【正文】 要加工材料選用 25鋼，加工成形材料如下圖 圖 根據(jù)所選的材料得到其屈服強(qiáng)度 MPas 275?? 抗彎斷面系數(shù)： 362 106726 mldW ????? （ l=1000mm d=4mm） 抗彎力矩： WMSs ?? 得 mNM s ?? 則抗彎力的大小： NbMF S 7343?? （ b=100mm） 由于在板材壓彎的過(guò)程中，當(dāng)角度變化時(shí)所需的工作負(fù)載也會(huì)隨之增大，因此工作負(fù)載取抗彎力的 3 倍左右，即 NF 24000? ，則每個(gè)工作缸的工作負(fù)載NF 8000? 。 表 32 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論 文 ） 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè) 系 統(tǒng) 類 型 背 壓 2p (MPa) 中、低壓系統(tǒng) 0～ 8MPa 簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ～ 回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) ～ 回油路帶背壓閥 ～ 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 ～ 中高壓系統(tǒng)〉 8～ 16MPa 同上 比中低壓系統(tǒng)高 50%～ 100% 高壓系統(tǒng)〉 16～ 32MPa 如鍛壓機(jī)械等 初算時(shí)背壓可忽略不計(jì) 表 33 液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系 按機(jī)床類型選取 d/D 按 液壓缸工作壓力選取 d/D 機(jī)床類別 d/D 工作壓力 p/(MPa) d/D 磨床、 珩 磨及研磨機(jī)床 ～ ≤2 ～ 插床、拉床、刨床 ＞ 2～ 5 ～ 鉆、鏜、車、銑床 ＞ 5～ 7 ～ — — ＞ 7 fcF 液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。 Ffc cmFF ??? 式中 cm? 液壓缸的機(jī)械效率，一般 cm? = ~ ,初定為 將 cm? 代入式 中 ，可求得 D 為 221141 1 ( )cmFDp dppD??? ?????????????? = 活塞桿直徑可由 Dd 值算出由計(jì)算所得的 D 與 d 值分別按表 34 與 35 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封 元 件。 表 34 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（ GB234880） （ mm） 8 10 12 16 20 25 32 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 10 頁(yè) 共 28頁(yè) 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 320 400 500 630 注 :括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值 表 35 活塞桿直徑 系列（ GB234880） （ mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 dD = F=8000N cm? = 1P =3 2P = D 取 80mm d==40mm 對(duì)選 定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效 面積 A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 minA ，即 minAA? minA =minminvq minq 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得； minv 液壓缸的最低速度，有設(shè)計(jì)要求給定。 如果液壓缸節(jié)流閥的有效工作面積 A 不大于計(jì)算所得的最小有效面積 minA ，則說(shuō)明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時(shí)必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。 3） 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因其壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)分 ? ??? 2 Dpy?薄壁圓筒和厚壁圓筒。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 11 頁(yè) 共 28頁(yè) 液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 ? 的比值 10??D 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械 h ? ??? 2 Dpy? 式中 ? 液壓缸壁厚（ m） D 液壓缸內(nèi)徑（ m） yp 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力（ ~ ）倍（ MPa）； ??? 缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼： ??? =110~ 120MPa。 ??? 100~ 110 MPa。 ??? 100~ 110 MPa。 ??? 60 MPa 。??? 25MPa。 在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。 對(duì)于 10D?? 時(shí) ,應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。 對(duì)脆性及塑性材料 ? ?? ? 12 yypDp????????????? 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸 體的外徑 1D 為 1 2DD??? 式中 1D 值應(yīng)按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 選高強(qiáng)鑄鐵： ??? =100MPa 由公式： ? ??? 2 Dpy? ?? 632 60?? = ? 取 10mm 4） 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參照表26 中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。 表 36 液壓缸活塞行程參數(shù) 系列（ GB234980） （ mm） Ⅰ 25 50 80 100 125 160 200 250 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 12 頁(yè) 共 28頁(yè) 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2021 2500 3200 4000 Ⅱ 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 Ⅲ 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 由表工作行程取 160mm 5） 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按強(qiáng)度要求 可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無(wú)孔時(shí) ? ? 33 yptD?? 有孔時(shí) ? ? 22 200 .4 3 3 ()ypDtD DD?? ? 式中 t 缸蓋有效厚度（ m）； 2D 缸蓋止口內(nèi)徑（ m）； 0d 缸蓋孔的直徑（ m）。 無(wú)孔 時(shí) mmt ? 取 mmt 10? 6） 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始 撓度 增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求 20 2LDH ?? 式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內(nèi)徑 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 13 頁(yè) 共 28頁(yè) 活塞的寬度 B 一般取 B=( ~ )D ；缸蓋滑動(dòng)支撐面 的長(zhǎng)度 1l ,根據(jù)液壓缸內(nèi)徑而定；當(dāng) D80mm 時(shí)，取 1l =(~ )D ； 當(dāng) D80mm 時(shí)，取 1l =(~ )d。 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，若過(guò)分增大 1l 和 B 都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活 塞之間增加一隔套 K 來(lái)增加 H 的值。隔套的長(zhǎng)度 C 由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 決定，即 11 ()2C H l B? ? ? 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： H=120mm 活塞的寬度 B 一般取 B=60mm mmBlHC 70)(21 1 ???? 7） 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20~ 30 倍。 算得內(nèi)部長(zhǎng)度 260mm 缸體外形長(zhǎng)度再加上兩端端 蓋的厚度 強(qiáng)度校核 液壓缸的缸筒壁厚 ? 、活塞桿直徑 d 和缸蓋處固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行校核。 （ 1）缸筒壁厚校核 液壓缸缸筒壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng) 10D??時(shí)為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核 ? ?2ypD? ?? = ? ， 符合條件 。 式中， D 為缸筒內(nèi)徑； yp 為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力 np 小于等于 16MPa 時(shí)取 yp = np ，當(dāng) np 大于 16MPa 時(shí)取 yp = np ； ??? 為缸筒材料 的許用應(yīng)力，??? = bn? ， b? 為材料抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，一般取 n =5。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 14 頁(yè) 共 28頁(yè) 當(dāng) 10D?? 時(shí)，壁厚按下式進(jìn)行校核 ? ?? ? 12 yypDp????? ? ????? ??? ? 在使用校核時(shí)，若液壓缸缸筒與缸蓋采用半環(huán)連接， ? 應(yīng)取缸筒壁厚最小處的值。 （ 2） 活塞桿直徑校核 活塞桿的直徑 d 的校核按下式進(jìn)行 ? ?4Fd ??? d ==40mm 符合條件 式中， F 為活塞桿上的作用力； ??? 為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ??? = ? 。 （ 3）液壓缸蓋固定螺栓直徑校核 液壓缸蓋固定螺栓在工作過(guò)程中同時(shí)承受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，其螺栓直徑可按下式進(jìn)行校核 ? ? z??? 式中， F 為液壓缸負(fù)載； z 為固定螺栓個(gè)數(shù)； k 為螺紋擰緊系數(shù)， k=~ 。 ??? = ? ? ~ ? , S? 為材料的屈服點(diǎn)。 8） 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算 當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度 (10 ~ 15)BLd? 時(shí)，必須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算 。液壓缸的支承長(zhǎng)度 BL 是指活塞桿全部外伸時(shí)，液壓缸支承點(diǎn)與活塞桿前端連接處之間的距離； d 為活塞桿直徑。 負(fù)載力 F 小于使其保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載力 kF ， kF 的值與活塞桿的材料、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度，以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。 9） 油口尺寸的確定 油口包括油口孔和油口連接螺紋，液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上。油口孔大多屬于薄壁孔（指孔的長(zhǎng)度與直徑之 比 ?dl 的孔）。 pCAppCAQ ???? ?? 2)(2 21 VAQ 39。? 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 15 頁(yè) 共 28頁(yè) 式中 C 流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于 7 時(shí)， ~?C ，小于 7 時(shí)，~?C ； 39。A 油孔的截面積， m2 ； ? 液壓油的密度， kg/m3 ； 1p 油孔前腔壓力， Pa； 2p 油孔后腔壓力， Pa； p? 油孔前后腔壓力差， Pa； 39。A 液壓缸的內(nèi)徑（該處采用最外面液壓缸的內(nèi)徑） m3 ； V液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度， m/s。 從上式中可見(jiàn)， C、 ? 是常量，對(duì)流量影響最 大的因素是油口孔的面積 A。 根據(jù)上式可以求出孔的直徑，以滿足流量的需要，從而保證液壓缸正常工作的運(yùn)動(dòng)速度。 其中 C=； ? =1000 kg/m3 ； 1p = MPa； 2p = MPa； 239。 ??A m3 V= m/s。 合并 兩 公式，并帶入數(shù)據(jù) 得 62 10)(10 ?????? A 求得 A= 20?D mm 液壓缸油口連接螺紋尺寸應(yīng)符合表 37 的規(guī)定。 表 37 液壓缸油口連接螺紋（ GB/T2878— 1993） M5 M8 1 M10 1 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M27 2 M33 2 M42 2 M50 2 M60 2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合液壓油口連接螺紋尺寸的規(guī)定，取液壓缸的油口連接螺 紋淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 16 頁(yè) 共 28頁(yè) 為 M12 ，油口孔直徑 20?? mm。 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定以后，以下是各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。 1）缸體與缸蓋的連接形式 缸體是液壓缸的主體，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和幾何精度，以承受液體壓力和活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的摩擦，并保證良好的密封。缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。當(dāng)油缸體的材料選用鑄鐵時(shí)，它的連接方式多采用法蘭聯(lián) 接。因此，設(shè)計(jì)中采用了法蘭連接，其優(yōu)缺點(diǎn)如表 38。 表 38