液压缸的类型和特点
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3液压缸解读
液压缸液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。
3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。
则缸的运动速度V 和推力F 分别为：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--分别为缸的容积效率和机械效率；D 、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114== （3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
液压缸类型及特点
d
4
2
p1 ]m
2）速度
qv 4qv v1 A1 D2
qv 4qv v2 A2 ( D 2 d 2 )
特点：同样 q ，v1 < v2 ；
p 一样，F1 > F2 。
4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。
பைடு நூலகம் 例：液压刨床
差动缸
q1 q q2
活塞只有一个，设此时的速度为v3
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
差动缸
q v3 A杆
如令： A杆 A 2
q v2 A2
则有： v2 v3
2
d 2
4
2
2
D 4
d2
D2 2d 2
d D d
2
D 2d
或 d 0.707D
结论：当 D 2 d 时，快进、快退速度相等。
四、增压缸（增压器）
增压比为大活塞与小柱塞的面积比 K＝D 2/d 2 增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。
工作原理
§4-2 液压缸的设计计算
确定液压缸的类型 确定液压缸的主要尺寸（D\d\L) 液压缸的强度计算 液压缸的结构设计
液压缸的设计和计算是在对整个液压系 统进行工况分析，计算了最大负载力，先定 了工作压力的基础上进行的（详见第十一 章）。因此，首先要根据使用要求确定结构 类型，在按照负载情况，运动要求决定液压 缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。
2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算
受拉时： d=(0.3-0.5)D 受压时： d=(0.5-0.55)D (p1<5mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa< p1<7mpa) d=0.7D (p1>7mpa)
液压缸的分类和特点
2023/12/13
缸体固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 活塞右移 活塞左移
运动范围不小于3倍有效行程，合用于小型液 压设备 。进油腔位置与活塞运动方向相反。
2023/12/13
活塞杆固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 缸体左移 缸体右移
运动范围不小于2倍有效行程，合用于行程长旳 大、中型液压设备， 进油腔位置与活塞运动方向相 同。
第三章 液压缸
2023/12/13
液压缸旳功用
将液压泵供给旳液压能转换为机械 能而对负载作功，实现直线往复运动 或旋转运动。
2023/12/13
第一节 液压缸旳分类和特点
按构造不同可为三类:
1.活塞缸 2.柱塞缸 3.摆动缸（摆动液压马达）
按运动形式不同:
1.直线运动 活塞缸、柱塞缸（推力和速度）
叶片式摆动液压缸工作原理
当缸旳一种油口进压力油，另 一油口回油时，叶片在压力油作用 下往一种方向摆动，带动轴偏转一 定角度（不大于3600），当进回油 口互换时，摆动缸反转。
2023/12/13
双叶片摆动式液压缸
T双 = 2T单 ω双=1/2·ω单
2023/12/13
2．齿轮齿条式摆动缸
齿轮齿条式摆动缸旳原理是将液压 缸旳往复运动经过齿条带动齿轮，转化 成齿轮轴旳正反向摆动旋转，将缸旳推 力转化成齿轮轴旳输出扭矩。
1.双活塞杆缸
（1）工作原理
缸体固定式
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活塞杆固定式
双活塞缸推力和速度计算 F = pA
F = (D2 d2)p
4
v
q A
4q
(D2 d 2)
2023/12/13
缸体固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 活塞右移 活塞左移
运动范围不小于3倍有效行程，合用于小型液 压设备 。进油腔位置与活塞运动方向相反。
2023/12/13
活塞杆固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 缸体左移 缸体右移
运动范围不小于2倍有效行程，合用于行程长旳 大、中型液压设备， 进油腔位置与活塞运动方向相 同。
第三章 液压缸
2023/12/13
液压缸旳功用
将液压泵供给旳液压能转换为机械 能而对负载作功，实现直线往复运动 或旋转运动。
2023/12/13
第一节 液压缸旳分类和特点
按构造不同可为三类:
1.活塞缸 2.柱塞缸 3.摆动缸（摆动液压马达）
按运动形式不同:
1.直线运动 活塞缸、柱塞缸（推力和速度）
叶片式摆动液压缸工作原理
当缸旳一种油口进压力油，另 一油口回油时，叶片在压力油作用 下往一种方向摆动，带动轴偏转一 定角度（不大于3600），当进回油 口互换时，摆动缸反转。
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双叶片摆动式液压缸
T双 = 2T单 ω双=1/2·ω单
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2．齿轮齿条式摆动缸
齿轮齿条式摆动缸旳原理是将液压 缸旳往复运动经过齿条带动齿轮，转化 成齿轮轴旳正反向摆动旋转，将缸旳推 力转化成齿轮轴旳输出扭矩。
1.双活塞杆缸
（1）工作原理
缸体固定式
2023/12/13
活塞杆固定式
双活塞缸推力和速度计算 F = pA
F = (D2 d2)p
4
v
q A
4q
(D2 d 2)
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液压油缸分类
液压缸
§1
§2
液压缸的类型及其特点
摆动式液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是将 液压能转换为机械能的能量转换装置，用于驱动工 作机构作直线往复运动或往复摆动。
液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液
压系统中广泛应用。
§1 液压缸的类型及其特点
p61
液压缸(oil cylinder) 有多种形式，按其作用 方式分类，分为单作用式和双作用式两大类。 单作用式液压缸(hydraulic cylinder)是指利用 液压油推动活塞(柱塞)作一个方向运动，而反向运 动则依靠重力或弹簧力等实现。
p62
（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相
互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)
v3
F3
d
q q
q
q v3 A3
差动连接的意义： 采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到
较大的速度。
② 活塞反向运动，其速度v2 差动连接不能使运动反向，反向必须非差动连接。
因此要进行如下油路设计， （见右图） 反向速度v2为：
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定
式两种：
活塞缸
单作用
双作用
双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder) 单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠 自重(或弹簧)的作用实现。
1）(职能) 图形符号
2、双作用活塞式液压缸(double-acting cylinder)
如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动， 反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求 往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱 塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。
§1
§2
液压缸的类型及其特点
摆动式液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是将 液压能转换为机械能的能量转换装置，用于驱动工 作机构作直线往复运动或往复摆动。
液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液
压系统中广泛应用。
§1 液压缸的类型及其特点
p61
液压缸(oil cylinder) 有多种形式，按其作用 方式分类，分为单作用式和双作用式两大类。 单作用式液压缸(hydraulic cylinder)是指利用 液压油推动活塞(柱塞)作一个方向运动，而反向运 动则依靠重力或弹簧力等实现。
p62
（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相
互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)
v3
F3
d
q q
q
q v3 A3
差动连接的意义： 采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到
较大的速度。
② 活塞反向运动，其速度v2 差动连接不能使运动反向，反向必须非差动连接。
因此要进行如下油路设计， （见右图） 反向速度v2为：
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定
式两种：
活塞缸
单作用
双作用
双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder) 单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠 自重(或弹簧)的作用实现。
1）(职能) 图形符号
2、双作用活塞式液压缸(double-acting cylinder)
如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动， 反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求 往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱 塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。
液压缸
活塞式液压缸
活塞式液压缸由缸体、活塞和活塞杆、端盖等 主要部件组成。 活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又 有缸体固定、活塞移动与活塞杆固定、缸体移动 两种运动方式。
双杆活塞缸
结构特点： 结构特点：活塞两侧均装有活塞杆，两侧有效 工作面积一样。
双杆活塞式液压缸， 双杆活塞式液压缸，活塞两侧都装有活 塞杆，由于两腔的有效面积相等， 塞杆，由于两腔的有效面积相等，故供油压力 和流量不变时， 和流量不变时，活塞往返的作用力和运动速度 都相等， 都相等，即 ：
柱塞缸(单作用)
●单向液压驱动，回程靠外力（垂直放 置时的重力或弹簧的弹力等外力）。
柱塞上的作用力：
F = pA = p
π
4
d2
柱塞的速度：
v= q A = 4q
柱塞式液压缸
πd 2
双柱塞缸（两个柱塞缸合用）
●双向液压驱动
摆动式液压缸
•摆动式液压缸也称摆动马达。 当它通入液压油时， 它的主轴输出小于360°的摆动运动。
π 2 π 2 2 F2 = p1 A2 − p2 A1 = p1 ( D − d ) − p2 D 4 4 q 4q υ2 = = A2 π( D2 − d 2 )
比较两种形式，即无杆腔进油（活塞杆伸出） 时，推力大，速度低，有杆腔进油时（活塞杆缩 回），推力小，速度高。
适用于往返运动速度及推力不同的场合， 一个方向有较大负载但运行速度较低，另一 个方向空载快速退回。
气体的来源
气体对液压系统的影响
排气方法 1 、 排气孔 对要求不高的液压缸将油口设置在 液压缸最高处，使空气随油液排往油箱。 2 、 排气阀和排气塞 对速度平稳性要求高的液 压缸，则要求设置排气阀或排气塞排气。
液压缸的类型和特点
（4.5）
Page ▪ 7
（4.6）
由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2，即无杆腔进油工作时，推力大 而速度慢；有杆腔进油工作时，推力小而速度快。因此，单杆活塞式 液压缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较慢，另一个方向为空 载快速退回运动的设备。
液压缸的类型和特点
1.2 柱塞缸
如图4.3（a）所示为单向柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反 向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用，如图4.3(b)所 示。
图4.4 伸缩缸
（4.9） （0）
液压缸的类型和特点
Page ▪ 11
图4.5 双作用式伸缩缸
液压缸的类型和特点
（2）摆动式液压缸 摆动式液压缸当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动
运动的缸称为摆动式液压缸，如图4.6所示。 双叶片式摆动角度一般小于150°。但在相同条件下，输出转矩是
单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。
Page ▪ 12
液压缸的类型和特点
Page ▪ 13
图4.6 摆动式液压缸
液压、液力与气压传动技术
液压、液力与气压传动技术
液压缸的类型和特点
液压缸又称为油缸。液压缸与马达一样，是将液压能转变为机械能的装 置。它是液压系统中的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 或摆动的机械能。
按结构形式分：
①活塞缸，又分单杆活塞缸、双杆活塞缸；
②柱塞缸；
③摆动缸，又分单叶片和双叶片摆动缸。
按作用方式分：
缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据 安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
Page ▪ 3
图 双杆式活塞缸
Page ▪ 7
（4.6）
由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2，即无杆腔进油工作时，推力大 而速度慢；有杆腔进油工作时，推力小而速度快。因此，单杆活塞式 液压缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较慢，另一个方向为空 载快速退回运动的设备。
液压缸的类型和特点
1.2 柱塞缸
如图4.3（a）所示为单向柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反 向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用，如图4.3(b)所 示。
图4.4 伸缩缸
（4.9） （0）
液压缸的类型和特点
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图4.5 双作用式伸缩缸
液压缸的类型和特点
（2）摆动式液压缸 摆动式液压缸当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动
运动的缸称为摆动式液压缸，如图4.6所示。 双叶片式摆动角度一般小于150°。但在相同条件下，输出转矩是
单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。
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液压缸的类型和特点
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图4.6 摆动式液压缸
液压、液力与气压传动技术
液压、液力与气压传动技术
液压缸的类型和特点
液压缸又称为油缸。液压缸与马达一样，是将液压能转变为机械能的装 置。它是液压系统中的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 或摆动的机械能。
按结构形式分：
①活塞缸，又分单杆活塞缸、双杆活塞缸；
②柱塞缸；
③摆动缸，又分单叶片和双叶片摆动缸。
按作用方式分：
缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据 安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
Page ▪ 3
图 双杆式活塞缸
简述液压缸的类型及作用
液压缸是一种常见的液压元件，主要用于将液压能转化为机械能，实现线性运动。
液压缸广泛应用于各种机械设备中，如工程机械、冶金设备、船舶、航空航天等领域。
液压缸的类型和作用有很多，下面将对其进行简述。
一、液压缸的类型活塞式液压缸：活塞式液压缸是一种常见的液压缸类型，其结构简单，可承受较大的工作压力。
活塞式液压缸分为单作用和双作用两种类型，单作用液压缸只能在一侧施加压力，而双作用液压缸可以在两侧施加压力。
柱塞式液压缸：柱塞式液压缸是一种结构紧凑、体积小的液压缸类型，适用于空间有限的场合。
柱塞式液压缸分为单柱塞和多柱塞两种类型，单柱塞液压缸只有一个柱塞，而多柱塞液压缸有多个柱塞。
旋转式液压缸：旋转式液压缸是一种可以实现旋转运动的液压缸类型，适用于需要旋转的场合。
旋转式液压缸分为单向旋转和双向旋转两种类型，单向旋转液压缸只能实现单向旋转，而双向旋转液压缸可以实现双向旋转。
摆动式液压缸：摆动式液压缸是一种可以实现摆动运动的液压缸类型，适用于需要摆动的场合。
摆动式液压缸分为单向摆动和双向摆动两种类型，单向摆动液压缸只能实现单向摆动，而双向摆动液压缸可以实现双向摆动。
二、液压缸的作用液压缸的主要作用是将液压能转化为机械能，实现线性运动。
液压缸广泛应用于各种机械设备中，如工程机械、冶金设备、船舶、航空航天等领域。
液压缸的作用主要包括以下几个方面：推拉物体：液压缸可以通过推拉杆或活塞将物体推拉到指定位置，实现物体的移动和定位。
提升物体：液压缸可以通过提升杆或活塞将物体提升到指定高度，实现物体的升降。
夹持物体：液压缸可以通过夹持器将物体夹持住，实现物体的固定和夹持。
旋转物体：旋转式液压缸可以实现物体的旋转运动，适用于需要旋转的场合。
摆动物体：摆动式液压缸可以实现物体的摆动运动，适用于需要摆动的场合。
总之，液压缸是一种常见的液压元件，主要用于将液压能转化为机械能，实现线性运动。
液压缸的类型和作用有很多，不同类型的液压缸适用于不同的场合，可以实现推拉、提升、夹持、旋转、摆动等不同的运动方式，广泛应用于各种机械设备中。
液压油缸
29-38
液压缸设计步骤
一、液压缸工作压力的确定：
根据负载计算工作压力，也可根据用途查表。
二、液压缸内径和活塞杆直径的确定： 内径根据工作负载和工作压力确定。必要时校核强度。 三、液压缸主要尺寸的确定： 工作载荷情况，按前面的计算公式设计。
四、液压缸其它部位尺寸的确定：
五、液压缸的强度和刚度校核：
第一节：液压缸的类型及特点
29-15
4. 摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-16
双叶片摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-17
第二节 液压缸的结构
一、液压缸的典型结构举例：单活塞杆，双活塞杆。 二、缸筒与缸盖的连接：
三、活塞和活塞杆的连接：
四、活塞的密封： 五、液压缸的缓冲装置： 六、液压缸的排气装置： 七、活塞杆头部结构：
第二节：液压缸的结构
29-23
四、活塞的密封
(1)间隙密封
依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防 止泄漏。一般间隙为0.01～0.05mm。 在活塞的外圆表面开几道宽0.3~0.5mm、深 0.5~lmm、间距2~5mm的环形平衡槽，作用如 下: (a) 使活塞能自动对中，开平衡槽后，消除液压 卡紧力，径向油压力趋于平衡，减小了摩擦力； (b) 同心环缝的泄漏比偏心环缝小得多，活塞的 对中减少了油液的泄漏量，提高了密封性能； (c)自润滑作用。 间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但对零件的加工精度要 求较高，且难以完全消除泄漏。只适用于低压、小直径的快速液压缸。
29-30
圆柱形环隙式缓冲装置
如图 (a)，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油
腔，被封闭油液只能从环形间隙δ排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。
液压缸的分类与特点
压力油进入无杆腔时其速度为单活塞杆液压缸两边推力和运动速度不等通过对运动速度的分析可知单活塞杆液压缸差动连接还可以实现快进工进快退工作循两直径相等时由于活塞两端有效作用面积相同因此在供油压力和流量相同时往复运动的速度相等推力相等
液压缸
制作：马巧凤
液压缸的分类与特点
1 、液压缸的分类 2、活塞缸的工作原理、特点与应用 3、其他液压缸工作原理与特点
齿条活塞缸的组成、运动形式和适合场合
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿条活塞缸由带齿条杆身的双活塞缸及齿轮 齿条机构组成。 它将活塞的直线往复运动转变为齿轮轴的往 复摆动。 适用场合： 用于机械手、回转工作台、回转夹具、磨床 进给系统等转位机构的驱动。
增压缸
增压缸的作用和工作原理
作用是能将输入的低压转变为高压供油 液压或气压传动系统中的高压支路使用。
工作原理是如上图改变两个活塞面积就从而改 变压力的大小，增压比就是k＝A1／A2
压力油进入有杆腔时，工作台向无杆腔方向运动时， 其速度为：
当活塞杆差动连接时:活塞运动速度为:
当活塞差动连接时由分析如下:
双作用双活塞杆液压缸
由上面分要析可知V1＜V2＜V3，也就是就当无杆腔 进油时实现“工进”，当有杆腔进油就时就实现 “快退”，在活塞缸差动连接时就会实现快进。 双作用双活塞杆液压缸如下图：
伸缩缸如图
伸缩缸的特点、适用范围和应用
特点是由两级或多级活塞缸套组合而成，前 一级的活塞与后一级活塞的缸筒连成一体。 活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也 由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。 适用范围是起重运输车辆等占空间小的机械 上。 如下图的自卸汽车
液压缸
制作：马巧凤
液压缸的分类与特点
1 、液压缸的分类 2、活塞缸的工作原理、特点与应用 3、其他液压缸工作原理与特点
齿条活塞缸的组成、运动形式和适合场合
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿条活塞缸由带齿条杆身的双活塞缸及齿轮 齿条机构组成。 它将活塞的直线往复运动转变为齿轮轴的往 复摆动。 适用场合： 用于机械手、回转工作台、回转夹具、磨床 进给系统等转位机构的驱动。
增压缸
增压缸的作用和工作原理
作用是能将输入的低压转变为高压供油 液压或气压传动系统中的高压支路使用。
工作原理是如上图改变两个活塞面积就从而改 变压力的大小，增压比就是k＝A1／A2
压力油进入有杆腔时，工作台向无杆腔方向运动时， 其速度为：
当活塞杆差动连接时:活塞运动速度为:
当活塞差动连接时由分析如下:
双作用双活塞杆液压缸
由上面分要析可知V1＜V2＜V3，也就是就当无杆腔 进油时实现“工进”，当有杆腔进油就时就实现 “快退”，在活塞缸差动连接时就会实现快进。 双作用双活塞杆液压缸如下图：
伸缩缸如图
伸缩缸的特点、适用范围和应用
特点是由两级或多级活塞缸套组合而成，前 一级的活塞与后一级活塞的缸筒连成一体。 活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也 由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。 适用范围是起重运输车辆等占空间小的机械 上。 如下图的自卸汽车
第4章液压缸
同时，外伸速度逐次增大，当负载恒定时，液压缸的工作压力逐级增高。 空载缩回的顺序是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸总长度较短，占用空 间较小，结构紧凑。收缩缸常用于工程机械和其它行走机械，如起重机伸 缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。
第4章 液压缸
图4-12 伸缩缸
第4章 液压缸 2. 齿条活塞缸
第4章 液压缸
图4-5 单杆活塞缸的运动范围
第4章 液压缸
单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式，即两腔同时通入压力
油，如图4-6所示，这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路 压力损失的情况下，差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆 腔受力面积大于有杆腔，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞杆作 伸出运动，并将有杆腔的油液挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速 度。 差动连接时，有杆腔排出流量 q' v3 A2 ，进入无杆腔后，无杆腔流量 为
齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮
组成，如图4-13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周
期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。
图4-13 齿条活塞缸
4.1.1 活塞式液压缸
1、双杆活塞缸
图4-1所示为双杆活塞缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞 杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向的运动速 度和推力也都相等，即
第4章 液压缸
q 4q A (D 2 - d 2) F p1 - p 2）A (p1 - p 2)(D 2 - d 2) （ 4
第4章 液压缸
液压缸往复运动时的速度比为
v2 D2 2 2 v v1 D - d
第4章 液压缸
图4-12 伸缩缸
第4章 液压缸 2. 齿条活塞缸
第4章 液压缸
图4-5 单杆活塞缸的运动范围
第4章 液压缸
单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式，即两腔同时通入压力
油，如图4-6所示，这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路 压力损失的情况下，差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆 腔受力面积大于有杆腔，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞杆作 伸出运动，并将有杆腔的油液挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速 度。 差动连接时，有杆腔排出流量 q' v3 A2 ，进入无杆腔后，无杆腔流量 为
齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮
组成，如图4-13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周
期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。
图4-13 齿条活塞缸
4.1.1 活塞式液压缸
1、双杆活塞缸
图4-1所示为双杆活塞缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞 杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向的运动速 度和推力也都相等，即
第4章 液压缸
q 4q A (D 2 - d 2) F p1 - p 2）A (p1 - p 2)(D 2 - d 2) （ 4
第4章 液压缸
液压缸往复运动时的速度比为
v2 D2 2 2 v v1 D - d
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u
qv A
4qv
(D2 d 2)
（1-1）
F
( p1
p2 )A
4
(D2
d
2 )( p1
p2 )
（1-2）
式中：u——活塞（或缸体）的运动速度；qv——供油流量；F——活 塞(或缸体)上的推力；p1、p2——分别为液压缸进、出口压力；A——液压 缸有效工作面积；D、d——分别为活塞、活塞杆直径。
这种两个方向等速、等力的特性使双杆液压缸可以用于双向负载基本 相等的场合，如磨床液压系统。
图1-1 双杆活塞式液压缸
2.单杆活塞式液压缸
如图1-2所示为双作用单杆活塞式液压缸。它只在活塞的一侧装有 活塞杆，因而，两腔有效作用面积不同。
当向两腔分别供油，且供油压力和流量不变时，活塞在两个方向的 运动速度和推力都不相等。
图 1-9活塞与活塞杆的连接形式 (a)整体式；(b)焊接式；(c)锥销式；(d)、(e)螺纹式；(f）、（g)半环式
2.2 密封装置
作用：是用来防止液压油的泄漏。 分类： 1、根据两个需要密封的偶合面间有无相对运动： ①动密封 ②静密封 2、常见的密封方法主要有： ①间隙密封 ②活塞环密封 ③密封圈密封。
⑷拉杆式连接：结构通用性好，缸筒加工方便，拆装容易，但端盖的
体积较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不 大的中低压缸。
⑸焊接式连接：外形尺寸较大，结构简单，但焊接时易引起缸筒变形，
主要用于柱塞式液压缸。
图 1-8 (a)法兰式；(b)半环式；(c)外螺纹式；(d)内螺纹式；(e)拉杆式；(f)焊接式
液压缸的类型和特点
分类：
1、按结构特点分：活塞式、柱塞式、摆动式、组合式。 2、按作用方式分：单作用式、双作用式。
1.1活塞式液压缸
1.双杆活塞式液压缸
如图1-1所示为双杆活塞式液压缸的原理图，活塞两侧均装有活塞杆。 当两活塞杆直径相同（即有效工作面积相等）、供油压力和流量不变时， 那么活塞往返运动时两个方向的推力和运动速度均相等，即
图1-6齿条活塞缸
2. 液压缸的结构
如图1-7所示为液压滑台液压缸的典型结构，它由缸筒、活塞、活塞 杆、端盖等组成。
归纳起来，液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件和连接件等基本部 分所组成，此外，一般液压缸还设有缓冲装置和排气装置。
图1-7 液压滑台液压缸
2.1缸体组件
1.缸体组件的连接形式
缸体组件常见的连接形式如图 1-8所示。
空载收回的顺序一般是从小活塞到大活塞，活塞全部收回后，总长 度较短，结构紧凑，适用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合， 如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。
图1-5伸缩缸
2.齿条活塞缸
如图1-6所示为齿条活塞缸，又称无杆活塞缸，它由带齿条杆的双 活塞缸和齿轮齿条机构所组成。这种液压缸的特点是：将活塞的直线往 复运动经过齿轮、齿条机构转换为回转运动。
T
b 2
(R2
2
R12 )( p1
p2 )
（1-9）
2qv b(R22
R12 )
（1-10）
式中：b为叶片的宽度；R1、R2分别为叶片底部、顶部的回转半径。
图1-4 (a)单叶片式摆动缸；(b)双叶片式摆动缸；(c) 图形符号
1.4组合式液压缸
1.伸缩缸
伸缩缸也称多级缸，它由两极或两极以上活塞缸套装而成，如图1-5 所示，前一级活塞缸的活塞就是后一级活塞缸的缸筒。当伸缩缸逐个伸 出时，有效工作面积依次减小，因此，当输入流量相同时，外伸速度依 次增大；当负载恒定时，液压缸的工作压力逐渐升高。
⑴法兰式结构：结构简单、拆装和加工方便、连接可靠、大液压缸
普遍采用这种连接。
⑵半环式连接：半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，拆装方便。
但半环槽对缸筒强度有所削弱，需加厚缸壁，常用于无缝钢管、缸筒与端 盖的连接。
⑶螺纹式连接：其特点是重量轻，外径小，结构紧凑，但缸筒端部结
构复杂，装卸需专用工具，旋端盖时易损坏密封圈，一般用于小型液压缸。
4
(D2
d 2 ) p14ຫໍສະໝຸດ d 2 p1（1-8）
差动连接时，实际起有效作用的面积是活塞杆的横截面积。与非差动
连接无杆腔进油工况相比，在输入油液压力和流量相同的条件下，活塞杆
的伸出速度较大而推力较小。
1.2柱塞式液压缸
如图1-3所示，柱塞缸由缸筒1、柱塞2、导向套3、密封圈4和压盖5 等零件所组成。
u2
qv A2
4qv
(D2 d 2)
（1-5）
F2 p1 A2 p2 A1
4
(D2
d
2 ) p1
4
D2
p2
4
D2(
p1
p2
)
4
d
2
p1
（1-6）
式中：qv——供油流量；p1、p2——分别为液压缸进、出口压力；D、 d——分别为活塞、活塞杆直径。A1、A2——分别是液压缸无杆腔和有杆 腔的活塞有效作用面积。
（3）液压缸两腔同时供入压力油
（如图11-2（c）所示），由于无杆腔工作面积比有杆腔工作面积大， 活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移动。液压缸的这种连接方 式称为差动连接，差动连接时，活塞的速度和推力分别为：
u3
qv A1 A2
4qv
d 2
（1-7）
F3
p1 A1
p2 A2
4
D 2 p1
图1-2 (a)无杆腔进油；(b)有杆腔进油；(c) 差动连接
（1）当无杆腔进油时，活塞的运动速度u1和推力F1分别为：
u1
qv A1
4qv
D 2
（1-3）
F1 p1 A1 p2 A2
4
D2
p1
4
(D2
d
2 ) p2
4
D2
( p1
p2 )
4
d
2
p2
（1-4）
（2）当有杆腔进油时，活塞的运动速度u2和推力F2分别为：
优点：结构简单、制造容易、维修方便、常用于大行程设备。
图1-3柱塞式液压缸
1.3摆动式液压缸
摆动式液压缸也称摆动马达，是输出转矩并实现往复摆动的执行元件， 有单叶片和双叶片两种形式。
如图1-4(a)所示为单叶片式摆动缸，它的摆动角较大，可达300°。当 摆动缸进出油口压力分别为p1和p2，且输入流量为qv时，它的输出转矩T和 角速度ω各为
1.间隙密封
间隙密封是依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏实现 密封的，因此，可用减小间隙的办法来减少泄漏。一般的间隙为0.01～ 0.05mm，
间隙密封的特点是结构简单，摩擦阻力小，磨损小，润滑性能好， 但对零件的加工精度要求较高，密封效果较差，因此，间隙密封仅适用 于尺寸较小，压力较低，运动速度较高的活塞与缸体内孔间的密封。