水处理系统中摆动气缸设计+CAD图纸(7)
图5.3.2内优尔角螺栓
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。