毕业设计（论文）-单作用法兰式液压缸设计.docx

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1、题目单作用法兰式液压缸设计第1章 设计参数及工况分析31.1 主要设计参数31.2 工况分析3第2章 液压缸的设计计算52.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的计算52.1.1 液压缸内径D的计算52.1.2 活塞杆直径d的计算62.2 液压缸壁厚和外径的计算62.3 液压缸工作行程的确定72.4 缸盖厚度的确定72.5 最小导向长度的确定72.6 缸体长度的确定82.7 法兰的设计82.8 活塞的设计8第3章 液压缸的设计计算103.1 活塞杆的校核103.2 缸筒壁厚的校核113.3 法兰螺栓组连接强度校核12第4章液压缸的结构设计134.1 液压缸的安装形式134.2 缸体与缸盖的连接形式1

2、34.3 活塞杆与活塞的连接结构134.4 活塞杆导向部分的结构134.5 活塞及活塞杆处密封圈的选用144.6 液压缸的缓冲装置144.7 液压缸主要零件的材料14II第1章设计参数及工况分析1.1主要设计参数最大输出力：20000N；最大运行速度：0. 12m/s；运动行程：0. 42m (420mm)1. 2工况分析液压缸所受负载F包括有效工作负载，摩擦阻力和惯性力三种类型，即式中F”.一有效工作负载，在本设计中即为题目给定的最大输出力F=20000N；工一运动部件速度变化时的惯性负载；鸟一导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨匕可由下式求得与=/(G +

3、%)G一运动部件重力；耳一垂直于导轨的工作负载，本设计中为零；/一导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1则求得Ffs = 0.2X9800 = 1960N Ffa = 0.1X9800 = 980 N上式中原为静摩擦阻力，浮为动摩擦阻力。Fa=m式中m负载质量、加一加速或减速时间，本次设计中取4 = 0.12s； At? 加时间内的速度变化量,本次设计最大速度为0. 12m/s, mAz9 = 0.12rn/5；先取负0 12载质量为1000kg,故=1000相诊= 1000N根据上述计算结果，列出个各工作阶段所受的外负载：前进时最大负载F(N)启动加速F二一+工+尸

4、w22960匀速移动F = Ffa + F、,20980减速制动F = F3FFa1998025第2章液压缸的设计计算2.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的计算2.1.1 液压缸内径D的计算由于启动加速阶段工作负载力最大，故按牛顿运动定律，pA-七二ma ma + 城 + FwA =;式中A 液压缸有效工作面积(m2)o一分配给执行元件用于克服执行元件外负载的压力(MPa)P = ( P$ ) a3,3为局部损失和沿程损失之和，初步估算为0. 5MPa.根据附表1选择工作压力P=3. 5Mpa附表1按负载选择执行元件工作压力负载F(N)50000工作压力P (MPa)5722960nnil/io

5、 2 11yl。2A = = 0.01148广=114.8cm在本设计中，3 X (3.5 _0.5) X 10)由此求得，活塞缸内径为D = J4x114-8 = 12.09cm = 120.9mmV 71 V 71根据附表2缸筒内径尺寸系列GB2348-80 (mm),将液压缸内径圆整为标准系列直径D= 125mm；附表2缸筒内径尺寸系列GB2348-80 (mm)810 12 16 20 25 32 40 50 6380(90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220)250 320 400 500 630注:1、括号内数值为非优先选用者2、超出本系

6、列630mm的缸简内径尺寸应按GB321-80优先数和优:数系中R10系列选用2.1. 2活塞杆直径d的计算液压缸内径与活塞杆直径的关系。考虑到活塞杆受压，且液压缸工作压力小于5MPa,根据附表3液压缸工作压力与活塞杆直径，取4/0 = 0.55。附表3液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力p/MPa7推荐活塞杆直径d(0. 5-0. 55)D(0. 56-0. 6)D0. 65D活塞杆直径 d = 0.55D = 0.55X125 = 68.75mm根据附表4液压缸的活塞杆外径尺寸系列GB2348-80 (mm),将液压缸内径圆整为标准系列直径d=70mm；附表4液压缸的活塞杆外径尺寸系列

7、GB2348-80 (mm)由此求得液压缸最大工作压力ploo A22960100x114.8= 2MPa根据附表5液压缸公称压力系列(GB/T7938-1987),取液压缸额定工作压力为 2. 5MPao附表5液压缸公称压力系列(GB/T7938T987)254063(80)100 (125) 160200250315400500630800注：1、括号内的值为非优先选用者2、1 bar=0.1 Mpa2. 2液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算号32团式中万一液压缸壁厚(m)；D

8、液压缸内径(m)；pv一试验压力，取最大工作压力的1.5倍(MPa)；a一缸筒材料的许用应力。无缝钢管45钢a = 00MPa。1.5x2.5x73d = 12.3x10 m2x100液压缸壁厚取3 = 13%液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径2 2 0 + 25 = 125 + 2x13 = 151加7?根据附表5工程机械用标准油缸的缸体外径(JBI068-67)mni,将液压缸缸体外径圆整为标准系列直径D1=152mm；附表5工程机械用标准油缸的缸体外径(JBI068-67) mm工程机械用标准油tl的缸体外径(JBI06867) mm油缸内径4050638090100110125140(

9、150)16018020020号钢45号钢压力kg f/cm 町1605060769510812113314616818019421924520050607695108121133146168180194219245250505460831021081211331521681801942192450.433Aj-= 23.87/7?m 取缸盖厚度为 25nm1。川2.5 最小导向长度的确定=85mm450 125H202活塞宽度 8 = 0.3。= 0.6x125 = 75% ,取值 B=80mnio缸盖滑动支承面的长度，在缸径小于150nini时取 4 = 0.6D = 0.6x125 =

10、75mm隔套的长度C = /-1(/l+B) = 85-1(75 + 75) = 10m;?22.6 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20倍。因此取缸体长度为600mm。2.7 法兰的设计九二，(心X -(23.3 - 16)式中F法兰在缸筒最大内压下,所承受的轴向力(N)；已一注三外胸半径(mk经估算可以确定以下参数：r/=150mm dL =25mm b= 10mm许用应力在选取材料的时候给出：b=100MPa将以上各量带入式上式得到：h=38. 65mm为保证安全，取法兰厚度为40mm

11、。2.8 活塞的设计1、活塞结构的设计活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，所以在此选用组合式活塞。此组合式活塞中，密封环和导向套是分槽安装的。2、活塞的尺寸及加工公差选择活塞厚度为和缸筒内径形成间隙配合，因为缸体内径是125mm (这个在前面的活塞杆设计中已经给出解释)，根据密封圈的尺寸及其结构特点活塞宽度为 80mmo活塞的配合因为使用了组合形式的密封器件，所以要求不高，这里不加叙述。活塞外径对内孔的同轴度公差不大于0. 02mm,断面与轴线的垂直度公差不大于0. 04mm/100mm,外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差的一半。第3章液压缸的设计计算3.1活塞杆的校核活塞杆直径

12、d,在高压系统中必须进行强度校核。活塞杆需要进行稳定性的校核。1、 活塞杆直径校核活塞杆直径的校核按下式进行d2式中F一活塞杆上的作用力；口活塞杆材料的许用应力,。P二486所VxlOOxlO6活塞杆直径满足要求。2、 活塞杆稳定性的验算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力尸不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载乙,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。%的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。F4竺活塞杆稳定性的校核依下式（稳定条件）进行： &式中：攵为安全系数，一般取a =2、If :口当活塞杆的细长比 以时，广 八当活塞杆的细长比“弘历时，且四质

13、=2。 120,则式中：/ 安装长度，其值与安装方式有关;一活塞杆截面最小回转半径，二；%柔性系数;%一由液压缸支承方式决定的末端系数，其值见表3-1；七一活塞杆材料的弹性模量，对钢取石= 2.06x10 N/m2 ；J一活塞杆横截面惯性矩；A为活塞杆横截面积；/ 一由材料强度决定的实验值、。为系数，具体数值均见表3-2。活塞杆的细长比/为柔性系数内取85,采用一端钱接，一端固定的支承方式，末端系数忆取2fA所以，乙匹二120,采用拉金公式计算= 318742 9N F,/2 = 159371 .45N1 +也”x73.322安全系数取n=2则F4卫%所以，活塞杆稳定。3.2缸筒壁厚的校核下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的校核：(A)液压缸的额定压力储值应低干一定的极限值，保证工作安全：.0