可调型机械式自锁液压缸的结构设计及特性研究

摘要

液压缸在航空航天，矿山机械、建筑机械、车辆工程等领域的应用范围越来越广泛。液压缸作为液压传动的常用执行器之一，在很多场合均要求液压缸活塞杆能长时间锁死在某一固定位置，即当切断动力油液后，在载荷作用下活塞杆无位移。传统的做法是设计液压锁紧回路，然而由于液压缸及液压阀不可避免地存在油液泄漏问题，不能保证活塞杆长时间锁死在某一固定位置，特别是在大负载情况下泄漏更严重，传统的液压缸及液压阀锁紧技术不能满足使用要求，存在安全隐患。针对上述问题，采用特殊结构的机械锁紧液压缸，使其在运动及停止时都能承受大载荷而且在任意位置具有长时间的精确定位功能。
　　论文在吸收国内外液压自锁式及机械式自锁液压缸的最新研究成果的基础上，深入分析总结相关研究。根据徐州奥博公司提供的相关参数及要求，确定了可调型机械自锁式液压缸的整体结构与技术参数，对关键机械锁紧部分（缸体、活塞杆及前后端盖等）进行了详细的结构设计与强度校核，且采用SolidWorks三维软件建立了液压缸的三维模型，并基于SolidWorks/Simulink模块对液压缸的拨叉和齿轮箱体等关键部件进行了有限元强度分析;最后，基于AMEsim软件对可调型机械式自锁液压缸的液压系统进行建模与仿真，并针对液压缸的运动速度、输出位移、自锁受力、稳定性和安全性等特性进行研究。
　　论文设计了一种新型的可调型机械式自锁液压缸，具有定位优点突出，原理结构简单等优点，且无需在油缸内部设计复杂机构，降低了制造成本和技术难度，为后期的使用及维护带来了极大的方便。
　　本课题研究的意义在于当液压系统出现漏油和“软腿”现象时，通过自身机械自锁，确保液压锁紧的稳定性，安全性和精确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内自锁液压缸发展现状

1．2．1 螺纹自锁式液压缸

1．2．2 套筒锁紧式液压缸

1．2．3 内胀式锁紧液压缸

1．2．4 刹片式锁紧液压缸

1．2．5 钢球摩擦式锁紧液压缸

1．2．6 卡环式锁紧液压缸

1．2．7 锥面-碟簧式锁紧液压缸

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．3．3 存在的差距

1．4 论文主要研究内容及研究难点

1．4．1 论文研究的主要内容

1．4．2 论文研究的主要难点

2 可调型机械式自锁液压缸的结构与原理

2．1 可调型机械式自锁液压缸的设计思路

2．2 可调型机械式自锁液压缸三维建模效果图

2．3 可调型机械式自锁液压缸的工作原理

2．4 可调型机械式自锁液压缸创新点

2．5 可调型机械式自锁液压缸性能优势

2．6 本章小结

3 可调型机械式自锁液压缸主要零部件设计计算与校核

3．1 缸筒的设计计算与校核

3．1．1 初选缸筒内径及推拉力校核

3．1．2 缸筒材料壁厚的选择与校核

3．1．3 技术条件

3．2 缸底缸盖的结构形式及厚度计算与校核

3．2．1 缸底的结构形式及厚度计算

3．2．2 缸盖的结构形式及厚度计算

3．2．3 缸盖连接强度校核

3．3 活塞杆组件设计及强度校核

3．3．1 活塞杆组件设计

3．3．2 活塞杆强度校核

3．3．3 活塞杆轴肩强度校核

3．4 齿轮齿条参数的设计计算与校核

3．4．1 齿轮参数的计算

3．4．2 齿条杆拉压强度及稳定性校核

3．5 其他零件的设计计算

3．5．1 轴承选型及齿轮轴的设计计算

3．5．2 半离合器上花键轴的设计计算

3．5．3 牙嵌式离合器的设计计算

3．5．4 平键的选择

3．5．5 电磁铁及永磁铁的选型

3．6 本章小结

4 机械式自锁液压缸零部件的有限元分析

4．1 拨叉设计及有限元受力分析

4．2 齿轮箱体的有限元受力分析

4．3 本章小结

5 基于AMEsim对液压缸建模及仿真的特性研究

5．1 AMEsim介绍

5．2 液压缸建模及仿真的特性研究

5．2．1 液压缸的建模

5．2．2 液压缸的仿真结果与分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果