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单叶片摆动液压缸的参数设计及应用
Fun0Unils功能郜件
单叶片摆动液压缸的参数设计及应用
黄桂英杨锦斌
(青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018)
摘要:通过对旋转式托盘交换机构结构设计,工作原理分析.提出了单叶片摆动液压缸在托盘交换机构中
应用的方案,并进行了单叶片摆动液压缸的原始数据确定及参数设计(包括工作载荷,工作扭矩,总
效率,许用扭矩,额定压力,流量,油腔体积及通油口直径).对单叶片摆动液压缸设计应注意的问题
进行了分析并提出了处理措施.对发挥数控机床潜能实现高效~jp-r 有现实意义.
关键词:旋转式托盘交换机构参数设计应用
ParametersDesignofSingleLaminaHydrocylinderandItsApplication
HUANGGuiying.YANGJinbin
(QinghaiNo.1CNCMachineToolCo.,Xining810018,CHN)
在加工中心的一个切削循环中,换刀时间及交换
托盘时间往往占有较大部分的比重.在传统的加工中
心上,换刀时间(切削到切削)达14～20s左右,而交
换托盘时间则需40～50S,甚至更长达到100s之外, 无疑这对于大批量,快节奏生产要求的企业来说是很 不适应的.而高速加工中心则在这两方面设计付出了 很大的努力,得到的回报也是比较可观的,换刀时间
(切削到切削)达到了3.5S左右,交换托盘时问也减
少到了10s以内.换刀时间的缩短取决于刀库制造
厂家,而交换托盘时间的缩短取决于机床主机生产企 业.由此看来,托盘交换机构的设计成为机床设计师
考虑的关键问题.为了提高生产率,在选购卧式加工
中心时带有交换工作台的加工中心越来越多地受到顾 客的青睐.而卧式加工中心托盘交换机构的设计至关 重要,它直接影响着机床的托盘交换精度及交换时间, 高速旋转式托盘交换机构较以前国内外普遍采用的臂 式拉伸托盘交换机构能大幅度缩短托盘交换时间,因 此也被国内外机床制造厂家所采纳.本文从结构设
计,参数计算及注意事项等方面叙述单叶片摆动液压 缸在卧式加工中心托盘交换机构中的应用.
1旋转式托盘交换机构的结构设计
摆动液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变
成回转运动机械能,使机械机构实现小于360.或小于 180.的往复摆动运动,所以摆动液压缸俗称为摆动油 马达.单叶片摆动液压缸能做小于360.的往复摆动
运动,而双叶片摆动液压缸只能做小于180.的往复摆
动运动.基于卧式加工中心托盘交换需完成180.±1.
等uul耳帚O朋
范围内的往复摆动运动,高速旋转式托盘交换机构采
用了单叶片摆动液压缸作为旋转驱动机构,见图1所
示.单叶片摆动液压缸由缸盖,缸体,缸座,转动叶片,
固定叶片及回转支承轴承等件组成.
1一缸盖;2,6一滚锌轴承;3一缸体;4一转动叶片;5一缸座; 7一销轴;8一推力球轴承;9一移动缸体;10--下缸盖;
I1一托盘交换支座;i2一固定叶片;13一法兰盘;
14一托盘变承座;15一活塞.
图1单叶片摆动液压缸旋转式托盘交换机构示意图
叶片摆动液压缸旋转式托盘交换机构的工作原理
也等同于齿条油缸驱动回转运动的托盘交换机构,只
是单叶片摆动液压缸替代了齿条油缸驱动油缸.其工
作原理如下:当工作区域内托盘上工件加工完成后,托
盘接到交换指令,双作用液压缸上油腔开始蓄压力油,
托盘支承座在移动缸体9的作用下将托盘抬起,当双
?
123?
功能部件
作用液压缸上油腔蓄油达到设计位置时,销轴7进入
到缸座的导向孔中,将托盘支承座14与单叶片摆动液 压缸的缸体缸盖组件中的缸座5联接在一起,单叶片 摆动液压缸的左油腔开始蓄压力油(见图2所示),托 盘支承座在单叶片摆动液压缸的作用下作顺时针旋转 运动,当叶片摆动液压缸左油腔的蓄油达到设计要求 时,托盘支承座在单叶片摆动液压缸的作用下完成旋 转180.,转动叶片从油缸起始位运动至油缸终止位,
将非工作区域内托盘移至正确位置后,双作用液压缸 下油腔开始进入系统压力油,在移动缸体9和托盘支 承座的拖动下将托盘落下,当双作用液压缸下油腔蓄 油达到设计位置时,完成托盘交换任务.通过托盘定
位机构定位后,锁紧机构锁死托盘,工作区域内托盘上 工件即可进入加工状态.再者,双作用液压缸上油腔
开始蓄压力油,托盘支承座在移动缸体9的作用下将 托盘抬起,销轴7进入到缸座的导向孔中,将托盘支承 座14与单叶片摆动液压缸的缸体缸盖组件中的缸座 5联接在一起,单叶片摆动液压缸的右油腔开始蓄压 力油(见图2所示),托盘支承座在单叶片摆动液压缸 的作用下作逆时针旋转运动,托盘支承座在单叶片摆 动液压缸的作用下完成旋转180.;转动叶片从油缸终 止位运动至油缸起始位,即单叶片摆动液压缸完成了 一
个完整回转周期.
转动叶片起始位转动叶片停止位
特制密封固定叶片固定销轴限位调整块
图2单叶片摆动液压缸驱动工作原理
2单叶片摆动液压缸的参数设计
单叶片摆动液压缸的参数设计包括以下两方面:
原始数据的确定和单叶片摆动液压缸的参数设计.
2.1原始数据的确定
单叶片摆动液压缸的原始数据包括机床的额定工
作压力,托盘重量和最大载重,机床的额定工作压力取 决于机床液压系统的系统压力,托盘重量与托盘大小, 结构有关,最大载重与机床的结构有关.如我厂某型
卧式加工中心液压系统的系统压力为7MPa,托盘重 量为2000N,最大载重为5000N,托盘交换机构的托
盘支承采用了传动球座滚动支承的形式.
2.2单叶片摆动液压缸的参数设计
(1)工作载荷的计算
因托盘交换机构的托盘支承采用了轴承滚动支承
的形式,即摩擦系数.厂为0.002～0.004,取f:0.003,
故单叶片摆动液压缸的工作载荷为F=(2000+5000) ×0.003=21(N).
(2)工作扭矩的计算
旋转式托盘交换机构在执行托盘交换任务时,托
盘支承座在单叶片摆动液压缸的作用下作旋转运动, 而托盘支承在两条弧形轴承滚动导轨上(见图3所
示),可见托盘交换机构的旋转力臂R,=(R一R:)/2+ R2,又如R1=650mm,R2=350mm,即R3=500mm.
托盘交换机构的工作扭矩M=(FxR)/1000,又
R=500mm,F=21N,即M=10.5(N?m).
图3托盘交换机构弧形滚动导轨示意图
(3)摆动液压缸的总效率计算
单叶片摆动液压缸的总效率由以下效率组成:①
机械效率’7,由转动叶片与固定叶片,缸盖及缸座密
封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失,因单叶片摆动液 压缸密封处较多,且间隙较小,所以单叶片摆动液压缸 的机械效率较活塞式液压缸低,一般取’7=0.80～
0.90(活塞式液压缸的机械效率一般取叼=0.9～
0.95);②容积效率叼,由各密封件的泄漏所造成,缸
盖和缸座的密封一般较好,但转动叶片和固定叶片的 密封较困难,也是摆动液压缸设计的关键,尽管费了很 多心思,转动叶片和固定叶片密封处的泄漏不可忽视, 基于以上考虑摆动液压缸的容积效率叼也比活塞式 液压缸低,一般取7/,=0.85(活塞式液压缸的容积效率 一
般取’7=1);③作用力效率叼,由摆动液压缸的节
,≮=u耳舅{O卅f
流缓冲机构上的背压反作用力所造成的,一般取吼= 0.95.摆动液压缸的总效率r/=叩『×叩×d,又叼取
0.8O,町,取0.85,r/d取0.95,即7/=0.80xO.85~0.95= 0.646.
(4)摆动液压缸的许用扭矩计算
单叶片摆动液压缸的油腔蓄压力油,托盘支承座,
缸体,缸盖及缸座组件在油腔压力油的作用下作旋转 运动,可见单叶片摆动液压缸的旋转力臂r=(r一r:)/ 2+r2,又如r1=180mm,r2=40mm,即r3=110mm,见
图4所示.
图4单叶片摆动液压缸节流槽及作用力臂示意图
摆动液压缸的许用扭矩M2=(Fxr)/1000,又
M2X叼=M1,F为工作推力.即(F1xr3)77/1000=
10.5N?ITI,可得单叶片摆动液压缸的工作推力F= (10.5xl000)/(1lOxO.646)147.76(N).
(5)摆动液压缸的额定压力计算
单叶片摆动液压缸的额定压力P=1O00F./A,又
A=(r.一r2)6,叶片高6=180mm,即P:(1000×
147.76)/[(180—40)x180],可得P一5.86MPa<机床 系统压力,满足机床液压系统的系统压力为5～7
MPa.若摆动液压缸的额定压力大于机床系统压力, 则可调整摆动液压缸的r,r及6值,使其满足机床液 压系统的系统压力.
(6)摆动液压缸的流量及油腔体积计算
单叶片摆动液压缸的流量指的是在单位时间内压
力油通过油腔有效截面的体积,即流量9=Wt,V为单 叶片摆动液压缸的有效油腔空间,t为单叶片摆动液 压缸的行程时间(指的是叶片在缸体内完成全部行程 所需要的时问).
单叶片摆动液压缸的有效油腔空间也就是液压缸
的扇形油腔体积,可有下式计算:V=bTr(r一1”2)X
180./360.,即=180x3.14(180一40)xO.5mlTl=
0.87x10ITlm=8.7L.
假定单叶片摆动液压缸的行程时问为10S,可见
单叶片摆动液压缸的流量Q=V/t=8.7L/s=52.2L/
mln.
等;zu平弗O删
FuncljonUnjls功能部件
(7)摆动液压缸的通油口直径计算
根据油孔中行程时间内通过压力油的体积等于在
行程时间内进入摆动液压缸的压力油体积,即:V=
IOCA/
VP
其中:C=0.7～0.8,C为流量系数,取值C=0.7;卸
(为油孔前,后腔压力差)=7—5.86=1.14MPa:1.14x
1OPa,P(密度):0.85g/cm:0.85×10kg/m.又:
=8.7L:8.7x10一Ill.
I,
可得:A=——=2.4x10～m
10C|
P
而A盯r,得r=~/A/1T一0.00277in=2.77ITlm,
即通油孔直径为d=5.54mm,圆整为d:6mm.
若想进一步缩短摆动液压缸的行程时间,可通过
加大通油孔直径至8mm,提高通油孔中压力油的流 量,在较短的时间内摆动液压缸的压力油体积达到设 计要求,叶片更快完成全部行程旋转运动,从而达到缩 短行程时间的目的(行程时问可缩短至5S以内).
3摆动液压缸设计中应注意的主要问题
摆动液压缸在设计过程中需要注意的事项很多,
包括轮廓尺寸,变形,环境变化,缓冲机构,排气装置以 及密封等问题.轮廓尺寸,变形,环境变化对机构设计 的影响不是太明显,但缓冲机构,排气装置以及密封问 题是设计人员必须考虑并给予足够重视的.
(1)缓冲装置
摆动液压缸旋转运动速度较快,所带动的部件质
量又很大,这样当叶片运动至设计位置时惯量很大.
为此在缸座的进出油口必须设置节流机构,借此产生 制动力,使叶片缓缓运动至设计位置.一般采取缝隙
节流式和小孔节流式的节流缓冲装置,而上述机构中 采取了变截面节流槽式的缓冲机构(见图4中局部放 大图),叶片在旋转运动临近终止位时,随着终止位的 逼近而通油孔逐渐变小,从而造成背压,迫使叶片降速 制动,实现缓冲.
(2)叶片密封
摆动液压缸的叶片密封是设计摆动液压缸的关键
要素.缸盖和缸座的密封一般较好处理,一般采用0
型密封圈即可解决问题.固定叶片与缸盖,缸座销轴
联接,缸盖,缸座与缸体螺钉紧固,固定叶片,缸盖和缸 座作为一体组件围绕转动叶片作旋转运动,显然转动 叶片和固定叶片的密封较为困难,事实也是如此.转
动叶片和固定叶片的密封采用了叶片外缘镶嵌框形密 ?
125-
功能都件FunctionUnits——
封件的密封方法,在其结构细节上费了很多心思,总体
来说基本上满足机构设计要求,但密封尖点,交接等处 的密封还是存在一定的泄漏现象,不可忽视,是摆动液 压缸设计人员值得关注的细节.
(3)排气装置
液压系统在装配过程中或长时间未工作之后会进
入空气,再者液压油中也混有空气,由于空气具有很大 的可压缩性,导致液压缸在工作时会产生爬行,发热以 及噪声等现象.因此设计摆动液压缸,特别是设计要 求具有较高运动平稳性的液压缸时必须考虑排气装 置,以便能及时排除积留在缸腔内的空气.一般采取 在最高处设置专门的排气阀机构来解决排气问题. 4结语
单叶片摆动液压缸旋转式托盘交换机构,因交换
时间短,效率高等特点虽被国内外机床制造商经常采 用,但也存有不足之处.其缺点是存在质量,安全隐
患,机床在工作过程中难免会出现系统压力油泄漏,故 障报警及断电等非正常因素停机现象.虽然已采取了 阀体组合保压,压力补偿等手段的可靠性设计,但是因 压力损失或断电后再次启动压力系统,很容易引起双 作用液压缸在承受载荷的作用下导致托盘支承座下 移,必然对机床带来损害,对企业造成不必要的损失, 更重要的是对操作者的人生安全带来威胁.对此缺陷
我们提出了改进方案,只需对双作用液压缸的上油腔
改造成碟形弹簧施加锁紧力的机械机构,再加上正确
计算碟形弹簧的锁紧力并在装配过程中控制锁紧装置
锁紧力的正确性即可达到合理,稳定,可靠地抬起托盘
支承座的目的,完全改善了因系统压力油内泄漏,断电
等因素引起的压力损失可能导致托盘支承座下移的不
利现象.
在交换托盘卧式加工中心中,托盘交换机构是交
换托盘工作过程中的一个重要环节它的稳定及可靠性
直接影响着加工中心的使用效率,严重影响用户厂家
生产加工的效率和节拍,有必要且必须给予足够的重
视.
(编辑蔡云生)
(收稿日期:2008—11—13)
文章编号:9839
如果您想发表对本文的看法.请将交章编号填入读者意见调查表审的相应位鼍.
(上接第118页)
标提供依据.从客户需求质量屋可以清楚地看出,客
户对玻璃堆垛机械的需求重要程度和满足客户需求所
需要的技术要求.
,\\技术特征模可承运振自块重动动机机
化构载动械构成原寿装
动结设能节噪化原尺
太机命配客户需求\\\构计力拍吉程理寸
度
\\
搬运不同规格玻璃0.245●OO△功能
适合不同场域的需要0.O820●△
承载能力大O.127●△o
速度快O.127●oo性能
振动噪声小O.05OO●△O
操作简单O.022●
空间利用高0O88o●O结构
结构尺寸小O.088OO●
价格适中0.068△△o△●O经济
能耗少0.023o△△●
寿命产品寿命长0.052△△O●
维修维修方便O.O29O△.●
为产品技术规范与信息,这种方法改变了过去那种仅 凭经验确定客户需求的做法,使确定客户需求的过程 程序化与定量化,使得设计出的产品能够最大化满足 客户的需求.
将市场调查法和层次分析法结合起来,对客户需
求权重进行计算,有效地避免了在对客户需求分析过
程当中对客户需求片面性的认定.
参考文献
1童时中.模块化原理,设计方法及应用.北京:中国标准出版社,
2000.
2罗贯乾.AHP法在评标决策中的应用.通用机械,2004(6):53—54
3MalionJC,MulliganDE.Qualityfunctiondeployment--asystemfor
meetingcustomersneeds[J].JournalofConstructionEngineeringand
Management,1993,119(3):516-531
4杨洁.QFD中常用的决策方法.科技进步理论,2002,3(3):105～
107
第一作者:金钢,男,1982年生,硕士研究生,研究
方向:机械设计与制造.
图6玻璃堆垛机械客户需求质量屋
(编辑梁玉)
娃{五(收修改稿日期:2008—12—22)
文章编号:9836
使用质量配置功能配置法将客户需求有效地转换如果您想发表对本文的看法.请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置.
U等uO
第一章液压系统设计 1.1液压系统分析 1.1.1 液压缸动作过程 3150KN热压成型机液压系统属于中高压液压系统，涉及快慢速切换、多级调压、保压补压等多个典型的液压回路。工作过程为电机启动滑块快速下行滑块慢速下行保压预卸滑块慢速回程滑块快速回程推拉缸推出推拉缸拉回循环结束。按液压机床类型初选液压缸的工作压力为28Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。1.1.2液压系统设计参数 （1）合模力； （2）最大液压压28Mp； （3）主缸行程700㎜； （4）主缸速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s。 1.1.2分析负载 （一）外负载压制过程中产生的最大压力，即合模力。 （二）惯性负载 设活塞杆的总质量m＝100Kg，取△t＝0.25s (三)阻力负载 活塞杆竖直方向的自重 活塞杆质量m≈1000Kg，同时设活塞杆所受的径向力等于重力。 静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此得出液压缸在各个工作阶段的负载如表****所示。
工况负载组成负载值F 工况负载组成负载值F 启动981 保压3150×103加速537 补压3150×103快速491 快退+G 10301 按上表绘制负载图如图***所示。 F/N v/mm s-1 537 491 981 38 4.85 0 l/mm 0 l/mm -491 -981 由已知速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s和液压缸行程s=700mm，绘制简略速度图，如 图***所示。 1.2确定执行元件主要参数 1.2.1 液压缸的计算 （一）液压缸承受的合模力为3150KN，最大压力p1=28Mp。 鉴于整个工作过程要完成快进、快退以及慢进、慢退，因此液压缸选用单活塞杆式的。在液压缸活塞往复运动速度有要求的情况下，活塞杆直径d根据液压缸工作压力选取。 由合模力和负载计算液压缸的面积。 将这些直径按GB/T 2348—2001以及液压缸标准圆整成就近标准值，得:
目录 一、设计要求——————————————————————-1 题目—————————————————————————1 二、各零部件的设计及验算————————————————-5 1、缸筒设计———————————————————————5 2、法兰设计———————————————————————14 3、活塞设计———————————————————————19 4、活塞杆设计——————————————————————21
?一、设计一单活塞杆液压缸，工作台快进时采用差动联接，快进、快退速度为5m/min。当工作进给时外负载为25×103N，背压为0．5MPa，已知泵的公称流量为25L/min，公称压力为6．3MPa，工作行程L=100mm。 ?要求：（1）确定活塞和活塞杆直径。（2）如缸筒材料的[σ]=5×107N/m2，计算筒壁厚。 1、主要设计参数： ?（1）外载F=25×103N，背压P2=0.5MPa ?（2）工进、快退速度V1= 5m/min。 ?（3）泵的公称流量q=25L/min，公称压力为P1=6．3MPa ?（4）工作行程L=100mm ?（5）缸筒材料的自选（教材仅作参考） 2、设计提要 ①、液压油缸主要参数给定 在设计要求中已经提到的参数这里就不再赘述，下面只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数： 缸内径：D=100mm； 缸外径： D=116mm； 1 壁厚： =8mm； 极限推力： F=25KN； max 活塞杆直径： d=70mm；
活塞外推流量(快退)：q2 =0.20L/min，快进：q1=0.39L/min 说明：液压缸的效率 油缸的效率η：本设计不考虑效率 ②、法兰安装方式 螺纹连接 ③、缓冲机构的选用 一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为3.5MP，因此缓冲机构从略。 ④、密封装置选用 选用Y型密封圈. ⑤、工作介质的选用 因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。 ⑥、缸筒的加工要求 对于橡胶圈密封，缸筒内径D采用H9/f9级配合，表面粗糙度 R为 a 0.4； 热处理：调质，HB≥240； 缸筒内径D的圆度、圆柱度不大于直径公差的一半，使用活塞环密封时，不大于内径公差之1/3；
河南理工大学机械学院 课程设计说明书 题目名称：单柱压力机的液压缸设计 学院：机械与动力工程学院 班级：机电11-1 姓名：邱晓 学号： 311104001017 指导教师：刘俊利
目录 一、课程设计的目的及要求…………………………………… 二、课程设计内容及参数确定………………………………… 三、液压缸主要尺寸的确定……………………………………… 四、液压缸的密封设计………………………………………… 五、支承导向的设计…………………………………………… 六、防尘圈的设计……………………………………………… 七、液压缸材料的选用………………………………………… 八、课程设计总结……………………………………………… 九、参考文献………………………………………………………
说明书 一、课程设计的目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门，如：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人，火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以，研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式 不必进行推导，但应注明公式中各符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。
《液压传动考试宝典之68招》 【2011级机械班内部资料陈林涛总结 2014年六月】一，考试内容： 针对以上考试，我为大家总结了一下精简和重点知识点，希望大家好好看看，考试顺利！！！二．重要知识点：（有颜色，划线的最重要！！！） 1.液压传动以液体作为传递运动和动力的工作介质，而且传动中必须经过两次 能量转换。它先通过动力装置将机械能转换为液体的压力能，后又将压力能转换为机械能做功。 2.系统内的工作压力取决于外界负载。 3.活塞的运动速度v 取决于进入液压缸（马达）的流量q。 4.压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械 传动中的力和速度，它们的乘积即为功率 5.液压传动装置主要由以下四部分组成能源装置—泵。将原动机输入的机械 能转换为液体的压力能，作为系统供油能源装置。执行装置—缸（或马达）。
将流体压力能转换为机械能，而对负载作功。控制调节装置—各种控制阀，用以控制流体的方向、压力和流量，保证执行元件完成预期的工作任务。辅助装置—油箱、油管、滤油器、压力表、冷却器、分水滤水器、油雾器、消声器、管件、管接头和各种信号转换器等，创造必要条件，保证系统正常工作。 6.液压系统中控制部分的结构组成形式有开环式和闭环式两种。 7.液压传动优点：在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力。 液压装置工作比较平稳。液压装置能在大范围内实现无级调速。它还可以在运行的过程中进行调速。液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制。液压装置易于实现过载保护。 8.缺点：液压传动在工作过程中常有较多的能量损失。液压传动对油温变化比 较敏感，它的运动速度和系统工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作，为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动出现故障时不易找出原因。 9.液压系统能否可靠稳定的工作，在很大程度上取决于系统中所用到的液压油 液。 10.液压液的物理性质：密度，可压缩性，粘性。 11.液压系统使用的液压液应具备如下性能： 密封件有良好的相容性。对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。体积膨 燃，但油本身不燃烧时的温度）和燃点高。对人体无害，成本低。
液压缸计算公式 1、液压缸内径和活塞杆直径的确定 液压缸的材料选为Q235无缝钢管，活塞杆的材料选为Q235 液压缸内径: 4，F4== D,3.14，,p F:负载力 (N) 2A:无杆腔面积 () mm P:供油压力 (MPa) D:缸筒内径 (mm) :缸筒外径 (mm) D1 2、缸筒壁厚计算 π×,??ηδσψμ 1)当δ/D?0.08时 pDmax,,(mm) 02,p 2)当δ/D=0.08~0.3时 pDmax,,(mm) 02.3,-3ppmax 3)当δ/D?0.3时 ,,,，0.4pDpmax,,,,(mm) 0,,2,1.3p,pmax,, ,b,, pn δ:缸筒壁厚(mm) ,:缸筒材料强度要求的最小值(mm) 0 :缸筒内最高工作压力(MPa) pmax :缸筒材料的许用应力(MPa) ,p :缸筒材料的抗拉强度(MPa) ,b :缸筒材料屈服点(MPa) ,s
n:安全系数 3 缸筒壁厚验算 22,(D,D)s1(MPa) PN,0.352D1 D1P,2.3,lg rLsD PN:额定压力 :缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa) PrL :缸筒耐压试验压力(MPa) Pr E:缸筒材料弹性模量(MPa) :缸筒材料泊松比 =0.3 , 同时额定压力也应该与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免 塑性变形的发生，即: ，，(MPa) PN,0.35~0.42PrL 4 缸筒径向变形量 22,,DPDD，1r,,D,,，,(mm) 22,,EDD,1,,变形量?D不应超过密封圈允许范围5 缸筒爆破压力 D1PE,2.3,lg(MPa) bD 6 缸筒底部厚度 Pmax,(mm) ,0.433D12,P :计算厚度处直径(mm) D2 7 缸筒头部法兰厚度 4Fbh,(mm) ,(r,d),aLP F:法兰在缸筒最大内压下所承受轴向力(N) b:连接螺钉孔的中心到法兰内圆的距离(mm) :法兰外圆的半径(mm) ra
液压缸设计 指导书 河南理工大学机械与动力工程学院 热能与动力工程系
一、设计目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门，如：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人，火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以，研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 通过学生自己独立地完成指定的液压缸设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名合格的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供热能专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式 不必进行推导，但应注明公式中各符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容：主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒 内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验
课程设计说明书 名称：液压缸设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制10-？班 姓名： 学号：06 指导教师姓名：徐鹏 设计起止日期：2013年7月8日——2013年7月12日
《液压与气压传动课程设计》任务书 一、设计题目：液压缸设计 二、数据： 推力大小：； 速比：； 行程：； 缸体型式：； 活塞杆外端连接型式：； 是否有导向：。 三、任务量： 液压缸总图：2号（手工绘制）； 零件图：3号(手工绘制)； 说明书：液压缸的设计及计算说明书（手写）。 指导教师：徐鹏2013年7月8 日 课程设计成绩评定单
液压缸设计指导书 机械工程学院 机设教研室
一、设计目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门。其主要应用有：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以进一步研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式不必进行推导，但应注明公式中多符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题，避免重复。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各连接部分的强度计算。 4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 5、整理设计说明书。绘制工作图。 应该指出，不同类型和结构的油缸，其设计内容量是不同的，而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。 五、结构型式的确定
第一部分 总体计算 1、 压力 油液作用在单位面积上的压强 A F P = Pa 式中： F ——作用在活塞上的载荷，N A ——活塞的有效工作面积，2 m 从上式可知，压力值的建立是载荷的存在而产生的。在同一个活塞的有效工作面积上，载荷越大，克服载荷所需要的压力就越大。换句话说，如果活塞的有效工作面积一定，油液压力越大，活塞产生的作用力就越大。 额定压力（公称压力） PN,是指液压缸能用以长期工作的压力。 最高允许压力 P max ，也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。通常规定为：P P 5.1max ≤ MPa 。 耐压实验压力P r ，是检验液压缸质量时需承受的实验压力，即在此压力下不出现变形、裂缝或破裂。通常规定为：PN P r 5.1≤ MPa 。 液压缸压力等级见表1。 2、 流量 单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积： t V Q = L/min 由于310?=At V ν L 则 32104 ?= =νπ νD A Q L/min 对于单活塞杆液压缸： 当活塞杆伸出时 32104 ?= νπ D Q 当活塞杆缩回时 32210)(4 ?-=νπ d D Q 式中： V ——液压缸活塞一次行程中所消耗的油液体积，L ；
t ——液压缸活塞一次行程所需的时间，min ； D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m ； ν——活塞运动速度，m/min 。 3、速比 液压缸活塞往复运动时的速度之比： 2 2 2 12d D D v v -==? 式中： 1v ——活塞杆的伸出速度，m/min ； 2v ——活塞杆的缩回速度，m/min ； D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m 。 计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成因活塞杆太细导致稳定性不好。 4、液压缸的理论推力和拉力 活塞杆伸出时的理推力： 626 11104 10?= ?=p D p A F π N 活塞杆缩回时的理论拉力： 6226 2210)(4 10?-= ?=p d D p F F π N 式中： 1A ——活塞无杆腔有效面积，2 m ； 2A ——活塞有杆腔有效面积，2m ； P ——工作压力，MPa ； D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m 。 5、液压缸的最大允许行程 活塞行程S ，在初步确定时，主要是按实际工作需要的长度来考虑的，但这一工作行程并不一定是油缸的稳定性所允许的行程。为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许计算长度。因为活塞杆一般为细长杆，由欧拉公式推导出： k k F EI L 2π= mm 式中：
1 设计课题 1.1设计要求 设计一台铣削专用机床液压系统用液压缸，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开。 1.2原始数据 运动部件的重力为25000N，快进、快退速度为5m/min，工进速度为100～1200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为180mm，最大切削力为20000N，采用平面导轨，夹紧缸的行程为20mm,夹紧力为30000N，夹紧时间为1s。
2 液压系统的发展概况 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。 液压系统在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件部流道的
压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：[1]
液压油缸主要几何尺寸的计算： 上图中各个主要符号的意义： 错误!未找到引用源。— 液压缸工作腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。— 液压缸回油腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。—液压缸无杆腔工作面积 错误!未找到引用源。—液压缸有杆腔工作面积 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 F — 液压缸推力 （N ） v —液压缸活塞运动速度 液压缸内径D 的计算 根据载荷力的大小和选定的系工作统压力来计算液压缸内径D 。液压缸内径D 和活塞杆直径d 可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，无杆腔进油并不考虑机械效率时： ()212 1212 4F d p D p p p p π=---有杆腔进油并不考虑机械效率时： ()221 1212 4F d p D p p p p π=+--
一般情况下，选取回油背压 ，这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时 D = 有杆腔进油时： D = 设计调高油缸为无杆腔进油。 所以，216.91D mm = ==，按照GB/T2348-2001对液压缸内径进行圆整，取错误!未找到引用源。，即缸内径可以取为mm 250。 2.2活塞杆直径d 的计算 在液压油缸的活塞往复运动速度有一定要求的情况下，活塞杆的直径d 通常根 据液压缸速度比2 1v v v =λ的要求已经缸内径D 来确定。其中，活塞杆直径与缸内 径和速度比之间的关系为： d = 式中 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 v λ—往复速度比 液压缸的往复运动速度比v λ，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几 种下表给出了不同往复速度比v λ时活塞杆直径d 和液压缸内径D 的关系。 v λ 1.15 1.25 1.33 1.46 2 d 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 液压缸往复速度比v λ推荐值如下表所示：
液压油缸的主要设计技术参数 一、液压油缸的主要技术参数： 1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。 2. 进出口直径及螺纹参数 3.活塞杆直径； 4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于16MPa乘以1.5，高于16乘以1.25 5.油缸行程； 6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。 7.油缸的安装方式； 达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。应该说是合格与不合格吧？好和合格还是有区别的。 二、液压油缸结构性能参数包括：1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。 液压缸产品种类很多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验指标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面： 1.最低启动压力：是指液压缸在无负载状态下的
最低工作压力，它是反映液压缸零件制造和装配 精度以及密封摩擦力大小的综合指标； 2.最低稳定速度：是指液压缸在满负荷运动时没 有爬行现象的最低运动速度，它没有统一指标， 承担不同工作的液压缸，对最低稳定速度要求也 不相同。 3.内部泄漏：液压缸内部泄漏会降低容积效率， 加剧油液的温升，影响液压缸的定位精度，使液 压缸不能准确地、稳定地停在缸的某一位置，也 因此它是液压缸的主要指标之。 液压油缸常用计算公式 液压油缸常用计算公式 项目公式符号意义 液压油缸面积(cm 2 ) A =πD 2 /4 D ：液压缸有效活塞直径(cm) 液压油缸速度(m/min) V = Q / A Q ：流量(l / min) 液压油缸需要的流量(l/min) Q=V×A/10=A×S/10t V ：速度(m/min) S ：液压缸行程(m) t ：时间(min) 液压油缸出力(kgf) F = p × A F = (p × A) －(p×A) ( 有背压存在时) p ：压力(kgf /cm 2 ) 泵或马达流量(l/min) Q = q × n / 1000 q ：泵或马达的几何排量(cc/rev) n ：转速（rpm ） 泵或马达转速(rpm) n = Q / q ×1000 Q ：流量(l / min) 泵或马达扭矩(N.m) T = q × p / 20π 液压所需功率(kw) P = Q × p / 612 管内流速(m/s) v = Q ×21.22 / d 2 d ：管内径(mm) 管内压力降(kgf/cm 2 ) △ P=0.000698×USLQ/d 4 U ：油的黏度(cst) S ：油的比重
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕 业 设 计 液压缸的设计 姓名：_______________ 学号：_______________ 专业：_______________ 班级：_______________ 指导老师：_______________
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 Abstract Hydraulic cylinder will be able to provide the device called actuators. Work is a direct implementation of components, from the point of view of energy conversion; it is the role of the in the form of implementation of the three components can be divided into two categories: and the output of the of components
液压缸结构设计指导 液压缸设计是在对整个液压系统进行了工况分析、编制了负载图、选定了工作压力的基础上进行的。因此，首先要根据主机的要求确定缸的结构类型，按照负载、速度、行程等已知条件决定缸的主要尺寸，再迸行结构设计，最后对液压缸的强度、刚度和工作稳定性进行校核。这里，重点对结构设计提出指导性意见，指出校核方法，供课程设计时参考。 1-1 液压缸结构设计的要求 液压缸结构设计的目标是要满足其输出的力、速度、行程等诸项要求，同时要兼顾结构简单，便于加工、装卸、维修，确保一定的效率、寿命等。 一、力 液压缸的推力大小将直接影响其结构。一般来说，推力越大，其工作压力越高。因此，对液压缸的各个零件要进行必要的受力分析。如，活塞杆是受拉还是受压，是否受到偏载，行程末端的冲击压力将有多大等，这就要求正确设计活塞杆的导向装置、密封装置，选定合适的活塞杆长径比和液压缸各零件的连接结构。 二、速度 为实现液压缸的最高速度、最终速度，在结构上就要保证进、出口有一定通径，减少内泄漏量，设置缓冲装置以防止冲击，设置排气装置以免低速爬行等。 三、行程 除了液压缸在起动、制动时所需的附加行程外，其有效行程要达到运动部件的最大行程要求，并力求结构紧凑、占地最小。这就要求合理确定液压缸的结构类型、安装方式，如采用伸缩缸、增程缸的结构型式，或采用活塞杆固定缸体移动的安装方式。 四、其它 在特殊情况下，要考虑防漏、防锈蚀、防尘、防热变形、防自重跌落（如垂直缸或倾斜缸要有锁紧装置）等。 2-2液压缸结构分析实例 一、磨床工作台液压缸 图Ⅲ-2-1所示为小型的卧轴矩台平面磨床M7120A 的工作台液压缸，带动
液压缸设计计算说明 系统压力为1p =25 MPa 本系统中有顶弯缸、拉伸缸以及压弯缸。以下为这三种液压缸的设计计算。 一、 顶弯缸 1 基本参数的确定 （1）按推力F 计算缸筒内径D 根据公式 3.5710D -=? ① 其中，推力F=120KN 系统压力1p =25 MPa 带入①式，计算得D= 78.2mm ，圆整为D = 80 mm （2）活塞杆直径d 的确定 确定活塞杆直径d 时，通常应先满足液压缸速度或速比的要求，然后再校核其结构强度和稳定性。若速比为?，则 d = ② 取?=1.6，带入②式，计算得d =48.9mm ，圆整为d =50mm 80 50 D d ?= = =1.6 （3）最小导向长度H 的确定 对一般的液压缸，最小导向长度H 应满足 202 L D H ≥ + ③ 其中，L 为液压缸行程，L=500mm
带入③式，计算得H=65mm （4）活塞宽度B 的确定 活塞宽度一般取(0.6~1.0)B D = ④ 得B=48mm~80mm ，取B=60mm （5）导向套滑动面长度A 的确定 在D ＜80mm 时，取(0.6~1.0)A D = ⑤ D ＞80mm 时，取(0.6~1.0)A d = ⑥ 根据⑤式，得A=48mm~80mm ，取A=50mm （6）隔套长度C 的确定 根据公式2 A B C H +=- ⑦ 代入数据，解得C=10mm 2 结构强度计算与稳定校核 （1）缸筒外径 缸筒内径确定后，有强度条件确定壁厚δ，然后求出缸筒外径D 1 假设此液压缸为厚壁缸筒，则壁厚1]2D δ= ⑧ 液压缸筒材料选用45号钢。其抗拉强度为σb =600MPa 其中许用应力[]b n σσ= ，n 为安全系数，取n=5 将数据带入⑧式，计算得δ=8.76mm 故液压缸筒外径为D 1=D+2δ=97.52mm ，圆整后有 D 1=100mm ，缸筒壁厚δ=10mm （2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算 按速比要求初步确定活塞杆直径后，还必须满足液压缸的稳定性及其
液压油缸的一般设计步骤 液压油缸的一般设计步骤 1）掌握原始资料和设计依据，主要包括：主机的用途和工作条件；工作机构的结构特点、负载状况、行程大小和动作要求；液压系统所选定的工作压力和流量；材料、配件和加工工艺的现实状况；有关的国家标准和技术规范等。 2）根据主机的动作要求选择液压缸的类型和结构形式。 3）根据液压缸所承受的外部载荷作用力，如重力、外部机构运动磨擦力、惯性力和工作载荷，确定液压缸在行程各阶段上负载的变化规律以及必须提供的动力数值。 4）根据液压缸的工作负载和选定的油液工作压力，确定活塞和活塞杆的直径。 5）根据液压缸的运动速度、活塞和活塞杆的直径，确定液压泵的流量。 6）选择缸筒材料，计算外径。
7）选择缸盖的结构形式，计算缸盖与缸筒的连接强度。 8）根据工作行程要求，确定液压缸的最大工作长度L，通常L>=D，D为活塞杆直径。由于活塞杆细长，应进行纵向弯曲强度校核和液压缸的稳定性计算。 9）必要时设计缓冲、排气和防尘等装置。 10）绘制液压缸装配图和零件图。 11）整理设计计算书，审定图样及其它技术文件。 液压缸工作时出现爬行现象的原因及排除方法 1）缸内有空气侵入，应增设排气装置或使液压缸以最大行程快速运动，强迫排除空气。 2）液压缸的端盖处密封圈压得太紧或太松，应调整密封圈使之有适当的松紧度，保证活塞杆能用手来回平稳地拉动而无泄漏。 3）活塞与活塞杆同轴度不好，应校正、调整。 4）液压缸安装后与导轨不平行，应进行调整或重新安装。 5）活塞杆弯曲，应校直活塞杆。 6）活塞杆刚性差，加大活塞杆直径。 7）液压缸运动零件之间间隙过大，应减小配合间隙。 8）液压缸的安装位置偏移，应检查液压缸与导轨的平行度，并校正。
3.4.2活塞杆的设计与计算 活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。 1、活塞杆直径的计算 根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3～0.5D 。 受压力作用时： P ＜5MPa 时，d=0.5～0.55D 5MPa ＜P ＜7MPa 时，d=0.6～0.7D P>7MPa 时，d=0.7D 因为P=1.5MPa ，D=0.066858mm ，故d=0.036771mm 根据下表可知活塞杆直径d=40mm 表3-3活塞杆直径系列mm （GB/T 2348-93） 2、活塞杆强度校核 （1）按强度条件校核 由公式 ] [4σπF d ≥ 式中 d---活塞杆的直径； F---活塞杆上的作用力； σ---活塞杆材料许用应力，n b σσ=， σ b 为材料的抗拉强度，n 为安
全系数，一般取4.1≥n 。 由45号钢的许用应力MPa n b 3735 .1560 == =σσ，N F 5000= 得 m d 00413.0≥，而mm d 40=，故活塞杆强度符合要求。 （2）按弯曲稳定性校核 当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到液压缸支撑点之间的距离d l 10>时，应进行稳定性校核。 按材料力学理论，当一根受压直杆的轴向载荷F 超过临界受压载荷F K 时，即可能失去原有直线状态的平衡，称为失稳，其稳定条件为 n F k k F ≤ 式中 F ---液压缸的最大推力； F K ---液压缸的临界受压载荷； n k ---稳定安全系数，一般取42-=n k 。 液压缸临界受压载荷F K 与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度以及两端支撑状况有关。F K 的相关计算如下： 由公式 l F EJ n k 2 2π= 式中 l ---活塞杆的计算长度； n ---端点安装形式系数，两端固定，故4=n ； E---材料的弹性模量，钢材的Pa E 101.211 ?= ； J---活塞杆的横截面转动惯量，实心杆的64 4 d J π= 。
液压与气压传动知识点 1、液压与气压工作原理:它首先通过能量转换装置(如液压泵，空气压缩机)将原动机(如电动机)的机械能转变为压力能，然后通过封闭管道，控制原件等，由另一能量转换装置(液压缸或者气缸，液压马达或气动马达)将液体(气体)的压力能转变为机械能，驱动负载，使执行机构得到所需要的动力，完成所需的运动。 2、液压与气压传动系统的组成:动力元件，执行元件，控制调节元件，辅助元件，工作介质。 3、黏性的意义：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质成为液体的黏性。 常用的黏度有3种：动力黏度，运动黏度，相对黏度。 4、液压油分为3大类：石油型、合成型、乳化型。 5、液体压力有如下的特性：1、液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。2、静止液体内任意一点的压力在各个方向上都相等。 5、液体压力分为绝对压力和相对压力。 6、真空度：如果液体中某一点的绝对压力小于大气压力，这时，比大气压小的那部分数值叫做真空度。 7、帕斯卡原理：P19 8、理想液体：一般把既无黏性又不可压缩的液体称为理想液体。 9、恒定流动：液体流动时，若液体中任何一点处的压力、速度和密度等参数都不随时间而变化，则这种流动称为恒定流动(或定常流动、非时变流动)。 当液体整个作线形流动时，称为一维流动。 10、液流分层，层与层之间互不干扰，液体的这种流动状态称为层流。 液流完全紊乱，这时液体的流动状态称为紊流。 11、临界雷诺数P23 雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，黏性力起主导作用，液体处于层流状态。 12、连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 13、伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 14、动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。 15、沿程压力损失：液体在等径直管中流动时，因黏性摩擦而产生的压力损失称为沿程压力损失。 16、局部压力损失：液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液体会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。17、液压冲击：在液压系统中，由于某种原因，系统中某处的压力会在某一瞬间会突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 81、危害：系统中出现液压冲击时，液体瞬间压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。液压冲击会损坏密封装置、管道或液压元件，还会引起设备振动，产生很大噪声。有时，液压冲击会使某些液压元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作，影响系统正常工作。 19、气穴现象：在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。如果液体中的压力进一步降低到饱和蒸气压时，液体将迅速气化，产生大量蒸气泡，这时的气穴现象将会愈加严重。
齿条式摆动缸的原理：是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮，转化成齿轮轴的正反向摆动旋转，同时将往复缸的推力转化成齿轮轴的输出扭矩。由于齿轮轴的摆动角度与齿条的长度成正比，因此齿轮轴的摆角可以任意选择，并能大于360o 叶片式摆动缸的特点：就是它内部一段固定的装置，也就是所谓的叶片。一个叶片段牢牢地固定在外壳上，活塞部分则牢牢地固定在驱动轴上。叶片式摆动缸设计上非常紧凑。尽管如此，它的最大旋转角度仍可达到270度。叶片式摆动缸经常用于伺服回转台 蓄能器有两种用途。①当低速运动时载荷需要的流量小于液压泵流量，液压泵多余的流量储入蓄能器，当载荷要求流量大于液压泵流量时，液体从蓄能器放出来，以补液压泵流量之不足。②当停机但仍需维持一定压力时，可以停止液压泵而由蓄能器补偿系统的泄漏，以保持系统的压力。蓄能器也可用来吸收液压泵的压力脉动或吸收系统中产生的液压冲击压力,蓄能器按加载方式可分为弹簧式、重锤式和气体式电液动换向阀的先导阀为何选用“Y”型机能？：先导阀中位时（不工作时）进油口封住，不会引起控制压力的降低，第二，先导阀两个工作油口与主阀阀芯两端控制腔相通，并和油箱相通，使控制腔卸荷，主阀阀芯在两端弹簧力作用下回到中位。如果选用其它机能（如O、M型），先导阀中位时，主阀两端控制油路切断，两腔封闭，不能保证主阀芯回到中位， 直动式溢流阀的弹簧腔不和回油腔接通的现象：节流阀起不到节流作用，液压泵输出的液压油全部经节流阀进入液压缸，改变节流阀节流口的大小只是改变啦液流流经节流阀的压力值，节流口小，流速快，节流口大流速慢，总的流量不变，液压缸的运动速度不变，若此时压力缸的负载很大，吃过泵的最大允许压力，会导致泵的损坏 液压冲击的定义危害如何消除：液压系统在突然启动、停机、变速或换向时，阀口突然关闭或动作突然停止，由于流动液体和运动部件惯性的作用，使系统内瞬时形成很高的峰值压力，这种现象就称之为液压冲击、液压系统中的很多元部件如管道、仪表等会因受到过高的液压冲击力而遭到破坏，液压系统的可靠性和稳定性也会受到液压冲击的影响，还能引起液压系统升温，产生振动和噪声以及连接件松动漏油，使压力阀的调整压力（设定值）发生改变，减弱方法：在确保换向阀工作周期的前提下，应尽可能地减慢换向阀的关闭或开启进、回油口的速度，在换向阀未完全关闭关减慢液体的流速，设置储能器，加大管道通径缩短管道的长度采用橡胶管吸收液压冲击的能量、 溢流阀作用：定压溢流作用稳压作用系统卸荷作用安全保护作用定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。稳压作用：溢流阀串联在回油路上，溢流阀产生背压，运动部件平稳性增加。系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。溢流阀此时作为卸荷阀使用。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加一般溢流阀接反了不起溢流作用,系统压力不断升高,超过规定压力,损坏终端液压元件,顺序阀也一样,接反了不起顺序作用,只起在顺序阀前端的作用而已 齿轮泵困油：液压齿轮泵是由一对互相啮合的齿轮组成,通过齿轮在旋转时齿的啮合与分离形成容积的变化而吸油和压油.当齿轮啮合后,啮合的两齿间的液压油由于齿的封闭无法排出而形成困油现象.齿轮泵困油现象的危害：使闭死容积中的压力急剧升高，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发烧等不良现象；溶解于液体中的空气便析生产气愤泡，产气愤蚀现象，引起振动和噪声。消除困油现象：在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。非对称式，必需保证在任何时候都不能使吸油腔与压油腔相互串通；这样的齿轮泵不能反转 节流阀与溢流阀有什么区别？：节流阀：是一个最简单又最基本的流量控制阀，其实质相当于一个可变的节流口。溢流阀：控制信号来源是进口，并保持进口的压力近似恒定不变，出口接油箱，溢流阀在常态下阀口是常闭的。 回油节流调速回路和进油节流调速回路的区别：1，对于回油节流调速回路，由于液压缸的回油腔中存在一定背压，因而能承受一定负值负载，而进油节流调速回路，在负值负载作用下活塞的运动会因