气缸的设计计算

1、4.1纵向气缸的设计计算与校核:由设计任务可以知道，要驱动的负载大小位140N，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率：由液压与气压传动技术表11-1：运动速度v=30mm/s，取=0.7，所以实际液压缸的负载大小为：F=F0/=200N气缸内径的确定D=1.27FP=1.271633.30.6×106 =66.26mmF气缸的输出拉力 N；P 气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=20 mm气缸缸径尺寸系列81012162025

2、3240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630活塞杆直径的确定由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=8mm缸筒长度的确定缸筒长度S=L+B+30L为活塞行程；B为活塞厚度活塞厚度B=(0.61.0)D= 0.7×20=14mm由于气缸的行程L=50mm ,所以S=L+B+30=886 mm导向套滑动面长度A:一般导向套滑动面长度A，在D<80mm时，可取A=(0.61.0)D；在D>80mm时, 可取A=(0.61.0)d。所以A=25mm最小导向长度H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D

3、，最小导向长度为：H代入数据 即最小导向长度H +802 =80 mm活塞杆的长度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm气缸筒的壁厚的确定由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中 缸筒壁厚（m）；D缸筒内径（m）；P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；缸筒材料的许用应力（MPa）；实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核=bn,我们的缸体的材料选择45钢，b=600 MPa， =6005=120 MPan为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材

4、料的抗拉强度(Pa)P缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p16 MPa时，P=1.25p由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa= 0.9×802×120 =0.3mm参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm气缸耗气量的计算Q = D24ts = P+PaPa =1.85/s气缸进排气口直径d0v空气流经进排气口的速度，可取v=1015） 选取v = 12 m/s由公式 d0 = 2Qv代入数据得 d0 = 2×1.85×10-3×

5、;12=14.014 mm所以取气缸排气口直径为15 mmQ 工作压力下输入气缸的空气流量（m3s）V-空气流经进排气口的速度，可取v=1025）活塞杆的校核由于所选活塞杆的长度L>10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。参考机械设计手册单行本 由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 FP0 FKnK式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压力（N）；FP0=1633N FK 纵向弯曲极限力（N）；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4代入数据 K =25/4=6.25mm由于细长杆比LK 85m 即 FK = mEJ2L2实心圆杆： J = d464式中 L 气缸的安装长度 ；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 × 1011 Pa ；J 活塞杆横截面惯性矩（m4）；d 活塞杆的直径（m）；L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为961mm代入数据得 FK =2.685× 104 N因为 FKnK = 1.34 × 104 > FP0 所以活塞杆的稳定性满足条件；强度校核：由公式 d 4Fp0=bn ，n为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度