《柱塞式液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《柱塞式液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、已知數(shù)據(jù): 推力載荷：150KN行程：150mm 速度：1mm/sec 安裝方式：后法蘭 設(shè)計(jì)內(nèi)容及完成的工作量 1） 根據(jù)給定要求完成裝配圖和所有非標(biāo)零件圖 2） 完成全部零件三維實(shí)體造型，并進(jìn)行裝配 3） 完成標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算選型 4） 完成非標(biāo)零件精度設(shè)計(jì) 5） 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份 6） 原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)泵類負(fù)載 二、液壓缸主要幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸工作壓力的確定 柱塞桿直徑的確定 由柱塞式液壓缸柱塞外伸時(shí)的推力公式： 6 F P A 10 （ 2-1） 得： Ai F 10 6 （ 2-2） P 式中： Fi 液壓缸的推力，這里為液壓缸載荷（N） P工作壓力（Mp3 2 Ai 柱

2、塞桿的作用面積（m m ） A d2 4 （ 2-3） 式中： d柱塞桿的直徑（m 將 2-3 帶入 2-2 得 d=19mm 由柱塞桿的標(biāo)準(zhǔn)系列 取d=32mm 級(jí)別 低壓 中壓 中高壓 咼壓 超咼壓 :壓力范圍（MPa 0 8 8 16 16 32 P 32 25 40 63 (80) 100 (125 ) 160 200 250 315 400 500 630 800 液壓與 氣壓傳動(dòng) P101 機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)第五 版第4卷 22-245 機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)第五 版第4卷 表 機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)第五 版第5卷 機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)第五 版第5卷 表 21-6-25 在液壓系統(tǒng)中，為了便于液壓元件和管路

3、的設(shè)計(jì)選用，往往將壓力分級(jí) 壓力分級(jí) 液壓缸的公稱壓力系列（GB2346-80 依據(jù)表所規(guī)定的公稱壓力系列，計(jì)算或選擇的柱塞缸的公稱壓力為 315bar= 液壓缸行程 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，行程取150mm 柱塞缸內(nèi)徑Di的確定 查表可得D1 =42mm 液壓缸外徑D2的確定 查表可得D2 =50mm 缸筒壁厚 計(jì)算得壁厚S =（ D2 - DJ/2=4mm 缸的材料選45鋼 缸底壁厚 平行缸底，取缸底無(wú)油情況, 式中： h 缸底厚度（mm D液壓缸內(nèi)徑（mrh Py 試驗(yàn)壓力（MPa ,工作壓力P 16MPa時(shí)，Py 壓力 P 16MPa 時(shí)，Py 1.25P 缸底材料的許用應(yīng)力（MPa 對(duì)于：鍛鋼

4、 100120MPa 鑄鋼 100 110MPa 鋼管 100 110MPa 鑄鐵 60MPa 45 鋼=120 MPa 將以上數(shù)據(jù)代入上式得h=，圓整取15mm(2-7) 1.5P ;工作 端蓋厚度的確定 依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇活套式法蘭缸頭, 端蓋的厚度： k I3F（dH dm） hi - V （Dg dm 2db） 式中： D 缸筒內(nèi)徑（m d H 螺釘孔圓周直徑（m dm 作用力圓周直徑（m db 螺釘孔直徑（m di 柱塞缸內(nèi)徑（m d2 活塞缸筒與缸體配合的外徑（m D g 端蓋外徑（m F 缸頭所受到得最大壓力（N） 首先來(lái)計(jì)算缸頭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力 F： 柱塞的面積是

5、： 2 2 A1 = D x /4 =m 缸壁厚度計(jì)算中得出最大壓強(qiáng)： Pmax = 所以法蘭承受的最大壓力為： F=Pmax A=55125N 材料為45鋼，缸筒材料的許用應(yīng)力=s/n=360/5=72MPa代入上式; 得 h=75mm 導(dǎo)向套尺寸的確定 導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A,在缸徑小于80mm寸取查表得，dH =, dm di d2 2 0.046 m db =, di = , d2 =, Dg =,缸蓋的 (2-8) A= () D (2-9) 當(dāng)缸徑大于80mm寸取 A= () d (2-10) 式中： D缸筒內(nèi)徑(mr) d 柱塞桿直徑(m) 由于缸徑 D=42mm 則 A- ()

6、*4242mm 取 A=42mm 由于安裝與密封原因則套的內(nèi)徑為 42mm 加工要求：導(dǎo)向套與柱塞桿外圓的配合多為 H8/f7H9/f9. 法蘭安裝方式 采取如圖所示的后端法二安裝方式 后端法蘭安裝方式 密封環(huán) 本例中選取靜密圭寸的為一般的 0型密圭寸圈加擋圈。柱塞桿動(dòng)密圭寸使用 U 形環(huán)式組合密圭寸圈，本設(shè)計(jì)選用 d=85mm形密圭寸圈 防塵圈 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表21-6-28，選用2型特康防塵圈。 各種主要零件名稱和材料 件號(hào) 名稱 材料 1 2 3 4 5 6 7 擋板 防塵圈 法蘭 套 U形夾織物密封圈 支承環(huán) 導(dǎo)套 Q235-F 毛氈 45 ZQS n8-12 橡膠1-4 Q235-F

7、 ZQS n8-12 進(jìn)出油口大小的確定 液壓缸的進(jìn)出油口，可以布置在端蓋或是缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液 壓缸可設(shè)在活塞桿端部，如果液壓缸無(wú)專用的排氣裝置，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè) 在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)出油口的形式一 般選用螺釘或是法蘭連接，依據(jù)查表可知的當(dāng)內(nèi)徑為 80mn!寸，可以選 用M27x2的螺孔連接。 安裝法蘭設(shè)計(jì) 由于Dg=110mm查詢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法蘭(GB9112000)可選安裝法蘭：法 蘭外徑250mm內(nèi)徑135mm螺栓孔中心圓直徑 210mm螺栓直徑18mm 螺栓孔數(shù)8,法蘭厚度24mm 二、各零部件的校核及驗(yàn)算 缸筒設(shè)計(jì) 連接方式如下圖： 選取法蘭式連接，并且

8、法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易選取、易裝卸；缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。 有足夠強(qiáng)度，能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力，長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)變形； 有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時(shí)不會(huì)彎曲； 內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少，可以保證長(zhǎng)期使用； 缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。 部分材料的機(jī)械性能如下表： 缸筒 常用 無(wú)縫 鋼管 材料 機(jī)械 性能 材料 b / MPa s /MPa 20 420 250 25 30 500 300 18 35 540 320 17 45 610 360 14 15MnVn 750 500 26 27SiM n 1000 850 12 30C

9、rMo 950 800 12 35CrMo 1000 850 12 本次設(shè)計(jì)選取45號(hào)鋼 從表中可以得到： 缸筒材料的屈服強(qiáng)度 s=360MPa 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度、 b =610MPa 現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來(lái)引申出： 缸筒材料的許用應(yīng)力=s/n=360/5=72MPa。 其中n=5是選取的安全系數(shù)。 缸筒壁厚的驗(yàn)算 下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： 液壓缸的額定壓力Pn值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全： Pn 0.35(D2 2 D1) (MPa (3-1) D2 根據(jù)式3-1得到： Pn ，由于Pn =則滿足條件 液壓缸的效率 液壓缸的效率 由以下三種效率組成: (A) 機(jī)械效率m，由

10、各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常 取 m 0.9 (B) 容積效率v，由各密封件泄露所造成的，通常容積效率 V為: 裝彈性體密封圈時(shí) v 1 裝活塞環(huán)時(shí) v 0.98 (C) 作用力效率d，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。 v =1 法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 連接圖如下： 螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算： 螺紋處的拉應(yīng)力m v d 所以總效率 =。 (3-2) 4d d1Z Z 螺紋處的剪切應(yīng)力 Ki螺紋連接的摩擦系數(shù) 匕 0.12 缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa ； s缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MPa ； n 安全系數(shù)取n最大推力為：F=150KN 使用8個(gè)螺栓緊固缸蓋，即：Z=8 螺紋外徑和底徑的

11、選擇：do=24mm di = 系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。?K=3, K i = 最大推力理論F=P*A=31.5 D2 -= 4 但實(shí)際卩產(chǎn)卩水二卩產(chǎn)卩水二 KFKF 10 6(MPa (3-3) 器 106 (MPaMPa （3-4） （3-5） n、2 3 2 (MPa 缸筒端部承受的最大推力 (N ； 缸筒內(nèi)徑（m do 螺紋外徑（m d1 螺紋底徑（m K擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷取K K 1 1.2525 1.5 式中: F D 變載荷 取K K 25 25 4 4 根據(jù)式3-3得到螺紋處的拉應(yīng)力為： = 根據(jù)式3-4得到螺紋處的剪應(yīng)力為： = 根據(jù)式3-5得到

12、合成應(yīng)力為：n = 由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為級(jí)： 查表的得：抗拉強(qiáng)度極限 b=800MPa屈服極限強(qiáng)度 s=640MPa 不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應(yīng)力值：=s/n=640/2=320MPa 由式3-6得到：n=,貝U n 成立 證明選用螺栓等級(jí)合適。 總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練， 是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè) 工作前一個(gè)必不少的過(guò)程，使我們對(duì)以前所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行了綜合應(yīng)用。 所以經(jīng)過(guò) 這次課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的知識(shí)還很貧乏， 很多東西都需要去了解，既然從事了這 個(gè)行業(yè)，那么就要做好，而且要帶動(dòng)所有同學(xué)做好。 由于時(shí)間緊迫，掌握的知識(shí)還不是太完全，只是粗略

13、的了解柱塞缸的結(jié)構(gòu)及原理 計(jì)算的數(shù)據(jù)均按照參考資料一步一步設(shè)計(jì)計(jì)算， 在計(jì)算的過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，及 時(shí)查找資料，以及和同學(xué)共同探討。 而且在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，最讓我印象深刻的就是：一個(gè)人的力量是有限的，團(tuán)隊(duì) 的力量是無(wú)窮的。經(jīng)過(guò)我們共同的努力，才將課程設(shè)計(jì)做完、做好。 最重要的一點(diǎn)是無(wú)論做任何事情都要有顆責(zé)任心， 要有上進(jìn)心。只有這樣，困難 才會(huì)迎刃而解。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)我們光有理論知識(shí)，卻缺乏實(shí)際的 經(jīng)驗(yàn)。有些地方都是憑想像完成的。總體來(lái)說(shuō)，課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的幫助是很大的，它 需要我們將學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系來(lái)， 從中暴露出自身的不足，以待改進(jìn)，并且 提高了我們查閱資料的能力

14、。 本次的課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力； 在 設(shè)計(jì)的過(guò)程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神， 同學(xué)們共同協(xié)作，解決了許多個(gè)人無(wú)解決 的問(wèn)題；在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中我們會(huì)更加努力和團(tuán)結(jié)。 參考資料 1 閻邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第4卷.機(jī)械工業(yè)出版社， 2 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第5卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008 3 范存德.液壓技術(shù)手冊(cè).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004. 4 王守成.容一鳴液壓傳動(dòng)， 北京科技大學(xué)、東北大學(xué)編 材料力學(xué)高等教育出版社.2008 6劉品李哲機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)第 6版哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版 社.2009 精心搜集整理，請(qǐng)按實(shí)際需求再行修改編輯，因文檔各種差異排版需調(diào)整字體屬性及大小