大扭矩液压扳手设计

1、本科毕业设计说明书大扭矩液压扳手设计THEDESIGNOFHYDRAULICWRENCH学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：大扭矩液压扳手设计摘要随着国内电力，化工石油，工程建设的快速发展，这些行业中，大扭矩紧固件的拆装作业在传统的人力方法下，强度高，效率低。使用液压扳手可以有效的提高作业效率，提升安装精度。本设计就是优化液压扳手便携性和各种工况适应性。在设计里，采用液压缸和机架一体铸造成型，简化液压扳手在机架方面的结构，将进有出有管道铸造在液压缸缸体内，为节约材料，提高液压扳手的便携性。采用偏心液压缸设计。在设计里，为了减小活塞杆在推动摇臂过程中可能产生的侧向力，在机架上设计一平行滑道

2、。平行滑道不开穿机架，以保证液压扳手整体具有较好的密封性。活塞杆在平行滑道内移动，活塞杆距棘轮中心距会不断变化，在摇臂上长孔来解决。当液压缸和机架采用一体成型，液压缸和机架在结构方面和机架与反作用力臂连接方面会有一些问题，设计通过液压缸缸体结构的变化及连接形式改变来解决这些问题。关键词：机架，液压缸，活塞杆，摇臂，反作用力臂THEDESIGNOFHYDRAULICWRENCHABSTRACTWiththedomesticelectricpower,petroleumandchemicalindustry,therapiddevelopmentofengineeringconstruction,

3、theseindustries,disassemblingandassemblinglargetorquefastenersinthetraditionalhumanmethod,highstrength,lowefficiency.Theuseofhydraulicwrenchcaneffectivelyimprovetheworkefficiency,improvetheinstallationaccuracy.Thisdesignistheoptimizationofhydraulicwrenchportabilityandadaptability.Inthedesign,thehydr

4、auliccylinderandtheframeisintegrallymolded,simplifiedhydraulicwrenchontheframeofstructure,theentrancepipecastinthecylinderbody,inordertosavematerials,improvetheportablehydraulicwrench.Theeccentricdesignofhydrauliccylinder.Inthedesign,inordertoreducethelateralforceofpistonrodinthepromotionoftherocker

5、armmightoccurduringtheprocessofdesign,aparallelslideontheframe.Parallelslidewithoutwearingaframe,inordertoensuregoodsealingofthewholehydraulicwrench.Thepistonrodtomoveinparallelslideway,thepistonrodfromtheratchetwheelcenterdistancewillcontinuetochange,ontherockerKongLaisolution.Whenthehydrauliccylin

6、derandtheframeadoptsintegralforming,hydrauliccylinderandtheframestructureandframeandreactionarmconnectionwillhavesomeproblems,throughthedesigntosolvetheseproblemsandtheconnectionformandchangeofhydrauliccylinderstructure.KEYWARDS:bodyframe,Hydrauliccylinder,pistonrod,rockerarm,ReactionarmII目录摘要（中文）I摘

7、要（外文）II1绪论11.1 引言11.2 大扭矩液压扳手的组成部分及工作原理11.3 大扭矩液压扳手设计的思路及特点12液压缸的设计32.1 典型液压缸32.11 轻型拉杆液压缸32.12 单活塞杆单作用液压缸42.2 液压缸的部分连接结构42.21 液压缸缸筒与缸盖的连接形式42.22 液压缸活塞与活塞杆的连接结构62.3 液压缸的设计计算62.31 液压缸内径的计算62.32 液压缸壁厚计算72.33 液压缸壁厚的校核72.34 缸筒的加工技术要求72.35 液压缸缸底厚度计算82.36 液压缸端部设计计算82.4 活塞组件设计92.41 活塞设计92.42 活塞杆设计计算102.43

8、活塞杆液压缸稳定性校核122.5 液压缸油口和排气装置设计122.51 液压缸油口设计132.52 排气装置设计133棘轮机构设计143.1 棘轮机构概述143.2 棘轮设计143.21 棘轮机构尺寸设计计算143.22 棘轮机构弓5度校核153.3棘轮主被动棘爪弹簧设计153.31 主被动棘爪弹簧尺寸计算153.32 弹簧稳定性校核173.33 弹簧强度校核173.34 弹簧的技术要求184机壳的设计185反作用力臂设计185.1 反作用力臂连接设计215.2 反作用力臂设计21小结23参考文献24致谢251绪论1.1 引言在电力、石化、化工、船舶、冶金、水泥、机械制造、工程建设等行业的施工

9、、抢修、检修等工作中，大扭矩紧固件的拆装作业十分艰巨，而传统的人力方法拆装，作业效率低、劳动强度大、高成本，直接影响安装和维修工期，同时不可避免地损伤毗邻的零部件，对原工程结构的力学平衡产生影响甚至是破坏，难以准确控制装配力矩，而且各螺栓的拧紧力矩的统一难以得到保证。因此开发研制高效、可靠、适用于大直径紧固件的拆装设备一一大扭矩液压扳手，具有重大的现实意义。1.2 大扭矩液压扳手的组成部分及工作原理大扭矩液压扳手是利用液压来作为动力来实现扭矩输出，具结构并不复杂，而在今天，科学技术的发展，自动化程度的提高，轻便省力、可靠便捷是人们对工具的进一步追求，人们希望劳动工具更为经济实用。液压扳手是由液

10、压动力源、液压缸、驱动机构、棘轮机构、反作用力臂等机构组成。其结构原理见图1-1:图1-1液压扳手工作原理图1.3 大扭矩液压扳手设计的思路及特点液压扳手由液压动力源、液压缸、驱动机构、棘轮机构、反作用力臂等机构组成。所以设计时候在进行整体规划中分为若干子部分进行。动力源采用电动液压源，小流量，大压力来满足低速大扭矩的功能。液压缸部分作为主推动部件，设计中主要考虑是液压推动力的大小，同时选取合适的工作行程，然后就是考虑液压缸的密封与强度。而液压推动力大小的确定，主要取决于所需设计的液压扳手的力矩输出值与液压推力缸作用点离棘轮中心的距离，计算公式1-1:二2,M=-D2PR(1-1)式中m输出力

11、矩nm；P一一液压源输出压力P;aD液压缸内径，m；R一一力臂值。即液压推力缸作用点到棘轮中心的距离，m。考虑到液压扳手的便携性，在液压缸筒在缸壁中设计油道，由于缸壁的强度、油液的压力等因素，采用偏心截面缸筒，可使油道一侧的壁厚相应增大，相应油道孔径也可以增大，不但很大程度上减小了沿程压力损失，节约了能源，同时节约材料，减轻重量，提升的液压扳手的便携性，同时较好地改善了缸筒的应力分布，减小平均应变及平均应力。传统的由活塞杆推动推动销轴并带动摇臂转动，活塞杆推动过程中会产生侧向力，这样对液压缸的密封和活塞杆的稳定性十分不利，在机壳内壁两侧沿活塞杆方向设计一对平行滑道，使销轴在平行滑道内与活塞杆轴

12、线方向做直线运动，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。见图1-2:图1-2摇臂运动方案为了保证液压扳手结构紧凑，操作灵活的特点，尽量缩小作业空间是必要的,反作用力臂采用花键链接可实现360度旋转，以满足各种工况。2液压缸的设计液压缸是液压系统的两类执行原件之一，其结构简单，工作可靠，运动平稳,布置灵活，效率高，被广泛应用于各类液压系统中。在设计液压缸之前，了解主机用途，工作环境及对液压缸的动作要求，考虑运动形态，和安装约束条件，由液压缸的负载情况，综合国家相关技术标准，选择液压缸的结构类型，确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性的校核验算。2.1典型液

13、压缸1.1.1 轻型拉杆液压缸轻型拉杆液压缸又称为拉杆式液压缸，是通用型液压缸，广泛用于纺织、橡胶、等轻型机械，机床、农用机械、汽车、石油化工机械等。具典型结构见图2-1所示，前端盖4、后端盖9和缸筒5用四根或者六根拉杆链接，缸体固定的情况下，当右油口（后端盖9处）进入液压由时，活塞杆和活塞组件（活塞10、活塞杆1、导向环7、缓冲缸筒11、活塞密封件8）向左运动并推动负载，左油口（前端盖4处）将低压油液排回油箱，而当左油口进入液压油时，右油口将低压油液排回油箱，活塞杆活塞组件反方向拉动负载。1一活塞杆；2导向套；3法兰；4前端盖；5一缸筒；6拉杆；7导向环（支撑环）8活塞密封件；9后端盖；10

14、活塞；11缓冲套筒（隔离套）；12一活塞杆密封；13防尘圈图2-1轻型拉杆液压缸轻型拉杆液压缸结构简单、零件通用化程度高、拆装方便、制造成本低，但其行程长度、缸筒内径及额定压力受限。拉杆型液压缸最大额定压力PnE20MPa,最大缸筒内径D<250mm,最大行程L<2000mm01.1.2 单活塞杆单作用液压缸单活塞杆单作用液压缸适用于行程较短的场合，它用一个油口来完成液压油的进给和输出，液压油供入，活塞杆伸出推动负载，回程时靠弹簧力、自重及负载力等，图2-2是弹簧复位结构，缸筒和端盖采用螺纹连接，回程时主要靠弹簧力完成。12345671缸底；2缸筒；3活塞与活塞杆；4、7-密封件；

15、5弹簧；6一缸盖图2-2单活塞杆单作用液压缸2.2 液压缸的部分连接结构2.2.1 液压缸缸筒与缸盖的连接形式缸筒与缸盖的连接方式常见的有八种，见表2-1:表2-1缸筒与端盖连接简图及特点连接方式结构简图特点焊接1结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛；缸体焊后可能变形，内径不易加工；主要用于柱塞式液压缸螺纹连接外螺纹内螺纹径向尺寸小，质量较轻，使用广泛；缸体外径需要加工，且应该与内径同轴；装卸需要专用工具，安装时应防止密封圈扭曲法兰连接结构较简单，加工容易，装卸方便，应用广泛；径向尺寸较大，质量比螺纹连接的大；非焊接式法兰的缸体端部应徽粗拉杆链接结构通用型好，缸体易加工，装卸容易使用广泛；外形尺

16、寸大，质量大，主要用于载荷较大的双作用缸外半环半环连接质量比拉杆连接小，缸体外径需加工；半环槽削弱缸体，因此缸体壁厚应该加厚内半环结构紧凑，质量小；安装时端部进入缸体较深，密封圈有可能被进油孔边缘擦伤钢丝连接结构简单，尺寸小，质量小注：(1)对于固定机械，若尺寸与质量没有特殊要求时，推荐采用法兰连接或拉杆连接(2)对于活动机械，若尺寸与质量有特殊要求时，建议采用外螺纹连接或外半环连接资料来源：许贤良、韦文书，液压缸及其设计M,北京：国防工业出版社，2011.8.大扭矩液压扳手考虑其便携性，缸筒与端盖的连接方式初步选用螺纹连接。同时为了满足其能适应各种工况，反作用力臂可360度旋转，故缸筒与端盖

17、采用内螺纹的连接方式。2.2.2 液压缸活塞与活塞杆的连接结构活塞与活塞杆的连接方式有多种，常见的有卡环型，轴套型和螺母型，具结构和特点见表2-2:表2-2活塞与活塞杆连接方式和结构简图连接形式结构简图卡环型备注两半环卡入卡环槽会松脱，需要带上卡环帽，在装上弹性挡圈。拆装方便,低速时广泛使用轴套型螺钉固定式不便于设计缓冲，柱塞，活塞杆撞击缸底时，螺钉易损坏，所以螺钉头不易突出活塞端面。注：1卡环；2轴套；3弹性挡圈；4活塞杆；5活塞；6螺钉资料来源：成大先，机械设计手册单行本液压传动大扭矩液压扳手中的活塞与活塞杆连接方式初步选用螺母型2.3 液压缸的设计计算由大扭矩液压扳手常规尺寸，按机械设计

18、手册活塞杆行程有关数据，初取活塞杆行程S=50mm；液压缸作用点到棘轮中心距离R=50mm。2.3.1 液压缸内径的计算二一2_一，、M=D2PR(2-1)4式中m输出力矩，nm；d液压缸内径，m；P液压源输出压力，P>；R力臂值。即液压推力缸作用点到棘轮中心的距离，m液压缸输出扭矩为1000Nm,液压源输出压力为30MPa,=0.029(m)(2-2)D=4M=41000一.二RP一.二5010730106由液压缸内径国家技术标准规定，液压缸内径圆整为32mm。2.3.2 液压缸壁厚计算查机械设计手册液压传动篇得，不与其他零件焊接的缸筒使用调质45号钢,其需用应力二；入610二=122

19、MPa(2-3)n5%材料抗拉强度；n-安全系数，一般取5。取之=0.080.3按中厚壁缸计算时，缸筒壁厚6计算为：DPyD2.3T-3py1.25300.0322.3122-31.2530=0.0043m2-4)Py液压缸的实验压力，MPa.当P>16MPa时，py=1.25Pr；PR一额定压力，MPa;D液压缸内径，m；圆整之后取液压缸壁厚5=5mm02.3.3 液压缸壁厚的校核(D液压缸的额定工作压力PR要低于一定极限值，以保证工作安全:pR<0.35_2_2二s(Di-D)D2=0.35360(422-322)322=91.05MPa2-5)工一缸筒材料的屈服强度，MPa；

20、D1,d液压缸外径和内径，mm。(2)液压缸的额定工作压力pR应与塑形变形压力prl有一定比例关系：prlM2.3；工lgD1=2.3360lg42-97.8MPa(2-6)D32''pR<(0.350.42)p.l=(34.241.1)MPa(2-7)所以液压缸的额定工作压力满足条件。(3)缸筒的爆裂压力pE应大于耐压试验压力p.：pE=23b1g=201.7MPapr(2-8)pe值远远大于耐压试验压力pr,所以可以确保液压缸的安全使用。活塞采用橡胶。形密封圈密封，缸筒内2.3.4 缸筒的加工技术要求缸筒与活塞采用基孔制的间隙配合,孔采用H8公差等级，与活塞组成H8/

21、f7的间隙配合。，缸筒内孔粗糙度Ra为0.4um。缸筒内径的圆度、圆柱度、锥度不大于内径公差一半；缸筒轴线的直线度误差不大于0.03/500mm,缸筒端面对轴线的圆跳动不大于0.04/100mm。缸筒内孔镀铭厚度(0.030.05)mm,然后进行研磨式抛光缸体热处理调质硬度HB241285。2.3.5 液压缸缸底厚度计算液压缸缸底采用和缸筒一体铸造成型，缸底上设有排气装置，缸底采用平底有孔结构，所以缸底厚h为：h=0.433D:pD=0.43332i30328.7mm(2-9)(D-d)二,(32-12)122d一缸筒内径，mm；d一排气孔直径，mm；。一材料许用应力，MPa。缸底厚度经过圆整

22、得h=15mm。2.3.6 液压缸端部设计计算为满足大扭矩液压扳手的结构需求(反作用力臂的安装)，缸筒和端盖采用内螺纹连接，所以端盖厚度6端盖”连接处的螺纹应力应满足强度需求，缸体螺纹出的拉应力为：4KF二(D；-d；)4310005010，二(422-362)=163.24MPa(2-10)缸体螺纹处切应力为:K1KFd00.2(D；-d12)0.123100032.750.2(423-363)5010工=42.98MPa(2-11)合应力Qn为：二n二.；:23.2=163.242342.982=179.19MPa(2-12)材料许用应力。为：二s360_二二=200MPa-n(2-13)

23、n1.8式中仃一螺纹处的拉应力，MPa;K一螺纹拧紧系数，静载时，K=1.251.5，动载时，K=2.54;Ki螺纹内摩擦系数，一般取Ki=0.12;d0螺纹小径，mm；&一螺纹大径，mm；o螺纹材料的许用应力，MPa,a<as/n；n安全系数，通常取n=1.52.5；A一螺纹材料的屈服极限点，MPa;F一缸体螺纹处所受拉力，No2.4活塞组件设计2.4.1 活塞设计活塞的结构形式采用整体活塞，密封件、导向环(支撑环)分槽安装，密封采用O形密封圈。活塞直径为缸筒内径，活塞的宽度为：B=(0.61.0)D=(19.232)mm;取B=20mm。(2-14)由GB3452.1-199

24、2知O形密封圈为：30.0父2.56GGB3452.11992;其形式、尺寸、公差为：d1=30.0mm,d2=(2.65±0.09)mm,极限偏差为1.20mm。活塞上O形密封圈的沟槽设计：槽宽b=1.2d2=1.2M2.65=3.18mm;槽宽t=2.16mm；槽底圆角半径=0.3mm；槽棱圆角半径匕=0.3mm。图2-3活塞密封槽及密封圈形式由GB/T15242.1-1994知导向环(支撑环)尺寸及公差为：Di=32mm,b=4.0°o.05mm6=1.5%05mm,Z=1.5mm。活塞用支撑环沟槽尺寸及公差：d=29mm,S=1.5mm,L=4.200.20mmR、

25、r0.3mm图2-4活塞导向环及活塞密封形式活塞孔直径、轴肩高度与活塞杆有关，放在活塞杆设计部分进行计算2.4.2 活塞杆设计计算活塞杆采用实心杆，活塞头部结构形式取单耳环带轴套结构(连接摇臂机构部分)，活塞杆与活塞采用螺纹连接。(1)活塞杆的直径计算d:(2-15)d1活塞缸内径，mm；中一液压缸速度比，当工作压力大于20MPa中=2；由活塞杆直径国家技术标准规定，活塞杆直径圆整为d=25mm。活塞和活塞杆一体铸造成型，以节约空间，减小大扭矩液压扳手整体尺寸。具结构见图2-5。30图2-5活塞与活塞杆结构形式10(2)活塞杆的导向环、密封和防尘圈设计：由GB/T15242.41994知，活塞

26、杆导向环沟槽尺寸为：d=25mm,S=2.5mm,L=6.30020mm,R>r<0.3mm由GB/T15242.11994知，活塞杆导向环尺寸为：d1=25mm,b=6.100.15mm,d=2.5,05mm,Z=1.52.0mm活塞杆采用Y形密封圈密封，由GB/T10708.11989知，活塞杆用Y形密封圈尺寸为：d=25mm,S1=5mm,S2=3.5mm,l=4.6mm由GB28791986知，活塞杆密封沟槽尺寸为：d=25mm,S=5mm,L=80025mm,R<0.3mm图2-6端盖密封槽及密封形式二于41一一一事(体式及帝<可寸土墨汨B图2-7活塞杆防尘圈

27、及端盖防尘圈沟槽形式防尘圈采用A型防尘圈，由GB/10708.3-1989知，防尘圈的尺寸为:d=25mm,L=5mm,d1=23.5mm,S=3.5mm,l=5mm11由GB65781986知，A型防尘圈沟槽尺寸为：d=25mm,S=4mm,L1=5*.2mm,D1=33，.16mmD2=30.5o°16mm,L2_8mm,R1_0.3mm,R2_0.5mm(3)活塞杆强度校核计算：活塞杆在稳定工况下只受推力，近似按直杆承受拉压载荷强度校核公式:(2-16)4F41000二一二一2=30=40.7MPa:二二二d5010(2510)仃一活塞杆应力，Pa;F一活塞杆输出力，N;d一活

28、塞杆直径，m；仃一材料许用应力，Pa02.4.3 活塞杆液压缸稳定性校核工且nK液压缸的稳定条件为:(2-17)F一液压缸活塞杆的最大设计载荷，N;Fk一液压缸临界载荷，N;InK一稳定安全系数，一般取InK=24;fcA1:(k)2一一2490二25/41-1/500022.424=9.59106N(2-18)12表2-3实验常数材料铸铁锻钢低碳钢中碳钢fc/MPac560250340490a1/16001/90001/75001/5000m801109085活塞杆细长比L/K=140黑4/25=22.4<m7n=8544=170,按戈登一兰金公式计算临界载荷Fk:nK9.591064

29、=2.4106(2-19)液压缸满足稳定条件。式中fc材料强度实验值，按表2-3选取；a一实验常数，按表2-3选取；n一端条件系数，两端固定，n=4;K一活塞杆截面回转半径，对于实心杆，K=Jl/A=d/4;A一活塞杆截面面积，m2,对于实心杆，A=nd2/4；m柔度系数，按表2-3选取。2.5液压缸油口和排气装置设计2.5.1 液压缸油口设计当压力pn>10MPa时，高压管中允许流速u=(57)m/s,工业流量4410“0.01m二5Q=4M10“m3/s:(2-20)d=按GB/T2878-1993取，液压缸油口连接螺纹为M10H2.5.2 排气装置设计将排气装置放在缸底，排气装置采

30、用整体式，图2-3为排气塞的结构简图和尺寸。图2-3排气塞结构简图和尺寸133棘轮机构设计3.1 棘轮机构概述棘轮机构将连续转动和往复运动转换为单向步进运动的间歇运功机构。棘轮机构按结构形式可分为摩擦式棘轮机构及齿式棘轮机构，齿式棘轮的轮齿用单向齿，其棘爪较接于摇杆上，并随摇杆顺时针方向摆动，在棘轮上滑过，棘轮就会停止转动。而为了确保棘轮不反转，通常在固定构件加装上止逆棘爪；摇杆逆时针方向摆动，其驱动棘爪便会插入棘轮齿来推动棘轮同向转动，以此来实现主动件做连续的往复运动，棘轮做单向简谐运动。棘轮每次转过的角度称之为动程。改变驱动机构的结构参数或遮齿罩的位置能调节动程的大小，在运转过程中也能加以

31、调节。多棘爪棘轮机构的调节精度高于一个棘齿所对应角度。齿式棘轮机构夫人结构简单，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。具缺点为动程只能作有级调节，并且噪音、冲击和磨损较大，不宜用于高速。摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块来代替齿式棘轮机构中的棘爪，无齿摩擦来代替棘轮，传动平稳、无噪音，同时动程可无级调节。由于靠摩擦力传动，会由打滑现象出现，能起到一定安全保护作用，但传动精度不高，故只适用于低速轻载场合。3.2 棘轮设计根据工作情况及要求，选取单式外作用棘爪棘轮机构。3.2.1 棘轮机构尺寸设计计算由棘轮机构的使用条件和设计要求，初选取棘轮齿数为z=15,棘轮的材料用45号钢，淬火硬

32、度为4550HRC。锐角倒钝，渗碳深度为0.3mm,发蓝处理。齿宽系数取中=5。按外齿式棘轮齿轮强度计算公式：m-K3=1.751000.152120=1.14(3-1)式中K一系数，取K=1.75;T一棘爪受的扭矩，T=1000N,m；Z一棘轮齿数，Z=15;平一齿宽系数，中=b/m,查表3-1得；仃一材料许用弯曲应力，MPa,查表3-1得14表3-1棘轮相关系数棘轮材料HT150ZQ310-5704520Cr40Cr齿宽系数中1.56.01.54.01-31-31-3许用弯曲应力MPa308012080100模数经过圆整按国家标准取m=2。棘轮齿顶圆直径da：da=m*z=2父15=30(

33、mm);棘轮齿间距p：p=nm=6.2(mm)棘轮齿高：h=(0.751.3)m=(1.52.6)mm,取h=2.5(mm)；棘轮齿顶弦长a:a=m=2(mm)；棘轮宽b:b=(14)m=(28)mm,取b=6(mm)；棘爪工作面长度a1:2=(0.50.7)a=(11.4)mm,Wa=1.2(mm);棘爪斜高h1、齿斜高h:%=h定h/cos«=2.66(mm);棘爪宽bi:b=b-2=4(mm);棘爪长度L:L=2p=12.4(mm)；齿偏角a:a=20;齿槽夹角中:中=60：齿形角匕：巴=55口；3.2.2 棘轮机构强度校核棘轮强度校核公式:m=2_2T=.zpn.152100

34、00.87288.25(3-2)故棘轮强度满足条件3.3 棘轮主被动棘爪弹簧设计3.3.1 主被动棘爪弹簧尺寸计算由其工作状态和要求初选弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧的最大压力R=10N，最小压力P=2N,弹簧工作行程h=2mm,查机械设计手册知，弹簧材料直径计算为：(3-3)d=1.6考式中许用切应力，根据I、H、田载荷按表3-2选取;”弹簧曲度系数，”数等；15C一弹簧指数，按表3-3选取;d=1.6101.310550.77mm285(3-4)表3-2弹簧的许用应力钢丝类型或材料拉伸弹簧许用切应力T出类n类I类油淬火回火钢丝0.44tib(0.320.38)0b(0.280.32)bb碳素

35、钢丝琴钢丝0.40CTb(0.300.36)5(0.240.30Rb不锈钢丝0.36crb(0.270.30)5(0.220.27)ob青铜丝0.36crb(0.240.28)ffb(0.200.24)0b65Mn38032528555CrMnA60CrMnA47540536055SiMn55SiMnB60Si2Mn60Si2MnA50CrVA495420370表3-3弹簧指数弹簧丝直径d56弹簧指数C71451251049弹簧指数C一般假定C=510弹簧材料选择65MnC=5,所以K=1.3105,弹簧材料的直径d为:经过圆整弹簧材料直径为：d=0.8m

36、m；按结构取弹簧中径D=5mm,弹簧内径D2=4.2mm,弹簧外径D1=5.8mm。初算弹簧刚度P'=且二且=!£二=4(3-5)h2弹簧系数C=D=亘=6.25(3-6)d0.8查表3-4:P=63.2N/mm,弹簧的有效圈数为：(3-7)&=3=8.1P416取n=9圈，则弹簧刚度为:Pd32.49=3.6(3-8)表3-4圆柱螺旋弹簧计算表相料内45d/mm得*中箱曰忤用业力十/MP.1作战网发曲P,/N加上的单网查喀曩nw'mm''巷口，£*小道善白检"i，"1"1切能力n;用于拉伸号314.36

37、062721914.1L643.5tiTi0翳3I4r4244.61.24El.3?LUI9642,9S.10.920.J4.511M加,打t.i246n3459,小t.9124933.96.1Q.itS6队042an2164.57.5a.w77MitoS5t5227504KU4741lj*21393s为Ffl6RO29R2317工行4n(i*13现。2.t11l+fl见。4.51.(A314.03.317一51vJ1J1.416Iff.23.S6.21.22613.A工团5好44L60.M37H.那3.0,137354S.6口A22AIC.H4.0412SO6435疝”05475532.J4

38、.843737073937.0211.34524."0.460*2'G.7512«71211no37i.11010.19M：,7WH04TL77n,工5M4a9i5.3B.781X403.U5463fl3*7913.居4就3257.310743K,34nh969.3ze14&。3*335.WQ944.43.1s3255I.W63,幻0.B&38.H150218.74.1L*工6)7100554.742.048IL8S2I.«19?21M3792?90，*1.5)9国帅1酬35J91.3ros1,1。IflIL144415

39、404R2tlB弹簧自由长度H0=(n+1.5)d+2D=0.8(9+1.5)+2父5=18.4mm；(3-9)3.3.2弹簧稳定性校核弹簧稳定性和弹簧的支撑情况有关，高径b=H/D满足一定条件可以很好的保证弹簧的稳定性。当弹簧一段固定一段回转时，弹簧稳定，高径b<3.70本设计中，弹簧采用一段固定一段回转，高径b=18.4/5=3.68<3.7,满足稳定性条件。3.3.3弹簧强度校核安全系数SMSp时，强度条件满足，即：(3-10)Cp0.75mincS二-Spmax17式中Gin一最小工作载荷产生的切应力;Emax最大工作载荷产生的切应力；Sp许用安全系数，Sp=1.32.2；

40、8KDPn81.3105510max3二d二0.83=326MPa-min8KDP181.310552-：d3二0.83=65.2MPau2850.7565.2S二326=1.024:二Spp(3-11)(3-12)(3-13)故疲劳强度满足条件。3.3.4弹簧的技术要求弹簧材料选用65Mn,冷卷成型，右旋，淬火、回火处理，再进行强压或喷丸处理，提高承载能力。4机架及其附属连接机构的设计4.1 机架连接部分设计机架是整个液压扳手质量较大的部分，机架和液压缸的连接在其他设计中多采用销轴连接，连接部分增加不利于强度和机构本省简洁，故本设计采用液压缸缸体和机架一体铸造成型，减少了机架和液压缸部分的连

41、接，简化结构，减小液压扳手尺寸，同时由于一体铸造成型，其连接部分不需要提高壁厚来提高强度来满足强度要求，所以其整体质量可以得到很好的控制。壳体和液压缸缸体采用同种材料，考虑防腐问题，壳体成型后在材料的表面喷涂一层高分子材料氯化聚醴。根据材料特性及前面液压缸强度校核，壳体厚度选用h=10mm。机架是驱动机构和液压缸连接的承载体，为了减小活塞杆在推动摇臂时可能产生的侧向力，在机架上设计一平行滑道，滑道部分采用机架内侧开槽，开槽不封机架壁加厚，同时不开穿机架侧壁以保证液压扳手整体有较好的密封性。4.2 摇臂的设计液压杆和摇臂采用圆柱销连接，液压缸和销过盈配合，摇臂采用间隙配合，圆柱在要摇臂上会产生滑

42、动。其具体结构见图4-10圆柱销按GB119-96、GB117-86选择公称直径d=12mm,a=1.6mm,l=22140mm。摇臂的尺寸为两端分别为直接25mnf口50mmi勺圆，两圆心相距水平方向上位14mm§直方向为50mm摇臂上下两端连接处圆弧半径分别为60mmf口20mm摇18臂的厚度去20mm其结构形式见图4-27图4-1活塞杆摇臂连接图图4-2摇臂结构形式示意图摇臂的材料选用45号钢，其危险截面按强度校核公式（4-1）:1000501040,0270.02二37MPa(4-1)材料Q235,20354540Cr,35SiMn勺/MPa12-2020-30304040-

43、52A查表4-2知:所以T父司，摇臂强度校核满足条件194.3 机架和摇臂棘轮的连接轴的设计4.3.1 轴的结构尺寸设计摇臂、棘轮和机架的连接通过轴来连接，同时棘轮机构传递的扭矩通过轴传递给扳手套筒来实现螺栓的拧紧和松脱，轴的结构形式见图4-3:图4-3轴和花键的结构形式4.3.2 轴的强度校核轴的强度校核按照公式(4-2)计算:16T-3.D1610003二0.026二290MPa对于塑形材料：.=(0.50.577)二这里取可=0月仃=305MPa,所以轴的强度满足条件(4-2)(4-3)扭矩图为图4-4:图4-4轴的扭矩图204.3.3 轴和摇臂棘轮连接的键的设计轴和棘轮摇臂的连接采用花

44、键传递扭矩，有轴径按GB114487知：取花键6M23(H7/f7)M26(H10/a11)M6(H11/d10)GB1144-87。_._.T=Kzhlrm仃p=0.7M6M1.1>dM12.25M30=1698MPa(4-4)式中T一传递扭矩,MPa;K一载荷不均匀系数，K=0.70.8;z齿数；h一齿面工作高度，对于矩形花键，h=(D-d)/2+2C；l'一齿的接触长度；J一平均半径，对于矩形花键，m=(D+d)/2；C一齿顶的倒圆半径；Op许用挤压应力，MPa,动连接、使用制造中等的情况下，齿面经过热处理的花键许用挤压应力仃p=3060MPa,这里取。p=30MPa。满足扭矩传递要求。花键结构见图4-3。5反作用力臂设计5.1 反作用力臂连接设计反作用力臂与机壳采用花键连接，由反作用力臂工作要求(可360度微调)，选用渐开线花键来满足条件，由于花键的压力角越大，键齿的强度大，正压力也大，能提高摩擦力，故选用45度压力角的花键。由于液压扳手的体积限制，查机械设计手册，这里选用的花键模数m=1.5,