液压缸的设计_毕业设计(编辑修改稿)

液压缸的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

弱其强度。 图图 23 (b)和 (c)所示为卡环式连接方式。 图 23 (b)中活塞杆 5 上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环 3 以夹紧活塞 4，半环 3由轴套 2套住，而轴套 2的轴向位置用弹簧卡圈 1来固定。 图 23 (c)中的活塞杆，使用了两个半圆环 4，它们分别由两个密封圈座 2套住，半圆形的活塞 3 安放在密封圈座的中间。 图 23 (d)所示是一种径向销式连接结构，用锥销 1把活塞 2固连在活塞杆 3上。 这种连接方式特别适用于双出杆式活塞。 图 23 常见的活塞组件结构形式 焦作大学 机电工程学院 6 第 3 章 液压缸的设计 简介 液压缸是液压系统中活塞杆作往复运动的工作机构。 其结构形式均为单活塞杆双作用耳环安装式。 主要用于 工程机械、运输机械、矿山机械及车辆等的液压传动。 液压缸结构如下 图 31: 图 31 液压缸结构 液压缸的设计 液压缸的设计计算： 由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸和在结构上千变万化。 尽管有一些标准件可供选用，但有时还必须根据实际需要自行设计。 下面介绍液压缸的设计计算。 (一 )主要尺寸的计算 液压缸的主要尺寸包括缸筒内径 D、活塞杆直径 d和缸筒长度 L。 根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工 作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。 活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表 31初步选取。 缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。 通常情况 L≤ (20~30)d。 计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。 主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。 同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。 表 31 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压力 p/MPa 5 5～ 7 7 焦作大学 机电工程学院 7 推荐活塞杆直径 d (～ )D (～ )D D （ 二）强度校核 强度校核的项目包括缸筒壁厚 δ 、活塞杆直径 d 和缸盖固定螺栓的直径 ds。 在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。 在高压系统中需按下列情况进行校核。 .1缸筒 壁厚 的校核 当 D/δ10 时为薄壁， δ 按下式校核 : δ 31 式中， D缸筒内径； [σ ]— 缸筒材料的许用应力， [σ ]=σ b/n， σ b 是材料的抗拉强度，一般取安全系数 n=5； py— 试验压力，当缸的额定压力 pn≤ 16Mpa 时， py =； pn16Mpa 时， py=。 当 D/δ10 时为厚壁， δ 按下式校核 : 32 因此次设计的液压缸缸体材料球墨铸铁，所以 [σ ]=310MPa， Py=34MPa，δ =，圆整后 δ =7mm .2 活塞杆的设计 (1)活塞杆直径 d 33 式中， F— 活塞杆上的作用力； [σ ]— 活塞杆材料的许用应力， [σ ]= σ b/。 活塞杆根据液压缸的工作环境及其使用性能，应选用 45钢， F=120KN, [σ ]=475MPa，数据代入 d=，圆整后 d=80mm （ 2）活塞杆长度 L 焦作大学 机电工程学院 8 根据液压缸行程，以及液压缸结构可知，活塞杆的长多为 1950mm。 (3)活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，根据工作参数，此次液压缸设计活塞杆头部应设计为阶梯轴的螺纹结构，这样可以挺高加工性能，便于安装，端部设计螺纹连接。 头部结构如图 端部连接如下图 （ 4） 活塞杆的密封与防尘 参考正规液压缸生产厂家以及此液压缸功用，次活塞杆与活塞连接选用两个 Yx轴用密封圈，两个 O 型密封圈。 与导向套选用一个 O型密封圈密封，与端盖连接选用 A型防尘圈，和一个 U型密封圈。 详见 液压缸总图。 （ 5）、 活塞杆强度的计算 活塞杆端部的负载连接点与与液压缸支撑之间的距离为 BL ，如果： BL  10d（显然这个是成立的） 就用 下式计算活塞杆强度： 焦作大学 机电工程学院 9 实际上式中的 s /n 就是材料的许用应力，之前已经给出了 45 号钢的许用应力为： [ ]= s /n=310/5=62MP 最大推力 F=118400N 于是根据式 — 28 得到活塞杆的直径： d 可知 强度符合要求。 （ 6） 活塞杆 的加工工序卡 表 33活塞杆的加工工序卡 焦作大学机电工程学院 机械加工工艺过程卡片 零件图号 零件名称 活塞杆 共 页 第 1页 材 料 牌 号 45 钢 毛 坯 种 类 铸件 每毛坯 件数 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 设 备 工 艺 装 备 铸造 时效 涂底漆 10 车端面、打中心孔 C6140 三爪卡盘 焦作大学 机电工程学院 10 20 粗车外圆到 C6140 三爪卡盘、游标卡尺 30 粗精车 N 面及其 S 端面 C6140 三爪卡盘 40 粗精车 M 面及 R 端面 C6140 三爪卡盘、游标卡尺 50 割螺纹退刀槽 C6140 三爪卡盘、游标卡尺 60 车螺纹 C6140 三爪卡盘、游标卡尺、 塞规 70 检验 游标卡尺、 塞规 80 镀后抛光 二次检验 入库 根据 液压缸的承载能力可以确定其活塞杆的直径为 80mm，因为活塞杆在工作过程中和导向套之间作相对运动，其表面粗糙度很高，达到 ，因此在精加工后还要做抛光处理。 其工序 表如表 33所示 .3 缸盖 固定螺栓 的设计 直径 ds 的设计 34 式中， F— 活塞杆上的作用力； k— 螺纹拧紧系数 ， k=~； z— 固定螺栓个数； [σ ]— 螺栓材料的许用应力， [σ ]= σ s/（ ~）， σ s为材料的屈服点。 [σ ]— 活塞杆材料的许用应力， [σ ]= σ b/。 在这次设计中，螺栓选择的材料为 20钢； [σ ]=350MPa F=120KN,Z=6 代入以上数据ds= 圆整后 ds =26mm 长度 L的设计 根据材料的剪切应力及其功用 L1=110mm 底端 L2=18mm 连接螺栓的强度计算 连接图如下： 焦作大学 机电工程学院 11 螺栓强度根据下式计算： 最大推力为： F=118400N 使用 6 个螺栓紧固缸盖，即： Z=6 螺纹外径和底径的选择： 0d =628mm 1d =22mm 系数选择： 考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取： 焦作大学 机电工程学院 12 K=3 1K = 根据式 — 20 得到螺纹处的拉应力为：  =33。