柱塞式液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)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(shuō)明書一份6）原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)泵類負(fù)載專心-專注-專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書二、液壓缸主要幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.3 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） 0

2、2.52.58 816 1632 322.2 液壓缸的公稱壓力系列（ GB2346-80）（bar）25 40 63 （80） 100 （125） 160200 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 柱塞桿直徑的確定液壓與氣壓傳動(dòng)P101由柱塞式液壓缸柱塞外伸時(shí)的推力公式：6F1 P A 10 （2-1）1得：F6A1 10 （2-2）1P式中：F 液壓缸的推力，這里為液壓缸載荷 (N)1P工作壓力（ Mpa）A 柱塞桿的作用面積（12m ）A14d2（2-3）式中：d柱塞桿的直徑（

3、 m）將 2-3 帶入 2-2 得 d=0.019m=19m，m由柱塞桿的標(biāo)準(zhǔn)系列 取 d=32mm2機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書1.4 液壓缸行程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，行程取 150mm1.5 柱塞缸內(nèi)徑D 的確定1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五查表可得D =42mm1版第 4 卷22-2451.6 液壓缸外徑D 的確定2查表可得D =50mm21.7 缸筒壁厚計(jì)算得壁厚 =(D - D1)/2=4mm2缸的材料選 45鋼1.8 缸底壁厚平行缸底，取缸底無(wú)油情況，Pyh 0.433D （2-7）式中：h 缸底厚度（ mm）D液壓缸內(nèi)徑（ mm）P 試驗(yàn)壓力（ MPa）, 工作壓力 P 16MPa 時(shí)， Py

4、 1.5P；工作y壓力 P 16MPa 時(shí)， Py 1.25 P缸底材料的許用應(yīng)力（ MPa）對(duì)于：鍛鋼 100 120MPa鑄鋼 100 110MPa3機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書鋼管 100 110MPa鑄鐵 60MPa45 鋼 =120 MPa將以上數(shù)據(jù)代入上式得 h=10.4mm，圓整取 15mm。1.9 端蓋厚度的確定依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 22.6-66 選擇活套式法蘭缸頭，端蓋的厚度：3F (d d )h （2-8）H m(D d 2d )g m b式中：D 缸筒內(nèi)徑（ m）d 螺釘孔圓周直徑（ m）Hd 作用力圓周直徑（ m）md 螺釘孔直徑（ m）bd 柱塞缸內(nèi)徑（ m）1d

5、 活塞缸筒與缸體配合的外徑（ m）2D 端蓋外徑（ m）gF 缸頭所受到得最大壓力（ N）首先來(lái)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：A =1D =0.0014 2 /42 /42m缸壁厚度計(jì)算中得出最大壓強(qiáng)：P =39.375MPamax所以法蘭承受的最大壓力為：F=Pmax A =55125N1d1 d查表得， dH =0.085m，dm 0.046 m，22d =0.024m，d1=0.042m，bd =0.050m，Dg =0.110m，缸蓋的材料為 45 鋼，缸筒材料的許用應(yīng)力24機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 = s /n=360/5=72MPa代入上式；得

6、h=75mm機(jī)械設(shè)計(jì)1.10 導(dǎo)向套尺寸的確定手冊(cè)第五版第 4 卷導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A，在缸徑小于 80mm時(shí)取A= （0.61.0 ）D （2-9）當(dāng)缸徑大于 時(shí)取 80mmA= 0.61.0 d 2-10 （ ） （ ）式中：D mm 缸筒內(nèi)徑（ ）d mm 柱塞桿直徑（ ）由于缸徑 ，則 （ ） D=42mm 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/f7 H9/f9.表2.2 -621.11 法蘭安裝方式采取如圖所示的后端法蘭安裝方式機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第 5 卷后端法蘭安裝方式

7、1.12 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1.13 防塵圈查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 21-6-28 ，選用 2 型特康防塵圈。5機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書1.14 各種主要零件名稱和材料件號(hào) 名稱 材料1 Q235-F擋板2防塵圈 毛氈3 45法蘭4 ZQSn8-12套5 U形夾織物密封圈 橡膠 1-46 Q235-F支承環(huán)7 ZQSn8-12導(dǎo)套1.15 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(duì)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(wú)專用的排氣裝置，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè)在液壓

8、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。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第 5 卷表21-6-251.16 安裝法蘭設(shè)計(jì)由于D =110mm，查詢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法蘭（ GB91192000）可選安裝法蘭：法g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 24mm6機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書三、各零部件的校核及驗(yàn)算1.17 缸筒設(shè)計(jì)2.3 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(jiǎn)單，

9、易選取、易裝卸；缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。2.4 缸筒的要求有足夠強(qiáng)度，能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力，長(zhǎng)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(zhǎng)期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。2.5 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：缸筒常用材料b / MPa s / MPa s /%無(wú)縫20 420 250 25鋼管 30 500 300 18材料 35 540 320 17機(jī)械 45 610 360 14性能15MnVn 750 500 2627SiMn 1000 850 127機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)

10、算說(shuō)明書30CrMo 950 800 1235CrMo 1000 850 12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 s =360MPa缸筒材料的抗拉強(qiáng)度、 b =610MP；a現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來(lái)引申出：缸筒材料的許用應(yīng)力 = s /n=360/5=72MPa。其中 n=5是選取的安全系數(shù)。1.18 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 Pn 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：2（Ds 2P 0.35n D222D ）1（MPa） （3-1）根據(jù)式 3-1 得到：P 54.5MPa，由于nP =31.5MPa則滿足條件n1.19 液壓缸的效

11、率液壓缸的效率 由以下三種效率組成：（A） 機(jī)械效率 m ，由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常取 0.9m（B） 容積效率v ，由各密封件泄露所造成的，通常容積效率 v 為：裝彈性體密封圈時(shí) 1v裝活塞環(huán)時(shí) 0.98v（C） 作用力效率d ，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。m =0.9 v =1 d =0.98機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書m （3-2）v d所以總效率 =0.8。1.20 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KF610 （MPa） （3-3）4 21dZ螺紋處的剪切應(yīng)力K KFd1 0 1032.6 d Z16（MPa） （

12、3-4）2 2n 3 （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）d 螺紋外徑（ m）0d 螺紋底徑（ m）1K擰緊螺紋的系數(shù)不變載荷 取K 1.25 1.5變載荷 取K 2.5 49機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書K 螺紋連接的摩擦系數(shù) K 0.1211缸筒材料的許用應(yīng)力（ MPa）；/ n ss 缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ MPa）；n 安全系數(shù) 取 n1.5-2.5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 ：d =24mm0d =20.752mm1系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。篕=3，K

13、=0.121最大推力理論 F=P*A=31.52D =43.6KN4但實(shí)際F =F*0.8= 34.68KN1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： n =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 b =800MPa屈服極限強(qiáng)度 s =640MPa不妨取安全系數(shù) n=2 可以得到許用應(yīng)力值： = s /n=640/2=320MPa由式 3-6 得到：n =141.8MPa , 則 n 成立證明選用螺栓等級(jí)合適。10機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算

14、說(shuō)明書總 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(guò)程， 使我們對(duì)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(guò)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， 在計(jì)算的過(guò)程中遇到了許多問(wèn)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(guò)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(wú)窮的。經(jīng)過(guò)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(wú)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(guò)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?？傮w來(lái)說(shuō)，課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的幫助是很大的，它需要我們將學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系來(lái)， 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(wèn)題的能力；在設(shè)計(jì)的過(guò)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(wú)解決的問(wèn)題；在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中我們會(huì)更加