柱塞式液压缸设计计算使用说明

XXXXX学校毕业设计说明书论文题目：轴向柱塞泵设计系部： XXX专业： XXX XXXXX班级： XXX学生姓名： XXXXXXX 学号：XXXXX指导教师： XXXX2015年05月1日摘要液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的减少能耗﹑提高系统的效率﹑降低噪声﹑改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。

本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结构,例如,柱塞的结构型式﹑滑靴结构型式﹑配油盘结构型式等进行了分析和设计,还包括它们的受力分析与计算以及对缸体的材料选用和校核;另外对变量机构分类型式也进行了详细的分析,比较了它们的优点和缺点。

最后该设计对轴向柱塞泵的优缺点进行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望。

关键词:柱塞泵；液压系统；结构型式；设计。

Liquid's pressing a pump is the motive component of oil liquid which presses system to provide certain discharge and pressure toward the liquid, it is each core component that the liquid presses the indispensability in the system, reasonable of choice liquid's pressing a pump can consume a exaltation the efficiency, of the system to lower the noise, an improvement work function and assurance system for liquid pressing system of dependable work all very importantThis design filled a pump to carry on toward the pillar to the stalk analytic, mainly analyzed stalk to fill the classification of pump toward the pillar,As to it's win of structure,For example, the pillar fill of the slippery structure pattern,Of the structure pattern went together with the oil dish structure pattern's etc. To carry on analysis and design, also include their is analyze by dint with calculation.The material,which still has a body to the urn chooses in order to and school pit very key; Finally measure an organization classification towards change, the pattern also carried on detailed analysis and compared their advantage and weakness.That design end filled the merit and shortcoming of pump to carry on whole analysis toward the pillar to the stalk and also carried on an outlook to after-time's development.Key Words：Plunger Pump; Hydraulic System; Structure Pattern; Design.摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)第1章直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 (3)1.1直轴式轴向柱塞泵工作原理 (3)1.2直轴式轴向柱塞泵主要性能参数 (3)第2章直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析 (7)2.1柱塞运动学分析 (7)2.2滑靴运动分析 (9)2.3瞬时流量及脉动品质分析 (10)第3章柱塞受力分析与设计 (14)3.1柱塞受力分析 (14)3.2柱塞设计 (17)第4章滑靴受力分析与设计 (22)4.1滑靴受力分析 (22)4.2滑靴设计 (25)4.3滑靴结构型式与结构尺寸设计 (25)第5章配油盘受力分析与设计 (31)5.1配油盘受力分析 (31)5.2配油盘设计 (34)第6章缸体受力分析与设计 (38)6.1缸体的稳定性 (38)6.2缸体主要结构尺寸的确定 (38)第7章柱塞回程机构设计 (41)第8章斜盘力矩分析 (43)M (43)8.1柱塞液压力矩18.2过渡区闭死液压力矩 (44)M (45)8.3回程盘中心预压弹簧力矩3M (46)8.4滑靴偏转时的摩擦力矩48.5柱塞惯性力矩M (46)58.6柱塞与柱塞腔的摩擦力矩M (47)68.7斜盘支承摩擦力矩M (47)78.8斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩M (47)88.9斜盘自重力矩M (47)9第9章变量机构 (49)9.1手动变量机构 (49)9.2手动伺服变量机构 (50)9.3恒功率变量机构 (51)9.4恒流量变量机构 (52)结论 (54)致谢 (55)参考文献 (56)绪论随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。

试析液压支架立柱外缸体的设计引言立柱是支架的承載构件，它长期处于高压受力状态，它的工作性能直接影响整个支架的工作状态。

因此在设计立柱时除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单，并能适应支架的工作要求。

在生产实际中，外缸体的变形主要有缸体胀缸、人为破坏、密封失效等几方面，其中液压支架立柱胀缸问题越来越突出，大修液压支架立柱的胀缸比例约占20%，给生产维检带来很大压力，对安全生产与优质高效造成影响。

因此，研究分析研究立柱外缸体的变形、探讨有效防范及处置处理措施，对于煤矿企业综合机械化采煤降耗提效、促进安全生产、提升企业科技管理水平等方面，都具有重要意义。

本文主要将以ZY10000/28/62D中的立柱外缸体为例，运用SolidWorks Simulation 有限元分析软件对外缸筒进行分析，提出具体的设计改进措施，避免出现由于缸体变形而影响工作的现象发生。

一、建模ZY10000/28/62D型支架立柱的结构如图1所示，为双伸缩柱塞式结构，主要由外缸体、中缸体、活柱等构成。

从二维零件图可以获得尺寸，其中主尺寸如下：立柱总长L=5860mm，外缸体L1=2278mm，中缸体L2=2168mm，活柱L3=2220mm，外缸体内径D1=400mm，中缸体外径D2=380mm，活柱直径D3=260mm。

二、缸体的强度校核双伸缩立柱的外缸、中缸多数用27SiMn无缝钢管制作，液压支架立柱的壁厚（mm）一般为，即中等壁厚，按（1-1）式计算：（1-1）式中p—液压缸的最大工作压力，MPa；C—考虑关闭公差及侵蚀的附加厚度，mm；一般取2mm。

—强度系数，无缝钢管的=1；[]—缸体材料许用应力，MPa。

已知D=400mm，p=31.5MPa，C=2，=1，查表取安全系数：n=5；选取缸体材料为27SiMn，经查表得σb=980 MPa ，[]=σb/n=196 MPa。

3液压缸的设计及计算3.1液压缸的负载力分析和计算本课题任务要求设备的主要系统性能参数为： 铝合金板材的横截面积为2400mm 铝合金板材的强度极限为212/kg mm 型材长度1000mm ≤ （1）工作载荷R F常见的工作载荷为活塞杆上所受的挤压力，弹力，拉力等，在这里我们可得 铝合金板材所受的最大外力为：4604101201048F A KN σ-=⨯=⨯⨯⨯= (3-1)式中 0σ----强度极限，Pa ； A -----截面面积，2m 。

由上式得液压缸所受工作载荷约为48KN（2）单活塞杆双作用缸液压缸作伸出运动时的一般模型如图3-1所示，其阻力F 或所需提供的液压力可表示为2L a f p F F F F F F μ=++++ （3-2）式中 L F -----作用在活塞上的工作阻力，N ； a F -----液压缸起动（或制动）时的惯性力，N ； f F -----运动部件处的摩擦阻力，N ；G F -----运动部件的自重（含活塞和活塞杆自重），N ；F μ-----液压缸活塞及活塞杆处的密封摩擦阻力，N ；通常以液压缸的机械效率来反映，一般取机械效率 0.95m η=；2p F -----回油管背压阻力，N 。

在上述诸阻力中，在不同条件下是不同的，因此液压缸的工作阻力往往是变化的。

因为此处液压缸只是作拉伸板材变形作用，故其运动速度较小，惯性力和摩擦阻力都较小，得50F KN ≤ （3-3）3.2液压缸的液压力计算和工作压力选择根据表4-3 根据负载选择压力，初选系统压力为8MPa 根据表4-5 液压缸速比与工作压力的关系，得出速比ϕ=1.33d = (3-4)式中 d -----活塞杆直径，mm ；D -----液压缸内径，mm 。

根据表4-4 液压缸输出液压力，选择液压缸的内径140D mm =，活塞杆直径70d mm =2114F A p D p F π==≥ (3-5) 2222()'4F A p D d p F π==-≥ (3-6)式中 1F -----作用在活塞上的液压力（推力），N ；2F -----作用爱活塞杆侧环形面积上的液压力（拉力），N ； p -----进液腔压力（产生推力时液压缸无杆腔进液；产生拉力时有杆腔进液），Pa ；1A -----活塞（无杆腔）面积，2m ；2A -----有杆腔面积（活塞杆侧环形面积），222()4A D d π=-，2m ；D -----液压缸内径（活塞外径），m ；d-----活塞杆直径，m；F-----被推动的负载阻力（与F反向），N；1'F-----被拉动的负载阻（与F反向），N。

液压缸的设计计算规范目录:一、液压缸的基本参数1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列2、液压缸行程系列（GB2349-1980）二、液压缸类型及安装方式1、液压缸类型2、液压缸安装方式三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求1、缸体2、缸盖（导向套）3、缸体及联接形式4、活塞头5、活寒杆6、活塞杆的密封和防尘7、缓冲装置8、排气装置9、液压缸的安装联接部分（GB/T2878）四、液压缸的设计计算1、液压缸的设计计算部骤2、液压缸性能参数计算3、液压缸几何尺寸计算4、液压缸结构参数计算5、液压缸的联接计算一、液压缸的基本参数1.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列1.1.1液压缸内径系列（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 220 （250）（280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸1.1.2活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993）4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。

1.2液压缸的行程系列（GB2349－1980）1.2.1第一系列25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600二、液压缸的类型和安装办法2.1液压缸的类型对江东机械公司而言2.1.1双作用式活塞式液压缸2.1.2单作用式柱塞式液压缸2.2液压缸的安装方式对江东机械公司而言2.2.1对柱塞式头部法兰2.2.2对活塞式螺纹联接在梁上三、液压缸主要零件的结构、材料、技术要求3.1缸体3.1.1缸体材料A焊接缸头缸底等，采用35钢粗加工后调质[σ]＝110MPa B一般情况采用45钢 HB241－285 [σ]＝120MPa C铸钢采用ZG310－57 [σ]＝100MPa D球墨铸铁（江东厂采用）QT50－7 [σ]＝80－90MPa E无缝纲管调质（35号 45号）[σ]＝110MPa3.1.2缸体技术要求A 内径 H8 H9 精度粗糙度（垳磨）B 内径圆度9－11级圆柱度8级3.2缸盖(导向套3.2.1缸盖材料A可选35,45号锻钢B可选用ZG35,ZG45铸钢C可选用HT200 HT300 HT350铸铁D当缸盖又是导向导时选铸铁3.2.2缸盖技术要求A 直径d(同缸内径等各种回转面(不含密封圈圆柱度按10 、11 级精度B 内外圆同轴度公差0.03mmC 与油缸的配合端面⊥按7级D 导向面表面粗糙度 9 、3.2.3联接形式多种可按图133.2.4活塞头(耐磨A 材料灰铸铁HT200 HT300 钢35 、45B 技术要求外径D(缸内径与内孔D1↗按7、8级外径D 的圆柱度 9、10、11级端面与内孔D1的⊥按7级C活塞头与活塞杆的联接方式按图3形式D活塞头与缸内径的密封方式柱寒缸 40MPa以下V 型组合移动部分活塞缸 32MPa以下用Yx 型移动部分静止部分 32MPa以下用“O “型3.2.5 活塞杆A端部结构按江东厂常用结构图17、18B活塞杆结构空心杆实心杆C材料实心杆35、45钢空心杆35、45无缝缸管D技术要求粗加工后调质HB229－285可高频淬火HRC45－55外圆圆度圆柱度公差按9、10、11级精度按8级两外圆↗为0.01mm端面⊥按7级工作表面粗糙度 < （江东镀铬深度0.05mm ）渡后抛光3.2.6活塞杆的导向、密封、和防尘A 导向套结构图9（江东常用）导向杆材料可用铸铁、球铁导向套技术要求内径H8/f8、H8/f9表面粗糙度B 活塞杆的密封与防尘柱塞缸V 型组合移动部分活塞缸Yx 移动部分“O ”型（静止密封）防尘，毛毡圈（江东常用）3.2.7 液压缸缓冲装置多路节流形式缓冲参考教科书3.2.8 排气装置采用排气螺钉3.2.9液压缸的安装联接部分的型式及尺寸可用螺纹联接（细牙）油口部位可用法兰压板联接油口部位液压缸安装可按图84 液压缸的设计计算4.1液压缸的设计计算部骤4.1.1根据主机的运动要求定缸的类型选择安装方式4.1.2根据主机的动力分析和运动分析确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸如推力速度作用时间内径行程杆径注：负载决定了压力。

柱形油缸的介绍如下：
结构：
•缸体：柱塞式液压缸由一个圆柱形的缸体构成，通常由高强度合金钢材料制成。

缸体内部设有液压油孔和密封装置1。

•活塞：活塞为圆柱形，可在缸体内滑动运动，具有密封件和导向装置。

活塞通过密封装置与缸体形成密闭容器1。

工作原理：
柱塞式液压缸的工作原理是通过液压油的压力来驱动活塞运动。

具体工作过程如下：
•进油阶段：当液压油通过进油口进入缸体时，活塞向外移动，柱塞杆带动外部装置执行工作。

•工作阶段：当活塞移动到一定位置后，密封油孔会封闭起来，此时液压油无法继续进入，活塞处于锁定状态，保持动作阻力。

•排油阶段：当需要让活塞回到原位时，排油孔打开，液压油流出缸体，活塞返回到初始位置。

液压缸的设计一、液压缸类型与安装方式的确定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。

因为是活塞式，故用螺纹连接。

二、液压缸的结构设计1、缸体与缸的连接缸体与缸的连接形式较多，有拉杆连接、法兰连接、内半环连接、焊接连接、内螺纹连接等。

在此选用法兰连接，如下图所示：这种连接结构简单，装拆方便。

3、活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接大多采用螺纹连接结构和卡键连接结构。

螺纹连接结构形式简单实用，应用较为普遍；卡键连接机构适用于工作压力较大，工作机械振动较大的油缸。

因此从多方面的因素考虑选择螺纹连接结构。

4、液压缸缸体的安全系数对缸体来说，液压力、机械力和安全系数有关的因素都对缸体有影响。

液压缸因压力过高丧失正常工作能力而破坏，往往是强度问题、刚度和定性问题三种形式给表现出来，其中最重要的还是强度问题。

要保证缸体的强度，一定要考虑适当的安全系数。

三、液压缸的主要技术性能参数的计算（一）、压力所谓压力，是指作用在单位面积上的负载。

从液压原理可知，压力等于负载力与活塞的有效工作面积之比。

P=F/A(N/m2)式中：F—作用在活塞上的负载力（N）A—活塞的有效工作面积（m2）从上述可知，压力值的建立是因为负载力的存在而产生的，在同一个活塞的有效工作面积上，负载越大，所需的压力就越大，活塞产生的作用力就越大。

如果活塞的有效工作面积一定，压力越大，活塞产生的作用力就越大。

由此可知：1、根据负载力的大小，选择活塞面积合适的液压缸和压力适当的液压泵。

2、根据液压泵的压力和负载力，设计和选用合适的液压缸。

3、根据液压缸的压力和液压缸的活塞面积，确定负载的重量。

在液压系统中，为了便于液压元件和管路的设计选用，往往将压力分级。

见下表因本次液压缸的设计要求中已知的公称压力为30Mpa，由表1.1可知，本此液压缸属于高压。

变量柱塞泵使用说明书柱塞泵是一种大流量、高性能的变量直轴式柱塞泵。

在汽轮机DEH控制系统中，它作为高压供油装置中的主要动力元件，可为系统提供稳定、充足的液压动力油。

1工作原理PVP柱塞泵采用的是斜盘直轴结构（如图1所示），图1泵中的缸体由驱动轴通过电机驱动，装在缸体孔中的柱塞连着柱塞滑靴和滑靴压板，所以滑靴顶在斜盘上。

当缸体转动时，柱塞滑靴沿斜盘滑动，使柱塞沿平行于缸体的旋转轴线作往复运动。

配流盘上的油口布置成当柱塞被拉出时掠过进口，当柱塞被推入时掠过出口。

泵的排量取决于柱塞的尺寸、数量及行程。

而柱塞行程则取决于斜盘倾角。

改变斜盘倾角可加大或减小柱塞行程。

斜盘倾角可用下述任何一种方法调整，如手动控制、伺服控制、压力补偿控制及负载传感加限压器控制等。

图1所示即为压力补偿器控制的泵。

2压力补偿器控制工作原理压力补偿器工作原理如图2所示。

图2该补偿器包括一个壳体，内含控制阀芯、加载弹簧、端盘和加载弹簧机构。

通过调整加载弹簧的预紧力，可以确定泵的设定压力。

系统压力（泵出口压力）作用于控制阀芯的左端，只要系统压力低于加载弹簧设定值，控制阀芯就被弹簧推向左端，从而使得伺服活塞连接于泵体泄油口,伺服弹簧则把泵保持于全排量。

当泵出口压力升高到设定压力时，控制阀芯克服弹簧力向右端移动，使伺服活塞连接于泵的压力进口。

该压力克服伺服弹簧力使伺服活塞移动并减小泵的斜盘倾角。

随着系统压力升高斜盘倾角减小从而减小柱塞行程直到泵的输出流量减小到刚好把系统压力维持于设定值所需要的流量。

3 技术参数3．1最大排量： 76cc/REW3．2最大流量：约100l/min（电机转速1450r/min）3．3压力范围： 250-3600PSI（17-248bar）3．4 转向：顺时针（从轴端看）3．5密封材料：氟橡胶3．6带可调排量止档（出厂时已设定为最大）3．7 驱动电机功率： 30KW4 注意事项4．1 严禁在无油和空吸状况下启泵。

四柱液压机设计说明书摘要四柱液压机由主机及控制机构两⼤部分组成。

液压机主机部分包括液压缸、横梁、⽴柱及充液装置等。

动⼒机构由油箱、⾼压泵、控制系统、电动机、压⼒阀、⽅向阀等组成。

液压机采⽤PLC控制系统，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种⼯艺动作的循环。

该系列液压机具有独⽴的动⼒机构和电⽓系统，并采⽤按钮集中控制，可实现⼿动和⾃动两种操作⽅式。

该液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗⼩，噪⾳低，压⼒和⾏程可在规定的范围内任意调节，操作简单。

在本设计中，通过查阅⼤量⽂献资料，设计了液压缸的尺⼨，拟订了液压原理图。

按压⼒和流量的⼤⼩选择了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。

关键词：四柱；液压机；PLC⽬录第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2发展趋势 (2)第2章液压机本体结构设计 (4)2.1 液压机基本技术参数 (4)2.2 液压缸的基本结构设计 (5)2.2.1 液压缸的类型 (5)2.2.2 钢筒的连接结构 (5)2.2.3 缸⼝部分结构 (5)2.2.4 缸底结构 (5)2.2.5 油缸放⽓装置 (6)2.2.6 缓冲装置 (6)2.3 缸体结构的基本参数确定 (7)2.3.1 主缸参数 (7)2.3.2 各缸动作时的流量： (8)2.3.3 上缸的设计计算 (9)2.3.4 下缸的设计计算： (15)2.4 确定快速空程的供液⽅式、油泵规格和电动机功率 (20)2.4.1 快速空程时的供油⽅式 (20)2.4.2 确定液压泵流量和规格型号 (21)2.4.3 泵的构造与⼯作原理 (21)2.5 ⽴柱结构设计 (22)2.5.1 ⽴柱设计计算 (22)2.5.2 连结形式 (24)2.5.3 ⽴柱的螺母及预紧 (25)2.5.4 ⽴柱的导向装置 (26)2.5.5 限程套 (27)2.5.6 底座 (28)2.6 横梁参数的确定 (28)2.6.1 上横梁结构设计 (28)2.6.2 活动横梁结构设计 (29)2.6.3 下横梁结构设计 (29)2.6.4 各横梁参数的确定 (30)第3章液压系统及元件的设计 (31)3.1 液压系统原理 (31)3.1.1 ⼯作原理 (31)3.1.2 ⼯艺加⼯过程 (32)3.2 管道及管接头 (33)3.2.1 管道 (33)3.3 液压控制阀的选择 (35)3.3.1 先导式溢流阀 (35)3.3.2 节流阀 (35)3.3.3 单向阀 (35)3.3.4 电磁换向阀 (35)3.3.5 顺序阀 (35)3.3.6 背压阀 (36)第4章控制部分 (37)4.1 PLC概述 (37)4.2控制部分设计 (37)总结 (40)参考⽂献 (41)致谢 (42)附录1：英⽂及翻译 (43)附录2：程序梯形图 (51)第1章绪论1.1概述本次设计的题⽬由我实习的公司提供，主要是对铝合⾦材料等的加⼯。

第一部分总体计算1、压力油液作用在单位面积上的压强Pa式中：F——作用在活塞上的载荷，NA——活塞的有效工作面积，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，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：MPa。

耐压实验压力，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：MPa。

液压缸压力等级见表1。

表1 液压缸压力等级单位MPa压力范围0～2.5 ＞2.5～8 ＞8～16 ＞16～32 ＞32 级别低压中压中高压高压超高压2、流量单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积：L/min由于L 则L/min对于单活塞杆液压缸：当活塞杆伸出时当活塞杆缩回时式中：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；——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：式中：——活塞杆的伸出速度，m/min；——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：N活塞杆缩回时的理论拉力：N式中：——活塞无杆腔有效面积，；——活塞有杆腔有效面积，；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。

油缸出力与速度计算1.柱塞油缸：①柱塞的推力F =(吨)(P：液体工作压力kgf/cm2 d：柱塞直径cm)②柱塞的运动速度V =(mm/s)(Q：总输入油的流量L/min d：柱塞直径m)2.活塞油缸：（无杆腔为工作腔）①工作行程的推力F =(吨) （不考虑有背压）(P：液体工作压力kgf/cm2 D：油缸内径cm)F ，=(吨) （考虑回油腔有背压）(P：液体工作压力kgf/cm2 P，，：液体背压压力kgf/cm2 d:活塞杆直径m)②活塞工作行程的运动速度V下=(mm/s)(Q:油泵供给油缸的流量L/min D:油缸内径m)③从活塞杆腔排油的流量Q排=(L/min）(Q：油泵供给油缸的流量L/min D：油缸内径m d：活塞杆直径m)④回程的拉力F =(吨) （不考虑有背压）(P：液体工作压力kgf/cm2 D：油缸内径cm d：活塞杆直径cm )F ，=(吨) （考虑回油腔有背压）(P：液体工作压力kgf/cm2 P，，：液体背压压力kgf/cm2 d:活塞杆直径cm)⑤活塞回程工作的运动速度V回=(mm/s)(Q:油泵供给油缸的流量L/min D:油缸内径m)⑥从无杆腔排油的流量Q排=(L/min）(Q：油泵供给油缸的流量L/min D：油缸内径m d：活塞杆直径m)注：一般工件的压制速度为设备空载下午速度的0.25～0.4倍。

（用于变量柱塞泵）油缸的公称压力主要用来克服工件的变形抗力（P变）或工作阻力，同时还必须克服运动部件的摩擦阻力（P摩），密封装置的摩擦阻力（P密），启动或制动换向时的惯性力（P惯），以及油缸排油腔的背压力（P排）。

液压机可取P摩+P密=10%～20%P变（P惯、P排可忽略）油缸部分结构设计计算1.油缸缸径的确定油缸公称压力和工作压力选定后，活塞式油缸内径（排油腔直接回油箱）：（mm）(F：油缸公称压力 KN p：液体工作压力kgf/cm2 )如果为柱塞式油缸，加上两边间隙值即可，一般锻造油缸为10～15mm；铸造油缸为15～20mm；行程长的取大值，反之取小值。

（20 16 届）本科生毕业设计说明书轴向柱塞泵设计系部：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：李跃班级： 4班学号2008011427指导教师姓名：伍先明职称教授最终评定成绩20 12 年 6 月- 12 -长沙学院本科生毕业设计63ZCY14－1B轴向柱塞泵设计系（部）：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：2008011427学生姓名：李跃指导教师：伍先明教授20 12 年 6 月- 12 -摘要ZCY14-1B轴向柱塞泵是液压系统中的动力元件，轴向柱塞泵是靠柱塞在（柱塞腔）缸体内的往复运动，改变柱塞腔内容积实现吸油和排油的，是容积式液压泵。

本文首先通过给定的设计参数，得出了柱塞的直径和回程盘上的分布圆半径，利用柱塞的尺寸以及受力和经验公式可以得出滑靴的基本尺寸。

利用分布圆半径从而确定的配流盘上的内封油、吸排油窗口等主要尺寸。

利用轴的尺寸来计算出缸体的内径，再根据柱塞的分布以及缸体的壁厚算出缸体的外径，根据柱塞的行程来算出缸体的长度，然后再校核强度。

最后对柱塞泵的变量机构进行选型以及一些参数的计算，最后总装出柱塞泵。

关键词：轴向柱塞泵，配流盘，缸体，变量机构- 12 -ABSTRACTZCY14-1B axial piston pump in the hydraulic system, power components, axial piston pump is to rely on the plunger (piston chamber) cylinder reciprocating motion, and change the plunger cavity volume suction and discharge of oil,is a positive displacement hydraulic pump. Firstly, the given design parameters obtained distribution on the radius of the diameter of the plunger and backhaul panel plunger size and the force and the empirical formula can draw the basic size of the slipper. Distribution radius in order to determine the valve plate on the inner seal oil, the main dimensions of the suction oil window. Shaft size to calculate the inner diameter of the cylinder, according to the distribution of the plunger and the cylinder wall thickness calculated cylinder diameter, stroke of the plunger to calculate the length of the cylinder, and then check the strength. Finally, the piston pump variable institutions by the line selection, as well as some of the parameters of the calculation, the final assembly of the piston pump.Keywords: Axial piston pump，Valve plate ，Cylinder，Variables agencies- 12 -- 12 -目 录·摘 要 ................................................................................ I ABSTRACT . (II)第1章 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2轴向柱塞泵国内外研究现状与发展方向 (1)第2章 轴向柱塞泵性能参数 (4)2.1给定设计参数 (4)2.2确定结构参数 (5)2.3 泵轴计算与校核 (5)2.3.1功率和电机的选择 (6)2.3.2轴的计算校核 (6)第3章 直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析 (8)3.1柱塞运动学分析 (8)3.2滑靴运动分析 (9)3.3流量及流量脉动率 (10)3.4脉动率的计算 (11)第4章 柱塞泵主要部件的设计、受力分析与强度计算 (13)4.1柱塞设计与受力分析 (13)4.1.1柱塞结构形式 (13)4.1.2柱塞结构尺寸设计 (13)4.1.3柱塞受力分析 (14)4.2滑靴受力分析与设计 (17)4.2.1 确定滑靴结构型式 (17)4.2.2 结构尺寸设计 (17)4.2.3 中心孔0d 、0d 及长度0l (18)4.2.4滑靴受力分析 (20)4.3 配油盘受力分析与设计 (22)4.3.1配油盘设计 (23)4.3.2配油盘受力分析 (24)4.3.3验算比压P 、比功PV (28)4.4缸体设计 (28)4.4.1缸体的稳定性 (28)4.4.2缸体主要结构尺寸的确定 (29)4.4.3缸体的受力分析 (30)4.4.4缸体的强度校核 (30)4.5斜盘力矩分析 (32)4.5.1柱塞液压力矩 (32)4.5.2过渡区闭死液压力矩 (33)4.5.3回程盘中心预压弹簧力矩 (35)4.5.4滑靴偏转时的摩擦力矩 (35)4.5.5柱塞惯性力矩 (35)4.5.6柱塞与柱塞腔的摩擦力矩 (35)4.5.7斜盘支承摩擦力矩 (36)4.5.8斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩 (36)4.5.9斜盘自重力矩 (36)4.6泵的变量机构 (36)4.6.1控制变量的分类 (36)4.6.2变量机构的选型 (37)4.6.3变量机构液压缸内径φd的计算 (38)n4.6.4活塞杆直径φD的计算 (39)n4.6.5液压缸行程s的确定 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)- 12 -第1章绪论1.1引言轴向柱塞泵是液压系统中的元件和执行元件的重要推动力，广泛应用于工业液压和行走液压领域中，是使用最广泛的现代液压元件。

柱塞缸的有效作用面积
首先，柱塞缸的有效作用面积决定了其输出力的大小。

液压系统中的液压力通过柱塞缸的有效作用面积转化为线性推力，从而驱动执行机构完成各种工作任务。

因此，较大的有效作用面积可以产生更大的输出力，适用于需要较大推力的工作场合。

其次，柱塞缸的有效作用面积也影响着其运动速度。

根据流体力学原理，同样的液压力作用在较小的有效作用面积上会产生更大的压力，从而使得柱塞缸的运动速度更快。

因此，在需要快速运动的应用中，可以选择较小的有效作用面积，以提高柱塞缸的运动速度。

此外，柱塞缸的有效作用面积还与系统的功率密度有关。

功率密度是指单位体积或单位重量内的功率大小，较大的有效作用面积可以在相同体积或重量下产生更大的输出功率，因此对于功率密度要求较高的应用，需要选择较大的有效作用面积。

总的来说，柱塞缸的有效作用面积在液压系统中具有重要的意义，它直接影响着柱塞缸的输出力、速度和功率密度，合理选择有效作用面积可以更好地满足不同工程应用的需求。

一绪论1.1 液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。

它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。

液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。

自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。

第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。

从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。

在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。

如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。

在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。

另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。

总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。

它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。

1.2 液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。