液压缸结构设计优秀课件
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液压缸结构设计优秀课件
典型结构
缸体组件、活塞组件、密封件、 连接件、缓冲装置、排气装置等。
一、液压缸的结构
二、液压缸的组成
1、 缸体与端盖的结构
缸体与端盖的连接 活塞和活塞杆结构 液压缸的缓冲装置 液压缸的排气装置
缸体与端盖的连接
法兰连接 半环连接 螺纹连接 拉杆连接 焊接连接
缸体与端盖的连接
1—缸盖 2—放气小孔 3—缸体 4—活塞杆
三、 液压缸的设计与计算
一、设计 ：液压缸内径D、 活塞杆直径d、 液压缸缸体长度L
二、校核
液压缸设计中的注意事项
（1）活塞杆受拉状态下承受最大负载，在受压 状态下具有稳定性。
（2）排气和制动问题 （3）液压缸的安装，只能在一端用键或销定位。 （4）结构简单紧凑 （5）密封性要好
缓冲装置类型
（1） 圆柱形环隙式缓冲装置 （2） 圆锥形环隙式缓冲装置 （3） 可变节流槽式缓冲装置 （4） 可调节流孔式缓冲装置
缓冲装置(2/3)
（1）圆柱形环隙式缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞 间形成缓冲油腔B，被封闭油液只能从环形间隙 排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种 缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变， 故缓冲开始时产生的缓冲制动力很大，但很快就 降低了，其缓冲效果较差，但这种装置结构简单， 便于设计和降低制造成本，所以在一般系列化的 成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
d = D√λv-1/λv d = D√v2-v1/V2
计算所得活塞杆直径d亦应圆整 为标准系列值。
活塞杆直径d
• 根据活塞杆的受力情况来确定
一般受拉力作用时， d = （0.3～0.5）D 受压时：见表
必要性 排气方法
排气的必要性
∵ 系统在安装或停止工作后常会渗入空气 ∴ 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。
故 必须设置排气装置。
排气方法
1 排气孔 油口设置在液压缸最高处 2 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀） 3 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油
箱相通启动时，拧开排气 阀使液压缸空载往复运动 几次即可
活塞和活塞杆的连接
焊接式：同上 锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配
简单，但承 载能力小，且需防止 脱落 螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆 方便，但需 防止螺母松动。 半环式：常用于高压大负载或振动比较大 的场合，强 度高，但结构复杂， 装拆方便。
活塞杆头部结构
活塞杆：是连接活塞和工作部件的传 力零件，必须具有足 够的强 度和刚度，一般用钢料制成, 且需镀铬。
缸的速度比 过大会使无杆腔产生过大的背压，速 度比 过小则活塞杆太细，稳定性不好。
2 根据执行机构速度要求和选定液压 泵流量 来确定
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
1
q A1
v
4q
D2
有杆腔进油时
2
q A2
4qv
D2 d2
（二）活塞杆直径d
原则：活塞杆直径可Βιβλιοθήκη Baidu据工作压力或设 备类型选取液压缸的往复速度比 有一定要求时
∵ 工作压力、缸体材料、 工作条件不同
∴ 连接形式很多低压， 铸铁缸体，外形尺寸大
缸体与端盖的连接形式
法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。
内半环 —结构简单、紧凑、装卸
半环连接 <
方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）
外半环
内螺纹
螺纹连接<
> 重量轻，外径小，但端部复杂，
外螺纹 装卸不便，需专用工具
焊接连接
拉杆连接
通用性好，缸体加工方便，装拆方 便，但端盖体积大，重量也大，拉 杆受力后会拉伸变形，影响端部密 封效果，只适于中低压.
活塞和活塞杆的连接
∵ 工作压力、安装方式、 工作条件的不同。
∴ 活塞组件有多种结构形式。 整体式：常用于小直径液压缸，
结构简单，轴向尺寸紧凑， 但损坏后需整体更换
缓冲装置(3/3)
（4）可调节流孔式缓冲装置
在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排 出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓 冲压力的大小，以适应液压缸不同的负载和 速度工况对缓冲的要求，同时当活塞反向运 动时，高压油从单向阀进入液压缸内，活塞 也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等 现象。
液压缸的排气装置
一、设计
液压缸的主要尺寸包括： 液压缸内径D 活塞杆直径d
液压缸缸体长度L
设计依据：
缸工作压力、运动速度、工作条件、 加工工艺及拆 装检修等。
液压缸内径D
1 根据最大总负载和选取的工作压力来确定
2 根据执行机构速度要求和选定液压泵流量 来确定
液压缸工作压力的确定
FFLFf FA
V2 V1
液压缸内径和活塞杆直径的确定
根据最大总负载和选取的工作压力来确定D
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
D
4 Fmax
p1
是最大工作负载。
PF m 1a x P2液压缸工作腔的工作压力，可根据机床类型 或负载的大小来确定, P2 是背压一般为零。
缸主要尺寸的计算(2/3)
当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式得杆径
d为：
d D 1
液压缸的缓冲装置
必要性 缓冲原理 缓冲装置类型
缓冲的必要性
∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），
由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞 击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工 精度，甚至使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置 缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。
缓冲原理
利用节流方法在液压缸的回油腔产 生阻力，减小速度，避免撞击。
缓冲装置(2/3)
（2）圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环形间隙随
位移量l而改变，即节流面积随缓冲行程的
增大而缩小，使机械能的吸收较均匀，其缓 冲效果较好。
缓冲装置(3/3)
（3）可变节流槽式缓冲装置
理想缓冲装置应在全部工作过程中保持缓 冲压力恒定不变，因此，可在缓冲柱塞上开 由浅到深的三角节流沟槽，节流面积随着缓 冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平 缓，但需要专门设计。
（一）液压缸内径D
（二）活塞杆直径d
液压缸内径D
一 双杆缸
F A qAvp 1 p 2 D 4q2m vd 2 4D 2 d 2p 1 p 2 m
二 单杆缸 无杆腔进油时 活塞的速度和推力
1
Aq1v
4q
D2
v
F1(p1A1p2A2)m[4D2p14 D2d2 p2]m
P2
[4D2p1p24d2p2]m
典型结构
缸体组件、活塞组件、密封件、 连接件、缓冲装置、排气装置等。
一、液压缸的结构
二、液压缸的组成
1、 缸体与端盖的结构
缸体与端盖的连接 活塞和活塞杆结构 液压缸的缓冲装置 液压缸的排气装置
缸体与端盖的连接
法兰连接 半环连接 螺纹连接 拉杆连接 焊接连接
缸体与端盖的连接
1—缸盖 2—放气小孔 3—缸体 4—活塞杆
三、 液压缸的设计与计算
一、设计 ：液压缸内径D、 活塞杆直径d、 液压缸缸体长度L
二、校核
液压缸设计中的注意事项
（1）活塞杆受拉状态下承受最大负载，在受压 状态下具有稳定性。
（2）排气和制动问题 （3）液压缸的安装，只能在一端用键或销定位。 （4）结构简单紧凑 （5）密封性要好
缓冲装置类型
（1） 圆柱形环隙式缓冲装置 （2） 圆锥形环隙式缓冲装置 （3） 可变节流槽式缓冲装置 （4） 可调节流孔式缓冲装置
缓冲装置(2/3)
（1）圆柱形环隙式缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞 间形成缓冲油腔B，被封闭油液只能从环形间隙 排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种 缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变， 故缓冲开始时产生的缓冲制动力很大，但很快就 降低了，其缓冲效果较差，但这种装置结构简单， 便于设计和降低制造成本，所以在一般系列化的 成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
d = D√λv-1/λv d = D√v2-v1/V2
计算所得活塞杆直径d亦应圆整 为标准系列值。
活塞杆直径d
• 根据活塞杆的受力情况来确定
一般受拉力作用时， d = （0.3～0.5）D 受压时：见表
必要性 排气方法
排气的必要性
∵ 系统在安装或停止工作后常会渗入空气 ∴ 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。
故 必须设置排气装置。
排气方法
1 排气孔 油口设置在液压缸最高处 2 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀） 3 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油
箱相通启动时，拧开排气 阀使液压缸空载往复运动 几次即可
活塞和活塞杆的连接
焊接式：同上 锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配
简单，但承 载能力小，且需防止 脱落 螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆 方便，但需 防止螺母松动。 半环式：常用于高压大负载或振动比较大 的场合，强 度高，但结构复杂， 装拆方便。
活塞杆头部结构
活塞杆：是连接活塞和工作部件的传 力零件，必须具有足 够的强 度和刚度，一般用钢料制成, 且需镀铬。
缸的速度比 过大会使无杆腔产生过大的背压，速 度比 过小则活塞杆太细，稳定性不好。
2 根据执行机构速度要求和选定液压 泵流量 来确定
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
1
q A1
v
4q
D2
有杆腔进油时
2
q A2
4qv
D2 d2
（二）活塞杆直径d
原则：活塞杆直径可Βιβλιοθήκη Baidu据工作压力或设 备类型选取液压缸的往复速度比 有一定要求时
∵ 工作压力、缸体材料、 工作条件不同
∴ 连接形式很多低压， 铸铁缸体，外形尺寸大
缸体与端盖的连接形式
法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。
内半环 —结构简单、紧凑、装卸
半环连接 <
方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）
外半环
内螺纹
螺纹连接<
> 重量轻，外径小，但端部复杂，
外螺纹 装卸不便，需专用工具
焊接连接
拉杆连接
通用性好，缸体加工方便，装拆方 便，但端盖体积大，重量也大，拉 杆受力后会拉伸变形，影响端部密 封效果，只适于中低压.
活塞和活塞杆的连接
∵ 工作压力、安装方式、 工作条件的不同。
∴ 活塞组件有多种结构形式。 整体式：常用于小直径液压缸，
结构简单，轴向尺寸紧凑， 但损坏后需整体更换
缓冲装置(3/3)
（4）可调节流孔式缓冲装置
在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排 出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓 冲压力的大小，以适应液压缸不同的负载和 速度工况对缓冲的要求，同时当活塞反向运 动时，高压油从单向阀进入液压缸内，活塞 也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等 现象。
液压缸的排气装置
一、设计
液压缸的主要尺寸包括： 液压缸内径D 活塞杆直径d
液压缸缸体长度L
设计依据：
缸工作压力、运动速度、工作条件、 加工工艺及拆 装检修等。
液压缸内径D
1 根据最大总负载和选取的工作压力来确定
2 根据执行机构速度要求和选定液压泵流量 来确定
液压缸工作压力的确定
FFLFf FA
V2 V1
液压缸内径和活塞杆直径的确定
根据最大总负载和选取的工作压力来确定D
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
D
4 Fmax
p1
是最大工作负载。
PF m 1a x P2液压缸工作腔的工作压力，可根据机床类型 或负载的大小来确定, P2 是背压一般为零。
缸主要尺寸的计算(2/3)
当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式得杆径
d为：
d D 1
液压缸的缓冲装置
必要性 缓冲原理 缓冲装置类型
缓冲的必要性
∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），
由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞 击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工 精度，甚至使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置 缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。
缓冲原理
利用节流方法在液压缸的回油腔产 生阻力，减小速度，避免撞击。
缓冲装置(2/3)
（2）圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环形间隙随
位移量l而改变，即节流面积随缓冲行程的
增大而缩小，使机械能的吸收较均匀，其缓 冲效果较好。
缓冲装置(3/3)
（3）可变节流槽式缓冲装置
理想缓冲装置应在全部工作过程中保持缓 冲压力恒定不变，因此，可在缓冲柱塞上开 由浅到深的三角节流沟槽，节流面积随着缓 冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平 缓，但需要专门设计。
（一）液压缸内径D
（二）活塞杆直径d
液压缸内径D
一 双杆缸
F A qAvp 1 p 2 D 4q2m vd 2 4D 2 d 2p 1 p 2 m
二 单杆缸 无杆腔进油时 活塞的速度和推力
1
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4q
D2
v
F1(p1A1p2A2)m[4D2p14 D2d2 p2]m
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[4D2p1p24d2p2]m