液压缸设计说明书.doc

佳木斯大學

机械设计制造及其自动化专业
（卓越工程师）
阐明书
题 目
单杆活塞式液压缸设计
学 院
机械工程学院
专业
机械设计制造及其自动化（卓越工师）
成员
曾瑶瑶、王健跃、杨兰、沈宜斌
指引教师
臧克江
完毕日期
6月
佳木斯大学机械工程学院
目 录
设计规定 II
第1章 缸设计 1
液压缸类型和构造型式拟定 1
构造类型 1
局部构造及选材初选 1
液压缸重要尺寸拟定 2
液压缸筒内径D拟定 2
活塞杆直径d拟定 2
缸筒长度拟定（如图1-3） 3
导向套设计 3
活塞及活塞杆处密封圈选用 4
缓冲装置设计计算 4
第2章 强度和稳定性计算 7
缸筒壁厚δ和外径D1计算 7
缸底厚度δ1计算 7
活塞杆强度计算 7
致 谢 8
参照文献 9
设计规定
设计单杆活塞式液压缸；系统压力：10MPa；系统流量：100L/min；液压缸行程：450mm；速度：30mm/s；液压缸输出力：5000N；油口尺寸：M24*，且两油口尽量在缸筒缸底侧；液压缸与外界联接方式缸底固定，活塞杆为耳环联接。
第1章 缸设计
液压缸类型和构造型式拟定
构造类型
1、采用单作用单杆活塞缸；
2、液压缸安装形式采用轴线固定类中头部内法兰式安装在机器上。法兰设立在活塞杆端缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。液压缸工作时，安装螺栓受力不大，重要靠安装支承面承受，因此法兰直径较小，构造较紧凑【1】。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。并且压力机工作时作用力是推力，则采用图1-1安装形式。
图1-1 安装形式
局部构造及选材初选
1、缸筒材料采用45号无缝钢管（如图1-2）；
图1-2 缸筒设计
2、缸底材料：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接【2】；
3、缸盖：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；
4、缸体与外部链接构造为刚性固定：采用头部内法兰式连接；
5、活塞：活塞采用铸铁；
6、活塞杆：活塞缸采用45号钢，设计为实心；
7、排气装置：在缸筒尾端采用组合排气塞；
8、密封件选用：活塞和活塞杆密封件采用O形密封圈加挡圈【3】。
液压缸重要尺寸拟定
液压缸筒内径D拟定
依照液压缸供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算：
式中：q---系统流量，单位为m3/s；
v---活塞杆运动速度，单位为m/s
依照设计规定，取F为5000N，P为10Mpa并代入公式，则
活塞杆直径d拟定
依照提供系统压力P=10MPa，查阅机械设计手册【2】查得速比φ=。带入公式由公式
求得活塞杆直径 d= m=120 mm。
缸筒长度拟定（如图1-3）
图1-3 缸筒简图
(1)最小导向长度H
H≥L20+D2=45020+2502= mm
式中：---油缸最大工作行程
---缸筒内径
(2)导向套滑面长度
(3)活塞宽度
(4)导向套与活塞之间隔套长度
(5)缸体长度
液压缸缸体内部长度应等于活塞行程与活塞宽度和【4】。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖厚度，普通液压缸缸体长度不应不不大于缸体内径D20-30倍。
缸体内部长度l0=L+B=450+150=600 mm。
缸体长度l≤20~30D=5000~7500 mm
导向套设计
间隙：120×%= mm
厚度：120×10%=12 mm
轴向长度：125×25%=30 mm
活塞及活塞杆处密封圈选用
活塞及活塞杆处密封圈选用【5】，依照密封部位、使用压力、温度、运动速度范畴不同而选取不同类型密封圈。惯用密封圈类型有O形圈、Y形圈、V型和活塞环【6】。
O形圈构造简朴，密封性好，安装空间小，摩擦力小，易于制造，因此应用较广，但运动速度不能太大。
Y形圈合用于压力在20MPa如下、来回速度较高液压缸，密封性能可靠。
V形圈耐高压性能好，耐久性也好，缺陷是安装空间大，调节困难，摩擦阻力大，只合用于运动速度较低液压缸。活塞环寿命长，不容易损坏，常惯用在不便于拆卸液压缸中，缺陷是泄漏较大，必要成组使用，加工工艺比较复杂，因此成本较高【7】。
图1-4 O形圈示意图
由于本设计中液压缸工作压力为10 MPa，速度范畴<