【正文】 (522) (523)則截面所受到軸向拉應力與彎曲應力合成后有: (524)由于剪應力的大小相對于彎矩所產生的彎曲正應力要小得多，為簡化計算，在計算中簡應力忽略不計，僅在校核中用，則有： (525)由525252 52525解得h=780mm，h=1040mm,h=1496mm。有了危險截面的結構尺寸，再結合前面的基本尺寸，就可以利用CAD軟件將斗桿繪制出來。這樣斗桿的所有尺寸已經基本確定。 ：由于銷軸與襯套的配合間隙較小，故以剪應力強度作為銷軸的基本尺寸的設計，抗壓強度與抗彎強度用于校核用。由有[1]： （281）在設計計算時，應以所有工況中銷軸所受到的剪應力最大值對銷軸進行設計。在本設計中，銷軸所選用的材料為40CrMnMo，其耐磨，在熱處理后有著良好的綜合機械性能。由于銷軸在重載的較惡劣工況中工作，故選擇。代入式281有：斗桿各銷軸的尺寸： d1=d2=65mm d3=d4=50mm d5=70mm：螺栓選用的直徑由銷軸的直徑選擇系列螺栓。、、（淬火、回火），通稱為高強度螺栓，其余通稱為普通螺栓。螺栓性能等級標號有兩部分數(shù)字組成，分別表示螺栓材料的公稱抗拉強度值和屈強比值。，具體尺寸根據(jù)設計尺寸而定。，其材料經過熱處理后，能達到：　　螺栓材質公稱抗拉強度達1000MPa級；　　2；　　螺栓材質的公稱屈服強度達1000=900MPa級：襯套的作用：磨損了，可以方便更換。如果不用襯套，磨損后，更換的是零件?，F(xiàn)在更換的是襯套（設計時，就將襯套硬度降低，使其在摩擦副中成為承磨件。）。因其加工方便，更換成本低，也易換。當然，還有導引作用等，是其次的。為使襯套耐磨、減震與潤滑性能好，選擇襯套的材料為銅基合金。，與銷軸和圓筒分別采用過渡和過盈配合，如圖281。則各銷軸的尺寸為：圖224 襯套斗桿各襯套的尺寸： d5=105mm：油缸工作行程————802mm；移動速度控制————6m/min；額定工作油壓————25MP；試驗油壓————。安全閥壓力————27MP；銷軸剪力————108MP；a缸筒的焊接通過查閱相關文獻資料和液壓設計手冊，最終確定采用如下連接方式：1 缸體，2缸底 圖31缸體與缸底的焊接選用焊接連接方式，該結構的優(yōu)點是：結構簡單，外形尺寸小。缺點是：焊后易變形，清洗，裝拆有一些困難。b缸筒的要求有足夠強度，能夠承受動態(tài)工作壓力，長時間工作不會變形；有足夠剛度，承受活塞側向力和安裝反作用力時不會彎曲；內表面和導向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產生裂紋。c缸筒材料的選取及強度給定缸筒材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。本次設計選取27SiMn鋼，從表1中可以得到：缸筒材料的屈服強度=850MPa；缸筒材料的抗拉強度=1000MPa。表31 缸筒常用無縫鋼管材料的機械性能缸 筒 常 用 無 縫 鋼 管 材 料 機 械 性 能材 料204202502530500300183554032017456103601415MnVn7505002627SiMn10008501230CrMo9508001235CrMo100085012現(xiàn)在利用材料屈服強度來引申出缸筒材料的許用應力：[] =/n=1000/5=200MPa其中n=5是選取的安全系數(shù)，來源于下表。表32 液壓缸的安全系數(shù)液壓缸的安全系數(shù)材料名稱靜載荷交變載荷沖擊載荷不對稱對稱鋼，鍛鋼35812d缸筒的計算（1） 液壓缸的效率油缸的效率由以下三種效率組成： (A) 機械效率 ，由各運動件摩擦損失所造成的，在額定壓力下，；(B) 容積效率 ，由各密封件泄漏所造成，通常容積效率 為：裝彈性體密封圈時 1。裝活塞環(huán)時 ；(C) 作用力效率 ，由出油口背壓所產生的反作用力造成的，=。則液壓缸的效率為：求得=。（2） 液壓缸缸徑的計算液壓缸的缸筒內徑D可按下列給出的公式進行初步計算：液壓缸的負載為推力時液壓缸的負載為拉力時注:雙活塞桿液壓缸其缸筒內徑D由后一公式計算。式中： ——液壓缸的實際推力，拉力（N）； ——液壓缸的負載率，一般取=； ——液壓缸的總效率； P——液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）； d——活塞桿直徑（m）。而且有公式如下 和 ==P=25MPaF01=79000N本次設計中液壓負載力為推力，因此可根據(jù)上述公式求得內徑：D=由以上計算的結果可以取缸筒內經為85mm。（3） 流量的計算液壓缸流量根據(jù)下式計算：當活塞桿外伸時 當活塞桿內拉時 式中 、——分別為活塞無桿側及有桿側有效面積（） ——活塞平均線速度（）查閱參考文獻，而活塞的面積：== 容積效率：=1有公式可得到活塞桿外推時的流量：=因為只使用外推方向，所以回程方向的流量從略。A. 缸筒壁厚的計算根據(jù)缸徑查閱手冊預取=9，此時/D=9/85=，因此缸筒壁厚可以使用下式進行計算：，根據(jù)給定參數(shù)P=25MP，所以：==許用應力在選取材料的時候給出：[]=/n=1000/5=200MPa根據(jù)公式可得到壁厚：=為保證安全，取壁厚為10mm。B. 缸筒壁厚的驗算下面從以下三個方面進行缸筒壁厚的驗算：a) 液壓缸的額定壓力 值應低于一定的極限值，以保證工作安全：根據(jù)上式可得到：顯然，額定油壓P=25MP，所以滿足該條件；b) 為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應與塑性變形壓力有一定的比例范圍： 先根據(jù)第二個公式得到：=再將得到結果帶入前一個公式，得到：顯然，額定油壓P=25MP，滿足這一條件；c) 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應大于耐壓試驗壓力：因為=1000MP已經在選擇缸筒材料的時候給出，根據(jù)上述公式可求得：=至于耐壓試驗壓力應為：==依據(jù)為：耐壓試驗壓力是液壓缸在檢查質量時所需承受的試驗壓力。在規(guī)定時間內，液壓缸在此壓力下，全部零件不得有破壞或永久性變形等異?，F(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定為：=因為爆裂壓力遠大于耐壓試驗壓力。以上所用公式中各量的意義解釋如下：——缸筒內徑（）；——缸筒外徑（）；——液壓缸的額定壓力（MP）；——缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力（MP）；——液壓缸耐壓試驗壓力（MP）；——缸筒發(fā)生爆裂時的壓力（MP）；——缸筒材料的抗拉強度（MP）；——缸筒材料的屈服強度（MP）；——缸筒材料的彈性模數(shù)；——缸筒材料的泊桑系數(shù) 鋼材：=C. 缸筒的材料缸筒材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等，來確定選用：缸筒毛坯普遍采用冷拔或熱軋無縫鋼管，國際市場上已有內圓珩磨，外圓精加工，只需要按所要求的長度切割的無縫鋼管供應，此外，較厚壁毛坯仍用鑄件或鍛件，或用厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫須用X光或磁力探傷。D. 缸筒的加工要求缸筒內徑D采用H7級配合，需要進行研磨；熱處理：調制，HB240；缸筒內徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內徑公差之半；；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。（1）缸筒焊接連接，在計算缸筒與端部用焊接連接時，其焊縫應力計算如下：式中——缸內最大推力（）；——缸筒外徑（）；——焊縫底徑（）；——焊接效率，取 =；——焊條材料的抗拉強度（）；——安全系數(shù)（參照缸筒壁的安全系數(shù)選取）。=5F=212812 =105mm =420由下表查出。帶入公式求得=，=表33常用碳鋼焊條型號焊條型號焊條牌號抗拉強度屈服點E4303J422420330E5003J502490400E5015J507490400E5016J506490400選用J422焊條（2）缸筒螺紋連接部分強度計算螺紋處的拉應力 ：螺紋處的剪應力：合成應力：許用應力：式中F——缸筒端部承受的最大推力（N）；D——缸筒內徑（m）；d0——螺紋外徑（m）；d1——螺紋底徑（m）；K——擰緊螺紋的系數(shù)。不變載荷取K=，變載荷取K1=；K1——螺紋連接的摩擦系數(shù)，K1=，平均取K1=；σs——缸筒材料的屈服極限（MPa）；ns——安全系數(shù)，取ns=。將F=212812N；d0=93。d1=90代入公式求得σ=；τ=；σn=[σ]=。（1） 活塞結構的設計活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖：1是擋圈，2是密封件，3是導向環(huán)（支撐環(huán)） 圖32活塞結構此整體式活塞中，密封環(huán)和導向套是分槽安裝的。（2） 活塞的密封選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：A. 降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；B. 具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；C. 安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內壁有較大間隙，因為組合式密封的密封圈能防止擠入間隙內，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖33活塞的密封（3） 活塞的材料選用高強度球墨鑄鐵QT6003。（4） 活塞的尺寸及加工公差，前面的計算中已得到缸筒內徑為85mm， ，所以取活塞厚度為56活塞的配合因為使用了組合形式的密封器件，所以要求不高，這里不加敘述。，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。 （1）活塞桿桿體的選擇此次設計選用的是實心桿件活塞桿與活塞的密封件此次設計采用的是O型密封圈加擋圈，連接形式采用螺紋連接并用緊定螺栓固型連接，如下圖：圖34活塞的密封件（2）活塞桿材料和技術要求因為沒有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設計中活塞桿只承受壓應力，所以不用調制處理，但進行淬火處理是必要的，—1mm左右。A. ，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導向的卡滯現(xiàn)象。，保證活塞安裝不產生歪斜。B. 。C. 因為是運行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。（3）活塞桿的計算根據(jù)經驗，參照下表可得出活塞桿的直徑d表34工作壓力與活塞桿直徑的關系工作壓力（）的關系70隨著工作壓力的增大，即工作強度的增加，為了增強機械強度，活塞桿的直徑會越來越接近油缸的內徑。在此，我們選用=，由此得出，,查閱液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（GB/T23481993）,我們最終確定活塞桿的直徑為。通常以液壓缸前后鉸接作為基本情況考慮，并令LB=活塞桿全部伸出時、活塞桿頂端連接點與液壓缸支撐點之間的距離。主要須驗算活塞桿壓縮或拉伸強度：表35活塞桿壓縮或拉伸強度代入數(shù)據(jù)得 顯然活塞桿直徑滿足要求。1. 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗算表36活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗算主要是按下式驗證：代入數(shù)據(jù)得： 滿足要求。（4）活塞前進與后退的速度比計算 液壓缸左右兩個腔的有效面積和不相等，因此，當進油腔和回油腔的流量都是Q時（簡便起見，一個進油時，另一個回油壓力可以忽略），左右兩個方向的推力、拉力和速度不同。則 帶入數(shù)據(jù)：，得出，此結果在可接受范圍內。（5）活塞桿的表面處理活塞桿的表面須鍍硬鉻，厚為15～25，也有的要求鍍鉻厚度為30～50。防腐的要求特別高的則要求先鍍一層軟鉻或鎳，后鍍硬鉻，鍍后拋光。用于低負載（如低活塞速度，低工作壓力）和良好環(huán)境條件的液壓缸，活塞桿可不做表面處理。（6）活塞桿的加工要求活塞桿外徑的公差f7～f9。直線度≤表面粗糙度：一般為Ra ≤～，精度要求高時Ra ≤～。（7）活塞桿的導向、密封和防塵A. 導向環(huán)選擇非金屬導向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導向環(huán)的優(yōu)點是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導向環(huán)易于更換。B. 密封Yx型軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨密封，可以減小摩擦，減少泄漏量，增加壽命。C. 防塵使用DH防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。由一般認為普通液壓缸在工作壓力﹥10MPa、活塞速度﹥，應當采用緩沖裝置或其他緩沖辦法。這只是一個參