双作用单杆活塞式液压缸毕业论文正稿

v .. . ..目录设计题目---------------------------------------------------------------------------2液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径（缸径）计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2流量的计算------------------------------------------------------------------3底部厚度计算---------------------------------------------------------------4最小导向长度的确定------------------------------------------------------4主要零部件设计与校核缸筒的设计------------------------------------------------------------------5缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6活塞设计----------------------------------------------------------------------7活塞的密封-------------------------------------------------------------------8活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9致谢-----------------------------------------------------------------------------10参考文献-------------------------一.设计题目双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数：系统额定工作压力：p= 25（Mpa）驱动的外负载：F =50（KN) 液压缸的速度比：λ=1.33 液压缸最大行程：L =640 (mm) 液压缸最大伸出速度：λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度：v t =5.32(m/min) 缸盖连接方式：螺纹连接液压缸安装方式：底座安装缓冲型式：杆头缓冲二.液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或摆动往复运动的执行元件。

按本课题设计要求，选取主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。

三.主液压缸主要参数的计算 1、液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa ，即P=25MPa 。

最高允许压力P max ：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。

P max ≤1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度 1.334 5.32t v v λ==⨯=(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D 可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：)D m =式中：F NP 为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F 为30kN ，ϕ为0.65，η为0.8，P 为16Mpa 并代入公式 则 又依据手册（D=400mm 。

3、缸壁壁厚的计算先暂取δ/D=0.08--0.3,即(7.2,27)δ∈则可按下列公式计算max ()2[]p D mm δσ≥式中：D 为缸筒内径（m ）m ax p为缸筒的最高允许压力（MPa ）][σ为缸筒材料的许用应力（MPa ）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有][σ=100--110MPa,取][σ=110MPa ，代入上面公式则 由结果可知在所假设的范围内圆整，取为60mm 。

活塞杆直径的计算0.2536253.6d m mm ====主 1000400.6()D mm =≈37.50.457()2110mm δ⨯≥≈⨯根据GB/T2346-1993，取标准d 顶=250mm。

1、顶出液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa ，即P=25MPa 。

最高允许压力Pmax ：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。

Pmax ≤1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度 1.334 5.32t v v λ==⨯=(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D 可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：)D m =式中：F NP 为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F 为30kN ，ϕ为0.65，η为0.8，P 为16Mpa 并代入公式 则又依据手册（GB2348-80)对其进行圆整，取D=140mm 。

3、缸壁壁厚的计算先暂取δ/D=0.08--0.3,即(7.2,27)δ∈则可按下列公式计算max ()2[]p D mm δσ≥式中：D 为缸筒内径（m ）m ax p为缸筒的最高允许压力（MPa ）][σ为缸筒材料的许用应力（MPa ）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有σ=100--110MPa,取σ1000143()D mm =≈σ=110M Pa ，代入上面公式则由结果可知在所假设的范围内圆整，取为27mm 。

活塞杆直径的计算322644250100.140.083833.142510R d D mm P π⨯⨯=-=-==⨯⨯回主 根据GB/T2346-1993，取标准d 顶=80mm 4、流量的计算液压缸流量根据下式计算：设计要求中给定了活塞的平均速度： 当活塞杆外推时m v=2.4m/min 而活塞的面积： 1A =2×/4D π 20.1256m ≈ 容积效率：取v η=1根据公式得到活塞杆外推时的流量：1q =130.1256 2.460100.3011V A V η-⨯⨯⨯=⨯=快L/min因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略。

5、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的距离 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（间隙引起的挠度）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H ≥ L/20＋D/2式中 L ———液压缸的最大行程； D ———液压缸的内径。

故确定液压缸的导向长度H=800400240202mm+= 活塞的宽度B 一般取B ＝（0．6～1．0）D37.50.12110δ⨯≥⨯故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm 缸盖滑动支承面的长度1l当D ＞80 mm 时，取1l ＝（0.6～1．0）d 。

故确定缸盖滑动支承面的长度1l =0.6X50=30mm为保证最小导向长度 H ，若过分增大1l 和 B 都是不适宜的，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 由最小导向长度H 决定，即C ＝H －（1l ＋B ）/2=35mm四、主要零部件设计与校核 1、缸筒的设计缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。

端盖分为前端盖和后端盖。

前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。

后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。

缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。

目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。

由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。

查表可以得到：缸筒材料的屈服强度s σ=484MP ； 缸筒材料的抗拉强度b σ=610MP ；现在利用屈服强度来引申出：选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[σ]=s σ/n=484/4=121MPa 。

缸筒壁厚验算液压缸的额定压力[]22121()()D D p MPa D σ-≤式中：D 1为缸筒外径且： D 1=D+2δ（mm ） D 为缸筒内径（mm ）D 为400mm ，D1为454mm ，将数值代入公式可得而题目所给2527p MPa MPa =≤，符合要求。

2、活塞设计活塞的材料由于缸径较小，故选用45钢。

活塞结构的设计活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式，而选定的6226212110[454400]2710454p Pa ⨯⨯-≤=⨯密封件型式决定了活塞的结构型式。

常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，又因密封件的安装要求不是很高，而且缸径较小，故采用整体式活塞的结构型式，其密封件和导向环分槽安装。

形式如下图：活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度B为280mm5、活塞的密封活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。

选用应用广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTFE）的挡圈与主密封件组合在一起使用。

这种组合式密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象，具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。