成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）
图3.2.1清洗头装配图
3.2.1.清洗头的受力分析：
清洗头工作时受到的压力为1000N，其中气缸输出压力为800N，酒桶及桶内液体重200N。由图4.2可知其结构中最薄弱的地方应该是7喷头杆与9分配座相配合的部分，其形状是内径16mm外径20mm的环形管，壁厚为2mm。整个系统可视为两端固定的压杆。为保证其稳定性，对其用安全系数法进行校核：
柔度计算。?z??*lixdD??*lIzA?0.5*0.152?9
0.0084?D4(1?()4)式中I=
对不锈钢 ?0?32，A=
?(D2?d2)4
a??s461?306??60 b2.57因为???0，所以是小柔度杆。压杆的临界力Fcr为
Fcr??0A=306MPa*0.000113m=34578N
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Fcr34578??34?[nw]?2 Fp1000再对压应力进行校核：
??N/A?1000/0.000113?8850000Pa?8.85MPa≤[?p]=200MPa
结论：此结构安全。
3.2.2弹簧的设计：
初选圆柱螺旋弹簧，其受力为静载压缩，F=1000N
（1）选材。该弹簧用于阀门内部所以选65Mn。许用切应力[?p]=785MPa （2）初选旋绕比C为8，计算K
K=
4C?10.615310.615????1.223 4C?4C285（3）根据安装空间设弹簧中径D2为48mm，根据C值查表取簧丝直径d为5.5mm。
（4）计算簧丝直径d'≥1.6
PmaxKC1000*8*1.223?1.6?0.0055m，取d=6mm [?]785*106
（5）求圈数n，对压缩弹簧
Gd78500*106*0.0055n=??*0.02=8.635，n取8 3max38P8*1000*5maxC（6）计算其他数据并与安装空间比较：
中径D2=cd=0.048m 内径D1= D2-d=0.042m 外径D= D2+d=0.054m
节距p=0.28 D2=0.013m 长度H=np+3d=0.12m 经过验证符合要求
（7）验算稳定性。该弹簧由于套在管上所以不会失稳
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3.3 器件选型
3.3.1.选择液压泵，电机：
(1)选择泵
已知各桶内射流压力为0.3MPa，设水路压力损失为0.05MPa，则液压泵的最高工作压力为：
pP=P+ΣΔp=(0.3+0.05)MPa=0.35MPa
在泵的最高工作压力上考虑再加上25%的压力储备,所以泵的额定压力为:
p=0.35+0.35*25%=0.4375MPa
取泄漏系数k为1.1,计算泵的流量:
设喷嘴的流量为1L/s,即60L/min, 注满容积为5L、10L、20L的酒桶的时间大约为5s、10s、20s。 所以泵的流量为:
Qp≥kQ=1.1*60L/min=66L/min
应再加上系统中溢流阀稳定工作的最小溢流量,一般为3L/min．查产品样本选ＹＢ型定量叶片泵．
额定压力p=7.0MPa， 转速n=1000-1500r/min， 排量V=48mL/r， 容积效率η
求得液压泵输出的实际流量为 qv=qvtη
液压泵输出功率为
P0=p qv=0.4375*106*66.12*10?3/60=0.483KW
(2)选择电机 电机功率为
Pi= P0/η=0.483/0.9=0.536 KW
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v=Vnηv =48*10
?3v=0.95
*1450*0.95=66.12L/min
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选YL7114型单相电机.
额定转速n=1450r/min 额定功率P=550W
3.3.2选择气缸：
(1)选择气缸的行程:
本机设计适用桶的尺寸为高度H360—高度H560.气缸的主要作用是夹紧酒桶,桶的直径为Φ250—Φ500,因此必须要在活塞杆上加垫使作用在桶底部的力分散,所以要预留垫的厚度和方便搬动的空间40mm.通常还应考虑各种非标桶的高度.所以气缸的行程定为400mm.
(2)选择缸径:
当气缸以推力做功时,缸径大小由下式得
D=
4F推4*800==47.6mm
?*0.5*106*0.9?ps?圆整得50mm.式中F为气缸输出推力取800N,ps为气缘压力取0.5MPa,η为效率取
0.9.
选择活塞杆直径:
4F推4*800d≥==0.00225m
?*200*106?[?p] 由于活塞杆行程定为400mm,当活塞杆的长度L≥10d时即d≥40mm时按强度条件计
算得只要杆径大于3mm即满足需要。当活塞杆的长度L<10d时，按纵向弯曲极限力计算,这时活塞杆直径与长度须同时考虑, 活塞杆直径不仅和外载荷有关,而且和长度及安装形式、材料的性能有关。
普通气缸的活塞杆材料为不锈钢，其柔性系数m为85。本设计中气缸的安装形式是一端自由一端固定，故取端点安装形式系数n为0.25。mn=4.25。
活塞杆截面曲率半径K=0.25d
当
Ln?EI2 成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文） 64FL264*800*0.42?4d≥==1.3*10m 2211?nE?*0.25*2.1*10fAIL?d2当>mn时,F=,将A=,K==0.25d代入得 ?l2K4A1?()nKd≥0.01m 由上述三种情况讨论得知只要气杠杆径大于10mm即可满足使用要求． （３）耗气量的计算： 对单作用气缸有 Qv=Ln ?2(ps?p0)?0.5?0.1D=0.4*1**0.052*=0.00471m3=4.71L 0.144p0（４）活塞杆的运动速度 全部行程要求4s完成，即v=0.1m/s。 综合上述几方面条件可选气缸型号为ＩＧＱ50*400 3.4 水 箱 机器工作时要消耗大量的水，需要随时补充。为方便水的补给，减轻劳动强度，减少操作步骤，水箱上部进水设有机械式铜浮球阀，下部放水设有手动球阀。 水箱容积为700*500*900，单位mm。 水箱内设过滤网，过滤网用不锈钢网自制。 24