液壓缸設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上佳木斯大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（卓越工程師）說明書題 目單桿活塞式液壓缸的設(shè)計(jì)學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（卓越工師）組員 曾瑤瑤、王健躍、楊蘭、沈宜斌指導(dǎo)教師臧克江完成日期2016年6月佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院專心-專注-專業(yè)目 錄設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)單桿活塞式液壓缸；系統(tǒng)壓力：10MPa；系統(tǒng)流量：100L/min；液壓缸行程：450mm；速度：30mm/s；液壓缸輸出力：5000N；油口尺寸：M24*1.5，且兩油口盡可能在缸筒的缸底側(cè)；液壓缸與外界聯(lián)接方式缸底固定，活塞桿為耳環(huán)聯(lián)接。第1章 缸的設(shè)計(jì)1.1 液壓缸類型和結(jié)構(gòu)型式的確定1.1.1 結(jié)

2、構(gòu)類型1、采用單作用單桿活塞缸；2、液壓缸的安裝形式采用軸線固定類中的頭部內(nèi)法蘭式安裝在機(jī)器上。法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸頭上，內(nèi)側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫頭部內(nèi)法蘭式。液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓受力不大，主要靠安裝支承面承受，所以法蘭直徑較小，結(jié)構(gòu)較緊湊【1】。這種安裝形式在固定安裝形式中應(yīng)用得最多。而且壓力機(jī)的工作時(shí)的作用力是推力，則采用圖1-1的安裝形式。圖1-1 安裝形式1.1.2 局部結(jié)構(gòu)及選材初選1、缸筒的材料采用45號(hào)無縫鋼管（如圖1-2）；圖1-2 缸筒的設(shè)計(jì)2、缸底的材料：采用45號(hào)鋼，與缸筒采用法蘭連接【2】；3、缸蓋：采用45號(hào)鋼，與缸筒采用法蘭連接；4、缸體與外部的鏈接結(jié)構(gòu)為剛

3、性固定：采用頭部內(nèi)法蘭式連接；5、活塞：活塞采用鑄鐵；6、活塞桿：活塞缸采用45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)為實(shí)心；7、排氣裝置：在缸筒尾端采用組合排氣塞；8、密封件的選用：活塞和活塞桿的密封件采用O形密封圈加擋圈【3】。1.2 液壓缸主要尺寸的確定1.2.1 液壓缸筒的內(nèi)徑D的確定根據(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：式中：q-系統(tǒng)流量，單位為m3/s； v-活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，單位為m/s根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取F為5000N，P為10Mpa并代入公式，則1.2.2 活塞桿直徑d的確定根據(jù)提供的系統(tǒng)壓力P=10MPa，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【2】查得速比=1.33。帶入公式由公式求得活塞桿直徑 d=0.

4、12 m=120 mm。1.2.3 缸筒長度的確定（如圖1-3）圖1-3 缸筒簡圖(1)最小導(dǎo)向長度HHL20+D2=45020+2502=147.5 mm式中: -油缸最大工作行程 -缸筒內(nèi)徑 (2)導(dǎo)向套滑面的長度(3)活塞寬度(4)導(dǎo)向套與活塞之間隔套長度(5)缸體長度液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和【4】。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑D的20-30倍。缸體內(nèi)部長度l0=L+B=450+150=600 mm。缸體長度l2030D=50007500 mm 1.2.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)間隙：120×0.8%=1.2 mm厚

5、度：120×10%=12 mm軸向長度：125×25%=30 mm1.3 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用【5】，根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常用的密封圈類型有O形圈、Y形圈、V型和活塞環(huán)【6】。O形圈的結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，安裝空間小，摩擦力小，易于制造，所以應(yīng)用較廣，但運(yùn)動(dòng)速度不能太大。Y形圈適用于壓力在20MPa以下、往返速度較高的液壓缸，密封性能可靠。V形圈耐高壓性能好，耐久性也好，缺點(diǎn)是安裝空間大，調(diào)整困難，摩擦阻力大，只適用于運(yùn)動(dòng)速度較低的液壓缸?；钊h(huán)壽命長，不容易損壞，常常用在不便于拆卸的液

6、壓缸中，缺點(diǎn)是泄漏較大，必須成組使用，加工工藝比較復(fù)雜，所以成本較高【7】。圖1-4 O形圈示意圖由于本設(shè)計(jì)中液壓缸的工作壓力為10 MPa，速度范圍<0.5m/s，因此選用缸體與缸蓋的密封形式選用O形圈的密封形式（如圖1-4）?；钊麠U與缸蓋，活塞與缸體的密封選用Y形圈的密封形式。1.4 緩沖裝置設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸中緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的【8】。液壓缸中使用的緩沖裝置的工作原理如圖1-5所示。最常用的是節(jié)流口可調(diào)式和節(jié)流口

7、變化式兩種。其中，節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置在節(jié)流口調(diào)定后，工作原理上就相當(dāng)于一個(gè)單孔口式的緩沖裝置。表1示節(jié)流口可調(diào)式和節(jié)流口變化式兩種緩沖裝置的主要性能。圖1-5 緩沖裝置表1 液壓缸中常用的緩沖裝置名稱和工作原理圖特點(diǎn)說明1針形節(jié)流閥 2單向閥1、被封在活塞和缸蓋間的油液經(jīng)針形節(jié)流閥流出。2、節(jié)流閥開口可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、起始緩沖效果大，隨著活塞的行進(jìn)，緩沖效果逐漸減弱，故制動(dòng)行程長。4、緩沖腔中的沖擊壓力大。5、緩沖性能受油溫影響。6、適用范圍廣。1軸向節(jié)流閥1、被封在活塞和缸蓋間的油液經(jīng)活塞上的軸向節(jié)流槽流出。2、緩沖過程中節(jié)流口通流截面不斷減小，當(dāng)軸向槽的橫截面為矩形，縱截面為拋

8、物線形時(shí)，緩沖腔可保持恒壓。3、緩沖作用均勻，緩沖腔壓力較小，制動(dòng)位置精度高。第2章 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 2.1 缸筒壁厚和外徑D1計(jì)算 PyD2 ,(=bn)式中：-缸筒內(nèi)徑；-缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力時(shí)，取 =1.5； -缸筒材料的許用應(yīng)力【9】，為材料抗拉強(qiáng)度。 45號(hào)鋼退火后抗拉強(qiáng)度為550MPa，為安全系數(shù)，一般取。代入上式得=15 mm 。則缸體外徑為D1=D+2=250+2×15=280 mm。2.2 缸底厚度1計(jì)算 式中：-缸底止口內(nèi)徑（平底缸為缸內(nèi)徑）； -缸底材料的許用應(yīng)力；2.3 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核d4F=4×5000×

9、;15=20.6 mm 符合要求式中:-活塞桿上的作用力； -活塞桿材料的許用應(yīng)力【10】，=。致 謝本學(xué)期完成了雙作用單桿活塞缸液壓缸的設(shè)計(jì)，通過本次設(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)的過程中，我得到了很大提升。在設(shè)計(jì)能力上有了很大提高。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)過程中也反映出很多問題，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Auto

10、CAD，在此過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)心指導(dǎo)下完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。相信在本次設(shè)計(jì)中所積累的經(jīng)驗(yàn)和成果會(huì)在以后的工作中派上用場(chǎng)。參考文獻(xiàn)1許福玲、陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.2楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994.3賈培起.液壓缸M.北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社,1987.4左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)第4版M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.5王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京:高等教育出版社,199