文档介绍：压力机与垫板间夹紧装置的设计说明书 
1 引言
传统的压力机与垫板间的夹紧机构采用手动操作,这在现代化生产实际中,已远
远不能满足自动化生产的需要。
现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的,电器方法、机械方法、液压方
法、电气液压方法以及气动方法等等,均可以用来实现自动控制。其中,机-电-液
一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向,沿用已久的分工脱节,
各管一段的设计方法,不仅耗时,而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。
本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念,寻求有效的设计理论和方法来
实现压力垫板夹紧的自动控制。
机械装置设计的重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此,螺杆设计是
本设计机械部分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高,螺杆与螺母的传动
能够自锁,有安全保障。
螺杆由45号钢调质处理,再对其进行淬火处理,使螺杆的强度与硬度提高。由
于螺杆在本设计中的重要作用,决定了螺杆的寿命是本设计成败的重要标志。设计时,
充分考虑了螺杆的强度和机械自锁,必须保证螺杆在任意位置能够自锁,才能使整个
夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出一定角度,以使工人取出垫板
时,不但要保证液压系统能够自锁,而且要求螺杆也要自锁。否则,夹紧装置失效,
将造成极坏的后果。在设计的过程中,还考虑了许多的实际问题,如为给压力继电器
提供有效的压力发讯信号,在螺杆的特定位置增加了圆环-半圆环结构, 由螺栓联结,
在螺杆轴向下降、放松垫板时,放松到位后,圆环-半圆环结构与螺母接触,压力继
电器得到发讯信号作用,螺杆停止下降,放松到位。
圆环-半圆环结构在本设计中还有其他应用,除与螺母接触使压力继电器发讯之
外,还被加在螺母上,作用相当于一个挡圈,防止齿轮由于重力而脱离螺母。
液压缸与液压马达的驱动控制由液压系统控制,在液压系统中应用了电磁换向阀
与压力继电器。电磁换向阀与压力继电器和电动机的控制均由电气控制系统实现。
整个装置组成简单,结构精巧,控制方便,性能可靠,有很好的应用前景。
2 机械设计与计算 
  原始数据及设计要求 
  原始数据
(1) 夹紧头的夹紧力为 10 吨。
(2) 夹紧过程小于 10 秒钟。
(3) 夹紧的行程为 20 mm。
(4) 系统压力为 16 MP。 
  设计要求
(1)夹紧头夹紧后要求有自锁。
(2)整个夹紧装置中的八个夹紧头动作可以分别控制,以便于测试与检修。
(3)综合考虑机械、电气与液压控制的结合。
(4)在设计中要充分考虑使夹紧装置结构紧凑,美观,制造、维修成本低。 
  拟定设计方案
驱动机构包括液压马达,液压缸,单级齿轮传动1、2,螺旋-螺母传动。齿轮
用键与螺母联结。具体用液压马达来带动齿轮1旋转,通过齿轮1、2的啮合传动将
动力传递给自制螺母。将螺杆即夹紧头径向固定,使其通过与螺母的螺旋传动能够沿
轴向上升、下降,从而实现夹紧或放松垫板的目的。通过液压缸活塞杆在垂直方向上
的伸缩,实现夹紧装置的摆进、摆出。即液压缸的活塞杆伸出时,在液压力的作用下,
推动整个夹紧装置摆出,并锁紧。反之,活塞杆缩回时,整个夹紧装置能够摆回,等
待下一次的夹紧。整个系统实现夹紧-放松-摆进-摆出四个动作。
液压缸与液压马达的驱动由液压控制系统来实现,通过液压系统元件来实现液压
缸的调速和液压缸与液压马达的换向。电动机与液压系统中的电磁换向阀和压力继电
器的控制由电气部分实现,本设计引入了 PLC 来进行对电磁换向阀和压力继电器的控
制,而电动机则用星-三角启动 [1] 。 
  确定系统的机械参数
滑动螺旋传动主要是承受转矩和轴向力。因轴向力的作用,螺旋副旋和面间的压
强很大,而且相对的滑动速度又大,所以,其主要的失效形式是螺纹的磨损 [5] 。 
  确定螺杆参数 
(1)  计算螺杆中径
由给定参数:夹紧力 10  吨夹紧时间 t=15 s  夹紧行程 S=20 mm 
计算得  V=20×10 3/15=1.  33×10 3  m/s 
F=10×10 3×  =×10 4  N 
螺杆采用碳钢或是合金钢制成,由于本系统是低速重载的一般传动,采用 45 号
钢或 50 钢均可。
螺杆中径 d 2 =ξ  F / Φ[  P ]  ()
= 0.  8 ×  9.  8 × 10 4 / 4 × 16 
= 35.  518m  m 
根据圆整要求,取 d 2 =36 mm 
查得 P=3 mm 
式