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    图5.3.2内751角螺栓
    5.4 摆动气缸外部连接方式的确定
        摆动气缸有三个接口需要对外连接,第一个是与气源的连接,第二个是与蝶阀的连接,第三个是对外位置反馈的连接。鉴于这三种连接方式在我国并没有对应的标准参考,我决定采用市场应用较广的国外标准设计。
        1、与气源的连接方式,通常与气源连接有管接和板接两种。管接就是将连接压缩空气的气管直接接在摆动气缸缸体上,而板接则是用一块转接板分别连接气管和缸体。这两种方式各有各的优缺点,通过查询国外标准并结合市场调研,决定按VDI/VDE 3845:2004标准设计,见图5.4.1。这个标准的优点是管接和板接两种方式均能使用,并且在市场上应用较广。
    与气管连接的螺纹孔                                               
    固定转换板的螺纹孔                    
    图5.4.1 与气源的连接方式
    2、与蝶阀的连接方式,出于标准化、互换性的考虑,我采用目前市场上应用较广的ISO 5211:2001标准设计,见下图5.4.2。
    齿轮轴下端与蝶阀的连接方式
    图5.4.2 与蝶阀的连接方式
        3、对外位置反馈的连接方式。蝶阀和摆动气缸安装后,需要知道它们是否在正常工作,因此在摆动气缸的齿轮轴上端设计出合适的位置反馈结构,便于肉眼观察或安装位置传感器以便远程控制。而VDI/VDE 3845:2004标准中也有这一方面的规定,所以我按该标准设计对外位置反馈的结构,见图5.4.3。
    齿轮轴上端连接方式
    图5.4.3 对外位置反馈的连接方式
    图5.4.4 位置指示器
    图5.4.5 位置传感器
    5.5 主要零件的材料选用
    5.5.1 缸体材料的选用
    缸体的制造材料主要有无缝钢管、铝合金等。摆动气缸使用的气源压力通常不超过0.6MPa,环境温度通常在-20~80℃之间,因此对材料强度的要求不高,用铝合金能完全满足上述要求。缸体的外形可以用消失模铸造的方法直接做出它的内腔和外形,减少了加工步骤,降低了成本,同时提高了缸体的精度。产生的废铝也可以循环使用,节约了材料。根据《机械设计手册》中关于气缸部分缸体的设计,我选择使用牌号为ZL106的铝合金。
    ZL106铝合金的优点:铸造性能良好,流动性大、线收缩小、气密性高、无热裂倾向、产生缩孔及气孔的倾向较小;可经热处理强化,室温、高温具有较高的力学性能;耐蚀性能接近ZL101合金;焊接性和可切削加工性良好。
    5.5.2 活塞材料的选用
    活塞通常由铸铁、碳钢或铝合金等材料制作。
    铸铁:重量重,能耐高温,铸铁的含碳量比较高,其性能比较脆,抗拉性能比较差。但铸造性能比较好,可以采用铸造的方法加工出形状相对复杂的零件。因此主要运用于大,中缸径的低、中速内燃机上,不适合用在摆动气缸中。
    碳钢:机械强度高,耐热性、耐蚀性、耐磨性较好,但缺点是密度大,加工麻烦,成本高,对缸套磨损严重,不适合用于气缸中的活塞。
    铝合金:重量轻,强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,耐磨性好,成本较低,工业上广泛使用。
    因此通过比较和查询,我决定使用ZL106的铝合金。
    5.5.3 齿轮轴材料的选用
    齿轮轴的整体外形为圆柱形,采用45号优质碳素钢棒料制作,45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,材料来源方便。价廉且应力集中不敏感。市场上各种规格直径的45号钢棒料齐全,采购方便,而材料本身非常适合加工,强度也足够。因此我选择45号优质碳素钢。
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