液压缸设计Word文档格式.docx

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（1）液压缸内径D，活塞杆直径d的确定及绘制液压缸总图；

（2）液压泵及匹配的电动机选择；

（3）液压元件的选择；

（4）按规定机械动作要求，设计液压传动系统原理图，设计电气控制系统；

（5）液压传动装置的安装及电气控制系统的连接；

（6）调试。

2、设计参数

液压缸系统供油P=6.3Mpa；

液压缸最大推力Fmax=5KN；

缸的最大行程L=100mm；

三、液压缸主要尺寸的确定

1、液压缸工作压力的确定

液压缸的工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对于不通用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。

根据负载F=5KN,查附表7可知液压缸的工作压力为1.5~2Mpa,由附表1确定液压缸的工作压力P=2.5Mpa。

2、液压缸缸筒内径D的计算

根据已知条件，工作最大负载F=1500N，工作压力P=1.6MPa可得

液压缸内径D和活塞杆直径d的确定：

已知:

F=1500N,

=1.6MPa，

=

=39.5mm

查表得：

D=40

，d=32mm

则

故必须进行最小稳定速度的验算，要保证液压缸工作面积A必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积

又：

式中：

—流量阀的最小稳定流量，由设计要求给出。

—液压缸的最小速度，由设计要求给出。

故查表取D=63

当D=63

的时

，保证了

>

3、液压缸活塞杆直径d的确定

由已知条件可查表23.6—33（GB/T2348-1993），取d=45mm。

查表知，45钢的屈服强度

按强度条件校核：

所以符合要求。

4、液压缸壁厚的计算

液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。

液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。

从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异。

一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。

本设计按照薄壁圆筒设计，其壁厚按薄壁圆筒公式计算为：

（该设计采用无缝钢管）

[

]=100～110

（无缝钢管），取[

]=100

由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。

所以用经验法选取壁厚：

δ=8mm

5、缸体外径尺寸的计算

缸体外径

查机械手册表：

外径

取76mm

6、液压缸工作行程的确定

由于在液压缸工作时要完成如下动作

快进150

┏━━━━→┓工进50

┃┗┓工进50

┃快退┗━━━━→┓

┗━━━━━━━←━━━━━━━━━━┛

即可根据执行机构实际工作的最大长度确定。

由上述动作可知工作行程为250mm。

7、缸盖厚度的确定

一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度按强度要求可用下式进行近似计算：

式中：

D—缸盖止口内径（mm）

T—缸盖有效厚度（mm）

T≥4.74mm

8、最小导向长度的确定

当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为H，称为最小导向长度。

如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此在设计时必须保证有一定的最小导向长度。

对一般的液压缸，最小导向长度H应满足：

L—液压缸的最大行程（mm）

D—液压缸内径（mm）

取H=65mm

9、活塞宽度B的确定

活塞的宽度B一般取B=（0.6-1.0）D

即B=（0.6-1.0）×

63=（37.8-63）mm

取B=60mm

10、缸体长度的确定

液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。

缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径D的20-30倍。

即：

缸体内部长度250+55=305mm

缸体长度≤（20-30）D=（1260-1890）mm

即取缸体长度为510mm

11、液压缸进、出油口尺寸的确定

液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上，进、出油口处的流速不大于5m/s，油口的连接形式为螺纹连接或法兰连接。

根据液压缸螺纹连接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及16MPa小型系列单杆

自（GB/T2878-93）及16MPa小型系列的单杆液压缸油口安装尺寸（ISO8138-1986）确定。

进出油口的尺寸为M16x1.5。

连接方式为螺纹连接。

四：

液压缸的密封设计

液压缸要求低摩擦，无外漏，无爬行，无滞涩，高响应，长寿命，要满足伺服系统静态精度，动态品质的要求，所以它的密封与支承导向的设计极为重要，不能简单的延用普通液压缸的密封和支承导向。

因此设计密封时应考虑的因素：

1　用于微速运动（3-5mm/s）的场合时，不得有爬行，粘着滞涩现象。

2　工作在高频振动的场合的，密封摩擦力应该很小且为恒值。

要低摩擦，长寿命。

3　工作在食品加工、制药及易燃环境的伺服液压缸，对密封要求尤为突出，不得有任何的外渗漏，否则会直接威胁人体健康和安全。

4　工作在诸如冶金、电力等工业部门的，更换密封要停产，会造成重大经济损失，所以要求密封长寿命，伺服液压缸要耐磨。

5　对于高速输出的伺服液压缸，要确保局部过热不会引起密封失效，密封件要耐高温，要有良好的耐磨性。

6　工作在高温、热辐射场合的伺服液压缸，其密封件的材料要有长期耐高温的特性。

7　工作介质为磷酸酯或抗燃油的，不能用矿物油的密封风材料，要考虑他们的相容性。

8　伺服液压缸的密封设计不能单独进行，要和支承导向设计统一进行统筹安排。

（1）静密封的设计

静密封的设计要确保固定密封处在正常工作压力的1.5倍工作压力下均无外泄露。

静密封通常选用O形橡胶密封圈。

根据GB3452.1-92标准，查通用O形密封圈系列（代号G）的内径、截面及公差。

由液压缸装配草图确定：

选用63×

3.55GGB3452.1一个

36×

2.65GGB3452.1一个

（2）动密封的设计

动密封的设计直接关系着伺服液压缸性能的优劣，其设计必须结合支承导向的设计统筹进行。

活塞与缸筒之间用Y型密封圈。

根据《液压传动与控制手册》表13-23，查得用226编号的O型密封圈,其尺寸为50.39×

3.53.

活塞杆与端盖之间用Y型密封圈,它使双作用元件具有良好的性能,抗挤压性好,尺寸稳定,摩擦力小,耐磨、耐腐蚀性强.

五、支承导向的设计

伺服液压缸的支承导向装置就是为了防止活塞与缸筒、活塞活塞杆与端盖之间的直接接触,相互摩擦,产生磨损,从而达到降低摩擦,减少磨损,延长寿命,起到导向和支承侧向力的作用.

导向环的特点:

1）避免了金属之间的接触;

2）具有高的径向交荷承触力;

3）能补偿边界力;

4）具有强耐磨性和高寿命;

5）摩擦力小;

6）能抑制机械振动;

7）有良好的防尘效果,不允许外界异物嵌入;

8）保护密封件不受过分挤压;

9）导向时即使无润滑也没有液动力方面的问题;

10）结构简单,安装方便;

11）维修费用小.

导向环的作用:

导向环安装在活塞外圈的沟槽内或活塞杆导向套内圆的沟槽内,以保证活塞与缸筒或活塞杆与其导向套的同轴度,并用以承受活塞或活塞杆的侧向力,用来对活塞杆导向.

根据<

新编液压工程手册（下册）>

表24.7-13查得选用GST5908-0630的导向环.

导向套的选用为其导向长度A=（0.6-1.0）D=（37.8-63）mm,

取A=40mm

六：

防尘圈的设计

为防止落入活塞杆的尘埃，随着活塞杆的伸缩运动被带进端盖和缸筒内，从而使密封件和支承导向环受到损失和过早的磨损，所以，伺服液压缸还设计安装防尘圈。

防尘圈的选择原则：

●不给伺服液压缸增加摩擦；

●不产生爬行；

●不粘着滞涩；

●不磨损活塞杆。

防尘圈的选择不当，会引起摩擦力的增加，将保护活塞杆表面起润滑作用的粘附性油膜层刮下来，造成粘附性渗漏，这种渗漏在原理上是允许的。

防尘圈的作用：

以防止活塞杆内缩时把杂质、灰尘及水分带到密封装置区，损伤密封装置。

综上所述，经查表13-28（《液压传动与控制手册》），选用丁型无骨架防尘圈，尺寸为45mm

七：

液压缸材料的选用

1、缸筒

缸筒材料：

常用20、35和45号钢的无缝钢管。

由于缸筒要与法兰焊接在一起，故选用45号钢的无缝钢管。

缸筒和缸盖的连接方式：

法兰连接；

特点是结构较简单、易加工、易装卸，使用广泛，外形尺寸大，重量大。

缸盖的材料为HT200，液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.2-0.4um。

（1）内径用H8的配合；

（2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半；

（3）内表面母线直线度在45.0mm长度上，不大于0.03mm；

（4）缸体端面对轴线的垂直度在直径上每100mm上不大于0.04mm；

（5）缸体和端盖采用螺纹连接，用内六角螺栓。

2、活塞

活塞的结构形式应根据密封装置的形式来选择，密封形式根据工件条件而定。

3、活塞杆

（1）活塞杆的外端结构

活塞杆外端与负重连接，其结构形式根据工作要求而定。

（2）活塞杆的内端结构

活塞杆的内端与活塞连接。

所有形式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。

活塞杆与活塞之间还需安装密封，采用缓冲套的螺纹连接。

4、活塞杆导向套

活塞杆导向套装在液压缸的有杆腔一侧的端盖内，用来对活塞杆导向，其内侧装有密封装置，保证缸筒有杆腔的密封性。

外侧装有防尘圈，防止活塞杆内缩时把杂质、灰尘和水分带进密封装置区，损伤密封装置。

5、缓冲装置

当工作机构质量较大，运动速度较高时，液压缸有较大的动量。

为了减少液压缸在行程终端由于大的动量造成的液压冲击和噪音，必须采用缓冲装置。

当停止位置不要求十分准确时，可在回路中设置减速阀和制动阀，也可以在缸的末端设置缓冲装置。

八：

液压泵的选择

差动进给：

工进1：

工进2：

快退：

液压泵的参数计算：

取进油路总压力损失为

因此泵的额定压力可取

快进时泵的流量为：

工进1时泵的流量为：

工进2时泵的流量为：

根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用

型的限压式变量叶片泵，排量为

，该泵的压力调节范围为

，额定转速

。

九：

电机的选择

根据以上计算，知道快进时功率最大，故按快进时估算电机功率。

差动快进时，压力油经三位四通阀，二位二通阀1和二位二通阀2进入液压缸大腔，大腔压力

由已知条件知

于是泵的出口压力为

总效率

查手册，选用Y90S-4型电动机，其额定功率为1.1KW，额定转速为1400r/min。

课程设计小结

两周的机电液综合设计与实验终于结束了，虽然很忙碌很疲劳，但感觉收获还是蛮大的。

为了使液压缸各个结构设计的精确，我查阅了许多手册和参考书，为我以后的毕业设计打下了牢固的基础。

我几乎每天的专注和辛劳，唤回了我对液压与气压传动的重新认识，对液压缸结构的深刻理解，还有一种对设计制图工作的热情和认真态度，我的细心再次发挥了优势，我不敢说我的这份设计图一定会得优秀，但看着图纸上的每一个细节，我觉得没有枉费这两周来的心血。

同时也让我觉得大学里学到了很多知识，我的大学生活没有浪费。

参考文献

1.杨培元、朱福元。

《液压系统设计简明手册》北京，机械工业出版社1994

2.何存兴。

《液压元件》北京，机械工业出版社1982

3.雷天觉。

《新编液压工程手册》北京，北京理工大学出版社2005

4.李寿刚。

《液压传动》北京，北京理工大学出版社1981

5.张利平编著液压气动技术速查手册北京：

化学工业出版社。

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6.许福玲、陈尧明主编液压与气压传动北京：

机械工业出版社。

2007