液壓差動缸回路設計-畢業(yè)設計

1、 智能10-1 趙偲審閱意見：摘要內(nèi)容應該簡要描述用什么方法設計了什么內(nèi)容，達到什么效果等，摘要內(nèi)容不能在正文中重復出現(xiàn)；關(guān)鍵詞至少5個；文章排版格式不規(guī)范，請按設計指南排版；建議將總結(jié)改成結(jié)論，即對設計的驗正；參考文獻要在文中引用位置以上標形式標注，且序號與參考文獻一致；所有設計圖紙應以附錄形式附后；參考文獻格式不規(guī)范，標準格式如下：（1）著作：序號 主要責任者著作名M其他責任者版本項出版地：出版者，出版年：引文頁碼 （2）連續(xù)出版物：序號主要責任者題名J年，卷（期）-年，卷（期）出版地：出版者，出版年（3）連續(xù)出版物中的析出文獻：序號 析出文獻主要責任者析出文獻題名J連續(xù)出版物題名：其他題

2、名信息，年，卷（期）：頁碼（4）專著中的析出文獻：序號 析出文獻主要責任者析出文獻題名C析出文獻其他責任者/專著主要責任者專著題名版本項出版地：出版者，出版年：析出文獻的頁碼（5）電子文獻：序號 主要責任者題名文獻類型標志/文獻載體類型標志出版地：出版者，出版年（更新或修改日期）引用日期獲取或訪問路徑四川交通職業(yè)技術(shù)學院本 科 畢 業(yè) 設 計論文題目： 液壓差動缸回路設計學 生： 趙 偲 專 業(yè)： 交通安全與智能控制班 級： 2010級 1 班 指導老師： 王 華 2013年 6月畢業(yè)設計任務書班級：智能10-1班 學生姓名：趙偲 學號：20103382 聯(lián)系電話設計

3、指導老師：王華 設計時間：2013年5月6月 一、設計要求：主要零件如CAD圖所示材 料：45號鋼二、 設計任務：1、液壓傳動技術(shù)的特點、發(fā)展趨勢；2、液壓差動回路的設計過程；（1）液壓差動回路總體設計；（2）差動缸的總體設計；（3）差動缸主要尺寸的確定；（4）差動缸零件的設計；（5）標準件的選?。?、主要零件的強度校核。三、設計進度（參考）：總時間：三個月1、接受任務書，收集和熟悉相關(guān)資料，理解設計任務和步驟； 2周2、液壓差動回路和差動缸的設計； 3周3、差動缸主要尺寸的確定； 3周4、差動缸零件的設計、標準件的選取； 3周5、主要零件的強度校核。 2周四、主要參考資料1、液壓與氣動技術(shù)（

4、第3版） 6、機械設計手冊4(新版)2、液壓與氣動技術(shù)速查手冊 7、液壓與氣動傳動3、機械制造基礎 8、機械設計基礎（第五版）4、機械設計基礎 9、機械設計課程設計手冊（第三版）5、新編實用液壓技術(shù)手冊 10、機械京都設計與檢測技術(shù) 摘要液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換成往復運動的液壓執(zhí)行元件。主要用于工程機械、運輸機械、車輛、機床、冶金、礦山設備、制鞋機械及塑料機械等液壓傳動中。液壓缸的種類按其作用方式可分為單作用和雙作用兩大類。按其結(jié)構(gòu)分為柱塞式、活塞式、伸縮式等，用戶可根據(jù)不同需要選用。通過本課題的設計主要是介紹液動差動缸的功能、種類和結(jié)構(gòu)形式以及制造工藝、制造材料及許用應力；了解液壓缸與馬達一樣，

5、也是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能，使學生學會設計差動缸的整個過程。通過差動回路設計，既培養(yǎng)我們電腦繪圖能力，又鍛煉我們對液壓工作原理認識、差動液壓缸設計、校核及液壓站的整體設計。關(guān)鍵字：液動差動缸 ;差動回路設計目錄 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc1711 摘要 PAGEREF _Toc1711 3 HYPERLINK l _Toc22177 目錄 PAGEREF _Toc22177 4 HYPERLINK l _Toc4779 前言 PAGEREF _Toc4779 6 HYPERLINK l _Toc9943 1 緒論 P

6、AGEREF _Toc9943 7 HYPERLINK l _Toc28073 1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展 PAGEREF _Toc28073 7 HYPERLINK l _Toc15013 1.2液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc15013 7 HYPERLINK l _Toc11526 1.3 液壓傳動的特點 PAGEREF _Toc11526 9 HYPERLINK l _Toc20692 1.4 液壓傳動系統(tǒng)在機械工業(yè)中的應用 PAGEREF _Toc20692 10 HYPERLINK l _Toc8135 1.5 速度控制回路 PAGEREF _Toc8135 11 HYPE

7、RLINK l _Toc16967 2 差動回路總體設計 PAGEREF _Toc16967 13 HYPERLINK l _Toc12652 2.1差動回路的設計總圖 PAGEREF _Toc12652 13 HYPERLINK l _Toc4609 2.2 差動回路的工作原理 PAGEREF _Toc4609 13 HYPERLINK l _Toc4196 2.3各元件的選取及其作用 PAGEREF _Toc4196 14 HYPERLINK l _Toc30279 3.1差動缸的設計總圖 PAGEREF _Toc30279 16 HYPERLINK l _Toc7467 3.2差動缸的工

8、作原理 PAGEREF _Toc7467 16 HYPERLINK l _Toc27588 4 差動缸主要尺寸的確定 PAGEREF _Toc27588 18 HYPERLINK l _Toc3933 4.1 缸筒直徑及長度 PAGEREF _Toc3933 18 HYPERLINK l _Toc10970 4.2 活塞桿直徑 PAGEREF _Toc10970 19 HYPERLINK l _Toc26680 4.3 活塞的直徑及寬度 PAGEREF _Toc26680 19 HYPERLINK l _Toc22670 5差動缸零件的設計 PAGEREF _Toc22670 19 HYPER

9、LINK l _Toc18026 5.1 缸體 PAGEREF _Toc18026 19 HYPERLINK l _Toc22442 5.2活塞 PAGEREF _Toc22442 20 HYPERLINK l _Toc3361 5.3 前端蓋 PAGEREF _Toc3361 21 HYPERLINK l _Toc1030 5.4 缸底 PAGEREF _Toc1030 23 HYPERLINK l _Toc8366 5.5活塞桿 PAGEREF _Toc8366 23 HYPERLINK l _Toc12575 6標準件的選取 PAGEREF _Toc12575 24 HYPERLINK

10、l _Toc19778 6.1螺釘、螺母 PAGEREF _Toc19778 24 HYPERLINK l _Toc20068 6.2墊圈 PAGEREF _Toc20068 24 HYPERLINK l _Toc20620 6.3密封圈 PAGEREF _Toc20620 25 HYPERLINK l _Toc26333 7主要零件的強度校核 PAGEREF _Toc26333 27 HYPERLINK l _Toc1340 7.1鋼筒壁厚 PAGEREF _Toc1340 27 HYPERLINK l _Toc7962 7.2鋼底壁厚1 PAGEREF _Toc7962 27 HYPERL

11、INK l _Toc26557 7.3桿徑 PAGEREF _Toc26557 28 HYPERLINK l _Toc11150 7.4缸底、缸蓋連接螺紋的底徑 PAGEREF _Toc11150 28 HYPERLINK l _Toc9635 7.5液壓缸穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc9635 29 HYPERLINK l _Toc19130 總結(jié) PAGEREF _Toc19130 31 HYPERLINK l _Toc13727 致謝 PAGEREF _Toc13727 32 HYPERLINK l _Toc27105 參考文獻 PAGEREF _Toc27105 33前言由于液壓

12、傳動與其他傳動方式相比較，具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無極調(diào)速、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，被廣泛應用于工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車工業(yè)、軍事機械、船舶機械、智能機械、航空航天等領(lǐng)域。尤其是在當今我國大力發(fā)展的航空航天、海洋開發(fā)等技術(shù)中，液壓傳動更有不可代替的優(yōu)勢。在工業(yè)生產(chǎn)的各個部門應用液壓傳動技術(shù)的出發(fā)點是不盡相同的。比如，工程機械、礦山機械、壓力機械、和航空工業(yè)中采用液壓傳動的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、輸出力大；機床上采用液壓傳動是取其能在工作過程中方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)頻繁換向，易于實現(xiàn)自動化的特點。液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，因其結(jié)構(gòu)簡單、設計入門比較容

13、易，它的設計、選用、制造和維修等工作也越來越被人們所重視；但其易出故障并難以找出故障原因，同時液壓缸是液壓系統(tǒng)的最重要的一個環(huán)節(jié)，液壓缸性能的優(yōu)劣直接影響到機械的工作性能，因此液壓缸的設計在液壓傳動中占有很重要的地位。此次設計為液壓系統(tǒng)中差動回路和差動缸的設計，設計的第一章主要介紹了液壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況、發(fā)展趨勢、特點及在機械工業(yè)中的應用；在第二章和第三章當中主要介紹了本次設計的設計結(jié)構(gòu)總圖、差動回路和差動缸的工作原理，以及各零件的設計和計算。由于理論知識淺薄，水平有限，錯誤之處在所難免，懇望老師批評指正。 編者1 緒論1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展液壓傳動技術(shù)的發(fā)展從法國帕斯卡提出著名的液體靜壓傳遞原

14、理到現(xiàn)在已經(jīng)有350多年的歷史了，它之所以不像機械傳動和電器傳動那樣普及和被人們熟知，是因為液壓傳動本身的特殊性致使其發(fā)展和普及較為緩慢。從帕斯卡原理的建立，到1975年英國布拉瑪制造出用水作為傳動介質(zhì)的第一臺水壓機并用于工程實際就經(jīng)歷了150年。液壓傳動技術(shù)的發(fā)展是與石油化學工業(yè)、金屬工業(yè)、機械、電子制造工業(yè)及流體力學和其他相關(guān)科學發(fā)展是緊密聯(lián)系在一起的。所以直到20世紀初，液壓傳動技術(shù)從理論到實際應用才基本成熟，30年代才形成了包括液壓泵、液壓馬達、液壓缸和控制閥為主要元件的設計和生產(chǎn)能力并應用于民事和軍事裝備中。到60年代，液壓技術(shù)進入了廣泛的發(fā)展階段，除了通用液壓與氣動元件的通用化、系

15、列化、標準化設計和制造外，液壓與氣動伺服控制元件及系統(tǒng)、比例技術(shù)的研發(fā)和使用也比較普遍。如各種金屬和非金屬加工機床、工程機械、艦艇、飛機、火炮、工業(yè)機器人等自動和半自動控制與動力驅(qū)動中廣泛的應用了液壓技術(shù)。時至今日，液壓元件的工作壓力在3242Mpa已非常普遍，100Mpa以上已不是新鮮事。21世紀，液壓技術(shù)的普及和應用標志著一個國家的基礎工業(yè)的發(fā)展水平。我國液壓工業(yè)經(jīng)歷了50年，尤其是近20多年的產(chǎn)品研發(fā)、對外技術(shù)交流、技術(shù)引進和消化吸收，到處可見到液壓設備在運轉(zhuǎn)，初步體現(xiàn)我國液壓工業(yè)已具有一定規(guī)模。但從整體來看，我們與世界工業(yè)強國相比仍有一定差距，因此，大力普及教育和技術(shù)培訓，對于推動我國

16、液壓技術(shù)發(fā)展、提升基礎工業(yè)水平具有重要意義。1.2液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢液壓傳動技術(shù)是以礦物油、水和乳化液等液體為工作介質(zhì)的流體傳動，它具有重量輕、效率高、能無極調(diào)速、易于實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點，現(xiàn)代工業(yè)中液壓技術(shù)幾乎應用于所有機械設備驅(qū)動、傳動和控制中，從某種意義上可以說，幾乎在各類現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中都可以看到液壓傳動技術(shù)的應用?，F(xiàn)代液壓技術(shù)正在繼續(xù)向以下幾個方面發(fā)展。1、減少損耗，充分利用能量液壓技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換過程中，總存在損耗。為減少能量的損失，必須解決下面幾個問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失；減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量；采用靜壓技術(shù)和

17、新型密封材料，減少摩擦損失；改善液壓系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。2、泄漏控制 泄漏控制包括：防止液體泄漏到外部造成環(huán)境污染和外部環(huán)境對系統(tǒng)的侵害兩個方面。今后，將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化和復合化的元件和系統(tǒng)，實現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄漏管接頭，電機油泵組合裝置等。無泄漏將是世界液壓界今后努力的重要方向之一。3、污染控制 過去，液壓界主要致力于控制固體顆粒的污染，而對水、空氣等的污染控制往往不夠重視。今后應重視解決：嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染，發(fā)展封閉式系統(tǒng)，防止外部污染物侵入系統(tǒng)；應改進元件和系統(tǒng)設計，使之具有更大的耐污染能力。同時開發(fā)耐污染能力

18、強的高效濾材和過濾器。研究對污染的在線測量；開發(fā)油水分離凈化裝置和排濕元件，以及開發(fā)能清除油中的氣體、水分、化學物質(zhì)和微生物的過濾元件及檢測裝置。4、主動維護 開展液壓系統(tǒng)的故障預測，實現(xiàn)主動維護技術(shù)。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的開發(fā)研究，建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機和知識庫中的知識，推算出引起故障的原因，提出維修方案和預防措施。要進一步開發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自校正，在故障發(fā)生之前進行補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。5、機電一體化 機電一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動輸出力大、慣性小

19、、響應快等優(yōu)點，其主要發(fā)展動向如下：液壓系統(tǒng)將由過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，同時對壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實現(xiàn)標準化；提高液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更適應機電一體化需求，發(fā)展與計算機直接接口的高頻、低功耗的電磁電控元件；液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電控液壓泵，可實現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)軟啟動、合理分配功率、自動保護等；借助現(xiàn)場總線，實現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護。6、液壓CAD技術(shù) 充分利用現(xiàn)有的液壓CAD設計軟件，進行二次開發(fā)，建立知識庫信

20、息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設計-制造-銷售-使用-設計的閉環(huán)系統(tǒng)。將計算機防真及適時控制結(jié)合起來，在試制樣機前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達到最佳設計效果。下一個目標是，利用CAD技術(shù)支持液壓產(chǎn)品到零部件設計的全過程，并把CAD/CAM/CAPP/CAT，以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造系統(tǒng)（CIMS），使液壓設計與制造技術(shù)有一個突破性的發(fā)展。7新材料、新工藝的應用 新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂敷料，可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護環(huán)境，研究采用生物降解迅速的壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。鑄造工藝的發(fā)展，將促進液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥

21、體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內(nèi)部流動，減少壓力損失和降低噪聲，實現(xiàn)元件小型化。1.3 液壓傳動的特點 1 優(yōu)點（1） 拖動能力 液壓傳動最突出的優(yōu)點是輸出力大、重量輕、慣性小以及輸出剛度大，可以用以下指標來表示：功率質(zhì)量比大 這意味著同樣功率的控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)體積小、重量輕，這是因為機電元件，例如電動機由于受到磁性材料飽和作用的限制，單位質(zhì)量的設備所能輸出的功率比較小，液壓系統(tǒng)可以通過提高系統(tǒng)的壓力來提高輸出功率，這是只受到機械強度和密封技術(shù)的限制。在典型情況下，發(fā)動機和電動機的功率質(zhì)量比僅為165W/Kg左右，而液壓泵和液壓馬達可達1650W/Kg，是機電元件的十倍。在航空、航天技術(shù)

22、的領(lǐng)域應用的液壓馬達可達6600W/Kg；作直線運動的動力裝置將更加懸殊，從單位面積輸出力來看，液壓缸的輸出力一般可達到700-3000N/cm2，而直流直線式電動機的輸出力僅為30 N/cm2左右。力質(zhì)量比 液壓缸的力質(zhì)量比一般為13000N/Kg，而直流直線式電動機僅為130 N/Kg。一般回轉(zhuǎn)式液壓馬達的轉(zhuǎn)矩慣量比是同容量電動機的10-20倍，一般液壓馬達為61X10 Nm/(Kgm )（近年來發(fā)展的無槽電動機具有很高的轉(zhuǎn)矩慣量比，同液壓馬達相當）。轉(zhuǎn)矩慣量比大，意味著液壓系統(tǒng)能夠產(chǎn)生大的加速度，也就是說時間常數(shù)小，響應速度快，具有優(yōu)良的動態(tài)品質(zhì)。（2） 控制方式性能液壓傳動在組成控制系

23、統(tǒng)時，與機械裝置相比，其主要優(yōu)點是操作方便、省力，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間的自由度大，易于實現(xiàn)自動化，且能在很大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，轉(zhuǎn)動比可達到100：1至2000：1。如與電氣控制相配合，可較方便地實現(xiàn)復雜的程序動作和遠程控制。此外，流體傳動還具有傳遞運動均勻平穩(wěn)，反應速度快，沖擊小，能高速啟動、制動和換向；易于實現(xiàn)過載保護；流體控制元件標準化、系列化和通用化程度高，有利于縮短機器的設計、制造周期和降低制造成本。缺點傳動介質(zhì)易泄漏和可壓縮性回路傳動比不能嚴格保證；由于能量傳遞過程中壓力損失和泄漏的存在，使轉(zhuǎn)動效率低；流體傳動裝置不能在高溫下工作；流體控制元件制造精度高以及系統(tǒng)工作中發(fā)生故障不易診斷等。

24、1.4 液壓傳動系統(tǒng)在機械工業(yè)中的應用機械工業(yè)各部門使用液壓傳動的出發(fā)點是不盡相同的：有的是利用它在動力傳遞上的長處，比如工程機壓力機械和航空工業(yè)采用液壓傳動的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、輸出功率大：有的是利用它在操作控制上的優(yōu)點，如機床上采用液壓傳動時取其能在工作過程中實現(xiàn)無極變速、易于實現(xiàn)頻繁換向、易于實現(xiàn)自動化等。此外，不同精度要求的主機也會選用不同形式的液壓傳動裝置。在機床上，液壓傳動常應用在以下的一些裝置中。1、進給運動傳動裝置磨床砂輪架和工作臺的進給運動大部分采用液壓傳動；車床、六角車床、自動車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架，刨床、銑床、組合機床的工作臺等的進給運動也都可以采用液壓

25、傳動。這些部件有的要求快速移動，有的要求慢速移動，有的則既要求快速移動也要求慢速移動。這些運動多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無極調(diào)速；有的要求持續(xù)進給，有的要求間歇進給；有的要求在負載變化下速度保持恒定，有的要求有良好的換向性能，等等。所有這些要求都可以用液壓傳動來實現(xiàn)。2、往復主體運動傳動裝置龍門刨床的工作臺、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要作高速往復直線運動，并要求換向沖擊小、換向時間短、能耗低，因此都采用液壓傳動。3、仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成，其精度可達0.01-0.02mm。此外，磨床上的成型砂輪修正裝置和標準絲杠校正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。4、

26、輔助裝置機床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操作裝置、絲杠螺母間隙消除裝置、垂直移動部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動后，有利于簡化機床結(jié)構(gòu)，提高機床自動化程度。5、靜壓支撐重型機床、高速機床和高精度機床上的軸承、采用液壓靜壓支撐后，可以提高工作平穩(wěn)性和運動精度。1.5 速度控制回路液壓系統(tǒng)中，為了滿足運動部件不同速度的要求，執(zhí)行元件的速度應該能夠調(diào)節(jié)和控制。實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制速度的回路稱速度控制回路。速度控制回路分快速運動回路、調(diào)速回路和快慢速換接回路?？焖龠\動回路也稱為增速回路。這種回路是用以控制執(zhí)行元件快速運動，縮短輔助時間，提高工作效率。實現(xiàn)快速運動的回路有多

27、聯(lián)泵供油、蓄能器快速放油、變量泵大排量供油、差動缸差動連接和增速缸的快速運動回路等。差動快速回路：如右圖所示，其特點為當液壓缸前進時，活塞從液壓缸右側(cè)排出的油再從左側(cè)進入液壓缸，增加進油處的一些油量，即和泵同時供應液壓缸進口處的液壓油，可使液壓缸快速前進，但使液壓缸推力變小。調(diào)速回路是對執(zhí)行元件運動速度進行調(diào)節(jié)的回路。主要有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速、容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速。液壓缸：液壓馬達：由上兩式可知，改變液壓缸、液壓馬達的流量、排量和作用面積，都能改變其速度。節(jié)流調(diào)速改變 容積調(diào)速改變 容積節(jié)流調(diào)速同時改變和 2 差動回路總體設計2.1差動回路的設計總圖 圖2-11箱體 2液位計 3粗過濾器 4空氣濾

28、清器 5精過濾器 6截止閥 7蓄能器 8差動缸 9二位三通電磁換向閥 10二位四通電磁換向閥 11單向閥 12先導式溢流閥 13軸向柱塞泵 14二位二通電磁換向閥 15聯(lián)軸器 16電機2.2 差動回路的工作原理表2-2動作循環(huán)表工作循環(huán)1YA2YA3YA快進工進+快退+原位如圖，當1YA斷電，2YA斷電，3YA斷電。液壓泵輸出的油液經(jīng)過溢流閥調(diào)壓后，使單向閥開啟，向蓄能器充液，這時高壓截止閥關(guān)閉，蓄能器充滿后，油液經(jīng)過二位四通換向閥流向液壓缸左腔，在液壓力的作用下液壓缸右腔油液經(jīng)過二位三通閥返回液壓缸左腔，由于液壓缸左腔流量增加，所以活塞桿的伸出速度也加快了?；钊麠U到達一定位置后執(zhí)行工進，活塞

29、桿伸出速度減慢，直到活塞桿完全伸出。然后需要活塞桿在這個位置停留一段時間，由于液壓系統(tǒng)有沿程壓力損失，蓄能器開始工作，使系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定，單向閥這時起隔離高低壓的作用；3YA得電，液壓泵卸荷，以達到節(jié)能的作用。當1YA得電，2YA得電，3YA斷電，二位四通電磁換向閥、二位三通電磁換向閥和二位二通電磁換向閥換向，蓄能器和液壓泵同時向液壓缸供油，活塞桿快速退回，左腔油液流向油箱，這樣形成一個循環(huán)系統(tǒng)。2.3各元件的選取及其作用一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即能源元件、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)控制元件、輔助元件和工作介質(zhì)。1. 能源元件 作用將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，此指液壓系統(tǒng)中的柱塞泵，電機

30、提供動力源，通過聯(lián)軸器傳遞至柱塞泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。2. 執(zhí)行元件 作用是使液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，差動缸驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉(zhuǎn)運動。3. 調(diào)節(jié)控制元件 用以控制工作介質(zhì)的壓力、流量和流動方向。截止閥開啟時，閥瓣的開啟高度，為公稱直徑的25%30%時，流量已達到最大，表示閥門已達全開位置。所以截止閥的全開位置，應由閥瓣的行程來決定。具有以下優(yōu)點：a.結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修比較方便；b.工作行程小，啟閉時間短；c.密封性好，密封面間磨擦力小，壽命較長。 二位二通電磁換向閥，在回路中起卸荷作用。二位三通、二位四通電磁換向閥，控制執(zhí)行元件換向。 單向閥，正向?qū)?，反向截止，反向關(guān)閉時

31、無泄漏，使得整個液壓系統(tǒng)穩(wěn)定。 溢流閥，控制進口壓力，當進油口與排油口壓力差大于其調(diào)壓彈簧力開始工作，性能要求：a.定壓精度高；b.靈敏度高；c.工作平穩(wěn)，無噪聲。4. 輔助元件 油箱：儲存液壓系統(tǒng)所需足夠的油液、散發(fā)油液中的熱量、沉淀的污染物、釋放溶入油液中的氣體，一般固定作業(yè)和行走作業(yè)機械均采用開式油箱。液位計，測量油箱中油液量，來決定是否向油箱中添加油液。粗、精濾器，液壓油中往往含有顆粒狀雜質(zhì)，會造成液壓元件相對運動表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)流孔口堵塞，使系統(tǒng)工作可靠性大為降低。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。(1) 泵入口的吸油粗濾器用來保護泵，為了減小吸

32、油阻力、防止產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，此處的過濾器精度不可太高，采用網(wǎng)式或線式過濾器即可，濾油器的過濾能力應為泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過0.025MPa。(2) 泵出口油路上的高壓濾油器出油口安裝濾油器是為了保護閥類元件，過濾精度要求高，一般在(5 40)m。由于壓力高，應選擇帶報警器的過濾器。其額定壓力和流量于閥類元件相等，p 0.35 Mpa?？諝鉃V清器，起到濾除空氣中灰塵、砂粒的作用，保證氣缸中進入足量、清潔的空氣。蓄能器，安全保護，可以儲存或吸收系統(tǒng)中具有一定壓力的油液。當系統(tǒng)需要時，儲存的油液再次釋放出來，因此蓄能器可以用作輔助動力源、應急油源、用于系統(tǒng)保壓、吸收振動和沖擊。3 差動缸的

33、總體設計3.1差動缸的設計總圖圖3-11活塞桿 2前端蓋 3螺母 4缸體 5O型密封圈 6缸頭 7軸用彈性擋圈-A 8卡鍵冒 9卡鍵 10Yx密封圈 11支撐帶 12法蘭 13O型密封圈 14密封圈 15支撐帶 16防塵圈3.2差動缸的工作原理無桿腔進油時， 進給速度 有桿腔進油時， 退回速度2=4q/(D2d2)。在設計單桿活塞式液壓缸時，先要確定往復運動的速度比。 根據(jù) 當 時， 具有 的液壓缸稱為差動式液壓缸。差動式液壓缸經(jīng)過差動連接后，其進給速度與非差動連接時的退回速度相同。差動式液壓缸工作原理如下圖 圖3-2差動式液壓缸在差動連接時的推力用表示 差動式液壓缸差動連接時的進給速度用表示

34、 上兩式表明：差動連接時液壓缸的推力比非差動連接時小，速度比非差動連接時大，正好利用這一點，可使在加大油液流量的情況下得到較快的運動速度，這種連接方式被廣泛應用于組合機床的液壓動力滑臺和其他機械設備的快速運動中。 4 差動缸主要尺寸的確定4.1 缸筒直徑及長度鋼筒內(nèi)徑D的確定方法有兩種方法。其一是根據(jù)驅(qū)動的最大負載F來確定。其二是運動速度v和已知流量q來確定。如果液壓缸驅(qū)動負載是主要目的，則以第一種計算；如果強調(diào)速度，則以第二種計算。以單桿活塞式液壓缸為例。當無桿腔進油，有桿腔回油，且回油背壓P2=0時，有 （3-1） （3-2）此次設計則是強調(diào)驅(qū)動負載，所以選擇第一種計算方式；任務中沒有要求

35、驅(qū)動負載，定為F=90000N，P1=15MPa=87cm應按標準進行圓整，見新編實用液壓技術(shù)手冊表5-2（液壓與氣壓傳動表1.11） D=90cm缸筒長度L0（2030）D,選取缸筒長度L0=196cm4.2 活塞桿直徑此次設計的為差動缸，所以，則活塞桿直徑=63.64cm應按標準進行圓整，見新編實用液壓技術(shù)手冊表5-2（液壓與氣動傳動表1.12）d=63cm4.3 活塞的直徑及寬度由于缸筒的內(nèi)徑D=90cm，所以活塞的直徑D=90cm。而活塞的寬度B=(0.61)D=5490，取B=66cm 5差動缸零件的設計5.1 缸體 （一）. 缸體材料的選擇：缸體材料應具有足夠的強度、良好的澆鑄性和

36、切削性，且價格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍，因為鋁合金缸體重量輕，導熱性良好，冷卻液的容量可減少。由于差動缸缸體對材料的要求很高，因此選擇調(diào)質(zhì)45號鋼。所謂調(diào)質(zhì)，即淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝。調(diào)質(zhì)件大都在比較大的動載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)或剪切的作用，有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等?？傊?，零件處在各種復合應力下工作。這類零件主要為各種機器和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機床、汽車和拖拉機等制造工業(yè)中用得很普遍。尤其是對于重型機器制造中的大型部件，調(diào)質(zhì)處理用得更多。在機械產(chǎn)品中的調(diào)質(zhì)件，因其受力條件不

37、同，對其所要求的性能也就不完全一樣。一般說來，各種調(diào)質(zhì)件都應具有優(yōu)良的綜合力學性能，即高強度和高韌性的適當配合，以保證零件長期順利運作。（二）. 缸體的設計及分析缸體兩端分別以缸蓋和缸底相連，構(gòu)成密封的壓力腔。因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)。因此，在設計缸筒結(jié)構(gòu)時，應根據(jù)實際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的連接形式，缸筒的內(nèi)外徑應根據(jù)標準進行圓整。以下就是本次設計的缸筒結(jié)構(gòu)，缸底與缸筒采用焊接的形式，所以要設計焊接槽，本次選用的是V型焊接槽。缸蓋與缸筒采用法蘭連接形式，法蘭的厚度為30cm，注意，要保證法蘭與缸蓋的設計一致，不然難以裝配。圖 5-1 缸體如圖5-1為差壓缸的缸體，

38、由于為活塞運動，因此選擇間隙配合，選擇精度為H8/f7，內(nèi)徑選作基準，大小90mm，上偏差為+0.087mm，下偏差為0，由于選作基準，要求粗糙度0.8；外徑110mm，與內(nèi)徑同軸度在0.05內(nèi)；缸體總長196mm，兩端面的垂直度與內(nèi)徑0.025內(nèi)，內(nèi)徑口倒角15，粗糙度1.6；其他設計尺寸如上圖所示。5.2活塞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)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。圖 5-2活塞如圖5-2為差動

39、缸活塞，選取材料45號缸，活塞外徑90mm，上偏差-0.0123，下偏差-0.036，粗糙度0.8；選取活塞最小內(nèi)徑為基準，大小40，上偏差+0.026，下偏差0，粗糙度1.6；外徑與上密封圈處均與最小內(nèi)徑同軸度0.04內(nèi)；活塞寬度66mm，上偏差0，下偏差-0.02；與基準面垂直度0.1，粗糙度1.6，兩端面平行度0.04內(nèi)，其他設計尺寸如圖所示5.3 前端蓋缸蓋的作用：起固定作用，支撐活塞和活塞桿運動，同時也起保護作用，防止空氣或者外界雜質(zhì)進入液壓缸工作腔，影響油液質(zhì)量和活塞的往復運動，從而影響傳動效果。設計圖面分析 圖 5-31. 圖面分析如圖5-3為差動缸前段蓋，選材45號鋼，選取缸蓋

40、內(nèi)徑為基準，大小63mm，上偏差+0.039，下偏差0，要求表面質(zhì)量一般，粗糙度為6.3；考慮到壓力比較大，選取厚度104mm，查機械設計課程設計手冊42頁，螺栓選取M16，8個，沉孔28mm，深20mm；油口M16，螺距1.5，深度為29，表面锪平25mm，其他設計如上圖所示。鍍裝飾鉻，具有結(jié)合力強、外觀漂亮、槽液穩(wěn)定、適合于批量生產(chǎn)等特點。5.4 缸底缸底分為平缸底，橢圓缸底，半球形缸底。圖5-4圖面分析如圖5-4為差動缸缸底，選材45號鋼，選取缸底內(nèi)徑為基準，大小65mm，上偏差+0.087，下偏差0，要求表面質(zhì)量較高，粗糙度為3.2；考慮到壓力比較大，選取厚度60mm，查機械設計課程設

41、計手冊42頁，油口M16，螺距1.5，深度為22，表面锪平24mm，其他設計如上圖所示。5.5活塞桿活塞桿式液壓缸傳遞力的主要零件，它要承受拉力、壓力、彎曲力和震動沖擊等多種作用，必須有足夠的強度和剛度?；钊麠U一般都設計有螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)，這些部位往往是活塞桿上的危險截面，為了保證其強度，要進行計算?；钊麠U的外端頭部與負載拖動機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作中產(chǎn)生偏心負載力，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(gòu)，本次設計的活塞桿端部選用外螺紋的結(jié)構(gòu)形式。圖5-5圖面分析如圖5-5為差動缸的活塞桿，選材45號鋼，要求活塞桿桿徑部分同活塞與活塞桿連

42、接部分同軸度為0.04。要求活塞桿表面質(zhì)量很高，粗糙度為0.8。6標準件的選取6.1螺釘、螺母參照機械設計課程設計手冊42頁選取，固定缸蓋螺釘選取M16，公稱長度根據(jù)設計選取66mm，螺釘需要鍍鋅鈍化。6.2墊圈參照48頁，因與M16螺釘配合，選取大小M16的標準彈簧墊圈，公稱厚度選取3.2mm，而在固定活塞桿處選取止動墊圈大小M24。6.3密封圈密封件用來防止系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏，以及外界灰塵和異物的侵入，保證系統(tǒng)建立必要壓力。參照機械設計課程設計手冊90頁，如O型密封圈77.532.55.3，表示內(nèi)徑為32.5mm，截面直徑5.3mm；YX型密封圈70.758.714，表示內(nèi)徑58.7mm，

43、外徑70.7mm，厚度14mm。本次設計用到兩種規(guī)格的O型密封圈，一種用在活塞與活塞桿連接處，選用的是35.52.65;一種用在缸蓋與缸筒連接處，選用的是852.65; 還用了Yx密封圈，規(guī)格為D907814,防塵圈，規(guī)格為UN63/719。對密封裝置的要求：1、在一定的工作壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能（密封性）；2、與運動件之間摩擦系數(shù)要小（耐磨性）；3、壽命長，不易老化，抗腐蝕能力強（使用壽命長）；4、制造容易，維護使用方便，價格低廉（經(jīng)濟性）。常用的密封件：O 型密封圈特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，應用最廣，常用于低壓用途：動密封、靜密封，軸用（在軸上開密封槽） 孔用（在孔內(nèi)開密封槽）

44、密封原理：在間隙處產(chǎn)生接觸壓應力。密封溝槽尺寸確定（查機械設計手冊）一般動密封工作壓力大于10Mpa，靜密封工作壓力大于32MPa，應在低壓側(cè)加裝墊圈。V型密封圈圖 6-3-1組成：成組使用，由壓環(huán)、密封圈和支撐環(huán)組成，增加密封效果應用：工作壓力大于60MPa、溫度為-3080，軸孔間的動密封。唇形密封圈 （Y 型、Yx型）應用廣泛 圖 6-3-2Y 型：等高唇 Yx型：非等高唇（改進型）密封原理：密封圈受油壓作用使兩唇張開并貼緊在軸或孔的表面實現(xiàn)密封。適用于壓力不大于40MPa、工作溫度-3080新型密封圈，防塵圈。7主要零件的強度校核7.1鋼筒壁厚當 時，按薄壁鋼筒計算公式校核式中 -鋼筒壁厚(m)； -試驗壓力 , 是液壓缸的額定工作壓力（MPa）； -缸筒內(nèi)徑(m)； -鋼筒材料的許用應力。= 材料抗拉強度（Mpa） 安全系數(shù)，安全系數(shù)n = 5。當 時用下式校核當 時，用下式校核式中符號同前。鋼筒厚度選取mm，選取第二種方式校核：試驗壓力MPa； 查機械設計基礎123頁知：45鋼的抗拉強度MPa，鋼筒許用應力MPa所以選取壁厚mm滿足強度要求。7.2鋼底壁厚1對于平缸底，缸底無孔 ,mm取缸底厚度。1=60cm7.3桿徑式中