液壓缸組件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、晉 中 學(xué) 院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 液壓缸組件設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名 劉曉萍 學(xué) 號(hào) 0914112114 學(xué)習(xí)年限 2009年9月至2013年6月指導(dǎo)教師 李彩聯(lián) 職稱 講師 申請(qǐng)學(xué)位 工學(xué) 學(xué)士學(xué)位 2013年 05 月 30 日液壓缸組件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：劉曉萍 指導(dǎo)教師：李彩聯(lián)摘 要：在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，會(huì)經(jīng)常用到液壓活塞缸的形式，它廣泛地存在于各個(gè)領(lǐng)域中。通常活塞缸的組成部分是缸底、缸筒、活塞、活塞桿和端蓋等主要部件。有時(shí)，在液壓缸的連接處，比如缸體和缸蓋法蘭部分，缸蓋與活塞部分，活塞與活塞桿部分等需要安裝密封裝置，以減少和防止外部灰塵或者內(nèi)部油

2、液的進(jìn)出和泄露。缸體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于慣性、速度、質(zhì)量等原因，活塞在運(yùn)動(dòng)到行程終端時(shí)會(huì)與缸底發(fā)生碰撞，從而引起能量的損失和傳動(dòng)失衡，因此需要在缸體內(nèi)部安裝緩沖裝置。此外，在必要時(shí)還需要在液壓缸體的某些部位安裝排氣裝置和防塵裝置以使整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精度提高、效率提升。液壓缸的設(shè)計(jì)需要根據(jù)已給數(shù)據(jù)和要求來(lái)進(jìn)行，對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇、檢驗(yàn)、制造等方面的考慮。關(guān)鍵字：活塞；活塞桿；缸蓋；缸體；design specification of the hydraulic cylinder assemblyauthors name:liu xiaoping tutor:li cailianabstrac

3、t： the piston cylinder usually be used in the hydraulic and pneumatic drive system,the main part of the piston cylinder is bottom, cylinder, piston, piston rod and cover. to prevent the working medium to the outside of the cylinder or by a high-pressure chamber to the low pressure chamber leakage, a

4、 seal between the cylinder cover, piston and piston rod, piston rod with end caps, piston and cylinder device. the outside of the end cap is also equipped with dust-proof device. in order to prevent impact cylinder head, piston rapid movement to the stroke end cushioning device may also be provided

5、in the end portion of the cylinder. the basic part of the cylinder by cylinder assembly, the piston assembly, the sealing member, and a buffer, the connection member. further, according to the needs cylinder is also provided with the exhaust means and dustproof device. during the design of the hydra

6、ulic cylinder, in accordance with the requirements of the working pressure, velocity, working conditions, processing and disassembly repair sum considering the structure of the various parts of the cylinder.keywords：piston；piston rod；cylinder head；cylinder目 錄1 緒論12 設(shè)計(jì)內(nèi)容及所給參數(shù)22.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容22.2 設(shè)計(jì)參數(shù)23 液壓缸的

7、設(shè)計(jì)計(jì)算2 3.1 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟2 3.2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算2 3.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算3 3.4 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算及校核14 4.1 缸蓋聯(lián)接計(jì)算14 4.2 活塞與活塞桿聯(lián)接計(jì)算14 4.3 活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算155 液壓缸組件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)196 液壓缸組件的工裝設(shè)計(jì)227 總結(jié)22參考文獻(xiàn) 24致謝 251 緒論在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容是對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)及其液壓缸的主要組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先根據(jù)已給的參數(shù)選擇液壓缸的工況，工作環(huán)境，工作方式，工作材料，從而確定液壓缸的基本類(lèi)型。其次根據(jù)具體數(shù)據(jù)，比如工作壓力，活塞桿退力等確定組成液壓缸的各部分結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀

8、。再次，對(duì)液壓缸的組成元件進(jìn)行選擇。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和選用的零件進(jìn)行校核、替換。在本次液壓缸的設(shè)計(jì)中，要對(duì)液壓知識(shí)，包括傳動(dòng)和控制都要有了解，對(duì)液壓的發(fā)展史以及與液壓缸有關(guān)的發(fā)展領(lǐng)域都要有大概和初步的了解。要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有清楚地認(rèn)識(shí)，包括前期計(jì)算，中期選擇構(gòu)思，后期校核繪圖，都要弄清來(lái)龍去脈和前因后果，具體到元件的選擇和替換。要對(duì)機(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)部分有大概了解，對(duì)所設(shè)計(jì)的零件的制造和加工方法都要做到心中有數(shù)。液壓的發(fā)展及地位：現(xiàn)代機(jī)械囊括機(jī)械電氣和液壓三個(gè)領(lǐng)域，是對(duì)這三個(gè)技術(shù)部分的融會(huì)貫通。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用在機(jī)械領(lǐng)域的地位可見(jiàn)一斑、尤其重要。液壓傳動(dòng)是在近代工業(yè)中興起并迅猛發(fā)展起來(lái)

9、的。液壓傳動(dòng)至今已有二百多年的歷史。由于在發(fā)展開(kāi)始時(shí)期各方面機(jī)制體制不成熟不完善，而不被廣大社會(huì)各界所接收和熟知。當(dāng)代世界科技的蓬勃起飛以及人們對(duì)技術(shù)的鉆研和了解，對(duì)傳動(dòng)技術(shù)有了不斷的深刻的了解和需求，尤其是在二戰(zhàn)期間，由于軍事上迫切需要反應(yīng)快、重量輕、功率大的各種武器裝備，而液壓傳動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)和有點(diǎn)能夠很恰當(dāng)?shù)貪M足這一要求，從而推動(dòng)了液壓的前進(jìn)和發(fā)展，在之后的的70年中，液壓傳動(dòng)技術(shù)以迅猛的速度傳向世界各個(gè)領(lǐng)域和部門(mén)，并且得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的主要工作內(nèi)容是：通過(guò)對(duì)大二上半學(xué)期和大三下半學(xué)期所學(xué)的有關(guān)液壓的傳動(dòng)和控制部分的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和重新鞏固以及對(duì)其他各資料的綜合運(yùn)

10、用和理解，對(duì)本次畢業(yè)要求進(jìn)行綜合研究并且要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)，將書(shū)本只是與實(shí)際生活相聯(lián)系，從而完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)這個(gè)過(guò)程鞏固和完善自己所學(xué)到的知識(shí)，讓自己各方面的能力有進(jìn)一步的提升和發(fā)展。在設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)和掌握平常所學(xué)到的所接觸到的通用液壓元件，尤其是對(duì)各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)元件應(yīng)該如何選取，如何連接，如何工作都要進(jìn)行詳細(xì)的了解，培養(yǎng)設(shè)計(jì)的思維方式和操作技能，提高我們提出問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的創(chuàng)造能力，為今后能夠解決所面臨的問(wèn)題做準(zhǔn)備。液壓傳動(dòng)的這些突出優(yōu)點(diǎn)，讓它能夠在日常生活和工作中得到廣泛的運(yùn)用和發(fā)展，比如在汽車(chē)飛機(jī)輪船制造業(yè)及其他重工產(chǎn)業(yè)中都有較多的運(yùn)用。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及所給參

11、數(shù)2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容液壓缸的設(shè)計(jì)；液壓缸主要組件的設(shè)計(jì);工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；工裝設(shè)計(jì)。2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)公稱壓力p=2.5mpa；活塞工作推力f=8kn；活塞行程100mm。3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1） 根據(jù)液壓缸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)要求，按下表選擇適合其運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的液壓缸類(lèi)型。根據(jù)對(duì)液壓缸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，按下表選擇液壓缸的具體組裝方式。2） 根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算主要尺寸。3） 根據(jù)所給的數(shù)據(jù)中的工作壓力和缸體剛度強(qiáng)度的材料進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4） 液壓缸數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行校核。3.2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 1） 液壓缸缸筒內(nèi)徑d和液壓缸活塞桿直徑d的確定的計(jì)

12、算液壓缸內(nèi)徑d以及活塞桿直徑d的確定：已知: f=8kn, =2.5mpa。根據(jù)表格4.4選取往復(fù)速度比=2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表23.633、23.634得：d=63mm，d=45mm。2） 液壓缸行程s液壓缸行程s，主要根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表23.6-35取標(biāo)準(zhǔn)行程系列100mm。3.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、缸體外徑尺寸、缸蓋厚度、缸體長(zhǎng)度等。1) 液壓缸壁厚的計(jì)算液壓缸的壁厚常常根據(jù)其的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為： （3.1）-試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（

13、1.25-1.5）倍的p。=mpa。-缸筒材料的許用應(yīng)力=100110（無(wú)縫鋼管），取=100-液壓缸壁厚(m)；d-液壓缸內(nèi)徑(m)；從公式可以算得，結(jié)果顯示液壓缸的壁厚厚度較低，從而導(dǎo)致整個(gè)缸體剛度不足，在生產(chǎn)加工過(guò)程中容易引起彎曲或在安裝中會(huì)引起力的變形因此導(dǎo)致無(wú)法正常工作，降低工作效率和精度。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚：=16mm2） 缸體缸體外徑的計(jì)算缸體外徑，查機(jī)械手冊(cè)表：外徑取95mm3) 缸底厚度的確定一般液壓缸多為平底缸，其有效厚度常常按照具體的強(qiáng)度要求通過(guò)下列方法和下列式子進(jìn)行計(jì)算：無(wú)孔時(shí)： 有孔時(shí)： 式中：缸蓋止口內(nèi)徑(mm)t缸蓋有效厚度(mm)d缸蓋孔直徑t4.74mm本設(shè)

14、計(jì)中，缸底選用無(wú)孔與缸體連接式，因此厚度確定為16mm。4) 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)距離為h，稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。當(dāng)導(dǎo)向長(zhǎng)度低于正常值時(shí)，會(huì)使液壓缸剛度降低，從而導(dǎo)致液壓缸工作不平緩。因而在設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)時(shí)要保證其最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h應(yīng)滿足：式中：l液壓缸的最大行程(mm)d液壓缸內(nèi)徑(mm)取h=40mm5） 活塞寬度b的確定活塞的寬度b一般取即取b=60mm 6） 缸蓋厚度計(jì)算液壓缸缸蓋由于有法蘭連接，并且需要進(jìn)行連接強(qiáng)度的校核，因此與液壓缸蓋缸底厚度的計(jì)算稍有區(qū)別。螺釘連接法蘭式缸頭： （3.2）式中 h缸蓋厚

15、度（m）；圖3.1 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度f(wàn)缸蓋受力總和（n）；d密封環(huán)內(nèi)徑（m）；-密封環(huán)外徑（m）；p系統(tǒng)工作壓力（pa）；q附加密封力（pa）；若采用金屬材料密封時(shí)，q取其屈服點(diǎn)；-螺釘孔分布圓直徑（m）；-密封環(huán)平均直徑；-法蘭材料的許用應(yīng)力（pa）。缸蓋處的密封圈選擇橡膠防塵密封圈a型，內(nèi)徑45mm，螺釘分布直徑70mm，帶入數(shù)據(jù)后，選擇確定缸蓋厚度為60mm。7） 缸體長(zhǎng)度的確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中“液壓缸缸體內(nèi)長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的最大行程、活塞寬度、活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的其他長(zhǎng)度確定的和”。規(guī)定，缸體外部尺寸要加上缸蓋和缸底的厚度及其活塞工作行程，和緩沖裝置部分以及最小導(dǎo)向長(zhǎng)

16、度。因此一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度要小于缸體內(nèi)徑的二十到三十倍。即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度100+60=160mm，活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度40mm。 缸體長(zhǎng)度即取缸體長(zhǎng)度為266mm8） 液壓缸進(jìn)、出油口尺寸的確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)“液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度v和油口最高液流速確定?！?（3.3）式中 -液壓缸油口直徑（m）；d液壓缸內(nèi)徑（m）；v液壓缸最大輸出速度（m/min）；-油口液流速度（m/s）。根據(jù)計(jì)算帶入數(shù)據(jù)得：=17.43mm液壓缸的進(jìn)、出油口可以設(shè)計(jì)在端蓋、缸底或缸筒上，進(jìn)、出油口處的流速不大于6m/s，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷可查得，油口的連接形式選用螺紋連接。液壓缸進(jìn)出油口尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查詢

17、可以確定為m181.5，螺紋連接，分別設(shè)在缸蓋和缸體上。油口尺寸如圖所示：圖3.2 油口尺寸油口選擇標(biāo)準(zhǔn)如下表：表3.1 油口選擇標(biāo)準(zhǔn)dem50.881.689.516.3514m81101.61111.519.117m101101.61311.5111.120m121.511.52.416141.513.822m141.511.52.418141.515.825m161.5132.42015.51.517.827m181.514.52.42216.5219.829m201.514.52.42417.5221.832m221.515.52.42618223.834m272193.1322222

18、9.440m332193.138222.535.446m42219.53.14722.52.544.456m50221.53.15524.52.552.4663.4 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1 缸體組件缸體組件通常由缸筒、缸底、缸蓋、導(dǎo)向環(huán)和支撐組成。缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封容腔，承受壓力。圖3.3 法蘭連接 液壓缸缸體常用材料為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)缸的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，力學(xué)性能低不僅影響受力，還會(huì)影響整個(gè)缸體的傳動(dòng)效果，因此一般不選。當(dāng)缸體與缸蓋、耳座等結(jié)構(gòu)需要焊接時(shí)，可以采用35缸，因?yàn)?5缸材料的焊接性能好，它在粗加工之后可以調(diào)質(zhì)。我們?cè)谶x擇材料時(shí)一般選用45缸，

19、它的力學(xué)性能和強(qiáng)度可以滿足普遍要求。液壓缸缸體材料為45號(hào)無(wú)縫鋼管。缸體毛坯可選用鑄鐵件，缸蓋與缸筒采用法蘭式連接后可以形成密封容腔，可以承受較高壓強(qiáng)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮材料的剛度強(qiáng)度屈服極限受力情況，又要選擇較為適當(dāng)?shù)墓に?。本設(shè)計(jì)中，由于缸蓋較厚，可以用來(lái)充當(dāng)導(dǎo)向套，因此不另設(shè)導(dǎo)向套。液壓缸的支承導(dǎo)向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸,相互摩擦,產(chǎn)生磨損,從而達(dá)到降低摩擦,減少磨損,延長(zhǎng)壽命,起到導(dǎo)向和支承側(cè)向力的作用.導(dǎo)向環(huán)的特點(diǎn): 1） 避免了金屬之間的接觸；2） 具有較高的徑向載荷承受能力；3） 能補(bǔ)償邊界力；4） 具有很高的耐磨性，使用時(shí)間較長(zhǎng)；5） 摩擦力

20、??；6） 能抑制機(jī)械振動(dòng)；7） 可以避免受外界塵土進(jìn)入，抑制漏油，外物不易嵌入；;8） 可以保護(hù)密封裝置，使其不易變形；9） 導(dǎo)向時(shí)可以不用考慮是否有無(wú)潤(rùn)滑液，對(duì)油液運(yùn)動(dòng)及力的傳遞沒(méi)有干擾；10） 小巧方便，便于拆卸，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低。導(dǎo)向環(huán)的作用：本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向環(huán)置于缸蓋與法蘭盤(pán)接觸處的內(nèi)環(huán)形溝槽處，用來(lái)給活塞桿定位，以保證在涌動(dòng)過(guò)程中的軸向同軸度，并且可以用來(lái)減輕活塞桿對(duì)法蘭盤(pán)的徑向壓力，使整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)更加平穩(wěn)，提高傳動(dòng)精度增加使用壽命，從而達(dá)到導(dǎo)向的目的?；钊麠U處有多種形式的密封圈。但是即使有密封圈密封，在密封圈和活塞桿的接口處還是會(huì)沾有油漬吸附的灰塵，為了起到清潔作用，同時(shí)保障液壓油液的清

21、潔度，減少密封圈因摩擦而導(dǎo)致的磨損，常在端蓋和法蘭連接處安裝防塵圈。本設(shè)計(jì)中為了提高防塵效果和傳動(dòng)精度，采用粘圈防塵。缸體的技術(shù)要求：圖3.4 缸體的技術(shù)要求1） 缸體內(nèi)徑采用h8、h9配合。2） 表面粗糙度對(duì)于特殊部分，比如有密封圈處：為0.4m。3） 缸體內(nèi)徑d的圓度公差值可按選9級(jí)精度，圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)選取4） 缸體端蓋處端面的垂直度公差等級(jí)可選8級(jí)精度。5） 缸體材質(zhì)是45鋼，在經(jīng)過(guò)熱加工處理后，表面硬度和強(qiáng)度都有所提高，但是化學(xué)性能還是沒(méi)有得到顯著改變，因此，為了提高其防腐蝕和耐磨性，常在缸體表面鍍其他金屬元素，比如鉻等，厚度大約為三十到四十微米，鍍鉻之后會(huì)進(jìn)行其他表面處理，拋光

22、或電冷卻。缸蓋選用45號(hào)鍛鋼。在本設(shè)計(jì)中，缸蓋厚度較高，因此它同時(shí)可以擔(dān)當(dāng)活塞桿的導(dǎo)向套的作用，根據(jù)材料和性能選用鑄鐵。同時(shí)，應(yīng)在導(dǎo)向表面上堆熔黃銅、青銅或其他耐磨材料。缸蓋的技術(shù)要求：1） 直徑d，其基本尺寸同缸筒內(nèi)徑尺寸相同，（活塞桿的緩沖孔）、(基本尺寸同活塞封圈外徑)的圓柱度公差值，公差為8級(jí)。2） 、與d的同軸度公差值為0.01mm。3） 兩個(gè)端面與軸中心線的垂直度公差應(yīng)該選取7級(jí)精度。4） 導(dǎo)向孔內(nèi)表面應(yīng)該選取的粗糙度值為3.2。圖3.5 缸蓋的技術(shù)要求3.4.2 活塞組件活塞組件主要是由活塞、活塞桿和連接件等組成，活塞可以是和活塞桿聯(lián)接成一體的形式，也可以是單獨(dú)分離，與活塞桿通過(guò)

23、卡鍵或者螺紋連接的形式組裝在一起，這樣是為了便于加工和拆卸。隨著缸的工作壓力、工作環(huán)境、制造要求、安裝方式和工作條件的不同，活塞組件可以選擇多種不同的安裝結(jié)構(gòu)形式。1） 活塞和活塞桿等組件的連接形式活塞與活塞桿的連接形式有很多，除螺紋式和半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)外還有整體式和焊接式以及錐銷(xiāo)式等無(wú)論何種連接方式，都必須保證連接可靠。整體式連接和焊接式連接都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驗(yàn)算方便，易于定位，但損壞后拆卸不便。錐銷(xiāo)式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，但一般需有螺母放松裝置。半環(huán)式連接強(qiáng)度高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，一般用螺紋連接。在本設(shè)計(jì)中活塞與活塞桿的連接形式選擇螺紋式，因?yàn)檫@種連接方式其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，磨損后利

24、于更換，一般設(shè)有彈簧墊圈、摩擦、機(jī)械等防松裝置。圖3.6 螺紋式連接2） 活塞與活塞桿活塞由于要受壓力作用在缸筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)它的耐磨度和強(qiáng)度、韌性都具有較高的要求?；钊牧弦话氵x擇鑄鐵或?；钊麠U的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較高，對(duì)其材料的強(qiáng)度和硬度、韌性，因此必須進(jìn)行較高的工藝加工和化學(xué)處理，即在表面鍍一些金屬材料，起到防銹、耐磨的作用。如下圖所示，活塞采用整體式結(jié)構(gòu)。圖3.7 活塞的技術(shù)要求活塞的技術(shù)要求：1） 活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值選取7級(jí)公差。2） 端面對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值選取7級(jí)公差。3） 活塞外徑的圓柱度公差等級(jí)值選取8級(jí)公差值活塞桿是整個(gè)缸體結(jié)構(gòu)中比較重要的結(jié)構(gòu)部件，它主要用來(lái)傳

25、遞活塞桿和活塞和缸體的力，因此對(duì)其強(qiáng)度和剛度具有較高的要求?；钊麠U在缸蓋、缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并具有防銹性能，因此，同活塞及缸體一樣，外表面應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)處理、工藝處理，因此，在活塞桿外圓表面應(yīng)鍍鉻。本設(shè)計(jì)中活塞桿材料選用45鋼。圖3.8 活塞桿活塞桿頭部由于要直接與工作機(jī)械比如耳座等連接，根據(jù)推力的要求選用外螺紋連接?；钊麠U的技術(shù)要求：活塞桿所需進(jìn)行的熱處理，粗加工后需進(jìn)行調(diào)制后再經(jīng)高頻淬火，以便與提高強(qiáng)度和硬度?；钊麠U軸頸處用來(lái)與活塞配合的部分選取的的公差值為7級(jí)，活塞桿的圓柱度公差值選9級(jí)，活塞桿上的螺紋由于要與外部機(jī)械連接，要保證可靠度，因此其精度等級(jí)選擇6級(jí)進(jìn)行加工

26、，活塞桿上主要工作部分，受力表面和配合表面粗糙度值為0.32?；钊麠U的密封主要用來(lái)防止外部灰塵雜質(zhì)的進(jìn)入和內(nèi)部油液的滲出，因此選用o型密封圈來(lái)達(dá)到此目的。3） 活塞的密封形式o型密封圈有許多優(yōu)點(diǎn)，其中最大的優(yōu)點(diǎn)是小巧輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝、可替代性強(qiáng)、密封效果好、摩擦阻力小，但對(duì)于缸筒內(nèi)壁的粗糙度要求較高。l型皮碗密封優(yōu)點(diǎn)是密封效果好，不易損壞，可靠、耐磨、需通過(guò)與壓環(huán)配合，摩擦力相對(duì)于o型密封圈來(lái)說(shuō)比較大，一般用于直徑大于150mm的氣缸。y型密封圈性能、彈性和強(qiáng)度都比較好。唇部富有彈性，局部磨損后具有自我恢復(fù)能力，當(dāng)工作條件不穩(wěn)定時(shí)，需要和支撐環(huán)配合，提高密封效果和缸體壓力穩(wěn)定性能。小y

27、密封圈密封出除具有y型密封圈的優(yōu)點(diǎn)之外，最大的區(qū)別在于它的兩個(gè)唇狀不等高，選用此類(lèi)密封圈密封時(shí)可以進(jìn)行間隙安裝，因此不需要和支撐環(huán)配合，相比于y型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生變形和翻滾，可靠性強(qiáng)。4） 活塞桿伸出端端蓋結(jié)構(gòu)液壓缸常用的活塞桿伸出端端蓋結(jié)構(gòu)主要由密封圈、防塵圈、導(dǎo)向套、壓環(huán)、螺紋連接、卡鍵等組成。5）活塞桿頭部的連接形式活塞桿頭部采用外螺紋連接，這種連接方式通用性強(qiáng)。圖3.9 外螺紋式3.4.3 緩沖裝置當(dāng)缸筒外部載荷過(guò)大質(zhì)量較高從而引起缸體運(yùn)動(dòng)速度過(guò)高、慣性過(guò)大時(shí)，由于缸體本身和機(jī)械死角，容易與缸底產(chǎn)生碰撞和沖擊，造成機(jī)械能的損失和缸體運(yùn)動(dòng)失衡，所以需要在缸的行程終端設(shè)置

28、緩沖裝置，以保護(hù)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作和缸體和組件的性能和結(jié)構(gòu)。緩沖所應(yīng)用的知識(shí)是當(dāng)活塞桿帶動(dòng)活塞完成工作行程走向缸體終端的時(shí)候，利用緩沖裝置在出口腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，增大液壓油液的出口阻力，從而降低活塞的運(yùn)動(dòng)速度，避免與缸底的碰撞。由于在本設(shè)計(jì)中，液壓缸質(zhì)量較大，在高速運(yùn)載下容易產(chǎn)生由于慣性而造成的撞擊情況，所以常常在行程終端設(shè)置緩沖裝置，用來(lái)避免應(yīng)碰撞造成的沖擊和噪聲，以及對(duì)液壓缸產(chǎn)生的不穩(wěn)定和沖擊。本設(shè)計(jì)中的液壓缸運(yùn)動(dòng)慣性不大、速度也不高，因此選用可調(diào)型恒節(jié)流面積緩沖裝置。3.4.4 排氣裝置液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中往往會(huì)混入氣體，造成液壓油液的純度不足、缸內(nèi)壓力的不穩(wěn)定，從而造

29、成液壓缸系統(tǒng)工作失常，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行、前沖等現(xiàn)象，甚至?xí)斐烧麄€(gè)液壓系統(tǒng)工作效果出現(xiàn)明顯偏差，精度降低，因此需要在液壓缸內(nèi)安裝排氣塞等排氣裝置，減少或避免空氣的積壓。有的液壓缸對(duì)缸體本身的密封性要求不高，因此有些氣體會(huì)及時(shí)通過(guò)其他渠道排出，從而不需要做專門(mén)的排氣設(shè)計(jì)，同時(shí)，將進(jìn)出油口布置在油缸的缸筒最高處，也能使空氣隨著液壓油液排出，排到郵箱后再?gòu)泥]箱端口溢出。為使液壓缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程穩(wěn)定可靠，液壓缸在最初安裝未使用前應(yīng)該進(jìn)行某些處理，比如加熱或蒸汽燃燒，將油缸內(nèi)的氣體全部排出，或者在缸體上安裝排氣塞達(dá)到此種效果。另外，由于系統(tǒng)在安裝或停止工作后壓力的瞬間變化常會(huì)滲入空氣 ，在再次使用前必須將空氣排

30、盡，因此，需安裝排氣塞等排氣裝置，以防止爬行、前沖現(xiàn)象的產(chǎn)生而造成的缸體運(yùn)動(dòng)失衡的現(xiàn)象。3.4.5 防塵塞防塵圈的選擇原則：1） 不磨損活塞桿；2） 不產(chǎn)生爬行；3） 不粘著滯澀；4） 不對(duì)所作用的伺服液壓缸增加摩擦；如果防塵圈的選擇出現(xiàn)偏差，會(huì)引起其對(duì)缸蓋法蘭蓋的摩擦力的增加，將保護(hù)活塞桿與活塞連接部分表面起潤(rùn)滑作用的粘附性油膜層刮下來(lái)，從而造成密封失效，造成粘附性油膜滲漏，對(duì)整個(gè)缸體的運(yùn)動(dòng)和工作是不利的。防塵圈的作用：為了防止活塞桿做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，將系統(tǒng)外的灰塵雜質(zhì)和其他液體帶到活塞桿與活塞連接處的密封裝置部分從而引起密封失效，降低壽命。 綜上所述，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷，選用丁型無(wú)骨架防塵

31、圈，尺寸為45mm4 液壓缸的聯(lián)接計(jì)4.1 缸蓋連接計(jì)算缸體和缸蓋采用法蘭式螺栓聯(lián)接時(shí)：圖4.1 螺栓聯(lián)接螺紋處的拉應(yīng)力：（k=2，螺紋擰緊系數(shù)。f是缸體螺絲處所受拉力）螺紋處的切應(yīng)力：（是螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取0.12）合成應(yīng)力：（是螺紋材料的許用應(yīng)力）經(jīng)計(jì)算得符合條件，因此可采用法蘭是螺栓連接。4.2 活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 活塞與活塞桿采用螺紋連接時(shí)：圖4.2 螺紋聯(lián)接活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力是液壓缸輸出拉力，（是活塞桿材料的許用應(yīng)力）。經(jīng)計(jì)算得符合條件，因此可采用此連接方式4.3 活塞桿的計(jì)算4.3.1 活塞桿直徑的計(jì)算活塞桿的直徑可以根據(jù)速比來(lái)確定，公式如下： (4.1

32、)速比=21由公式23.327計(jì)算得d=45mm事實(shí)上也可以從下面的表格中直接查取，表如4-1所示。因?yàn)楦淄矁?nèi)徑為63mm，從上表中選取速比為2的活塞桿直徑是45mm，這也正是之前在確定活塞厚度的時(shí)候所用到的數(shù)據(jù)。4.3.2 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)，與液壓缸支撐之間的距離為，如果：10d就用下式計(jì)算活塞桿強(qiáng)度： （4.2）式中 f液壓缸的最大推力（或拉力） 材料的屈服強(qiáng)度 安全系數(shù)，一般取5 d 活塞桿直徑實(shí)際上式中的/n 就是材料的許用應(yīng)力，之前已經(jīng)給出了45號(hào)鋼的許用應(yīng)力為：=/n=360/5=72mp最大推力f=31162n于是根據(jù)式23.328得到活塞桿的直徑：d23m

33、m可知強(qiáng)度符合要求。表4.1 內(nèi)徑的選擇活塞桿直徑計(jì)算缸筒內(nèi)徑d/mm速度比21.461.331.251.15d/mm402822201814503628252218634536322822805645403638906050454032100705650453611080605650401259070605645140100807060504.3.3 活塞桿彎矩穩(wěn)定性驗(yàn)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑d與活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度l之比大于10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。（1）若受力完全在軸線上，主要是按下式驗(yàn)證： （4.3） （4.4）式中：圓截面：圖4.

34、3 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)上述要求先計(jì)算本液壓缸中活塞桿截面的慣性矩i=46189.304缸體支撐長(zhǎng)度=394mm（見(jiàn)缸體裝配圖）因此安裝導(dǎo)向系數(shù)k=1.5分別將以上數(shù)據(jù)帶入公式中，得出活塞桿失穩(wěn)力：=2.828n選取安全系數(shù)=5得到最大承載力的判別式f/=4n顯然符合條件，因?yàn)樽畲蠊ぷ鲏毫κ?.2n，而額定工作壓力只有2.1n。液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表4.2 液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸序號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸/mm1缸體內(nèi)徑632缸體總長(zhǎng)2903缸體外徑954缸體厚度165活塞桿直徑456活塞桿長(zhǎng)度3117活塞內(nèi)徑328活塞厚度609缸蓋厚度6010缸底厚度2511缸底內(nèi)徑415 液壓缸組件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝

35、過(guò)程設(shè)計(jì):在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)率和降低成本，充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，完成“機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片”所包含的內(nèi)容，所用術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、計(jì)量單位、格式等符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的主要依據(jù):1） 產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣。2） 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。3） 在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料，是指毛坯材料和尺寸的選擇，生產(chǎn)條件、工裝設(shè)備、及專用設(shè)備的制造要求和技術(shù)工人的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率和有關(guān)資料和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)驗(yàn)。4) 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等。機(jī)械加工工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)步驟：1） 分析研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖在進(jìn)行零件機(jī)械加工工藝過(guò)程規(guī)程設(shè)計(jì)

36、時(shí)，首先應(yīng)分析零件圖及其所在部件的裝配圖，了解該零件在部件中的裝配位置，功用和對(duì)其提出的技術(shù)要求，明確零件的形狀和主要表面，以便在擬訂機(jī)械加工工藝過(guò)程時(shí)采取合理方法和措施保證其使用要求。對(duì)零件的技術(shù)要求進(jìn)行分析，主要內(nèi)容包括：掌握零件的結(jié)構(gòu)形狀，材料，硬度和熱處理情況，形成機(jī)械加工工藝過(guò)程初步構(gòu)思。分析零件上需要進(jìn)行加工的表面，那些表面加工精度高，那些表面加工精度低，那些表面需要作為粗基準(zhǔn)或精基準(zhǔn)等，以及需加工表面的加工尺寸精度、位置精度和形狀精度以及應(yīng)該進(jìn)行那些化學(xué)處理和熱處理、工藝處理。對(duì)各加工表面有初步的加工思路和加工方案，對(duì)有關(guān)要求進(jìn)行整理。液壓缸缸體裝配圖和零件圖如下圖所示：圖5.1

37、 裝配體 圖5.2 缸蓋2） 對(duì)裝配圖和零件圖進(jìn)行工藝審查和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、審查零件圖上的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求是否統(tǒng)一，正確，完整。3） 確定毛坯的種類(lèi)和制造方法零件的材料在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定，因此在設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程時(shí)，主要確定毛坯的尺寸以及相應(yīng)的制造方法。4） 擬定工藝加工路線選擇定位基準(zhǔn)（精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)、定位夾緊的表示），確定表面加工方法或方案。工件上的加工表面往往需要經(jīng)過(guò)粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達(dá)到所要設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求，具體加工方法的選擇一般要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、精度以及尺寸要求，對(duì)所要加工的表面進(jìn)行精度方面的排查和選擇，確定先加工面和后加工面，然后對(duì)所加工面進(jìn)行一系

38、列方案設(shè)計(jì)，最后確定加工順序。5） 確定各工學(xué)的加工余量和公差。由于零件機(jī)械加工過(guò)程中涉及的因素很多，按計(jì)算法確定工序間的機(jī)械加工余量目前還缺少充分實(shí)踐數(shù)據(jù)資料，因此查表法和經(jīng)驗(yàn)加查表在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。6） 確定各工序采用的設(shè)備及工藝裝備機(jī)床以及工裝設(shè)備備的選擇應(yīng)在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備，降低生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用。對(duì)于必須改裝的設(shè)備，需在經(jīng)濟(jì)和論證的基礎(chǔ)上結(jié)合工序設(shè)計(jì)提出專用設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。工藝加工以下是對(duì)缸蓋的擬定工藝規(guī)程設(shè)計(jì)：表5.1 缸蓋的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工序號(hào)工序內(nèi)容簡(jiǎn)要說(shuō)明01一箱多件沙型鑄造02進(jìn)行人工時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力03涂漆防止生銹

39、04銑47mm孔的端面先加工面05銑53mm孔的端面06銑47mm孔和53mm孔在同一基準(zhǔn)的兩個(gè)端面07鉆深12.5mm的孔和寬6mm的孔08車(chē)8mm孔和12mm的基準(zhǔn)面09分別鉆、擴(kuò)、鉸53mm的孔，倒角4510鉆8mm和鉆、半精鉸、12mm孔，倒角4511鉆、半精鉸、精鉸12mm的孔,倒角4512鉆螺紋孔6mm，攻絲m8-6h13鉆6mm的深螺紋孔，锪120的倒角后加工孔14倒角15檢驗(yàn)16入庫(kù)6 液壓缸的工裝設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理選擇機(jī)床設(shè)備是一件很重要的工作，機(jī)床設(shè)備選擇是否合理，對(duì)于工件的制造及其加工質(zhì)量都有很到的影響，因此在選擇機(jī)床時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：機(jī)床的尺寸規(guī)格要與被加工的工件

40、的外廓尺寸、精度要求相適應(yīng)。機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工工件的生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)。機(jī)床的選擇應(yīng)考慮工廠的現(xiàn)有設(shè)備條件。機(jī)床夾具選擇要與生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)，單件小批生產(chǎn)盡量采用通用夾具，大批量生產(chǎn)采用高效或?qū)Ｓ脢A具。刀具選擇主要取決于加工方法，工件材料，加工要求，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。大批量生產(chǎn)可采用高效率復(fù)合刀具。量具主要取決于生產(chǎn)類(lèi)型和零件的加工精度要求，單件小批量生產(chǎn)盡量采用通用量具，大批大量生產(chǎn)采用量規(guī)或高校專用檢驗(yàn)夾具。機(jī)械加工工藝裝備主要包括刀具，夾具，量具和輔具。金屬切削刀具的種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)多種多樣，常用的刀具有車(chē)刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具等，除大批大量生產(chǎn)采用

41、專用刀具、復(fù)合刀具和特殊零件采用特殊刀具外，生產(chǎn)中一般采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，刀具材料一般為高速鋼和硬質(zhì)合金。在選擇量具時(shí)，主要根據(jù)被加工零件的精度尺寸、形狀、和生產(chǎn)類(lèi)型等條件進(jìn)行選擇。機(jī)床附件（通用夾具）是指機(jī)床的通用夾具，其結(jié)構(gòu)參數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化或通用化，一般以機(jī)床附件的形式可共供用戶選擇。機(jī)床輔具是連接機(jī)床與道具的工具，簡(jiǎn)稱輔具，包括各種刀桿、刀夾、刀座、刀套、夾頭、夾套、過(guò)渡套、中間套、接長(zhǎng)套、接長(zhǎng)桿等。一般按使用機(jī)床的類(lèi)型分為車(chē)床輔具、銑床輔具、鉆床輔具、鏜床輔具、刨床輔具、拉床輔具、磨床輔具、齒輪加工機(jī)床輔具等。機(jī)床輔具是機(jī)械加工必不可少的工藝裝備之一，對(duì)保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率有重要影響。7

42、總結(jié)經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的學(xué)習(xí)，我的畢業(yè)課題最終結(jié)果也浮出水面，從剛開(kāi)始的問(wèn)題層出不窮，到中間逐步解決，再到最后有了整體思路，在這個(gè)過(guò)程中，不斷的學(xué)習(xí)和探索，請(qǐng)教老師、和同學(xué)討論，都讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了充實(shí)和豐厚的體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)組件的分析、計(jì)算、選擇、構(gòu)思、繪圖、總體校驗(yàn)，每個(gè)過(guò)程都經(jīng)過(guò)了反復(fù)的審核。液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算包括活塞桿直徑、缸體內(nèi)徑、外徑、厚度等。液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括缸體和缸蓋的連接、活塞和活塞桿的連接、缸底和缸體的連接、活塞等。液壓缸結(jié)構(gòu)組件的設(shè)計(jì)包括對(duì)各個(gè)組件的選擇和配合，對(duì)密封裝置和緩沖裝置進(jìn)行搭配等。我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，難點(diǎn)是緩沖裝置的設(shè)置。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)成可調(diào)型緩沖節(jié)流裝置，后期在老師的指導(dǎo)下，選擇了缸內(nèi)緩沖。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，不單單考慮形狀問(wèn)題，而且也要考慮加工問(wèn)題，考慮實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1 姜繼海.液壓與氣壓傳動(dòng)m.北京：高等教育出版社，2009.2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)m。北京：高等教育出版社，1998.4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.6 左鍵民.液壓與氣壓傳動(dòng)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008