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液压油缸设计计算书缸径D 杆径d 工作压力p 试验压力Pmax行程l 工作温度安装距离22018031.539.52100‘-20~60℃1880材料名称抗拉强度屈服强度延伸率收缩率备注外径缸筒材质活塞杆材质导向套材质活塞材质/45T 650441273 27SiMn42CrMo27SiMn42CrMo/45590335355103052039024510335205推力（N）拉力(N)40Cr 980785150076349612027SiMm 98083542CrMo 108093035CrMo1000850缸径D(mm)行程L（mm）实际导向长度2202100220缸径外径δ/D 屈服强度抗拉强度工作压力保险系数2202730.1283598039.53条件计算壁厚计算外径外径结论0.0819.51259.03>0.08<0.322.08264.15OK0.319.78259.560.3264.32102.46结论79.13结论63.01结论75.61结论206000试验压力49.375密封压缩量0.5mm 0.33结论211.29结论缸径外径屈服强度抗拉强度工作压力焊接效率焊接强度22027383598039.50.7600焊接外径D 1焊接底径D 2抗拉力F 1安全系数结论2732257881148.85.25缸径缸筒外径屈服强度抗拉强度工作压力22027383598039.5静载荷动载荷螺纹大径螺距螺纹长度*外径*安全系数 1.25 1.2523041001.2 1.5 1.5螺纹拉应力螺纹剪应力螺纹合应力安全系数摩擦系数螺纹底径螺纹底径安全系数132.5937.27147.464.720.12225.6710.31螺纹退刀槽螺纹退刀槽231OK,牙拉应力安全系数牙剪应力安全系数有效圈数有效长度螺纹外径验证411.41 2.03210.68 3.1724.7298.87120.62油缸设计计算书1、液压缸基本参数2、推力及拉力3、最小导向长度H≥L/20+D/2最小导向长度结论215OK，导向长度满足4、缸筒壁厚计算计算条件NO, 右边计算结果不考虑OK, 右边计算结果正确NO 右边计算结果不考虑NO 右边计算结果不考虑1.液压缸的工作压力应低于一定的极限值Pm以确保工作安全极限值Pm(MPa)OK, 满足安全要求极限值Pm(MPa)OK, 满足安全要求2.为避免缸体在工作时发生塑性变形,工作压力应低于0.42Ps0.35Ps(MPa)OK, 满足朔性要求0.42Ps(MPa)OK, 满足朔性要求3.缸体在耐压试验时的径向变形量不得大于孔用密封圈的最大压缩量弹性模数E=Mpa 径向变形量Db(mm)OK, 满足弹性变形要求4.缸体在耐压试验时缸筒的爆破压力Pe远大于液压缸的耐压试验压力Pt爆破压力Pe(MPa)OK, 满足爆破安全要求5、缸筒与底盖焊缝强度计算n=5立“U”型焊缝的强度计算螺纹退刀槽安全系数（危险断面安全系数）9.25螺纹牙的强度验算(外径计算n=3,5,8,12,其余n=1.5--2.5)OK, 内螺纹牙型设计参数正确OK, 内螺纹尺寸设计参数正确主要材料及其机械性能缸筒壁厚的验算 B结论结论结论缸筒与底盖焊缝强度危险断面安全系数n>5OK, 缸筒壁厚设计参数正确OK,焊缝强度足够6、缸筒内螺纹的强度验算拧紧系数缸径杆径(mm)杆尾心部(mm)抗拉强度22018009301080静载荷动载荷有杆腔压力无杆腔压力安全系数 1摩擦系数安全系数 21.25-1.52.5--439.522.5 1.250.12 1.2 1.2螺纹大径螺距螺纹长度杆尾(mm)螺纹底径肩甲压应力安全系数1404120135.6733.6164.26螺纹拉应力螺纹剪应力螺纹合应力安全系数螺纹退刀底径退刀槽应力安全系数41.2020.0353.8617.27134.6719.8554.41牙拉应力安全系数牙剪应力安全系数有效圈数螺纹外径验证7.56123.06 3.87192.247.9031.6166.14合力安全系数10.1092.06实际推力F（N）活塞杆弯曲失稳临界力（N）安全系数(3.5-6)活塞杆横截面惯性矩(m 4)活塞杆径（m）安装距L B (m)缸径（mm）压力（MPa）F F Kn k I =π*d 4/64d L B D P A F=(π*D 2/4)*P AF K =(π2*E 1*I*106)/(K 2*L B 2)n k =F K /F 0.000051530.181.822039.51500763113017592.175.30675537材料弹性模数E （MPa）实际弹性模数E1(MPa)油缸安装形式K E E1前端法兰，刚性固定有导向0.5210000180000前端法兰，耳环固定有导向0.7支撑，无导向2后端法兰，固定有导向1侧向载荷F(N)70000最长活塞杆长度L1(mm)2250速度V 0.35最小导向间长度L2(mm)215缸筒内径D 220侧向冲击负荷有导向套长度Hmin （mm）6选用导向环长度（mm）20活塞杆危险截面拉应力活塞杆危险截面剪应力合应力缸筒螺纹危险断面拉应力7、活塞杆强度校核OK, 内螺纹牙型设计参数正确OK, 螺纹尺寸设计参数正确拧紧系数螺纹牙的强度验算(外径计算n=3,5,8,12,其余n=1.5--2.5)OK, 外螺纹设计参数正确活塞杆抗弯性校核液压缸导向系数K结论结论结论OK, 外螺纹设计参数正确螺纹牙剪切应力螺纹牙拉应力OK, 活塞杆抗弯性符合要求8、导向环长度计算Hmin>F*S/3.14б*D*(1/3)螺纹牙剪切应力螺纹牙拉应力活塞杆肩甲压应力。
三寸液压油缸课程设计液压缸参数：缸径D=76.2 mm杆径38.1 mm行程1022mm工作压力30MPa实验压力36MPa本图设计的特点：1.采用焊接连接，降低成本，结构简单.紧凑；2.重量较轻，占用空间小；3.活塞密封采用组合密封，能抗高压，延长使用寿命；4.活塞杆密封采用U型密封，能抗高温，且密封性好；油缸的外形尺寸.内部结构.零部件和密封件材料如下:从图可以看出,此油缸为工程缸,且以焊接为主;所以必须校核材料安全系数,焊接强度;1.缸筒壁厚强度计算:缸筒外壁D1=122mm 内径D=76.2 缸筒材料27SiMn材料抗拉强度σb=1000MPa 安全系数N=5缸筒材料的许用应力：σp=σb/5=200因为δ/D=(D1+C1+C2-D/2xD=(105+3+3-76.2)/2x76.2=0.22故采用中壁缸筒实用公式计算：σ0=P D.Xd/2.3σp x-3 P D=35x76.2/2.3x200-3x35=7.5C1:缸筒外径公差余量；取3mm;C2:缸筒腐蚀余量，可取0所需壁厚：σt=σ0+C1+C2=13.5本缸设计壁厚为(D1-D)/2=14>13.5故满足实用要求。
2.缸底与缸筒处焊接强度计算：焊缝底径d1=77mm缸筒外径=105mm 缸筒内径=76.2mm油缸工作时的拉力：F t=(DxD-dxd)xπ/4Xp z=103KN焊接效率n=0.7安全系数η=3焊条材料的抗拉强度σb=430MPa焊条许用应力：σp=σb/η=143MPa油缸工作时，缸底与缸筒处焊接强度：σl=4 Ft/π(D1xD1-d1xd1)xn=4x 103/π(105x105-77x77)x0.7x0.000006=36MPa<σp 故焊接处强度满足使用要求。
3.活塞杆端螺纹轴向拉应力计算：许用拉应力σ1=屈服极限/安全系数=295/2.5=118(N/mm2)许用剪应力σ2=σ1/1.2=98(N/mm2)最大拉力F t=103KN螺纹直径LS=28mmDf=LS-0.64x2=26.7mm实际最大剪应力：T V=2xF t/(LSxπDf)=90<σ2=98故此活塞杆端的螺纹强度满足要求。
大型液压油缸基本参数（液压油缸标准尺寸表）
大型液压油缸的基本参数
大型液压油缸由缸筒、活塞杆、活塞、缸底、端盖等部分组成，结构型式如图所示：
型号的命名方法：
常用的工作介质代号：
不标注——矿物油；K——抗燃油；S——水乙二醇；L——磷酸酯。
安装形式代号：
MF3——前端圆法兰式；MF4——后端圆法兰式；MP3——后端固定单耳环式；MP5——带关节轴承、后端固定单耳环式；MT4——中间耳轴或可调耳轴式。
缓冲代号：
U——无缓冲；E——有缓冲。
大型液压油缸进出油口法兰安装图：
进出油口尺寸表：
MF3前端圆法兰式液压油缸安装图：
MF3前端圆法兰式液压油缸安装尺寸表：
MF4后端圆法兰式液压油缸安装图：
MF4后端圆法兰式液压油缸安装尺寸表：
MP3后端固定单耳环式液压油缸和MP5带关节轴承、后端固定单耳环式安装图：
MP3后端固定单耳环式液压油缸和MP5带关节轴承、后端固定单耳环式安装尺寸表：
MT4中间耳轴或可调耳轴式安装图：
MT4中间耳轴或可调耳轴式安装尺寸表：。
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--------《液压传动与控制》课程设计一、设计要求设计一种用于单柱压力机的液压缸。
主要技术参数：压力机额定输出力：10吨（100000 N）液压缸安装方式：竖直布置，法兰固定液压缸行程：250 mm液压缸额定压力：16 MPa液压缸背压：1 MPa环境温度：-10～70 ℃《液压传动》P9 8《液压传动与控制课程设计》教学大纲适用于热能与动力工程等专业教学周数：一周一、课程的性质和任务液压传动与控制课程设计是在学习完液压传动与控制课程之后进行的一个重要的实践教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。
学生通过课程设计对所学内容能够灵活掌握，融会贯通，并获得综合运用所学知识进行液压缸设计的基本能力。
通过课程设计，应达到以下目的：1.巩固和深化已学的液压传动的理论知识，掌握液压缸设计计算的一般方法和步骤；2.训练机械制图、结构设计和工程运算的能力；3.熟悉液压缸的结构设计；4.学会使用有关国家标准、液压手册及产品样本等有关技术资料。
二、教学内容及要求（一）准备分析设计任务书，明确设计任务。
要求借用的资料：机械设计手册，金属材料手册，液压设计手册以及相关国家标准。
要求准备的工具：图板、丁字尺、绘图工具，绘图铅笔,削笔刀，透明胶带纸。
（二）液压缸设计计算1.根据设计要求，进行工况分析，确定主要参数。
2.强度校核。
3.稳定性校核。
4.设计液压缸。
在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。
要求设计态度严肃认真，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。
（三）绘制图纸绘制一张液压缸的装配图。
要求符合国家制图标准和相关标准，特别是标题栏尺寸，字体以及线条。
（四）课程设计上交的内容每人上交一个文件袋，内装：（1）液压缸设计计算说明书一份；（2）手工绘制的液压缸装配图一张三、时间安排四、考核课程设计结束后，由教研室组织学生答辩。
课程设计成绩应根据学生的设计态度、设计质量及答辩情况综合评定，应着重考察学生的分析问题与解决问题的能力。
液压油缸主要几何尺寸的计算：上图中各个主要符号的意义： — 液压缸工作腔的压力（Pa ） — 液压缸回油腔的压力（Pa ） —液压缸无杆腔工作面积 —液压缸有杆腔工作面积 D —液压缸内径 d —活塞杆直径F — 液压缸推力 （N ） v —液压缸活塞运动速度 液压缸内径D 的计算根据载荷力的大小和选定的系工作统压力来计算液压缸内径D 。
液压缸内径D 和活塞杆直径d 可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，无杆腔进油并不考虑机械效率时：()21212124F d p D p p p p π=---有杆腔进油并不考虑机械效率时：()22112124F d p D p p p p π=+--一般情况下，选取回油背压 ，这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时D =有杆腔进油时：D =设计调高油缸为无杆腔进油。
所以，216.91D mm ===，按照GB/T2348-2001对液压缸内径进行圆整，取mm D 250=，即缸内径可以取为mm 250。
2.2活塞杆直径d 的计算在液压油缸的活塞往复运动速度有一定要求的情况下，活塞杆的直径d 通常根据液压缸速度比21v vv =λ的要求已经缸内径D 来确定。
其中，活塞杆直径与缸内径和速度比之间的关系为：d = 式中 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 v λ—往复速度比液压缸的往复运动速度比v λ，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几种下表给出了不同往复速度比v λ时活塞杆直径d 和液压缸内径D 的关系。
v λ1.15 1.25 1.33 1.46 2 d0.36D0.45D0.5D0.56D0.71D液压缸往复速度比v λ推荐值如下表所示：由于此采煤机的调高油缸的工作压力为30MPa ，因此选择往复速度比2=v λ，计算得：mm D d 5.17725071.071.0=⨯==。
计算所得的活塞杆直径应圆整为标准系列。
按GB/T2348-2001标准进行圆整后，取 d = 160mm ，即活塞杆直径为160mm 。
算如下γng＝8100kg/m缸径杆径135135已知等于求得直径已知是求得的2倍18025434直径127.2792206127175025采用拉杆连接时，当液压缸行度验算柔性系数m直径旋绕比0.2～0.47～140.5～1.05～121.1～2.25～102.5～6.04～97.0～164～8≥184～6曲度系数（查表）支承圈数假设钢丝直径1.1824最大切应力试验切应力载荷作用次数836638.4100000弹簧自振频率 γn 强迫机械振动频率共振要求28423.2512.21505376取安装变形量安装载荷工作变形量920219试验变形量节 距32696.5710.6切应力特性系数 γ最大切应力比抗拉强度查表对应作用次数0.470.2971000000设 计g＝7700kg/m3；对铍青铜，g＝8100kg/m30.250.30.350.40.452.533.544.52530354045-1.5 1.8 2.2 2.8 3.222-272832-360.70.80.91 1.25678940455055601401501601802004002.83.2 3.84.2 4.822283238421051151251351453403804502.7533.25 3.5 3.756.577.588.5圆柱形压缩螺旋弹簧及其特性曲接时，当液压缸行程大于内径的20倍时，须加装中间支承或分段连接0.50.60.81 56810 50607080 3.8 4.2 5.57 38425565 1.62 2.53 10121620 708090100 2202402602805.56.57.58.5 48525865 1701902102304 4.25 4.5 4.75 99.51010.5。
摘要:液压缸一般来说是标准件，但有时也需要自行设计。
液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。
本文主要介绍液压缸主要尺寸的计算及强度，刚度的验算方法。
关键词:液压缸缸径活塞杆1确定液压缸结构类型和各部分的连接形式在确定液压缸结构类型和各部分连接形式时，应综合考虑主机的用途、工作条件、液压缸负载的性质和运动要求。
具体如下：①确定液压缸的结构类型、安装方式。
②确定缸体和缸盖的连接形式。
③确定活塞和活塞杆的连接形式。
④确定缓冲装置形式、密封和防尘结构。
2主要零件的材料和技术要求①缸体。
缸体常用材料为20、35、45号无缝钢管制造。
35、45号钢用的较多，并在粗加工后调质。
②活塞。
活塞材料常用耐磨铸铁，在工作压力及冲击载荷较大时采用钢材。
为了避免活塞与缸体直接接触，在活塞上套有聚四氟乙烯或尼龙支承环，以防止活塞划伤缸体表面。
③活塞杆。
有实心和空心两种。
用35、45号钢制造。
为了提高活塞杆的耐磨和防锈性能及抗碰撞能力，常在活塞杆表面高频淬火或火焰淬火（深度0.5～1mm），然后再镀铬（0.03～0.05mm）抛光。
④导向套。
导向套应具有良好的耐磨性能和一定的机械性能，材质不能太硬。
一般用铸铁、黄铜、青铜、尼龙等耐磨材料制成。
3设计输入本文以一小型液压机的工作主缸研究对象，简述了其主要参数、尺寸的确定及强度、稳定性的校核方法过程。
液压机主机概况：①液压机公称力400kN；②液压系统最大工作压力20Mpa；③滑块行程400MM；④压头工进速度10mm/s；⑤压头快进速度40mm/s。
4液压缸主要参数的确定4.1缸径。
由F=P·A·η；F———液压缸负载；P———工作压力；A———液压缸无杆腔面积；η———液压缸效率，按照0.9计算。
得：40×1000×9.8=20×106×A×0.9，求得：A=21778mm2根据A=πD24；D———液压缸缸径，mm。
目录一、设计要求——————————————————————-11、目的—————————————————————————12、题目—————————————————————————1二、总述————————————————————————-21、作者的话——————————————————————--22、设计提要———————————————————————3三、各零部件的设计及验算————————————————-51、缸筒设计———————————————————————52、法兰设计———————————————————————143、活塞设计———————————————————————194、活塞杆设计——————————————————————215、缓冲装置和排气阀设计—————————————————26四、外接线路和程序———————————————————-271、液压设配外接线路———————————————————272、操作板————————————————————————283、程序地址分配—————————————————————294、芯片接线图——————————————————————315、PLC程序指令—————————————————————-33五、参考文献———————————————————————38一、设计要求1、目的①、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统的初步设计工作，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
②、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。
③、培养学生掌握机电产品的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。
④、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
2、题目液压油缸的压力和速度控制①、执行元件：液压油缸；②、传动方式：电液比例控制；③、控制方式：单片微机控制、PLC控制；④、控制要求：速度控制、推力控制；⑤、主要设计参数：油缸工作行程————600、400mm；额定工作油压————4MP；移动负载质量————1000、2000kg；负载移动阻力————5000、10000N；移动速度控制————3、6m/min。
基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 1 第三章 液压缸参数化设计
3.2 液压缸的参数化设计 3.2.1 零件的三维模型设计 零件的建模是参数化设计的前提和基础。Pro/ENGINEER是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角等完全符合工程设计人员的思维方式，这是区别于以往线框三维造型的最大特点。 下面，以设计中的端盖模型来说明Pro/ENGINEER的实体建模过程。 步骤一：开启Pro/E系统，建立一名为duangai.prt文件，如图3-1所示。
步骤二：Creat → Protrusion →Revolve 如图3-2所示，建立端盖胚体。 步骤三：Creat →Hole如图3-3所示，建立光孔。 步骤四：Pattern 如图3-4所示，阵列孔。 步骤五：Creat → Round → Simple→Edge Chain→输入半径3，建立圆角。 步骤六：Creat → Chamfer → Solid→Edge→45 x 2建立倒角。
图3_1 New 对话框 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计
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步骤七：保存，效果图如图3_6所示。 至此，零件图就建立完成了。 法兰联接液压缸的零件模型包括带衬套的缸头、法兰式缸体、活塞杆、衬套的耳环、端盖、A型活塞、卡键帽、挡圈、密封圈等。方法均与上例相同。 Pro/ENGINEER的基本建模命令差不多就能把液压缸中的零件建立完成了，另外有一
图3-2 Revolve菜图3-3 Hole菜单 图3-4 Pattern菜单
图3-5 端盖效果图 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计
天津理工大学本科毕业论文说明书 3 些零部件，存在着外型之外的差异，需要加入一些关系式或程序，这些将在下一章具体介绍。
3.2.2 零件族表的建立 零件模型建立完成之后，就要在零件模型的基础上建立零件库。装配能否实现参数化或参数化程度有多高很大程度上受制于零件库的参数化程度。零件库的参数化程度不能满足装配参数化所需的要求，装配参数化也无法实现。所以，要实现液压缸的参数化，就要先打好零部件参数化的基础。 在机械设计中常常会用到很多标准件，标准件的一个重要特点是外型特征类似性大，且利用率高。对于这些零件Pro/ENGINEER引入了Family Table 模式。这样，在制作标准件或具有标准件特征的一些零部件时，工程师就不用再逐一创建每一个零件了，只要明了该零件群的异同处事先创建一个具有代表性的零件原型，以编辑族表（Family Table）的方式，将相异的尺寸、特征、参数等变化性项目填入此表内，系统就会自动读取此表内容再一一产生每一个零件。这就相当于建立了一个零件库。其流程如图3-6所示。
执行Family Table功能
再生成功 建立族表最重要的一个步骤是将上一步建模时尺寸的类型由数值型转变为字符型。这里需要说明的一点是，在建模时，我们采用了Modify这个命令来实现尺寸驱动，但在这个模式下，尺寸仍然是属于数值型的，要建立能由族表驱动的实体模型必须选取字符型的参数，可以通过Modify →Dimcosmetics赋予尺寸变量名，然后才能将这些尺寸加入到族表中进行编辑。实际上，每一个尺寸生成时都具有两个类型，只是数值型的值是
图3-6 建立零件库流程图
建造普通零件或组件 填入例证零件名称 决定欲变化之对象 如尺寸、特征等
校验
完成 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计
天津理工大学本科毕业论文说明书 4 用户在进行Modify操作时输入的，而字符型的参数名则是尺寸在生成时，系统随机赋予的。这样，很不利于用户的识别，也不利于将来程序的调用。 给变量起名时，最好能按照工程上的习惯起名，或以易识别为原则起名，方便零件库的共享和分工合作的实现。 下面，以液压缸中的缸头为例说明建立族表的方法： 步骤一：打开已建好的零件模型gt.prt。 步骤二: Modify → Dim Cosmetics → Symbol，如图3-7所示。选取任一尺寸,在提示行中输入要赋予该尺寸的变量名,回车后,继续下一个尺寸的选取、命名，直到相异的尺寸、特征、参数等变化性项目全部命名为止。
步骤三: 进入Family Tab，界面如图3-8所示，点击 选取相异的尺寸、特征、参数等变化性项目，也就是上一步命名的变量。这里，可以不用把上一步命名的所有尺寸都选中，因为一些尺寸之间可以通过关系式控制。这一步是将这些项目加入到族表里，使它们成为驱动零部件库尺寸改变的项目。 步骤四：进入Pro/TABLE中记录入缸头尺寸系列，点击 添加新项，随后，按着参数
图3-7 Symbol菜单 图3-8 Family Tab界面 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 5 名输入不同零件对应的数值，完成零件族表的建立。 步骤五：保存。 其余零件库的建立步骤相同。 缸头（如图3-9）是液压缸中比较复杂的零件之一，在这个例子里Pro/ENGINEER的参 数化功能将可以体现在将复杂建模简单化上。
3.2.3 参数化装配 装配参数化是通过用Pro/ENGINEER的自身程序模式Pro/Program实现接受缸径这一驱动参数并自动搜索相应的族表找到相应子零部件按照参数装配关系装配出相应的法兰联接液压缸。Pro/ENGINEER中的装配思想是以相互配合的两个零件的位置关系确定的。包括配合、对齐、插入、点在线上、点在面上、坐标对齐、相切和边界在面上等八种关系。与相互间的距离没有数值上的固定关系，因此，可以实现全部零件更换后的准确装配。 下面，将本设计中用到的命令简单介绍一下： 1.定义变量的命令 在Pro/ENGINEER中有三种变量：数值型（NUMBER）、 字符型（STRING）、是非型（YES_NO）型。 格式是：变量名 变量类型 如： GANGJING NUMBER 就是定义了GANGJING 为数值型变量。 GANGJING STRING 就是定义了GANGJING 为字符型变量。 GANGJING YES_NO 就是定义了GANGJING 为是非型变量。
图3-9 缸头效果图 图3-9 缸头效果图 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计
天津理工大学本科毕业论文说明书 6 2.输入给定数值的命令——INPUT 在Pro/ENGINEER中引号包含的字符将会出现在提示行中，在提示行中的字符系统不但不会区分大小写，甚至连语法也不会检查。除开这种情况，Pro/ENGINEER就不再区分大小写，而语法一旦出错系统则会自动提示。 让用户从提示行输入数值的格式为： INPUT ……………… END INPUT 省略号处是提示行将显示的内容，变量定义和提示行字符将在此输入。如： INPUT GANGJING NUMBER “PLEASE EHTER THE GANGJING（100，160，220）:” END INPUT 将来执行带该程序段的程序时,信息提示区中将会出现（如图3-10所示）
可以看见,引号内的字符出现在了信息提示区的提示行上,需要输入的值就是程序中,提示行上定义的变量。 3.条件命令——IF 这个语法的逻辑和C语言等高级语言的条件语句相似，其格式为： IF ……………… ELSE ……………… ENDIF 省略号间为执行条件和执行内容，理论上说只要语法没有错误，使用者想嵌套几层IF……ELSE语句都可以，要嵌套几层ELSE语句也都可以。不过嵌套越多维护起来越复杂复杂，且容易发生错误。 这个命令除了具有C语言等高级语言的条件语句具有的功能外还可以用来更改特征或选择某个特征是否出现，让整个设计更具有弹性! 如设计中： IF TYPE==CT
图3-10 信息提示框 基于Pro/ENGINEER的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 7 …………………… ELSE …………………… ENDIF 4.函数间传递参数命令——EXECUTE 这个命令只能在装配模式（Assemble）中能使用，在零件模式下则不能使用，这是使用者在使用之前必须先记得的。EXECUTE 命令的功能在于为装配件中的输入变量与零件中的变量或是子装配中的变量提供一个连接的桥梁。对于EXECUTE 命令中所传递的变量只能是相邻一层的关系，不能跳过相邻的关系而传递，如图3_11所示
在使用EXECUTE命令时，装配文件中所设置的变量，在想改变的零文件一样要有相对应的变量名称。因此，在设置时，最后都要设置成相同的变量名称。 这仅是出于EXECUTE这个命令的要求，但如果在装配文件中设置的变量和需调用的零件文件中的对应变量有相同的变量名称，会使装配文件和零件文件之间传递参数的效果更好。 这个命令让我产生这么一个设想：当我们将几个参数作为驱动参数时，我们可以把一些参数作为用户给定值而非标准值，这些值则可以由EXECUTE命令传递给零件文件。 这个命令的格式是： 在装配文件中： EXECUTE PART 零件文件名 A1（零件文件的变量名）=A1（装配文件的变量名） END EXECUTE 在零件文件中（接受装配文件过来的参数的对应部分）： INPUT A1 END INPUT 在这里，零件文件中就不再出现提示行语句的输入。
装配文件 子装配文件I 子装配文件II 零件文件I 零件文件II 可以传递参数
不能传递参数
图3-11 EXECUTE 命令
