手持式液压扳手设计开题报告(2)
3.1.1 液压缸径的选择
液压缸缸径与液压最大输入压力，最大输出扭矩等因素有关，液压缸按结构型式的不同，又有活塞式、柱塞式、摆动式、伸缩式等形式，其中以活塞式液压缸应用最多。而活塞式液压缸有双杆活塞缸和单杆活塞缸两种。由于液压扳手的尺寸限制在这里我们选择单杆活塞缸。
液压缸产生的推力F为：
（1）
式中：p1为输入压力；
p2为输出压力；
A1、A2为活塞有效工作面积；
D为活塞直径；
d为活塞杆直径。
3.1.2 棘轮棘爪结构设计
由于拆装扭矩巨大，通常的棘轮棘爪结构不能满足强度要求，因此，应考虑棘轮棘爪结构的变异设计。具体方案为：采用多齿数、小模数的棘轮和整体型棘爪；工作时，由3个棘轮轮齿同时参与传递扭矩，3个棘轮轮齿与3个同棘轮轮齿精密配合的具有内齿的整体型棘爪相啮合；摇臂通过棘爪推动棘轮转动，棘轮与方轴渐开线花键联接，从而使方轴带动螺栓(螺钉)转动，完成拆装作业的单向间歇运动。
对于棘轮轮齿，当作用力作用于齿顶时最为不利，可导致齿根弯曲折断和齿顶线压力磨损。为保证外啮合棘轮的齿根不被折断，需满足弯曲强度条件：
， （2）
式中：
Mmax——单个棘轮轮齿所受最大力矩；
Mn——单个棘轮轮齿的分配力矩；
W——单个棘轮轮齿的抗弯模量；
M——棘轮传递的力矩；
n——参与传递力矩的棘轮齿数；
K——考虑实际压力不均匀的载荷不均匀系数。
设m为模数，z为齿数，则棘轮各部分尺寸为：齿顶圆直径dα=m×z；齿高h=m；齿顶宽c=m；齿根宽α=1．5m；齿宽b。
单个棘轮轮齿所受的力P由分配力矩Mn产生，
因此： ；
；
代入（2）式： ；
从而： ；
3.2 液压扳手密封设计
可以先用CAD进行二文图纸设计，然后通过液压扳手内部部件的材料以及形状进行分析计算，最后设计出液压扳手的密封方案。
4 研究方法及方案
4.1 原始条件及数据
液压最大输入压力 Mpa 700
最大输出扭矩 Mpa 4853
最大手提重量小于 kg 5
4.2 方案比较
4.2.1 方案一 推杆做直线运动且推杆与摇臂间无滑动运动
本方案的优点是推杆以及液压扳手内的部件易于制造。缺点是由于摇臂的运动是转动运动，所以造成活塞对缸体内壁的磨损加大，使液压扳手的使用寿命大大缩短。
4.2.2 方案二推杆做直线运动且推杆与摇臂间有滑动运动
本方案的优点是相对于方案一对于活塞和缸体内壁的磨损较小，有利于提高液压扳手的使用寿命。缺点是相对于方案一装配精度高且同样无法很好的消除冲击。但相对于所提高的使用寿命有些帮助。
4.2.3 方案三推杆以活塞为支点做“画圆”运动且推杆与摇臂间无滑动运动
本方案的优点是减小推杆和摇臂间的冲击，有利于提高液压扳手的使用寿命。缺点是对于部件的加工精度，装配精度要求较高且不易文护。
4.2.4 方案一与方案二比较
由于在这两个方案中推杆都是做直线运动而摇臂又是绕一点做转动运动。在方案一中摇臂与推杆之间的连接件会承受较大的力且会通过推杆传递到活塞和液压缸内壁上，造成不必要的磨损。而方案二通过推杆与摇臂的连接件在摇臂中的滑动运动较好地去除了这些力。
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