高分子材料氯化聚醚（聚氯醚 CPE以解决该问题，这种材料具 有独特的防腐性能，仅次于聚四氟乙烯，可与聚三氟乙烯相比，能耐各种酸碱和有机溶剂， 在高温下耐浓硝酸， 弄双氧水何时氯气等， 可在 120C 0下长期使用， 强度刚性比尼龙 . 聚甲 醛等低，耐磨性优于尼龙，吸水性小，成品收缩率小，尺寸稳定，成品精度高，可用火焰 喷镀法涂于金属表面。由于设计时间紧迫，设计经验不足，该设计产品仍有许多需该井的地方，主要是材 料的轻型化.成本的降低 .扭

55、矩的进一步提高等方面还需要改进。 希望在以后的设计工作 中能够吸取这次的经验与教训，完善设计产品的性能。致谢毕业设计实践环节是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节， 是教学计划中综合性最强的实践教学环节，它对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高毕业生全面素质具有很重要的意义。通过这次毕业设计中的具体工作， 我掌握了液压扳手以及与其相关的液压与机械设 精品文档38欢。迎下载计方面的知识，实践了大学期间所学到的部分知识，积累了实际设计工作中才能得到的 经验，对我们将来从事的工作有了一定认识，并产生了浓厚的兴趣。在此，特别感谢我 的毕业设计指导老师杨克石老师在毕业设计 期间给我的悉心指导和启

56、发，并感谢在此 期间指导够我的各个专业方向的老师们， 以及所有为我们供过技术咨询与技术指导的单 位和部门。参考文献新编液压工程手册主编：雷天觉北京理工大学出版社 1998 年 12 月机械设计手册（新版）主编： 王文斌机械工业出版社2004年 8 月第三版机械设计手册单行本主编：成大先化学工业出版社2004年1月机械设计便览主编：郭芝俊. 左金山 . 张建芳 .张金兴天津科学技术出版社1988年9月精品文档39欢。迎下载机械零件设计手册（修订版） 主编：杨黎明 .黄凯.李恩至. 陈优贤工程材料及热加工基础王毓敏 华中科技大学出版社 1998 年 9 月国防工业出版社 1993 年 8 月Gre

57、at torque portable type hydraulic pressure spannerThe great torque portable type hydraulic pressure spanner is for satisfy the enterprise to service the tool the special request but to design, it has the output torque in a big way, does not have the impact, can the accurate control want the tight st

58、rength, the easy to operate structure is compact, is suitable for manykinds of large-scale equipments bearing bolt loading and unloading. In order to facilitate in order to take the M30*2 bolt assembly as the example, introduces thegreat torque portable type hydraulic pressure spanner the structural

59、 design, the principle of work and the main characteristic.As an assembly tool of the big精品文档40欢。迎下载diameter bolts, hydraulic torque wrenches have many advantages, such as big output torque, easy operation, being able to be used conveniently in the incommodious room, and comparatively precise contro

60、l of the magnitude of torque.1st, overall structure and principle of workBut designs for great torque portable type hydraulic pressure spanner which M30*2 bolt loading and unloading, its basic parameter as follows: The bolt size is M30*2screws tight the momentof force is most greatly 1,005 Nmhydraul