单杆活塞式液压缸缸筒内径为D，活塞杆直径为d，输入液压缸的油液压力为p，流量其差动连接时作用力为______。
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绪论——————————————第3页第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页 3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页总结——————————————第29 页
绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成： 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。 〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。
1.2液压传动的优缺点 优点： 〈1〉体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32M P a,个别场合更高）。 〈2〉可在大范围内实现无级调速。 〈3〉操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复 杂的自动工作循环。 〈4〉惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。(液压马达起动只需0.1s)〈5〉易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。 〈6〉液压元件易于实现系列化标准化和通用化。 缺点： 〈1〉由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易 实现定比传动。 〈2〉不适应在温度变化范围较大的场合工作。 〈3〉由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是很高，不易远距 离传动。
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。
表*** 液压缸在各个工作阶段的负载F 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+G10301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 -38 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:
液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ?
缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受油压作用，因此， 缸体组件要有足够的强度，较高 的表面精度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接 形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用 的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b）， 分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式，半环连接 工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，
但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 ? (4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ?缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要
第四章液压油缸 第一节液压缸的工作原理、类型和特点 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。 一、液压缸的工作原理 液压缸的工作原理见图4-1。 图4-1液压缸的工作原理 液压缸由缸筒1、活塞2、活塞杆3、端盖4、活塞杆密封件5等主要部件组成。6为进出油口。其它结构的活塞式液压缸的主要零件如图4-1所示结构类似。 若缸筒固定，左腔连续地输入压力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以v连续向右运动，活塞杆对外界做功。 速度 1 v向左运动，活塞杆也对外界做功。这样，完成了反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度 2 一个往复运动。这种液压缸叫做缸筒固定缸。 若活塞杆固定，左腔连续地输入压力油时，则缸筒向左运动。当往右腔连续地通入压力油时，则缸筒右移。这种液压缸叫活塞杆固定缸。 本章所论及的液压缸，除特别指明外，均以缸筒固定，活塞杆运动的液压缸为例。 由此可知，输入液压缸的油必须具有压力p和流量q。压力用来克服负载，流量用来形成一定的运动速度。输入液压缸的压力和流量就是给缸输入液压能；活塞作用于负载的力和运动速度就是液压缸输出的机械能。 因此，缸输入的压力p，流量q，以及输出作用力F和速度v是液压缸的主要性能参数。 二、液压缸的分类 为了满足各种主机的不同用途，液压缸有多种类型。 按供油方向分，可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只是往缸的一侧输入高压油，靠其它外力使活塞反向回程。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油。活塞的正反向运动均靠 液压力完成。 按结构形式分，可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和伸缩套筒缸。按活塞杆的形式分，可分为
目录 1设计的依据、原则和步骤 (3) 1.1引言 (3) 1.2设计的依据 (3) 1.3设计的一般原则 (3) 1.4设计的一般步骤 (4) 2设计的题目、技术参数、目的和要求 (5) 2.1设计题目 (5) 2.2设计技术参数 (5) 2.3设计目的 (5) 2.4设计要求 (5) 3液压缸缸体结构形式的确定 (5) 3.1结构初型 (5) 4液压缸性能参数与结构参数的计算 (6) 4.1液压缸工作负载力分析和计算 (6) 4.2 液压缸的液压力计算和工作压力的选择 (7) 4.3液压缸速度比的确定 (7) 4.4液压缸速度计算和流量选择 (7) 4.5液压缸综合结构参数及安全系数的选择 (8) 5缸筒设计与计算 (8) 5.1缸筒与缸盖的连接形式 (8) 5.2对缸筒的要求及材料选择 (11) 5.3缸筒的计算 (11) 5.4缸筒加工的技术要求 (13) 5.5缸筒头部法兰厚度 (14) 5.6缸筒—缸盖的连接计算 (14) 5.7 缸盖的材料和技术要求 (15) 5.8缸盖厚度的确定 (15) 5.9最小导向长度的确定 (16) 5.10缸体长度的确定 (16) 6活塞组件设计 (16) 6.1活塞设计 (16) 6.2活塞与活塞杆的连接结构 (17) 6.3活塞杆设计 (17)
6.4活塞杆及连接件强度校核 (19) 6.5活塞杆液压缸稳定性校核 (20) 7液压缸油口和排气装置设计 (21) 7.1油口设计 (21) 7.2排气装置设计 (22) 参考文献 (22)
双活塞杆双作用活塞式 液压缸结构设计 1设计的依据、原则和步骤 1.1引言 一部现代机器通常由机架、原动机、传动装置和工作机构四个主要部分构成，其中机架为载体，原动机的作用是进行能量形式的转换，为机器提供适当形式的动力，传动装置的作用是进行动力的传递，工作机构即执行机构，其作用是消耗能量而做功。如果原动机将其他形式的能转换成液压能，执行元件消耗液压能而做功，则称为液压机械或液压机。液压机械的执行元件即做功元件是液压马达和液压缸。液压马达和液压缸是通用化和标准化程度很高的液压元件，用户或设计者在研制一部新的液压机械时，应尽量选择标准化的液压元件，以避免金钱的浪费和时间、精力的消耗。但由于使用要求的千差万别，液压元件的专用化设计是不可避免的，其中以液压缸设计居多。这是由于液压缸配置的灵活性，设计、制造比较容易，维护比较方便的特点决定的。因而，相对其他液压元件而言，液压缸的设计是极为常见的，这也是工程技术人员必须具有的一种基本技能。 1.2设计的依据 液压缸与机器及机器上的机构直接相联系，对于不同的机构，液压缸的具体用途和工作性能也不同，因此设计之前，要进行全面地分析和研究，收集必要的原始资料并加以整理作为设计的依据。 （1）了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求。 （2）了解液压缸工作环境条件。 （3）了解外部负载情况。 （4）了解液压缸运动形态及安装的约束条件。 （5）了解液压系统的情况。 （6）了解有关国家标准、技术规定和其他参考资料。 1.3设计的一般原则 液压缸设计时应注意如下问题：
液压缸常用的密封方法 液压缸中需要密封的部位有：活塞、活塞杆和端盖等处。今天来介绍一下最常用的密封方法有哪几种： （一）间隙密封 这是依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法。用该方法密封，只适于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间密封。为了提高间隙密封的效果，在活塞上开几条环形槽,这些环形槽的作用有两方面，一是提高间隙密封的效果，当油液从高压腔向低压腔泄漏时,由于油路截面突然改变，在小槽内形成旋涡而产生阻力，于是使油液的泄漏量减少；另一是阻止活塞轴线的偏移，从而有利于保持配合间隙，保证润滑效果，减少活塞与缸壁的磨损，增加间隙密封性能。 （二）橡胶密封圈密封 按密封圈的结构形式不同有Ｏ型、Ｙ型、Yx型和Ｖ型密封圈，Ｏ形密封圈密封原理是依靠Ｏ形密封圈的预压缩，消除间隙而实现密封。Ｙ型、Yx型和Ｖ型密封圈是依靠密封圈的唇口受液压力作用变形，使唇口贴紧密封面而进行密封，液压力越高，唇边贴得越紧，并具有磨损后自动补偿的能力。 （三）橡塑组合密封装置 由O型密封圈和聚四氟乙烯做成的格来圈或斯特圈组合而成。这种组合密封装置是利用O型密封圈的良好弹性变形性能，通过预压缩所产生的预压力将格来圈或斯特圈紧贴在密封面上起密封作用。O型密封圈不与密封面直接接触，不存在磨损、扭转、啃伤等问题，而与密封面接触的格来圈或斯特圈为聚四氟乙烯塑料，不仅具有极低的摩擦因素（0.02～0.04，仅为橡胶的1/10），而且动、静摩擦因素相当接近。此外因具有自润滑性，与金属组成摩擦付时不易粘着；启动摩擦力小，不存在橡胶密封低速时的爬行现象。此种密封不紧密封可靠、摩擦力低而稳定，而且使用寿命比普通橡胶密封高百倍，应用日益广泛。
液压缸 3．1填空题 1．液压缸按结构不同，可分为活塞式、柱塞式和摆动式三大类。 2．双活塞杆缸常用于往复运动速度和负载相同的场合。 3．单活塞杆缸常用于一个方向速度大，另一个方向速度小设备的液压系统。 4．活塞缸差动连接时，比其非差动连接同向运动获得的速度大、推力小。因此，在机床的液压系统中常用其实现运动部件的空行程快进。 5．增压缸能将输入的低压油转变为高压油供液压系统中某一支路使用。 6．伸缩式液压缸活塞伸出顺序是先大后小，伸出的速度是由慢到快；活塞缩回的顺序一般是先小后大；活塞缩回的速度是由快到慢。 7．铸铁、铸钢和锻钢制造的缸体与端盖多采用法兰式连接；无缝钢管制作的缸筒与端盖多采用半环式连接或螺纹式连接；较短的液压缸常用拉杆式连接。 8．液压缸中常用的缓冲装置有环状间隙式、可变节流式和可调节流式。 3．2选择题 1．双活塞杆缸，当活塞固定时，缸与运动部件连接，运动件的运动范围略大于液压缸有效行程的 B 。 A.1倍 B.2倍 C.3倍 2．单活塞杆缸作为差动连接时，若使其往复运动速度相等，其活塞面积应为活塞杆面积的 B 倍。 A.1倍 B.2倍 C.2倍 3．双叶片式摆动缸的摆动角一般不超过 B 。 A.100° B. 150° C. 280° 4．在高压大流量的液压系统中，活塞与活塞杆的连接须采用 C 。 A.锥销连接 B.螺纹连接 C.半环式连接 5．液压缸差动连接工作时，缸的（），缸的（）。D A.运动速度增加推力增加 B. 运动速度减少推力增加 C.运动速度减少推力减少 D. 运动速度增加推力减少 6．在某一液压设备中需要一个完成很长工作行程的液压缸，宜采用下述液压缸中的（C）。 A.单活塞杆缸 B.双活塞杆缸 C.柱塞缸 D.增压缸 3．3计算题
绪论——————————————第3页 第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页 第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页 第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页
3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页 第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页 总结——————————————第29 页 绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成: 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能,为系统提供动力。
〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能,以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向,以保证执行元件达到所要求的输出力(或力矩)、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体,一般称液压油。液压系统就是经过工作介质实现运动和动力传递的。 1.2液压传动的优缺点 优点: 〈1〉体积小、重量轻,单位重量输出的功率大(一般可达32M P a,个别场合 更高)。 〈2〉可在大范围内实现无级调速。 〈3〉操纵简单,便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时,易于实现
v .. . .. 目录 设计题目---------------------------------------------------------------------------2 液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2 液压缸主要参数的计算 液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2 缸筒内径（缸径）计算--------------------------------------------------2 缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2 流量的计算------------------------------------------------------------------3 底部厚度计算---------------------------------------------------------------4 最小导向长度的确定------------------------------------------------------4 主要零部件设计与校核 缸筒的设计------------------------------------------------------------------5 缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6 缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6 活塞设计----------------------------------------------------------------------7 活塞的密封-------------------------------------------------------------------8 活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8 活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8 液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9 活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9 致谢-----------------------------------------------------------------------------10 参考文献------------------------- 一.设计题目 双作用单杆活塞式液压缸设计 主要设计参数： 系统额定工作压力：p= 25（Mpa）驱动的外负载：F =50（KN) 液压缸的速度比：λ=1.33 液压缸最大行程：L =640 (mm) 液压缸最大伸出速度：λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度：v t =5.32(m/min) 缸盖连接方式：螺纹连接 液压缸安装方式：底座安装 缓冲型式：杆头缓冲 二.液压缸的选型
液压缸密封形式研究 王旭 （铜陵有色股份铜冠黄铜棒材有限公司） 液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单、紧凑，工作可靠，加工、装配和维修方便。因此被广泛的应用于各种液压机械设备中。液压缸种类繁多，有柱塞、活塞和摆动缸等，但其基本组件均为缸体、活塞、活塞杆、缸盖、密封件等，其中液压缸的密封件是液压缸中的最重要元件，密封不良可造成油液泄漏，从而使得机构运动不稳定，降低容积效率，污染环境，严重时会建立不起压力，系统不能工作。往往个别密封件的失效所造成的损失可能是密封件本身价值的千万倍。下面就液压缸的密封件及密封形式进行探讨。 液压缸密封件是防止工作介质的泄漏（内泄和外泄）和防止外界异物（如空气、灰尘和水等）进入液压元件和液压系统的机构。液压缸的密封大致有四处：一是缸盖与缸体处静密封，活塞与活塞杆处静密封；二是活塞和缸体的动密封；三是活塞杆与缸盖的动密封；四是缸盖外端面处的防尘密封。 一，盖与缸体处静密封、活塞与活塞杆处静密封 图1为安装在端盖外圆与液压缸内壁接触位置的是端盖静密封圈；安装在活塞与活塞杆之间的是活塞静密封圈。它们都是液压缸内的静密封圈，端盖静密封是防止液压油从端盖和缸筒间的间隙漏出，单面承压，要求防挤出能力强，密封效果好等；活塞静密封是双向承压，防止液压油从活塞和活塞杆之间漏出，要求防挤出能力强，密封效果好等。常见的静密封圈为O型密封圈加挡圈，O形封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，其材料主要为丁腈橡胶或氟橡胶，是液压传动系统中使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封，O形密封圈装入密封槽后，其界面承受接触压缩应力而产生变形,当没有介质压力时，密封圈在自身的弹性力作用下，对接触面产生一个预接触应力p0，如图2a）所示。而当容腔内充入有压力的介质后，则在介质压力p的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，且其弹性变形进一步加大，填充和封闭了密封间隙a此时，作
液压缸活塞杆各种镀层性能对比 镀（涂）层种类涂层硬度H V 耐磨损状 态 盐雾试验 （小时） 物料利用 率 生产成本 （元/dm2) 设备复杂 性 单层铬700-1000耐磨48-9620-300.4-0.6一般 乳白铬+铬700-1000耐磨9618-250.5-0.7设备多三层铬700-1000耐磨96-19218-250.6-0.9设备多 单层镍+铬700-1000耐磨，结合 力好 96-12825-350.5-0.7设备多 双层镍+铬700-1000耐磨，结合 力好96-19220-300.6-0.9设备多，工 艺复杂 化学镀镍500-700较耐磨48-9640-600.6-0.9设备简单化学镀镍+ 铬 700-1000耐磨96-19230-500.7-0.9一般 钨合金镀层500-650耐磨一般48650.6-0.9设备复杂 需排风处 理 镍铁钴镀 层 550-700耐磨96700.6-0.9一般 镍钴铁镀 层（纳米） 650-750超耐磨大于192850.5-0.7一般钴磷镀层550-700耐磨大于192800.9-1.2一般 热喷涂陶瓷1000-1300耐磨大于192900.9-1.2设备复杂 占地面积 大 纳米铬镀层 900-13 00 超耐磨大于500小 时 30-500.5-0.6脉冲电源 D w-032高效镀铬 850-95 超耐磨大于750小 时 70 0.3-0.5 普通镀铬 设备 结构化镀 铬 800-1000耐磨大于30025-400.7-0.9设备复杂
目前工程机械对耐腐蚀性能有高要求的油缸活塞杆大部分采用镀双层或三层金属覆盖层已保证其耐腐蚀性能。 如挖掘机油缸活塞杆镀层： 1，大部分采用一层镍+一层铬双层 ,2，乳白铬+一层铬 3，三层铬, 4二层镍+一层铬共三层的工艺方法进行生产 5，dw-032高耐腐蚀镀铬一层铬既可保证其耐腐蚀性能。盐雾试验大于750小时
中原工学院机电学院 机电系统综合实验 （2016-2017学年第 1 学期） 专业：机械电子工程 题目：可伸缩伺服液压缸 姓名：程方园 学号：2 班级机电131 指导教师：周高峰崔路军 完成日期：2017 年 1 月12 日 机械电子工程系
目录 设计任务书 (3) 1.设计目的与意义 (4) 2. 设计内容和要求 (4) 2.1确定总体方案 (4) 2.2设计内容 (5) 2.3设计要求 (5) 3.设计进度安排 (5) 4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明 (5) 4.1机械设计 (5) 4.1.1液压缸的结构设计 (5) 4.1.2、液压缸的主要技术性能参数的计算 (6) 4.1.4、液压缸主油缸的设计计算 (8) 4.1.5、缸体的材料和技术要求 (11) 4.1.6、活塞杆径的计算与校核 (11) 4.1.7、快速液压缸柱塞直径的计算 (13) 4.1.8、缸盖的设计计算 (13) 4.1.9、液压缸油口的直径计算 (14) 4.1.10、导向套的设计计算 (15) e．内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，保证润滑条件良好 (15) 4.2液压回路设计 (16) 4.3电路设计 (16) 4.4控制设计 (17) 5. 机电综合课程设计结论 (17) 6.机电综合课程设计的收获、体会和建议 (17) 7. 参考文献 (18) 8.附录 (18)
设计任务书
可伸缩伺服液压缸设计与控制 1.设计目的与意义 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。 2.设计内容和要求 1）理解可伸缩伺服液压缸的功能和工作原理，确定其功能参数； 2）明确可伸缩伺服液压缸的具体结构和控制方式，并给出相关参数； 3）分析和计算可伸缩伺服液压缸机械结构，并确定控制的具体实现。 4）绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸和电气电子线路图； 5）撰写技术说明书 2.1确定总体方案 当下各种液压缸规格品种比较少，主要是因各种机械对液压缸的要求差别太大。比如对液压缸的内径、活塞杆直径、液压缸的行程和连接方式等要求不一样。由于本次液压设计主要是实现立式快速的原则，故选双作用单活塞杆立式快速液压缸的设计。采用焊接连接。
液压缸结构图示 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
液压缸的结构·液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底 1、缸筒 6、缸盖 10、活塞 4、活塞杆 7 和导向套 8 等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈 3、5、9、11 和防尘圈 12。 下面对液压缸的结构具体分析。 缸体组件·
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图所示。 (1)法兰式连接（见图 a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图 b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图 f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一
焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ·
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式 用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
缸筒加工要求 缸筒：备料（45#无缝钢管，正火）-车-珩磨-钳-防锈。 缸体：焊接（焊后保温缓冷去应力）T车T钳T防锈入库。 缸底：备料（45#圆钢，正火）-车-防锈。 缸头：a、水平油缸：备料（45#圆钢，调质）-铳-车-钳- 防锈入库；b、主油缸：备料（45#圆钢，正火）-车-钳-防锈入库。 1. 缸筒内径D 采用H7 或H8 级配合，表面粗糙度且都需珩磨。 2. 热处理：调质硬度大于等于HB241-285. 3. 缸筒内径D 的圆度，锥度，圆柱度不大于内径公差之半。 4. 缸筒直线度公差在500mm 长度上不大于。 5. 缸筒端面对内径的垂直度在直径100mm 上不大于活塞尺寸机加工公差活塞宽度为活塞外径的倍，但也要根据密封形式而定。活塞外径的配合一般采用f9 ，外径对内孔的同轴度公差不大于，端面与轴线的垂直度公差不大于100mm ,外表面的圆度和圆柱度公差不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构形式不同而各异。 活塞杆的技术要求 活塞杆：备料（40Cr 圆钢）-粗车-调质-精车-铣槽-外磨-电镀 -抛光-防锈入库。 活塞杆一般使用中碳钢（如45 号钢）活塞杆要在导向套中滑动一般采用H8/h7 或H8/f7 配合.其圆柱度公差不大于直径公差之半安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于100mm活塞杆的外圆粗糙度Ra 一般为微米。导向套加工要求
导向套外圆与端盖内孔的配合多为 H8/f7,内孔与活塞杆外圆的配合多 为H9/f9.外圆与内孔的同轴度公差不大于圆度和圆柱度公差不大于直 径公差之半 密封原理 —装入后a) -加压力油后b) 特点 —结构简单紧凑， 摩擦力小，装拆 方便，成本低 应用 —静密封＜32MPa 和 滑动密封＜10MPa 0形密封圈密封 a )
目录 设计题目---------------------------------------------------------------------------2 液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2 液压缸主要参数的计算 液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径( 缸径) 计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2 流量的计算------------------------------------------------------------------3 底部厚度计算---------------------------------------------------------
------4 最小导向长度的确定------------------------------------------------------4 主要零部件设计与校核 缸筒的设计------------------------------------------------------------------5 缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6 缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6 活塞设计----------------------------------------------------------------------7 活塞的密封-------------------------------------------------------------------8 活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8 活塞杆强度的校核---------------------------------------------------------
液压缸结构图示标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分 组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底 1、 缸筒 6、缸盖 10、活塞 4、活塞杆 7 和导向套 8 等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保 证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈 3、5、9、11 和防尘圈 12。 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ·
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图 a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图 b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图 f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分 组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、 缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保 证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防尘圈12。 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ·
缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。
· (4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的 中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变 形。 · 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ·缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1～0.4μm，使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度。
液压缸活塞和活塞杆动密封装置尺寸系列第3部分：同轴密封件沟槽尺寸系列和公差 征求意见稿编制说明 一、工作简况 1．任务来源 国标委综合〔2018〕60号文“关于下达2018年第三批国家标准制修订计划的通知”中下达了《液压缸活塞及活塞杆动密封装置用同轴密封件沟槽尺寸系列和公差》的国标修定计划，计划编号为20181671-T-604，计划要求24个月完成。该标准由全国液压气动标准化技术委员会归口（SAC/TC3），并由广州机械科学研究院有限公司负责起草。 该项目执行单位为全国液压气动标委会密封装置分技术委员会（TC3/SC3）。 2.主要参加单位和工作组成员 主要参加单位: 广州机械科学研究院有限公司、西北橡胶塑料研究设计院有限公司、烟台未来自动装备有限责任公司、河北华密封橡胶科技股份有限公司。 工作组成员有：邱召佩、曹常贞、吕新春、郭学敬。 3.制定过程 （1）预阶段（2018.10-2019.2） 广州机械科学研究院有限公司在接到负责组织本标准的修订工作任务后，对标准的起草工作进行了前期调研。调研过程中了解到的相关情况如下： A、GB/T15242.3-94中的沟槽尺寸系列不够丰富，规格仅到500，且沟槽截面涵盖不够广，无13.65mm×9.5mm，17.5mm×17.5mm等沟槽断面。 B、GB/T 15242.3-94缺少产品系列号，不便产品的查询和表述。 C、GB/T 15242.3-94中的导入角轴向长度偏小，装配中易损坏密封。 D、GB/T 15242.3-94中的间隙是按照直径大小给的，不太合理，且间隙值
偏大，影响密封性能和寿命。 （2）起草阶段（2019.3-） 通过预阶段的调研，广州机械科学研究院有限公司确定了GB/T 15242.3-1994的修订方向。在修订过程中，广州机械科学研究院有限公司重新查阅、对比国内外的相关标准，在参考国外标准和国内液压缸主机厂、密封件的设计制造和应用等情况下，除了编辑性的修改对外，还对GB/T15242.3-1994中的技术参数进行了修订，参考国家标准GB/T 1.1-2009编制规则，编制了完成标准的工作组讨论稿。 在全国液气标委密封装置分技术委员会秘书处的主导下于2019年4月18日在陕西咸阳成立了该标准的编制工作组，对标准草案进行了认真、仔细的研讨，努力使标准更加科学和完善，更具可操作性。 二、标准的编制原则和主要内容 1、编制原则 标准编制遵循“统一性、协调性、适用性、一致性、规范性”的原则，注重标准的可操作性，本标准按照《GB/T 1.1-2009 标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。本标准非等效采用国际标准ISO 10766:2014,修订过程中引用了GB/T 15242.1-2017、GB/T 17446-2012 两项国家标准。 2、主要内容的说明 本标准规定了液压缸活塞和活塞杆动密封装置用同轴密封件沟槽尺寸系列和公差。本标准适用于往复运动液压缸活塞和活塞杆用同轴密封件安装沟槽。 本标准与 GB/T 15242.3-1994 相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：——修改了适用范围(见第 1 章,1994 年版的第 1 章)； ——沟槽尺寸系列和公差表中增加了规格代码(见表 2、表 3、表 4,1994 年版的表 1和表 2)； ——新增孔用组合同轴密封件沟槽型式、尺寸系列和公差(见图 2、表 3)；
液压油缸设计步骤及需要考虑的各项事项 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。 9）液压缸内径直线性差（鼓形、锥形等），应修复，重配活塞。 10）缸内腐蚀、拉毛，应去锈蚀和毛刺，严重时应镗磨。 11）双出杆活塞缸的活塞杆两端螺帽摒得太紧，使其同心不良，应略松螺帽，使活塞处于自然状态。 液压缸的调整包括哪些方面 1）排气装置调整。先将缸内工作压力降到（0.5--1）MPa左右，然后使活塞杆往复运动，打开排气塞进行