液压缸设计计算

液压缸设计计算范文液压缸是一种利用液压力来产生线性运动的设备。

液压缸的设计计算是指在给定工作条件下，根据液压系统参数及工作要求，计算液压缸的尺寸、力学参数、压力等重要参数，以确保液压缸能够正常工作。

1.功率计算：根据所需的输出力和速度，计算液压缸的功率要求。

功率可以通过公式P=F×V/1000来计算，其中P表示功率，F表示输出力，V表示速度。

2.液压力计算：根据所需的输出力，计算液压压力的大小。

液压力可以通过公式P=F/A来计算，其中P表示液压力，F表示输出力，A表示活塞面积。

3.活塞面积计算：根据所需的液压力，计算活塞的面积。

活塞面积可以通过公式A=F/P来计算，其中A表示活塞面积，F表示输出力，P表示液压力。

4. 活塞直径计算：根据所需的活塞面积，计算活塞的直径。

活塞直径可以通过公式D= 2 × sqrt(A/π)来计算，其中D表示活塞直径，A表示活塞面积，π表示圆周率。

5.液压缸行程计算：根据工作要求和装置的限制条件，计算液压缸的最大行程。

行程可以通过设备的限制条件来确定，如设备的尺寸、行程限制等。

6.液压缸稳定性计算：根据液压缸的结构和工作要求，计算液压缸的稳定性。

稳定性计算包括校核液压缸的抗屈曲、抗剪切等能力，以确保液压缸在工作中不发生变形或破坏。

7.寿命计算：根据液压缸的设计参数和工作条件，计算液压缸的寿命。

寿命计算包括根据液压缸的设计寿命和使用条件，计算液压缸的可靠性和寿命预测。

在进行液压缸设计计算时，需要考虑以下几个重要因素：1.工作条件：包括工作压力、工作温度、介质类型等。

2.力学要求：包括输出力、速度、行程等。

3.设备限制：包括装置的尺寸、行程限制等。

4.安全要求：包括液压缸的稳定性、可靠性等。

在进行液压缸设计计算时，需要根据实际情况进行具体分析。

一般来说，液压缸的设计计算是一个复杂的工作，需要涉及力学、流体力学、材料力学等多个学科的知识，并以此为基础进行具体计算。

液压缸计算公式液压缸是一种常见的液压传动装置，广泛应用于各个行业。

液压缸的计算公式是用来计算液压缸的力和速度的。

下面将详细介绍液压缸的计算公式以及其应用。

液压缸的计算公式主要包括液压缸的力计算公式和速度计算公式。

液压缸的力计算公式可以通过以下公式得出：F = P × A其中，F表示液压缸的输出力，P表示液压缸的工作压力，A表示液压缸的有效工作面积。

液压缸的工作压力可以通过液压系统的设计压力确定，液压缸的有效工作面积可以通过液压缸的结构参数计算得出。

通过这个公式，可以很方便地计算出液压缸的输出力。

液压缸的速度计算公式可以通过以下公式得出：V = (Q × 1000) / A其中，V表示液压缸的运动速度，Q表示液压缸的流量，A表示液压缸的有效工作面积。

液压缸的流量可以通过液压系统的流量计算得出。

通过这个公式，可以计算出液压缸的运动速度。

液压缸的计算公式的应用非常广泛。

在液压系统的设计和工程中，液压缸的计算公式可以用来确定液压缸的尺寸和工作参数，从而满足系统的工作要求。

在机械制造和工程维修中，液压缸的计算公式可以用来评估液压缸的工作性能和故障排除。

液压缸的计算公式还可以用来优化液压系统的设计。

通过合理选择液压缸的尺寸和工作参数，可以提高液压系统的效率和稳定性。

同时，液压缸的计算公式也可以用来对液压系统进行性能测试和评估，为系统的优化提供依据。

液压缸的计算公式是液压系统设计和工程应用中的重要工具。

通过合理应用这些公式，可以方便地计算液压缸的力和速度，从而满足系统的工作要求。

液压缸的计算公式的应用范围广泛，对于液压系统的设计、制造和维修都具有重要意义。

希望本文的介绍对读者有所帮助。

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ϕ，则d = ② 取ϕ=1.6，带入②式，计算得d =48.9mm ，圆整为d =50mm8050D d ϕ===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202L DH ≥+ 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2A BC 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 nσσ=，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强度要求。

液压缸的设计计算液压缸设计计算是液压系统设计的关键部分之一，液压缸通过液压油的压力作用，将液压能转化为机械能。

液压缸的设计需要考虑液压缸的工作条件、负载要求、速度要求等多个因素。

下面是液压缸设计计算的一些关键要点。

液压缸设计前需要明确以下几个参数：（1）负载：液压缸要承受的最大负载。

（2）行程：液压缸的活塞行程，即活塞从一个极限位置到另一个极限位置的移动距离。

（3）速度：液压缸的移动速度要求。

（4）传动方式：液压缸的传动方式有单杆式和双杆式，单杆式主要用于简单操作，而双杆式适用于更复杂的应用场景。

（5）工作压力：液压缸的额定工作压力，一般由液压系统的工作压力决定。

在设计液压缸时，需要进行以下计算和选型：（1）工作压力的计算：根据液压缸所需承受的最大负载和速度要求，计算出液压缸所需的工作压力。

工作压力计算公式为：工作压力=功率÷斜杠(活塞面积×张角因数)活塞面积=π×活塞直径²÷4张角因数根据活塞材料和工作环境选取合适的值。

（2）液压缸尺寸的计算：根据所需承受的最大负载和工作压力，计算出液压缸的尺寸。

液压缸尺寸计算公式为：活塞面积=承受的负载÷工作压力活塞直径=(4×活塞面积÷π)^0.5根据液压缸的类型和具体要求，还需要进行一些其他计算，如活塞杆直径、带式液压缸的带宽和带材厚度的计算等。

（3）液压缸速度的计算：根据液压缸的移动速度要求，结合液压缸的流量特性和阀门的流量系数等参数，计算出所需的液压缸速度。

液压缸速度计算公式为：流量=活塞面积×速度速度=流量÷活塞面积其中，流量需要根据阀门流量系数、压差等因素计算得出。

为了确保液压缸的工作效果和可靠性，设计时还需要考虑液压缸的密封性、液压阀的选型、活塞材料的选择和润滑等方面的计算和选型。

总结起来，液压缸的设计计算包括工作压力的计算、液压缸尺寸的计算以及液压缸速度的计算等。

液压油缸压力计算公式液压油缸设计计算公式液压油缸（也称为液压缸）是将液压能转化为机械能的设备，它是液压系统中的关键组成部分。

在液压系统中，通过在液压缸两端施加不同的压力，使活塞在缸内运动，从而实现工作负载的移动、提升或压缩等操作。

液压油缸的设计计算需要考虑以下几个因素：负载大小、工作压力、缸径、活塞杆直径、活塞杆材料、油缸结构等。

下面是一般液压油缸设计计算的几个常用公式。

1.计算液压油缸的工作面积：液压油缸的工作面积可以根据液压系统的要求和负载大小来确定。

工作面积的计算公式如下：A=F/P其中，A表示油缸的工作面积，F表示需要承载的负载，P表示液压系统中的工作压力。

2.计算液压油缸的压力：液压油缸的压力可以根据所施加的负载和工作面积来确定。

压力的计算公式如下：P=F/A其中，P表示液压油缸的工作压力，F表示需要承载的负载，A表示油缸的工作面积。

3.计算液压油缸的活塞杆材料选取：液压油缸的活塞杆材料需要根据所承载负载和工作压力来选择，以满足强度和刚度的要求。

常见的活塞杆材料有碳钢、不锈钢、铬钼合金钢等。

一般用弯曲应力公式进行计算，考虑到材料的抗弯刚度，活塞杆的直径可以根据以下公式得到：d=((32*M*L)/(π*σ))^(1/3)其中，d表示活塞杆的直径，M表示活塞杆所承受的最大弯矩，L表示活塞杆的长度，σ表示选定材料的抗弯应力。

4.计算液压油缸的活塞直径：液压油缸的活塞直径可以通过活塞面积和活塞杆直径计算得到。

计算公式如下：D=(4*A)/(π*d^2)其中，D表示液压油缸的活塞直径，A表示油缸的工作面积，d表示活塞杆的直径。

5.计算液压油缸的油缸容积：液压油缸的油缸容积可以通过活塞面积和活塞行程来计算。

计算公式如下：V=A*l其中，V表示油缸的容积，A表示油缸的工作面积，l表示活塞的行程。

通过上述公式的计算，可以得到液压油缸的设计参数，从而满足液压系统的工作要求。

需要注意的是，在实际设计过程中，还应该考虑其他因素，如密封结构、摩擦损失、液压系统的动态响应等，以确保液压油缸的安全可靠运行。

液压缸设计计算公式2、计算依据参数2.1 工作压力: 25 MPa2.2 试验压力: 37.5 MPa2.3 油缸内径: 190 mm2.4 活塞杆外径:55 mm2.5 工作行程: 1090 mm3、液压缸理论工作能力:22 推力:F=πDp/4=π×190×25/4=708463(N)****** 推2222 拉力:F=π(D-d)p/4=π×(190-55)×25/4=649097(N) 拉式中:D:油缸内径(mm)p:工作压力(MPa)d:活塞杆外径(mm)4、强度计算4.1 缸筒壁厚计算:按试验压力p=37.5 Mpa、安全系数n=3(静载荷) 计算:当3.2?D/δ,16时δ=[(Pd)/(2.3[σ]-p)ψ]+C=[(37.5×190)/(2.3×326.67-37.5)×1]+C=10.98(mm)取δ=11mm。

因此缸筒壁厚只要大于11 mm即可满足强度要求。

式中:p:油缸试验压力(MPa) p=30MPaD:油缸内径(mm)[σ]:缸筒材料许用应力(MPa)[σ] =σ/n=980/3=326.67(M Pa) bσ:缸筒材料的抗拉强度(MPa) b查手册:27SiMn的σ=980MPa bn:取安全系数n=3(静载荷)ψ:强度系数(当为无缝钢管时ψ=1)C:计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度(一般应将壁厚圆整至标准厚度值)4.4 活塞杆螺纹连接强度计算活塞杆试验最大拉力:22 P=π(D-d)p/422 =π×(190-55)×37.5/4=973646(N)活塞杆危险断面处的拉应力:2 σ =P/ [π×d/4] 12 =973646/[π×45.2/4]=607.1(MPa)式中:P:活塞杆试验最大拉力(N)D:油缸内径(mm)d:活塞杆外径(mm)d:活塞杆危险断面处直径,初选是活塞杆O型圈沟槽1 (mm)σ:活塞杆材料屈服强度(MPa) s查手册 42CrMo钢调质，取σ=930MPa sn:安全系数，取n=1.5因为σ ?[σ]=620MPa，所以螺纹强度能够满足要求。

第一局部 总体计算1、 压力油液作用在单位面积上的压强AFP = Pa式中：F ——作用在活塞上的载荷，N A ——活塞的有效工作面积，2m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，克制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、 流量单位时间油液通过缸筒有效截面的体积：tVQ = L/min由于310⨯=At Vν L 则 32104⨯==νπνD A Q L/min对于单活塞杆液压缸： 当活塞杆伸出时32104⨯=νπD Q当活塞杆缩回时 32210)(4⨯-=νπd 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： 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： 6261110410⨯=⨯=p D p A F πN活塞杆缩回时的理论拉力： 62262210)(410⨯-=⨯=p d D p F F πN式中：1A ——活塞无杆腔有效面积，2m ； 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 。

液压缸设计和计算液压缸的设计和计算液压缸的设计是整个液压系统设计中的一部分,它是在对整个系统进行了工况分析,编制了负载图,选定了工作压力之后进行的; 一、设计依据：1了解和掌握液压缸在机械上的用途和动作要求；2了解液压缸的工作条件；3了解外部负载情况；4了解液压缸的最大行程,运动速度或时间,安装空间所允许的外形尺寸以及缸本身的动作；5设计已知液压系统的液压缸,应了解液压系统中液压泵的工作压力和流量的大小、管路的通径和布置情况、各液压阀的控制情况;6了解有关国家标准、技术规范及参考资料;二、设计原则：1保证缸运动的出力、速度和行程；2保证刚没各零部件有足够的强度、刚度和耐用性；3保证以上两个条件的前提下,尽量减小缸的外形尺寸；4在保证刚性能的前提下,尽量减少零件数量,简化结构；5要尽量避免缸承受横向负载,活塞杆工作时最好承受拉力,以免产生纵向弯曲；6缸的安装形式和活塞杆头部与外部负载的连接形式要合理,尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度,增加缸的稳定性；三、设计步骤：1根据设计依据,初步确定设计档案,会同有关人员进行技术经济分析；2对缸进行受力分析,选择液压缸的类型和各部分结构形式；3确定液压缸的工作参数和结构尺寸；4结构强度、刚度的计算和校核；5根据运动速度、工作出力和活塞直径,确定泵的压力和流量；6审定全部设计计算资料,进行修改补充；7导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计；8绘制装配图、零件图、编写设计说明书;四、液压缸设计中应注意的问题液压缸的设计和使用正确与否,直接影响到它的性能和是否易于发生故障;所以,在设计液压缸时,必须注意以下几点:1、尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载,或在受压状态下具有良好的稳定性;2、考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题;3、正确确定液压缸的安装、固定方式;4、液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计,尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便;5、在保证能满足运动行程和负载力的条件下,应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸;6、要保证密封可靠,防尘良好;五、计算液压缸的结构尺寸1、缸筒内径D 根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比,求得液压缸的有效工作面积,从而得到缸筒内径D,再从GB2348-80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径;液压缸的有效工作面积为…… 24D p F A π== 以无杆腔作工作腔时………… p FD π4=以有杆腔作工作腔时………… 24d p F D +=π 2、活塞杆外径d 通常先从满足速度或速度比的要求来选择,然后再校核其结构强度和稳定性;若速度比为v λ,则 vv Dd λλ1-= 也可根据活塞杆受力状况来确定:受拉力作用时,d =～; 受压力作用时,则有3、缸筒长度L 缸筒长度L 由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定,即：l —— 活塞的最大工作行程；B —— 活塞宽度,一般为～1D ；A —— 活塞杆导向长度,取～D ；M —— 活塞杆密封长度,由密封方式定；C —— 其他长度; 注意：从制造工艺考虑,缸筒的长度最好不超过其内径的20倍;六、强度校核对液压缸的缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径,在高压系统中必须进行强度校核;1、缸筒壁厚校核δ 缸筒壁厚校核分薄壁和厚壁两种情况;当D/δ≥10时为薄壁,壁厚按下式进行校核：δ≥δδδ2[δ]当D/δ＜10时为厚壁,壁厚按下式进行校核：δ≥δ2(√[δ]+0.4δδ[δ]−1.3δδ−1)pt ——缸筒试验压力,随缸的额定压力的不同取不同的值D ——缸筒内径σ——缸筒材料许用应力2、活塞杆直径校核活塞杆的直径d按下式进行校核：3、液压缸盖固定螺栓直径校核液压缸盖固定螺栓直径按下式计算：F ——液压缸负载k ——螺纹拧紧系数～Z ——固定螺栓个数σ——螺栓材料许用应力七、液压缸稳定性校核活塞杆轴向受压时,其直径d一般不小于长度L的1/15;当L/d≥15时,须进行稳定性校核,应使活塞杆承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk ,以免发生纵向弯曲,破坏液压缸的正常工作;Fk 的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及缸的安装方式等因素有关,验算可按材料力学有关公式进行;• 当活塞杆细长比 21/ψψ>k r l 时,则• 当活塞杆细长比21/ψψ≤k r l 且120~2021=ψψl -- 安装长度,其值与安装方式有关；Ψ1 -- 柔性系数,对钢取Ψ1=85；Ψ2 -- 末端系数,由液压缸支承方式决定；E -- 活塞杆材料的弹性模量,对钢取E=× 1011Pa ；J -- 活塞杆横截面惯性矩；A -- 活塞杆横截面面积；f -- 由材料强度决定的实验数值,对钢取f=×108 N ／m2； α--系数,对钢取α=1/5000;rk --活塞杆横截面的最小回转半径；八、缓冲计算液压缸的缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压力,以便用来校核缸筒强度、制动距离是否符合要求;液压缸在缓冲时,缓冲腔内产生的液压能E 1和工作部件产生的机械能E 2分别为：当E 1=E 2时,工作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收,则有九、油缸的试验1.油缸试验压力,低于16MPa乘以工作压力的,高于16乘以工作压力的;2.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；3.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;4.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;。

液压缸设计计算实例液压缸是一种常用于工业设备中的液压传动装置，主要由一个活塞、一个油缸和两个密封件组成。

它通过液压力将活塞推动，从而实现各种机械运动或工艺过程。

液压缸的设计计算主要包括以下几个方面：液压缸的尺寸计算、密封件的设计和选择、液压缸的工作压力计算、液压缸的材料和结构设计。

下面以液压缸在机械设备中的应用为例，进行设计计算。

液压缸的油缸内径可以根据活塞面积计算得到，油缸内径=2×√(A/π)=2×√(0.04/π)≈0.36m。

为了方便选用标准化油缸，取油缸内径为0.35m。

根据液压缸的工作行程和速度，可以计算出整个工作周期的时间 t=行程/速度=1000mm/0.5m/s=2000s。

液压缸的密封件设计和选择也是重要的一步。

常见的密封元件有油封、活塞密封圈和导向环等。

根据液压缸的工作压力和速度，可以选择适用的密封件类型和尺寸，确保密封性能以及使用寿命。

液压缸的工作压力计算也是必要的。

液压缸工作时，会受到工作压力的作用，为了保证液压缸的安全性和可靠性，需要计算液压缸允许的最大工作压力。

液压缸的最大工作压力一般按照材料、工艺和安全要求确定，常用的安全系数为2倍。

根据工作压力和安全系数，可以计算出液压缸最大允许工作压力为12.5MPa×2=25MPa。

液压缸的材料和结构设计也需要考虑。

液压缸常用的材料有铸铁、铝合金和不锈钢等，根据具体的应用场景和要求选择适合的材料。

液压缸的结构设计包括油缸壁厚、密封件槽设计、支撑结构等，需要根据实际情况和安全性要求进行设计。

综上所述，液压缸设计计算涉及液压缸的尺寸计算、密封件的设计和选择、液压缸的工作压力计算、液压缸的材料和结构设计等方面。

通过合理计算和选取，可以设计出安全可靠的液压缸，满足机械设备的工作需求。

液压机油缸设计计算公式
1.计算油缸内径
油缸内径的计算一般可以根据工作压力、输出力和油液作用面积来确定。

常用的计算公式如下：
S=F/P
其中，S为油液作用面积，F为输出力，P为工作压力。

2.计算油缸工作压力
油缸的工作压力可以根据系统所需的输出力和油缸的有效面积来计算。

常用的计算公式如下：
P=F/S
其中，P为工作压力，F为输出力，S为油缸的有效面积。

3.计算油缸的输出力
油缸的输出力可以根据工作压力和油缸的有效面积来计算。

常用的计
算公式如下：
F=P*S
其中，F为输出力，P为工作压力，S为油缸的有效面积。

4.计算油缸的速度
油缸的速度可以根据流量和油缸的有效截面积来计算。

常用的计算公
式如下：
Q=A*V
其中，Q为流量，A为油缸的有效截面积，V为油缸的速度。

除了以上的计算公式外，液压机油缸的设计还需要考虑油缸的结构形式、工作环境、密封性能、轴向稳定性等因素，这些因素会直接影响油缸的性能和使用寿命。

因此，设计液压机油缸时需要综合考虑以上因素，并根据具体的应用要求进行合理的选择和优化。

综上所述，液压机油缸设计计算公式是制定液压机油缸尺寸和参数的重要依据，通过合理的计算和选择，可以确保液压机油缸的性能和使用寿命，从而实现液压系统的稳定运行和高效工作。

液压设计需要哪些计算公式液压系统是一种利用液体传递能量的动力传动系统，广泛应用于机械工程、航空航天、船舶、汽车等领域。

在液压系统的设计过程中，需要进行各种计算以确保系统的安全可靠性和性能指标的满足。

本文将介绍液压系统设计中常用的计算公式，包括液压缸的推力计算、液压泵的流量计算、液压阀的压降计算等内容。

1. 液压缸的推力计算。

液压缸是液压系统中常用的执行元件，其推力的计算是设计液压系统时的重要参数。

液压缸的推力计算公式为：F = P × A。

其中，F为液压缸的推力，单位为牛顿（N）；P为液压缸的工作压力，单位为帕斯卡（Pa）；A为液压缸的有效工作面积，单位为平方米（m²）。

2. 液压泵的流量计算。

液压泵是液压系统中的动力源，其流量的计算是设计液压系统时的关键参数。

液压泵的流量计算公式为：Q = V × n。

其中，Q为液压泵的流量，单位为立方米每秒（m³/s）；V为液压泵的排量，单位为立方厘米每转（cm³/r）；n为液压泵的转速，单位为转每分钟（r/min）。

3. 液压阀的压降计算。

液压阀是液压系统中的控制元件，其压降的计算是设计液压系统时的重要参数。

液压阀的压降计算公式为：ΔP = K × Q²。

其中，ΔP为液压阀的压降，单位为帕斯卡（Pa）；K为液压阀的流量系数，是与液压阀的结构和工作原理相关的参数；Q为液压阀的流量，单位为立方米每秒（m³/s）。

4. 液压管路的压力损失计算。

液压管路是液压系统中的传输元件，其压力损失的计算是设计液压系统时的重要参数。

液压管路的压力损失计算公式为：ΔP = f × L × (Q/D)²。

其中，ΔP为液压管路的压力损失，单位为帕斯卡（Pa）；f为液压管路的摩阻系数，是与管路材料和管路形状相关的参数；L为液压管路的长度，单位为米（m）；Q为液压管路的流量，单位为立方米每秒（m³/s）；D为液压管路的直径，单位为米（m）。

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：p F D π4==⨯⨯14.34= F ：负载力 （N ）A ：无杆腔面积 (2mm )P ：供油压力 (MPa)D ：缸筒内径 (mm)1D ：缸筒外径 (mm)2、缸筒壁厚计算π×／≤≥ηδσψμ1）当δ/D ≤0.08时pD p σδ2max 0＞（mm ） 2)当δ/D=0.08~0.3时maxmax 03-3.2p D p p σδ≥（mm ） 3)当δ/D ≥0.3时⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≥max max 03.14.02p p D p p σσδ（mm ） n bp σσ=δ：缸筒壁厚（mm ）0δ：缸筒材料强度要求的最小值（mm ）m ax p ：缸筒内最高工作压力（MPa ）p σ：缸筒材料的许用应力（MPa ）b σ：缸筒材料的抗拉强度（MPa ）s σ：缸筒材料屈服点（MPa ）n ：安全系数3 缸筒壁厚验算21221s )(35.0D D D PN -≤σ(MPa) D D P s rL 1lg3.2σ≤ PN ：额定压力rL P ：缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa)r P ：缸筒耐压试验压力(MPa)E ：缸筒材料弹性模量(MPa)ν：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：()rL P PN 42.0~35.0≤(MPa)4 缸筒径向变形量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=∆ν221221D D D D E DP D r （mm ）变形量△D 不应超过密封圈允许范围5 缸筒爆破压力DD PE b 1lg 3.2σ=(MPa)6 缸筒底部厚度P P D σδmax 21433.0≥（mm ）2D ：计算厚度处直径（mm ）7 缸筒头部法兰厚度PL a d r Fb h σπ)(4-=（mm ） 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 ）a r ：法兰外圆的半径（mm ）L d ：螺钉孔直径如不考虑螺钉孔，则：Pa r Fb h σπ4=（mm ） 8 螺纹强度计算螺纹处拉应力()2214D d KF-=πσ (MPa)螺纹处切应力)(2.033101D d KFd K -=τ (MPa) 合成应力P n στσσ≤+=223 许用应力0sn P σσ=F ：螺纹处承受的最大拉力0d ：螺纹外径 （mm ）1d ：螺纹底径 （mm ）K ：拧紧螺纹系数，不变载荷取K=1.25~1.5，变载荷取K=2.5~4 1K ：螺纹连接的摩擦因数，1K =0.07~0.2，平均取1K =0.12s σ：螺纹材料屈服点（MPa ）0n ：安全系数，取0n =1.2~2.59 缸筒法兰连接螺栓强度计算螺栓螺纹处拉应力zd KF214πσ= （MPa ）螺纹处切应力zd KFd K 31012.0=τ (MPa)合成应力P n σστσσ≤≈+=3.1322z ：螺栓数量10、缸筒卡键连接卡键的切应力（A 处）lD P l D D P 441max 121max ==ππτ (MPa)卡键侧面的挤压应力 )2(h 4)2(44121max 2212121max h D D P h D D D P c -=--=πππσ 卡键尺寸一般取h=δ,l=h,2h h h 21==验算缸筒在A 断面上的拉应力[]22121max 22121max )(4-)(4D h D D P D h D D P --=-=ππσ (MPa)11、缸筒与端部焊接焊缝应力计算()n d D Fb σηπσ≤-=21214 (MPa)1D ：缸筒外径 （mm ）1d ：焊缝底径 （mm ）η：焊接效率，取η=0.7b σ：焊条抗拉强度 (MPa)n ：安全系数，参照缸筒壁的安全系数选取如用角焊ησh D F 12= h —焊角宽度 （mm ）12、活塞杆强度计算1)活塞杆在稳定工况下，如果只承受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：P d Fσπσ≤=24 (MPa)2)如果活塞杆所承受的弯曲力矩（如偏心载荷等），则计算式： P d W M A F σσ≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+= (MPa) 3）活塞杆上螺纹、退刀槽等部位是活塞杆的危险截面，危险截面的合成应力应该满足：P n F σσ≤≈222d 8.1 (MPa) 对于活塞杆上有卡键槽的断面，除计算拉应力外，还要计算校核卡键对槽壁的挤压应力：()[]pp c d d F σπσ≤+-=243212 F ：活塞杆的作用力（N ）d ：活塞杆直径 （mm ）P σ：材料许用应力，无缝钢管P σ=100~110MPa ，中碳钢（调质）P σ=400MPad A ：活塞杆断面积 (2mm )W ：活塞杆断面模数 (3mm )M ：活塞杆所承受弯曲力矩（N.m ）2F ：活塞杆的拉力 （N ）2d ：危险截面的直径 （mm ）1d ：卡键槽处外圆直径 （mm ）3d ：卡键槽处内圆直径 （mm ）c ：卡键挤压面倒角 （mm ）pp σ：材料的许用挤压应力（MPa ）13、活塞杆弯曲稳定行计算活塞杆细长比计算 dL B 4=λ B L ：支铰中心到耳环中心距离（油缸活塞杆完全伸出时的安装距）；1）若活塞杆所受的载荷力1F 完全在活塞杆的轴线上，则按下式验算：kK n F F ≤1 2261210B K L K I E F ⨯=π （N ）()()51108.111⨯=++=b a E E （MPa ） 圆截面：44049.064d d I ==π(4m )K F ：活塞杆弯曲失稳临界压缩力 （N ）K n ：安全系数，通常取K n =3.5~6K ：液压缸安装及导向系数（见机械设计手册5卷21-292） 1E :实际弹性模量（MPa ）a ：材料组织缺陷系数，钢材一般取a ≈1/12b ：活塞杆截面不均匀系数，一般取b ≈1/13E ：材料弹性模量，钢材 5101.2⨯=E （MPa ）I ：活塞杆横截面惯性矩（4m )d A ：活塞杆截面面积 （2m )e ：受力偏心量 （m ）s σ：活塞杆材料屈服点（MPa ）S ：行程 （m ）2）若活塞杆所受的载荷力1F 偏心时，推力与支承的反作用力不完全处在中线上，则按下式验算：βσsec 81106e d A F d S K +⨯= （N ）其中：62010⨯=EI L F a B K β 一端固定，另一端自由0a =1，两端球铰0a =0.5，两端固定0a =0.25， 一端固定，另一端球铰0a =0.3514、 缸的最小导向长度 220D S H +≥（mm ）导向套滑动面的长度1）在缸径≤80mm 时A=(0.6~1)D2）在缸径＞80mm 时A=(0.6~1)d活塞宽度取B=(0.6~1)D15、圆柱螺旋压缩弹簧计算材料直径：P KC P d τn 6.1≥ CC C K 615.04414+--= 或按照机械设计手册选取（5卷11-28） d DC = 一般初假定C-5~8有效圈数：'8'd 3n n4P P D P F Gd n ==弹簧刚度n C GDn D G P 43488d '==总圈数x n +=1nx ：1/2 (见机械设计手册第5卷 11-18） 节距：n dH t )2~1(0-=间距：d t -=δ自由高度：d n H ）（10+=最小工作载荷时高度：101-F H H =GD C P Gd D P F 414311n 8n 8==或者'11P P F =最大工作载荷时的高度n n F H H -0=GD C P Gd D P F n n 443n n 8n 8==或者'n1P P F = 工作极限载荷下的高度j j F H H -0=GDC P GdD P F j j 443j n 8n 8==或者'j 1P P F =弹簧稳定性验算 高径比：DH b 0=应满足下列要求两端固定 b ≤5.3 一端固定，另一端回转 b ≤3.7 两端回转 b ≤2.6 当高径比大于上述数值时，按照下式计算：n B C P H P C P ＞0'=C P ：弹簧的临界载荷 （N ）B C ：不稳定系数 （见机械设计手册第5卷 11-19） n P ：最大工作载荷 （N ）强度验算： 安全系数 P S S ≥+=maxmin075.0τττ0τ： 弹簧在脉动循环载荷下的剪切疲劳强度，（见机械设计手册第5卷 11-19）m ax τ： 最大载荷产生的最大切应力 n 3max 8P d KDπτ=， m in τ： 最小载荷产生的最小切应力 13in8P d KD m πτ=， P S ：许用安全系数 当弹簧的设计计算和材料实验精度高时，取 P S =1.3~1.7 ， 当精确度低时，取 P S =1.8~2.2静强度： 安全系数P SS S ≥=maxττ S τ：弹簧材料的屈服极限15 系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。

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：p FD π4==⨯⨯14.34=F ：负载力 （N ）A ：无杆腔面积 (2mm )P ：供油压力 (MPa)D ：缸筒内径 (mm)1D ：缸筒外径 (mm)2、缸筒壁厚计算π×／≤≥ηδσψμ1）当δ/D ≤0.08时pDp σδ2max 0＞（mm ）2)当δ/D=0.08~0.3时maxmax 03-3.2p Dp p σδ≥（mm ）3)当δ/D ≥0.3时⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+≥max max 03.14.02p p D p p σσδ（mm ） n bp σσ=δ：缸筒壁厚（mm ）0δ：缸筒材料强度要求的最小值（mm ）m ax p ：缸筒内最高工作压力（MPa ）p σ：缸筒材料的许用应力（MPa ）b σ：缸筒材料的抗拉强度（MPa ）s σ：缸筒材料屈服点（MPa ）n ：安全系数3 缸筒壁厚验算21221s )(35.0D D D PN -≤σ(MPa) D D P s rL 1lg3.2σ≤ PN ：额定压力rL P ：缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa)r P ：缸筒耐压试验压力(MPa)E ：缸筒材料弹性模量(MPa)ν：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：()rL P PN 42.0~35.0≤(MPa)4 缸筒径向变形量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=∆ν221221D D D D E DP D r （mm ）变形量△D 不应超过密封圈允许范围5 缸筒爆破压力DD PE b 1lg 3.2σ=(MPa)6 缸筒底部厚度PP D σδmax21433.0≥（mm ）2D ：计算厚度处直径（mm ）7 缸筒头部法兰厚度PL a d r Fbh σπ)(4-=（mm ）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 ）a r ：法兰外圆的半径（mm ）L d ：螺钉孔直径如不考虑螺钉孔，则：Pa r Fbh σπ4=（mm ）8 螺纹强度计算螺纹处拉应力()2214D d KF-=πσ (MPa)螺纹处切应力)(2.033101D d KFd K -=τ (MPa)合成应力P n στσσ≤+=223 许用应力0sn P σσ=F ：螺纹处承受的最大拉力0d ：螺纹外径 （mm ）1d ：螺纹底径 （mm ）K ：拧紧螺纹系数，不变载荷取K=1.25~1.5，变载荷取K=2.5~4 1K ：螺纹连接的摩擦因数，1K =0.07~0.2，平均取1K =0.12s σ：螺纹材料屈服点（MPa ）0n ：安全系数，取0n =1.2~2.59 缸筒法兰连接螺栓强度计算螺栓螺纹处拉应力zd KF214πσ= （MPa ）螺纹处切应力zd KFd K 31012.0=τ (MPa)合成应力P n σστσσ≤≈+=3.1322z ：螺栓数量10、缸筒卡键连接卡键的切应力（A 处）lD P l D D P 441max 121max ==ππτ (MPa)卡键侧面的挤压应力 )2(h 4)2(44121max 2212121max h D D P h D D D P c -=--=πππσ卡键尺寸一般取h=δ,l=h,2hh h 21==验算缸筒在A 断面上的拉应力[]22121max 22121max)(4-)(4D h D D P D h D D P --=-=ππσ (MPa)11、缸筒与端部焊接焊缝应力计算()n d D F b σηπσ≤-=21214 (MPa)1D ：缸筒外径 （mm ）1d ：焊缝底径 （mm ）η：焊接效率，取η=0.7b σ：焊条抗拉强度 (MPa)n ：安全系数，参照缸筒壁的安全系数选取如用角焊ησh D F 12= h —焊角宽度 （mm ）12、活塞杆强度计算1)活塞杆在稳定工况下，如果只承受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：P d Fσπσ≤=24 (MPa)2)如果活塞杆所承受的弯曲力矩（如偏心载荷等），则计算式： P d W M A F σσ≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+= (MPa) 3）活塞杆上螺纹、退刀槽等部位是活塞杆的危险截面，危险截面的合成应力应该满足：P n F σσ≤≈222d 8.1 (MPa) 对于活塞杆上有卡键槽的断面，除计算拉应力外，还要计算校核卡键对槽壁的挤压应力：()[]pp c d d F σπσ≤+-=243212 F ：活塞杆的作用力（N ）d ：活塞杆直径 （mm ）P σ：材料许用应力，无缝钢管P σ=100~110MPa ，中碳钢（调质）P σ=400MPad A ：活塞杆断面积 (2mm )W ：活塞杆断面模数 (3mm )M ：活塞杆所承受弯曲力矩（N.m ）2F ：活塞杆的拉力 （N ）2d ：危险截面的直径 （mm ）1d ：卡键槽处外圆直径 （mm ）3d ：卡键槽处内圆直径 （mm ）c ：卡键挤压面倒角 （mm ）pp σ：材料的许用挤压应力（MPa ）13、活塞杆弯曲稳定行计算活塞杆细长比计算 dL B 4=λ B L ：支铰中心到耳环中心距离（油缸活塞杆完全伸出时的安装距）；1）若活塞杆所受的载荷力1F 完全在活塞杆的轴线上，则按下式验算：kK n F F ≤1 2261210B K L K I E F ⨯=π （N ）()()51108.111⨯=++=b a E E （MPa ） 圆截面：44049.064d d I ==π(4m )K F ：活塞杆弯曲失稳临界压缩力 （N ）K n ：安全系数，通常取K n =3.5~6K ：液压缸安装及导向系数（见机械设计手册5卷21-292） 1E :实际弹性模量（MPa ）a ：材料组织缺陷系数，钢材一般取a ≈1/12b ：活塞杆截面不均匀系数，一般取b ≈1/13E ：材料弹性模量，钢材 5101.2⨯=E （MPa ）I ：活塞杆横截面惯性矩（4m )d A ：活塞杆截面面积 （2m )e ：受力偏心量 （m ）s σ：活塞杆材料屈服点（MPa ）S ：行程 （m ）2）若活塞杆所受的载荷力1F 偏心时，推力与支承的反作用力不完全处在中线上，则按下式验算：βσsec 81106e d A F d S K +⨯= （N ）其中：62010⨯=EI L F a B K β 一端固定，另一端自由0a =1，两端球铰0a =0.5，两端固定0a =0.25， 一端固定，另一端球铰0a =0.3514、 缸的最小导向长度220DS H +≥（mm ）导向套滑动面的长度1）在缸径≤80mm 时A=(0.6~1)D2）在缸径＞80mm 时A=(0.6~1)d活塞宽度取B=(0.6~1)D15、圆柱螺旋压缩弹簧计算材料直径：PKCP d τn 6.1≥CC C K 615.04414+--= 或按照机械设计手册选取（5卷11-28） d DC = 一般初假定C-5~8有效圈数：'8'd3n n 4P P D P F Gd n ==弹簧刚度n C GDn D G P 43488d '==总圈数x n +=1nx ：1/2 (见机械设计手册第5卷 11-18） 节距：n dH t )2~1(0-=间距：d t -=δ自由高度：d n H ）（10+=最小工作载荷时高度：101-F H H =GD C P Gd D P F 414311n 8n 8==或者'11P PF =最大工作载荷时的高度n n F H H -0=GD C P Gd D P F n n 443n n 8n 8==或者'n1P P F = 工作极限载荷下的高度j j F H H -0=GDC P GdD P F j j 443j n 8n 8==或者'j 1P P F =弹簧稳定性验算 高径比：DH b 0=应满足下列要求两端固定 b ≤5.3 一端固定，另一端回转 b ≤3.7 两端回转 b ≤2.6 当高径比大于上述数值时，按照下式计算：n B C P H P C P ＞0'=C P ：弹簧的临界载荷 （N ）B C ：不稳定系数 （见机械设计手册第5卷 11-19） n P ：最大工作载荷 （N ）强度验算： 安全系数 P S S ≥+=maxmin075.0τττ0τ： 弹簧在脉动循环载荷下的剪切疲劳强度，（见机械设计手册第5卷 11-19）m ax τ： 最大载荷产生的最大切应力 n 3max 8P d KDπτ=， m in τ： 最小载荷产生的最小切应力 13in8P dKD m πτ=， P S ：许用安全系数 当弹簧的设计计算和材料实验精度高时，取P S =1.3~1.7 ， 当精确度低时，取 P S =1.8~2.2静强度： 安全系数P SS S ≥=maxττ S τ：弹簧材料的屈服极限15 系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。

液压缸的设计与计算一液压缸的主要尺寸液压缸的主要尺寸包括：液压缸内径D、活塞杆直径d、液压缸缸体长度l。

（一）液压缸内径D1 根据最大总负载和选取的工作压力来确定以单杆缸为例：无杆腔进油时 D =√4F1/π(p1-p2)-d2p2/p1-p2有杆腔进油时 D =√4F2/π(p1-p2)+d2p1/p1-p2 若初步选取回油压力p2=0，则上面两式简化为：无杆腔进油时 D =√4F1/πp1有杆腔进油时 D =√4F2/πp1+d22 根据执行机构的速度要求和选定的液压泵流量来确定无杆腔进油时：D=√4qv/πv1有杆腔进油时：D=√4qv/πv1+ d2计算所得液压缸的内径（即活塞直径）应圆整为标准系列值。

（二）活塞杆直径d原则：活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取当液压缸的往复速度比有一定要求时 d = D√λv-1/λv计算所得活塞杆直径d亦应圆整为标准系列值。

（三）液压缸缸体长度L原则：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定其中：活塞宽度=（0。

6--1。

0）；D<80mm时，C=(0.6-10)D导向套长度C〈D≥80mm时，C=(0.6-1)d为减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的20--30倍。

二液压缸的校核1 缸体壁厚δ的校核中低压系统，无需校核原则〈高压大直径时，必须校核δ校核方法：1）薄壁缸体（无缝钢管）当δ/ D≤0.08时：δ≥pmaxD/2[б]2）厚壁缸体（铸造缸体）当δ/ D=0.08--0.3时：δ≥pmaxD/2.3 [б]-3pmax当δ/ D≥0.3时：δ≥D/2（√[б]+ 0.4 pmax/[б] -1.3pmax-12 液压缸缸盖固定螺栓直径d1的校核∵液压缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和剪切应力∴可按下式校核d1≥√5.2KF/πz[б]3 活塞杆稳定性验算当液压缸承受轴向压缩载荷时：若l/d≤10时，无须验算l/d≥10时，应该验算，可按材料力学有关公式进行。