双作用单杆活塞式液压缸毕业论文

目录设计题目 -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缸筒内径（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最小导向长度的确定 -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 -8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：=1.33液压缸最大行程： L =640 (mm)液压缸最大伸出速度： =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。 Pmax1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度vtv1.3345.32 (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 4 F1 ( m )P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并代入公式则4315 1031000 400.6(mm)D25 106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) 则可按下列公式计算pmax D (mm)2式中： D为缸筒内径（ m）pm ax 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37.50.4则57(mm)2110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24R回24 600103d主DP0.43.14 251060.2536m 253.6mm根据 GB/T2346-1993，取标准 d 顶 =250mm。1、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。Pmax1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度 vtv 1.334 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 4 F1 ( m )P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并代入公式则D4400 1031000 143(mm)25 106又依据手册（ GB2348-80)对其进行圆整，取 D=140mm。3、缸壁壁厚的计算先暂取 /D=0.08-0.3,即(7.2,27) 则可按下列公式计算pmax D (mm)2式中： D为缸筒内径（ m）pm ax 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 上面公式则由结果可知在所假设的范围内圆整，取为27mm。活塞杆直径的计算4R回3d主D 20.1424 250100.083m 83mmP3.14 25106根据 GB/T2346-1993，取标准 d 顶 =80mm4、流量的计算液压缸流量根据下式计算：设计要求中给定了活塞的平均速度：当活塞杆外推时 vm =2.4m/min而活塞的面积：A1 = D 2 /40.1256m2容积效率：取v =1根据公式得到活塞杆外推时的流量：q1 = A1 V 快0.1256 2.4 60 10 30.301 L/minV1因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略。5、最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求H L/20 D/2式中L 液压缸的最大行程；D 液压缸的内径。800400240mm故确定液压缸的导向长度H=202活塞的宽度 B一般取 B（ 061 0） D37.50.12110故确定活塞宽度 B=0.7X400=280mm缸盖滑动支承面的长度l1当 D80 mm时，取 l1 （ 0.61 0） d。故确定缸盖滑动支承面的长度 l1 =0.6X50=30mm为保证最小导向长度 H ，若过分增大 l1 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 决定，即CH （ 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：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( D12D 2 )p(MPa )D12式中： D1为缸筒外径且：D 1=D+2 （mm）D为缸筒内径（ mm）D为400mm，D1 为454mm，将数值代入公式可得p121 106 454 2400 2 27 10 6 Pa454 2而题目所给 p25MPa27 MPa ，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：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 280mm 5、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（ PTFE）的挡圈与主密封件组合在一起使用。这种组合式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 M45 1.5。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 0.51mm 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、活塞杆强度的校核由设计要求有液压缸最大行程L=640mm 已设计活塞杆直径为d=50mm查手册有校核公式为d4F则4 90225/ 411042.9mm而活塞杆的最小直径为45mm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 F k ,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸正常工作。 F k 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： FFk （式中 nk 为安全系数，取3）nk查相关手册别结合以设计数据，取F k = Pmax .A则 Fk25 902/ 453KN F50KNnk3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。 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， 设计并不是很完善。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。参考文献1、陈奎生，液压与气压传动传动 ，武汉理工大学出版社，2001.82、成大先 .机械设计手册（单行本 .液压传动） .北京：化学工业出版社3、宋学义 .袖珍液压气动手册 .北京：机械工业出版社，19954、雷天觉 .新编液压工程手册 .北京：北京理工大学出版社，5、成大先 . 机械设计手册 (第三版 ). 北京 : 化学工业出版社 . 19976、机械设计手册 M. 化学工业出版社 . 1982.