【文章內(nèi)容簡介】 ， 快進 時，行程為 480mm，速度 53mm/s，時間 9s。 工進 時行程 20mm，速度 20mm/s，時間 1s。快退是行程為 500mm 速度 100mm/s，時間 5s。 通過運動分析畫出如下液壓機的速度循環(huán)圖： 圖 32 液壓機 的速度循環(huán)圖 液壓傳動 的主要參數(shù) 設(shè)計 液壓缸的幾何尺寸 經(jīng)分析，采用單桿活塞液壓缸就可以實現(xiàn)工藝要求。 單柱校正壓裝液壓機設(shè)計 7 圖 33 活塞工進受 壓示意圖 活塞液壓缸工進狀態(tài)時，受力公式為： F=P1A1P 2 A 2 =F W /η m （ 33） ? ? 10 6/ ?? 10 6(N) 式中 ： P1液壓缸的工作腔壓力（ MPa） P 2液壓缸的回油腔壓力（ MPa） A1= D? 2 /4液壓缸無桿腔有效面積（ mm2 ） A 2 =? （ D 2 ? d 2 ） /4有桿腔的有效面積（ mm2 ） D活塞直徑（ mm） d 活塞桿直徑（ mm） ? m 液壓缸的工作效率 根據(jù)資料文獻查得，工作壓力 P1=2032MPa[4]。參考同類機械的設(shè)計和加工的經(jīng)驗， 此次 工作壓力 P1取 32MPa。背壓力 P 2 =[4]。 為防止上壓板由于自重而自動下滑，此次 背壓力 P 2 取 1MPa。 活塞桿在快進和快退中受力幾乎為零 ， 只在沖壓工件時受到的作用力較大，即液壓缸的有關(guān)設(shè)計參數(shù)在該工步中去計算。 根據(jù)液壓缸往返速比確定活塞直徑與活塞桿直徑的關(guān)系： ??? vvi 由參考文獻中查得下表： 表 31 液壓缸常用往返速比 i Dd 由相近原理： Dd = （ 34） 一般，液壓缸在工進狀態(tài)下工作，其活塞面積為： 1221 )( PAPFA ?? (35) 421 DA ?? (36) 菏澤學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 4)( 222 dDA ??? (37) 由公式（ 35）（ 36）（ 37）得 )]}1([{4 2221 DdPPFD ??? ? )]}(1011032[{100 3 2666 ??????? ? ? m 204? mm 根據(jù)參考文獻 對 D 和 d 進行調(diào)整 : mmD 250? ? [1]， mmmd ?? [1]。從而得到： ?A ㎡， ?A ㎡。 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 液 壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算包括缸管厚度，油口直徑，缸底厚度等。 （ 1） 首先利用薄壁筒公式計算液壓缸的壁厚： ? =P y D /2[? ]=P y D /（ 2? b /n ） （ 38） 式中 : ? 液壓缸壁厚度（ mm） P y 實驗壓力（ MPa）。當 P ≤ 16MPa 時， P y = ；當 P ≥ 16MPa 時， P y = ；所以在此 P y = = = D 液壓缸的內(nèi)徑（ mm） [? ]材料的許用應力（ MPa） ? b 材料的抗拉強度，在此取 600MPa n 安全系數(shù)，在此取 n =5 由公式（ 38）得： ? =P y D /2[? ]=P y D /（ 2? b /n ） = 250/（ 2 600/5） = 因為當 D /? ? 16 時，薄壁公式才成立，而在此 D /? =250/=? 16。所以液壓缸不是薄壁。故此式不成立。 （ 2） 再利用中壁計算公式計算： ? =[P y D /（ [? ]P y ） ? ]+C （ 39） 式中 ： ? 液壓缸壁厚度（ mm） P y 實驗壓力（ MPa）。當 P ≤ 16MPa 時， P y = ；當 P ≥ 16MPa 時 P y = ；所以在此 P y = = = D液壓缸的內(nèi)徑（ mm） [? ]材料的許用應力（ MPa） ?強度系數(shù)，當為無縫鋼管時 ? =1 C計入壁厚公差和腐蝕的附加厚度，通常圓整到標準厚度 單柱校正壓裝液壓機設(shè)計 9 由公式（ 39）得： ? =[P y D /（ [? ]P y ） ? ]+ C =[ 250/（ ） 1]+ C =+C =+C 由參考文獻里 R5 優(yōu)先系列查得：把 ? 圓整到標準值 ? =40mm[6]；缸體的外 徑D 1 =D +2? =250+2 40=330mm。 （ 3） 液壓缸油口的計算 液壓缸油口的直徑計算應根據(jù)活塞最高的速度 V和油口最高液流速度而定。 液壓缸油口計算公式： d 0=（ V /V 0 ） 2/1 （ 310） 式中 ： d 0 液壓缸油口直徑（ mm） D 液壓缸內(nèi)徑（ mm） V 液壓缸最大輸出速度（ mm/s） V 0 油口的液流速度（ mm/s） 當油口是進油口時， 根據(jù)文獻 資料可得 ，液壓缸的進油液流速度 V 0 =2021mm/s[7]。由公式（ 310）得： d 0 = 250 （ ） 2/1 = ， 取一整數(shù) d 0 =50mm。 當油口是出油口時 ， 根據(jù)文獻 資料可得 ，液壓缸的進油液流速度 V 0 =5000mm/s[7]。由公式（ 310）得： d 1= 250（ ） 2/1 = ， 取一整數(shù) d 1=32mm。 （ 4） 缸底厚度的計算 本設(shè)計采用缸底無油孔，所以采用公式： h= D（ P y /[? ]） 2/1 （ 311） 式中 : D液壓缸內(nèi)徑（ mm） P y 實驗壓力（ MPa） H缸底厚度（ mm） [? ]缸底材料的許用應力（ mm/s） 由公式（ 311）得： h= （ ） 2/1 =45mm， 參考同類液壓缸的制造經(jīng)驗取 h=50mm。 液壓機主缸工況圖 繪制 液壓缸的工況圖 包括 液 壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖。它是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵和閥的依據(jù)。 （ 1）壓力循環(huán)圖 ， 通過最后確定的液壓元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實際載荷的大小求出液壓執(zhí)行元件在其動作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把他們繪制成 P— S 圖。 （ 2）流量循環(huán)圖 ， 根據(jù)已定的液壓缸有效面積或液壓馬達的排量，結(jié)合其運動速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實際流量，把它繪制成 Q— S 圖。若系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件同時工作，要把各自的流量圖疊加起來繪制出總的流量循環(huán)圖。 菏澤學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 系統(tǒng)的工作壓力 系統(tǒng)的工作壓力分為系統(tǒng)快進、工進、快退三個階段計算 。 （ 1）當系統(tǒng)快進時，所需壓力為： 201 PAFP ?? (312) 式中 ： F 0 工作中的負載（ N） A活塞的橫截面積（ mm2 ） P 2 背壓力（ MPa） 該工序分為啟動和勻速兩個階段，啟動階段： 61 ???? ?P MPa；勻速階段： 6 ???? ?P MPa。 （ 2）當系統(tǒng)工進時，所需的壓力為： P1=F 0 /A +P 2 /2 （ 313) 式中 ： F 0 工作中的負載（ N） A 活塞的橫截面積（ mm2） P 2 背壓力（ MPa） 由此可得： 651 ????? ?P MPa。 （ 3）當系統(tǒng)快退時，所需壓力為： P1=F 0 /A +2P 2 （ 314） 式中 ： F 0 工作中的負載（ N） A活塞的橫截面積（ mm2） P 2背壓力（ MPa） 該工序分為勻速和制動兩個階段，勻速階段： 4 0 0 61 ????? ?P MPa。制動階段： 61 ???? ?P MPa。 液壓缸實際所需流量 液壓缸的最大所需流量： Qmax =[A V ] max （ mm3 /s） (315) 式中 ： A液壓缸的有效面積（ mm2） V液壓缸的流速（ mm/s） 快進所需流量 ： Q 1 = A1V 1 0 0 2 5 4 ??? 3m 156? minL 工進所需流量 ： Q 2 =A1V 2 sm 30 0 0 9 4 ??? min58L? 快退所需流量 ： Q 3 =A 2 V 3 sm 30 0 2 2 ??? min144L? 由上綜合所得如下表格，由表格繪制和分析工況圖。 單柱校正壓裝液壓機設(shè)計 11 表 32 負載壓力流量明細表 工作負載（ N） 工 作壓力（ MPa） 流量（ m3 /s） 快 進 啟動 53 106 勻速 0 1 工進 105 105 快 退 勻速 103 106 制動 100 圖 34 壓力 循環(huán)圖（ PS) 圖 35 流量 循環(huán)圖（ QS） 菏澤學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 通過對壓力循環(huán)圖和流量循環(huán)圖分析得知：最大流量值 Qmax=156 minL ,最大壓力值 Pmax= MPa。 液壓缸的主要零件及技術(shù)要求 （ 1）缸體 液壓缸缸體的常用材料一般為 3 45 號無縫鋼管，一般情況下均采用 45 號鋼，并調(diào)質(zhì)到 241— 285HB。鑄鐵可采用 HT200— HT350 間的幾個牌號或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強度和彎曲疲勞強度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計的液壓缸采用 QT450— 10。鑄件需進行正火消除內(nèi)應力處理。 由參考文獻 [7]得缸體的技術(shù)要求： ① 缸體的內(nèi)徑因為須與活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用 H H9 配合。當活塞采用橡膠密封圈時， Ra 為 — m，當活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 — m，且均需珩磨。 ② 缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 11 級精度選取，圓柱度公差應按 8 級精度選取。 ③ 缸體端面的垂直度公差可按 7 級精度選取。 ④ 缸體與缸頭采用螺紋連接時，螺紋應用 6 級精度的米制螺紋。 ⑤ 當缸體帶有耳環(huán)或軸銷時，孔徑 D 或軸徑 d 的中心線對缸體內(nèi)孔軸線垂直公差值按 9 級精度選取。 此液壓缸體的外徑需要與機架配合，應進行加工，且與中心線同軸度。裝卸時需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接， 螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時應防止密封圈扭曲。 （ 2）缸蓋 本液壓缸采用在缸蓋中壓入導向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導向套選用鑄鐵 HT200，以使導向套更加耐用。 （ 3）活塞 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及