液压缸设计
《液压与气压传动》课程设计指导书
选题：液压缸设计
适用专业：08机电
一、设计目的
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。
为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。
二、设计要求
1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。
2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式不必进行推导，但应注明公式中多符号的意义，代入数据得出结果即可。
3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。
4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。
5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。
三、设计任务
设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题，避免重复。
四、设计依据和设计步骤
油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。
油缸的设计内容和步骤大致如下：
1、液压缸类型和多部分结构的选择。
2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。
3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各连接部分的强度计算。
4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。
5、整理设计说明书。绘制工作图。
应该指出，不同类型和结构的油缸，其设计内容量是不同的，而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。
五、结构型式的确定
1、结构初型：
根据设计原始依据和设计任务书，查阅有关参考资料设计或选择油缸的结构初型（画图附于说明书中）。
液压缸的安装形式很多，但大致可分为两类：
1）轴线固定类
这类安装形式的液压缸在工作时，轴线位置固定不变。机床上的液压缸大多是采用这种安装形式。
（1）通用拉杆式
在两端缸盖上钻出通孔，用双头螺杆将缸和安装座连接拉紧。一般用于短行程、压力低的液压缸。
（2）法兰式
用液压缸上的法兰将其固定在机器上。法兰设置在活塞杆端的缸头上，外侧面与机械安装面贴紧，这叫头部外法兰式。由于液压缸工作时反作用力的作用，安装螺栓承受液压力的拉伸作用，因而安装螺栓的直径较大，并且要求强度计算。
法兰设置在活塞杆端的缸头上，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，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。
法兰设置在缸的底部，与机械安装面用螺栓紧固，这叫尾部法兰式。这种安装形式使液压缸悬伸，安装长度较大，稳定性差。
（3）支座式
将液压缸头尾两端的凸缘与支座紧固在一起。支座可置于液压缸左右的径向、切向，也可置于轴向底部的前后端。径向安装时，安装面与活塞杆轴线在同一平面上，液压缸工作时，安装螺栓只承受剪切力；切向和轴向安装时，活塞的轴线与支座底面有一定的距离，安装螺栓既受剪切力，又承受因存在倾翻力矩而产生的弯曲力。切向安装时倾翻力矩比轴向安装时要小一些。
对于支座安装形式，GS3766—83的2.2.2条规定：“支座式液压缸如不采用键或销承受剪切力时，则底脚固定螺栓必须经受全部剪切力而不致引起危险”。
2）轴线摆动类
液压缸在往复运动时，由于机构的相互作用使其轴线产生摆动，达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸，安装形式也只能采用使其能摆动的铰接方式。工程机械、农业机械、翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形式。
（1）耳轴式
将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内，使液压缸轴线能在某个平面内自由摆动。
耳轴设置在液压缸头部的叫头部耳轴式。这种安装形式的液压缸，摆动幅度较小，但稳定性较好。
耳轴设置在液压缸尾部的尾部耳轴式。这种安装形式的液压缸，摆动幅度较大，但稳定性较差。
耳轴设置在液压缸中部的叫中间耳轴式，其摆动幅度和稳定性一般。
（2）耳环式
将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起，使液压缸能在某个平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部，可以是单耳环，也可以是双耳环，还可以做成带关节轴承的单耳环或双耳环。
（3）球头式
将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起，使液压缸能在一定的空间锥角范围
内任意摆动。这种安装形式自由度大，但稳定性差。船舶起货吊杆液压缸多用这种形式。
应该指出，轴线摆动安装的液压缸往往工作时都是倾斜的，随着活塞杆的逐渐伸出，轴线与水平面的夹角也逐渐变化，其工作出力随着夹角的变化而变化，因此，计算液压缸的有效工作出力时，一定要以夹角处于最小时能推动的负载为依据。
2、局部结构初选
根据设计条件，查阅资料确定油缸各零件的结构、材料及联接方式。（画简图附于说明书中）
1）缸筒的结构设计
缸筒的两端分别与缸盖相连，构成密闭的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关。设计缸筒的结构时，也应该一起加以考虑。
缸筒是液压缸的主体，其余零件装配其上，它的结构形式对加工和装配有很大影响，因此其结构必须尽量便于装配、拆卸和维修。
缸筒与缸盖、缸底的连接形式很多，不少于60多种，把他们按连接方法分类，大致有以下几种。
（1）法兰连接
缸筒端部设计有法兰，用螺栓将其与端盖连接起来。法兰连接结构简单，加工和装拆都很方便，只是外形尺寸和重量都较大。法兰与缸筒为整体式（见图1-a）的多为铸件和铸件缸筒，加工余量较大，浪费材料；焊接法兰式（见图1-b）多为钢质缸筒，将无缝钢管制成的缸筒与法兰焊接在一起，其焊缝要进行强度计算。法兰连接是液压缸中使用最普遍的结构形式。
图1 缸筒与端盖（或缸底）的连接形式
（2）螺钉连接
将缸盖用螺钉固定在缸筒端部（见图1-c）。这种连接方式简单，但因缸筒壁薄，需要数量较多的螺钉才能承受液压力。这种方式多用于柱塞液压缸和低压液压缸。
（3）外螺纹连接
这种方式装拆方便，但需要专用工具。它使缸筒端部结构复杂化，螺纹要与缸筒的内径同心。螺纹对缸筒壁厚尺寸要求不大，很适合无缝钢管做缸筒的液压缸。密封槽一般都设置在缸筒端面或端盖上，以免削弱缸筒强度。为了防止螺纹因冲击震动而松动，往往增加锁紧螺母或紧定螺钉，如图1-d所示。
（4）内螺纹连接
在缸筒端部加工出内螺纹和退刀槽，虽然会削弱缸筒强度，而且螺纹与缸筒要求同心，但其结构紧凑，外形美观，不易损坏。连接螺纹可以设计在端盖上，也可以用螺纹压圈紧固，如图1-e所示。
（5）外卡键连接
这种连接的强度好，结构紧凑，重量轻，装拆容易，但缸筒端部要切出卡键槽，使强度有所降低。外卡键一般由两个半环卡键组成，固定卡键可以用卡键帽，如图1-f所示。
（6）内卡键连接
这种连接方式的优缺点同外卡键差不多，但装拆不便。为了便于装拆，卡键一般由三瓣组成，第三瓣的剖切口平面必须与轴线平行，否则是装不进去的。装配卡键时，端盖外端面不能高出卡键槽，装好卡键后，端盖才能装到位，如图1-g所示。卡键与卡键槽的配合精度要适当，间隙过大，缸筒卡键槽处会因受到冲击而产生剪切破坏。
（7）弹性卡圈式
弹性卡圈有孔用弹性卡圈和钢丝弹性卡圈两种，如图1-h和图1-i所示。由于它们都是标准件，因此使用方便，装拆容易。但因厚度较薄，只能用于中低压缸筒上。
（8）焊接式
如图1-j所示，将端盖直接焊在缸筒上，强度高，制造简单，但容易引起焊接变形，维修时需破坏端盖才行。
（9）销钉式
如图1-k所示，将端盖装入缸筒后，相配钻铰，装上销钉。这种连接方式简单方便，但销钉承受的剪切力较大，要校核强度和销钉数量。
（10）拉杆式
如图1-l所示，起结构简单，工艺性好，通用性大，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响密封效果，只适用于中低压液压缸。
除了缸筒与缸盖和缸底的结构形式外，安装液压缸时，如结构允许，进出油口位置必须在最上面。液压缸必须装成使其能自动放气或装有方便的放气口。缸筒上的进出油口和排气阀的阀座，一般都焊接在缸筒的最上面，以利于安装和空气的排除。
2）缸筒的材料
缸筒常用20、35、45号无缝钢管，当缸筒上需要焊接缸底、耳轴或管接头时，多采用35号钢管。在承受的负载很大时，如液压支架中的立柱等，常用低合金无缝钢管，如27SiMn和30CrMnSi等。
3）缸底
缸底的材料常用35号或45号钢。缸筒采用无缝钢管时，缸底与缸筒多采用焊接结构，它的特点是结构紧凑，加工简单，工作可靠，但容易产生焊接变形。通常缸底上口与缸筒内孔间采用过渡配合，以限制焊接后的变形。除焊接结构外，缸底与缸筒可采用螺纹连接、半环连接和法兰连接等多种连接方式。要根据具体设计要求灵活选择。
4）缸盖
缸口部分一般由密封圈、导向套、防尘圈和锁紧装置等组成，用作活塞杆的导向和密封等。缸孔和活塞杆直径不同，缸口部分的结构也有所不同，缸盖与缸筒的典型连接结构有，外螺纹连接，它的外径小，质量轻，但结构工艺性较差；内半环连接，内卡环常由三个半环组成，其结构简单而且紧凑，拆装也较方便，但缸壁上的环槽削弱了缸筒的强度；法兰连接，特点是结构简单而且紧凑，拆装和加工容易。缺点是外形和质量都比较大；钢
丝连接，这种连接方式的结构最简单、紧凑，已逐渐被推广使用。值得注意的是缸盖与缸筒的连接很少采用焊接结构。
缸盖材料一般用35、45号钢锻件。当缸盖兼作导向套时，应采用铸铁并在其工作表面堆焊青铜，黄铜或其它耐磨材料，导向套也可单独制成后压入缸盖内孔。
5）缸体与外部的连接结构
油缸依与机器的设置与固定方式可分为两大类：
a、刚性固定：采用底座或法兰连接
b、铰接固定：采用耳环或铰轴
油缸的安装一般是通过两端的耳环或中部铰轴与工作机构连接。缸底耳环通常做成整体或焊接。活塞杆耳环可做成整体或采用焊接或螺纹连接。铰轴可根据工作机构的要求焊接在缸体的头部、尾部或任意中间位置，其中以头部铰轴对活塞杆的弯曲作用最小。耳环与铰轴的材料可采用45号钢或ZG35铸钢。
6）活塞
活塞材料通常用钢或铸铁，也有用铝合金制成的，它的结构上主要考虑的问题是：活塞与缸筒的滑动和密封，活塞与活塞杆之间的连接与密封。
7）活塞杆
活塞杆是油缸的主要传力零件，必须有足够的强度和刚性。活塞杆有空心和实心两种结构。空心活塞杆的一端留有透气孔，使焊接和热处理时能排出热气。实心活塞杆的材料多用35、45号钢，空心活塞杆一般用35、45号无缝钢管。有特殊用途的油缸（如液压支架）应按照使用条件来选定材料、结构和尺寸。活塞杆头部与工作机械的连接，根据不同的要求，选择符合要求的结构型式。
8）缓冲装置
一般的油缸可以不考虑缓冲要求。当活塞的运动速度很高和运动部分质量很大时，就有很大的惯性力。如果活塞在行程终端与缸底（或缸盖）产生机械碰撞，会出现冲击和噪声，甚至导致油缸、管路以及阀类元件的破坏，为了防止或缓和这种冲击，可以在液压回路中设置减速阀和制动阀，使活塞减速制动，也可在液压缸内部设置缓冲装置。
9）排气装置
液压系统在安装过程中或长时间停止工作之后会渗入空气，油中也会混入空气，由于气体具有较大的可压缩性，将使油缸工作中产生振动、颤抖和爬行，并伴随有噪声和发热等系列不正常现象。因此在设计油缸结构时，要保证能及时排除积聚在缸内的气体。
一般利用空气比重较油轻的特点，在油缸内腔的最高部位设置进出油口或专门的排气装置如排气螺钉、排气阀等，使积聚于缸内的气体排出缸外。
图2 排气装置的形式
排气装置的形式和结构见图2，一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞（图c 、e ）由螺纹与缸筒或端盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面空隙中挤出并经斜孔排出缸外。这种排气装置简单方便，但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气塞后不能密封，会造成外泄漏。组合排气塞一般由螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面而排出空气。锥阀可以采用图a 所示的锥面密封，也可以采用图b 所示的锥面密封，还可以采用图g 所示的钢珠密封。后两种排气密封形式对高压缸比较适用。
10）耳环和铰轴
耳环和铰轴是液压缸的安装连接零件，见图3，液压缸的全部出力和负载重力 全靠耳环或铰轴承载或传递，所以要保证其有足够的强度。
图3 耳环和铰轴的形式
a ）不带衬套单耳环
b ）带衬套单耳环
c ）球铰形单耳环
d ）、
e ）、
f ）铰轴
一般情况下，不带衬套的单耳环尺寸d R =，R L 2.1=，d b )4.12.1(-=；带衬套的单耳环尺寸d R 2.1=，其余同不带衬套的；球铰型单耳环尺寸d R 4.1=，R L 2.1=，d b )4.12.1(-=，铰轴尺寸d L =。
11）油口
油口有油口孔和油口连接螺纹。油口孔是压力油进出的直接通道，如果孔小了，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的负载能力。
油口孔大多数属于薄壁孔（孔的长度与直径之比5.0/≥d l 的孔）。通过薄壁空的流量按下式计算
p p
CA p p p CA
Q ?=-=2)(221 式中 C ——流量系数，接头处大孔与小孔之比大于7时为0.6—0.62，小于7时为0.7—
0.8。
A ——油孔的截面积 ρ——液体的密度 1p ——油孔前腔压力 2p ——油孔后腔压力
从式中可见，C 、ρ是常量，对流量影响最大的因素是油孔的面积A 。根据此式，可以求出孔的直径大小，以满足流量的需要，从而保证液压缸的正常工作运动速度。
12）密封件的选用 （1）对密封件的要求
在液压元件中，液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊液压缸，如摆动液压缸等。液压缸不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度的适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装拆，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类，有O 形、Y 形、U 形、V 形和Yx 形等。除O 形外，其他都属于唇形密封件。
（2）O 形密封圈的选用
液压缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是O 形密封圈。
（3）动密封部位密封圈的选用
由于O 型密封圈用于往复运动存在起动阻力大的缺点，所以用于往复运动的密封件一般不用O 形圈，而使用唇形密封圈或金属密封圈。
液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支撑座（或导向套）的密封等。
活塞环是具有弹性的金属密封圈，摩擦阻力小，耐高温，使用寿命长，但密封性能差，内泄漏量大，而且工艺复杂，造价高。对内泄漏量要求不严而要求耐高温的液压缸，使用这种密封圈较合适。
V 形圈的密封效果一般，密封压力通过压圈可以调节，但摩擦阻力大，温升严重。因其是成组使用，模具多，也不经济。对于运动速度不高、出力大的大直径液压缸，用这种密封圈较好。
U 形圈虽是唇形密封圈，但安装时需用支撑环压住，否则就容易卷唇，而且只能在工作压力低于10MPa 时使用，对压力高的液压缸不适用。
比较而言，能保证密封效果，摩擦阻力小，安装方便，制造简单经济的密封圈就属Yx 型密封圈了。它属于不等高双唇自封压紧式密封圈 ，分轴用和孔用两种。
六、确定基本参数
液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D 、缸的长度L 、活塞杆直径d,主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。
1、液压缸工作压力的确定
液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确定。对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，采用的压力范围也不同。设计时，液压缸的工作压力可按负载大小由附表7确定，也可按液压设备类型参考附表10 来确定。
2、缸筒内径
对于负载较大的工程、矿山机械用的油缸，在系统给定的工作压力情况下，常以保证油缸有足够的牵引力，能驱动工作负载为确定缸筒内径的重要条件，如果尚有运动速度要求时，则往往在校核时通过选择适当流量油泵的办法来解决。
但是当系统的工作压力尚未确定的时候，必须首先根据负载的大小合理地选择油缸的工作压力（见附表7），选定的工作压力应符合GB2346-80的规定值。（见附表1）
当无杆腔进压力油驱动负载时，液压缸的直径D 与负载F 、工作压力p 的关系可得：
R d p D p p F m =+-=
ηπ
])[(4
2020
由此得缸筒内径
200)(4p p d p p p R
D m ---=ηπ （m ）
式中P ——工作压力（Pa ）；
0P ——回油背压（Pa ），若回油直接通油箱，可取0P ≈0；
m η——机械效率，考虑密封件的摩擦阻力损失，橡胶密封通常取92.0=m η； d ——活塞杆直径（m ）
，通常D d )7.0~2.0(= 。 由上式计算所得的缸筒内径，需按GB2348-80规定的液压缸内径尺寸系列圆整成标准值。（见附表2）
3、活塞杆直径
油缸内径确定后，若单杆活塞缸的双向运动有一定速比要求时，可按速比?的关系式求出活塞杆的直径为
D d ?
?1
-=
(m) 式中的?值可根据附表11的推荐值选取。
对于一般无速比要求的油缸，也可按下式初步定出活塞杆直径
D d )5
1
~31(= （m ）
以上计算所得的活塞杆直径，均需按GB2348-80规定的活塞杆外径尺寸系列圆整成标准值。（见附表3）
4、液压缸壁厚
计算公式：
t=PD/200S
t=管壁厚（最小厚度）mm P=最大压力，kg/cm2 D=管内径，m
S=δ/5安全系数δ=抗拉强度最低值
例：油缸用料45#，抗拉强度58kg/cm2，最大压力64MP ，管内径40MM ，则最小壁厚t 是
多少？
t=(640X40)/(200X11.6) t=11mm
5、最小导向长度
当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度（如图4所示），若导向长度太小，将使油缸因间隙引起的初始挠度增大，从而影响油缸的工作稳定性。对于一般油缸，其最小导向长度H 应满足下式要求
2
20D L H +≥ (m)
式中 L ---油缸最大工作行程 (m)
D ---缸筒内径 (m)
一般导向套滑面的长度A,在缸筒内D ＜80mm 取缸筒内径D 的1.6～1.0倍; 在缸筒内径D >80mm 时则取活塞杆直径的0.6～1.0倍。 活塞宽度B 取缸筒内径D 的0.6～1.0倍,
为了保证最小导向长度而过份地增大导向套长度和活塞宽度都是不适宜的。最好的方法是在导向套与活塞之间装一隔套K ，其长度C 由所需的最小导向长度决定。采用隔套不仅能保证最小导向长度，而且可以扩大导向套及活塞的通用性。
)(2
1
B A H
C +-=
七、强度和稳定性计算 1、 缸筒壁厚和外径计算。
缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当10/≥δD 时为薄壁，壁厚按下式进行校核
]
[2σδD p y ≥
式中，D 为缸筒内径；y p 为缸筒试验压力，当缸的额定压力a n MP p 16≤时，取y p =1.5n p ；而当a n MP p 16>时，取y p =1.25n p ；][σ为缸筒材料的许用应力，][σ=n b /σ，b σ为材料抗拉强度，n 为安全系数，一般取n =5。
当10/<δD 时，壁厚按下式进行校核
)13.1][4.0][(2--+≥y
y
p p D σσδ
在壁厚和内径确定的基础上，求出缸筒的计算外径，然后圆整为标准外径。 2、缸底厚度
1）如图（a ）所示的平底缸底，按下式计算：
]
[433.021σδs
p D ≥
2）如图（b ）所示的带孔的平底缸底，按下式计算：
图4 液压缸最小导向长度
]
)[(433.02
2
1σδk s d D D p D -≥
（a ） （b ） （c ） 图5 几种缸底结构
3）如图（c ）所示的半球形缸底，按下式计算：
]
[41σδs
Dp ≥
式中 2D ——缸底止口内径（m ）；
[σ]——缸底材料的许用应力，);(][a b p n
σ
σ=
b σ——缸底材料抗拉强度（Pa ）； n ——安全系数，3≥n
其它符号意义同前。算得的缸底厚度按有关标准的规定系列选取。
3、活塞杆强度和液压缸稳定性计算 1）活塞杆强度计算
活塞杆的直径d 按下式进行校核
]
[4σπF
d ≥
式中，F 为活塞杆上的作用力；
][σ为活塞杆材料的许用应力，][σ=4.1/b σ。
2）液压缸稳定性计算
活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F 不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载k F ，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。k F 的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆稳定性的校核依下式进行
k
k n F
F ≤
式中，k n 为安全系数，一般取k n =2~4。
当活塞杆的细长比21/φφ>k r l 时 2
22l
EJ
F k πφ=
当活塞杆的细长比21/φφ≤k r l 时
22)(1k
k r l a fA
F φ+=
式中，l 为安装长度，其值与安装方式有关，见表1；k r 为活塞杆横截面最小回转半径，
A J r k /=；1φ为柔性系数，其值见表2；2φ 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表1；E 为活塞杆材料的弹性模量，对钢取211/1006.2m N E ?=；J 为活塞杆横截面惯性矩；A 为活塞杆横截面积；f 为由材料强度决定的实验值，α为系数，具体数值见表2。
表1 液压缸支承方式和末端系数2φ的值
表2 f 、α、1φ的值
4、连接零件的强度计算
对于重要的液压缸，它的各部分连接零件都应进行强度计算。 1）缸筒和缸底焊缝强度的计算
如图6所示，其对接焊缝的应力为：
][)(42
22δη
πδ≤-=d D F
e
式中F
——液压缸最大推力（N ）；
η——焊接效率，取η=0.7； ][σ——焊缝的许用应力（Pa ）； 图6焊接缸筒和缸底
n
b
σσ=
][，当采用T422焊条时，
)(1042005a b p ?=σ，取安全系数n=3.3~4。
2）缸盖连接螺纹的强度计算
如图7所示，缸筒和缸盖采用螺纹连接时，其强度计算如下：
螺纹处的拉力和剪应力分别为： 图7 螺纹连接的缸体
)()
(221a p D d KF
-=
πσ )()
(4.04411
01a p D d d KFd K -=
τ
其合成应力和强度验算公式为 ][322στσσ≤+=n
式中0d ——螺纹外径；
1d ——螺纹内径。采用普通螺纹尺寸时，可近似地按下式计算，t d d 22.101-=（t 为
螺距）；
1K ——螺纹内摩擦系数（2.0~07.01=K ），一般取12.01=K ； K ——螺纹预紧力系数，取5.1~25.1=K ；
][σ——缸筒材料的许用应力（Pa ），，安全系数5.2~2.1=n ，s σ为缸筒材料的屈服极
限（Pa ）；
F ——液压缸最大推力（N ）； D ——缸筒内径（m ）。
3）缸盖连接螺栓的强度计算
缸盖与缸筒采用法兰和固定螺栓连接时，其螺栓螺纹处的拉应力和剪应力分别为
)(421a p Z d KF
πσ=
)(4.03
10
1a p Z
d K F d K =
τ 其合成应力和强度验算公式为
][322στσσ≤+=n （Pa ） 以上各式中的Z 为螺栓或拉杆数量，其它符号意义同前。 4）卡键连接强度的计算
图8 卡键连接
外卡键连接见图8，卡键a-a 截面上的剪应力为
L
PD 41
=τ （N/cm 2） 卡键a-b 侧面的挤压应力为
)
2(12
1h D h PD -=
σ （N/cm 2） 缸筒危险截面（A-A 截面）的拉应力为
2
2121)(D
h D PD --=σ （N/cm 2
） 内卡键连接见图，卡键a-a 截面上的剪应力为
L
PD
4=τ （N/cm 2） 卡键a-b 侧面的挤压应力为
)
2(2
h D h PD -=
σ （N/cm 2） 缸筒危险截面（A-A 截面）的拉应力为
2
2
12
)
(h D D PD +-=σ （N/cm 2） 式中 P ——液压缸的最大出力（N ）；
1D ——缸筒外径（cm ）； D ——缸筒内径（cm ）； h ——卡键厚度（cm ）； L ——卡键宽度（cm ）。 5、缓冲装置设计计算
液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。
液压缸中使用的缓冲装置的工作原理如图9所示。最常用的是节流口可调式和节流口变化式两种。其中，节流口可调式缓冲装置在节流口调定后，工作原理上就相当于一个单孔口式的缓冲装置。
表3示节流口可调式和节流口变化式两种缓冲装置的主要性能。
图9 液压缸的缓冲装置原理
表3 液压缸中常用的缓冲装置
八、总体尺寸确定
根据上述的设计计算，确定各零部件的尺寸和总体尺寸。
1、缸筒内径、外径、筒长的确定。
2、确定缸盖的外径、内径、盖长及其它尺寸。
3、确定缸底的底厚、缸出口内径、高度等。
4、活塞杆外径、内径、长度等尺寸的确定。
5、活塞各部分尺寸的确定。
6、确定各密封件尺寸，查工具书选择密封元件及防尘圈。
7、连接件及其它零件尺寸的确定。
九、结构图设计
绘制油缸部件装配图一张，具体要求如下：
1、必须遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。
2、合理布置图面，选择适当比例尺。
3、图面干净，正确，必须能够真实、准确地表示各零件的结构。
4、标注尺寸齐全。凡是必须保证一定的配合要求的尺寸都要标注尺寸数值及相应的配合。
5、标题栏和技术要求书写工整，格式正确。
附表8
附表9
附表10
各类液压设备常用的工作压力(单位：MPa)
附表11
液压缸往复速度比推荐值
附图2
液压缸设计
第一章液压系统设计 1.1液压系统分析 1.1.1 液压缸动作过程 3150KN热压成型机液压系统属于中高压液压系统，涉及快慢速切换、多级调压、保压补压等多个典型的液压回路。工作过程为电机启动滑块快速下行滑块慢速下行保压预卸滑块慢速回程滑块快速回程推拉缸推出推拉缸拉回循环结束。按液压机床类型初选液压缸的工作压力为28Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。1.1.2液压系统设计参数 （1）合模力； （2）最大液压压28Mp； （3）主缸行程700㎜； （4）主缸速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s。 1.1.2分析负载 （一）外负载压制过程中产生的最大压力，即合模力。 （二）惯性负载 设活塞杆的总质量m＝100Kg，取△t＝0.25s (三)阻力负载 活塞杆竖直方向的自重 活塞杆质量m≈1000Kg，同时设活塞杆所受的径向力等于重力。 静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此得出液压缸在各个工作阶段的负载如表****所示。
工况负载组成负载值F 工况负载组成负载值F 启动981 保压3150×103加速537 补压3150×103快速491 快退+G 10301 按上表绘制负载图如图***所示。 F/N v/mm s-1 537 491 981 38 4.85 0 l/mm 0 l/mm -491 -981 由已知速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s和液压缸行程s=700mm，绘制简略速度图，如 图***所示。 1.2确定执行元件主要参数 1.2.1 液压缸的计算 （一）液压缸承受的合模力为3150KN，最大压力p1=28Mp。 鉴于整个工作过程要完成快进、快退以及慢进、慢退，因此液压缸选用单活塞杆式的。在液压缸活塞往复运动速度有要求的情况下，活塞杆直径d根据液压缸工作压力选取。 由合模力和负载计算液压缸的面积。 将这些直径按GB/T 2348—2001以及液压缸标准圆整成就近标准值，得:
液压缸设计
液压缸设计指导书 机械工程学院 机设教研室
一、设计目的 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。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式不必进行推导，但应注明公式中多符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题，避免重复。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各连接部分的强度计算。 4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 5、整理设计说明书。绘制工作图。 应该指出，不同类型和结构的油缸，其设计内容量是不同的，而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。 五、结构型式的确定
液压油缸设计
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： 错误!未找到引用源。— 液压缸工作腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。— 液压缸回油腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。—液压缸无杆腔工作面积 错误!未找到引用源。—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： ()212 1212 4F d p D p p p p π=---有杆腔进油并不考虑机械效率时： ()221 1212 4F 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，取错误!未找到引用源。，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2 1v v v =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 λ 1.15 1.25 1.33 1.46 2 d 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 液压缸往复速度比v λ推荐值如下表所示：
液压缸设计说明书范本
液压缸设计说明书
1 设计课题 1.1设计要求 设计一台铣削专用机床液压系统用液压缸，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开。 1.2原始数据 运动部件的重力为25000N，快进、快退速度为5m/min，工进速度为100～1200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为180mm，最大切削力为0N，采用平面导轨，夹紧缸的行程为20mm,夹紧力为30000N，夹紧时间为1s。
2 液压系统的发展概况 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。 液压系统在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。
减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展通径电磁阀以及低功率电磁阀。改进液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，经过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化能够提高工作可靠性，实
液压缸设计规范
液压缸设计规范 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
液压缸的设计计算规范
目录:一、液压缸的基本参数 1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 2、液压缸行程系列（GB2349-1980） 二、液压缸类型及安装方式 1、液压缸类型 2、液压缸安装方式 三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求 1、缸体 2、缸盖（导向套） 3、缸体及联接形式 4、活塞头 5、活寒杆 6、活塞杆的密封和防尘 7、缓冲装置 8、排气装置 9、液压缸的安装联接部分（GB/T2878） 四、液压缸的设计计算 1、液压缸的设计计算部骤 2、液压缸性能参数计算 3、液压缸几何尺寸计算 4、液压缸结构参数计算
5、液压缸的联接计算 一、液压缸的基本参数 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。 液压缸的行程系列（GB2349－1980） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 二、液压缸的类型和安装办法 液压缸的类型 对江东机械公司而言 液压缸的安装方式
液压缸组件设计说明书
晋中学院本科毕业设计 题目液压缸组件设计 院系机械学院 专业机械设计制造及其自动化姓名刘晓萍 学号0914112114 学习年限2009年9月至2013年6月指导教师李彩联职称讲师 申请学位工学学士学位 2013年05 月30 日
液压缸组件设计 学生姓名：刘晓萍指导教师：李彩联 摘要：在液压与气压传动系统中，会经常用到液压活塞缸的形式，它广泛地存在于各个领域中。通常活塞缸的组成部分是缸底、缸筒、活塞、活塞杆和端盖等主要部件。有时，在液压缸的连接处，比如缸体和缸盖法兰部分，缸盖与活塞部分，活塞与活塞杆部分等需要安装密封装置，以减少和防止外部灰尘或者内部油液的进出和泄露。缸体的运动过程中，由于惯性、速度、质量等原因，活塞在运动到行程终端时会与缸底发生碰撞，从而引起能量的损失和传动失衡，因此需要在缸体内部安装缓冲装置。此外，在必要时还需要在液压缸体的某些部位安装排气装置和防尘装置以使整个传动机构精度提高、效率提升。液压缸的设计需要根据已给数据和要求来进行，对液压缸的结构进行设计、选择、检验、制造等方面的考虑。 关键字：活塞；活塞杆；缸盖；缸体；
Design specification of the hydraulic cylinder assembly Author’s Name:Liu Xiaoping Tutor:Li Cailian ABSTRACT：The piston cylinder usually be used in the hydraulic and pneumatic drive system,the main part of the piston cylinder is bottom, cylinder, piston, piston rod and cover. To prevent the working medium to the outside of the cylinder or by a high-pressure chamber to the low pressure chamber leakage, a seal between the cylinder cover, piston and piston rod, piston rod with end caps, piston and cylinder device. The outside of the end cap is also equipped with dust-proof device. In order to prevent impact cylinder head, piston rapid movement to the stroke end cushioning device may also be provided in the end portion of the cylinder. The basic part of the cylinder by cylinder assembly, the piston assembly, the sealing member, and a buffer, the connection member. Further, according to the needs cylinder is also provided with the exhaust means and dustproof device. During the design of the hydraulic cylinder, in accordance with the requirements of the working pressure, velocity, working conditions, processing and disassembly repair sum considering the structure of the various parts of the cylinder. KEYWORDS：piston；piston rod；cylinder head；cylinder
液压缸的设计
目录 一、设计要求——————————————————————-1 题目—————————————————————————1 二、各零部件的设计及验算————————————————-5 1、缸筒设计———————————————————————5 2、法兰设计———————————————————————14 3、活塞设计———————————————————————19 4、活塞杆设计——————————————————————21
?一、设计一单活塞杆液压缸，工作台快进时采用差动联接，快进、快退速度为5m/min。当工作进给时外负载为25×103N，背压为0．5MPa，已知泵的公称流量为25L/min，公称压力为6．3MPa，工作行程L=100mm。 ?要求：（1）确定活塞和活塞杆直径。（2）如缸筒材料的[σ]=5×107N/m2，计算筒壁厚。 1、主要设计参数： ?（1）外载F=25×103N，背压P2=0.5MPa ?（2）工进、快退速度V1= 5m/min。 ?（3）泵的公称流量q=25L/min，公称压力为P1=6．3MPa ?（4）工作行程L=100mm ?（5）缸筒材料的自选（教材仅作参考） 2、设计提要 ①、液压油缸主要参数给定 在设计要求中已经提到的参数这里就不再赘述，下面只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数： 缸内径：D=100mm； 缸外径： D=116mm； 1 壁厚： =8mm； 极限推力： F=25KN； max 活塞杆直径： d=70mm；
活塞外推流量(快退)：q2 =0.20L/min，快进：q1=0.39L/min 说明：液压缸的效率 油缸的效率η：本设计不考虑效率 ②、法兰安装方式 螺纹连接 ③、缓冲机构的选用 一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为3.5MP，因此缓冲机构从略。 ④、密封装置选用 选用Y型密封圈. ⑤、工作介质的选用 因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。 ⑥、缸筒的加工要求 对于橡胶圈密封，缸筒内径D采用H9/f9级配合，表面粗糙度 R为 a 0.4； 热处理：调质，HB≥240； 缸筒内径D的圆度、圆柱度不大于直径公差的一半，使用活塞环密封时，不大于内径公差之1/3；
液压缸设计规范
液压缸设计规范 Revised as of 23 November 2020
液压缸的设计计算规范
目录:一、液压缸的基本参数 1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 2、液压缸行程系列（GB2349-1980） 二、液压缸类型及安装方式 1、液压缸类型 2、液压缸安装方式 三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求 1、缸体 2、缸盖（导向套） 3、缸体及联接形式 4、活塞头 5、活寒杆 6、活塞杆的密封和防尘 7、缓冲装置 8、排气装置 9、液压缸的安装联接部分（GB/T2878） 四、液压缸的设计计算 1、液压缸的设计计算部骤 2、液压缸性能参数计算 3、液压缸几何尺寸计算 4、液压缸结构参数计算
5、液压缸的联接计算 一、液压缸的基本参数 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。 液压缸的行程系列（GB2349－1980） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 二、液压缸的类型和安装办法 液压缸的类型 对江东机械公司而言 液压缸的安装方式
液压缸设计说明书
1 设计课题 1.1设计要求 设计一台铣削专用机床液压系统用液压缸，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开。 1.2原始数据 运动部件的重力为25000N，快进、快退速度为5m/min，工进速度为100～1200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为180mm，最大切削力为20000N，采用平面导轨，夹紧缸的行程为20mm,夹紧力为30000N，夹紧时间为1s。
2 液压系统的发展概况 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。 液压系统在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件部流道的
压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：[1]
液压油缸课程设计说明书
课程设计说明书（液压油缸的压力和速度控制）
目录 1、设计课题 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2设计要求 (3) 1.3设计参数 (3) 1.4设计方案 (3) 2、设计方案 (4) 2.1工况分析 (4) 2.2拟定液压系统 (6) 3、机械部分计算 (9) 3.1液压缸的设计计算 (9) 3.2液压缸的校核计算 (12) 3.3液压缸结构设计 (15) 3.4选择液压元件 (17) 4 、系统的验算 (20) 4.1.压力损失的验算 (20) 4.2 系统温升的验算 (21) 5、电气部分设计 (23) 5.1控制系统基本组成 (23) 5.2PLC控制系统的流程图 (24)
1 设计课题 1.1设计目的 通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于： 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(产品)的初步设计工作，并结合设计或试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设计的一般程序和方法，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。 1.2设计要求 执行元件：液压油缸； 传动方式：电液比例控制； 控制方式：PLC控制； 控制要求：速度控制； 控制精度：0.01 1.3设计参数 油缸工作行程——600 mm； 额定工作油压——6.5MPa； 移动负载质量——1000 kg； 负载移动阻力——5000 N； 移动速度控制——0.2m/s； 1.4设计方案 利用设计参数和控制要求设计出液压油缸，进而设计出液压系统，通过PLC 对液压油缸进行速度控制。
液压缸设计说明书
佳木斯大學 机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师） 说明书 题目单杆活塞式液压缸的设计 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）组员曾瑶瑶、王健跃、杨兰、沈宜斌 指导教师臧克江 完成日期2016年6月 佳木斯大学机械工程学院
目录 设计要求............................................................................................................................ II 第1章缸的设计. (1) 1.1 液压缸类型和结构型式的确定 (1) 1.1.1结构类型 (1) 1.1.2局部结构及选材初选 (1) 1.2液压缸主要尺寸的确定 (2) 1.2.1 液压缸筒的内径D的确定 (2) 1.2.2 活塞杆直径d的确定 (3) 1.2.3 缸筒长度l的确定（如图1-3） (3) 1.2.4 导向套的设计 (4) 1.3活塞及活塞杆处密封圈的选用 (4) 1.4缓冲装置设计计算 (5) 第2章强度和稳定性计算 (7) 2.1缸筒壁厚和外径计算 (7) 2.2缸底厚度计算 (7) 2.3 活塞杆强度计算 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9)
设计要求 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*1.5，且两油口尽可能在缸筒的缸底侧；液压缸与外界联接方式缸底固定，活塞杆为耳环联接。
第1章缸的设计 1.1 液压缸类型和结构型式的确定 1.1.1结构类型 1、采用单作用单杆活塞缸； 2、液压缸的安装形式采用轴线固定类中的头部内法兰式安装在机器上。法兰设置在活塞杆端的缸头上，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，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑【1】。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。而且压力机的工作时的作用力是推力，则采用图1-1的安装形式。 图1-1安装形式 1.1.2局部结构及选材初选 1、缸筒的材料采用45号无缝钢管（如图1-2）；
液压缸的设计_毕业论文设计-液压缸的设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕 业 设 计 液压缸的设计 姓名：_______________ 学号：_______________ 专业：_______________ 班级：_______________ 指导老师：_______________
2013 年11 月28 日
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。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 Abstract Hydraulic cylinder will be able to provide the device called actuators. Work is a direct implementation of components, from the point of view of energy conversion; it is the role of the in the form of implementation of the three components can be divided into two categories: and the output of the of components
液压缸设计
液压缸设计 指导书 河南理工大学机械与动力工程学院 热能与动力工程系
一、设计目的 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，如：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，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液压缸设计任务，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，为毕业后成为一名合格的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供热能专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式 不必进行推导，但应注明公式中各符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容：主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒 内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验
液压缸设计规范
液压缸的设计计算规范
目录:一、液压缸的基本参数 1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 2、液压缸行程系列（GB2349-1980） 二、液压缸类型及安装方式 1、液压缸类型 2、液压缸安装方式 三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求 1、缸体 2、缸盖（导向套） 3、缸体及联接形式 4、活塞头 5、活寒杆 6、活塞杆的密封和防尘 7、缓冲装置 8、排气装置 9、液压缸的安装联接部分（GB/T2878） 四、液压缸的设计计算 1、液压缸的设计计算部骤 2、液压缸性能参数计算 3、液压缸几何尺寸计算 4、液压缸结构参数计算 5、液压缸的联接计算
一、液压缸的基本参数 1.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 1.1.1液压缸内径系列（GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸 1.1.2活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。 1.2液压缸的行程系列（GB2349－1980） 1.2.1第一系列 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 1.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600
液压油缸的一般设计步骤手册(精选.)
液压油缸的一般设计步骤 液压油缸的一般设计步骤 1）掌握原始资料和设计依据，主要包括：主机的用途和工作条件；工作机构的结构特点、负载状况、行程大小和动作要求；液压系统所选定的工作压力和流量；材料、配件和加工工艺的现实状况；有关的国家标准和技术规范等。 2）根据主机的动作要求选择液压缸的类型和结构形式。 3）根据液压缸所承受的外部载荷作用力，如重力、外部机构运动磨擦力、惯性力和工作载荷，确定液压缸在行程各阶段上负载的变化规律以及必须提供的动力数值。 4）根据液压缸的工作负载和选定的油液工作压力，确定活塞和活塞杆的直径。 5）根据液压缸的运动速度、活塞和活塞杆的直径，确定液压泵的流量。 6）选择缸筒材料，计算外径。
7）选择缸盖的结构形式，计算缸盖与缸筒的连接强度。 8）根据工作行程要求，确定液压缸的最大工作长度L，通常L>=D，D为活塞杆直径。由于活塞杆细长，应进行纵向弯曲强度校核和液压缸的稳定性计算。 9）必要时设计缓冲、排气和防尘等装置。 10）绘制液压缸装配图和零件图。 11）整理设计计算书，审定图样及其它技术文件。 液压缸工作时出现爬行现象的原因及排除方法 1）缸内有空气侵入，应增设排气装置或使液压缸以最大行程快速运动，强迫排除空气。 2）液压缸的端盖处密封圈压得太紧或太松，应调整密封圈使之有适当的松紧度，保证活塞杆能用手来回平稳地拉动而无泄漏。 3）活塞与活塞杆同轴度不好，应校正、调整。 4）液压缸安装后与导轨不平行，应进行调整或重新安装。 5）活塞杆弯曲，应校直活塞杆。 6）活塞杆刚性差，加大活塞杆直径。 7）液压缸运动零件之间间隙过大，应减小配合间隙。 8）液压缸的安装位置偏移，应检查液压缸与导轨的平行度，并校正。
手动液压叉车设计说明书
手动液压叉车课程设计设计报告 课程：专业综合实践 班级：机自3093 学院：机械工程学院 指导老师：吴彦农 设计：王晓波王彬谷泓毅 日期： 2012.12.30
叉车设计摘要 叉车是物流系统中最常用的装卸、搬运设备。本文介绍了世界范围内叉车的市场，叉车发展趋势以及叉车的结构特点，了解液压起重机械设计的主要参数：根据液压起重机械的特点，设计液压手动叉车参数有：起重量、跨距、幅度起重高度、各机构的工作速度及起重机各机构的工作类型。叉车的主要参数首先由使用单位根据生产需要提出，具体数字应按国家标准或工厂标准来确定，同时也要考虑到制造厂的现实生产条件。因此，在确定参数时应当进行调查研究，充分协商和慎重确定。 现代叉车技术发展的主要趋势是充分考虑舒适性、安全可靠性和可维护性 ,产品专业化、系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保 ,全面提升产品的性能和品质。 通过对国际国内叉车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法，研究了叉车造型设计的要素及设计原则：造型要求简洁明快、线条流畅，以体现车身的力度感与坚实稳重的感；色彩．力求单纯，给人以轻松、愉悦的感觉，主色调以明度较高的黄色、橙色为宜；车身前后左右要求有宽大的玻璃，仪表具有良好的可读性。研究结果对叉车设计具有重要的实际指导意义。 关键词：叉车；载重；提升机构 第 1章绪论 1.1课题发展现状和前景展望 叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械，是物料搬运机械(国外称为工业车辆或地面运输车辆)的一种，是实现物流机械化作业，减轻工人搬运劳动强度，提高作业效率的主要工具。叉车又名铲车、万能装卸车或自动装卸车。它是由在无轨底盘上加装专用装卸工作装置构成的。叉车具有通用性强、机动灵活、活动范围大等特点，所以它广泛用于车站、港口码头、机场、仓库以及工矿企业等部门，用来实现机械化装卸、堆垛和短距离运输，是物流系统不可缺少的机械设备。而叉车中进行装卸作业的直接工作的装置是叉车起重系统，货物的卸放、堆垛最终都是由其完成的，所以它是叉车最重要的组成部分。在我国国民经济的发展中，各行各业对叉车的需求量逐年增加。据国家权威机构研究预测，在今后几年我国叉车年需求量将超过15万台。叉车产业市场潜力巨大，发展前景广阔。 1.2课题主要内容和要求 实验室提供液压千斤顶，螺旋千斤顶实物样品，要求参照其工作原理设计用于较重货物的装卸、移动的省
液压缸设计计算
第一部分 总体计算 1、 压力 油液作用在单位面积上的压强 A F P = Pa 式中： F ——作用在活塞上的载荷，N A ——活塞的有效工作面积，2 m 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，克服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 单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积： t V Q = L/min 由于310?=At V ν L 则 32104 ?= =νπ νD A Q L/min 对于单活塞杆液压缸： 当活塞杆伸出时 32104 ?= νπ D Q 当活塞杆缩回时 32210)(4 ?-=νπ d 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： 2 2 2 12d D D v v -==? 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： 626 11104 10?= ?=p D p A F π N 活塞杆缩回时的理论拉力： 6226 2210)(4 10?-= ?=p d D p F F π N 式中： 1A ——活塞无杆腔有效面积，2 m ； 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 。 5、液压缸的最大允许行程 活塞行程S ，在初步确定时，主要是按实际工作需要的长度来考虑的，但这一工作行程并不一定是油缸的稳定性所允许的行程。为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许计算长度。因为活塞杆一般为细长杆，由欧拉公式推导出： k k F EI L 2π= mm 式中：
液压缸课程设计指导书.
液压缸课程设计指导书
机械工程与自动化学院 一、设计目的 液压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液压缸,即推力液压缸。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。 为此,编写了这本“液压缸课程设计指导书” ,供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生,都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚,文字通顺,书写工整,简明扼要,论据充分。计算公式不必进行推导,但应注明公式中多符号的意义,代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图,且插图要清晰、工整,并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。
4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定,符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后,准备进行答辩,最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题,避免重复。 四、设计依据和设计步骤 液压缸是液压传动的执行元件,它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对液压缸则有不同的工作要求。因此在设计液压缸之前,首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件,工作机构的结构特点,负载值,速度,行程大小和动作要求,液压系统所选定的工作压力和流量等。 液压缸的设计内容和步骤大致如下: 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度(当有速度要求时、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算,活塞杆强度和稳定性验算,以及各连接部分的强度计算。 4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 5、整理设计说明书。绘制工作图。 应该指出,不同类型和结构的液压缸,其设计内容量是不同的,而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。