【文章內(nèi)容簡介】 0、 2 3 45 號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中 45號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用 45號鋼作為缸體的材料。 ][2?? DPy? （ 32） 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 式中 ， Py ——實驗壓力， MPa。當液壓缸額定壓力 Pn? 時， Py=，當 Pn? 16MPa 時， Py=。 [? ]——缸筒材料許用應力， N/mm2 。 [? ]=nb?， b? 為材料的抗拉強度。 注： Pn 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力， Pn= Pmax Pmax? =? = 液壓缸缸筒材料采用 45 鋼，則抗拉強度： σ b=600MPa 安全系數(shù) n按《液壓傳動與控制手冊》 P243 表 2— 10，取 n=5。 則 許用 應力 [? ]=nbσ =120MPa ][2?? DPy? （ 33） = 1202 ?? = 10??D ,滿足 10??D 。所以液壓缸厚度取 5mm。 則液壓缸缸體外徑為 90mm。 液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長度 L不會大于液壓缸直徑的 20 到 30倍。 這里取 10倍。 L=800 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 選擇油缸型號為 HSGK0180/45E3111800 5. 活塞桿直徑的設計 查《液壓傳動與控制手冊》 根據(jù)桿徑比 d/D，一般的選取原則是：當活塞桿受拉時，一般選取 d/D=，當活塞桿受壓時， 一般選取 d/D=。本設計我選擇 d/D=，即 d== 80=44mm。 表 活塞桿直徑系列 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 故取 d=45mm。 ： mF][4d ???56mm （ 34） 式中 ][? ———— 許用應力； MP a805004n][ b ??? ?? （ Q235 鋼的抗拉強度為375500MPa，取 400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即活塞桿的強度適中） 3．活塞桿的結(jié)構設計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應根據(jù)負載的具體情況，選擇適當?shù)幕钊麠U端部結(jié)構。 塵 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈、 U 形夾織物密封圈、 O 形密封圈、 V 形密封圈等 [6]。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 。為方便設計和維護，本方案選擇 O型密封圈。 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機構實際工作的最大行程確定，并參照表44 選取標準值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表 44中的 a、 b、 c選用。 表 44（ a）液壓缸 行程 系列（ GB 234980） [6] 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2021 2500 3200 4000 表 44（ b） 液 壓缸 行程 系列 （ GB 234980） [6] 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 表 44（ c） 液壓缸形成系列（ GB 234980） [6] 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 行程為 800。 次級臂 的設計 P= 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 D=ηπPF4103 = ?? ??π103 = = 查《液壓傳動與控制手冊》經(jīng)過標準化處理 D=63mm。 表 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 計算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時，必須進行強度校核。缸體的常用材料為 2 3 45 號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中 45號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用 45號鋼作為缸體的材料。 ][2?? DPy? 式中， Py ——實驗壓力， MPa。當液壓缸額定壓力 Pn? 時， Py=，當 Pn? 16MPa時， Py=。 [? ]——缸筒材料許用應力， N/mm2 。 [? ]=nb? ， b? 為材料的抗拉強度。 注： Pn 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力， Pn= Pmax 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） Pmax? =? = 液壓缸缸筒材料采用 45 鋼，則抗拉強度： σ b=600MPa 安全系數(shù) n按《液壓傳動與控制手冊》 P243 表 2— 10，取 n=5。 則 許用 應力 [? ]=nbσ=120MPa ][2?? DPy? = 1202 ?? = 10??D ,滿足 10??D 。所以液壓缸厚度取 5mm。 則液壓缸缸體外徑為 73mm。 液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長度L不會大于液壓缸直徑的 20 到 30 倍。 活塞的設計 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復滑動， 因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。 活塞與缸體的密封形式分為：間隙密封（用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封）、活塞環(huán)密封（適用于溫度變化范圍大、要求摩擦力小、壽命長的活塞密封）、上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 密封圈密封三大類。其中密封圈密封又包括 O 形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間小）、 Y 形密封圈（用在 20Mpa 壓力下、往復運動速度較高的液壓缸密封）、 xY 形密封圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代 Y形密封圈）、V形密封圈（可用于 50Mpa 壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。綜合以上因素，考慮選用 O型密封圈。 導向套的設計與計算 H 的確定 當活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點到到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度 [1]。如果導向長度過短，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設計時必須保證液壓缸有一定的最小導向長度。 根據(jù)經(jīng)驗 ,當液壓缸最大行程為 L,缸筒直徑為 D時 ,最小導向長度為 : 220 DLH ?? （ 45） 一般 導向套滑動面的長度 A，在缸徑小于 80mm 時取 A=(~)D，當缸徑大于 80mm 時取 A=(~)d.?；钊麑挾?B取 B=(~)D。 若導向長度 H不夠時 ,可在活塞桿上增加一個導向套 K(見圖 41)來增加 H 值。隔套 K 的寬度)21 BAHC ??? （ 。 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 圖 41 液壓缸最小導向長度 [1] 因此 :最小導向長度 7c m2102040(220 ????? cmDLH ），取 H=9cm； 導向套滑動面長度 A= cmcm ?? 活塞寬度 B= ?? 隔套 K的寬度 3c )](219[)21 ??????? BAHC （ 導向套有普通導向套、易拆導向套、球面導向套和靜壓導向套等，可按工作情況適當選擇。 1）普通導向套 這種導向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用和張開密封圈 唇邊而起密封作用 [6]。 2）易拆導向套 這種導向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當導向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進行，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。 3）球面導向套 這種導向套的外球面與端蓋接觸，當活塞桿受一偏心負載上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 而引起方向傾斜時，導向套可以自動調(diào)位，使導向套軸線始終與運動方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。 4）靜壓導向套 活塞桿往 復運動頻率高、速度快、振動大的液壓缸，可以采用靜壓導向套。由于活塞桿與導向套之間有壓力油膜，它們之間不存在直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦因數(shù)小、無磨損、剛性好、能吸收振動、同軸度高，但制造復雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)。 端蓋和缸底的設計與計算 在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強度以承受液壓力，而且必須具有一定的連接強度。端蓋上有活塞桿導向孔（或裝導向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔， 受力情況比較復雜，設計的不好容易損壞。 端蓋厚 h 為：][ )3p(h 1 ?? cp cpd dD? 式中 D1—— 螺釘孔分布直徑， cm； P—— 液壓力， 2kgf/cm ； cpd —— 密封環(huán)形端面平均直徑， cm； ][? —— 材料的許用應力， 2kgf/cm 。 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸 底。 端蓋在結(jié)構上除要解決與缸體的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導向，密封和防塵等問題 [6]。缸體端部的連接形式有以下幾種： A．焊接 特點是結(jié)構簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式液壓缸。 B．螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋） 特點是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑需加工，且應與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專用工具；安裝時應防止密封圈扭曲。 C．法蘭連接 特點是結(jié)構較簡單，易加工 、易裝卸，使用廣泛。徑向尺寸較大，質(zhì)量 比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的端部應燉粗。 D．拉桿連接 特點是結(jié)構通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用較廣。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。 E．半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。外半環(huán)連接的特點是質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應加厚。內(nèi)半環(huán)連接的特點是結(jié)構緊湊，質(zhì)量小。安裝時端部進入缸體較深，密封圈有可能被進油口邊緣擦傷。 F．鋼絲連接 特點是結(jié)構簡單，尺寸小，質(zhì)量小。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應等于活塞的 行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還需要考慮到兩端端蓋的厚度 [1]。一般液壓缸缸體長度不應大于缸體內(nèi)經(jīng)的 20~30倍。取系數(shù)為 5,則液壓缸缸體長度： L=5*10cm=50cm。 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 緩沖裝置的設計 液壓缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動下運動時具有很大的動量。 在它們的行程終端，當桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會嚴重影響液壓缸和整個液壓系統(tǒng)的強度 及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 當液壓缸中活塞活塞運動速度在 6m/min 以下時，一般不設緩沖裝置，而運