雙作用單桿活塞式液壓缸畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)題目-2液壓缸的選型2液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算液壓缸主要性能參數(shù)2缸同內(nèi)徑（缸徑）計(jì)算2缸壁壁厚的計(jì)算-2流量的計(jì)算-3底部厚度計(jì)算-4最小導(dǎo)向長度的確疋4主要零部件設(shè)計(jì)與校核缸筒的設(shè)計(jì)-5缸筒端蓋螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算6缸筒和缸體焊縫連接強(qiáng)度的計(jì)算-6活塞設(shè)計(jì)7活塞的密封活塞桿桿體的選擇8活塞桿強(qiáng)度的校核8液壓缸穩(wěn)定性校核9活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 9致謝10參考文獻(xiàn) 一. 設(shè)計(jì)題目 雙作用單桿活塞式液壓缸設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)：系統(tǒng)額定工作壓力： p= 25 (Mpa ) 驅(qū)動(dòng)的外負(fù)載： F =50 ( KN) 液壓缸的速度比：入=1.33液壓缸最大行程：L =640 (mm)液壓缸最大伸出速度：入

2、 =4 (m/min)液壓缸最大退回速度：vt =5.32(m/min)缸蓋連接方式：螺紋連接液壓缸安裝方式：底座安裝 緩沖型式：桿頭緩沖二. 液壓缸的選型液壓缸是液壓裝置中將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能， 實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。 按本課題設(shè)計(jì)要求， 選取主要用于各種工程機(jī)械、 起重機(jī)械及 礦山機(jī)械等的液壓系統(tǒng)的雙作用單桿活塞缸液壓缸。三. 主液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算1 、液壓缸主要性能參數(shù)： 額定壓力：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，其額定壓力為 25MPa ，即 P=25MPa 。 最高允許壓力 Pmax ：也是動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力。Pmax wi.5P=37.5MPa活塞

3、行程：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，其行程為 800mm.液壓缸最大退回速度 vtv 1.33 4 5.32(m/min)2 、主液壓缸缸筒內(nèi)徑(缸徑)計(jì)算 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸負(fù)載為推力：D P (m)式中：F為液壓缸實(shí)際使用推力，單位為NP為液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力。根據(jù)題目要求，取F為30kN , 為0.65 ,為0.8 , P為16Mpa并代入公式貝UU 315 1C3D 十 25 106 1000 40.6mm又依據(jù)手冊（GB2348-80）對其進(jìn)行圓整，取 D=400mm 。3、缸壁壁厚的計(jì)算先暫取/D=0.08-0.3,即（7.2,27）

4、則可按下列公式計(jì)算-PmaxD（mm） 2式中：D為缸筒內(nèi)徑（m ）Pmax為缸筒的最高允許壓力（MPa）為缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）由于采用無縫鋼管做缸筒（見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分），查手冊有=100-110MPa, 取=110MPa，代入上面公式37.5 0.42 11057( mm)由結(jié)果可知在所假設(shè)的范圍內(nèi)圓整，取為 60mm。活塞桿直徑的計(jì)算/ 2 4F回24 600 103d主,D2 回. 0.42 60.2536m 253.6mm，P 3.14 25 106根據(jù) GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn) d 頂=250mm1、頂出液壓缸主要性能參數(shù)：額定壓力：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，其額定壓力為25MP

5、a，即P=25MPa。最高允許壓力Pmax :也是動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力。Pmax L/20 + D/2式中LD液壓缸的最大行程;液壓缸的內(nèi)徑。800400240mm故確定液壓缸的導(dǎo)向長度h= 20 240mm活塞的寬度B般取B=( 0 61 . 0) D故確定活塞寬度B=0.7X400=280mm缸蓋滑動(dòng)支承面的長度li當(dāng) D 80 mm 時(shí)，取 h =( 0.6 1 . 0) d。故確定缸蓋滑動(dòng)支承面的長度li =0.6X50=30mm為保證最小導(dǎo)向長度 H，若過分增大li和B都是不適宜的，在缸蓋與活塞之間 增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度 C由最小導(dǎo)向長度H決

6、定，即C= H ( l1 + B) /2=35mm四、主要零部件設(shè)計(jì)與校核1、缸筒的設(shè)計(jì)缸筒的結(jié)構(gòu)與端蓋的連接形式、液壓缸的用途、工作壓力、使用環(huán)境以及安 裝要求等因素有關(guān)。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞杠(柱塞) 腔封閉，并起這位活塞桿導(dǎo)向、防塵和密封的作用。后端蓋將缸筒內(nèi)腔一端封閉， 并常常起著將液壓缸與其他機(jī)構(gòu)件連接的作用。缸筒與端蓋的連接選用內(nèi)螺紋形式，該形式體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。 缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性。 目前，普遍采用的缸筒的 材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。由于缸壁較薄，鋼筒直徑較小，故采用冷拔無縫鋼 管，采用通用材料為45鋼。查表可以得到

7、：缸筒材料的屈服強(qiáng)度 s=484MP ;缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 b=610MP ;現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來引申出： 選取安全系數(shù)n=3.6，則缸筒材料的許用應(yīng)力=s/n=484/4=121MPa缸筒壁厚驗(yàn)算液壓缸的額定壓力(D12D12(MPa)式中：D1為缸筒外徑且： D1=D+2 S(mm )D為缸筒內(nèi)徑(mm )D為400mm，D1為454mm，將數(shù)值代入公式可得121 106 彎2 40。2 27 106pa4542而題目所給p 25MPa 27MPa，符合要求。2、活塞設(shè)計(jì) 活塞的材料 由于缸徑較小，故選用45鋼?；钊Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)活塞根據(jù)壓力、速度、溫度等工作條件來選用密封件的型式， 而選定的

8、密封件型式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)型式。常見的活塞結(jié)構(gòu)型式分活塞分為整體式和組合式， 組合式制作和使用比 較復(fù)雜，又因密封件的安裝要求不是很高， 而且缸徑較小，故采用整體式活塞的 結(jié)構(gòu)型式，其密封件和導(dǎo)向環(huán)分槽安裝。形式如下圖：1.1ma活塞的寬度一般由密封件、導(dǎo)向環(huán)的安裝溝槽尺寸來決定，本課題，依據(jù)結(jié) 構(gòu)要求與密封件與導(dǎo)向件的結(jié)構(gòu)，取活塞寬度 B為280mm5、活塞的密封活塞的密封選用準(zhǔn)則取決于壓力、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素。選用應(yīng)用 廣泛的O型密封圈，由于工作壓力大于10MPa，為防止密封圈被擠入間隙而損 壞，故選用為副密封件為聚四氟乙烯（PTF E）的擋圈與主密封件組合在一起使 用。這種組合式

9、密封圈顯著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象， 具有良好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長、安裝溝槽簡單、裝坼方便。 活塞桿的設(shè)計(jì)6、活塞桿桿體的選擇活塞桿的桿體分為實(shí)心桿和空心桿?？招臈U多用于d/D比值較大或桿體內(nèi)有位置傳感器等場合。而實(shí)心桿加工簡單，采用較多，故選用實(shí)心桿。活塞桿的外端是液壓缸用以與負(fù)載連接的部位， 可根據(jù)液壓缸的安裝連接形 式有多種結(jié)構(gòu)形式。本課題因液壓缸垂直安裝且活塞桿下端要裝壓板， 為方便連 接，活塞桿外端采用外螺紋（帶肩）形式。其外螺紋根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB2350-80 可選取M451.5。活塞桿材料1、因?yàn)闆]有特殊要求，所以選用 45號鋼作為活塞桿的材

10、料，本次設(shè)計(jì)中 活塞桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進(jìn)行淬火處理是必要的，淬火深度 可以在0.5 1mm左右。2、 安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 0.01mm，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(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的 軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm ，保證活塞安裝 不產(chǎn)生歪斜。3、活塞桿外圓粗糙度Ra選擇為0.3 m4、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。7、活塞桿強(qiáng)度的校核已設(shè)計(jì)活塞桿直徑為d=50mm則，42.9mm 110而活塞桿的最小直徑為45mm由設(shè)計(jì)要求有液壓缸最大行程L=640mm 查手冊有校

11、核公式為d 小 4 902 25/4所以活塞桿滿足強(qiáng)度要求8、液壓缸穩(wěn)定性校核：假設(shè)液壓缸只承受軸向載荷，則它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作 所允許的臨界負(fù)載以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸正常工作。Fk的值與活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。校 核公式為：F 丘（式中nk為安全系數(shù)，取3）n查相關(guān)手冊別結(jié)合以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，取 F k = Pmax.A2則 fk 25 90L4 53KN F 50KNnk3所以液壓缸的穩(wěn)定性滿足要求。9、活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 1、導(dǎo)向環(huán)在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對活塞桿導(dǎo)向的內(nèi)孔 ，在這對內(nèi)孔中裝導(dǎo)向環(huán)。本 設(shè)計(jì)選擇非金屬導(dǎo)向

12、環(huán)，用高強(qiáng)度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、 耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。3、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4、緩沖裝置由設(shè)計(jì)要求選擇的緩沖裝置為桿頭緩沖，緩沖由桿頭和缸底部端蓋共同作用5、排氣裝置液壓缸為雙作用，故需要兩個(gè)排氣孔，分別設(shè)置在缸的兩端。均取M16的排氣閥，具體尺寸見裝配圖。液壓缸的安裝 由設(shè)計(jì)要求有安裝方式為底座安裝，查相關(guān)手冊，選具體安裝方式為底面腳架安 裝，安裝圖形如下。致謝本學(xué)期我獨(dú)立完成了雙作用單桿活塞缸液壓缸的設(shè)計(jì)，通過本次設(shè)計(jì)的鍛 煉，使我從中受益匪淺。了解到作為一名合格的設(shè)計(jì)人員實(shí)屬不易

13、。 不僅需要具 備較為全面的專業(yè)素質(zhì)，還要具備吃苦耐勞，敢于創(chuàng)新等優(yōu)秀品質(zhì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，我得到了很大提升。在設(shè)計(jì)能力上有了很大提高。借 助老師和圖書館的幫助，我的設(shè)計(jì)比較順利的完成，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并不是 彳艮完善。在設(shè)計(jì)過程中也反映出很多問題，首先是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)十分不足，對于實(shí)際液壓 零件的要求和性能不甚了解， 對于設(shè)計(jì)人員遵循的設(shè)計(jì)流程也不熟悉。 另外本次 設(shè)計(jì)的圖紙繪制主要基于 AutoCAD ，在此過程中也多次遇到技術(shù)難題，使用制 圖軟件不夠熟練，日后我一定會好好學(xué)習(xí)，加強(qiáng)個(gè)人能力的培養(yǎng)。本次課程設(shè)計(jì)為我提供了一次難得的機(jī)會， 是一次對自己本學(xué)期所學(xué)知識的 匯總。本著認(rèn)真、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和提升自我的態(tài)度，在老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成了設(shè) 計(jì)任務(wù)。相信在本次設(shè)計(jì)中所積累的經(jīng)驗(yàn)和成果會在以后的工作中派上用場。參