双作用单杆活塞式液压缸毕业论文设计.doc

设计题目-2液 压缸的选型 2液压缸主要参数的计算液 压缸主要性能 参数 2缸同内径（缸径）计算 2缸 壁壁厚的计算---2流量的计算----3底 部厚度计算-4最 小导向长度的 确疋 4主要零部件设计与校核缸筒的设计----5缸筒端盖螺纹连接的强度计算—— 6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算---- 6活塞设计 7活塞的密封活塞杆杆体的选择 8活塞杆强度的校核 8液压缸稳定性校核 9活塞杆的导向、密封和防尘 9致谢 10参考文献 一. 设计题目 双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数：系统额定工作压力： p= 25 (Mpa ) 驱动的外负载： F =50 ( KN) 液压缸的速度比：入=1.33 液压缸最大行程：L =640 (mm)液压缸最大伸出速度：入 =4 (m/min) 液压缸最大退回速度：vt =5.32(m/min)缸盖连接方式：螺纹连接液压缸安装方式：底座安装 缓冲型式：杆头缓冲二. 液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能， 实现直线往复运动或摆动往复 运动的执行元件 按本课题设计要求， 选取主要用于各种工程机械、 起重机械及 矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。

三. 主液压缸主要参数的计算1 、液压缸主要性能参数： 额定压力：根据设计要求，其额定压力为 25MPa ，即 P=25MPa 最高允许压力 Pmax ：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力 Pmax wi.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为 800mm.液压缸最大退回速度 vt v 1.33 4 5.32(m/min)2 、主液压缸缸筒内径(缸径)计算 根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径 D 可按下列公式初步计算：液压缸负载为推力：D \ P (m)式中：F为液压缸实际使用推力，单位为NP为液压缸的供油压力，一般为系统压力根据题目要求，取F为30kN , 为0.65 , 为0.8 , P为16Mpa并代入公式贝UU 315 1C3D 十 25 106 1000 40°.6mm又依据手册（GB2348-80）对其进行圆整，取 D=400mm 3、缸壁壁厚的计算先暂取/D=0.08--0.3,即 （7.2,27）则可按下列公式计算-PmaxD（mm） 2[]式中：D为缸筒内径（m ）Pmax为缸筒的最高允许压力（MPa）[]为缸筒材料的许用应力（MPa）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有[]=100--110MPa, 取[]=110MPa，代入上面公式37.5 0.42 11057( mm)由结果可知在所假设的范围内圆整，取为 60mm。

活塞杆直径的计算/ 2 4F回 ]~2~4 600 103d主,D2 —回 . 0.42 6 0.2536m 253.6mm， P 「 3.14 25 106根据 GB/T2346-1993，取标准 d 顶=250mm1、顶出液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为 25MPa，即P=25MPa最高允许压力Pmax :也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力 Pmax <1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度Vt v ^33 4 5.32（m/min）2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径 D可按下列公式初步计算: 液压缸负载为推力： 辛（m）式中：F为液压缸实际使用推力，单位为N P为液压缸的供油压力，一般为系统压力根据题目要求，取F为30kN， 为0.65， 为0.8，P为16Mpa并代入公式 贝U4 400 103D , 25 10 1000 143mm又依据手册（GB2348-80）对其进行圆整，取 D=140mm 3、缸壁壁厚的计算先暂取/D=0.08--0.3,即 （7.2,27）则可按下列公式计算-PmaxD（mm）2[]式中：D为缸筒内径（m ）Pmax为缸筒的最高允许压力（MPa ）[]为缸筒材料的许用应力（MPa）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有c=100--110MPa, 取cKCT=110 MPa , 代入上 面公式则由37.5 0.12 110结果可知在所假设的范围内圆整，取为 27mm。

活塞杆直径的计算4R回D2 专 J0.1424 250 1033.14 25106 0.083" 83mm根据 GB/T2346-1993，取标准d 顶=80mm4、流量的计算液压缸流量根据下式计算：设计要求中给定了活塞的平均速度: 当活塞杆外推时Vm =2.4m/min而活塞的面积：容积效率：取 v=1根据公式得到活塞杆外推时的流量:q A1 V 快 0.1256 2.4 60 q1 = 10V0.301 L/minA= D2X /4 0.1256m21因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略5、最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 称为最小导向长度如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压 缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度对一般的液压缸，最小导向长度 H应满足以下要求H > L/20 + D/2式中LD液压缸的最大行程;「液压缸的内径800 400 240mm故确定液压缸的导向长度h= 20 —» 240mm活塞的宽度B—般取B=( 0 • 6〜1 . 0) D故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm缸盖滑动支承面的长度li当 D > 80 mm 时，取 h =( 0.6 〜1 . 0) d。

故确定缸盖滑动支承面的长度li =0.6X50=30mm为保证最小导向长度 H，若过分增大li和B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间 增加一隔套K来增加H的值隔套的长度 C由最小导向长度H决定，即C= H —( l1 + B) /2=35mm四、主要零部件设计与校核1、缸筒的设计缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安 装要求等因素有关端盖分为前端盖和后端盖前端盖将液压缸的活塞杠(柱塞) 腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用后端盖将缸筒内腔一端封闭， 并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑 缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性 目前，普遍采用的缸筒的 材料是热轧或冷拔无缝钢管由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢 管，采用通用材料为45钢查表可以得到：缸筒材料的屈服强度 s=484MP ;缸筒材料的抗拉强度 b=610MP ;现在利用屈服强度来引申出： 选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa缸筒壁厚验算液压缸的额定压力(D12D12□(MPa)式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2 S(mm )D为缸筒内径(mm )D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得121 106 [彎2 40。

2] 27 106pa4542而题目所给p 25MPa 27MPa，符合要求2、活塞设计 活塞的材料 由于缸径较小，故选用45钢活塞结构的设计活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式， 而选定的 密封件型式决定了活塞的结构型式常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式， 组合式制作和使用比 较复杂，又因密封件的安装要求不是很高， 而且缸径较小，故采用整体式活塞的 结构型式，其密封件和导向环分槽安装形式如下图：1.1m a活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结 构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度 B为280mm5、 活塞的密封活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素选用应用 广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损 坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTF E）的挡圈与主密封件组合在一起使 用这种组合式密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象， 具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便 活塞杆的设计6、 活塞杆杆体的选择活塞杆的杆体分为实心杆和空心杆空心杆多用于 d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。

而实心杆加工简单，采用较多， 故选用实心杆活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位， 可根据液压缸的安装连接形 式有多种结构形式本课题因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压板， 为方便连 接，活塞杆外端采用外螺纹（带肩）形式其外螺纹根据国家标准 GB2350-80 可选取M45 1.5活塞杆材料1、因为没有特殊要求，所以选用 45号钢作为活塞杆的材料，本次设计中 活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度 可以在0.5 — 1mm左右2、 安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于 0.01mm，保证活塞杆外圆 和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象安装活塞的 轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm ，保证活塞安装 不产生歪斜3、 活塞杆外圆粗糙度Ra选择为0.3 m4、 因为是运行在低载荷情况下，所以省去了表面处理7、活塞杆强度的校核已设计活塞杆直径为d=50mm则， 42.9mm\ 110而活塞杆的最小直径为45mm由设计要求有液压缸最大行程L=640mm 查手册有校核公式为d 小 4 902 25~~/4所以活塞杆满足强度要求8、液压缸稳定性校核：假设液压缸只承受轴向载荷，则它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作 所允许的临界负载以免发生纵向弯曲，破坏液压缸正常工作。

Fk的值与活塞杆的材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关校 核公式为：F 丘（式中nk为安全系数，取3）n查相关手册别结合以设计数据，取 F k = Pmax.A2则 fk 25 9。