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：4109 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 1
1.设计目的与意义3
2. 设计内容和要求3
确定总体方案3
设计内容4
设计要求4
3.设计进度安排 4
4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明4
机械设计4
液压缸的结构设计4
、液压缸的主要技术性能参数的计算5
、液压缸主油缸的设计计算 7
、缸体的材料和技术要求10
、活塞杆径的计算与校核10
、快速液压缸柱塞直径的计算12
、缸盖的设计计算12
、液压缸油口的直径计算13
、导向套的设计计算14
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14液压回路设计15
电路设计15
控制设计16
5. 机电综合课程设计结论16
6.机电综合课程设计的收获、体会和建议17
7. 参考文献17
8.附录17
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。
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
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。
设计内容
可伸缩伺服液压缸设计与控制
液压缸的公称压力为30Mpa
液压缸快进速度为s
液压缸的行程为300mm
液压缸回程力为175KN,
设计要求
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
3.设计进度安排
1）17周：机械设计
2）18周：液压回路设计，电路设计
3）19周：控制电路设计
4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明机械设计
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、。在此选用焊接连接。
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。
、液压缸的主要技术性能参数的计算
1、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
2、流量
所谓流量是指单位时间内液体流过管道某一截面的体积。对液压缸来说，等于液压缸容积与液体充满液压缸所需时间之比。即：
q=V/t
式中：V—液压缸实际需要的液体体积（L）
t—液体压力充满液压缸缸所需的时间（min）
3、运动速度
运动速度是指单位时间内液体流入液压缸推动活塞（或柱塞）移动的距离，运动速度可表示为：
v=q/A
式中：q—流量（m3/s）
A—活塞活塞受力作用面积（m2）
设定快进速度为s
计算运动速度的意义在于：
1、对于运动的速度为主要参数的液压缸，控制流量是十分重要。
2、根据液压缸的速度，可以选用流量合适的液压泵。
