双作用单杆活塞式液压缸毕业论文设计

1、设计题目-2液压缸的选型2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数2缸同内径（缸径）计算2缸壁壁厚的计算-2流量的计算-3底部厚度计算-4最小导向长度的确疋4主要零部件设计与校核缸筒的设计-5缸筒端盖螺纹连接的强度计算6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算-6活塞设计7活塞的密封活塞杆杆体的选择8活塞杆强度的校核8液压缸稳定性校核9活塞杆的导向、密封和防尘 9致谢10参考文献 一. 设计题目 双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数：系统额定工作压力： p= 25 (Mpa ) 驱动的外负载： F =50 ( KN) 液压缸的速度比：入=1.33液压缸最大行程：L =640 (mm)液压缸最大伸出速度：入

2、 =4 (m/min)液压缸最大退回速度：vt =5.32(m/min)缸盖连接方式：螺纹连接液压缸安装方式：底座安装 缓冲型式：杆头缓冲二. 液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能， 实现直线往复运动或摆动往复 运动的执行元件。 按本课题设计要求， 选取主要用于各种工程机械、 起重机械及 矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。三. 主液压缸主要参数的计算1 、液压缸主要性能参数： 额定压力：根据设计要求，其额定压力为 25MPa ，即 P=25MPa 。 最高允许压力 Pmax ：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。Pmax wi.5P=37.5MPa活塞

3、行程：根据设计要求，其行程为 800mm.液压缸最大退回速度 vtv 1.33 4 5.32(m/min)2 、主液压缸缸筒内径(缸径)计算 根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径 D 可按下列公式初步计算：液压缸负载为推力：D P (m)式中：F为液压缸实际使用推力，单位为NP为液压缸的供油压力，一般为系统压力。根据题目要求，取F为30kN , 为0.65 ,为0.8 , P为16Mpa并代入公式贝UU 315 1C3D 十 25 106 1000 40.6mm又依据手册（GB2348-80）对其进行圆整，取 D=400mm 。3、缸壁壁厚的计算先暂取/D=0.08-0.3,即（7.2,27）

4、则可按下列公式计算-PmaxD（mm） 2式中：D为缸筒内径（m ）Pmax为缸筒的最高允许压力（MPa）为缸筒材料的许用应力（MPa）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有=100-110MPa, 取=110MPa，代入上面公式37.5 0.42 11057( mm)由结果可知在所假设的范围内圆整，取为 60mm。活塞杆直径的计算/ 2 4F回24 600 103d主,D2 回. 0.42 60.2536m 253.6mm，P 3.14 25 106根据 GB/T2346-1993，取标准 d 顶=250mm1、顶出液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MP

5、a，即P=25MPa。最高允许压力Pmax :也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。Pmax L/20 + D/2式中LD液压缸的最大行程;液压缸的内径。800400240mm故确定液压缸的导向长度h= 20 240mm活塞的宽度B般取B=( 0 61 . 0) D故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm缸盖滑动支承面的长度li当 D 80 mm 时，取 h =( 0.6 1 . 0) d。故确定缸盖滑动支承面的长度li =0.6X50=30mm为保证最小导向长度 H，若过分增大li和B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间 增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度 C由最小导向长度H决

6、定，即C= H ( l1 + B) /2=35mm四、主要零部件设计与校核1、缸筒的设计缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安 装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠(柱塞) 腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭， 并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。 缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。 目前，普遍采用的缸筒的 材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢 管，采用通用材料为45钢。查表可以得到

7、：缸筒材料的屈服强度 s=484MP ;缸筒材料的抗拉强度 b=610MP ;现在利用屈服强度来引申出： 选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力=s/n=484/4=121MPa缸筒壁厚验算液压缸的额定压力(D12D12(MPa)式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2 S(mm )D为缸筒内径(mm )D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得121 106 彎2 40。2 27 106pa4542而题目所给p 25MPa 27MPa，符合要求。2、活塞设计 活塞的材料 由于缸径较小，故选用45钢。活塞结构的设计活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式， 而选定的

8、密封件型式决定了活塞的结构型式。常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式， 组合式制作和使用比 较复杂，又因密封件的安装要求不是很高， 而且缸径较小，故采用整体式活塞的 结构型式，其密封件和导向环分槽安装。形式如下图：1.1ma活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结 构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度 B为280mm5、活塞的密封活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。选用应用 广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损 坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTF E）的挡圈与主密封件组合在一起使 用。这种组合式

9、密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象， 具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。 活塞杆的设计6、活塞杆杆体的选择活塞杆的杆体分为实心杆和空心杆。空心杆多用于d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。而实心杆加工简单，采用较多，故选用实心杆。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位， 可根据液压缸的安装连接形 式有多种结构形式。本课题因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压板， 为方便连 接，活塞杆外端采用外螺纹（带肩）形式。其外螺纹根据国家标准 GB2350-80 可选取M451.5。活塞杆材料1、因为没有特殊要求，所以选用 45号钢作为活塞杆的材

10、料，本次设计中 活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度 可以在0.5 1mm左右。2、 安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于 0.01mm，保证活塞杆外圆 和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的 轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm ，保证活塞安装 不产生歪斜。3、活塞杆外圆粗糙度Ra选择为0.3 m4、因为是运行在低载荷情况下，所以省去了表面处理。7、活塞杆强度的校核已设计活塞杆直径为d=50mm则，42.9mm 110而活塞杆的最小直径为45mm由设计要求有液压缸最大行程L=640mm 查手册有校

11、核公式为d 小 4 902 25/4所以活塞杆满足强度要求8、液压缸稳定性校核：假设液压缸只承受轴向载荷，则它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作 所允许的临界负载以免发生纵向弯曲，破坏液压缸正常工作。Fk的值与活塞杆的材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。校 核公式为：F 丘（式中nk为安全系数，取3）n查相关手册别结合以设计数据，取 F k = Pmax.A2则 fk 25 90L4 53KN F 50KNnk3所以液压缸的稳定性满足要求。9、活塞杆的导向、密封和防尘 1、导向环在液压缸的前端盖内，有对活塞杆导向的内孔 ，在这对内孔中装导向环。本 设计选择非金属导向

12、环，用高强度塑料制成，这种导向环的优点是摩擦阻力小、 耐磨、使用寿命长、装导向环的沟槽加工简单，并且磨损后导向环易于更换。3、防尘使用DH防尘圈，材料是聚氨酯，既有防尘作用，又有润滑作用4、缓冲装置由设计要求选择的缓冲装置为杆头缓冲，缓冲由杆头和缸底部端盖共同作用5、排气装置液压缸为双作用，故需要两个排气孔，分别设置在缸的两端。均取M16的排气阀，具体尺寸见装配图。液压缸的安装 由设计要求有安装方式为底座安装，查相关手册，选具体安装方式为底面脚架安 装，安装图形如下。致谢本学期我独立完成了双作用单杆活塞缸液压缸的设计，通过本次设计的锻 炼，使我从中受益匪浅。了解到作为一名合格的设计人员实属不易

13、。 不仅需要具 备较为全面的专业素质，还要具备吃苦耐劳，敢于创新等优秀品质。在本次设计的过程中，我得到了很大提升。在设计能力上有了很大提高。借 助老师和图书馆的帮助，我的设计比较顺利的完成，由于缺乏经验，设计并不是 彳艮完善。在设计过程中也反映出很多问题，首先是设计经验十分不足，对于实际液压 零件的要求和性能不甚了解， 对于设计人员遵循的设计流程也不熟悉。 另外本次 设计的图纸绘制主要基于 AutoCAD ，在此过程中也多次遇到技术难题，使用制 图软件不够熟练，日后我一定会好好学习，加强个人能力的培养。本次课程设计为我提供了一次难得的机会， 是一次对自己本学期所学知识的 汇总。本着认真、科学、严谨和提升自我的态度，在老师的细心指导下完成了设 计任务。相信在本次设计中所积累的经验和成果会在以后的工作中派上用场。参