液壓缸課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的 ………………………………………………1</p><p>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及所給參數(shù) ……………………………………1</p><p>　　液壓缸主要尺寸的確定 ………………………………………2</p><p>　　液壓缸的密封設(shè)計(jì) ……

2、………………………………………6</p><p>　　支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì) ………………………………………………7</p><p>　　防塵圈的設(shè)計(jì) …………………………………………………8</p><p>　　液壓缸材料的選用 ……………………………………………9</p><p>　　課程設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………1

3、3</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………14</p><p><b>　　說(shuō)明書</b></p><p>　　一、 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　現(xiàn)代機(jī)械一般多為機(jī)械、電氣、液壓三者緊密相連結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代

4、機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，《液壓傳動(dòng)》課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開設(shè)的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)該設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能與方法。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、 綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程

5、的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步地鞏固，加深、提高和擴(kuò)展。</p><p>　　2、 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方式，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　3、 通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟

6、悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)，產(chǎn)品樣本，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。</p><p>　　二、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及所給參數(shù)</p><p><b>　　1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?。?） 液壓缸內(nèi)徑D，活塞桿直徑d的確定及繪制液壓缸總圖；</p><p>　　（2） 液壓泵及匹配的電動(dòng)機(jī)選擇；&l

7、t;/p><p>　?。?） 液壓元件的選擇；</p><p>　　（4） 按規(guī)定機(jī)械動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)；</p><p>　?。?） 液壓傳動(dòng)裝置的安裝及電氣控制系統(tǒng)的連接；</p><p><b>　?。?） 調(diào)試。</b></p><p><b>　　2

8、、 設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　液壓缸系統(tǒng)供油P=6.3Mpa；</p><p>　　液壓缸最大推力Fmax=5KN；</p><p>　　缸的最大行程L=100mm；</p><p>　　三、 液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　　1、 液壓缸工作壓力的確定</p><p

9、>　　液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)于不通用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。根據(jù)負(fù)載F=5KN,查附表7可知液壓缸的工作壓力為1.5~2Mpa,由附表1確定液壓缸的工作壓力P=2.5Mpa。</p><p>　　2、液壓缸缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)已知條件，工作最大負(fù)載F=1500N，工作壓力P=1.6MPa可得</p

10、><p>　　液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定：</p><p>　　已知: F=1500N, =1.6MPa，</p><p><b>　　==39.5mm</b></p><p>　　查表得：D=40，d=32mm </p><p><b>　　則</b><

11、/p><p>　　故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積A必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積</p><p><b>　　又：</b></p><p>　　式中：—流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出。</p><p>　　—液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出。</p><p><

12、b>　　故查表取D=63</b></p><p>　　當(dāng)D=63的時(shí)，保證了></p><p>　　3、液壓缸活塞桿直徑d的確定</p><p>　　由已知條件可查表23.6—33（GB/T2348-1993），取d=45mm。</p><p>　　查表知，45鋼的屈服強(qiáng)度</p><p>&l

13、t;b>　　按強(qiáng)度條件校核：</b></p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　4、液壓缸壁厚的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓

14、筒和厚壁圓筒。</p><p>　　本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為：</p><p>　　(該設(shè)計(jì)采用無(wú)縫鋼管)</p><p>　　[]=100～110（無(wú)縫鋼管），取[]=100</p><p>　　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(guò)程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程中卡死或

15、漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚：δ=8mm</p><p>　　5、缸體外徑尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　缸體外徑</b></p><p>　　查機(jī)械手冊(cè)表：外徑取76mm</p><p>　　6、液壓缸工作行程的確定</p><p>　　由于在液壓缸工作時(shí)要完成如下動(dòng)作</p>

16、<p><b>　　快 進(jìn)150</b></p><p>　　┏━━━━→┓工 進(jìn)50</p><p>　　┃ ┗┓工 進(jìn)50</p><p>　　┃快 退 ┗━━━━→┓</p><p>　　┗━━━━━━━←━━━━━━━━━━┛</p

17、><p>　　即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大長(zhǎng)度確定。由上述動(dòng)作可知工作行程為250mm。</p><p><b>　　7、缸蓋厚度的確定</b></p><p>　　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：</p><p>　　式中： D—缸蓋止口內(nèi)徑(mm)</p><p

18、>　　T—缸蓋有效厚度(mm)</p><p><b>　　T≥4.74mm</b></p><p>　　8、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定</p><p>　　當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)距離為H，稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。

19、</p><p>　　對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足：</p><p>　　式中：L—液壓缸的最大行程(mm)</p><p>　　D—液壓缸內(nèi)徑(mm)</p><p><b>　　取H=65mm</b></p><p>　　9、活塞寬度B的確定</p><p>　

20、　活塞的寬度B一般取B=（0.6-1.0）D</p><p>　　即B=（0.6-1.0）×63=（37.8-63）mm</p><p><b>　　取B=60mm</b></p><p>　　10、缸體長(zhǎng)度的確定</p><p>　　液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)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

21、端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑D的20-30倍。</p><p>　　即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度250+55=305mm</p><p>　　缸體長(zhǎng)度≤（20-30）D=（1260-1890）mm</p><p>　　即取缸體長(zhǎng)度為510mm</p><p>　　11、液壓缸進(jìn)、出油口尺寸的確定</p><p&g

22、t;　　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。</p><p>　　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</p><p>　　自（GB/T2878-93）及16MPa小型系列的單桿液壓缸油口安裝尺寸（ISO8138-1986）確定。</p><p&g

23、t;　　進(jìn)出油口的尺寸為M16x1.5。連接方式為螺紋連接。</p><p>　　四：液壓缸的密封設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓缸要求低摩擦，無(wú)外漏，無(wú)爬行，無(wú)滯澀，高響應(yīng)，長(zhǎng)壽命，要滿足伺服系統(tǒng)靜態(tài)精度，動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)極為重要，不能簡(jiǎn)單的延用普通液壓缸的密封和支承導(dǎo)向。因此設(shè)計(jì)密封時(shí)應(yīng)考慮的因素：</p><p>　　用于微速運(yùn)動(dòng)（3

24、-5mm/s）的場(chǎng)合時(shí)，不得有爬行，粘著滯澀現(xiàn)象。</p><p>　　工作在高頻振動(dòng)的場(chǎng)合的，密封摩擦力應(yīng)該很小且為恒值。要低摩擦，長(zhǎng)壽命。</p><p>　　工作在食品加工、制藥及易燃環(huán)境的伺服液壓缸，對(duì)密封要求尤為突出，不得有任何的外滲漏，否則會(huì)直接威脅人體健康和安全。</p><p>　　工作在諸如冶金、電力等工業(yè)部門的，更換密封要停產(chǎn)，會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失

25、，所以要求密封長(zhǎng)壽命，伺服液壓缸要耐磨。</p><p>　　對(duì)于高速輸出的伺服液壓缸，要確保局部過(guò)熱不會(huì)引起密封失效，密封件要耐高溫，要有良好的耐磨性。</p><p>　　工作在高溫、熱輻射場(chǎng)合的伺服液壓缸，其密封件的材料要有長(zhǎng)期耐高溫的特性。</p><p>　　工作介質(zhì)為磷酸酯或抗燃油的，不能用礦物油的密封風(fēng)材料，要考慮他們的相容性。</p>

26、<p>　　伺服液壓缸的密封設(shè)計(jì)不能單獨(dú)進(jìn)行，要和支承導(dǎo)向設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行統(tǒng)籌安排。</p><p><b>　　（1）靜密封的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　靜密封的設(shè)計(jì)要確保固定密封處在正常工作壓力的1.5倍工作壓力下均無(wú)外泄露。</p><p>　　靜密封通常選用O形橡膠密封圈。</p><p>　　根據(jù)G

27、B3452.1-92標(biāo)準(zhǔn)，查通用O形密封圈系列（代號(hào)G）的內(nèi)徑、截面及公差。</p><p>　　由液壓缸裝配草圖確定：</p><p>　　選用 63×3.55 G GB3452.1 一個(gè)</p><p>　　36×2.65 G GB3452.1 一個(gè)</p><p><b>　　（2）動(dòng)密封的設(shè)計(jì)&l

28、t;/b></p><p>　　動(dòng)密封的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著伺服液壓缸性能的優(yōu)劣，其設(shè)計(jì)必須結(jié)合支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)統(tǒng)籌進(jìn)行。</p><p>　　活塞與缸筒之間用Y型密封圈。</p><p>　　根據(jù)《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》表13-23，查得用226編號(hào)的O型密封圈,其尺寸為50.39×3.53.</p><p>　　活塞桿與端蓋之間用Y

29、型密封圈,它使雙作用元件具有良好的性能,抗擠壓性好,尺寸穩(wěn)定,摩擦力小,耐磨、耐腐蝕性強(qiáng).</p><p><b>　　五、支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　伺服液壓缸的支承導(dǎo)向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸,相互摩擦,產(chǎn)生磨損,從而達(dá)到降低摩擦,減少磨損,延長(zhǎng)壽命,起到導(dǎo)向和支承側(cè)向力的作用.</p><p&

30、gt;<b>　　導(dǎo)向環(huán)的特點(diǎn): </b></p><p>　　避免了金屬之間的接觸;</p><p>　　具有高的徑向交荷承觸力;</p><p><b>　　能補(bǔ)償邊界力;</b></p><p>　　具有強(qiáng)耐磨性和高壽命;</p><p><b>　　摩擦力

31、小;</b></p><p><b>　　能抑制機(jī)械振動(dòng);</b></p><p>　　有良好的防塵效果,不允許外界異物嵌入;</p><p>　　保護(hù)密封件不受過(guò)分?jǐn)D壓;</p><p>　　導(dǎo)向時(shí)即使無(wú)潤(rùn)滑也沒(méi)有液動(dòng)力方面的問(wèn)題;</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便;</

32、p><p><b>　　維修費(fèi)用小.</b></p><p>　　導(dǎo)向環(huán)的作用:導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圈的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi),以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套的同軸度,并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力,用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向.</p><p>　　根據(jù)<新編液壓工程手冊(cè)(下冊(cè))>表24.7-13查得選用GST5908-0630的導(dǎo)向

33、環(huán).</p><p>　　導(dǎo)向套的選用為其導(dǎo)向長(zhǎng)度A=(0.6-1.0)D=(37.8-63)mm,</p><p><b>　　取A=40mm</b></p><p><b>　　六：防塵圈的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為防止落入活塞桿的塵埃，隨著活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)被帶進(jìn)端蓋和缸筒內(nèi)，從而使密

34、封件和支承導(dǎo)向環(huán)受到損失和過(guò)早的磨損，所以，伺服液壓缸還設(shè)計(jì)安裝防塵圈。</p><p><b>　　防塵圈的選擇原則：</b></p><p>　　不給伺服液壓缸增加摩擦；</p><p><b>　　不產(chǎn)生爬行；</b></p><p><b>　　不粘著滯澀；</b>&l

35、t;/p><p><b>　　不磨損活塞桿。</b></p><p>　　防塵圈的選擇不當(dāng)，會(huì)引起摩擦力的增加，將保護(hù)活塞桿表面起潤(rùn)滑作用的粘附性油膜層刮下來(lái)，造成粘附性滲漏，這種滲漏在原理上是允許的。</p><p>　　防塵圈的作用：以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。</p><p>　　

36、綜上所述，經(jīng)查表13-28（《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》），選用丁型無(wú)骨架防塵圈，尺寸為45mm</p><p>　　七：液壓缸材料的選用</p><p><b>　　缸筒</b></p><p>　　缸筒材料：常用20、35和45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。由于缸筒要與法蘭焊接在一起，故選用45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。</p><p>　　缸筒

37、和缸蓋的連接方式：法蘭連接；特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易加工、易裝卸，使用廣泛，外形尺寸大，重量大。缸蓋的材料為HT200，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.2-0.4um。</p><p><b>　　內(nèi)徑用H8的配合；</b></p><p>　　內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；</p><p>　　內(nèi)表面母線直線度在45.0mm長(zhǎng)度上，不大于0

38、.03mm；</p><p>　　缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑上每100mm上不大于0.04mm；</p><p>　　缸體和端蓋采用螺紋連接，用內(nèi)六角螺栓。</p><p><b>　　活塞</b></p><p>　　活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇，密封形式根據(jù)工件條件而定。</p><

39、p><b>　　活塞桿</b></p><p><b>　　活塞桿的外端結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　活塞桿外端與負(fù)重連接，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作要求而定。</p><p><b>　　活塞桿的內(nèi)端結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　活塞桿的內(nèi)端與活塞連接。所有形式均需有鎖

40、緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開?；钊麠U與活塞之間還需安裝密封，采用緩沖套的螺紋連接。</p><p><b>　　活塞桿導(dǎo)向套</b></p><p>　　活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性。外側(cè)裝有防塵圈，防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵和水分帶進(jìn)密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。</p>

41、<p><b>　　緩沖裝置</b></p><p>　　當(dāng)工作機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，液壓缸有較大的動(dòng)量。為了減少液壓缸在行程終端由于大的動(dòng)量造成的液壓沖擊和噪音，必須采用緩沖裝置。當(dāng)停止位置不要求十分準(zhǔn)確時(shí)，可在回路中設(shè)置減速閥和制動(dòng)閥，也可以在缸的末端設(shè)置緩沖裝置。</p><p><b>　　八：液壓泵的選擇</b>&

42、lt;/p><p><b>　　差動(dòng)進(jìn)給：</b></p><p><b>　　工進(jìn)1：</b></p><p><b>　　工進(jìn)2：</b></p><p><b>　　快退：</b></p><p><b>　　液壓泵的

43、參數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　取進(jìn)油路總壓力損失為</p><p>　　因此泵的額定壓力可取</p><p><b>　　快進(jìn)時(shí)泵的流量為：</b></p><p>　　工進(jìn)1時(shí)泵的流量為：</p><p>　　工進(jìn)2時(shí)泵的流量為：</p><p>　

44、　根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用型的限壓式變量葉片泵，排量為，該泵的壓力調(diào)節(jié)范圍為，額定轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　九：電機(jī)的選擇</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，知道快進(jìn)時(shí)功率最大，故按快進(jìn)時(shí)估算電機(jī)功率。</p><p>　　差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，壓力油經(jīng)三位四通閥，二位二通閥1和二位二通閥2進(jìn)入液壓缸大腔，大腔壓力,由

45、已知條件知于是泵的出口壓力為總效率。</p><p>　　查手冊(cè)，選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　兩周的機(jī)電液綜合設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)終于結(jié)束了，雖然很忙碌很疲勞，但感覺(jué)收獲還是蠻大的。</p><p>　　為了

46、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，為我以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了牢固的基礎(chǔ)。我?guī)缀趺刻斓膶Ｗ⒑托羷?，喚回了我?duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的重新認(rèn)識(shí)，對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)的深刻理解，還有一種對(duì)設(shè)計(jì)制圖工作的熱情和認(rèn)真態(tài)度，我的細(xì)心再次發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，我不敢說(shuō)我的這份設(shè)計(jì)圖一定會(huì)得優(yōu)秀，但看著圖紙上的每一個(gè)細(xì)節(jié)，我覺(jué)得沒(méi)有枉費(fèi)這兩周來(lái)的心血。同時(shí)也讓我覺(jué)得大學(xué)里學(xué)到了很多知識(shí)，我的大學(xué)生活沒(méi)有浪費(fèi)。</p><p><b

47、>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 楊培元、朱福元?！兑簤合到y(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 北京，機(jī)械工業(yè)出版社1994</p><p>　　2. 何存興?！兑簤涸?北京，機(jī)械工業(yè)出版社1982</p><p>　　3. 雷天覺(jué)?！缎戮幰簤汗こ淌謨?cè)》 北京，北京理工大學(xué)出版社2005</p><p>　　4. 李壽