【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 — 安全系數(shù)，一般取n=5 由文獻(xiàn)[2]，根據(jù)內(nèi)徑為80mm，取外徑為95mm，則厚度=，同時(shí)按表備注選取液壓缸體為無(wú)縫鋼管材料為20鋼。由文獻(xiàn)[10]表14得20鋼的抗拉強(qiáng)度為=420Mpa 所以 式()由于上不等式成立，故所選壁厚滿足要求。（2）、液壓缸油口直徑的計(jì)算 由文獻(xiàn)[2] 得 式()式中 —液壓缸油口直徑（m）； —液壓缸內(nèi)徑（m）； —液壓缸最大輸出速度（m/min）； —油口液流速度（m/s）。所以 以上結(jié)果，現(xiàn)圓整取=11mm根據(jù)油缸的整體設(shè)計(jì)，將液壓缸進(jìn)、出油口分別設(shè)計(jì)在缸底和缸頭上，同時(shí)進(jìn)、出口連接形式采用螺孔聯(lián)接，由文獻(xiàn)[5]表61。③缸底、缸蓋厚度計(jì)算 一般液壓缸為平底缸，當(dāng)缸底要設(shè)計(jì)油孔時(shí)，由文獻(xiàn)[2] 式()式中 h—缸底厚度（m）； D—液壓缸內(nèi)徑（m）； —試驗(yàn)壓力，當(dāng)工作壓力時(shí)，；—缸底材料的許用應(yīng)力（Mpa）； —缸底孔直徑（m）。 根據(jù)文獻(xiàn)[2]，選取缸底材料為鑄鋼ZG230450。由文獻(xiàn)[10]表14得鑄鋼ZG230450的抗拉強(qiáng)度為=450Mpa ，再根據(jù)手冊(cè)取安全系數(shù)n為5，故其 考慮到缸底還設(shè)有緩沖裝置、進(jìn)油口、排氣閥、連接螺栓孔，所以設(shè)計(jì)缸頭法蘭厚度為70mm。由于在液壓缸缸蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底略有所不同。但考慮到缸蓋在缸頭之后，只起到固定導(dǎo)向套、密封圈、防塵圈的作用，其所受的壓力比缸底的小得多，在此為了簡(jiǎn)化計(jì)算，與缸底有計(jì)算方法一致，同時(shí)考慮到密封圈、防塵圈的尺寸，取缸頭法蘭的厚度H=20mm。 ④缸頭厚度計(jì)算對(duì)于缸頭，選用螺栓連接式法蘭，同時(shí)選用材料鑄鋼ZG230450。由文獻(xiàn)[2] 得 式() 式中 h—法蘭厚度（m）；—缸底材料的許用應(yīng)力（Mpa），由文獻(xiàn)[10]表14得鑄鋼ZG230450的抗拉強(qiáng)度為=450Mpa，再根據(jù)手冊(cè)取安全系數(shù)n為5，故其；—螺栓孔分布圓直徑（m），根據(jù)液壓缸外徑為95mm和選用的M10螺栓的螺帽最大半徑為9mm，現(xiàn)取螺栓孔分布圓直徑為=115mm?！芊猸h(huán)平均直徑， ； F—法蘭受力總和（N）； 式() d—密封環(huán)內(nèi)徑（m），由于只采用了一個(gè)O型密封圈密封，故取密封環(huán)內(nèi)徑為液壓缸內(nèi)徑d=80mm； —密封環(huán)外徑（m），取缸頭外徑為135mm； P—系統(tǒng)工作壓力； q—附加密封力（pa），由于采用的是金屬材料密封，故取q值為其材料屈服點(diǎn)，為230M pa。 所以 綜合考慮到缸頭還設(shè)有排氣閥、緩沖裝置和導(dǎo)向套，根據(jù)后面的設(shè)計(jì)可得緩沖裝置長(zhǎng)度C為20mm，導(dǎo)向套長(zhǎng)度為48mm，所以設(shè)計(jì)缸頭法蘭厚度為70mm。⑤最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)到的距離H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（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的的穩(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 式()式中 L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。所以 活塞的寬度B一般取，根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)取圓整取B=65mm；導(dǎo)向套支承面長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D和液壓缸蓋孔來(lái)共同確定。當(dāng)時(shí)，取；當(dāng)時(shí)，取根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)取另外考慮到該液壓缸端蓋處還采用了緩沖裝置，從而增加了導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)緩沖裝置的設(shè)計(jì)可知緩沖裝置長(zhǎng)度C為10mm。根據(jù)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的定義得 式()所以完全能滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的要求。⑥缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程和活塞寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端蓋的厚度，同時(shí)液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為： 缸體外形長(zhǎng)度為： 式() 液壓缸長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于缸體內(nèi)徑的2030倍，因此滿足設(shè)計(jì)要求。由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。因?yàn)樗鹦兜能囕喛偤穸葹?18mm，再考慮到拉（推）爪缸長(zhǎng)度、機(jī)械結(jié)構(gòu)中容腔縫隙、鋼板厚度等因素，現(xiàn)由文獻(xiàn)[2]23．635液壓缸活塞第一行程系列選取活塞行程為250mm。根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選用活塞的結(jié)構(gòu)形式（密封裝置則按工作條件選 定）。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞周圍上下開(kāi)溝槽，安裝密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)難度，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。隨著耐磨的導(dǎo)向套環(huán)的大量使用，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向套環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞的加工成本。所以在該設(shè)計(jì)中選用組合式活塞。液壓缸的活塞與活塞桿的連接方式有很多種型式，所有型式均需要鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)，同時(shí)在活塞與活塞桿之間需要設(shè)置靜密封。油缸在一般的工作條件下，活塞與活塞桿的連接采用螺紋連接，但當(dāng)油缸工作壓力較大、工作機(jī)械振動(dòng)較大時(shí)，采用半環(huán)連接。根據(jù)具體情況，也有把活塞與活塞桿做成一個(gè)整體。所以根據(jù)系統(tǒng)工作條件選用采用螺母型螺紋連接方式，同時(shí)采用銷釘鎖緊方式，： 活塞與活塞桿的連接圖根據(jù)后面液壓元件的設(shè)計(jì)中密封件的設(shè)計(jì)，活塞與活塞桿的密封選用O型密封圈密封。 O型密封圈由文獻(xiàn)[2]，溝槽寬度b=，槽底圓角半徑R1=，溝槽深度h=。無(wú)導(dǎo)向套環(huán)活塞：用高強(qiáng)度鑄鐵HT200~300或墨鑄鐵。有導(dǎo)向套環(huán)活塞：用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)。因在設(shè)計(jì)為有導(dǎo)向環(huán)活塞，故選用45號(hào)鋼。 ~，根據(jù)設(shè)計(jì)要求取=64mm活塞外徑的配合一般采用f9，，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之差，表面粗糙度結(jié)構(gòu)型式不同而異。圓整取=65f9mm 活塞桿要通過(guò)螺紋連接拉(推)爪缸，且其傳遞的拉(推)力也較大，所以選用實(shí)心活塞桿?；钊麠U的外端頭部與拉(推)爪缸螺紋連接，同時(shí)活塞桿的外端頭部還要設(shè)計(jì)拉(推)爪缸進(jìn)出油口和行程開(kāi)關(guān)用螺釘，為了適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高作用效率，根據(jù)載荷的具體情況， 活塞桿結(jié)構(gòu)圖活塞桿兩頭螺紋根據(jù)設(shè)計(jì)要求和由文獻(xiàn)[12]。 由文獻(xiàn)[2]23181敘述選用45號(hào)鋼，需要淬火，~1mm。活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7。太緊了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。，活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心。由文獻(xiàn)[2]： 式()式中 d—活塞桿直徑；F—液壓缸負(fù)載；—空心活塞桿孔徑，實(shí)心桿取=0；[]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，由文獻(xiàn)[10]表14，45鋼為610Mpa ,取n=5，[]=Mpa。所以 = = 前面計(jì)算得活塞桿直徑d=45，滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度，即活塞桿桿直徑d與活塞桿長(zhǎng)度L之比大于10（L/d10）時(shí)，需要驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性。活塞桿長(zhǎng)度大約為行程約為液壓缸外形長(zhǎng)度，即取L=435mm則所以活塞桿穩(wěn)定性不需要驗(yàn)算。、密封和防塵①結(jié)構(gòu)活塞導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)缸頭內(nèi)，用以對(duì)活塞進(jìn)行導(dǎo)向，同時(shí)導(dǎo)向套旁還應(yīng)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。內(nèi)應(yīng)裝密封圈，以防泄漏，外側(cè)應(yīng)裝防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。當(dāng)導(dǎo)向套采用非耐磨材料時(shí)，其內(nèi)圈還可以裝設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用作活塞的導(dǎo)向。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)型式有軸套式和端蓋式。選用軸套式導(dǎo)向套。②導(dǎo)向套的材料根據(jù)文獻(xiàn)[2]采用金屬導(dǎo)向套，選用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作。③導(dǎo)向套的長(zhǎng)度的確定 活塞桿的導(dǎo)向、密封、防塵結(jié)構(gòu)圖1）導(dǎo)向套的尺寸配置導(dǎo)向套的主要尺寸是支承長(zhǎng)度，按活塞桿直徑、導(dǎo)向套的型式、導(dǎo)向套材料的承壓能力、可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素來(lái)考慮。導(dǎo)向套的長(zhǎng)度已由前面算出為L(zhǎng)1=48mm.2）加工要求導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)徑的配合取H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合取H9/f9。圓度和圓柱度公不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤(rùn)滑。當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量較大，并作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所具有的動(dòng)量很大。由于慣性往往會(huì)使活塞到達(dá)終點(diǎn)時(shí)與端蓋發(fā)生機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪音，嚴(yán)重影響機(jī)械精度，甚至引起破壞性事故，為此在高速、高精度及大型的液壓設(shè)備中常常需要采取緩沖措施。緩沖裝置一般是利用對(duì)油液的節(jié)流原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用活塞將要達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，使回油腔的回油阻力增大，活塞在回油腔受到較大的反壓力，從而減緩了活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，達(dá)到避免撞擊缸蓋的目的。緩沖裝置的形式很多，常用的有間隙緩沖和閥式緩沖兩種。①間隙緩沖 　間隙緩沖裝置是利用活塞頂端的凸臺(tái)和缸蓋上的凹槽夠成的，其縫隙大小和緩沖力是不可調(diào)節(jié)的。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到靠近缸蓋時(shí)，凸合逐漸進(jìn)入凹槽，將存于凹槽中的油液經(jīng)凸臺(tái)與凹槽間的間隙逐漸擠出，凹槽由于內(nèi)部油液受到擠壓，產(chǎn)生反壓力，活塞受到這個(gè)壓力的作用，使運(yùn)動(dòng)速度減慢下來(lái)。間隙緩沖裝置的緩沖效果與間隙的大小有關(guān)，間隙過(guò)大起不到緩沖作用；間隙過(guò)小則緩沖時(shí)間太長(zhǎng)，效果也不好。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，通常取間隙 ②閥式緩沖這種緩沖裝置的特點(diǎn)是在液壓缸的兩端裝上單向閥和節(jié)流閥。當(dāng)活塞運(yùn)行到行程末端接近缸蓋時(shí)，將缸蓋的回油道堵死，這時(shí)活塞凸臺(tái)與缸蓋間的油液只有經(jīng)缸蓋上的節(jié)流閥流回油箱，由于節(jié)流閥的阻尼作用，使活塞緩慢地接近缸蓋，避免了撞擊。并且改變節(jié)流閥開(kāi)口大小就可改變緩沖作用的大小。 閥式緩沖緩沖裝置結(jié)構(gòu)原理圖在該設(shè)計(jì)中，活塞的運(yùn)動(dòng)速度不大，動(dòng)力部件的質(zhì)量較小，慣性就小，且液壓系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了蓄能器吸收沖擊，鑒于間隙緩沖經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，且液壓缸的加工工藝簡(jiǎn)單，所以通過(guò)比較選用間隙緩沖裝置。由文獻(xiàn)[5]。液壓缸中（或液壓系統(tǒng)）混入了空氣，會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，引起活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行和振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，甚至使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。因此在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，必須考慮排氣裝置。為了排除積留在液壓缸內(nèi)的空氣，可在缸的兩端各裝一只排氣塞。、啟動(dòng)液壓系統(tǒng)時(shí)擰開(kāi)排氣塞，返行程時(shí)再關(guān)閉排氣塞，使活塞空載全行程往復(fù)數(shù)次，液壓缸內(nèi)空氣通過(guò)排氣塞錐部縫隙和小孔排出?？諝馀磐旰螅璋雅艢馊o緊關(guān)死。排氣閥分為組合式排氣閥（）和整體式排氣閥（）。①組合式排氣閥：閥體與閥針為兩個(gè)不同零件，擰松閥體螺母后，錐閥在壓力的推動(dòng)下脫離密封面而排出空氣。 ②整體式排氣閥：閥體與閥針合為一體，用螺紋與缸筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)擰松螺母，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔派出缸外。閥的材料用35或45號(hào)碳素鋼，錐部熱處理硬度38~44HRC。 組合式排氣閥 整體式排氣閥因整體式排氣閥簡(jiǎn)單、方便，所以選用整體式排氣閥。（推）爪缸的設(shè)計(jì)（推）爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拉爪可以有多種設(shè)計(jì)，常采用的是彈簧拉鉤的形式，其制作只需用彈簧鋼做成大小合適的拉鉤形狀，然后將拉鉤連接到主液壓缸活塞桿頭，即可實(shí)現(xiàn)拆卸軸承外圈的功能。此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但考慮到車輪內(nèi)孔上有兩個(gè)軸承外圈，方向相反，若采用此結(jié)構(gòu)，則需要拉兩次，同時(shí)還要翻轉(zhuǎn)車輪，這樣不僅效率低，而且又增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在此，設(shè)計(jì)一種利用液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)拆卸功能的復(fù)合拉（推）爪，同時(shí)具有拉、推拆卸的功能，這樣不僅可以一個(gè)回程就拆卸掉兩個(gè)軸承外圈，效率高，還可以減輕工人因翻轉(zhuǎn)車輪的勞動(dòng)強(qiáng)度。其原理是將液壓缸活塞的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為拉爪的伸縮的運(yùn)動(dòng)，然后再增強(qiáng)拉爪的強(qiáng)度，即可實(shí)現(xiàn)既拉又推的功能。為簡(jiǎn)化液壓缸的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)活塞在液壓力的作用下前進(jìn)，在彈簧的作用下后退并將缸內(nèi)的液壓油壓回油箱。同時(shí)，活塞的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為拉爪的伸縮的運(yùn)動(dòng)，可以采用錐面燕尾槽、錐面T型槽等結(jié)構(gòu)。由于錐面燕尾槽加工較錐面T型槽簡(jiǎn)單，且可以減小整體尺寸，因此采用錐面燕尾槽結(jié)構(gòu)。綜上所述，設(shè)計(jì)拉（推）。 拉爪結(jié)構(gòu)圖根據(jù)鋼與鋼的摩擦系數(shù)，現(xiàn)選用錐面與水平夾角為15176。由文獻(xiàn)[1]=，則摩擦角為該機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)移動(dòng)副，一個(gè)為小缸活塞與拉爪構(gòu)成，此移動(dòng)副在活塞前進(jìn)后退方向可能存在自鎖；另一個(gè)為拉爪和缸筒壁構(gòu)成，此移動(dòng)副在拉爪移動(dòng)方向上也可能存在自鎖。下面就這兩個(gè)方向?qū)σ苿?dòng)副是否存在自鎖進(jìn)行驗(yàn)算。①在活塞運(yùn)動(dòng)方向上