液压缸的典型结构及组成 液压缸的设计计算

液压缸液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。

3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。

3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。

3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。

图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。

则缸的运动速度V 和推力F 分别为：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--分别为缸的容积效率和机械效率；D 、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。

这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。

3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。

(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114== （3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。

毕业设计液压缸的设计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。

而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、执行元件目录摘要 (I)第1章绪论 (1)第2章液压传动系统的执行元件——液压缸 (2)2.1 液压缸的类型及结构形式 (2)2.2 液压缸的组成 (4)第3章液压缸的设计 (10)3.1 简介 (10)3.2 液压缸的设计 (10)3.2.1 缸筒的设计 (12)3.2.2 活塞杆的设计 (14)结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)第1章绪论液压传动是研究以有压流体（液体）为传动介质来实现各种机械的传动控制的学科。

液压传动是根据流体力学的基本原理，利用流体的压力能进行能量的传递和控制各种机械零部件运动。

目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。

液压技术的应用领域大致上可以归纳为以下几个主要方面：（1）各种举升、搬运作业。

尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。

如起重机、起锚机等。

（2）各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置。

例如，各种液压机、塑料注射成型机等。

（3）高响应、高精度的控制。

飞机和导弹的姿态控制等装置。

（4）多种工作程序组合的自动操作与控制。

(2)伸缩缸。

伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。

伸缩缸可以是如图4-10(a)所示的单作用式，也可以是如图4-10(b)所示的双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程。

图4-10伸缩缸伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。

首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。

随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。

其值为：F i=p124iD(4-30)V1=4q/πD i2 (4-31) 式中的i指i级活塞缸。

图4-11齿轮缸(3)齿轮缸。

它由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成，如图4-11所示。

柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的传动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。

二、液压缸的典型结构和组成1.液压缸的典型结构举例图4-12所示的是一个较常用的双作用单活塞杆液压缸。

它是由缸底20、缸筒10、缸盖兼导向套9、活塞11和活塞杆18组成。

缸筒一端与缸底焊接，另一端缸盖(导向套)与缸筒用卡键6、套5和弹簧挡圈4固定，以便拆装检修，两端设有油口A和B。

活塞11与活塞杆18利用卡键15、卡键帽16和弹簧挡圈17连在一起。

活塞与缸孔的密封采用的是一对Y形聚氨酯密封圈12，由于活塞与缸孔有一定间隙，采用由尼龙1010制成的耐磨环(又叫支承环)13定心导向。

杆18和活塞11的内孔由密封圈14密封。

较长的导向套9则可保证活塞杆不偏离中心，导向套外径由O形圈7密封，而其内孔则由Y形密封圈8和防尘圈3分别防止油外漏和灰尘带入缸内。

缸与杆端销孔与外界连接，销孔内有尼龙衬套抗磨。

图4-12双作用单活塞杆液压缸1—耳环2—螺母3—防尘圈4、17—弹簧挡圈5—套6、15—卡键7、14—O形密封圈8、12—Y形密封圈9—缸盖兼导向套10—缸筒11—活塞13—耐磨环16—卡键帽18—活塞杆19—衬套20—缸底如图4-13所示为一空心双活塞杆式液压缸的结构。

《液压与气压传动》教学大纲一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。

2．课程任务：通过本课程的学习使学生了解和掌握液压传动技术的基本知识，典型液压元件的结构特点和工作原理；掌握液压基本回路的组成，典型液压传动系统的工作原理；液压传动系统的设计计算及其在工程实际中的应用等；通过实验课使学生对液压元件结构及液压传动系统有更深刻的认识，并掌握必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。

二、课程教学基本要求通过对液压概念、液压元件和液压系统组成的介绍，让学生理解液压系统以及各组成元件的工作方式、工作原理、结构细节对性能的影响，最终达到自己设计液压系统的目的。

通过必要的理论学习和实验操作，使学生掌握基本的实验方法及实验技能，学习科学研究的方法，帮助学生学习和运用理论处理实际问题，验证消化和巩固基础理论；通过液压传动实验使学生初步具备液压元件、液压回路的调整和测试的综合能力；培养学生正确处理实验数据和分析实验结果的能力，运用所学的理论解决实际问题的能力，提高学生的综合素质。

使学生同时具备将抽象的液压原理用简洁的机构表达出来的能力。

教学中要坚持以学生为主体，教师为主导，充分调动学生学习的主动性和积极性，让学生主动参与教学全过程；课堂教学中要多采用模型、实物和现代教育技术，加强直观性教学，注意理论联系实际，重视培养学生的实际操作能力。

成绩考核形式：平时30%（作业、考勤、练习、实验），期末70%（考试）。

成绩评定采用百分制，60分为及格。

三、课程教学内容第一章绪论1．教学基本要求了解液压传动发展概述；理解压力、流量、速度的基本概念；掌握液压系统的工作原理、组成。

2．要求学生掌握的基本概念、理论通过本章教学使学生初步具有识别简单液压系统的技能，激起学生的学习热情和学习兴趣。

3．教学重点和难点教学重点是液压传动的工作原理，关于压力和流量的两个重要概念。

教学难点是液压系统的组成。

4．教学内容第一节液压与气压传动系统的工作原理1．液压与气压传动的工作原理2．液压与气压传动系统的组成3．液压与气压传动系统的职能符号第二节液压与气压传动的优缺点1．液压与气压传动的优点2．液压与气压传动的缺点第三节液压与气压传动的应用与发展1．液压与气压传动的应用2．液压与气压传动的发展第二章液压油与液压流体力学基础1．教学基本要求了解流体力学三个基本方程式：连续性方程、伯努利方程和动量方程的意义和计算；理解动力学基本概念：理想液体、恒定流动、迹线和流线等；掌握液体静力学基本方程及意义、压力、流量两个重要参数。

第一章液压系统设计液压缸动作过程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。

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。

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△(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-1537 491981 384.850 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。

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:由此得液压缸两腔的实际有效面积〔二〕确定液压缸壁厚根据公式计算液压缸壁厚。

式中：δ=管壁厚 mmP=最大压力 kg/cm2D=液压缸内径 mm许用应力，[]=,n为安全系数，此处取n=5。

液压系统设计简明手册本书是由机械电子工业部教材编辑室与全国机械制造专业教学指导委员会和教材编审委员会联合组织编写的系列机械制造简明手册中的一本。

本书着重介绍液压系统的计算和结构设计，通过具体实例叙述了液压系统设计的全过程，对液压缸、油路板、集成块和液压站的设计方法也作了详细说明，并提供实际图样作参考。

同时也收集了常用的液压元件和辅助元件的产品和安装尺寸，以便读者在设计时选用。

"第一章液压系统的设计与实例一、液压系统的设计步骤和内容二、组合机床液压系统设计实例第二章液压缸的设计一、液压缸主要尺寸的确定二、液压缸的结构设计三、液压缸的典型结构第三章集成油路的设计一、液压油路板的结构与设计二、液压集成块结构与设计三、叠加阀装置设计第四章液压站的设计一、液压油箱的设计二、液压站的结构设计第五章常用液压元件一、液压泵和液压马达二、液压阀（GE系列）第六章辅助元件一、管道二、管接头三、密封件四、滤油器五、蓄能器六、空气滤清器七、液位计附录附录A 工作介质的种类、性能和应用（摘自GB7631.2-87）附录B 常用液压与气动元件图形符号（摘自GB786.1-93）制钉机的液压系统设计作者：广东五邑大学尹学军刘海刚摘要：本文介绍了自动制钉机液压系统的设计，采用了较先进的集成油路板式结构。

关键词：制钉机；液压系统原理图；集成油路板式结构1前言射钉枪由于其效率高，使钉受力均匀、一致，使用方便等优点而广泛用于包装、广告装饰及家具制造、制鞋业等方面。

而作为其“子弹”的排钉，也就有了大量的需求。

笔者曾在珠江三角洲地区的制钉厂调查，发现这种钉子不仅在本地区，而且在内地和港澳、东南亚等地，都有相当的需要，经济效益可观。

排钉的制造过程为：（1）压线——将一定直径、一定强度的铁丝在压辊机上压扁；（2）排线——将若干条（一般为80～150条）压扁的铁线拉直并排在一起；（3）并线——将排好的线用粘合剂粘合在一起并烘干，成为板料；（4）制钉——将板料送到制钉机上成型。