雙作用單桿活塞式液壓缸畢業(yè)論文正稿

1、word 格式文檔目錄設(shè)計(jì)題目-2液壓缸的選型-2液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算液壓缸主要性能參數(shù) -2缸筒內(nèi)徑 （缸徑）計(jì)算 -2缸壁壁厚的計(jì)算-2流量的計(jì)算-3底部厚度計(jì)算-4最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 -4主要零部件設(shè)計(jì)與校核缸筒的設(shè)計(jì)-5缸筒端蓋螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算-6缸筒和缸體焊縫連接強(qiáng)度的計(jì)算-6活塞設(shè)計(jì)-7活塞的密封-8活塞桿桿體的選擇專業(yè)整理.-8活塞桿強(qiáng)度的校核-8液壓缸穩(wěn)定性校核-9活塞桿的導(dǎo)向 、密封和防塵 -9致謝-10參考文獻(xiàn) -一 .設(shè)計(jì)題目雙作用單桿活塞式液壓缸設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)參數(shù) ：系統(tǒng)額定工作壓力 ：p= 25 （Mpa ）驅(qū)動(dòng)的外負(fù)載 ：F =50 （KN)液壓缸的速度比 ：=1.

2、33液壓缸最大行程 ：L =640 (mm)液 壓 缸 最 大 伸 出 速 度 ： =4(m/min)液 壓 缸 最 大 退 回 速 度 ： vt=5.32(m/min)缸蓋連接方式 ：螺紋連接液壓缸安裝方式 ：底座安裝緩沖型式 ：桿頭緩沖二 .液壓缸的選型液壓缸是液壓裝置中將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 ，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件 。 按本課題設(shè)計(jì)要求 ，選取主要用于各種工程機(jī)械 、起重機(jī)械及礦山機(jī)械等的液壓系統(tǒng)的雙作用單桿活塞缸液壓缸 。三 .主液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算1、液壓缸主要性能參數(shù) ：額定壓力 ：根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ，其額定壓力為 25MPa ，即 P=25MPa 。最高允許壓力Pm

3、ax ：也是動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力 。Pmax 1.5P=37.5MPa活塞行程 ：根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ，其行程為 800mm.vv1.3345.32液壓缸最大退回速度t(m/min)根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算 ：液壓缸負(fù)載為推力 ：.下載可編輯 .D 4 F1 ( m )P式中：F為液壓缸實(shí)際使用推力 ，單位為 NP為液壓缸的供油壓力 ，一般為系統(tǒng)壓力 。根據(jù)題目要求 ，取F為30kN ，為0.65，為0.8，P為 16Mpa 并代入公式則4315 1031000 400.6(mm)D25 106又依據(jù)手冊(cè) （GB2348-80) 對(duì)其

4、進(jìn)行圓整 ，取 D=400mm 。3、缸壁壁厚的計(jì)算先暫取 /D=0.08-0.3,即(7.2,27) 則可按下列公式計(jì)算pmax D(mm)2式中：D為缸筒內(nèi)徑 （ m）pm a x為缸筒的最高允許壓力 （MPa） 為缸筒材料的許用應(yīng)力 （ MPa）由于采用無(wú)縫鋼管做缸筒（見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分），查手冊(cè)有 =100-110MPa, 取 =110MPa ，代入上面公式37.50.4257(mm)則110由結(jié)果可知在所假設(shè)的范圍內(nèi)圓整，取為 60mm 。活塞桿直徑的計(jì)算4R回3d主D 20.424 600100.2536m 253.6mmP3.14 25106根據(jù) GB/T2346-1993 ，取標(biāo)準(zhǔn)

5、 d 頂=250mm。1、頂出液壓缸主要性能參數(shù)：額定壓力 ：根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ，其額定壓力為 25MPa ，即 P=25MPa 。最高允許壓力 Pmax：也是動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力 。 Pmax1.5P=37.5MPa活塞行程 ：根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ，其行程為 800mm.液壓缸最大退回速度vtv1.3345.32 (m/min).下載可編輯 .2、主液壓缸缸筒內(nèi)徑 （缸徑）計(jì)算根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算 ：液壓缸負(fù)載為推力 ：D 4 F1 ( m )P式中：F為液壓缸實(shí)際使用推力 ，單位為 NP為液壓缸的供油壓力 ，一般為系統(tǒng)壓力 。根據(jù)

6、題目要求 ，取F為30kN ，為0.65，為0.8，P為 16Mpa 并代入公式則4400 1031000 143(mm)D25 106又依據(jù)手冊(cè) （GB2348-80) 對(duì)其進(jìn)行圓整 ，取 D=140mm 。3、缸壁壁厚的計(jì)算先暫取/D=0.08-0.3, 即(7.2,27) 則可按下列公式計(jì)算pmax D (mm)2 式中：D為缸筒內(nèi)徑 （ m）pm a x為缸筒的最高允許壓力 （MPa） 為缸筒材料的許用應(yīng)力 （ MPa）由于采用無(wú)縫鋼管做缸筒（見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 ），查手冊(cè)有 =100-110MPa,取 .下載可編輯 .=110MPa，代入 上面公式37.50.1則2 110由結(jié)果可知在所

7、假設(shè)的范圍內(nèi)圓整，取為 27mm ?；钊麠U直徑的計(jì)算4R回3d主D 20.1424 250 100.083m 83mmP3.14 25 106根據(jù) GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn) d 頂=80mm4、流量的計(jì)算液壓缸流量根據(jù)下式計(jì)算：設(shè)計(jì)要求中給定了活塞的平均速度：當(dāng)活塞桿外推時(shí) vm =2.4m/min而活塞的面積 ：A1= D2× /40.1256m2容積效率 ：取v =1根據(jù)公式得到活塞桿外推時(shí)的流量：q1 = A1 V 快0.1256 2.4 60 10 30.301 L/minV1因?yàn)橹皇褂猛馔品较?，所以回程方向的流量從略。5、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí) ，

8、從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小 ，將使液壓缸的初始撓度 （間隙引起的撓度 ）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性 ，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 。對(duì)一般的液壓缸 ，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H應(yīng)滿足以下要求H L/20 D/2式中L 液壓缸的最大行程 ；.下載可編輯 .D 液壓缸的內(nèi)徑 。800400故確定液壓缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度H=202240mm活塞的寬度 B一般取 B（ 0610）D故確定活塞寬度 B=0.7X400=280mm缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度l1當(dāng) D80 mm 時(shí)，取 l1 （ 0.6 1 0） d。故確定缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 l1 =0.6X5

9、0=30mm為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H ，若過(guò)分增大 l1 和 B都是不適宜的 ，在缸蓋與活塞之間增加一隔套 K來(lái)增加 H的值 。隔套的長(zhǎng)度 C由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H決定，即CH（ l1 B）/2=35mm四、主要零部件設(shè)計(jì)與校核1、缸筒的設(shè)計(jì)缸筒的結(jié)構(gòu)與端蓋的連接形式 、液壓缸的用途 、工作壓力 、使用環(huán)境以及安裝要求等因素有關(guān) 。 端蓋分為前端蓋和后端蓋 。 前端蓋將液壓缸的活塞杠（柱塞）腔封閉 ，并起這位活塞桿導(dǎo)向 、防塵和密封的作用 。后端蓋將缸筒內(nèi)腔一端封閉 ，并常常起著將液壓缸與其他機(jī)構(gòu)件連接的作用 。缸筒與端蓋的連接選用內(nèi)螺紋形式，該形式體積小 ，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊 。缸筒材料缸筒的材料

10、，一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性 。目前 ，普遍采用的缸筒的材料是熱軋或冷拔無(wú)縫鋼管 。由于缸壁較薄 ，鋼筒直徑較小 ，故采用冷拔無(wú)縫鋼管，采用通用材料為 45 鋼。查表可以得到 ：缸筒材料的屈服強(qiáng)度s =484MP ；缸筒材料的抗拉強(qiáng)度b =610MP ；現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來(lái)引申出 ：選取安全系數(shù) n=3.6 ，則缸筒材料的許用應(yīng)力 = s /n=484/4=121MPa 。缸筒壁厚驗(yàn)算液壓缸的額定壓力p(D12D 2 )D12(MPa )式中：D1為缸筒外徑且 ： D1=D+2（）mmD為缸筒內(nèi)徑 （ mm ）.下載可編輯 .D為400mm ，D1 為454mm ，將數(shù)值代入公式可得1211

11、06454 2400 2 6p454 22710 Pa而題目所給 p25MPa27 MPa ，符合要求 。2、活塞設(shè)計(jì)活塞的材料由于缸徑較小 ，故選用 45 鋼?；钊Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)活塞根據(jù)壓力 、速度、溫度等工作條件來(lái)選用密封件的型式 ，而選定的密封件型式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)型式 。常見的活塞結(jié)構(gòu)型式分活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜 ，又因密封件的安裝要求不是很高 ，而且缸徑較小 ，故采用整體式活塞的結(jié)構(gòu)型式 ，其密封件和導(dǎo)向環(huán)分槽安裝 。形式如下圖 ：活塞的寬度一般由密封件 、導(dǎo)向環(huán)的安裝溝槽尺寸來(lái)決定 ，本課題 ，依據(jù)結(jié)構(gòu)要求與密封件與導(dǎo)向件的結(jié)構(gòu) ，取活塞寬度 B 為 280m

12、m 5、活塞的密封活塞的密封選用準(zhǔn)則取決于壓力 、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素 。 選用應(yīng)用廣泛的 O 型密封圈 ，由于工作壓力大于 10MPa ，為防止密封圈被擠入間隙而損壞，故選用為副密封件為聚四氟乙烯 （ PTFE）的擋圈與主密封件組合在一起使用。 這種組合式密封圈顯著地提高了密封性能 ，降低了摩擦阻力 ，無(wú)爬行現(xiàn)象，具有良好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)密封性 ，耐磨損 ，使用壽命長(zhǎng) 、安裝溝槽簡(jiǎn)單 、裝坼方便?；钊麠U的設(shè)計(jì)6、活塞桿桿體的選擇.下載可編輯 .活塞桿的桿體分為實(shí)心桿和空心桿 ?？招臈U多用于 d/D 比值較大或桿體內(nèi)有位置傳感器等場(chǎng)合 。而實(shí)心桿加工簡(jiǎn)單 ，采用較多 ， 故選用實(shí)心桿 ?；钊?/p>

13、桿的外端是液壓缸用以與負(fù)載連接的部位 ，可根據(jù)液壓缸的安裝連接形式有多種結(jié)構(gòu)形式 。 本課題因液壓缸垂直安裝且活塞桿下端要裝壓板 ，為方便連接 ，活塞桿外端采用外螺紋（帶肩）形式。其外螺 紋根據(jù) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2350-80 可選取 M451.5?；钊麠U材料1、因?yàn)闆]有特殊要求 ，所以選用 45 號(hào)鋼作為活塞桿的材料 ，本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受壓應(yīng)力 ，所以不用調(diào)制處理 ，但進(jìn)行淬火處理是必要的 ，淬火深度可以在 0.51mm 左右 。2、安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 0.01mm ，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度 ，避免活塞與缸筒 、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象 。安裝活塞的軸間端面與活塞

14、桿軸線的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm ，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜 。3、活塞桿外圓粗糙度Ra 選擇為 0.3 m4、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理 。7、活塞桿強(qiáng)度的校核由設(shè)計(jì)要求有液壓缸最大行程L=640mm已設(shè)計(jì)活塞桿直徑為d=50mm4F查手冊(cè)有校核公式為d則4 90225/ 411042.9mm而活塞桿的最小直徑為45mm所以活塞桿滿足強(qiáng)度要求8、液壓缸穩(wěn)定性校核 ：假設(shè)液壓缸只承受軸向載荷，則它所承受的力F 不能超過(guò)使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載F k ,以免發(fā)生縱向彎曲 ，破壞液壓缸正常工作。 F k 的值與活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀 、直徑和長(zhǎng)度以及液

15、壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。校核公式為 ： FFk （式中 nk 為安全系數(shù) ，取 3）nk查相關(guān)手冊(cè)別結(jié)合以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) ，取 F k = Pmax .A則 Fk25 902/ 453KN F 50KNnk3所以液壓缸的穩(wěn)定性滿足要求。.下載可編輯 .9、活塞桿的導(dǎo)向 、密封和防塵1、導(dǎo)向環(huán)在液壓缸的前端蓋內(nèi) ，有對(duì)活塞桿導(dǎo)向的內(nèi)孔 ,在這對(duì)內(nèi)孔中裝導(dǎo)向環(huán) 。本設(shè)計(jì)選擇非金屬導(dǎo)向環(huán) ，用高強(qiáng)度塑料制成 ，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長(zhǎng) 、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡(jiǎn)單 ，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。3、防塵使用 DH 防塵圈，材料是聚氨酯 ，既有防塵作用 ，又有潤(rùn)滑作用 。4、緩沖裝置由設(shè)計(jì)

16、要求選擇的緩沖裝置為桿頭緩沖 ，緩沖由桿頭和缸底部端蓋共同作用。5、排氣裝置液壓缸為雙作用 ，故需要兩個(gè)排氣孔 ，分別設(shè)置在缸的兩端 。 均取 M16 的排氣閥，具體尺寸見裝配圖 。液壓缸的安裝由設(shè)計(jì)要求有安裝方式為底座安裝 ，查相關(guān)手冊(cè) ，選具體安裝方式為底面腳架安裝，安裝圖形如下 。致謝本學(xué)期我獨(dú)立完成了雙作用單桿活塞缸液壓缸的設(shè)計(jì) ，通過(guò)本次設(shè)計(jì)的鍛煉，使我從中受益匪淺 。了解到作為一名合格的設(shè)計(jì)人員實(shí)屬不易 。不僅需要具備較為全面的專業(yè)素質(zhì) ，還要具備吃苦耐勞 ，敢于創(chuàng)新等優(yōu)秀品質(zhì) 。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我得到了很大提升。在設(shè)計(jì)能力上有了很大提高。.下載可編輯 .借助老師和圖書館的幫助 ，我的設(shè)計(jì)比較順利的完成 ，由于缺乏經(jīng)驗(yàn) ，設(shè)計(jì)并不是很完善 。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也反映出很多問(wèn)題 ，首先是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)十分不足 ，對(duì)于實(shí)際液壓零件的要求和性能不甚了解 ，對(duì)于設(shè)計(jì)人員遵循的設(shè)計(jì)流程也不熟悉 。 另外本次設(shè)計(jì)的圖紙繪制主要基于 AutoCAD ，在此過(guò)程中也多次遇到技術(shù)難題 ，使用制圖軟件不夠熟練 ，日后我一定會(huì)好好學(xué)習(xí) ，加強(qiáng)個(gè)人能力的培養(yǎng) 。本次課程設(shè)計(jì)為我提供了一次難得的機(jī)會(huì) ，是一次對(duì)自己本學(xué)期所學(xué)知識(shí)的匯總 。 本著認(rèn)真 、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和提升自我的態(tài)度 ，在老師的細(xì)心