液压升降台结构和液压系统设计-说明书

1、液液压压升升降降台台结结构构和和液液压压系系统统设设计计 孙全兵 （安徽理工大学 机械工程系 03 级机设 7 班 淮南 ） 摘摘 要：要：液压升降机是被广泛用于市政工程、建筑、安装、仓储、货物装 运及工厂生产过程（例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合，就 有各种升降机被用作运送和定位的工具。 ）中的一种机械设备。根据要求，本文 主要 分三部分,包括液 压升降 台 整体结构设计、液压缸结构设计、液压系 统设计，对此种液压升降机进行了设计；同时，利用绘图软件（Solid works2006、Auto CAD2006）绘制了结构布置图、系统原理图、零件图及装配图 等。 关键词：关键词：升

2、降机；缸体斜放装置；液压系统；能量回收装置 中图分类号：中图分类号： TD528TD528 文献标识码：文献标识码：A A TheThe DesigningDesigning ofof thethe S Structuretructure ofof thethe HydraumaticHydraumatic ElevatingElevating TableTable cylinder body incline place device ; hydraulic system; energy recovery device 主主要要参参数数： 举重高度为；4 5hm 举升速度为；60/vmm s

3、载重为。0.7 0.8wtt 选选择择参参数数： 举重高度为；4.5hm 举升速度为；65/vmm s 载重 为 。0.75wt 前前 言言 毕业论文与毕业设计毕业论文与毕业设计 毕业论文是对毕业生所学的专业基础知识和研究能力、自学能力以及各 种综合能力的检验。通过做毕业论文，可以使学生在综合能力、治学方法等 方面得到锻炼，使之进一步理解所学专业知识，扩大知识面。 毕业论文的目的是要进一步巩固和加强学生的基本知识的掌握和基本 技能训练，加强对学生的多学科理论、知识与技能综合运用能力的训练， 加强学生创新意识、创新能力和获取新知识能力的培养，鼓励毕业生运用 所学知识独立完成课题，培养其严谨、求实

4、的治学方法和刻苦钻研、勇于 探索的精神。 毕业论文具有学术论文性质，应能表明作者在科学研究工作中取得的 新成果或提出的新见解，是作者的科研能力与学术水平的标志。毕业论文 具有学术论文所共有的一般属性，应按照学术论文的格式写作。 在毕业论文的选题与写作中，要注意适应经济、社会发展需要，注意 理论结合实际，特别强调对培养学生的创新精神科研能力水平。 毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所 学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了 一个良好的开端。毕业设计是作者对所学知识理论的检验与总结，能够培 养和提高设计者独立分析问题和解决问题的能力，使学生学习并掌

5、握科学 研究、工程设计和撰写技术报告的基本方法。 毕业设计主要涉及科研、技术设备的革新、改造等方面，强调设计的 独创性和实用性。要求具备清晰的设计思路，具体的设计方案和步骤，准 确的设计参数和计算分析，同时毕业设计也要求逻辑性强，条理清楚，语 言精练。 液液压压升升降降台台结结构构和和液液压压系系统统设设计计 液压升降台是现行升降输送机中较先进的一种升降装置，它广泛用 于市政工程、建筑、安装、仓储、货物装运及工厂生产过程（例如，在铸 造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合，就有各种升降机被用作运送和 定位的工具。 ）中的一种机械设备 本设计中，总结了实际生产中的多种液压升降台装置的结构与特点，

6、同时很多类型的液压升降台装置是我们在此前的毕业实习中认识到的，也 有的是本人在其他教材、杂志上了解到的。本设计主要包括章内容，分别 为：液 压升降 台 整体结构设计、液压缸结构设计、液压系统设计。 另外，还有前言、结束语、和参考文献。设计中，本人参考的很多有关方 面书的籍在后面的参考文献中已列出，设计中的大部分标准件和设计步骤 取自液压传动和参考于机械设计手册 。 同时，整个设计过程中，侯侯 波波老师给予了耐心的指导和帮助，在此对 侯侯 波波老师表示深深的感谢和敬意！ 设计人：孙 全兵 2007.3.15 目录目录 摘摘 要要.1 1 AbstractAbstract.1 1 前前 言言.3

7、3 毕业论文与毕业设计毕业论文与毕业设计 .3 液液压压升升降降台台结结构构和和液液压压系系统统设设计计.3 第第一一章章 液液压压升升降降台台结结构构设设计计.6 6 1 1. .1 1.计算杆长.6l 1 1. .2 2.计算受力F .6 1 1. .3 3.计算油缸行程.6s 1 1. .4 4. .货梯支架受力分析.8 1 1. .5 5. .绘画支架结构的剪力图与弯矩图.10 1 1. .6 6. .连接销轴的受力分析.11 1 1. .7 7. .选取支架结构尺寸.12 1 1. .8 8. .对销轴进行挤压强度校核.14 第二章第二章 液压系统设计液压系统设计.1515 2.1.

8、2.1.液压系统简介 .15 2.2.2.2.液压系统设计 .15 2.3.2.3.工作原理分析 .15 2.4.2.4.设计讨论 .18 2.5.2.5.液压泵的计算与选择 .18 2.6.2.6.蓄能器的设计选择 .18 2.7.2.7.油箱的设计选择 .19 2.8.2.8.电动机的设计选择 .19 2.9.2.9.液压元件的选择 .20 第第三三章章 液液压压缸缸设设计计.2121 3 3. .1 1. .负载分析和确定.21 3.2.3.2.计算活塞杆直径.21d 3.3.3.3.计算缸筒直径.21D 3.4.3.4.计算缸的输出力.22 H F 3.5.3.5.计算液压缸所需流量

9、.22 3.6.3.6.计算液压缸缸筒壁厚 .22 3.7.3.7.缸体压杆稳定校核 .23 3.8.3.8.最小导向长度.23H 3.9.3.9.设计活塞 .24 3.10.3.10.选取横肋轴直径 .26 3.11.3.11.轴承座的选用 .27 3.12.3.12.轴瓦的选用 .28 3.133.13油缸的整体设计 .29 3.13.13.13.1.端盖的设计.29 3.13.2.3.13.2.活塞杆的设计.29 3.13.3.3.13.3.油口的设计与计算.30 3.13.4.3.13.4.液压缸缸底的设计.31 3.13.5.3.13.5.端盖和活塞杆的密封与防尘.32 3.13.6

10、.3.13.6.液压缸的整体图.34 致谢致谢.3535 参考文献参考文献.3636 第第一一章章 液液压压升升降降台台结结构构设设计计 1 1. .1 1.计算杆长l 载重升到最高位置时，杆间夹角最大值的一半为，有50 杆长为= 4.5 4sin4sin50 h l 1.47m 故可取1.51500lmmm 1 1. .2 2.计算受力F 考虑载重稍有偏重现象，故可用作用在支点处的力乘以系 数进行受力分析，有1.1n 0.759.87350GtN 7350 1.11.12021.25 44 G FN 1 1. .3 3.计算油缸行程s 如图 1-1 所示，支架杆两端各余出处安装横梁，计算c2

11、50m 长，有 4.5 1.1251125 4 bmmmm 根据正弦定理得， 500 sin5080 a 解得 642.79amm 则有， 22 1125642.791295.7cmm 所以油缸收缩后的长度为 15002502501000mm 故油缸行程必须满足 1295.7 1000295.7smm 查手册 机械设计手册液压传动选择油缸最大行程500Lmm 图图 1 1- -1 1 1 1. .4 4. .货梯支架受力分析（近似计算 只考虑竖直方向的力） 图图 1 1- -2 2 杆 1（ 如图 1-2 所示 ） ： 根据力矩平衡，有，得0Ma F1500-F1750=0 即12FF 根据力

12、平衡，有，得0F 210FFF 即2FF 图图 1 1- -3 3 杆 2（ 如图 1-3 所示 ） ： 根据力矩平衡，有，得0Mc 4F 250-F1250-F1500=0 即 49FF 根据力平衡，有，得0F 3410FFFF 即 312FF 图图 1 1- -4 4 杆 3（ 如图 1-4 所示 ） ： 根据力矩平衡，有，得0Mb 275067500FF 即 6FF 根据力平衡，有，得0F 5260FFF 即 52FF 图图 1 1- -5 5 杆 4（ 如图 1-5 所示 ） ： 根据力平衡，有，得0F 73450FFFF 即 7FF 由于只考虑竖直方向的力，故杆4 不能满足力矩平衡。

13、 再根据上下两部分各总体分析，两部分应相同，故有 杆 5 的受力应与杆 1 相同；杆 6 的受力应与杆 2 相同； 杆 7 的受力应与杆 3 相同；杆 8 的受力应与杆 4 相同。 1 1. .5 5. .绘画支架结构的剪力图与弯矩图 对受剪力和弯矩最大的杆 4 进行分析： 在点 b 处截断（如图1-6 所示）： 根据力平衡， 图图 1 1- -6 6 有，得0F 10FF 即1FF 根据力矩平衡，有，得0Mb 1MF250=0 即1MF250 在点 c 处截断（如图1-6 所示）： 根据力平衡，有，得0F 240FF 即249FFF 根据力矩平衡，有，得0Mc 247500MF 即24750

14、6750MFF 1 1. .6 6. .连接 销轴 的受力分析 内外支架结构通过销轴连接，末端用开口销缩紧，防止销轴松脱 划出。由 受力分析 知杆的中间铰接处受力最大,其力为 1111 Q FF2021.25=22233.75N 选取材料45 号钢，表面热处理，硬度4045HRC，屈服强度 极限取安全系数 ,有355sMPa5n 355 71 5 s MPa n 由 取 ,有 0.7 0.8 0.7 0.77149.7MPa ,有 422 6 22233.75 4.47 10447 49.7 10 Q F Ammm 447 2223.9 3.14 A dmm 选取公称直径为。 1 30dmm

15、共有三处不同长度销轴铰接 1、支架端与底座处铰接（或上面托板处） 2、内侧支架板与外侧支架板处铰接 3、同侧支架板两端处铰接。 其相关尺寸如图1-7 所示： 图图 1 1- -7 7 1 1. .7 7. .选取支架结构尺寸（如图1-8 所示） 图图 1-81-8 根据弯曲强度选取：支架结构材料选择65Mn 钢，淬火 +中温 回火，屈服强度极限，取安全系数，则800sMPa5n ，取 宽 /厚 =5 也 800 160 5 s MPa n 5ba 又，满足， 33 1212 abad Iz 33 33 max 1212 / /26 abad abad WzIz y bb max z MW 于是

16、有 得 即 43 6 (5 )(0.03) 6.752021.25160 10 30 aa a 2 1.63 10am 16.3amm 选取板厚为 板宽为25amm5125bamm 采取剪切强度校核： max 1 33 113 112021.25 28.1 22 ()/20.025(0.1250.03) FsF MPa bha bd 取 0.7 0.8 0.7 160 0.8 160112 128MPa 显然 故满足剪切强度 max 28.1 MPa 故支架的结构如图1-9 所示： 图图 1 1- -9 9 1 1. .8 8. . 对销轴进行 挤压强度校核： 根据机械设计教材 P104 表

17、6-2 查得 45 号钢的挤压许用应力 又60 90 p MPa 故满足挤压强度 1 22233.75 29.6 325 QQ pp FF MPa Aad 0.00.0 第二章第二章 液压系统设计液压系统设计 2.1.2.1.液压系统简介 液压系统要能正常工作，一般包括以下四个部分组成： 一、动力部分，油泵（包括其他属于能源的附件）用以将机械能传给液体， 造成液体的压力能。 二、操纵机构，又称控制调节装置，包括压力阀，流量阀，方向阀等各种 不同的阀类。通过它们来控制和调节液流的压力，流量（速度）及方向，以满 足机器工作的性能要求。 三、执行机构：包括柱塞马达及液压缸，液压缸通常把液压能转换为机

18、械 能。拆装机的执行元件有两个，液压马达和液压缸。 四、辅助装置：包括油箱，油管，管接头蓄能器，冷却器，滤油器等控制 仪器。 2.2.2.2.液压系统设计 设计出一种简单、实用，并能实现能量回收的液压系统是大家追求的目标。 本文提出了一种采用蓄能器来储存液压能，实现能量回收的方法，并设计了液 压系统（见图 2-1） 。该系统的能量回收原理为：在升降机下降过程中，势能转 换成液压能，将压力能储存在蓄能器中；在升降机上升过程中，蓄能器中的压 力油释放出来，补充给液压泵，使再次上升过程中液压泵消耗的电动机功率减 少，达到节能目的。 因升降机支架结构只在垂直方向运动，其下降可借助重力实现，为简化液 压

19、缸结构、降低制造成本，采用了单作用缸，两缸并联；为保证两缸同步，采 用了由分流-集流阀组成的同步回路（对升降高度较小的机型，可只用一个液压 缸，相应省去该分流-集流阀） ；为实现快速下降，设置了 2 位 2 通阀 7；为使 泵的输出流量和液压缸所需要的流量相适应，采用了由限压式变量叶片泵和调 速阀组成的容积-节流调速回路；采用 2 位 3 通阀控制液压缸的运动方向；为避 免 2 位 3 通阀的内部泄漏，可能导致工作台的缓慢下沉，采用密封性好的由二 通插装阀组成的 2 位 3 通阀控制液压缸的运动方向，为便于几集成安装，系统 中的压力阀（安全阀）也采用了插装阀（见图 2-1） 。系统工作压力由安

20、全阀 4 限定；蓄能器的工作压力由安全阀 9 限定。该系统的优点是使用元件数量少、 系统简单、运行稳定、工作可靠、效率高、蓄能器容量少。 2.3.2.3.工作原理分析 现对用插装阀组成的液压系统（如图 2-1）工作原理分析如下： 图图 2-12-1 采用蓄能器回收势能的液压系统采用蓄能器回收势能的液压系统 1-1-油箱；油箱；2-2-滤油器；滤油器；3-3-油泵；油泵；4 4、9-9-安全阀；安全阀；5-5-调速阀；调速阀；6 6、8-8- - -单向阀；单向阀；7-27-2 位位 2 2 通阀；通阀；10-210-2 位位 3 3 通电磁换向阀；通电磁换向阀；1111分流分流- -集流集流

21、阀；阀；1212、13-13-油缸；油缸；14-14-蓄能器；蓄能器；15-15-截止阀；截止阀；16-16-交替单向阀。交替单向阀。 （1） 初次举升 初始状态时，蓄能器 14 内的油液无压力（留有少量自 由空间，且通过交替单向阀 16 和油箱相通，在大气压的作用下，内部充有少量 无压力液体） ，启动后，泵 3 经过滤器 2、交替单向阀 16 从油箱 1 吸油，再经 调速阀 5、单向阀 6、2 位 3 通阀 10 中的二通阀 b 的阀口（此时，2 位 3 通换向 阀中的先导阀电磁铁 1YA 断电，先导阀处于图示右位，2 通阀 b 的控制腔接通 油箱，阀口开启，2 通阀 a 的控制腔通压力油，

22、阀口关闭） ，和分流-集流阀 11 进入升降液压缸，使液压缸柱塞杆伸出，推动重物上升，速度大小可由调速阀 5 调整。由于采用了活塞缸，初次上升时，充满液压缸所需的较多油液是从油 箱吸取，可减少蓄能器的容量。 （2）停留 在工作台上升到位后，关闭液压泵电机，液压缸下腔由工作 台自重造成的压力油经 2 位 3 通换向阀 10 中的单向阀和先导阀右位作用在 2 通 阀 a 的控制端，该阀口关闭，回油路被切断；此时，2 通阀 b 的控制段通油箱， 阀口虽可打开，但由于单向阀 6 的作用，回油路也被切断，由于二通阀口的密 封性较好，使升降液压缸的两个回油通道都被可靠封闭，工作台可较长时间地 停留在工作位

23、置。 (3）下降 使 2 位 3 通换向阀 10 中先导阀电磁铁 1YA 通电，先导阀切换 到左位，二通阀 a 的控制腔接通油箱，阀口开启（此时，二通阀 b 的控制腔通 压力油，阀口关闭） ，液压缸下腔的油液经分流阀 11 和二通阀 a 的阀口、单向 阀 8 和交替单向阀 16（阀芯被推向右端，将油箱通道堵塞）进入蓄能器 14，将 压力液体储存在蓄能器中。由于蓄能器中液体的压力，随着逐渐被充满而上升， 对工作台的下降起到制动作用，使下降平稳。由于二通阀 b 的阀口被关闭，以 及 2 位 3 通换向阀 10 中单向阀的作用，泵的出油口被封闭，使其不能作马达工 况。由于交替单向阀 16 的作用，工

24、作台下降时，液压缸所排出的压力油将不会 进入油箱。因蓄能器中有一定的压力，可能会导致液压缸下降不到位，这时可 使 2YA 通电，液压缸下腔的油液即经 2 位 2 通阀 7 的左位接通油箱，使液压缸 完全缩回。 （4）快速下降 在遇到紧急情况，需快速下降时，可使 1YA 和 2YA 均通 电， 油缸下腔的油液即经分流阀 11、二通阀 a 的阀口和 2 位 2 通阀 7 的左位接通 油箱，消除回油阻力，工作台快速下降。单向阀 8 可防止蓄能器中的油液在此 时经 2 位 2 通阀 7 流回油箱。 （5）再次上升 使 2 位 3 通换向阀 10 中先导阀电磁铁 1YA 失电，2 通阀 b 的控制腔接通

25、油箱，阀口开启，2 通阀 a 的控制阀腔通压力油，阀口关闭，泵 3 从蓄能器中吸取有一定压力的油液，经调速阀 5、单向阀 6、2 位 3 通阀 10 中 的二通阀 b 的阀口和分流-集流阀 11 进入升降液压缸，使柱塞杆伸出，推动重 物上升，速度大小由调速阀 5 调整。由于泵吸入的是有一定压力的油液，进入 口的压差减小，其所消耗的电机功率将会减少，从而达到节能的效果。 若工作台再次上升的高度大于初次上升高度，蓄能器中储存的油液量不够， 泵将通过交替单向阀 16 从油箱吸油，使工作台继续上升，并可防止蓄能器内出 现真空。 以上动作各电磁铁的通、断电情况如表 2-1 所示。 2.4.2.4.设计讨

26、论 蓄能器的容量应略大于升降机从最大高度下降时，液压缸所排出的油液体 积（由于升降机多为剪叉式结构，有较大的行程放大作用，所需蓄能器的容量 不会大） ；其工作压力可按下式确定： Pv=wh 式中 p 蓄能器的工作压力，MPa 电磁铁 动作 1YA 2YA 初次举升 - 停留 - 下降+-（+） 快下+ 再次举升- 表表 2-12-1 2.5.2.5. 液压泵的计算与选择 已知泵的额定压力为，且计算出油缸所需的流量为，25PMPa7.5 /minL 故两个油缸所需的流量为 27.515 /minQL 查书册选取泵的流量为 1.11.1 1516.5 /min p qQL 其中 1.1-经验系数。

27、 据、值，查阅机械设计手册表 20521 选择，可选型号为：T6 P b Q ，额定流量：10214L/min，额定压力：24.528Mpa ，额定转速： 6001800r/min。 2.6.2.6.蓄能器的设计选择 HXQ 型活塞式蓄能器是隔离式液压能蓄贮装置。可用来稳定系统的压力， 以消除系统中压力的脉动冲击。也可用作液压能的蓄贮及补给装置。利用蓄能 器在短时间内释放出工作油液，以补充泵供油量的不足，可使泵周期卸荷。该 蓄能器具有使用寿命较长、油气隔离、油液不易于氧化等优点。 蓄能器的容量为 0 1.1V Q=1.115=16.5L 其中 1.1-经验系数。 根据液压传动表 20-8-10

28、0 查得型号为 HXQ-C25D，工作压力为 17MPa. 2.7.2.7.油箱的设计选择 根据液压与气压传动教材 P43 的计算公式有 油箱的有效容量为 3 16.549.5 p VmqL 其中-油箱的有效容量（L）;V -液压泵的流量(L/min)；-经验系数，低压系统： ；中 p qm2 4m 压系统：；高压系统：5 10m 6 15m 根据液压传动表 20-8-160 查得型号为 AB40-33,工作容量为 75L，工作 容积为 20L，重量为 55kg。 2.8.2.8.电动机的设计选择 根据泵的额定工况（额定压力、转速、排量或流量） ，考虑实际使用情况下 的驱动功率，可按此直接选择

29、电动机。其驱动功率可根据下式计算： （KW） 3 10 NN p p Q P 其中 -液压泵的额定压力，取； N p25MPa -液压泵的额定流量，； N Q 3 3 20 10 / 60 ms -液压泵的总效率，从规格表查出； p -转换系数：一般液压泵，；恒功率变量液压泵， max N p p ；限压式变量叶片泵，；-液压泵实际使用的最大工作0.4 max 0.85 N p p max p 压力，。Pa 根据已设计值知：刚启动时液压泵实际使用的工作压力最大为 max 2 394359.29 19.6 (0.16 )/4 F pMPa A 从而可求得 19.6 0.784 25 max N

30、p p 取得液压泵的总效率，有0.85 p 63 33 0.78425 1020 10/60 7.7 1010 NN p p Q PkW 0.85 由机械零件设计手册表 12-1 查得，选择 Y 系列三相异步电动机，型号为 Y160M-4 的电机，PN为 11kw，满载转速为 1460r/min,质量 123kg。 2.9.2.9.液压元件的选择 液压升降台的阀组装置就是由液压系统所需的多种液压元件组装而成的。 根据所拟定的液压系统图，以及对通过各个元件的最大流量和最高工作压力的 估算，来选择液压元件的规格。选好的元件规格表如表 2-2。 表表 2-22-2 元件规格表元件规格表 第第三三章章

31、 液液压压缸缸设设计计 3 3. .1 1. .负载 分析和确定 （如图3-1 所示） 图图 3 3- -1 1 考虑缸本身的各种负载取一系数（也就是即为缸的机械效率1.1n ） ，推出缸的输出力有（两侧杆作用故是 2 倍关系）1/ m n 0 2 1.12 394359.29 sinsin(arctan0.125) FN 11F1.1112021.25 = 3.2.3.2.计算 活塞杆直径d 材料选择 45 号钢，调质+淬火处理，直径每毫米淬深，屈服应力0.03mm ，取安全系数，有 355sMPa3.5n ， 则 355 101.43 3.5 s MPa n 0 44394359.29 7

32、0.38 3.14 F dmm 101.43 查手册液压传动选择80dmm 3.3.3.3.计算缸筒直径D 选择公称压力，查手册选择液压缸往复速比推荐值 有25PMPa2 即 得 1 dD 2 1 80 2 D 113.14Dmm 查手册液压传动选择125Dmm 3.4.3.4.计算缸的输出力 H F 2 253.15 306640.625394359.29 44 H P D FPANN 2 125 显然无法达到推力要求，故需调整，可加大 ，D 查手册液压传动选择160Dmm 则 12 1 160113.14 2 dDmm 查手册液压传动选择 有110dmm 2 253.15 50240039

33、4359.29 44 H P D FPANN 2 160 满足推力要求 则 、 为一组参数25PMpa160Dmm110dmm 3.5.3.5.计算液压缸所需流量 已选择举升速率，则液压缸的伸缩平均速率为65/vmm s 1 1 295 655/ 4500 1254 s vvmm s hh 其中 为所需行程； 为举升高度； 为支架缩回后高度 sh 1 4hb 液压缸所需的流量为 有Q 22 3 1 656553.14 160 6531200/min 44 vD Qmm 考虑到缸有从活塞的一侧到另一侧的内漏和经活塞杆的密封处的外漏等因 素，选实际流量要大些为 。7.5 /minQL 3.6.3.

34、6. 计算液压缸缸筒壁厚 缸筒材料要求：1、有足够的强度和冲击韧性，具有良好的焊接性能；2、 采用热轧无缝钢管，调质处理。此处要求缸体与端盖焊接，取调质 30 号钢，抗 拉强度为安全系数为 有530 b MPa3.5n ，则 530 151.43 3.5 s MPa n 25 160 13.2 2 2/2 b PDPD mm n 530/3.5 根据缸筒内径查手册液压传动选择缸筒外径为 则满足 1 194Dmm 1 194 160 1713.2 22 DD mmmm 即缸体的壁厚为。17mm 3.7.3.7.缸体压杆稳定校核 液压缸伸到最长时约为即 故需要校核缸体压130010 110mmmm

35、 1 10ld 杆稳定性。已知活塞杆材料为 45 号钢，挤压强度，弹性模量 280 p MPa ，屈服强度，安全稳定系数，只要求得210EGPa355sMPa5 6 st n 即可，有 cr st H F n F 柔度为 229 1 6 3.14210 10 86 280 10 p E 活塞杆简化成两端铰支杆，取，截面为圆形，有1 4 Id i A 柔度为 1 1 1300 47.3 110/4 l i 显然 故不采用欧拉公式，根据材料力学 I教材 P301 表 9.2 查得材 1 料的数值和 由公式（9.11） ，得461aMPa2.568bMPa 柔度为 2 461 355 41.3 2.

36、568 as b 可见活塞杆的柔度介与和之间，是中等柔度压杆。由直线公式求出临界 2 1 应力为461 2.568 cr ab47.3=340MPa 临界压力是 6 )340 103229490 4 crcr FAN -32 (11010 活塞杆的工作安全系数为 所以满足压杆稳定要求。 3229490 6.4 502400 cr st H F nn F 3.8.3.8.最小导向长度H 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离，如 图 3-2 所示： 图图 3-23-2 液压缸的最小导向长度应满足H 500160 105 202202 LD Hmm 其中 油缸最大行程、缸筒内

37、径500Lmm160Dmm 根据, 取得(0.6 1)Ad(0.6 1)BD ， 则0.90.9 11099Admm0.80.8 160128BDmm 即故选择不加隔套 99 128 113.5105 22 AB Hmmmm 2 AB H C 3.9.3.9.设计活塞 选择有导向套的活塞材料用优质碳素钢 45 号，活塞外径的配合采用 f9,外 径对内孔的同轴度公差不大于 0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm,外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差的一半。已知活塞长度为 ，采用整体活塞式和车氏组合密封。相关尺寸（如图 3-3 所示）：128Bmm 活塞杆的导向套和密封

38、：导向套的材料采用摩擦系数小、耐磨性好的青铜 制作；导向套外圆与端盖内孔的配合为 H8/f7,内孔与活塞杆外圆的配合为 H9/f9,外圆与内孔的同轴度公差不大于 0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径 公差一半。活塞外侧在缸体中作往复运动，其密封属于动密封，且液压缸工作 压力大于 16Mpa，所以可采用孔用 Yx 形密封圈密封件：已知公称外径 ，查手册（根据 JB/ZQ4264-86）内径、长度160Dmm 1 148dmm 材料为聚氨酯3， 0.2 0 16Bmm 图图 3-33-3 显然如图 3-4 所示选用两端一端一个孔空用 Yx 型橡胶密封圈（形状如图 3- 5 所示） ，中间为导向

39、套。 图图 3-43-4 图图 3-53-5 活塞内侧与活塞杆之间的密封属于静密封，采用 O 形密封圈，查机械设 计手册 （根据 GB3452.192）取 O 形密封圈规格为：， 100Dmm ，；密封圈材料为：耐油通用橡胶 I- 2 5.30.13dmm7.1bmm4.19hmm 4；如图 3-6 所示。 图图 3-63-6 O O 形密封圈的尺寸图形密封圈的尺寸图 3.10.3.10.选取横肋轴直径 先对 横肋轴进行受力分析：在点 b 处截断（如图3-7 所示）： 根据力矩平衡，有，得0Mc 1 670394359.29F335=0 即 1197179.6FN 显然 21 197179.6

40、FFN 根据力平衡，有，得0F 0 10FF 即 01 197179.6FFN 根据力矩平衡，有，得0Mb 01 MF335=0 即 0 66055.2MNm 根据弯曲强度选取：支架结构材料选择60Si2CrVA 钢， 热轧 +热处理 ，屈服强度极限，取安全系数，则1667sMPa1.2n 1667 1389.2 1.21 s MPa n 又 4 64 d Iz 图图 3-73-7 ，满足，于是有 4 3 max /64 /32 /2 d WzIz yd d max z MW 3 6 66055.21389.2 10 32 d 得 即 选择 2 7.85 10dm 78.5dmm80dmm 进

41、行切应力强度校核： 由 取 0.7 0.8 0.7 则 0.7389.2972MPa1 0 max 2 44 104.7 3/4/4 F MPa d 2 394359.29 33.14(0.08) 故满足切应力强度要求。 3.11.3.11. 轴承座的选用 轴承座的材料采用 ZG200-400 铸钢制造，其力学性能应符合 GB11352 规定， 根据查机械设计手册选取对开式二螺柱正滑动轴承座的尺寸来加80dmm 工液压缸两端的滑动轴承。相关参数如下：；;95Bmm95Dmm ;； 2 14 1.5dM 3 140Lmm 1 180Lmm1608080Hhmm 3.12.3.12.轴瓦的选用 轴

42、瓦采用 CuAl9Fe4Ni4 钻青铜制造，其力学性能和化学成分符合 GB176 规 定，根据设计需要，选择对开薄壁不翻边轴瓦：是将轴承合金粘附在低碳钢带 上，再经冲裁、弯曲成形及精加工制成双金属轴瓦。轴瓦刚性小，装配时又不 在修刮轴瓦内孔，轴瓦受力变形后的形状取决于轴承座孔的形状，故轴瓦和轴 承座孔需精密加工。查手册 机械设计手册 选取尺寸如下：外径 ：壁厚；定位唇尺寸与公差带：宽度，80 L Ddmm3 L emm 0 0.14 5.8K 长度，； 瓦口削薄尺寸与公差带：削薄量 0 1.2 7L 0 0.4 1.7C ，高度；座孔定位槽尺寸与公差带：宽度 0 0.030 0.045G 0

43、4.0 SS ，长度，深度（如图 3-8 所示）。 0.14 0 5.9W 3.0 0 9.0H 0.8 0 2.5P 图图 3-83-8 3.133.13油缸的整体设计 3.13.13.13.1.端盖的设计 在单活塞杆液压缸中，有活塞杆通过的缸盖叫端盖，无活塞杆通过缸盖的 叫缸头和缸底。缸盖的设计主要考虑活塞杆得导向、密封、防尘等问题。 缸盖材料采用 45 号锻钢。技术要求： （1）直径 D、D2、D3 的圆柱度公差应按 9、10、11 级精度选取； （2）D2、D3 与 d 同轴度公差值为 0.03mm； （3）端面 A、B 与直径 d 轴心线的垂直度公差值按 7 级精度选取； （4）导向

44、孔的表面粗糙度 Ra1.25m 已知，设计参数如图 3-9 所示：99Amm 图图 3-93-9 油缸体完全缩回后长度为 又相关尺寸设计如下：1000mm 99 128255002060832mm40408832 1540251000mm 3.13.2.3.13.2. 活塞杆的设计 活塞杆长度为（如图 3-10 所示）40408 1599500 12825855mm 图图 3-103-10 3.13.3.3.13.3.油口的设计与计算 油口有油口孔和油口连接螺纹。油口孔是压力油进出的直接通道，虽然只 是一个孔，但不能轻视其作用，如果孔小了，不仅会造成进油时流量供不应求， 影响液压缸的活塞运动速

45、度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的 退回速度，减少液压缸的负载能力。对液压缸往复速度较严的设计，一定要计 算孔径的尺寸。由于工作时是单作用，且对活塞的退回速度要求不高，故可根 据所选用的油管内径调整。 （1）液压缸油口的连接形式采用焊接连接，直接焊接在缸筒上。 （2）液压缸油口直径的计算 油口的计算根据活塞的最高运动速度和油口的最高液流速度计算如下： 0 0 0.3 0.130.13 0.166 3.5 v dALmm v 式中： d0油口直径，m；AL缸筒的内径，m； v液压缸的最大输出速度（在系统启动阶段） ，； 3 5 10 /min 1/60 vm v0油口液流速度，m/s

46、；通常取油口液流速度为 3.55m/s。 根据计算以及，查液压传动得、160Dmm42 2ECM 。 0 1.5 25EEmm 液压缸油口连接螺纹为：；10 1.5EDM 采用方形法兰名义规格 DN 相关尺为 （如图 3-11 所示）43.80.25EA 图图 3-113-11 3.13.4.3.13.4.液压缸缸底的设计：材料采用 45 号钢。 液压缸缸底尺寸的确定： 选择缸底形状为平面有油口型，材料为 45 钢，计算如下：（如图 3-12 所 示） 图图 3-123-12 0 25 1.25 0.16 0.4330.433 0.1636 600 0.160.006 5 y PAL hALm

47、m ALd 式中：Py试验压力，Mpa. 工作压力P 16Mpa 时，Py = 1.5P；P16Mpa 时，Py = 1.25P； AL液压缸的内径，m； d 油口直径，m； 材料的许用应力，Mpa； ； b缸体材料的抗拉强度，Mpa，45 号钢为b 600Mpa；n 材 b n 料的安全系数，取 n5。 根据计算，同时考虑到油口在缸底的布置，取缸底尺寸。 60hmm 故可设计成不包括活塞杆的缸体长度为（如图 3-13 所示）8322540897mm 图图 3-133-13 3.13.5.3.13.5.端盖和活塞杆的密封与防尘： 活塞杆在端盖中作往复运动，其密封属于动密封，且液压缸工作压力大于

48、 16Mpa，所以可采用挡圈结合轴用 Yx 形密封圈（形状如图 3-14 所示） 、 图图 3-143-14 J 形防尘圈（形状如图 3-15 所示） 图图 3-153-15 的密封方式（如图 3-16 所示） 。 图图 3-163-16 1.1.挡圈；挡圈；2.Yx2.Yx 密封圈；密封圈；3.J3.J 形防尘圈形防尘圈 已知公称外径，查机械设计手册 （根据 JB/ZQ4264-86）110dmm 轴用 Yx 形密封圈规格：内径、长度 材料为聚氨酯 1 122Dmm 0.2 10 18Bmm 3（如图 3-14 所示） ； 挡圈规格：、T =20.15，材料： 0.070 20 110 mm

49、d 0.040 20.165 122 mmD 聚四氟乙烯（如图 3-17 所示） ； 图图 3-173-17 防尘圈代号：J 形防尘圈 110，d1 =1100.6、d2 =1000.6、D1 =1210.6mm、H =10mm（允许公差-0.5） 、h=5mm（允许公差-0.5）,材料： 聚氨酯橡胶。 端盖和缸筒的密封：（如图 3-18 所示） 图图 3-183-18 端盖外侧与缸体之间的密封属于静密封，一般采用 O 形密封圈,查机械设 计手册 （根据 GB3452.192）取 O 形型密封圈的规格为：， 115Dmm ，；O 型密封圈材料为：耐油通用橡 2 5.30.13dmm7.1bmm4.19hmm 胶 I-4。 3.13.6.3.13.6.液压缸的整体图 根据以上的设计计算，液压缸的整体装配如图 3-19 所示。 图图 3-193-19 致谢致谢 转瞬即逝，半年的毕业实习、设计过程即将结束，带着初时的好奇与疑惑 冲出始点，怀着圆满与喜悦的心情到达终点，这是大学学习生活的最后一门必 修课，是大学学习生活所必须要历练的过程。 毕业设计是我们即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所学知 识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好 的开端；它提供了我们对所学知识理论的检验与总结，培养和提高了我们独立 分析问