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1、焦作大学液压缸的设计姓名：学号：专业：班级：指导老师：机电工程学院2013年11月28日摘要将液压缸提供的液压能重新转换成机械能的装置称为执行元件。执行元件是直接做功者，从能量转换的观点看，它与液压泵的作用是相反的。根据能量转换的形式，执行元件可分为两类三种：液压马达、液压缸、和摆动液压马达，后者也可称摆动液压缸。液压马达是作连续旋转运动并输出转矩的液压执行元件；而液压缸是作往复直线运动并输出力的液压执行元件。此说明书是针对液压缸的工作环境和工作要求来确定液压缸的工作压力和承载能力，来确定其缸筒内径、壁厚和活塞杆的直径。再根据液压缸的零部件的工作要求确定零件的工艺，根据零件的精度要求确定零件的
2、加工方法，并生成工艺卡片，完成零件的加工。关键字：液压缸、机械能、转矩、执行元件AbstractHydrauliccylinderwillbeabletoprovidethehydraulic-mechanicalenergyconversiondevicecalledactuators.Workisadirectimplementationofcomponents,fromthepointofviewofenergyconversion;itistheroleofthehydraulicpumpopposite.Accordingtoenergyconversionintheformofim
3、plementationofthethreecomponentscanbedividedintotwocategories:hydraulicmotors,hydrauliccylinders,hydraulicmotorsandswing,whichmayalsobesaidswinghydrauliccylinder.Hydraulicmotoristhecontinuoustorqueandrotationalmovementofthehydraulicactuators,andhydrauliccylinderisareciprocatinglinearmotionandtheoutp
4、utofthehydrauliccomponents.Andthisstatementisthehydrauliccylindersfortheworkingenvironmentandjobrequirementsofhydrauliccylinderstodeterminethepressureandworkload,todeterminethecylinderdiameter,thicknessanddiameteroftherod.AccordingtoIhehydrauliccylinderpartsofthejobrequirementsidentifiedpartsofthepr
5、ocess,accordingtopartsoftheaccuracyofdeterminingpartsprocessingmethods,andgenerateprocesscard,completetheprocessingparts.Keyword:hydrauliccylinder,mechanicalenergy,torque,theimplementationofcomponents摘要I第1章绪论1第2章液压传动系统的执行元件液压缸22.1液压缸的类型及特点22.2液压缸的组成3第3章液压缸的设计63.1简介63.2液压缸的设计103.2.1缸筒壁厚的校核73.2.3缸盖固定螺
6、栓的设计103.2.4导向套的设计与计算133.2.5活塞的设计133.2.6缸底端盖设计143.2.7缸筒的设计153.2.8密封装置223.2.9缓冲装置233.2.10排气装置232525总结参考文献第1章绪论目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。液压技术的应用领域大致上可以归纳为以下几个主要方面：（1）各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。如起重机、起锚机等。（2）各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置
7、。例如，各种液压机、塑料注射成型机等。（3）高响应、高精度的控制。飞机和导弹的姿态控制等装置。（4）多种工作程序组合的自动操作与控制。如组合机床、机械加工自动线。（5）特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。液压传动是研究以有压流体（液体）为传动介质来实现各种机械的传动控制的学科。液压传动是根据流体力学的基本原理，利用流体的压力能进行能量的
8、传递和控制各种机械零部件运动。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。第2章液压传动系统的执行元件液压缸2.1 液压缸的类型及特点根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：活塞式单活塞杆
9、液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。柱塞式(1)柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；(2)柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；(3)工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；(4)柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。伸缩式伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的
10、顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有对歌一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。摆动式摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。其典型结构表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点双活塞杆液压缸U=qA3F=plAl活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=qA3Fl=plAl活塞
11、仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=qA3Fl=PlAl柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=qA3F3=plAl可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸:以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回用液压缸双活塞杆液压缸Ul=qA3U2=qA2Fl=(pl-p2)AlF2=(p2-pl)A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸Ul=qA3U2=qA2Fl=(pl-p2)AlF2=(p2-pl)A2单边有杆，双向液压驱动，ul(VU2,FDF2伸缩液压缸双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回弹簧复位液压缸单向
12、由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸Ul=q(A1+A2)U2=q2A2FI=Pl(l-A2)-2q2Fl=2p22-A2-ql(l+A2)用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增压缸由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动动单叶片液压缸W=8q(b(D2-d2)T=P(D-2-d-2)b8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角300度液压缸双叶片液压缸W=4q(b(D2-d2)T=P(D-2-c2)b4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角150度注：b一叶片宽度；D一叶片的底端、顶端直径；w一叶片轴的角速度；
13、T理论转矩2.2 液压缸的组成从以上液压缸的结构形式上可知：液压缸可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置五大部分。缸体组件缸筒组件有缸筒和缸盖组成。缸筒和缸盖的连接形式与其工作压力有关。当工作压力PGOMPa时,缸筒使用铸铁；工作压力p20MPa时，使用铸钢或锻钢。以下是几种常见的缸筒与缸盖的联接形式：图2-2(a)所示为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，图2-2缸筒和缸盖结构(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式常用于铸铁制的缸筒上。图2-2(b)所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强
14、度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图2-2(C)所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图2-2(d)所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图2-2(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。由此可见，缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒，还要求有良好的焊接性能。为了能够最大限度的满足用户对产品性能的需求和产品设计的经济合理以及保证工人人身和设备安全
15、，改善操作者工作环境，洛阳强力液压股份有限公司所生产的液压缸缸筒毛坯件选择由专业厂方提供内圆已经过衍磨和外圆已加工的高精度冷拔无缝钢管，能满足以下要求：a、缸筒内径的圆度和圆柱度可选取8级。b、缸筒端面的垂直度选取7级精度。c、缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选取6级精度的细牙螺纹。(2)活塞组件活塞组件有活塞、活塞杆和连接件等组成，活塞与活塞杆连接形式决定于工作压力、安装形式、工作条件等。由于活塞在缸筒内作往复运动，必须选用优质材料。对于整体式活塞，一般采用35号钢或45号钢；装配式的活塞采用灰口铸铁、耐磨铸铁或铝合金等材料，有特殊要求时可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙等耐磨套，以延长活塞的使用寿命。活塞杆无论是空心的还是实心的其材料常采用35号钢或45号钢等材料，当冲击振动很大时，也可采用55号钢或4OCr钢。图2-3所示为几种常见
