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1、摘要 摘 要 本課題是內(nèi)燃叉車提升液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓缸的設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)工作壓力的選定、液壓缸內(nèi)徑和外徑的確定、活塞桿直徑和活塞直徑的確定、液壓缸壁厚的計(jì)算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定、緩沖裝置的計(jì)算以及活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)完成，先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定了液壓缸安裝方案，設(shè)計(jì)了液壓缸活塞及活塞桿尺寸參數(shù)，校核匹配的連接螺栓、銷軸等。最后用繪圖軟件CAD完成液壓缸裝配圖。 關(guān)鍵詞：叉車、提升液壓缸、液壓缸設(shè)計(jì)摘 要 本課題是內(nèi)燃叉車提升液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓缸的設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)工作壓力的選定、液壓缸內(nèi)徑和外徑的確定、活塞桿直徑和活塞直徑的確定、液壓缸壁

2、厚的計(jì)算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定、緩沖裝置的計(jì)算以及活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)完成，先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定了液壓缸安裝方案，設(shè)計(jì)了液壓缸活塞及活塞桿尺寸參數(shù)，校核匹配的連接螺栓、銷軸等。最后用繪圖軟件CAD完成液壓缸裝配圖。 關(guān)鍵詞：叉車、提升液壓缸、液壓缸設(shè)計(jì) II Abstract ABSTRACT This is the subject of internal combustion forklift lifting hydraulic cylinder design, the hydraulic cylinder

3、design including the working pressure of the system is selected, the hydraulic cylinder inner diameter and outer diameter of the piston rod and the piston diameter, diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head,

4、length, buffer device is calculated and the piston rod stability checking. Design and application of the experience design method and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston

5、and piston rod size parameters, check matching bolt, pin. Finally with the drawing software CAD complete hydraulic cylinder assembly drawing. Key words: forklifts, lifting hydraulic cylinder, hydraulic cylinder design 目錄 目 錄 1. 引 言 1 1.1叉車發(fā)展史 1 1.2 提升液壓缸簡介 1 1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2 2. 液壓缸的設(shè)計(jì) 2 2.1

6、液壓缸的選材 2 2.2 液壓缸的主要尺寸的確定 2 2.2.1缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算 2 2.2.2 液壓缸活塞桿直徑d的確定 4 2.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 5 2.3.1 液壓缸壁厚的計(jì)算 5 2.3.2 缸蓋厚度的確定 6 2.3.3 最小導(dǎo)向長度的確定 6 2.3.4 缸筒長度確定 7 2.3.5 液壓缸進(jìn)出油口尺寸確定 7 2.3.6 緩沖裝置計(jì)算 7 3. 液壓缸的校核 9 3.1液壓缸各部分連接件強(qiáng)度計(jì)算及校核 9 3.1.1缸筒壁厚的驗(yàn)算 9 3.1.2缸蓋與缸體用螺紋連接時(shí)，缸體螺紋處的拉應(yīng)力 10 3.1.3缸底與缸筒采用焊接的連接方式 10

7、 3.1.4活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 11 3.1.5活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 12 4. 液壓缸的結(jié)構(gòu) 14 4.1 缸體與缸蓋的連接形式 14 4.2活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu) 15 4.3 活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu) 16 4.4 密封裝置的選用 17 4.4.1 間隙密封 17 4.4.2 活塞環(huán)密封 17 4.4.3 密封圈密封 17 4.5 液壓缸緩沖裝置的選用 19 4.5.1 環(huán)隙式緩沖裝置 19 4.6 液壓缸的排氣裝置 20 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 21 參考文獻(xiàn) 22 致 謝 23 Ⅲ 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引 言 1.1叉車發(fā)展史 叉車

8、發(fā)展于上世紀(jì)20年代，由工作裝置完成垂直方向作業(yè)，由車輪行駛系統(tǒng)完成水平方向作業(yè)，是室內(nèi)搬運(yùn)的首選工具。 我國的機(jī)械制造行業(yè)起步較晚。國內(nèi)生產(chǎn)叉車的技術(shù)更是比國外落后很多，如何將剩余的15%~20%的比例加大將是我們大家共同努力的目標(biāo)，為此，本文主要進(jìn)行叉車的設(shè)計(jì)計(jì)算，重點(diǎn)在于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，已經(jīng)完成了油箱、動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件以及各種液壓元器件的選型和設(shè)計(jì)、校核等，將液壓系統(tǒng)各部分組成按流程逐步設(shè)計(jì)后，以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)布置圖。 車體一般5mm以上鋼板制成，無大梁車體強(qiáng)度高，可承受重載．此外流線型設(shè)計(jì)也將叉車的護(hù)頂架，車身，配重及其各種裝飾融為一體。寬視野的兩節(jié)或三節(jié)型

9、門架，起升高度在2~6m。目前門架下降還采用負(fù)載勢(shì)能回收的原理，實(shí)現(xiàn)門架下降的無級(jí)調(diào)速。 1.2 提升液壓缸簡介 圖1 提升液壓缸,它為了迅速而方便的叉取貨物，門架需要向上提升；搬運(yùn)貨物時(shí)，液壓缸往上提升，可以疊放貨物，或者從高處卸載貨物。為了叉取一定重量的貨物，液壓缸需要在一定的工作壓力下進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)叉車提升液壓缸裝置的設(shè)計(jì)。液壓缸的設(shè)計(jì)包括了確定提升液壓缸活塞缸直徑及其外徑、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)

10、算。 2. 液壓缸的設(shè)計(jì) 2.1 液壓缸的選材 缸體：45號(hào)鋼無縫鋼管。45鋼無焊接 件，可用調(diào)質(zhì)處理提高強(qiáng)度表面粗糙度要?。≧a=0.2~0.4m）工藝要求內(nèi)孔一般用珩磨或滾壓加工 活塞：45號(hào)鋼。 活塞桿：45號(hào)鋼圓鋼或無縫鋼管，一般表面要鍍硬鉻，表面粗糙度要Ra=0.2~0.4. 缸底：法蘭連接，35號(hào)、45號(hào)鋼鍛件。 密封結(jié)構(gòu)：防漏、防塵、耐磨 2.2 液壓缸的主要尺寸的確定 2.2.1缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，要提升的負(fù)載為1000kg，因此提升裝置需承受的負(fù)載力為： （公式1） =100010=1000

11、0N 為減小提升裝置的液壓缸行程，通過加一個(gè)動(dòng)滑輪和鏈條（繩），對(duì)裝置進(jìn)行改進(jìn)，如圖2所示。 圖2 提升裝置示意圖 由于鏈條固定在框架的一端，活塞桿的行程是叉車桿提升高度的一半，但同時(shí)，所需的力變?yōu)樵瓉淼膬杀叮ㄓ捎谒璧墓Ρ３殖Ｖ?，但是位移減半，于是負(fù)載變?yōu)樵瓉淼膬杀叮＜刺嵘簤焊椎呢?fù)載力為 2 Fl = 20000 N 表1 各類液壓設(shè)備常用的工作壓力 設(shè)備類型 精加工機(jī)床 半精加工機(jī)床 粗加工或重型機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī)、重型機(jī)械、大中型挖掘機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械 工作壓力p/Mp

12、a 0.8~2 3~5 5~10 10~16 20~32 選擇系統(tǒng)工作壓力為10Mpa，則對(duì)于差動(dòng)連接的雙作用液壓缸，提升液壓缸的活塞桿有效作用面積為 無桿腔進(jìn)油時(shí) （公式2） 有桿腔進(jìn)油時(shí) （公式3） 按照表2選取數(shù)據(jù)，由于叉車要提升4m，高度過高，所以液壓缸直徑應(yīng)選的大一點(diǎn)，選D=80mm 表2 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列GB2348—80 （mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80

13、 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 2.2.2 液壓缸活塞桿直徑d的確定 表3 設(shè)備類型與活塞桿直徑 設(shè)備類型 磨床、珩磨及研磨機(jī) 插、拉、刨床 鉆、鏜、車、銑床 活塞桿直徑d （0.2~0.3）D 0.5D 0.7D 所以活塞桿直徑為d = 0.7D=800.7=56mm，查表4取常用的數(shù)據(jù)，取 d = 56mm。 表4 活塞桿直徑系列 GB2348—80 （mm） 4 5 6

14、 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的45號(hào)鋼熱處理850正火、840淬火、600回火，達(dá)到的屈服強(qiáng)度。許用應(yīng)力根據(jù)油缸材質(zhì)的屈服強(qiáng)度計(jì)算，通常留2~3倍的安全系數(shù)，取安全系數(shù)為2.5.【】=355/2.5=142Mpa。Py試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（Mpa）。Py=101.5=1

15、5Mpa。 校核（公式4） 所以d=56mm符合。 2.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 2.3.1 液壓缸壁厚的計(jì)算 壁厚 （公式5） 校核壁厚（該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管） （公式6） Py=（1.25~1.5）Pp，取Py=1.5Pp，Py=101.5=15Mpa （公式7） 取 由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。

16、所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚： 2.3.2 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算： （公式8） 式中： D—缸蓋止口內(nèi)徑(mm) T—缸蓋有效厚度(mm) T≥5.632mm 2.3.3 最小導(dǎo)向長度的確定 一般缸筒的長度最好不超過內(nèi)徑的20倍。 另外，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長度H。 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度H(如圖所示)。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度(間隙引起的撓度)增大，影

17、響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一最小導(dǎo)向長度。 圖3 油缸的導(dǎo)向長度,K—隔套，對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式： H≥L/20+D/2 （公式9） H=2/20+0.05/2=0.125m=125mm 式中：L為液壓缸最大工作行程2(m);D為缸筒內(nèi)徑50(mm)。 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A，在D＜80mm時(shí)取A=(0.6-1.0)D, 在D80mm時(shí)取A=(0.6-1.0)d； 活塞的寬度B則取B=(0.6-1.0)D 在本題中A=(0.6

18、-1.0)d=33.6mm,B=(0.6-1.0)D=48mm, 在本題中為保證最小導(dǎo)向長度，過分增大A和B都是不適宜的 最好在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套K 隔套寬度C由所需的最小導(dǎo)向長度決定 即： （公式10） 采用隔套不僅能保證最小導(dǎo)向長度，還可以改善導(dǎo)向套及活塞的通用性。 2.3.4 缸筒長度確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑D的20-30倍。 即：缸體內(nèi)部長度2000+48=2050mm 缸體長度≤（20-30）D=（1600-

19、2400）mm 即取缸體長度為2050mm 2.3.5 液壓缸進(jìn)出油口尺寸確定 液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)、出油口處的流速不大于5m/s，油口的連接形式為螺紋連接或法蘭連接。 根據(jù)液壓缸螺紋連接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及16MPa小型系列單桿自（GB/T2878-93）及10MPa小型系列的單桿液壓缸油口安裝尺寸（ISO8138-1986）確定。進(jìn)出油口的尺寸為M16x1.5。連接方式為螺紋連接。 2.3.6 緩沖裝置計(jì)算 液壓缸中緩沖裝置的工作原理是當(dāng)活塞接近缸底時(shí)緩沖柱塞與孔形成環(huán)形間隙，減小了回油流速。緩沖腔內(nèi)剩余的油

20、液從環(huán)形縫隙中強(qiáng)行擠出使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。從而達(dá)到緩沖的效果。 采用環(huán)形縫隙節(jié)流的緩沖裝置 環(huán)形縫隙δ （公式11） ---平均緩沖壓力 d ——緩沖柱直徑 —— 活塞的緩沖行程 ——液壓油的動(dòng)力粘度 圖4 ——活塞緩沖開始時(shí)的速度 A ——緩沖腔內(nèi)的有效作用面積 通常；不

21、可過長,以免外形尺寸過大 =18.1MPa;d=40mm; =8mm/s;V=32/s。 =20mm；A=333.8； =900kg/ 液壓油選擇HL32。,解得：=2mm . 3. 液壓缸的校核 3.1液壓缸各部分連接件強(qiáng)度計(jì)算及校核 3.1.1缸筒壁厚的驗(yàn)算 1） 液壓缸的額定壓力P值應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全 （公式12） 帶入已知數(shù)據(jù)得 78MPa 符合要求 2） 為了避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形

22、壓力有一定的比例范圍 （公式13） 帶入已知數(shù)據(jù)得： 3）為了確保液壓缸的安全使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力 （公式14） 帶入已知數(shù)據(jù)得：=147MPa D--缸筒內(nèi)經(jīng)； D--缸筒外徑； --額定壓力； --缸筒發(fā)生塑性變形時(shí)的壓力； --液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力； --缸筒發(fā)生爆裂時(shí)的壓力 3.1.2缸蓋與缸體用螺紋連接時(shí)，缸體螺紋處的拉應(yīng)力 拉應(yīng)

23、力 （公式15） 切應(yīng)力 （公式16） 合成應(yīng)力 （公式17） （公式18）

24、 （公式19） K螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)； K螺紋擰緊系數(shù)（1.25~1.5）； d螺紋內(nèi)徑； d螺紋外徑； D缸筒內(nèi)徑； 已知：K=0.12；K=1.25；d=82.958mm；d=80mm；D=80mm; n=3 代入已知數(shù)據(jù)得：σ=204.7MPa；τ=63.14MPa 合成應(yīng)力=232MPa≤234MPa= 3.1.3缸底與缸筒采用焊接的連接方式 缸筒和缸底焊縫強(qiáng)度的計(jì)算 如圖所示，其對(duì)接焊縫的應(yīng)力為：

25、 （公式20） 式中——液壓缸最大推力（N）； 圖5 焊接缸筒和缸底 ——焊接效率，取=0.7； ——焊縫的許用應(yīng)力（Pa）； ，當(dāng)用T422焊條，取安全系數(shù)n=5。（公式21） 代入已知數(shù)據(jù)，求得δ=75.4Mpa≤420/5Mpa 符合要求 3.1.4活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為

26、 （公式22） 切應(yīng)為 （公式23） 合成應(yīng)力為 （公式24） 式中---液壓缸輸出拉力（N） （公式25） d--

27、-活塞桿直徑（m） ---活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa） 已知： K=0.12;K=1.5;d=36mm; d=40mm;p=18.1MPa;n=4 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 =91.4MPa =47.8MPa 合應(yīng)力為 =123.32MPa 圖6 3.1.5活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 1）活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HBW，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到45~55HRC 2）液壓缸穩(wěn)定性計(jì)

28、算 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行 （公式26） 式中，為安全系數(shù)，一般取=2~4。 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時(shí) （公式27） 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時(shí) （公式28） 取=4

29、 ；實(shí)心活塞桿 ； （公式29） =d/4；=85；=4；l=597mm，α=1/5000；f=4.910N/m 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ，符合要求。 式中，為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表5；；為柔性系數(shù)，其值見表6； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表5；為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼??；為活塞桿橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值見表6。 表5 液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值 支承方式 支承說明 末端系數(shù) 一端自由一端固定 兩端鉸接 1 一端鉸接一端

30、固定 2 兩端固定 4 表6 、、的值 材料 鑄鐵 5.6 1/1600 80 鍛鐵 2.5 1/9000 110 鋼 4.9 1/5000 85 4. 液壓缸的結(jié)構(gòu) 液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連 接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 4.1 缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與端蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。表7為常見的端蓋連接形式。 表

31、7 液壓缸缸體與端蓋的連接形式 連接方式 結(jié)構(gòu)形式圖例 優(yōu)缺點(diǎn) 法蘭連接 優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單、成本低 (2)容易加工、便于裝拆 (3)強(qiáng)度較大、能承受高壓 缺點(diǎn)：(1)徑向尺寸較大 (2)重量比螺紋連接的大；缸體為鋼管時(shí)，用拉桿連接的重量也大 (3)用鋼管焊上法蘭、工藝過程復(fù)雜些 螺紋連接 優(yōu)點(diǎn)：(1)外形尺寸小(2)重量較輕 缺點(diǎn)：(1)端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高 (2)裝拆時(shí)需要專用工具 (3)擰端蓋時(shí)易損壞密封圈 內(nèi)半環(huán)連接 優(yōu)點(diǎn)：(1)外形尺寸較小(2)結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕 缺點(diǎn)：（1）缸筒開槽，削弱了強(qiáng)度 （2）端部進(jìn)入缸體內(nèi)較長，安裝

32、時(shí)密封圈易被槽口擦傷 內(nèi)半環(huán)是應(yīng)用十分普遍的一種連接形式，常用于無縫鋼管與端蓋的連接中。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的液壓缸缸體與缸蓋的連接選用內(nèi)半環(huán)連接。 4.2活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu) 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。隨著工作壓力、安裝方式和工作條件的不同,活塞和活塞桿有多種連接形式，如表8所示。 表8 活塞與活塞桿的連接形式 連接方式 結(jié)構(gòu)形式圖例 特點(diǎn) 螺紋連接 結(jié)構(gòu)簡單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸 半環(huán)連接 結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，不易松動(dòng)，但會(huì)出現(xiàn)軸向間隙。多應(yīng)用在壓力高、負(fù)荷大、有振動(dòng)的場(chǎng)合

33、 錐銷連接 結(jié)構(gòu)可靠，用錐銷連接，銷孔必須配鉸，銷釘連接后必須鎖緊，多用于負(fù)荷較小的場(chǎng)合 此次設(shè)計(jì)為單桿液壓缸，為了使結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，便于維修，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，活塞與活塞桿采用螺紋連接。 4.3 活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。為了清除活塞桿處處露部分沾附的灰塵、保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)還需要增加防塵裝置。 根據(jù)不同的情況，選用不同的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及防塵裝置，參見表9。 表9 活塞桿的導(dǎo)向及防塵裝置 結(jié)構(gòu)形式 結(jié)構(gòu)簡圖 特

34、點(diǎn) 端蓋直接導(dǎo)向 (1)端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋 (2)防塵圈用無骨架的防塵圈 導(dǎo)向套導(dǎo)向 (1)導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后更換。 (2)防塵方式常用J 形或三角形防塵裝置 導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)向套磨損后便于更換，而無需更換端蓋。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)，導(dǎo)向裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用導(dǎo)向套導(dǎo)向，且導(dǎo)向套裝在內(nèi)側(cè)。 4.4 密封裝置的選用 密封裝置主要是用來防止液壓油的泄露。良好的密封性是液壓缸能夠傳遞動(dòng)力、正常動(dòng)作的保證。根據(jù)兩個(gè)需要密封的偶合面間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可

35、把密封分為動(dòng)密封和靜密封兩大類。設(shè)計(jì)和選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性，隨壓力的增加能自動(dòng)提高密封性，摩擦阻力要小，耐油抗腐蝕，耐磨壽命長，制造簡單，拆裝方便，常見的密封方法有以下幾種。 4.4.1 間隙密封 間隙密封是一種簡單的密封方法。它是依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來防止泄露。間隙密封在活塞的外表面開幾道寬0.3~0.5mm、深0.5~1mm、間距2~5mm的平衡槽，來達(dá)到密封的效果。 間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，摩擦力小，耐用，但對(duì)零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄露，故只用于低壓、小直徑的快速液壓缸中。 4.4.2 活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封依靠裝在活塞環(huán)形槽

36、內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼環(huán)筒內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密封，如表3-4所示。其密封效果較間隙密封好，適應(yīng)的壓力和溫度范圍很寬，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損和溫度變化的影響，能在高速中工作，摩擦力小，工作可靠，壽命長，但不能完全密封，活塞環(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求較高，一般用于高壓、高溫和高速的場(chǎng)合。 4.4.3 密封圈密封 密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。表10為幾種常用的密封圈及其使用參數(shù)，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 表10 密封圈的選用參數(shù) 類型 密封部位 截面簡圖 材料 壓力 范圍 （MPa） 溫度范圍（℃） 速度范圍(m/s) 摩擦/泄

37、露 用途 活塞用 活塞桿用 FPM -15～+180 O形圈(加擋圈） √ √ NBR+ PTFE -30～+130 中/低 通用 Y形圈 √ NBR+夾纖維 -30～+120 中/低 農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械 V形 √ √ NBR+夾纖維 -30～+130 大/極微 挖土機(jī)、 注塑機(jī)、 活塞環(huán) √ 鑄鐵 0.3～10 小/高 高速液壓機(jī)、緩沖液壓機(jī) 注：NBR —丁腈橡膠，F(xiàn)PM —氟碳橡膠，PTEF —聚四氟乙烯，√—應(yīng)用部位。 為了使活塞及活塞桿處良好密封，保證液壓

38、缸的正常工作，且密封處結(jié)構(gòu)簡單，本設(shè)計(jì)中采用密封圈密封的方式，活塞處采用V形密封圈，活塞桿處采用O形圈(加擋圈)。 4.5 液壓缸緩沖裝置的選用 當(dāng)液壓缸拖動(dòng)的質(zhì)量較大、速度較高時(shí)，一般應(yīng)在液壓缸中設(shè)置緩沖裝置，必要時(shí)還需在液壓系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路，以免在行程終端發(fā)生過大的機(jī)械碰撞，致使液壓缸損壞。 緩沖原理是使活塞與缸蓋接近時(shí)，在排油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，即增大回油阻力，從而降低缸的運(yùn)動(dòng)速度，避免活塞與缸蓋相撞。常用的緩沖裝置有以下幾種。 4.5.1 環(huán)隙式緩沖裝置 當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，缸蓋和活塞間形成緩沖油腔2，被封閉的油液只能從間隙排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實(shí)現(xiàn)減速緩沖。

39、 環(huán)隙式緩沖裝置有兩種，分為圓柱形和圓錐形(圖7)。圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故緩沖開始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低了，緩沖效果較差。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計(jì)和降低制造成本。圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置，由于緩沖柱塞為錐形，所以緩沖環(huán)形間隙隨位移量而發(fā)生改變，即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而減少，緩沖時(shí)有明顯的漸減過程，使機(jī)械能的吸收較均勻，緩沖效果較好。 圖 7 　環(huán)隙式緩沖裝置 a）圓柱形柱塞　b）圓錐形柱塞 1—緩沖柱塞　2—圓柱形油腔　3—端蓋 4.6 液壓缸的排氣裝置 液壓系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行和前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)

40、重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。因此設(shè)計(jì)液壓缸使要考慮空氣的排除。所以一般在液壓缸的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，排氣裝置上網(wǎng)結(jié)構(gòu)有多種，圖10為常用的兩種結(jié)構(gòu)。 圖8 排氣閥結(jié)構(gòu) 24 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 在液壓缸的設(shè)計(jì)過程中我的收獲很大，生疏的CAD也得到了磨練畫圖更加熟練。為了使液壓缸各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確，我查閱了許多手冊(cè)和參考書，為我工作后從事的行業(yè)打下了牢固的基礎(chǔ)。我認(rèn)真的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，促使我去重新學(xué)習(xí)了一遍專業(yè)知識(shí)，覺得對(duì)從事本專業(yè)的行業(yè)有了底氣。也是第一次覺得，原來大學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了這么的知識(shí)，知識(shí)沒有去鞏固去吃透，通過設(shè)計(jì)找到了自己的不足，我會(huì)認(rèn)真去彌補(bǔ)自己的不足發(fā)揮自己的長處。

41、 參考文獻(xiàn) [1].徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [2].成大先主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第三版第三卷 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 [3].成大先主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第四版第四卷 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 [4].林建亞、何存興主編 《液壓元件》 機(jī)械工業(yè)出版社93年版 [5].張治宇．叉車使用的一種多路換向閥．《叉車技術(shù)》，2001 [6].章宏甲 黃宜主編 《機(jī)床液壓傳動(dòng)》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 ，1986 [7].非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)手冊(cè)及有關(guān)樣本和

42、資料 [8]. 楊培元、朱福元?！兑簤合到y(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》 北京，機(jī)械工業(yè)出版社1994 [9]. 何存興。《液壓元件》 北京，機(jī)械工業(yè)出版社1982 [10]. 雷天覺。《新編液壓工程手冊(cè)》 北京，北京理工大學(xué)出版社2005 [11]. 李壽剛?！兑簤?傳動(dòng)》 北京，北京理工大學(xué)出版社1981 [12]. 張利平編著 液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2006 [13]. 許福玲、陳堯明主編 液壓與氣壓傳動(dòng) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2007 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的立項(xiàng)、選題到課題的開發(fā)與研究， 再到本論文的撰寫到定稿的每一步工作都傾注著老師的心血和汗水，老師為本設(shè)計(jì)提出了許多寶貴性的、具有指導(dǎo)性的意見和建議，并提供了大量的資料，老師的指導(dǎo)和幫助我將銘記于心！同時(shí)也得到了同學(xué)們的相助， 在此，對(duì)于老師和同學(xué)們的幫助表示忠心的感謝。