柱塞式液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1.1已知數(shù)據(jù)：推力載荷：150KN行程：150mm速度：1mm/sec安裝方式：后法蘭 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及完成的工作量1） 根據(jù)給定要求完成裝配圖和所有非標(biāo)零件圖2） 完成全部零件三維實(shí)體造型，并進(jìn)行裝配3） 完成標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算選型4） 完成非標(biāo)零件精度設(shè)計(jì)5） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份6） 原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)泵類負(fù)載二、液壓缸主要幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1液壓缸工作壓力的確定在液壓系統(tǒng)中，為了便于液壓元件和管路的設(shè)計(jì)選用，往往將壓力分級(jí)2.1壓力分級(jí)級(jí)別低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力范圍（MPa）02.5>2.58>816>1632>322.

2、2液壓缸的公稱壓力系列（GB2346-80）（bar）25 40 63 （80） 100 （125） 160 200 250 315 400 500 630 800依據(jù)表2.2所規(guī)定的公稱壓力系列，計(jì)算或選擇的柱塞缸的公稱壓力為315bar=31.5MPa2.2柱塞桿直徑的確定由柱塞式液壓缸柱塞外伸時(shí)的推力公式： （2-1）得： （2-2）式中：液壓缸的推力，這里為液壓缸載荷(N)P工作壓力（Mpa）柱塞桿的作用面積（） （2-3）式中：d柱塞桿的直徑（m）將2-3帶入2-2得d=0.019m=19mm，由柱塞桿的標(biāo)準(zhǔn)系列 取d=32mm2.3液壓缸行程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，行程取150mm2.4柱塞

3、缸內(nèi)徑的確定查表可得=42mm2.5液壓缸外徑的確定查表可得=50mm 2.6缸筒壁厚計(jì)算得壁厚=(-)/2=4mm缸的材料選45鋼2.7缸底壁厚平行缸底，取缸底無油情況， （2-7）式中： h缸底厚度（mm）D液壓缸內(nèi)徑（mm）試驗(yàn)壓力（MPa）,工作壓力時(shí)，；工作壓力時(shí)，缸底材料的許用應(yīng)力（MPa）對于：鍛鋼 鑄鋼 鋼管 鑄鐵45鋼 =120 MPa將以上數(shù)據(jù)代入上式得h=10.4mm，圓整取15mm。2.8端蓋厚度的確定依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊22.6-66選擇活套式法蘭缸頭，端蓋的厚度： （2-8）式中： D缸筒內(nèi)徑（m） 螺釘孔圓周直徑（m） 作用力圓周直徑（m） 螺釘孔直徑（m） 柱塞缸內(nèi)

4、徑（m） 活塞缸筒與缸體配合的外徑（m） 端蓋外徑（m） F缸頭所受到得最大壓力（N）首先來計(jì)算缸頭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力F：柱塞的面積是：=0.0014缸壁厚度計(jì)算中得出最大壓強(qiáng)：=39.375MPa所以法蘭承受的最大壓力為：F=55125N 查表得，=0.085m，m，=0.024m，=0.042m，=0.050m，=0.110m，缸蓋的材料為45鋼，缸筒材料的許用應(yīng)力=/n=360/5=72MPa代入上式；得h=75mm2.9導(dǎo)向套尺寸的確定導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A，在缸徑小于80mm時(shí)取 A=（0.61.0）D （2-9）當(dāng)缸徑大于80mm時(shí)取 A=（0.61.0）d （2-10）式

5、中：D缸筒內(nèi)徑（mm）d柱塞桿直徑（mm）由于缸徑D=42mm，則A=（0.61.0）*42=25.242mm取A=42mm由于安裝與密封原因則套的內(nèi)徑為42mm。加工要求：導(dǎo)向套與柱塞桿外圓的配合多為H8/f7H9/f9.2.10法蘭安裝方式采取如圖所示的后端法蘭安裝方式后端法蘭安裝方式2.11密封環(huán)本例中選取靜密封的為一般的O型密封圈加擋圈。柱塞桿動(dòng)密封使用U形環(huán)式組合密封圈，本設(shè)計(jì)選用d=85mmU形密封圈 2.12防塵圈查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表21-6-28，選用2型特康防塵圈。2.13各種主要零件名稱和材料件號(hào)名稱材料1234567擋板防塵圈法蘭套U形夾織物密封圈支承環(huán)導(dǎo)套Q235-F毛氈4

6、5ZQSn8-12橡膠1-4Q235-FZQSn8-122.14進(jìn)出油口大小的確定液壓缸的進(jìn)出油口，可以布置在端蓋或是缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸可設(shè)在活塞桿端部，如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)出油口的形式一般選用螺釘或是法蘭連接，依據(jù)查表可知的當(dāng)內(nèi)徑為80mm時(shí)，可以選用M27x2的螺孔連接。2.15安裝法蘭設(shè)計(jì)由于=110mm，查詢國家標(biāo)準(zhǔn)法蘭（GB91192000）可選安裝法蘭：法蘭外徑250mm，內(nèi)徑135mm，螺栓孔中心圓直徑210mm，螺栓直徑18mm，螺栓孔數(shù)8，法蘭厚度24mm·三、各零部件的校核及驗(yàn)算3.1

7、缸筒設(shè)計(jì)3.1.1缸筒結(jié)構(gòu)的選擇連接方式如下圖：選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易選取、易裝卸；缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。3.1.2缸筒的要求有足夠強(qiáng)度，能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力，長時(shí)間工作不會(huì)變形；有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時(shí)不會(huì)彎曲；內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。3.1.3缸筒材料的選取及強(qiáng)度給定部分材料的機(jī)械性能如下表：缸筒常用無縫鋼管材料機(jī)械性能材料MPaMPa20420 2502530500300183554032017456103601415MnVn7505002627SiM

8、n10008501230CrMo9508001235CrMo100085012本次設(shè)計(jì)選取45號(hào)鋼從表中可以得到：缸筒材料的屈服強(qiáng)度=360MPa缸筒材料的抗拉強(qiáng)度、=610MPa；現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來引申出：缸筒材料的許用應(yīng)力=/n=360/5=72MPa。其中n=5是選取的安全系數(shù)。3.2缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算：液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全： （MPa） （3-1）根據(jù)式3-1得到：54.5MPa，由于=31.5MPa則滿足條件3.3液壓缸的效率液壓缸的效率由以下三種效率組成：（A） 機(jī)械效率，由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常?。?/p>

9、B） 容積效率，由各密封件泄露所造成的，通常容積效率為： 裝彈性體密封圈時(shí) 裝活塞環(huán)時(shí) （C） 作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。=0.9 =1 =0.9 （3-2）所以總效率=0.8。3.4法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力 （MPa） （3-3）螺紋處的剪切應(yīng)力 （MPa） （3-4） （MPa） （3-5）式中： F缸筒端部承受的最大推力（N）； D缸筒內(nèi)徑（m）螺紋外徑（m）螺紋底徑（m）K擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷 取 變載荷 取 螺紋連接的摩擦系數(shù) 缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）； 缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MPa）； n安全系數(shù) 取n1.5

10、-2.5最大推力為：F=150KN使用8個(gè)螺栓緊固缸蓋，即：Z=8螺紋外徑和底徑的選擇： =24mm =20.752mm系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選取：K=3， =0.12最大推力理論F=P*A=43.6KN但實(shí)際=F*0.8= 34.68KN根據(jù)式3-3得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=103.8MPa根據(jù)式3-4得到螺紋處的剪應(yīng)力為：=55.8MPa根據(jù)式3-5得到合成應(yīng)力為：=141.8MPa由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為8.8級(jí)：查表的得：抗拉強(qiáng)度極限=800MPa屈服極限強(qiáng)度=640MPa不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應(yīng)力值：=/n=640/2=320MPa由式3-6得到

11、：=141.8MPa ,則 成立證明選用螺栓等級(jí)合適。液壓與氣壓傳動(dòng)P101機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第4卷22-245機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第4卷表22.6-62機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第5卷機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第5卷表21-6-25總 結(jié)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程，使我們對以前所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行了綜合應(yīng)用。所以經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的知識(shí)還很貧乏，很多東西都需要去了解，既然從事了這個(gè)行業(yè)，那么就要做好，而且要帶動(dòng)所有同學(xué)做好。由于時(shí)間緊迫，掌握的知識(shí)還不是太完全，只是粗略的了解柱塞缸的結(jié)構(gòu)及原理計(jì)算的數(shù)據(jù)均按照參考資料一步一步設(shè)計(jì)計(jì)算，在

12、計(jì)算的過程中遇到了許多問題，及時(shí)查找資料，以及和同學(xué)共同探討。而且在課程設(shè)計(jì)過程中，最讓我印象深刻的就是：一個(gè)人的力量是有限的，團(tuán)隊(duì)的力量是無窮的。經(jīng)過我們共同的努力，才將課程設(shè)計(jì)做完、做好。最重要的一點(diǎn)是無論做任何事情都要有顆責(zé)任心，要有上進(jìn)心。只有這樣，困難才會(huì)迎刃而解。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)我們光有理論知識(shí)，卻缺乏實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)。有些地方都是憑想像完成的。總體來說，課程設(shè)計(jì)對我們的幫助是很大的，它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系來，從中暴露出自身的不足，以待改進(jìn)，并且提高了我們查閱資料的能力。  本次的課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力；在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，同學(xué)們共同協(xié)作，解決了許多個(gè)人無解決的問題；在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會(huì)更加努力和