液压缸的类型
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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)
液压缸的类型和特点
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。
液压缸1
向套长度为（0.6-1.5）d。为减少加工难度，一般
液压缸缸筒长度不应大于内径的20-30倍。
液压缸的校核
一、 缸筒壁厚的验算
中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒，大多属薄 壁筒，即D / ＞10。此时，可根据材料力学中薄壁圆筒 的计算公式验算缸筒的壁厚，即
p max D 2[ ]
当D / ＜10时，可用下式校核缸筒壁厚
三、柱塞式液压缸（柱塞缸）
柱塞式液压缸特点：
（1）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现 一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置 时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用； （2）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞 和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即可
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，
F ( p1 p2 ) Am
（2）不能实现差动连接。
4
( D d )( p1 p2 )m
2 2
（3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3倍； 活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2倍。
应用：
两个方向力和速度一样的场合。
图形符号：
缸筒固定式
4
3
F2 7771 (N )
F3 = 7466 (N)
v2 0.102(m / s) v3 = 0.106(m / s)
三、柱塞式液压缸（柱塞缸）
活塞式液压缸的缸体内壁要求精加工，当 液压缸较长时加工就显得比较困难，因此在行 程较长时多采用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要 精加工，因为柱塞不和缸体接触，运动时靠缸 盖上的导向套导向，结构简单，制造方便，成 本低，特别适合行程较长的场合。
液压缸分类
液压缸分类液压缸是一种通过在缸内施加液压力来实现机械运动的装置。
液压缸在工业和机械应用中扮演着关键的角色，广泛应用于各种工程领域。
液压缸的分类通常可以根据不同的标准，如工作原理、结构形式、应用领域等进行。
以下是一些液压缸的常见分类：1. 按照工作原理分类：单作用液压缸：单作用液压缸只能在一个方向上施加力，通常是由压缩弹簧或外部负载提供反向力。
双作用液压缸：双作用液压缸能够在两个方向上施加力，液体压力可以使缸在两个方向上伸出或缩回。
2. 按照结构形式分类：活塞式液压缸：活塞式液压缸是最常见的一种类型，其中液压力作用在活塞上，使得活塞在缸内运动。
柱塞式液压缸：柱塞式液压缸使用柱塞而不是活塞，柱塞在缸内移动以产生机械运动。
膜式液压缸：膜式液压缸使用柔性薄膜而不是活塞或柱塞，薄膜的形变产生机械运动。
3. 按照应用领域分类：工业液压缸：主要用于工业机械、生产线、冶金设备等领域，广泛应用于提供力和运动的场合。
农业液压缸：用于农业机械设备，如拖拉机、收割机等，用于实现各种农业操作。
航空航天液压缸：用于航空航天领域的飞行器和宇航器，要求轻巧、高效、可靠。
4. 按照缸体形状分类：圆筒形液压缸：缸体呈圆筒形状，是最常见的液压缸形式，适用于多种应用。
方形液压缸：缸体呈方形或矩形形状，用于特殊的工程和空间限制的场合。
5. 按照使用介质分类：油液液压缸：使用液体油作为介质，是最常见的液压缸类型。
水液液压缸：使用水作为液压介质，适用于一些特殊环境和应用。
这些分类并非是绝对的，很多液压缸可能同时具有多种特征。
在选择液压缸时，需要考虑其工作条件、负载要求、空间限制以及使用环境等因素。
不同类型的液压缸在不同的应用场景中都有各自的优势和适用性。
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
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。
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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
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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冲 b.小孔节流缓冲
五、排气装置
4.4 液压缸常见故障和排除方法
故障现象 爬行
产生原因
1．外界空气进入缸内 2．密封压得太紧
3．活塞与活塞杆不同轴 4．活塞杆弯曲变形
5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 6．安装位置有误差
7．双活塞杆两端螺母拧得太紧 8．导轨润滑不良
?? m ( p1 ? p2 ) p1 ? p2
D?
4F
? d 2 p1
?? m ( p1 ? p2) p1 ? p2
※按国标圆整为标准尺寸 。
三.活塞杆直径 d
1）按往返速比 λv 确定
v1 ?
q? v
A1
?
4q? v ? D2
?v ?
v2 v1
?
D2 D2 ? d2
v2
?
q? v
A2
?
4q? v ? (D2 ? d2)
1．更换活塞或密封圈，调整到合适间隙 2．镗磨修复缸孔内径，重配活塞 3．放松、调整密封 4．校正活塞杆
1．更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀 2．修正、配研单向阀与阀座或更换
1．检查并更换或重装密封圈 2．检查并修复活塞杆 3．检查并修整
4．检修密封圈及接触面
一、双活塞杆液压缸 活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分
为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。
4.1.1 活塞式液压缸
4.1.1 活塞式液压缸
双杆活塞缸的速度推力特性
?v ＝ q / A ＝ 4 qη v /π （D 2－ d 2）
缸在左右两个方向上输出的速度相等，η v为缸的容积 效率。
?F ＝ A（p1－ p2）η m＝π （D 2－d 2）（p1－ p2）η m /4
一、液压缸工作压力的确定
液压缸的工作压力按负载确定。
负载为： F ? ? Fi ? Fl ? Ff ? Fa
式中：Fl ——工作载荷 Ff —— 摩擦阻力 Fa —— 惯性阻力
二.缸筒内径D的确定
缸筒内径D根据缸的总负载F和工作压力p来计算.
1.按推力计算：
D? 2.按拉力计算：
4F
? d 2 p2
? 柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与 缸盖上的导向套有配合关系。
? 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。 ? 柱塞缸能承受一定的径向力。
1.单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
2.双柱塞缸
●双向液压驱动
4.2 液压缸的设计计算
1.确定液压缸的类型 2.确定液压缸的主要尺寸（ D\d\L) 3.液压缸的强度计算 4.液压缸的结构设计
缸在左右两个方向上输出的推力相等 .
4.1.1 活塞式液压缸
二、单杆活塞缸
因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力 的作用下，作直线往复运动。
无杆腔 进油腔
有杆腔 回油腔
职能符号
? 单杆双作用活塞缸
? 单杆单作用活塞缸
双向液压驱动
单向液压驱动， 回程靠外力。
例：液压刨床
4.1.2 柱塞式液压缸
排除方法
1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气 2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可
3．校正或更换，使同轴度小于 ф0.04mm 4．校正活塞杆，保证直线度小于 0.1/1000 5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞
6．校正 7．调整 8．适当增加导轨润滑油量
推力不足， 速度不够
第四章 液压缸
? 液压缸的类型 ? 液压缸的设计计算 ? 液压缸结构设计 ? 液压缸常见故障及其排除
液压缸
机力压式柱四梁三
液压缸
液压缸 塑料注射成型机
4.1 液压缸的类型及特点
液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置， 它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。
4.1.1 活塞式液压缸
d ? D ?v ? 1 ?v
2）按工作压力确定
※按国标圆整为标准尺寸 。
四.缸筒壁厚δ
1. D / ? ? 10 时，为薄壁筒（无缝钢管）
?
?
pyD
2[? ]
式中：py — 实验压力
{ py ? 1.5 pn p y ? 1.25 pn
( p n ? 16 MPa ) ( p n ? 16 MPa )
[? ] ? ? b
n
[ σ]— 许用应力，σb— 抗拉强度
pn — 缸的额定压力
n — 安全系数 n = 5
四.缸筒壁厚δ
2. D / ? ? 10 时，为厚壁筒（铸造）
?
?
D ?? 2 ??
[? ] ? 0.4 py [? ] ? 1.3 py
? 1????
缸筒外径： D1 ? D ? 2?
注意：圆整为标准壁厚。 1）铸造：满足最小尺寸 2 ）无缝钢管：查手册
4.3 液压缸结构设计
4.3.1 液压缸的典型结构
4.3.2 液压缸的结构设计 一、缸体和端盖的连接
二、活塞和活塞杆的连接
三、活塞杆头部结构
四、缓冲装置
1.为什么要缓冲？ 2.缓冲原理：
当活塞快速运动到接近缸盖时，增大排油阻力， 使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力，使活塞减 速，从而避免与缸盖快速相撞。
或逐渐下降
冲击
外泄漏
1．缸与活塞配合间隙过大或Ｏ形密封圈破坏 2．工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄
漏 3．缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大
4．活塞杆弯曲，使运动阻力增加
1．活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用 2．端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用
1．密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严 2．活塞杆表面损伤 3．管接头密封不严 4．缸盖处密封不良
五、排气装置
4.4 液压缸常见故障和排除方法
故障现象 爬行
产生原因
1．外界空气进入缸内 2．密封压得太紧
3．活塞与活塞杆不同轴 4．活塞杆弯曲变形
5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 6．安装位置有误差
7．双活塞杆两端螺母拧得太紧 8．导轨润滑不良
?? m ( p1 ? p2 ) p1 ? p2
D?
4F
? d 2 p1
?? m ( p1 ? p2) p1 ? p2
※按国标圆整为标准尺寸 。
三.活塞杆直径 d
1）按往返速比 λv 确定
v1 ?
q? v
A1
?
4q? v ? D2
?v ?
v2 v1
?
D2 D2 ? d2
v2
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q? v
A2
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4q? v ? (D2 ? d2)
1．更换活塞或密封圈，调整到合适间隙 2．镗磨修复缸孔内径，重配活塞 3．放松、调整密封 4．校正活塞杆
1．更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀 2．修正、配研单向阀与阀座或更换
1．检查并更换或重装密封圈 2．检查并修复活塞杆 3．检查并修整
4．检修密封圈及接触面
一、双活塞杆液压缸 活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分
为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。
4.1.1 活塞式液压缸
4.1.1 活塞式液压缸
双杆活塞缸的速度推力特性
?v ＝ q / A ＝ 4 qη v /π （D 2－ d 2）
缸在左右两个方向上输出的速度相等，η v为缸的容积 效率。
?F ＝ A（p1－ p2）η m＝π （D 2－d 2）（p1－ p2）η m /4
一、液压缸工作压力的确定
液压缸的工作压力按负载确定。
负载为： F ? ? Fi ? Fl ? Ff ? Fa
式中：Fl ——工作载荷 Ff —— 摩擦阻力 Fa —— 惯性阻力
二.缸筒内径D的确定
缸筒内径D根据缸的总负载F和工作压力p来计算.
1.按推力计算：
D? 2.按拉力计算：
4F
? d 2 p2
? 柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与 缸盖上的导向套有配合关系。
? 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。 ? 柱塞缸能承受一定的径向力。
1.单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
2.双柱塞缸
●双向液压驱动
4.2 液压缸的设计计算
1.确定液压缸的类型 2.确定液压缸的主要尺寸（ D\d\L) 3.液压缸的强度计算 4.液压缸的结构设计
缸在左右两个方向上输出的推力相等 .
4.1.1 活塞式液压缸
二、单杆活塞缸
因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力 的作用下，作直线往复运动。
无杆腔 进油腔
有杆腔 回油腔
职能符号
? 单杆双作用活塞缸
? 单杆单作用活塞缸
双向液压驱动
单向液压驱动， 回程靠外力。
例：液压刨床
4.1.2 柱塞式液压缸
排除方法
1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气 2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可
3．校正或更换，使同轴度小于 ф0.04mm 4．校正活塞杆，保证直线度小于 0.1/1000 5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞
6．校正 7．调整 8．适当增加导轨润滑油量
推力不足， 速度不够
第四章 液压缸
? 液压缸的类型 ? 液压缸的设计计算 ? 液压缸结构设计 ? 液压缸常见故障及其排除
液压缸
机力压式柱四梁三
液压缸
液压缸 塑料注射成型机
4.1 液压缸的类型及特点
液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置， 它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。
4.1.1 活塞式液压缸
d ? D ?v ? 1 ?v
2）按工作压力确定
※按国标圆整为标准尺寸 。
四.缸筒壁厚δ
1. D / ? ? 10 时，为薄壁筒（无缝钢管）
?
?
pyD
2[? ]
式中：py — 实验压力
{ py ? 1.5 pn p y ? 1.25 pn
( p n ? 16 MPa ) ( p n ? 16 MPa )
[? ] ? ? b
n
[ σ]— 许用应力，σb— 抗拉强度
pn — 缸的额定压力
n — 安全系数 n = 5
四.缸筒壁厚δ
2. D / ? ? 10 时，为厚壁筒（铸造）
?
?
D ?? 2 ??
[? ] ? 0.4 py [? ] ? 1.3 py
? 1????
缸筒外径： D1 ? D ? 2?
注意：圆整为标准壁厚。 1）铸造：满足最小尺寸 2 ）无缝钢管：查手册
4.3 液压缸结构设计
4.3.1 液压缸的典型结构
4.3.2 液压缸的结构设计 一、缸体和端盖的连接
二、活塞和活塞杆的连接
三、活塞杆头部结构
四、缓冲装置
1.为什么要缓冲？ 2.缓冲原理：
当活塞快速运动到接近缸盖时，增大排油阻力， 使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力，使活塞减 速，从而避免与缸盖快速相撞。
或逐渐下降
冲击
外泄漏
1．缸与活塞配合间隙过大或Ｏ形密封圈破坏 2．工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄
漏 3．缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大
4．活塞杆弯曲，使运动阻力增加
1．活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用 2．端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用
1．密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严 2．活塞杆表面损伤 3．管接头密封不严 4．缸盖处密封不良