液压缸毕业设计

毕业设计液压缸的设计学生姓名：指导教师：所系与专业机械分院数控专业班级136所在学期学号29110416200年月日-I-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AbstractHydrauliccylinderwillbeabletoprovidethehydraulic-mechanicalenergyconversiondevicecalledactuators.Workisadirectimplementationofcomponents,fromthepointofviewofenergyconversion;itistheroleofthehydraulicpumpopposite.Accordingtoenergyconversionintheformofimplementationofthethreecomponentscanbedividedintotwocategories:hydraulicmotors,hydrauliccylinders,hydraulicmotorsandswing,whichmayalsobesaidswinghydrauliccylinder.Hydraulicmotoristhecontinuoustorqueandrotationalmovementofthehydraulicactuators,andhydrauliccylinderisareciprocatinglinearmotionandtheoutputofthehydrauliccomponents.Andthisstatementisthehydrauliccylindersfortheworkingenvironmentandjobrequirementsofhydrauliccylinderstodeterminethepressureandworkload,todeterminethecylinderdiameter,thicknessanddiameteroftherod.Accordingtothehydrauliccylinderpartsofthejobrequirementsidentifiedpartsoftheprocess,accordingtopartsoftheaccuracyofdeterminingpartsprocessingmethods,andgenerateprocesscard,completetheprocessingparts.Keyword:hydrauliccylinder,mechanicalenergy,torque,theimplementationofcomponents-II-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……………………………………22.1液压缸的类型及结构形式……………………………………………………22.2液压缸的组成…………………………………………………………………4第3章液压缸的设计………………………………………………………………103.1简介……………………………………………………………………………103.2液压缸的设计…………………………………………………………………103.2.1缸筒的设计………………………………………………………………123.2.2活塞杆的设计……………………………………………………………14结论……………………………………………………………………………………18参考文献………………………………………………………………………………19致谢……………………………………………………………………………………20-1-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。如组合机床、机械加工自动线。（5）特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。在本次设计过程中，得到了无锡职业技术学院机械分院李坤老师的悉心指导和大力支持。在此，对她表示衷心的感谢！由于资料缺乏，时间仓促，加上设计者本人水平有限，毕业论文中不足之处在所难免，敬请批评指正。-2-第2章液压传动系统的执行元件——液压缸2.1液压缸的类型及结构形式液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。图2-1空心活塞式液压缸结构1、15-活塞杆2-堵头3-托架4、7、17-密封圈5-排气孔6-导向套8-活塞9-锥销10-缸筒11-压板12-钢丝环13、23-纸垫14-排气孔16、25-压盖18、24-缸盖19-导向套20-压板21-钢丝环22-锥销空心活塞式液压缸如上图2-1所示。它由缸筒10，活塞8，活塞杆1、15，缸盖18、24，密封圈4、7、17，导向套6、19，压板11、20等主要零件组成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销9、22与空心活塞杆连接，并用堵头2堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环12、21，用于阻止压板11、20向外移动，从而通过螺栓将缸盖18、24与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，-3-造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔5、14，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=q/A3F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=q/A3F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸------以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸双活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2单边有杆，双向液压驱动，u1〈VU2，F1〉F2伸缩液压缸------双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合液弹簧复位液压缸------单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力-4-压缸增压缸------由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸------活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D^2-d^2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角300度双叶片液压缸W=4q/（b（D2-d2）T=p（D^2-d^2）b/4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角150度注：b—叶片宽度；D—叶片的底端、顶端直径；w—叶片轴的角速度；T--理论转矩2.2液压缸的组成从以上液压缸的结构形式上可知：液压缸可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置五大部分。(1)缸体组件缸筒组件有缸筒和缸盖组成。缸筒和缸盖的连接形式与其工作压力有关。当工作压力p10MPa时,缸筒使用铸铁；工作压力p20MPa时，缸筒使用无缝钢管；工作压力p20MPa时，使用铸钢或锻钢。以下是几种常见的缸筒与缸盖的联接形式：图2-2(a)所示为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。图2-2(b)所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图图2-2缸筒和缸盖结构(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式-5-2-2(c)所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图2-2(d)所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图2-2(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。由此可见，缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒，还要求有良好的焊接性能。为了能够最大限度的满足用户对产品性能的需求和产品设计的经济合理以及保证工人人身和设备安全，改善操作者工作环境，洛阳强力液压股份有限公司所生产的液压缸缸筒毛坯件选择由专业厂方提供内圆已经过衍磨和外圆已加工的高精度冷拔无缝钢管，能满足以下要求：a、缸筒内径的圆度和圆柱度可选取8级。b、缸筒端面的垂直度选取7级精度。c、缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选取6级精度的细牙螺纹。(2)活塞组件活塞组件有活塞、活塞杆和连接件等组成，活塞与活塞杆连接形式决定于工作压力、安装形式、工作条件等。由于活塞在缸筒内作往复运动，必须选用优质材料。对于整体式活塞，一般采用３５号钢或４５号钢；装配式的活塞采用灰口铸铁、耐磨铸铁或铝合金等材料，有特殊要求时可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙等耐磨套，以延长活塞的使用寿命。活塞杆无论是空心的还是实心的其材料常采用３５号钢或４５号钢等材料，当冲击振动很大时，也可采用５５号钢或４０Cr钢。图2-3所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式：图2-3(a)所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图图2-3(b)和(c)所示为卡环式连接方式。图2-3(b)中活塞杆5上开有一个环