毕业论文-液压缸
1 绪论
1.1课题简介
金属材料的产量和技术含量是一个国家国民经济实力的重要标志。其中板材的应用最为广泛。板材产品薄而宽的断面决定了板材产品在生产和应用上有其特有的优越条件。从生产上讲，板材生产方法简单，便于调正，便于改换规格，同时生产效率高、重量轻。其中，槽型板的应用也相当广泛。槽形板是一种梁板结合的构件。肋设于板的两侧，相当于小梁，用来承受板的荷载。为便于搁置和提高板的刚度，在板的两端常设端肋封闭。跨度较大的板，为提高刚度，还应在板的中部增设横肋。由于槽型板的诸多优点，被大量应用于工业、建筑业、桥梁建设等很多方面。近年来随着科学技术的不断发展，液压式槽型弯板机也得到广泛的使用，而且已经投入了实际生产中。
本课题通过对所要加工板料的尺寸和形状要求，设计了具体可行的液压式槽型弯板机，其结构简单，采用了液压系统控制具有性能稳定、动作平稳、速度控制方便等优点。
1.2本课题主要任务
课题内容：本课题是液压式槽型弯板机的结构设计，以槽型弯板机主要加工的平板壁厚3~5mm为主参数，通过计算设计出弯板机的结构。
该课题主要要求设计的机构操作简单方便、安全可靠。用计算机绘图软件完成整体方案及主要零部件设计，且方案合理，可行。设计者必须复习机械设计、液压传动等有关的专业知识，收集整理设计所需的资料，并且通过对文献资料的查找和阅读，且结合实际的问题进行设计。本课题对液压式槽型弯板机工件折弯的工艺要求进行必要的研究，并在此设计原理的基础上确定了该弯板机的工作控制程序，整理设计资料，认真编写毕业设计说明书。同时，画出液压系统原理图，主体结构装配图和主要零件图。
2. 液压式槽型弯板机的现状及使用
2.1 液压式槽型弯板机的发展现状
弯板机使用简单的模具可对金属板材进行各种角度的直线弯曲。已获得所需的金
属板材制件。操作简单，模具通用性强，运行成本低，因此获得广泛的应用。目前，液压式弯板机已经取代了机械式弯板机。液压式弯板机的优点在于有较大的工作行程，在行程的任一点都可以产生最大公称力；折弯行程、压力、速度可调，易于实现数控：可实现快速趋近，慢速折弯，符合工件的工艺要求；采用多缸同步系统，极大地提高了折弯精度。并实现了弯板机的多台联动，拓宽了弯板机的工艺范围。数控液压式板料弯板机是问世最早，应用最广泛，国内生产企业最多的金属板材加工机床。
“十五”期间，中国数控液压式弯板机已经进入国际先进水平的行列。目前，数控液压式弯板机普遍采用BOSCH公司或HOERBIGER公司的数字式闭路液压系统和DELEM公司或CYBELEC公司的专用数控系统；采用动态压力补偿系统，侧梁变性补偿系统，温度补偿系统，板材厚度及反弹在线检测和修正系统，保证受力状态下工作台与滑块相对位置的精确性；成熟完善的工艺软件，自动编程功能及彩屏显示，可实现多种折弯工件的工艺储存与轮番生产；滑块的最大空程速度和工作速度分别达到了100毫米/秒和10毫米/秒，大大提高了弯板机的的工作效率；多轴数控保证了板料的精确送进。
不过近年来，数控板料弯板机出现了有液压驱动向机械传动回归的动向。这种回归不是机械传动简单地代替液压驱动，而是采用伺服电机带动滚珠丝杆直接驱动折弯滑块，形成新型数控板料弯板机。伺服电机直接驱动的优点在于，能耗，噪音，污染以及制造维修成本大为降低，同时，机床的可靠性，工作速度和效率得以提高。该类数控弯板机滑块速度可达100毫米/秒，折弯速度10-15毫米/秒，回程速度70毫米/秒；滑块定位精度为0.035毫米，重复定位精度为0.01毫米。至此，我国的数控液压板料弯板机在计数层面上已具备了网络化的条件，并开始出现向网络化和单元化发展的趋势。
2.2 现有液压式槽型弯板机的产品介绍
2.2.1 CP系列电眼同步数控液压折弯机
CP系列液压折弯机是上动式的数控液压折弯机，它通过伺服比例阀上的各类阀门的动作来驱动左右油缸伸长与返回，这过程中带动机器活动梁的上升与下降。活动梁的同步运作是结合了电子尺讯号反馈及伺服比例阀发出的流量，通过瑞士Cybelec数控系统完成。数控操作器备有10寸的显示屏幕，液晶显示，可以人机对话，模拟折弯工序，不同角度工件的折弯可以一次成型。
图2.1 CP系列电眼同步数控液压折弯机外观图
CP系列属于三点式无反馈悬空折弯，上刀的刀头与下模V形槽的刃口确定了工件的折弯角度。由于电子尺的读数精度为0.005mm，活动梁下降的距离可以准确得到控制。Y轴重复性定位精度极高。活动梁左右油缸行程也可以单独控制，属于两轴配置，设备可完成锥形工件的折弯，例如:工件左边88度,工件右边92度。此系列的折弯机可以按操作者的要求来完成不同角度的折弯,一次成型。设备的角度精度在全长的折弯内可以控制在±0.5°，按客户的要求,我们也可以在设备上装备有600mm长的滚珠丝杠，通过伺服电机驱动来完成工件定位(X轴)尺寸，伺服电机的分辨为0.01mm ，工作的定位精度为±0.05mm，操作者在熟悉了数控机床的操作后可以更快完成不同角度、不同长度、多道折弯工序的工作折弯，大大提高了工作效率。对于较大吨位的设备，机器可备上挠度补偿配置,工作挠度可控制在每米0.75mm之内。设备适用于大吨位、超长工件的折弯及生产批量大的工序上。设备的关键零部件国外进口，生产的规格在50至500吨，折弯工件的长度在1.6米至8米长。
2.2.2 液压弯板机
机器为全钢焊接机构，液压上传动，振动消除应力，机器强度高、刚性好。液压摆式剪板机是通过采用主油缸（固定在墙板上）做向下剪切运动、氮气缸回程，因此简化液压系统、运行更稳定。摆式剪板机的上刀架在剪切过程中绕一固定轴线作圆弧摆动，通过杠杆作用，支点受力小，可提高剪切刃寿命、机器寿命，整机结构紧凑，
并能无极调节上刀架的行程量，大大提高工作效率。
图2.2 液压弯板机
数控系统功能（荷兰Delem）：全中文显示，便于操作。后挡料装置为机动块调整，具有单向和双向定位功能，能有效消除丝杠间隙，具有退让选料功能，避免挡料装置与工件的干涉，减少磨损，提高定位精度，具有自动或手动搜索参考点功能。具有断电位置记忆功能，对参数、位置及程序进行现场保护。具有多步加工编程功能，可实现多步动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率。采用防护栅与电器箱联锁人生安全保护装置。采用先进的集成式液压系统，可靠性好
2.2.3 现有液压式弯板机存在的问题
国内研制的各种弯板机，人为控制因素太多，产品质量得不到很好的控制，尤其在推速控制方面存在许多问题。推弯有的甚至靠卷扬机和钢丝绳驱动；推速不稳定，忽快忽慢，导致弯板表面出现皱褶，弯板几何形状不规矩等问题。国外的大中型弯板机国外既有机械式，也有液压式。机械式结构庞大，重量重，占据空间大，成本高。液压式都为双缸，而且液压和电气控制系统均因解决同步问题增加相应的元件和费用，重要的是引进国外弯管机设备的价格是十分昂贵的。
3 液压式槽型弯板机的液压系统设计说明书
3.1 课题内容及要求
课题内容：该课题是设计一个液压式槽型弯板机的结构设计，以槽形弯板机主要加工的平板壁厚3~5mm为主参数（取板厚4mm），计算出推进力。要求该机构操作简单方便、安全可靠。用计算机绘图软件完成整体方案及主要零部件设计。方案合理，可行，实现课题要求的液压系统及其液压系统元件的选用。
3.2 拟订设计方案
液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特要求，利用液压传动的基本原理，拟订出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。
3.2.1 液压系统工况分析
在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细的分析，此处应考虑下几个方面。
（1）确定了该机器中需要液压传动的部件是伸缩式液压缸，且该伸缩缸需要根据其行程、负载来设计其结构。
（2）运动的工作顺序和执行元件的工作循环：伸缩缸的伸出、停止、缩回的工作顺序由人工来控制，执行元件的工作循环也是随工作需要而变化的。
（3）调速的范围和具体的速度值也可视当时情况而定，要求运动平稳。
（4）系统设计时必须实现液压缸的多缸同步运动。
3.2.2 液压系统的主要元件
（1）动力元件（液压泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。
（2）执行元件（液压缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。
（3）控制元件包括调速阀，溢流阀和换向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液压系统的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。（4）辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括过滤器、蓄能装置、管件及油箱等，它们同样十分重要。
（5）工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它通过液压泵和液压缸等实现能量转换。
3.2.3 拟定液压系统原理图
液压系统原理图时整个液压系统设计中最重要的一环，它的好坏从根本上影响整个液压系统。一般的方法是：先根据具体的动作性能要求选择液压基本回路，然后将基本回路加上必要的连接措施有机地组合成一个完整的液压系统，拟定液压系统图时，应考虑以下几个方面的问题：
1 所用液压执行元件的类型
液压执行元件有提供往复直线运动的液压缸，提供往复摆动的摆动缸和提供连续回转运动的液压马达。在设计液压系统时，可按设备所要求的运动情况来选择，在选择时还应比较、分析、以求设计的整体效果最佳。
2 液压回路的选择
在确定了液压执行元件之后，要根据设备的工作特点和性能要求，首先确定对主机主要性能起决定性影响的主要回路。
3 液压回路的综合
液压回路的综合是把选出来的各种液压回路放在一起，进行归并、整理、再增加一些必要的元件或辅助油路，使之成为完整的液压转动系统，进行这项工作时还必须注意以下几点：
（1）尽可能省去不必要的元件，以简化系统结构。最终综合出来的液压系统应保证其工作循环中的每个动作都安全可靠，无相互干扰。
（2）尽可能提高系统的效率，防止系统过热。
（3）尽可能使系统经济合理，便于维修检测。
（4）尽可能采用标准元件，减少自行设计的专用件。
最后把所选择的液压回路组合起来，即可组成图3.1所示的液压系统原理图。
图3.1液压系统原理图
3.3 液压缸的设计
3.3.1液压缸设计中应注意的问题
不同的液压缸有不同的设计内容和要求。一般在设计液压缸的结构时应注意以下几个问题：
1）尽量使液压缸的活塞杆处在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。
2）考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，在系统中需要相应的措施。但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。 3）根据主机的工作要求和结构要求，正确确定液压缸的安装、固定方式。但液压缸只能一端定位。
4）液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。 1 液压缸主要参数的确定 1）初选液压缸的工作工作压力 2）计算液压缸的尺寸 3）活塞杆稳定性校核 4）求液压缸的最大流量 2.液压缸主要尺寸的确定 1） 液压缸工作压力的确定
液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件的不同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可用类比法来确定，初步确定p1=3MPa 。
表3-1 液压设备常用的工作压力
2） 液压缸内径D 和活塞杆直径d 的确定
fc F p d D F p D +-+
=22212)(4
4
π
π
1
2
2
2
1
2)
(
)
(4
p
p
d
D
p
F
F
D fc-
+
+
=
π
式中
1
p----液压缸工作压力，初算时可取系统工作的压力
2
p-----液压缸回油腔背压力，初算时无法准确计算，可先根据表2-2估计p2=0.7MPa；
d
D
----活塞杆直径与液压缸内径之比，可按表2-3选取d
D
=0.5；
F----工作循环中最大的外负载
所要加工材料选用25#钢，加工成形材料如下图
图3.2槽型板
根据所选的材料得到其屈服强度MPa
s
275
=
σ
抗弯断面系数：3
6
2
10
67
2
6m
ld
W-
?
?
=
=（l=1000mm d=4mm）
抗弯力矩：
W
M
S
s
=
σ得m
N
M
s
?
=25
.
734
则抗弯力的大小：N
b
M
F S7343
=
=（b=100mm）
由于在板材压弯的过程中，当角度变化时所需的工作负载也会随之增大，因此
工作负载取抗弯力的3倍左右，即N
F24000
=，则每个工作缸的工作负载N
F8000
=。
表3-2 执行元件背压的估计值
系统类型背压
2
p(MPa) 中、低压系统0～8MPa
简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.2～0.5
回油路带调速阀的调速系统0.5～0.8
回油路带背压阀0.5～1.5
采用带补液压泵的闭式回路0.8～1.5 中高压系统〉8～16MPa同上比中低压系统高50%～100%
表3-3 液压缸内径D 与活塞杆直径d 的关系
fc F 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率进行估算。
F fc cm
F
F η+=
式中cm η----液压缸的机械效率，一般 cm η =97.0~9.0,初定为0.9 将cm η代入式中，可求得D 为
D =
=67.6mm
活塞杆直径可由D
d
值算出由计算所得的D 与d 值分别按表3-4与3-5圆整到相
近的标准直径，以便采用标准的密封元件。
表3-4 液压缸内径尺寸系列（GB2348-80） （mm ）
注:括号内数值为非优先选用值
表3-5 活塞杆直径系列（GB2348-80） （mm ）
D
=0.5 F=8000N cm η=0.9 1P =3 2P =0.7 D 取80mm d=80X0.5=40mm
对选定后的液压缸内径D ，必须进行最小稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效面积A ，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积min A ，即min A A >
min A =
m in
m in
v q m in q ----流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得； m in v ----液压缸的最低速度，有设计要求给定。
如果液压缸节流阀的有效工作面积A 不大于计算所得的最小有效面积min A ，则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。
3） 液压缸壁厚和外径的计算
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。
液压缸的壁厚一般是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，其内应力分布规律因其壁厚的不同而各异。一般计算时分[]δδ2D
p y ≥薄壁圆筒
和厚壁圆筒。
液压缸的内径D 与其壁厚δ的比值10≥δ
D 的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械
h []
δδ2D
p y ≥
式中δ---液压缸壁厚（m ）
D ---液压缸内径（m ）
y p ---试验压力，一般取最大工作压力（1.25~1.5）倍（MPa ）；
[]σ---缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：[]σ=110~120MPa; []σ100~110 MPa;
[]σ100~110 MPa; []σ60 MPa ;[]σ25MPa 。
在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，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卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。 对于 10D δ
<时,应按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。
对脆性及塑性材料
12D δ??≥??
液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径1D 为
12D D δ≥+
式中1D 值应按无缝钢管标准，或按有关标准圆整为标准值。 选高强铸铁：[]σ=100MPa 由公式：[]
δδ2D
p y ≥
δ≥
2.2563
260
??=1.62 δ取10mm
4） 液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表2-6中的系列尺寸来选取标准值。
表3-6 液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80） （mm ）
由表工作行程取160mm
5） 缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。
无孔时 0.433t D ≥
有孔时 0.433t D ≥式中 t ---缸盖有效厚度（m ）；
2D ---缸盖止口内径（m ）； 0d ---缸盖孔的直径（m ）。
无孔时mm t 73.5≥ 取mm t 10= 6） 最小导向长度的确定
当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离称为最小导向长度。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 应满足以下要求
202
L D H ≥
+ 式中 L----液压缸的最大行程； D---液压缸的内径
活塞的宽度B 一般取B=(0.6~1.0)D ；缸盖滑动支撑面的长度1l ,根据液压缸内径而定；当D<80mm 时，取1l =(0.6~1.0)D ； 当D>80mm 时，取1l =(0.6~1.0)d 。
为保证最小导向长度H ，若过分增大1l 和B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K 来增加H 的值。隔套的长度C 由需要的最小导向长度H 决定，即
11
()2
C H l B =-+
最小导向长度：H=120mm 活塞的宽度B 一般取B=60mm
mm B l H C 70)(2
1
1=+-=
7） 缸体长度的确定
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。 算得内部长度260mm
缸体外形长度再加上两端端盖的厚度 强度校核
液压缸的缸筒壁厚δ、活塞杆直径 d 和缸盖处固定螺栓的直径，在高压系统中必须进行校核。
（1）缸筒壁厚校核 液压缸缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当10D δ
≥时
为薄壁，壁厚按下式进行校核
[]
2y p D δσ≥
=1.62mm
δ>1.2mm ，符合条件。
式中，D 为缸筒内径；y p 为缸筒试验压力，当缸的额定压力n p 小于等于16MPa 时取
y p =1.5n p ，当n p 大于16MPa 时取y p =1.25n p ；[]σ为缸筒材料的许用应力，[]σ=
b
n σ，
b σ为材料抗拉强度，n 为安全系数，一般取n =5。 当 10D δ
<时，壁厚按下式进行校核
2D δ≥
在使用校核时，若液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，δ应取缸筒壁厚最小处的值。 （2）活塞杆直径校核 活塞杆的直径d
的校核按下式进行
d ≥
d =80X0.5=40mm 符合条件
式中，F 为活塞杆上的作用力；[]σ为活塞杆材料的许用应力，[]σ=
1.4b
σ。
（3）液压缸盖固定螺栓直径校核 液压缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和扭应力，其螺栓直径可按下式进行校核
d ≥
式中，F 为液压缸负载；z 为固定螺栓个数；k 为螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5;
[]σ=()1.2~2.5S σ,S σ 为材料的屈服点。
8） 活塞杆稳定性的验算
当液压缸支承长度(10~15)B L d ≥时，必须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸的支承长度B L 是指活塞杆全部外伸时，液压缸支承点与活塞杆前端连接处之间的距离；d 为活塞杆直径。
负载力F 小于使其保持工作稳定的临界负载力k F ，k F 的值与活塞杆的材料、截面形状、
直径和长度，以及液压缸的安装方式等因素有关。 9） 油口尺寸的确定
油口包括油口孔和油口连接螺纹，液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上。油口孔大多属于薄壁孔（指孔的长度与直径之比5.0/≥d l 的孔）。
p CA
p p CA
Q ?=-=ρ
ρ
2
)(2
21
V A Q '=
式中 C - 流量系数，接头处大孔与小孔之比大于7时，62.0~6.0≈C ，小于7时，
8.0~7.0≈C ；
'A 油孔的截面积，m 2；
ρ- 液压油的密度，kg/m 3 ；
1p -油孔前腔压力，Pa ； 2p -油孔后腔压力，Pa ；
p ?-油孔前后腔压力差，Pa ；
'A -液压缸的内径（该处采用最外面液压缸的内径）m 3； V -液压缸的运动速度，m/s 。
从上式中可见，C 、ρ是常量，对流量影响最大的因素是油口孔的面积A 。
根据上式可以求出孔的直径，以满足流量的需要，从而保证液压缸正常工作的运动速度。
其中 C =0.7；ρ=1000 kg/m 3；1p =2.5 MPa ；2p =0.1 MPa ；
4
8.014.32
'
?=A m 3
V =0.4 m/s 。
合并两公式，并带入数据得
6210)1.05.2(1000
27.04.0408.014.3?-??=?A
求得 A =0.00035m 2
20≈D mm
液压缸油口连接螺纹尺寸应符合表3-7的规定。
表3-7 液压缸油口连接螺纹（GB/T2878—1993）
根据计算结果结合液压油口连接螺纹尺寸的规定，取液压缸的油口连接螺纹为
M12×1.5，油口孔直径20=φmm 。
3.3.2 液压缸结构设计
液压缸主要尺寸确定以后，以下是各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、密封装置、排气装置、及液压缸的安装连接结构等。
1）缸体与缸盖的连接形式
缸体是液压缸的主体，应有足够的强度、耐磨性和几何精度，以承受液体压力和活塞往复运动的摩擦，并保证良好的密封。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。当油缸体的材料选用铸铁时，它的连接方式多采用法兰联接。因此，设计中采用了法兰连接，其优缺点如表3-8。
表3-8 法兰连接（图示是后缸盖的连接方式，前缸盖是螺钉连接的）
法兰连接
优点：
(1) 结构较简单，成本低 (2) 容易加工，便于装拆 (3) 强度较大，能承受高压
缺点：
(1) 径向尺寸较大 (2) 重量比螺纹连接的大
为了保证缸体和缸盖连接的可靠性，对于压力较高的油缸，应该校核联接螺钉，螺钉校核过程如下：
联接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力0Q 是工作载荷Q 与剩余锁紧力'
s
Q 之和，有时还有外部拉力作用F ，即
F Q Q Q S ++='
式中-Q 工作载荷；
p Z
D Z P
Q 42
π==
-P 缸盖所受的合成液压力； -Z 螺钉数目；
-p 油缸内油液工作压力；
's Q - 剩余锁紧力，对载荷变化的联接取'
s Q kQ =，=k 0.6～1.0。 后缸盖螺钉强度校核
由公式得：
()
6.1254
4101.0108014.36
2
3=?????=-Q N
6.1256.12511'
=?=?=Q Q s N 2.251'
0=+=s Q Q Q N
因此螺钉的强度条件为：
[]l i
d Q d Q σππσ≤=
=
2
1
2
1
44
3.1合
式中03.1Q Q i =称为计算载荷。
这是因为螺纹根部横截面是危险剖面，当进行拧紧时，在危险剖面上，同时存在着拉应力和扭应力，而螺钉的材料又是塑性的，因此，根据第四强度理论，用合成应力合σ表示螺纹危险剖面上的应力加大30%，以考虑螺钉受拉应力和扭应力的合成作用。当该液压缸工作时，因高度较大产生较大的扭应力，根据估计0'
20Q Q i =。
[]-l σ许用拉应力。
[]n
s
l
σσ=
表3-9各种钢的屈服强度
上式中 -n 安全系数，一般取5.2~2.1=n 对于45钢取[]MPa 1445
.2360
==
l σ -s σ螺钉材料的流动极限（MP a ）；
所以由公式得
[]l
i i Q Q d σπ)
(4'
1+≥
=
88.61014414.32
.251)203.1(46
=???+?mm
-1d 螺纹内径；普通螺纹1d 值为S d d 22.11-=；
-S 螺纹的螺距。
实际后缸盖螺钉直径d =8>d 1=6.88,符合螺钉强度设计要求。 前缸盖螺钉强度校核：
前缸盖校核时，因为前端盖的螺钉最主要的受了是液压缸上升时产生的拉应力。各缸前端盖的螺钉受力情况差不多，最外面缸的前端盖上的螺钉受力较大一些，在这里只要校核最外面缸的就可以了由公式1-6得：
()
6.1254
4101.0108014.36
2
3=?????=-Q N
6.1256.12511'
=?=?=Q Q s N 2.251'
0=+=s Q Q Q N
因此螺钉的强度条件为：
[]l i
d Q d Q σππσ≤=
=
2
1
2
1
44
3.1合 （3-9）
式中03.1Q Q i =称为计算载荷，这是因为螺纹根部横截面是危险剖面，当进行拧紧时，在危险剖面上，同时存在着拉应力和扭应力，而螺钉的材料又是塑性的，因此，根据第四强度理论，用合成应力合σ表示螺纹危险剖面上的应力加大30%，以考虑螺钉受拉应力和扭应力的合成作用。
[]-l σ许用拉应力；
上式中 -n 安全系数，一般取5.2~2.1=n ； 对于45钢取[]1445
.2360
==
l σMpa 。 -s σ螺钉材料的流动极限（MP a ）； 所以由公式得
[]l
i
Q d σπ41≥
=
70.110
14414.32
.2513.146
=????mm -1d 螺纹内径；普通螺纹1d 值为S d d 22.11-=；
-S 螺纹的螺距。
实际前缸盖螺钉直径d =6>d 1=1.70,符合螺钉强度设计要求。
2）活塞杆、活塞的结构
活塞应有足够的强度和较好的滑动性及耐磨性，活塞的结构应当适合它与缸体内壁接触和密封，以及与活塞杆的连接。活塞与活塞杆的连接常采用螺纹连接，结构简单。表3-10为活塞杆与活塞的连接结构。
表3-10 为活塞杆与活塞的连接结构
连接形式结构形式图例特点
螺纹连接
结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸
3）密封圈的选用
密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选用不同类型的密封圈。
根据该系统的密封要求，速度不是很快，压力较小，对温度的要求较低，中低摩擦泄露，再结合各密封元件的特点，为此缸筒和缸盖之间选用O型密封圈，活塞与缸盖之间采用Y型密封圈。O型密封圈与Y型密封圈的使用参数如表3-11。
表3-11密封圈的使用参数
密封部位截面简图材料压力范围温度范围速度范围摩擦泄露
缸盖、活塞NBR ≤10 -30～+100 ≤0.5 中/低
后端盖、
缸筒NBR
FPM
≤6
-30～+130
-15～+180
≤0.5 中/低
4）排气装置
如果排气阀设置不当或者没有设置，压力油进入液压缸后，缸内仍会存有空气。由于空气具有压缩性和之后扩张性，会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行，影响液压缸的正常工作。例如，液压导轨磨床在加工过程中，如果工作台进给液压缸内存有空气，就会引起工作台进给时的颤振和爬行，这不仅会影响被加工表面的粗糙度和形位公差等级，而且会损坏砂轮和磨头等机构；如果这种现象发生在炼钢转炉的倾倒装置液压缸中，那将会引起钢水的动荡泼出，这是十分危险的。为了避免这种现象的发生，除了防止空气进入液压系统外，必须在液压缸上设排气阀。因为液压缸是液压系统的最后执行元件，会直接反映出残留空气的危害。排气阀的位置要合理，水平安装的液压缸，其位置应设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方，均应与压力腔相通，以便安装后调试前排除液压缸内之空气。由于空气比油轻，总是向上浮动，不会让空气有积存的残留死角。
该处液压缸是垂直安装的，应设在上方，因为该液压缸的上腔是不需进油的，所以设计成直接与外界相通的，活塞处也只是用密封圈密封的，所以缸内如果有空气可以直接通过缸体上腔排出，无须另外设计排气阀，为了排气方便顺畅，上部端盖出还留有豁口。该处就相当于用上腔和上端盖的豁口代替排气阀。而且对于该液压系统有空气最多就是速度稍微的变化，影响也不严重，不会影响其正常工作。
5）液压缸的安装连接结构
该液压缸由于其工作时是竖立的，固定方式还要待具体的工作环境而定，由于液
液压缸结构图示共12页
液压缸的结构 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端 盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保 证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防尘圈12。 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
(4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的 中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变 形。 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 缸 筒 是 液 压 缸 的 主 体， 其 内 孔 一 般 采 用 镗 削、 绞 孔、 滚 压 或 珩 磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1～0.4μm，使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要 承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度。
液压缸结构设计
摘要 液压缸是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件,它主要是用来输出直线运动。 液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 本文对液压缸参数化设计方法进行深入系统的研究,建立液压缸CAD原型软件系统,主要研究成果如下: 1.系统分析液压缸工作原理的基础上,归纳了液压缸的工作形式及主要安装形式。在分析液压缸主要部件结构特点的基础上,建立了基于装配的面向对象液压缸产品设计模型; 2.研究面向制造的产品特征建模技术,基于产品建模方法和面向对象技术,建立了基于特征的液压缸产品模型。研究了适用于液压缸参数化设计的标准件库建模方法及数据库建模技术,并据此建立了液压缸参数化数据库模型及基于装配的液压缸参数化模型; 3.建立液压缸参数化CAD系统模型,基于商用CAD软件,开发了液压缸参数化CAD软件原型系统。 关键词：液压缸；液压泵；液压传动；液力传动
Hydraulic cylinders are one of the hydraulic action components, which are widely used to transfer hydraulic power produced by pump to mechanical power with the manner of straight movement. Hydraulic transmission hydraulic transmission and are based on the liquid as energy transfer medium to the drive. Mainly the use of hydraulic fluid to transmit pressure to energy; and hydraulic transmission is mainly used to transfer the kinetic energy of liquid energy. As a result of hydraulic many prominent advantages, therefore, it is widely used in machine building, construction, petrochemical, transportation, military equipment, mine metallurgy, light industry, agricultural, fisheries, forestry and so on. At the same time, also be applied to aerospace, marine development, nuclear engineering and earthquake prediction in various fields of engineering and technology. In this paper, the parameters of the hydraulic cylinder design of the system to conduct in-depth research, the establishment of hydraulic cylinder CAD prototype software system, the main research results are as follows: 1. The working principle of hydraulic cylinder systems analysis on the basis of summed up the work of the form of hydraulic cylinder and the major form of installation. Analysis of hydraulic cylinders in the structural characteristics of the main components on the basis of the assembly based on object-oriented model of product design of hydraulic cylinder; 2. Research-oriented products feature modeling, product modeling based on object-oriented methods and technology, based on the characteristics of the hydraulic cylinder product model. Studied for parametric design of hydraulic cylinder of standard parts library and database modeling modeling techniques, and accordingly established a database of hydraulic cylinder model parameters and the hydraulic cylinder assembly based on the model parameters; 3. To establish fluid pressure cylinder of CAD system model parameters, based on the commercial CAD software, has developed a hydraulic cylinder Parametric CAD software prototype system. Key words：Hydraulic cylinder; hydraulic pump; hydraulic transmission; hydraulic transmission
各种液压缸工作原理及结构分析(动画演示)
各种液压缸工作原理及结构分析（动画演示） 什么是液压缸液压缸是将液压能转变为机械 能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸的结构液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。缸体组件缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度可靠的密封性。(1)法兰式连接，结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用的一种连接形式。(2)半环式连接，分为外半环连接和内半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。(3)螺纹式连接，有
外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。(4)拉杆式连接，结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。(5)焊接式连接，强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合： 单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮．弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。容纳回程弹簧所需要的长度使得它们在需要长行程时很讨厌；柱塞式单作用缸：仅有一个流体腔，这种类型的缸通常竖直安装，负载重置使缸内缩，他们又是被成为“排量缸”，并且对长行程是实用的；多级伸缩缸：最多可带4个套简，收拢长度比标准缸短．有单作用或双作用，它们与标准缸相比是比较贵的，通常用于安装空间较小但需要较大行程的场合， 串联缸：一个串联缸足由两个同轴安装的缸组成的，两个缸的活塞由一个公共活塞杆链接，在两缸之前设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，当安装宽度或高度受限制时．串联
如何确定液压油缸规格型号液压油缸选型参考)
目录 程序 1：初选缸径/杆径 ★条件一 已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 及其工况需要液压缸对负载输力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力 F2）的大小（应考负载可能存在的额外阻力）。针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下：（输出力的作用方式为推力 F1 的工况： 初定缸径 D：由条件给定的系统油压 P（注意系统的流道压力损失），满足推力 F1 的要求对缸径 进行理论计算，参选标准缸径系列圆整后初定缸径 D； 初定杆径 d：由条件给定的输出力的作用方式为推力 F1 的工况，选择原则要求杆径在速比 1.46（速比：液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比）之间，具体需结合液压缸回油背压活塞杆的受压稳定性等因素，参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径 d 的选择
（2）输出力的作用方式为拉力 F2 的工况： 假定缸径 D，由条件给定的系统油压 P（注意系统的沿程压力损失），满足拉力 F2 的要求对杆径 d 进行理论计算，参选标准杆径系列后初定杆径 d，再对初定杆径 d 进行相关强度校验后确定。（3）输出力的作用方式为推力 F1 和拉力 F2 的工况： 参照以上（1）、（2）两种方式对缸径 D 和杆径 d 进行比较计算，并参照液压缸缸径、杆径标准系列进行选择。 ★条件二 已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力 F2）大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。但其设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 等参数未知，针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下： （1）根据本设备或装置的行业规范或特点，确定液压系统的额定压力 P；专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定，一般建议在中低压或中高压中进行选择。 （2）根据本设备或装置的作业特点，明确液压缸的工作速度要求。 （3）参照“条件一”缸径/杆径的初选方法进行选择。 注：缸径 D、杆径 d 可根据已知的推（拉）力、压力等级等条件由下表进行初步查取。 不同压力等级下各种缸径/杆径对应理论推（拉）力表
液压缸基本结构
液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ?
缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受油压作用，因此， 缸体组件要有足够的强度，较高 的表面精度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接 形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用 的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b）， 分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式，半环连接 工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，
但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 ? (4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ?缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要
液压机的工作原理共篇.doc
★液压机的工作原理_共10篇 范文一：液压机工作原理液压机工作原理 【目的和要求】 认识液压机的工作原理，加深对帕斯卡定律的理解。 【仪器和器材】 大小不同的注射器各一个，支架，砝码若干。 【实验方法】 用大小不同的注射器按图1．29－1装置起来，在注射器里注入适量的水（不宜太多，以防活塞脱出）。先在大活塞上放一重物，大活塞被压下去，小活塞被顶上来。然后在小活塞上放一个明显轻一些的重物，就有可能阻止小活塞上升，使活塞平衡，甚至可以看到大活塞上的重物竟被举了起来。 观察大小活塞上力的大小，得知加在小活塞上一个不大的力，通过密闭液体，在大活塞上就能产生一个很大的力，从而加深对帕斯卡定律的认识，掌握液压机的工作原理。 【注意事项】 图1．29－1实验对掌握液压机的原理，有较强的直观性，做好这一实验必须注意以下几点： 注射器的选择：最好选用容量较大的灌肠用（或兽用）注射器，两只的容量相差较大为好。 注射器的润滑：为了减小摩擦，提高演示效果，注射器内壁可涂少许牙膏，并多次来回往复拉动。灌水时筒内不要留有空气。 活塞上端的面积较小，凸凹不平，为了使活塞顶端稳定地托住重物，可分别在活塞顶端用环氧树脂（或502等其他快干胶）粘一圆片或套上一圆铁片。砝
码要放在正中间。注射器要竖直安装，不要倾斜。 在演示了“小力胜大力”的基础上，可进一步进行半定量演示，研究大小砝码质量之比（应包括活塞质量）和大小活塞的截面积之比。注射器的截面积S，可以用刻度尺量出注射器上全部刻度线之间的长度L，去除注射器的容积V，得出即S＝V／L。也可以利用游标卡尺或刻度尺及内卡钳测出注射器的内径d，根据公式S＝πd2／4算出。考虑到活塞与筒壁间有摩擦，选取重物时，应使大小砝码质量之比稍少于两注射器活塞截面之比，处理得当可以发现两者基本上相同，从而归纳得出液压机的原理。 【参考资料】 图1．29－3所示的装置也可演示液压机原理。取一个较大的透明塑料瓶或玻璃瓶（去底）用胶管与一玻璃管（上接漏斗）相连，倒入染色水，两容器水面相平（原理后面讲）。将煤油分别慢慢注入瓶和管中，煤油都浮于水面，只有当玻璃管中煤油柱的高度与瓶中煤油层的厚度相等时，两边的水面又相平。这表明细管中少量的煤油能够顶起瓶中大量的煤油，同样说明了液压机原理。 编者提示：本小实验可辅以“力学”部分的物理实验教学，以此培养和提高学生的实验能力和素养。 2003-06-01选自：《初中物理演示实验》 范文二：液压机的工作原理液压机的工作原理 液压机简介: 也压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下,通过泵和油缸及各种液
机械毕业设计-液压缸设计说明书
课程设计说明书 名称：液压缸设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制10-？班 姓名： 学号：06 指导教师姓名：徐鹏 设计起止日期：2013年7月8日——2013年7月12日
《液压与气压传动课程设计》任务书 一、设计题目：液压缸设计 二、数据： 推力大小：； 速比：； 行程：； 缸体型式：； 活塞杆外端连接型式：； 是否有导向：。 三、任务量： 液压缸总图：2号（手工绘制）； 零件图：3号(手工绘制)； 说明书：液压缸的设计及计算说明书（手写）。 指导教师：徐鹏2013年7月8 日 课程设计成绩评定单
液压缸设计指导书 机械工程学院 机设教研室
一、设计目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门。其主要应用有：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以进一步研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式不必进行推导，但应注明公式中多符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题，避免重复。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各连接部分的强度计算。 4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 5、整理设计说明书。绘制工作图。 应该指出，不同类型和结构的油缸，其设计内容量是不同的，而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。 五、结构型式的确定
如何确定液压油缸规格型液压油缸选型参考
如何确定液压油缸规格型液压油缸选型参考 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
目录 程序 1：初选缸径/杆径 ★条件一 已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 及其工况需要液压缸对载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力F2）的大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下：（1）输出力的作用方式为推力 F1 的工况： 初定缸径 D：由条件给定的系统油压 P（注意系统的流道压力损失），满足推力 F1 的要求对缸径 D 进行理论计算，参选标准缸径系列圆整后初定缸径 D； 初定杆径 d：由条件给定的输出力的作用方式为推力 F1 的工况，选择原则要求杆径在速1.46～2 （速比：液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比）之间，具体需合液压缸回油背压、活塞杆的受压稳定性等因素，参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径的选择
（2）输出力的作用方式为拉力 F2 的工况： 假定缸径 D，由条件给定的系统油压 P（注意系统的沿程压力损失），满足拉力 F2 的要求对杆径 d 进行理论计算，参选标准杆径系列后初定杆径 d，再对初定杆径 d 进行相关强度校验后确定。（3）输出力的作用方式为推力 F1 和拉力 F2 的工况： 参照以上（1）、（2）两种方式对缸径 D 和杆径 d 进行比较计算，并参照液压缸缸径、杆径标准系列进行选择。 ★条件二 已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力 F2）大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。但其设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 等参数未知，针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下： （1）根据本设备或装置的行业规范或特点，确定液压系统的额定压力 P；专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定，一般建议在中低压或中高压中进行选择。 （2）根据本设备或装置的作业特点，明确液压缸的工作速度 要求。（3）参照“条件一”缸径/杆径的初选方法进行选 择。 注：缸径 D、杆径 d 可根据已知的推（拉）力、压力等级等条件由下表进行初步查取。 不同压力等级下各种缸径/杆径对应理论推（拉）力表
液压缸设计
第一章液压系统设计 1.1液压系统分析 1.1.1 液压缸动作过程 3150KN热压成型机液压系统属于中高压液压系统，涉及快慢速切换、多级调压、保压补压等多个典型的液压回路。工作过程为电机启动滑块快速下行滑块慢速下行保压预卸滑块慢速回程滑块快速回程推拉缸推出推拉缸拉回循环结束。按液压机床类型初选液压缸的工作压力为28Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。1.1.2液压系统设计参数 （1）合模力； （2）最大液压压28Mp； （3）主缸行程700㎜； （4）主缸速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s。 1.1.2分析负载 （一）外负载压制过程中产生的最大压力，即合模力。 （二）惯性负载 设活塞杆的总质量m＝100Kg，取△t＝0.25s (三)阻力负载 活塞杆竖直方向的自重 活塞杆质量m≈1000Kg，同时设活塞杆所受的径向力等于重力。 静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此得出液压缸在各个工作阶段的负载如表****所示。
表*** 液压缸在各个工作阶段的负载F 工况负载组成负载值F工况负载组成负载值F 启动981保压3150×103加速537补压3150×103快速491快退+G10301按上表绘制负载图如图***所示。 F/N v/mm·s-1 537 491 981 38 4.85 0 l/mm 0 l/mm -491 -981 -38 由已知速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s和液压缸行程s=700mm，绘制简略速度图，如 图***所示。 1.2确定执行元件主要参数 1.2.1 液压缸的计算 （一）液压缸承受的合模力为3150KN，最大压力p1=28Mp。 鉴于整个工作过程要完成快进、快退以及慢进、慢退，因此液压缸选用单活塞杆式的。在液压缸活塞往复运动速度有要求的情况下，活塞杆直径d根据液压缸工作压力选取。 由合模力和负载计算液压缸的面积。 将这些直径按GB/T 2348—2001以及液压缸标准圆整成就近标准值，得:
对于液压油缸的基本认识
对于液压油缸的基本认识 液压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(摆动缸做摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。 1、液压缸的工作原理 液压缸一般有两个油腔，每个油腔中都通有液压油，液压缸工作依靠帕斯卡原理（静压传递原理：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点）。当液压缸两腔通有不同压力的液压油时，其活塞两个受压面承受的液体压力总和（矢量和）输出一个力，这个力克服负载力使液压缸活塞杆伸出或缩回。 图一液压缸工作原理 以图一为例，当液压缸左腔通高压油时，活塞左侧受压力，油腔油液通油箱，活塞右侧不受压力，则此时活塞左侧所受压力与负载相等（油压由液体压缩提供，即负载力提供压力）。用公式表达如下 式中 p————液压缸左腔油压； 1 A————液压缸活塞左侧受压面积； 1 p————液压缸油腔油压； 2 A————液压缸活塞右侧受压面积； 1 F————负载力 2、液压缸的常见结构 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。
图二液压缸结构图 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。 3、液压缸的分类 液压缸分为单作用液压缸、双作用液压缸、组合液压缸和摆动液压缸。 单作用缸又分为柱塞式液压缸、单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸和伸缩液压缸。 双作用液压缸分为单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、伸缩液压缸。 组合液压缸分为弹簧复位液压缸、串联液压缸、增压缸、齿条传动液压缸。 摆动液压缸：输出轴直接输出扭矩，其往复回转的角度小于360°，也称摆动马达。 表1 液压缸的分类 4、液压缸的应用 液压传动在各类机械行业中的应用非常广泛，甚至达到“非液压 不可实现”的地步，常见的应用范围有： A、工程机械：挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机； B、超重运输机械：汽车吊、港口龙门吊、装载机械、皮带运输机； C、矿山机械：凿石机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压
叉车液压缸毕业设计
摘要 本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。 关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计摘要 本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。 关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计 I
ABSTRACT This is the subject of internal combustion forklift lifting hydraulic cylinder design, the hydraulic cylinder design including the working pressure of the system is selected, the hydraulic cylinder inner diameter and outer diameter of the piston rod and the piston diameter, diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head, length, buffer device is calculated and the piston rod stability checking. Design and application of the experience design method and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston and piston rod size parameters, check matching bolt, pin. Finally with the drawing software CAD complete hydraulic cylinder assembly drawing. Key words: forklifts, lifting hydraulic cylinder, hydraulic cylinder design II
液压缸选型参考
【液压缸选定程序】 程序1：初选缸径/杆径（以单活塞杆双作用液压缸为例） ※ 条件一 已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压P、流量Q及其工况需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力F1、拉力F2、推力F1和拉力F2）的大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下： （1）输出力的作用方式为推力F1的工况： 初定缸径D：由条件给定的系统油压P（注意系统的流道压力损失），满足推力F1的要求对缸径D进行理论计算，参选标准缸径系列圆整后初定缸径D； 初定杆径d：由条件给定的输出力的作用方式为推力F1的工况，选择原则要求杆径在速比~2（速比：液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比）之间，具体需结合液压缸回油背压、活塞杆的受压稳定性等因素，参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径d的选择。 （2）输出力的作用方式为拉力F2的工况： 假定缸径D，由条件给定的系统油压P（注意系统的沿程压力损失），满足拉力F2的要求对杆径d进行理论计算，参选标准杆径系列后初定杆径d，再对初定杆径d进行相关强度校验后确定。 （3）输出力的作用方式为推力F1和拉力F2的工况： 参照以上（1）、（2）两种方式对缸径D和杆径d进行比较计算，并参照液压缸缸径、杆径标准系列进行选择。 ※ 条件二 已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力F1、拉力F2、推力F1和拉力F2）大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。但其设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压P、流量Q等参数未知，针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下：（1）根据本设备或装置的行业规范或特点，确定液压系统的额定压力P；专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定，一般建议在中低压或中高压中进行选择。 （2）根据本设备或装置的作业特点，明确液压缸的工作速度要求。 （3）参照“条件一”缸径/杆径的初选方法进行选择。 注：缸径D、杆径d可根据已知的推（拉）力、压力等级等条件由下表进行初步查取。 不同压力等级下各种缸径/杆径对应理论推（拉）力表
升降机液压缸系统工作原理
升降机液压缸系统工作原理 作为物流机械被广泛使用的液压升降机，其结构原理和工作特点值得研究。液压升降机携带物品和升降机台工作件上升，液压缸提供动力，即液压缸输出势能可以转化成能源，并进行工作台工件的下降，其潜在的能量将被释放。 这种潜力不能有效地回收利用，将导致能源浪费。这种能量废物是不小的电梯，但负载显着提升高度所需的频率，工作模式是非常令人印象深刻答：对于这种模型，储能装置在液压系统的设计表下降，以释放潜在的能量储存起来，并在用于消费减少徒劳上升的，更高的能量利润效率，并在同一时间，以达到系统运行平稳，安全性，可靠性工作目的。在本文中，实现能量回收的液压升降机比较蓄能器液压系统的变化，分析和恢复潜力到设计中。用两个液压缸补充能量回收概述可以辅助缸回收定量方法液压系统如所示，而现在它的工作原理，过程和特性进行了分析和讨论。 该系统由主，辅液压缸，泵站和控制阀。表是主缸活塞杆增加或减少使用，根据工件放置在表未显示。增加重量的两个，两缸有杆腔的辅助缸的活塞杆使用辅助缸液压能量回收系统单路连接管，管道连接到液压控制，配有两个相反的集阀门，从两缸有杆腔的控制电路，；缸系列；三换向阀用于控制两缸的操作和反向线的方向，如使表玫瑰，阀设置的权位，泵排出的液压油通过单向阀，控制阀和阀右室副油箱杆的燃料供应，先导式止回阀打开后，副油箱无杆腔的液压油通过流体控制单，流阀进入主缸无杆腔主缸有杆腔在液压油阀的权利，两通阀右位在这种情况下，两三个单向阀在左边，在液压阀年液压和气动力的作用，在右位和节流阀流回油箱，从离开辅助缸活塞杆驾驶的体重下降，而主缸活塞杆带动工作台上升。这个过程就相当于与重新潜力，通过表。如替补下降阀门的左侧位置，液压泵出院后单向液压油阀，控制阀和阀位离开主缸杆腔油，操作员控制止回阀被打开，使主缸杆腔液机油压力先导式单向阀，流入副油箱无杆腔离开辅助缸有杆腔的液压油通过阀。两两通阀，右位在这一点上，两三个单向阀右位和节流阀流回油箱，所以主缸活活塞杆带动工作台下降，而辅助缸活塞杆驱动体重上升。 其工作原理是：在下降工作平台进行工作重速度太快，一侧的阀门控制流体压力比低到足以克服弹簧力，阀芯位是留下来切断主油箱或辅助帮助通过油缸有杆腔和油箱，溢流阀背压阀回油箱，增加回报流体阻力，减少液压缸保护作用的速度。当需求急剧下降，电气，液压阀阀电磁通电，利用电磁力阀门核心右位，切换回沥青。为了便于制造和安装，应使用同规格主缸和辅助帮助缸重量重量可调，其重量应大于表表负载的重量总和的一半。两个液压缸补充能量回收的方法，以提高设立一个辅助的液压缸和一个更大的重量，结构的升降机趋势复杂和繁琐，生产成本，液压系统的结构也更复杂的应用是有限的。累加器来实现能量回收为了克服这些缺点，应用范围不断扩大，设计使用累加器液压系统的恢复潜力。原有系统的能量回收理由：电梯下降，使液体在液压缸下腔行并存储到累加器的机械势能转换成液压能；工作台再次上升到液压泵油相当于系统采用液压系统蓄能器回收潜力设置压力罐，减少液压泵，口油压力差的电机，降低了功耗再次上升液压泵以节省能源。提起唯一的运动，在垂直方向，减少可以利用重力的优势来实现，以简化液压缸的结构，降低制造成本，使用单作用气缸，平行的两缸，液压缸的长度缩短，使这台机器设计紧凑，易于安装，使用两个伸缩液压缸；部系统采用限压变量叶片泵和速度控制阀组成的体积-节流调速回路来调整升降机液压缸速度，以提高效率；两个四通电磁阀控制液压缸侧的运动由负载可变排量泵的工作压力溢流阀用于限制最大工作压力的安全阀系统的系统；分流-集流阀两个升降机液压缸同
液压缸设计
液压缸设计 指导书 河南理工大学机械与动力工程学院 热能与动力工程系
一、设计目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门，如：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人，火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以，研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 通过学生自己独立地完成指定的液压缸设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名合格的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供热能专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式 不必进行推导，但应注明公式中各符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容：主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒 内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验
液压缸结构图示
创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一
焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ·
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式 用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
液压缸选型流程参考样本
液压缸选型程序 程序1: 初选缸径/杆径( 以单活塞杆双作用液压缸为例) ※ 条件一 已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压P、流量Q及其工况需要液压缸对负载输出力的作用方式( 推、拉、既推又拉) 和相应力( 推力F1、拉力F2、推力F1和拉力F2) 的大小( 应考虑负载可能存在的额外阻力) 。针对负载输出力的三种不同作用方式, 其缸径/杆径的初选方法如下: ( 1) 输出力的作用方式为推力F1的工况: 初定缸径D: 由条件给定的系统油压P( 注意系统的流道压力损失) , 满足推力F1的要求对缸径D进行理论计算, 参选标准缸径系列圆整后初定缸径D; 初定杆径d: 由条件给定的输出力的作用方式为推力F1的工况, 选择原则要求杆径在速比1.46~2( 速比: 液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比) 之间, 具体需结合液压缸回油背压、活塞杆的受压稳定性等因素, 参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径d的选择。( 2) 输出力的作用方式为拉力F2的工况:
假定缸径D, 由条件给定的系统油压P( 注意系统的沿程压力损失) , 满足拉力F2的要求对杆径d进行理论计算, 参选标准杆径系列后初定杆径d, 再对初定杆径d进行相关强度校验后确定。 ( 3) 输出力的作用方式为推力F1和拉力F2的工况: 参照以上( 1) 、 ( 2) 两种方式对缸径D和杆径d进行比较计算, 并参照液压缸缸径、杆径标准系列进行选择。 ※ 条件二 已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式( 推、拉、既推 又拉) 和相应力( 推力F1、拉力F2、推力F1和拉力F2) 大小( 应考虑负载可能存在的额外阻力) 。但其设备或装置液压系统控制回路供给 液压缸的油压P、流量Q等参数未知, 针对负载输出力的三种不同作用方式, 其缸径/杆径的初选方法如下: ( 1) 根据本设备或装置的行业规范或特点, 确定液压系统的额定压力P; 专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定, 一般建议在中低压 或中高压中进行选择。 ( 2) 根据本设备或装置的作业特点, 明确液压缸的工作速度要求。 ( 3) 参照”条件一”缸径/杆径的初选方法进行选择。 注: 缸径D、杆径d可根据已知的推( 拉) 力、压力等级等条件由下表进行初步查取。