自动液压门窗开合装置设计

1、自动液压门窗开合装置设计摘要现如今，人们生活水平有了显著的提高，社会在不断的进步，科技领域的发展在不断地推陈出新，使现代社会自动化、智能化和信息化的水平越来越高。各种方便于人们生活的自动控制系统开始进入到人们的日常生活中来。自动化技术先进，功能强大，同时具有很强的实用性能，从而使人们更加的相信科技力量进步的强大，更加促进人们对科技的研究与探索。自动化系统更能让人们懂得，数字时代的发展将大大的改变人类的生活和生产方式。本次设计的题目是自动液压门窗开合装置设计，在查阅国内外相关资料的基础上，对液压门窗技术的发展就研究现状有了充分的了解和掌握。对其总体方案进行了设计与确定，对总体方案中涉及到的主要零

2、部件进行了详细的设计、计算、校核与确定，例如液压缸、门体等。对液压控制方案进行了设计与确定，绘制本设计装置的装配图、主要零部件图、液压系统原理图等。通过本次的设计，在全面总结、巩固大学所学知识的同时，还为今后的学习和工作奠定了基础。关键词：自动、液压门窗、开合装置、设计、校核AbstractNowadays, the peoples living standard has been improved remarkably. The society is developing constantly. The development of the science and technology fi

3、eld is constantly renewing. The modern society is becoming more and more automatic, intelligent and informational. A variety of easy to peoples lives, automatic control system began to enter into peoples daily lives. Automation of advanced technology, powerful, and has a strong practical performance

4、, so that people believe that the power of science and technology more powerful progress, more people to promote science and technology research and exploration. Automation systems can make people understand that the development of the digital age will greatly change the way people live and produce.

5、The design of the topic is the design of automatic hydraulic windows and doors opening and closing devices, access to relevant information at home and abroad on the basis of the development of hydraulic doors and windows on the status quo with a full understanding of the master. The design and deter

6、mination of the main components involved in the overall program were carried out in detail, such as hydraulic cylinder, door body and so on, were designed, calculated, checked and determined. The hydraulic control scheme was designed and determined, and the assembly drawing, main parts drawing and s

7、chematic diagram of the hydraulic system were drawn.Through this design, in a comprehensive summary, consolidate the knowledge learned at the same time, but also for the future study and work laid the foundation.Key words：Automatic, hydraulic doors and windows, opening and closing devices, design, c

8、heck目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 自动门窗的简介11.2 自动门窗的发展及研究现状11.3 自动门窗的发展前景21.4 本课题设计的目的和意义3第2章 总体方案的设计与确定42.1 设计任务及设计目标的确定42.2 自动门运行阻力的计算42.3 门体的设计52.4 吊件的设计82.5 导轨的设计92.6 液压装置的设计10第3章 液压缸的设计与确定113.1液压缸推力的确定113.2液压缸工作压力的确定113.3液压缸工作速度和缩后速度的确定113.4缸筒的设计113.4.1 缸筒材料的确定113.4.2 缸筒内径D的确定123.4.3 缸筒壁厚的确定123.4.4

9、缸筒底部的确定133.4.5 缸筒加工要求的确定143.5活塞杆的设计143.5.1 活塞杆材料的确定143.5.2 活塞杆结构形式的确定143.5.3 活塞杆直径D的确定143.5.4 活塞杆理论拉力和推力的确定153.5.5 活塞杆加工要求的确定153.5.6 活塞杆导向形式的确定163.5.7 活塞杆防尘和密封形式的确定163.6活塞的设计163.6.1 活塞材料的确定163.6.2 活塞结构形式及尺寸的确定163.6.3 活塞密封形式的确定173.6.4 活塞加工要求的确定173.6.5 活塞与活塞杆连接形式的确定173.7活塞导向环的设计183.7.1 导向环形式的确定183.7.2

10、 导向环尺寸确定183.8耳环结构的确定183.9进、出油口尺寸的确定193.10密封装置的确定193.11排气装置的确定203.12缓冲装置的确定21第4章 液压缸主要零件的校核224.1 活塞杆的校核224.1.1 活塞杆拉伸强度的校核224.1.2 活塞杆弯曲稳定性验算224.2 缸筒的校核234.2.1 缸筒内径D的校核234.2.2 缸筒壁厚的校核244.2.3 缸筒底部的校核25第5章 液压控制方案的设计与确定265.1 液压系统控制方案的设计与确定265.2 液压系统控制原理图26结论28致谢29参考文献30II第1章 绪论1.1 自动门窗的简介在经济飞速发展的中国，在大都市里处

11、处可见高高耸立的大厦，宾馆，酒店，银行，商场，写字楼等场所。而且自动门窗已经是随处可见，是建筑智能化水平的重要标准之一。自动门窗的优点是进出方便，防风，防尘，节约空调能源等；同时也方便了人们的出行，方便管理，增加安全性能。自动门窗是科技进步发展的成果，技术先进，功能强大，同时具有很强的实用性能。更让人们了解到，科学技术的发展将改变人类的生活方式及环境，自动化控制领域就是科学技术发展的一块区域。自动门窗用通俗易懂的话来说，就是门窗的扩展应用。自动门窗已经不是那个需要人去开关的物品，而是能够通过传感器的判断，从而去对门窗做出开启和关闭的动作。现在的自动门窗技术已经非常成熟了，通过对自动门窗不断的设

12、计发展，使得现在的自动门窗感应灵敏度高，门窗开启的速度也有相当高的控制度，门窗的安全性能也在不断的提升。随着时代的发展，自动门窗已经衍生出来许多自动门窗的种类。不同的控制方式，不同的建筑物使用需求，使得自动门窗不断的加入新的功能，不断的推陈出新。1.2 自动门窗的发展及研究现状最初，自动门窗在二十世纪30-40年代才刚刚发明出来，且不是运用在民用方面的，那时候主要是运用在军工方面，是由于军事情况的需要才被发明出来。当时自动门窗主要应用在军事仓库和比较重要的工厂，因为自动门窗具有很高的安全性和方便性。随后，随着时代的发展，自动门窗开始从军用转向了民用方面，民用方面最开始用的就是美国的超级市场的运

13、用，使得自动门窗开始走入了普通人民的视线中。接着，美国超级市场运用的成功，使得自动门窗开始不断的发展以及运用到各种各样的建筑物中。世界上第一扇自动门窗是由美国人史丹利推出的樘自动门窗，随后，科技的不断进步，使得自动门窗出现了空气式和油压式的控制方式，但是通过油压和空压的方式，造成了能源很大程度上的浪费。接着，随着电气控制方式的成熟，出现了电气式的自动门窗。直到现在，电气技术已经非常成熟了，主流的自动门窗控制系统大多都是采用的电气式控制。现在，国内外的自动门窗发展仍有很大的差距。国外的自动门窗技术先进可靠，性能较好，但是其价格就相对国内来说就高很多。而国内的自动门窗产品虽然价格比较低廉，但是功能

14、不够强大齐全，不能与国外同类产品相比，故障率较高。随着时间的推移，自动门窗行业的发展朝着智能化、多功能化等的方向发展。1.3 自动门窗的发展前景1、智能化，科技化，高端化在现代商家竞争日益激烈的时刻，品牌效应以及产品的知名度在商家竞争中已经占据了一席之地，大幅度提升品牌知名度在当代社会尤为重要, 当然了自动门的智能化发展在智能化行业的发展也日益增加。为了自动门的更好发展，更方便的为人们服务，一些商家企业在自动门的发展的道路上进行了一系列政策扶持等等。比如我们在生活中所熟悉的所了解的, 美国蒂姆自动门门业的发展, 他们在自动门的发展道路上为整个自动门行业的发展做出了突出的贡献。自动门的发展方便快

15、捷了我们的生活，自动门让我们更方便的自由进出，同时省了人们的人力开门。生活中自动门的运动减少了噪音的产生，让生活更舒心。这同时也会使得城市的基础建设有了很大提高。艺术的气息充斥着生活。一切显得更完美。随着自动化智能化技术的高度发展，自动门行业也如雨后春笋般发展起来。这无疑为自动门的发展有了更好的技术铺垫。2、发展大环境趋好世界自动门的迅速发展每日都在飞速的进行着，国民对生活便捷的要求不断提高。同时也是为了跟上时代的脚步，与世界接轨，科技尤为重要。所以要着重进行科技的发展，自动门的发展也是重要生活便捷的重要体现。所以单片机自动门的控制的发展很重要，此外，为了环保节约资源，政府出台了一系列的政策。

16、努力扶持建设农村以及各乡镇自动化的自动门，因为自动门环保低碳，对保护环境有重大意义。所以自动门行业得发展必然赢得了社会的广泛关而注，所以其发展尤为重要。3、出口稳步增长在国家科技人才的不懈努力下我国单片机自动门行业的发展在飞速发展，取得了很大的成就。我国自动门行业在迅猛发展的同时对自动门质量的要求的提高更为关注。质量好的前提下，稳步的增长对国民的生活水平的提高有很大帮助。人们对自己生活要求也在提高，单片机自动门的发展的快速提高，使得国家在国际地位取得了很大影响。使得我国的国际地位的提高。是我们国家在出口赢得了大量利润。为国民经济的增长赢得了机会。1.4 本课题设计的目的和意义随着科学技术的不断

17、推陈出新，自动化系统控制已经开始进入了寻常百姓家，各种智能化的家电设备已经连接为一体。而自动门窗控制系统也率先成为了的大厦，酒店，宾馆，银行，写字楼，商场等人流密集地用来疏导人流和控制出入的第一选择，提高了对人们生命安全的保障，而且自动门窗能实现多种提高安全功能。通过毕业设计，学习系统地综合运用知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且在设计过程中扩大和补充了知识面，使对知识的认识提高到一个新的水平。通过毕业设计，培养调查研究的习惯和能力，练习查阅资料，合理选择计算标准，建立正确的设计和科研思想，加强科学性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。3第2章 总体方案的设计

18、与确定2.1 设计任务及设计目标的确定1、设计任务：通过查找资料学习并设计出安全可靠能够使用的闭门器。2、设计目标：理解知识，学会运用学习的知识，达到熟练掌握的目的。自己完成的一种形式的学习任务，培养独立学习的品格，提高刻苦学习，知难而进的积极性和能力。检验学习的成果，找出自己的不足。2.2 自动门运行阻力的计算自动门运行阻力计算：自动门在运行的过程中会受到许多阻力。门扇与凹槽门夹的摩擦力。有时候天气风大，自动门在平移运动中会有风阻力，其中还包括包括坡度阻力和惯性阻力。主要1、摩擦阻力摩擦阻力包括门滑轮的滚动摩擦阻力以及门滑轮轴承中的摩擦阻力以及门滑轮轮缘与轨道之间的滑动摩擦阻力。这里为了简化

19、,假设其总运行效率为0.95。2、风阻力。根据实际环境情况，在这里取六级风压进行阻力计算。自动门的风阻力为：式中为风力系数，平滑门风力系数取1.1；A-垂直与风向的迎风面积（自动门的总面积）；-计算风压（Pa）；-运动过程中经过试验可以得出门滑轮和止摆器的综合摩擦系数，选取0.1。查表得六级大风风速：；这里取。风压计算公式：综上2.3 门体的设计此次设计的平行移动自动门的门体是由两个可以活动的门扇组成，门扇在门夹内部可以左右的运动来实现门体的运行，使得人们出入，同时自动门的框架是固定不动的。框架固定在墙面上来支持门扇，或是支撑门体附加。自动门的框架是固定在墙面内部的嵌入在里面。系统中所用到的一

20、些驱动的机构都是安装在框架上的，框架主要是一个横梁，在框架的横梁上面安装了一系列的硬件设施及机构。比如门夹也是在横梁下面的凹槽内部。然后门扇安装早凹槽内部实现左右的摆动，在横梁的上面设计还可以安装玻璃使得采光的效果更加，同时这样的安装也是使得人们追去的审美观更加的突出，使得人们在进出的时候心情更加的愉悦。体现了设计的人性化一面。当然了，随着科技的发展，自动门的设计也是五花八门，样式层出不穷。也有整体门框动的，这就是根据在生活中的实际应用了，或是为了和谐建筑物的需要等等。自动门的门扇设计形式主要有两种，在现代社会市场主要有两种结构的门：一种是单开式的自动门，即单开式自动门，所谓单开式的自动门就是

21、在单片机的控制下门扇在门夹的内部实现往一个方向的运左或是向右来实现自动门的打开和关闭；还有就是双开式的自动门，即双开式自动门，所谓双开式的自动门就是两侧的门扇往中间运动从而来实现门扇的打开和关闭，又或者是两个门扇在接收到电机控制的时候从中间往两边同时运动来控制门扇的打开和关闭。在此次的设计中，本设计中选择了从中间往两侧运动的第二种方式双开式作为设计的对象。单开式双开式图2.1两种自动门的开门方式商用平滑自动门的门体包括铝合金、碳素钢、不锈钢和玻璃等。因为对门体的设计在这里没有特殊要求，而平行移动的门扇大多采用的主要是玻璃，一种是建筑玻璃，一种是钢化玻璃，因钢化玻璃透明性好、强度高，破碎后无尖角

22、不会伤人，所以在社会自动门应用广泛，此设计主要是采用钢化玻璃作为门扇材料。门体的相关参数如下表2.1表2.1 门体规格参数在设计中此次设计所选用的参数主要是：门扇的宽度为，门扇高度，运动的门扇的厚度。通过计算可以得出门扇的体积为：此次设计所选用的双开式自动门体的材料是钢化玻璃，可以通过实验得出钢化玻璃密度，所以有单扇门的质量：在自动门体的设计中还有设计了门夹。主要材质是玻璃，还进行设计了止摆装置主要是控制自动门体的摆动，同时还设计了门吊轮，门吊件等附件，通过计算可以得出单扇门的总重约为55kg（经过计算得到539N）根据经验可得在日常生活中自动门的运行的速度约为0.40.5m/s,此次自动门设

23、计中门扇的运行速度选取的是0.4m/s进行设计。下图2.2为门体的整体平面外形图：图2.2 门体结构简图同时做出门体运动的简图如2.3所示图2.3 门体结构简图运动简图分析：由上图自动门体的结构简图可以看出整个机械设计的部分。其中主要包括两个可以移动的门扇，桥门，还有吊件，主要是连接门扇和轨道，还有液压缸用来实现门扇运动的动力来源，实现门扇在运动过程中速度的控制，活塞杆通过传动来实现门扇的运动。此次机械设计部分的分析如下：液压泵可以根据电信号立刻输出转矩给液压缸，液压缸通过输出的转矩来驱动转动轮，从而实现转动。自动门的门体通过设计的吊件与活塞杆固定在一起，当左右两端液压缸的活塞杆同时外伸的时候

24、，左右两边的门扇将同时关闭。当左右两端液压缸的活塞杆同时内缩的时候，左右两边的门扇将同时打开。左右两端的液压缸通过同步器确保左右两端的液压缸步调一致。2.4 吊件的设计吊件是两扇活动门能够安全开合的重要组成部分之一，现对其设计如下：1、材料的选择通过相关资料的查阅以及参照同类产品，对其吊件的材料，确定为45钢。2、数量的选择本次设计的吊件共有4件，2个和液压缸相连接，2个为从动吊件，启辅助的作用。3、吊件结构的设计对其导轨的结构，见下图2.4吊件结构图。图2.4（a） 和液压缸相连接吊件结构图图2.4（b）辅助吊件结构图2.5 导轨的设计导轨是两扇活动门能够安全开合的重要组成部分之一，现对其设

25、计如下：1、材料的选择通过相关资料的查阅以及参照同类产品，对其导轨的材料，确定为45钢。2、导轨结构的设计对其导轨的结构，见下图2.5导轨断面图。图2.5 导轨断面图本次设计的导轨的长度为1590mm。2.6 液压装置的设计液压装置的本次设计开合装置中较为重要的零部件，下面第三章和第四章，将对其进行详细的设计、计算、校核与确定。30第3章 液压缸的设计与确定3.1 液压缸推力的确定液压缸的推力比较重要。他既是液压缸工作能力的体现，也是前提结构设计的依据。通过前面的分析，能够知道，取700N。3.2 液压缸工作压力的确定液压缸公称压力也称额定压力，是液压缸能以长期工作压力。国家标准规定了公称压力

26、系列标准见下表3.1。表3.1 液压公称压力系列单位：MPa0.631.01.62.54.06.310.016.025.031.540.0综合考虑后选取公称压力最高允许压力是液压缸在瞬间能承受最大的极限压力。国家规范规定为：耐压测试压力是液压缸在检查质量时需要承受的测试压力。在此压力测试时间内，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象。国家规范规定为：3.3 液压缸工作速度和缩后速度的确定通过前面的设计、分析和假设：取工作速度和缩回速度均为。3.4 缸筒的设计3.4.1 缸筒材料的确定部分材料的机械性能如下表3.2缸筒材料与机械性能对照表：表3.2 缸筒材料与机械性能对照表综合考虑后，本文选取4

27、5号钢作为缸筒的材料。3.4.2 缸筒内径D的确定根据查阅机械设计手册可以知道实际缸推力计算公式：，其中F为700N，PN为1Mpa（上面已经进行了计算，在此不再累赘）将数据代入上式可以得到，参见表3.3，取D=20mm。表3.3 液压缸径尺寸系列单位（mm）8101216202532405063801001251602002503204003.4.3 缸筒壁厚的确定缸筒壁厚可按下列情况进行计算：缸筒壁厚可按薄壁缸的缸筒的实用计算式：进行计算。式中：D缸筒内径16(mm)；最高允许压力1.5(MPa)；缸筒材料许用应力（MPa）；缸筒材料的屈服强度（MPa)；n安全系数取2(一般取1.52.5

28、)。将公式转换为即将公式转换为即将上述数据代入公式，得到，取查询表3.4，缸筒材料选取20号钢，其屈服强度表3.4 高精度冷拔无缝钢管机械性能材料抗拉强度屈服强度伸长率硬度（HV）20500400814035600500617045700600421027SiMn9008003.4.4 缸筒底部的确定图3.1缸筒底部平面图3.1 缸筒底部平面缸筒底部为平面时，其厚度可按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似计算：式中：缸筒底部厚度；计算厚度处直径暂取16mm；液压缸额定压力1MPa；缸筒底部材料为20号钢，其许用应力为100MPa。取3.4.5 缸筒加工要求的确定1、缸筒与前端盖采用螺纹连接，选用6

29、级精度细牙螺纹。参考GB/T197一2003，选取缸筒内螺纹代号：M3016H，旋合长度L=50mm。2、缸筒内径选用H8配合。内径表面粗糙度因活塞选用活塞环密封，内径表面粗糙度取0.2um。且均需研磨。3、缸筒内径的圆度和圆柱度选取8级精度。4、缸筒端面垂直度选择7级精度。5、为了防止腐蚀和磨损，缸筒内表面镀铬，铬层厚度为30-40um，镀后研磨或抛光。3.5 活塞杆的设计3.5.1 活塞杆材料的确定在查阅机械设计手册的基础上，向初步选择活塞杆的材料为45号钢。3.5.2 活塞杆结构形式的确定(1)活塞杆的杆体活塞杆的杆体分为实心和空心两种。本油缸活塞杆采用实心。(2)活塞杆的头部结构活塞杆

30、头部直接与工作机构连接，根据与负载连接的要求不同，活塞杆头部主要有以下几种结构，见图3.2。其中图3.2a)、3.2c)为单耳环不带衬套的结构；图3.2b)为单耳环带衬套的结构；图3.2d)为双耳环结构；图3.2e)为球头结构；图3.2f)、3.2g)分别为外螺纹及内螺纹结构。图3.2 活塞杆头部结构本文中选取单耳环带衬套的结构。3.5.3 活塞杆直径D的确定活塞杆的直径可以根据速比来确定，公式如下：参见表3.5，选取；得出；参见表3.6，取d=10mm。表3.5 速度比 选择压力MPa1012.52020速度比1.331.462表3.6 活塞杆直径尺寸系列单位(mm）456810121416

31、182022252832354045505663708090100110125140160180200220250280320360本文设计的活塞杆采用实心式，根据初步计算，现暂定活塞杆内径d1=10mm。3.5.4 活塞杆理论拉力和推力的确定图3.3 活塞受力分析图当活塞杆伸出时理论推力：当活塞杆回缩时理论拉力：式中和分别为无杆腔和有杆腔的受力面积；系统额定压力1MPa。3.5.5 活塞杆加工要求的确定1、活塞杆采用20号钢，热处理采用调质，表面须镀硬铬，铬层厚度15-25um。2、活塞杆外径公差；直线度0.02mm/100mm；表面粗糙度Ra0.3-0.4um。3、活塞杆圆柱度公差按8级选

32、取。3.5.6 活塞杆导向形式的确定前端盖采用球墨铸铁（QT7002）耐磨材料制成，用其内孔对活塞杆进行导向。3.5.7 活塞杆防尘和密封形式的确定1、活塞杆的防尘，采用O形密封圈进行防尘。2、活塞杆的密封液压缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。但本油缸将采用专用密封圈进行密封。3.6 活塞的设计3.6.1 活塞材料的确定采用分体式有导向环的活塞，查询液压工程手册,活塞采用45号钢。3.6.2 活塞结构形式及尺寸的确定活塞根据工作压力、速度、温度等工作条件来选择密封件的工作形式，而选定的密封件的形式决定了活

33、塞的结构形式。1挡圈；2密封件；3导向环图3.4 活塞结构常用的活塞结构形式有整体式和分体式，本油缸采用分体式活塞。结构示意图见，图3.4，密封件导向环（支承环)分槽安装。活塞宽度B一般按下公式取：B=（1.0-2.5）D=（1.0-2.5）X20=20-50mm式中：D液压缸缸径20mm；结合整体尺寸选取B=40mm。3.6.3 活塞密封形式的确定1、聚四氟乙烯 2、O形密封圈图3.5 活塞的组合式密封圈活塞的密封件选用准则取决于压力、温度、速度和工作介质等因素。近年来主要选用O形密封圈和聚四氟乙烯（PTFE）主密封件组合在一起使用（如图3.5)。这种组合式密封显著提高了密封性能，降低了摩擦

34、阻力，无爬行现象，具有良好的动态和静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、拆装方便。另一特点是允许活塞外圆与缸筒内壁之间有较大的间隙。因为组合式密封的密封圈能防止挤入间隙内，这就降低了活塞与缸筒的加工要求。3.6.4 活塞加工要求的确定图3.6 活塞加工要求1、活塞外径D对内径D1的径向跳动公差值按7级和8级精度选取。2、端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值按7级选取。3、活塞D圆柱度公差按9级精度选取。4、因为采用支承环，外径D表面粗糙度和公差要求可降低。3.6.5 活塞与活塞杆连接形式的确定活塞与活塞杆的连接方式一般采用螺纹连接和卡环连接。螺纹连接，结构简单、实用，应用较为普遍。当工作

35、机械振动较大时螺纹易松动，故必须采取防松措施。卡环连接比较可靠，可以承受较大的工作压力和机械振动，且结构简单、装卸方便，但不能拆换。本文综合权衡利弊后采用螺纹连接。3.7 活塞导向环的设计3.7.1 导向环形式的确定安装在活塞外圆的导向环,具有精确的导向作用，并可吸收活塞在运动时产生的侧向力。带导向环的活塞在液压缸中运动是非金属接触的，因此摩擦系数小，启动时无爬行。同时可以改善活塞杆与缸筒的同轴度，使间隙均匀，减少泄露。导向环采用耐磨材料，使用寿命长，磨损后易于跟换。能刮掉杂质防止杂质嵌入密封圈。图3.7 采用浮动型导向环用高强度塑料（聚四氟乙烯)制的导向环带状坯料，装在活塞外圆的矩形截面沟槽

36、内，侧向保持有间隙，导向环可以在沟槽了移动。3.7.2 导向环尺寸确定活塞用导向环的宽度b 可按进行计算式中：b导向环宽度；活塞最大径向力；根据分析知道，活塞在液压缸中主要承受轴向力，径向力较小。查阅设计手册，可知其大小可以近似的取轴向里的15%-20%。轴向力为700N，所以径向力为105N-140N。取120KND活塞外圆直径20mm；材料允许的表面承压力，聚四氟乙烯为15MPa；K安全系数取2；经计算并圆整取b=80mm3.8 耳环结构的确定杆用耳环安装在活塞杆外端部，通常用螺纹连接。本文涉及的耳环为单耳环式带轴套。耳环的销孔一般用11H配合。缸筒用耳环与缸筒后端盖做成一体，同样采用带球

37、铰轴套耳环。具体结构详见图3.8：图3.8 耳环的形式a）不带衬套单耳环 b）带衬套单耳环 c）球铰形单耳环 d）、e）、f）铰轴根据设计手册确定，确定耳环的结构形式为不带衬套单耳环。3.9 进、出油口尺寸的确定图3.9 进、出油口尺寸液压缸的进、出油口布置在缸筒和后端盖上面，并且采用螺纹的连接方式如图3.8。由系统工作压力1MPa查新编液压工程手册，油缸的工作速度为0.02m/s。所以流量所以根据公式A=q/V,经计算A=1.87mm。取EC=M5。3.10 密封装置的确定密封装置主要用来防止液压油的泄漏。液压缸因为是依靠密闭油液容积的变化来传递动力和速度，故密封装置的优劣，将直接影响液压缸

38、的工作性能。图3.10 密封装置(a)间隙密封(b)摩擦环密封(c)形圈密封(d)V形圈密封液压缸中常见的密封装置如上图3.10所示。图3.10(a)所示为间隙密封，它依靠运动间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。图3.10(b)所示为摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环在O形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补

39、偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。图3.10(c)、图3.10(d)所示为密封圈密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠。对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向活塞杆外伸的一端。3.11 排气装置的确定图3.11 排气装置的形式排气装置的形式和结构见图3.11，一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞（图c、e）由螺纹与缸筒或端盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥

40、面空隙中挤出并经斜孔排出缸外。这种排气装置简单方便，但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气塞后不能密封，会造成外泄漏。组合排气塞一般由螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面而排出空气。锥阀可以采用图a所示的锥面密封，也可以采用图b所示的锥面密封，还可以采用图g所示的钢珠密封。后两种排气密封形式对高压缸比较适用。3.12 缓冲装置的确定一般的液压缸可不考虑缓冲装置。但当液压缸驱动质量较大的工作机构作快速往复运动时，为了防比活塞在行程终点处与缸盖或缸底碰撞产生冲击和噪声，甚至造成液压缸、油管和阀类元件损坏，常在液压缸内设有缓冲装置。本油缸采用环形缝隙节流的缓冲装置。当柱塞

41、进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起缓冲作用。缓冲圈厚度为40mm。第4章 液压缸主要零件的校核4.1 活塞杆的校核4.1.1 活塞杆拉伸强度的校核验算活塞杆的压缩拉伸强度公式为：式中：d活塞杆直径，前面已确定10mm；F缸最大推力；为活塞材料的许用应力，活塞杆材料的屈服强度；n安全系数，取2；活塞杆为实心杆，材料选用20号钢，=400Mpa；所以显然活塞杆直径满足要求。4.1.2 活塞杆弯曲稳定性验算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力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

42、缸的正常工作。的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。表4.1液压缸支承方式和末端系数2的值，表4.2 f、a、1的值，对支承方式的不同其末端系数的取值也将不同。表4.1 液压缸支承方式和末端系数2的值支承方式末端系数2一端自由，一端固定1/4两端铰接1一端铰接，一端固定2两端固定4表4.2 、1的值材料108N/m21铸铁5.680锻钢2.5110软钢3.490硬钢4.985活塞通常是细长杆体，因此活塞杆的弯曲计算可按“欧拉公式”进行。活塞杆弯曲失稳临界负荷KF ，可按下式计算：式中：E活塞杆弹性模量，碳素钢一般取200GPa；J活塞杆横截面惯性矩；K安装及

43、导向系数K=1；安装距；在弯曲失稳临界负荷时，活塞杆将纵向弯曲。因此活塞杆最大工作负荷F应按下式验证：式中：F活塞杆的最大推力；安全系数取3.5；显然选取的活塞杆径和材料满足要求。4.2 缸筒的校核4.2.1 缸筒内径D的校核液压缸负载率为实际使用推力与理论额定推力的比值：值是以衡量液压缸在工作时负载，其取值范围在中，故选取的缸径和液压缸额定压力合格。4.2.2 缸筒壁厚的校核计算求得的壁厚值后，应满足以下四点要求，以保证液压缸的安全的工作：（1）液压缸额定压力值应低于一定的极限值，保证工作安全:式中：液压缸额定压力1MPa；缸筒材料的屈服强度400MPa；液压缸筒直径为20mm；液压缸直径1

44、0mm。（2）为了避免缸筒在移动时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形有一定的比例范围：式中：缸筒发生完全塑性变形时的压力（MPa）；将数值代入上式得：缸筒壁厚显然满足。（3）缸筒径向变形值应在允许范围内，而不应超出密封件允许范围：式中：液压缸耐压试验压力31.25MPa；V缸筒材料的泊桑系数，钢材=0.3；E缸筒材料弹性模数，碳素20号钢取200GPa。（4）为了确保液压缸的安全使用，缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力：式中：缸筒发生爆裂时的压力（MPa）；缸筒材料的抗拉强度，20号钢。计算求得，可以保证液压缸的安全。4.2.3 缸筒底部的校核缸筒底部的强度可按公式计算其中缸筒底部承受的最大作用力（前面已进行计算，在此不再累赘）；缸筒底部面积所以缸筒底部的强度满足要求。第5章 液压控制方案的设计与确定5.1 液压系统控制方案的设计与确定用液压传动来控制门的开和关，可以选用双活塞液压缸。当从A端口输入油液的时候，两个柱塞同时相背运动，将门推开，当反向输入油液的时候（即从B端口输入），两活塞又同时相向运动，拉动门，使门闭合。当有控制信号输入进来的时候，电磁开停阀5和电磁换向阀7会同时改变状态，即开停阀处于开的位置，换向阀换