畢業(yè)設(shè)計-汽車用液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的設(shè)計

汽車用液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的設(shè)計摘要汽車液壓串聯(lián)雙腔制動主缸它是兩個獨立的產(chǎn)生液壓的油腔，制動主缸的作用是產(chǎn)生制動液壓。液壓制動裝置是利用特制的油液，將駕駛員施加到制動踏板上的制動傳到車輪制動器上，產(chǎn)生制動作用。液壓制動結(jié)構(gòu)簡單，制動滯后時間短，制動穩(wěn)定性好，能適應(yīng)多種制動器，故多在中、小型汽車上廣泛使用。本設(shè)計主要實現(xiàn)了汽車液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的設(shè)計。液壓缸的設(shè)計包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗算。關(guān)鍵詞制動主缸/缸蓋/活塞桿AUTOMOBILEHYDRAULICSERIESDOUBLECAVITY

BRAKINGMAINCYLINDERDESIGNABSTRACTKEYWORDSBrakingVehiclehydraulicbrakemastercylinderdual-chamberseriesisthegenerationoftwoindependenthydraulicoilchamber,brakemastercylinderwhichgeneratesthehydraulicbrake.Hydraulicbrakesystemistheuseofspecialoil,thedriverappliedthebraketothebrakepedalwheelbrakesonthespread,resultinginbrake.Simplehydraulicbrake,brakelagtimeisshort,brakingstability,canadapttoavarietyofbrakes,itismoreinthemediumandsmallcarsarewidelyused.Thisdesignintroducesavehiclehydraulicbrakemastercylinderseriesdual-chamberdesign.Hydrauliccylinderdesignincludesthedeterminationofthesystemworkingpressure,thediameterofthehydrauliccylinderpistonroddiametertoidentifyanddeterminethehydrauliccylinderwallthicknessanddiameterofthecalculation,todeterminethethicknessofcylinderhead,cylinderandpistonrodtodeterminethelengthofKEYWORDSBrakingmaincylinder,Cylindercover,Pistonrod1汽車液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的概述通過畢業(yè)設(shè)計不僅可以鞏固專業(yè)知識，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)，而且還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運用工具書的能力。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我們較系統(tǒng)地了解了液壓缸的工作原理及基礎(chǔ)知識，努力做到理論聯(lián)系實際，使所學(xué)知識系統(tǒng)化，條理化，使我們很好地完成了設(shè)計任務(wù)。1.1論文選題的背景概述及研究意義汽車已經(jīng)逐漸進入人們的生活成為必不成少的交通工具，其安全性能也倍受關(guān)注［1］,尤其在緊急情況時其制動系統(tǒng)性能，結(jié)合機械制造設(shè)計與其自動化的專業(yè)特點,我選擇設(shè)計液壓制動系統(tǒng)中的一個總成（將制動踏板機械能轉(zhuǎn)換成液壓能），作為畢業(yè)設(shè)計課題。研究汽車⑵用液壓串聯(lián)雙腔制動主缸設(shè)計的意義，在于隨著著社會的發(fā)展，人們用汽車的人越來越多，交通的堵塞，這時就要用到剎車制動系統(tǒng)，而我研究的汽車用液壓串聯(lián)雙腔制動主缸設(shè)計［3］在剎車制動系統(tǒng)中的重要性不言自明；研究串聯(lián)雙腔制動主缸設(shè)計，使汽車的剎車系統(tǒng)更好，從而提高汽車的安全系數(shù)，提高駕駛員的性命安全系數(shù)。1.2液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的結(jié)構(gòu)雙腔液壓制動主缸，如圖1-1所示，它包括［4］缸體，缸體里設(shè)有前后兩個主缸，每個主缸中設(shè)有油腔和活塞，以及與儲油箱連通的補償孔和與活塞配套使用的密封圈。其中后主缸的油腔里還設(shè)有一個與后輪缸連通的油孔和回位彈簧，其特征是在前、后主缸之間還設(shè)有一個增壓缸，該增壓缸包括增壓油腔和增壓活塞，增壓油腔與前油腔之間設(shè)有回油孔和限壓油路，增壓油腔里還設(shè)有一個與前輪缸連通的油孔和回位彈簧，前油腔里設(shè)有泄壓油路。

圖1-1雙腔液壓制動主缸需要提出的是，補償孔和活塞皮碗的相對位置直關(guān)重要，相距過遠(yuǎn)油壓建立過晚；相距過近易遮堵補償孔。如液壓系統(tǒng)漏油，以及溫度變化，引起輪缸、管路、主缸中油壓欠缺或膨脹時，都可以通過補償孔來調(diào)節(jié)。1.3液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的工作原理雙腔制動主缸多為串聯(lián)式，利用液壓聯(lián)動。在一個缸體，裝入兩個活塞，形成兩個彼此獨立的壓力室，分別和各自的控制管路連接。每個管路分別有單獨的儲油室，以免一管路漏油，影響另一管路正常的工作，制動主缸的作用是產(chǎn)生制動液壓。它有2個獨立的產(chǎn)生液壓的油腔，因此稱為雙腔制動主缸。制動主缸通過螺栓安裝在助力器上。在缸體內(nèi)裝有前后2個活塞，分別有2個回位彈簧使其回位。前活塞彈簧彈力稍大于后彈簧彈力，以保證前活塞不制動時，使其有正確的位置。圖2-1制動主缸的工作位置正常制動時：推桿推動后活塞左移，在其皮圈遮蓋住補償孔之后，后壓力室即建立液壓。油液一方面經(jīng)出油閥流入后制動管路，又推動前活塞左移，前壓力室也產(chǎn)生液壓，推動前出油閥流入前制動管路，于是兩制動管路在等壓下對汽車制動［5］。若前橋管路損壞漏油時：只能使后腔壓力室建立一定液壓，而前腔壓力室無液壓。此時，在液壓差的作用下，前活塞被迅速地推到底，接觸到前堵墻為止。后壓力室中的液壓方能升高到所需要的數(shù)值。若后橋制動管路損壞漏油時：后活塞前移，后壓力室不能建立油壓，不能推動前活塞。但在后活塞的頂桿觸到前活塞時，推桿的作用力便推動前活塞，使前壓力室油壓升高而制動?？梢姡p管路液壓制動系統(tǒng)中任何一套管路漏油時，另一套管路仍能工作，只是所需的踏板行程加大了，制動效能降低了?；钊谕茥U的反復(fù)作用下動作靈活，每次皆能在各自的排液孔排出制動液，一腔失效后，另一腔仍能建立最高壓力［6。1.4制動主缸設(shè)計內(nèi)容（1）要求制訂零件全部的工藝文件。（2）設(shè)計組成總成的所有零件。（3）完成總成的裝配方案。書寫設(shè)計說明書。1.5液壓缸缸筒和缸蓋的選材1.5.1缸蓋材料的選擇串聯(lián)液壓雙腔制動主缸的缸蓋可以選擇用35鋼、45鋼、鍛鋼或ZG35、ZG45或HT200、HT300、HT350鑄鐵等材料。當(dāng)缸蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套時，缸蓋最好選用鑄鐵。同時、應(yīng)在導(dǎo)向表面上熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。對缸筒的要求有：有足夠的強度，能長期承受最高的工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不至于產(chǎn)生永久變形；有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至于產(chǎn)生彎曲；內(nèi)表面在活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性［7］。因此缸蓋選用45鋼。1.5.2缸筒材料的選擇材料要求：串聯(lián)液壓雙腔制動主缸缸筒一般要求具有足夠的強度和沖擊韌性、對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能?？蛇x材料種類：根據(jù)串聯(lián)液壓雙腔制動主缸的參數(shù)用途和毛坯的來源，可選用的材料為20鋼、30鋼和45鋼以及25CRMO,38CRMOAL等，但不能調(diào)質(zhì)處理，應(yīng)用較少，對于工作溫度低于-50度的串聯(lián)液壓雙腔制動主缸，則必須采用35鋼、45鋼且要調(diào)質(zhì)處理。當(dāng)缸筒與缸蓋，管接頭與耳軸等件需焊接時，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)，一般情況下均采用45鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241-285HB。.因此缸筒選用45鋼。2液壓串聯(lián)雙腔制動主缸的主要尺寸的確定2.1制動主缸缸筒內(nèi)徑的確定根據(jù)所給的技術(shù)參數(shù)［8］：主缸內(nèi)孔直徑30mm，制動主缸的內(nèi)徑的確定需要查表2-1所示。表2-1液壓內(nèi)徑尺寸系列81012162025324050638090100110125140160180200220數(shù)據(jù)來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》因此確定制動主缸內(nèi)徑的尺寸為32mm。2.2制動主缸缸筒壁厚的確定（1）系統(tǒng)工作壓力的確定需根據(jù)所給的技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)工作液壓3.5±0.3Mpa，查表2-2所示。表2-2液壓缸的公稱壓力系列0.631.01.62.54.06.310.016.025.031.540.0數(shù)據(jù)來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》因此確定制動主缸的公稱壓力為4.0MPa。（2）缸筒壁厚的計算。查表［8］，當(dāng)對于低壓系統(tǒng)時，缸筒壁厚按低等壁厚缸筒計算:8>（2-1）"=4x0.032=1.8心2xlaJ2x35.58>（2-1）腔制動主缸的設(shè)計式中與為實驗壓力Mpa,In］為缸筒材料的許用應(yīng)力Mpa，缸筒的材料選用的是45鋼，它的許用應(yīng)力一般選35.5Mpa。缸筒內(nèi)徑為32mm，缸筒壁厚決定缸筒外徑的尺寸，而缸筒外徑的確定需要查表2-2所示。表2-2缸筒外徑的選擇產(chǎn)品系列額定壓力Mpa缸筒內(nèi)經(jīng)材料40506380100125140A型1650607695121146168202050607695121146168452550608310212115216845325463.58310212715216845B型165063.57695121168194C型20152168D型255056708911213915640505974.595118148166E型2550607810012515017035506283100125160178F型25577083102127150180數(shù)據(jù)來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》根據(jù)實際情況（液壓系統(tǒng)的公稱壓力4.0Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于A型的最低壓力16Mpa；）因此選C型系列，缸筒外徑為45mm。（3）缸筒壁厚的驗算［9］。額定壓力七應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全。P=0.35x5sDi2-D2)=0.35x320x'52-322)=55.36Mpa(2-2)nD24521式中5缸筒材料的屈服強度，D缸筒內(nèi)徑，D］缸筒的外徑。查表［8缸筒45鋼的屈服點的應(yīng)力320Mpa。雙腔液壓串聯(lián)主缸的系統(tǒng)壓力4.0Mpa<55.364Mpa，因此缸筒壁厚7.5mm.缸筒外徑為45mm。缸筒主要尺寸圖2-2如下圖所示。圖2-2缸筒主要尺寸2.3制動主缸活塞桿直徑的確定（1）活塞桿的結(jié)構(gòu)選擇為了連接的方便和活塞桿的導(dǎo)向的準(zhǔn)確性，活塞桿外端選擇大螺栓頭；活塞桿內(nèi)端選擇時結(jié)合活塞桿的結(jié)構(gòu)，活塞桿的內(nèi)端選擇大球頭連接?；钊麠U結(jié)構(gòu)的選擇查表2-3所示。

表2-3活塞桿的結(jié)構(gòu)桿體實心桿一般情況多用空心桿多在以下情況采用缸筒運動的液壓缸，用來導(dǎo)通油路大型液壓缸的活塞桿，為了減輕重量為了增加活塞桿的抗彎能力d/D比值較大或桿心需裝有如位置傳感器機構(gòu)的情況桿內(nèi)端桿外端活塞桿的外端頭部與載荷的拖動機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作中產(chǎn)生偏心承載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效果，應(yīng)根據(jù)載荷的具體情況選擇適當(dāng)?shù)臈U頭連接型式。小螺栓頭大螺栓頭螺紋孔小球頭大球頭軸銷光桿耳環(huán)資料來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》（2）活塞桿的材料和技術(shù)要求活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動，一般采用H8/h7配合［10］。太緊了，摩擦力，太松了，容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損。其圓度和圓柱度公差不大于公差的一半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm［i4］，可保證活塞桿［11］外圓與活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的卡滯現(xiàn)象?；钊麠U的材料和技術(shù)要求查表2-4所示。表2-4活塞桿的材料和技術(shù)要求材料選擇一般用中碳鋼調(diào)質(zhì)處理；對只承受推力的單作用活塞桿和柱塞，不必進行調(diào)質(zhì)處理。對活塞桿通常要求淬火，淬火深度一般為0.5-1.0mm，或活塞桿直徑每毫米深0.03mm。常用材料力學(xué)性能材料。^Mpa-。/Mpa-。/%熱處理表面處理3552031015調(diào)質(zhì)鍍鉻20-30um4560034013調(diào)質(zhì)35CrMo100085012調(diào)質(zhì)1Cr18Ni952020545淬火資料來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》活塞桿直徑兇：TOC\o"1-5"\h\z/'甲—1欠"T.33—1()d=，=32x=7.939mm2-37\甲1.33式中中往復(fù)速度比的選取應(yīng)根據(jù)表2-5所示。表2-5往復(fù)速度比工作壓力/Mpa<1012.5?20>20速度比中1.331.46?22資料來源：2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊［M］》活塞桿外徑的確定需根據(jù)表2-6液壓缸活塞桿外徑尺寸系列。表2-6液壓缸活塞桿外徑尺寸系列418451102805205012532062256140360825631601028701801232802001436902201640100250資料來源：2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊［M］》因此活塞桿直徑為8mm?；钊麠U螺紋尺寸系列的確定需要查表2-7所示。

表2-7活塞桿螺紋尺寸系列螺紋直徑與螺距Dt螺紋長度L短型長型M10x1.251422M12x1.251624M14x1.51828M16x1.52232M18x1.52536M20x1.52840M22x1.53044資料來源：2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊［M］》因此根據(jù)活塞桿的設(shè)計的實際情況，桿體選實體，桿外端選擇大螺栓頭，螺紋選M10X1.25，螺紋長度短型14mm。整個活塞桿的主要尺寸如圖2-3所示：圖2-3活塞桿2.4制動主缸缸蓋的壁厚的確定缸筒和缸蓋的連接通常根據(jù)缸筒與缸蓋的連接型式選用，而連接型式又取決于額定壓力、用途和使用環(huán)境等因素［12。缸筒和缸蓋的連接型式需查表2-8。

表2-8缸筒和缸蓋的連接型式連接型式優(yōu)缺點法蘭連接優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、易加工，易裝卸缺點：重量比螺紋連接的大，但比拉桿連接的小。夕卜、內(nèi)螺紋連接優(yōu)點：重量較輕，外徑較?。蝗秉c：端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜；裝卸時要用專門的工具；擰端部時，有可能把密封圈擰扭。焊接優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小；缺點：缸體有可能變形。拉桿連接優(yōu)點：缸體最易加工；最易裝卸；結(jié)構(gòu)通用性大；缺點：重量較重，外形尺寸較大。內(nèi)半環(huán)連接優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。缺點：安裝時，端部進入缸體較深，密封圈可能被進油孔邊緣檫傷。資料來源：2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊［M］》根據(jù)液壓雙腔液壓串聯(lián)制動主缸的設(shè)計結(jié)構(gòu)，沒有底蓋和安裝的位置，選法蘭連接較好。缸筒頭部法蘭厚度一般可以按強度要求進行近似計算，計算公式如下［8］：,4x3.14x322x4x3=10.74mm（2-4）,4x3.14x322x4x3=10.74mm（2-4）式中r為法蘭的半徑，F(xiàn)法蘭在缸筒內(nèi)最大的內(nèi)壓力，Z］為缸蓋的許用應(yīng)力,b是法蘭孔離壁的距離。結(jié)合缸筒的厚度和缸蓋的計算厚度，因此缸蓋的厚度選12mm。缸筒和缸蓋的螺紋連接尺寸的大小查表［9］，因此選用缸筒和缸蓋的螺紋連接的CD250系列的尺寸。根據(jù)CD250系列查表得出相關(guān)尺寸。缸蓋的主要尺寸如圖2-4所示。

圖2-4缸蓋2.5制動主缸缸筒內(nèi)彈簧的設(shè)計(1)彈簧材料的選用：選擇彈簧材料的主要依據(jù)彈簧的工作條件，彈簧承受的載荷類型，是否受沖擊以及材料的許用應(yīng)力等因素確定，同時也應(yīng)考慮彈簧的制造工藝性［13。彈簧材料的選用需要查表2-9所示。

表2-9彈簧常用材料表材料名稱代號直徑規(guī)格切變模數(shù)彈性模數(shù)推薦溫度性能范圍碳素彈簧70、72A、C級79206-40。C強度高，性鋼絲72A、72B、0.08-13.0~130。C能好，C級GB/T435782A、82B用于中等應(yīng)力彈簧彈簧用不A組A組B組C71193-200。C耐腐蝕、耐銹鋼YB1Cr18Ni9、組0.8--12.0?300。C高溫、低(T)110Cr18Ni10—溫、用于腐B組蝕或高、低1Cr18Ni9、溫工作條0Cr18Ni10件下的小C組彈簧。0Cr17Ni8AL閥門用Cr、50crVA0.8?12.079206-40。C高溫時性VA彈簧鋼?210。C能穩(wěn)定，用絲，于較高工YB/T5136作下的高應(yīng)力彈簧資料來源：2009年《機械設(shè)計手冊[M].彈簧》根據(jù)技術(shù)要求，因此可得出彈簧選用的材料是72A。(2)彈簧的類型的確定彈簧類型的確定需要查表2-10所示。

表2-10彈簧類型類型性能和應(yīng)用圓柱螺旋彈簧圓形截面柱螺旋壓縮彈簧性能與應(yīng)用，特性線呈線性，剛變穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用較廣，在機械設(shè)備中多用作緩沖，減振以及儲備和控制運動等。圓柱螺旋彈簧矩形截面柱螺旋壓縮彈簧在同樣的空間條件下，矩形的比圓柱形螺旋壓縮彈簧剛性大，吸收能量多，特性線更接近于直線，剛度更接近于常數(shù)。扁形截面柱螺旋壓縮彈簧與圓形圓柱螺旋壓縮彈簧比較，儲存能量大，壓并高度低，壓縮量大。因此被廣泛應(yīng)用于發(fā)動機、離合器、等安裝空間比較小的裝置上。不等節(jié)距圓柱螺旋壓縮彈簧當(dāng)載荷達到一定程度后，隨著彈簧載荷的增加，彈簧從小節(jié)矩開始依次逐漸并緊，剛度逐漸增加。資料來源：2009年《機械設(shè)計手冊［M］.彈簧》因此由以上性能和應(yīng)用可選用圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧，特性線呈線性，剛變穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用較廣?？芍?彈簧選擇的是圓柱形壓縮彈簧［15］。確定需要通過計算材料直徑［15］：d_1.6x四_1.6x」、：C\VP1.25x6x4…Q■=0.64mm\2-5/力，式中c為材料許用應(yīng)力，Kd_1.6x四_1.6x」、：C\VP力，式中c為材料許用應(yīng)力，K_4C-1+0.615—4C+4C。材料直徑的選取查表［9］，C=Dd，一般選C=5~8，假定C選6，Pn為系統(tǒng)壓材料直徑選1.6mm和彈簧中徑選取22mm。計算有效圈數(shù)如下［15］：n_性_79'L64P/P'_8.13（圈）（2-6）8D3P8x223P式中：d為材料直徑長度；F=Pp/是彈簧剛度6.08N?mm-1[15]nP/%為系統(tǒng)壓力；D為彈簧中徑；G為常溫下切變量，查表[9]得圓柱形壓縮彈簧72A的G=79圓柱形壓縮彈簧的總?cè)?shù)n查表2-11所示。表2-11按結(jié)構(gòu)型式選取端部并緊磨平支承圈為1圈一般用于d<8mm總?cè)?shù)自由高度h壓并高度h1n+2nxt+1.5d(n+1.5)d端部不并緊不磨平nnxt+d(n+1)d端部并緊不磨平支承圈為1圈n+2nxt+3d(n+3)d資料來源：2009年《機械設(shè)計手冊[M].彈簧》因此總?cè)?shù)（有效圈數(shù)）為10.128圈。要得到標(biāo)準(zhǔn)的圈數(shù)必須查表2-12所示表2-12有效圈數(shù)n22.252.7533.253.544.254.54.7555.566.577.588.599.51010.51111.51212.51313.51414.51515.5資料來源：2009年《機械設(shè)計手冊[M].彈簧》因此有效圈數(shù)為10.5圈。自由高度的計算H查表[以，得公式H=nxt+1.5d；要想計算出自由高度需要計算節(jié)距t,查表得螺旋角：以=arctan'品。對于壓縮彈簧一般a選5~9。，螺旋角a選6。，計算出t=8.25mm，得出自由高度H=86.1mm，收縮高度為h=（n+2）xd=19.6mm。為了得到標(biāo)準(zhǔn)的自由高度查表2-13所示。表2-13標(biāo)準(zhǔn)的自由高度30323538404245485052555860707580859095100資料來源：2009年《機械設(shè)計手冊[M].彈簧》因此彈簧的自由高度為85mm，其彈簧選擇為冷卷圓柱形螺旋壓縮彈簧，材料為72A，自由長度H=85mm。由于是兩個分開的彈簧，所以每個彈簧的自由高度為42mm根據(jù)上表可知彈簧中徑為22mm。2.6活塞的主要尺寸的確定由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面，間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設(shè)計性能。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一致。設(shè)計活塞時，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)密封裝置形式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞圓周上開溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。組合活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要由密封形式?jīng)Q定。組合活塞大多數(shù)可以多次裝卸，密封使用壽命長。（1）活塞尺寸及加工公差活塞寬度一般為活塞外徑的0.6?1.0倍，也要根據(jù)密封件的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸確定；有時可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞寬度。活塞外徑的配合一般采用f9,外徑對內(nèi)徑的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的垂直度公差不大于0.01mm，外表面的圓度和圓柱度公差一般不大于外徑公差的,1，2，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)型式不同而異。（2）活塞材料的選用無導(dǎo)向環(huán)活塞;高強度鑄鐵HT200?HT300或球墨鑄鐵；有導(dǎo)向環(huán)活塞：優(yōu)質(zhì)碳素鋼20.35及45。有的在外徑套尼龍或聚四氟乙烯+玻璃纖維材料制成的支承環(huán)，裝配式活塞外可用錫青銅，還有用鋁合金作為活塞材料的。根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是無導(dǎo)向環(huán)的，因此選用HT200。前活塞的設(shè)計尺寸為：寬度10mm，長度為31.5mm；由于活塞左右都是中徑22mm的彈簧，所以選擇的前活塞結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。圖2-6前活塞后活塞的設(shè)計應(yīng)考慮到它所在的位置，要考慮彈簧、活塞、活塞桿之間的連接問題如圖2-7所示。圖2-7后活塞2.7制動主缸缸筒長度的確定制動主缸缸筒長度的計算公式如下［9］：L=S+B+M+C=65.4+20+0.1+17.5=103mm（2-7）式中S為活塞的最大工作行程65.4<35+35=70mm，B為活塞寬度，M為活塞桿密封長度，由密封方式定；C為其它長度，一般缸筒的長度最好不超過內(nèi)徑的20倍。由于液壓缸活塞行程應(yīng)等于彈簧的自由長度，因此液壓缸長度確定為103mm。2.8制動主缸油口尺寸的確定液壓缸的油口包括油口孔和連接螺紋。油口可布置在缸筒或缸蓋上，油口孔直徑d，應(yīng)根據(jù)活塞最大運動速度Vmax和油口最高液流速度v確定?！鯲0.5d=0.13XD、-max=0.13X0.032-=0.00504mV0.3式中：D-液壓缸內(nèi)徑m；V-液壓缸最大輸出速度m/min，根據(jù)實際情況取0.5m/min；V-油口液流速度m/min,一般不大于5m/min，根據(jù)實際情況取0.3m/min。因此，油口直徑為5mm。液壓制動缸油口的連接螺紋尺寸應(yīng)符合表2-14規(guī)定。表2-14液壓缸油口連接螺紋M5x0.8M8x1M10x1M12x1.5M14x1.5M16x1.5M18x1.5M20x1.5M22x1.5M27x1.5M33x2M42x2M50x2M60x2資料來源：2010年《機械設(shè)計手冊［M］.液壓傳動》因此由表可選油口的連接螺紋為M5x0.8。2.9制動主缸的密封的設(shè)計串聯(lián)液壓雙腔制動主缸的密封設(shè)計液壓主缸要求低摩擦、無外漏、無爬行、無滯涉、高響應(yīng)、長壽命，要滿足靜態(tài)精度、動態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導(dǎo)向的設(shè)計極為重要，不能簡單的選用普通液壓缸的密封和支承導(dǎo)向。因此設(shè)計密封時應(yīng)考慮的因素：（1）用于微速運動的場合時，不得有爬行、粘著、滯涉現(xiàn)象。（2）工作在高頻振動的場合時，密封摩擦力應(yīng)該很小且為恒值，要低摩擦，長壽命。（3）工作在高溫的場合時，其密封件的材料要有長期的耐高溫的特點。（4）工作介質(zhì)為磷酸酯或抗燃油的，不能用礦物油的密封材料、要考慮他們的相容性。（5）制動主缸的密封設(shè)計不能單獨進行，要和支承導(dǎo)向設(shè)計統(tǒng)一進行統(tǒng)籌安排。查表［16］，選整體活塞中的0形密封圈密封?；钊c活塞桿的連接型式，活塞與活塞桿的連接有多種型式，所有的型式均需要有鎖緊措施，一方工作時由于往復(fù)運動而松動。同時在活塞與活塞桿之間需設(shè)置靜密封［16］。

表2-15活塞和活塞桿的密封名稱密封部位密封功能直徑范圍/mm壓力/Mpa溫度/°C速度7S特點非金屬活單作用<40—100。C<0.5O形圈加擋圈，一方O形O型密塞、雙作用?260°C圈被擠入間隙中，密封性封圈加擋活能好，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，圈塞拆裝方便。根據(jù)選擇不同桿的密封材料，可在—100°C?260°C得溫度范圍使用，密封壓力可達100Mpa。主要用于汽缸、油缸的缸體密封。U密封活單作用6?185<40—30°C<0.5有單唇和雙唇兩種截血形圈加弧形塞~100°C式，材料為聚氨酸。雙唇擋圈桿間形成的油膜，降低摩擦力及提高耐磨性K型特活單作用8?2500<80—54°C<15以O(shè)形密封圈為彈性?？邓固胤馊?、?200°C件，另加特康斯特封組成活單作用密封圈摩擦力小，塞無爬行，啟動力小以及耐桿磨性好。T型特康活雙作用8~2500<80—54°C<15格來圈截面'形狀改善了泄格來圈塞、?200°C漏控制且具有更好的抗擠活出性，摩擦力小，無爬行，塞啟動力小以及耐磨性好。桿數(shù)據(jù)來源：2003年《機械設(shè)計手冊[M].潤滑與密封》根據(jù)所給的溫度-40°C?70°C的溫度范圍，還有密封性能，使用壽命，壓力大小，往復(fù)循環(huán)速度，經(jīng)濟性，使用性等綜合考慮，因此選用0型密封圈加擋圈最佳。0形密封圈安裝方便，價格便宜,可在一40C?120C的溫度范圍內(nèi)工作.密封性能好，摩擦系數(shù)小，安裝空間小。0形環(huán)裝入密封溝槽后，其截面一般受到15%?30%的壓縮變形。在介質(zhì)壓力作用下，移至溝槽的一邊，密封需密封的間隙，達到密封的目的。液壓用0形橡膠密封圈尺寸及公差需要查表2-16所示。因此根據(jù)上表0形圈的內(nèi)徑32.5土0.30，O形圈的厚度5.3土0.13mm。0形密封圈得材料選用，需要查表2-17所示。表2-17密封圈常用材料及使用范圍種類」晴橡膠乙丙橡膠氟橡膠硅橡膠代號pEVS工作溫度-30。C~100。C-50。C~150。C-20。C~200。C-60。C~230。C主要特點耐油耐放射性、耐堿耐油、耐熱、耐腐蝕耐寒、耐熱數(shù)據(jù)來源：2003年《機械設(shè)計手冊［M］.潤滑與密封》根據(jù)所給的技術(shù)參數(shù)中的溫度范圍和主要特點。形材料選用硅橡膠。2.10制動主缸的排氣裝置的設(shè)計汽車液壓制動系統(tǒng)防氣阻的原因是多方面的，最直接的原因是由于制動液的高溫引起的。當(dāng)車輛在長坡道上空擋滑行，在多彎道上左轉(zhuǎn)右拐，在復(fù)雜路上行駛與路況較好時高速行駛，駕駛員都要頻繁地使用制動來控制車速。當(dāng)制動液連續(xù)受壓時，溫度上升很快，液體受熱易產(chǎn)生蒸汽。在快速制動時，制動液流速很大，溶解與其中的蒸汽便會游離出來，形成氣泡，在制動液中形成了空穴，進而產(chǎn)生氣壓，并隨液體的溫度升高而升高，以致高于管外大氣壓，造成油流不暢，使制動性能下降。特別是在炎熱的夏季，或在高原山區(qū)行車，都會因為制動液在高溫下工作而產(chǎn)生氣阻。另外，有些駕駛員為圖方便，用機油或普通液壓油代替制動液，這些油的抗氣阻性能差，加之使用時未注意其清潔度，因而更增加了引起氣阻的可能性［17。2.10.1預(yù)防氣阻的措施采用必要的隔熱裝置或增加與熱源的距離；盛夏季節(jié)長時間行車時，可在制動總泵上包以濕布；要避免高速行車和頻繁使用制動；要定期檢查更換制動液；盡可能使用抗其阻性能好的制動液。液壓傳動系統(tǒng)往往混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)不能正常工作。因此，設(shè)計液壓缸時，必須考慮空氣的排除。對于要求不高的液壓缸，往往不設(shè)計專門的排氣裝置，而是將油口布置在缸筒的兩端的最高處，這樣也能使空氣隨油液往油箱，再從油箱蓋出，對于速度穩(wěn)定性要求，較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置［18。當(dāng)松開排氣塞或鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運動幾次，帶有氣泡的油液就會排出，空氣排完后，擰緊螺釘，液壓缸便可正常工作。2.11制動主缸工作介質(zhì)的選擇液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求需要查表2-18所示。表2-18液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求性能要求說明合適的黏度，黏度溫度特別好黏度確定的主要依據(jù)是液壓系統(tǒng)中工作條件最為惡劣的液壓泵等兀件的類型、工作壓力、使用溫度及環(huán)境溫度等。若工作介質(zhì)的黏度太大，液壓泵的吸油狀況惡化，容易產(chǎn)生氣穴和汽蝕現(xiàn)象，使液壓泵運轉(zhuǎn)困難，系統(tǒng)的壓力損失大，效率降低；若黏度太小，則系統(tǒng)泄漏太多，容積損失增加，系統(tǒng)效率降低，并使系系統(tǒng)的剛性變差。為了使液壓系統(tǒng)穩(wěn)定和正常的工作，要求工作介質(zhì)的黏度隨溫度的變化要小，即黏度-溫度特性好。潤滑性和抗磨性良好工作介質(zhì)對液壓系統(tǒng)中的各運動部件起潤滑作用，以降低摩擦和減少磨損，保證系統(tǒng)能夠長時間的正常工作。所以，要求液壓工作介質(zhì)具有良好的潤滑性和抗磨性。防腐性和抗腐蝕性好液壓系統(tǒng)中金屬零件長期與工作介質(zhì)接觸，其表面在溶解于介質(zhì)中的水分和空氣的作用下會發(fā)生腐蝕，使精度和表面質(zhì)量受到破壞。腐蝕顆粒在系統(tǒng)中循環(huán)，還會引起元件加速磨損和系統(tǒng)故障。對密封材料的相容性工作介質(zhì)必須同元件上的密封材料相容，不得引起溶脹、軟化或硬化等尺寸及力學(xué)性能變化。否則，密封會失效，產(chǎn)生

泄漏，使系統(tǒng)壓力降低，工作不能正常?？寡趸院霉ぷ鹘橘|(zhì)與空氣接觸會產(chǎn)生氧化變質(zhì)，高溫、高壓和某些物質(zhì)會加速氧化過程。氧化后介質(zhì)的酸值增加，腐蝕性增加，而且氧化生成的黏稠物會堵塞元件的小孔、縫隙、影響系統(tǒng)的正常工作。剪切安定性好工作介質(zhì)經(jīng)過、泵、閥和微孔元器件時要經(jīng)歷劇烈的剪切。這種機械作用會使介質(zhì)產(chǎn)生兩種形式的黏度變化，即在高速剪切下的暫時性黏度損失和聚合性增粘劑分子破壞后造成的永久性黏度下降。在高速、高壓時這種情況尤為嚴(yán)重。抗乳化性好水可能從不同的途徑混入工作介質(zhì)。含水的液壓油工作時受劇烈攪動極易乳化，乳化使油液劣化變質(zhì)和生成沉淀物，妨礙冷卻器的導(dǎo)熱，阻滯管道和閥門，減低潤滑性及腐蝕金屬。清潔度高，可濾性好工作介質(zhì)中的機械雜物會堵塞液壓元件通路，引起系統(tǒng)故障?？古菪曰烊牒腿苋牍ぷ鹘橘|(zhì)的空氣，常以氣泡和霧沫空氣兩種形式析出，幾起泡。起泡的介質(zhì)使系統(tǒng)壓力降低，潤滑條件惡化，動作剛性降低，并引起系統(tǒng)產(chǎn)生異常噪聲、振動、和氣泡。其他要求在工作壓力下，具有充分的不可壓縮性，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，低溫流動性，抗燃性、以及無毒性、無臭味、熱導(dǎo)率和比熱容要大。資料來源；2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊[M].》由此可見液壓油介質(zhì)的選擇要考慮液壓系統(tǒng)的環(huán)境條件，工作條件、工作液體的質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟性、抗泡性、清潔度高，可濾性好、抗乳化性好、剪切安定性好、對密封材料的相容性等等。液壓油的選擇需要查表2-19所示。

表2-19根據(jù)工作環(huán)境和使用工況選擇液壓油的品種環(huán)境工況壓力7Mpa以下，溫度50。C壓力7~14Mpa、溫度50。C以下壓力7~14Mpa以下，溫度50~80。C壓力14Mpa以下，溫度80~100。C以下室內(nèi)固定液壓設(shè)備HLHLHMHMHM寒天寒區(qū)或嚴(yán)寒區(qū)HRHVHSHVHSHVHS地下水上HLHLHMHMHM高溫?zé)嵩疵骰鸶浇麳FAEHFASHFBHFCHFDRHFDR資料來源；2006年《液壓氣動技術(shù)速查手冊［M］.》由于課題所給的技術(shù)參數(shù)的溫度范圍是40。~70。C、工作環(huán)境、壓力大小和綜合考慮［19，因此選擇HL。3結(jié)束語在設(shè)計過程中，得到了指導(dǎo)老師的精心指點。由于時間較緊，任務(wù)重、經(jīng)驗不足，缺點和錯誤在所難免，希望老師們能給以批評指正，在設(shè)計過程中前期通過查資料和相關(guān)文獻，了解汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，液壓雙腔串聯(lián)制動主缸的工作原理和它在汽車中的工作位置，查各種類