畢業(yè)論文定稿-2.0MN張力矯直機固定夾頭系統(tǒng)設(shè)計

原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要矯直作為一種精整技術(shù)，始終是工業(yè)發(fā)展不可或缺的一個分支。矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和其成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，直接關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品的競爭力。2.0MN 張力矯直機由活動夾頭與固定夾頭兩大部分組成，工作時固定夾頭不動，活動夾頭在主拉伸油缸的作用下移動，夾裝在活動夾頭和固定夾頭的夾緊裝置上的型材隨著活動夾頭移動而被拉伸矯直。本課題首先調(diào)查了張力矯直機的現(xiàn)況，針對張力矯直機提出滿足要求的固定夾頭設(shè)計方案，接著對張力夾頭進行了力學(xué)和運動學(xué)分析，在此分析基礎(chǔ)上對夾緊油缸、掛鉤油缸、夾頭體、掛鉤、液壓系統(tǒng)等進行了詳細設(shè)計。關(guān)鍵詞：張力矯直機，固定夾頭，油缸，液壓系統(tǒng)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763AbstractThe graduation project is designed for horizontal boring machine 's hydraulic system , in addition to meeting the requirements in the host action and performance requirements , but also must comply with the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation , use and easy maintenance and some accepted universal design principles. The design of the hydraulic system is mainly based on known conditions , to determine the design of the hydraulic work program , hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other related components.The design is mainly their learned knowledge combined with auxiliary materials applied to the design , to consolidate and deepen the knowledge already learned to master the general steps and methods of hydraulic system design calculations to determine the correct and reasonable actuators, hydraulic components selection criteria can skilled use of basic hydraulic circuit , consisting of a hydraulic system to meet the basic performance requirements .As a highly efficient machine tools, combination tools in large numbers , the production of a large number of machining a wide range of applications. The design will be horizontal boring machine hydraulic system design as an example, the hydraulic system design methods and design steps, including conditions of the hydraulic system analysis to determine the main parameters , select the hydraulic system schematic formulation, hydraulic components , system performance checking and so on.Keywords: Horizontal boring machine , Hydraulic system, Operating conditions , Cylinder原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 1Abstract.2第一章 緒論 41.1 選題的背景 .41.2 選題的目的與意義 .51.3 國內(nèi)外矯直機發(fā)展現(xiàn)狀 .61.3.1 國內(nèi)矯直機發(fā)展現(xiàn)狀 .61.3.2 國外矯直機發(fā)展現(xiàn)狀 .7第二章 總體設(shè)計 72.1 張力矯直原理分析 72.2 張力矯直機固定夾頭設(shè)計要求 82.3 張力矯直機固定夾頭方案設(shè)計 82.4 主要參數(shù)的確定 92.4.1 系統(tǒng)壓力的選擇 92.4.2 夾緊缸負載及行程確定 .92.4.3 掛鉤缸負載及行程確定 12第三章 主要部件的設(shè)計 123.1 夾緊液壓缸的設(shè)計 .123.1.1 主要零件確定及其技術(shù)要求 .123.1.2 主要尺寸的確定 .133.1.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .193.2 掛鉤液壓缸的設(shè)計 253.2.1 主要零件確定及其技術(shù)要求 .253.2.2 主要尺寸的確定 .263.2.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .303.3 夾頭體的設(shè)計 313.4 夾頭滑塊的設(shè)計 313.5 掛鉤的設(shè)計 32原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.6 固定夾頭裝配設(shè)計 32第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 334.1 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 .334.1.1 壓力控制回路 .334.1.2 供油回路 344.1.3 調(diào)速回路 354.1.4 夾緊回路 354.1.5 掛鉤回路 364.1.6 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 364.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算和元件選型 .374.2.1 液壓泵的選擇 .374.2.2 液壓閥的選型 394.2.3 液壓輔助元件的選擇 .404.3 液壓系統(tǒng)的驗算 414.3.1 壓力損失的驗算 414.3.2 發(fā)熱溫升的驗算 .43結(jié) 論 45致謝 46參考文獻 47附一：英文文獻翻譯 48附二：引文文獻翻譯原文 52原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒論1.1 選題的背景矯直作為一種精整技術(shù)，始終是工業(yè)發(fā)展不可或缺的一個分支。尤其近年來，隨著社會的發(fā)展，人們對產(chǎn)品質(zhì)量和精度的要求普遍提高，矯直技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)用也越來越廣泛。如今，工業(yè)發(fā)展方向是高、精、尖，對各種材料的質(zhì)量提出了更高的要求。因此矯直作為一種精整技術(shù)已越來越得到工程技術(shù)人員的重視；矯直設(shè)備則已經(jīng)從過去的冶金行業(yè)的輔助設(shè)備發(fā)展為包括冶金和一些高技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的加工設(shè)備。但隨著冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，矯直機械也己經(jīng)從過去的冶金行業(yè)發(fā)展到其他一些高技術(shù)領(lǐng)域，如儀器儀表制造業(yè)、汽車、船舶和飛機制造業(yè)，石油化工業(yè)、建筑材料業(yè)、機械裝備制造業(yè)以及精密加工制造業(yè)等領(lǐng)域。由此可以看出矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和其成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，直接關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品的競爭力。 1彈塑性力學(xué)是固體力學(xué)的一個重要分支，是研究彈性和彈塑性物體變形規(guī)律的一門學(xué)科，比8材料力學(xué)及結(jié)構(gòu)力學(xué)研究范圍更廣泛,研究方法更精確，是分析和解決許多工程技術(shù)問題的基礎(chǔ)和依據(jù)，矯直理論就是在彈塑性理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它屬于金屬加工學(xué)科的一個分支。另外材料力學(xué)、2機械設(shè)計手冊、3 理論力學(xué)等這類文獻在研究課題也起到了關(guān)鍵性作用，在設(shè)計過程中機械設(shè)計手冊是不可缺少的工具之一，它可以是設(shè)計規(guī)范化。由于本課題主要研究機械和液壓兩方面，所以還需參考6液壓與氣壓傳動來設(shè)計液壓部分。除此之外，當(dāng)然還得查詢或翻閱國外的一些對設(shè)計游泳的資料。矯直技術(shù)屬于金屬加工學(xué)科的一個分支，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日用金屬加工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)，建筑材料業(yè)，機械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。矯直技術(shù)在廣度和深度方面的巨大發(fā)展迫切要求矯直理論能進一步解決一些疑難問題，推動開發(fā)新技術(shù)和研制新設(shè)備。尤其在黨的十六大之后，要求用信息化帶動工業(yè)化，矯直技術(shù)也要跟上時代。首先要在矯直機設(shè)計、制造、矯直過程分析、矯直參數(shù)設(shè)定及矯直質(zhì)量預(yù)測等方面搞好軟件開發(fā)；其次要進行數(shù)字化矯直設(shè)備的研制，使矯直技術(shù)走上現(xiàn)代化的道路，不斷豐富金屬矯直學(xué)的內(nèi)容。 矯直技術(shù)多用于金屬條材加工的后道工序，在很大程度上決定著產(chǎn)成品的質(zhì)量水平。矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在 20 世紀(jì)取得了長足的進展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進步。不過理論滯后于實踐的現(xiàn)象比較明顯。例原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763如矯直輥負轉(zhuǎn)矩的破壞作用在 20 世紀(jì)下半葉才得以解決，但其破壞作用的機理直到 20 世紀(jì) 80 年代末才被闡明。另外，就矯直理論的總體來看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗算法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及矯直速度等；其次是許多技術(shù)現(xiàn)象如螺旋彎廢品、矯直縮尺、矯直噪聲、斜輥矯直特性、斜輥輥形特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏理論闡述；再次是理論的概括性不夠，一套公式不僅不能包括各種斷面型材，甚至不能包括同類斷面而尺寸和材質(zhì)不同的工件，如彎距和矯直曲率等都缺少通用表達式。1.2 選題的目的與意義矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和其成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。矯直技術(shù)水平的高低不僅影響著一個企業(yè)某種產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，而且標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，直接關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品的競爭力。在講求質(zhì)量、效益的今天，矯直技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的重要性更加突出。我們知道，金屬條材在加工和運輸過程中，常因受外力、溫度等變化發(fā)生彎曲，扭曲變形，為了解決這種弊端，矯直技術(shù)應(yīng)運而生。矯直技術(shù)就多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)品或成品的質(zhì)量水平，矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在 20 世紀(jì)取得了長足的進展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進步，雖然還有一些理論滯后于實踐的情況，不過，如今的矯直理論已經(jīng)進入到了解析化和系統(tǒng)化的時代，并為數(shù)字化和信息化敞開了大門，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和普及，矯直理論和矯直技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。1.3 國內(nèi)外矯直機發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)矯直機發(fā)展現(xiàn)狀我國的矯直技術(shù)研究起步較晚，建國以后，隨著經(jīng)濟建設(shè)的需要才有了對矯直技術(shù)的研究。那時，矯直機主要靠進口。從 70 年代開始，許多學(xué)者對輥形設(shè)計做了理論和試驗研究。在 1980 年，中國金屬壓力加工學(xué)會在衡陽專門召開了“輥形專題會議 ” 。通過這次學(xué)術(shù)交流會，產(chǎn)生了等曲率反彎輥形計算法。到了 80 年代，國內(nèi)對矯直技術(shù)的研究已有了相當(dāng)?shù)某晒?。在轉(zhuǎn)轂矯直技術(shù)方面，創(chuàng)造了中國首創(chuàng)的雙向旋轉(zhuǎn)矯直法。在 80 年代末，東北大學(xué)的崔甫教授研制了矯直 F200 復(fù)合轉(zhuǎn)轂式高精度棒材矯直機，并首先提出了雙交錯輥系的新方法。從 90 年代后，我國在趕超世界先進水平方面邁出了一大步。我國在反彎輥形七斜輥矯直機、多斜輥薄壁轉(zhuǎn)轂式矯直機、雙向反彎輥形 2 輥矯直機、復(fù)合轉(zhuǎn)轂式矯直機、液壓矯直自動切料機和平行不等輥距矯直機等方面有了很原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763大突破，各種矯直機的矯直質(zhì)量均有突破。近年來，我國在趕超世界先進水平方面取得了很大進步，在矯直機械的研制和矯直理論的研究上都取得了很多成績，很多學(xué)者開始利用有限元分析和解析的方法來研究矯直理論本身，從不同角度建立了矯直狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，壓彎量及工件殘余應(yīng)力等都成為了人們的研究對象。在過程控制方面，正由人工控制逐漸向計算機控制，由單機控制向全線計算機控制發(fā)展，在矯直機結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，正在向精密化、大型化發(fā)展，老設(shè)備將逐漸被淘汰或改造?，F(xiàn)在矯直技術(shù)的研究發(fā)展方向是開發(fā)研制高效節(jié)能、高精度和高度自動化的環(huán)保型矯直設(shè)備。既要求有高質(zhì)量，又要有高矯直速度，在產(chǎn)品上能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，而且還必須降低工作噪聲，操作上實現(xiàn)完全自動化?，F(xiàn)在國內(nèi)西安重型機械研究所和太原重型集團等企事業(yè)部門在矯直機的研究和生產(chǎn)上代表了國內(nèi)的領(lǐng)先的水平，在棒材、型材和板材矯直機的研制上都取得了一定的成績。但是，在取得成績的同時，國內(nèi)矯直技術(shù)的研究和使用還有很多工作要做，如型材矯直機壓上式結(jié)構(gòu)的研究、提高矯直精度、矯直速度和控制水平等等。本文對一些具有代表性的觀點進行了梳理和綜述，在此基礎(chǔ)上進行了簡短的評述。1.3.2 國外矯直機發(fā)展現(xiàn)狀在 20 世紀(jì) 3040 年代，國外技術(shù)發(fā)達國家的型材矯直機和板材矯直機也迅速的發(fā)展起來，相應(yīng)的理論研究也取得了一定的成果。到了 20 世紀(jì) 7080年代，國外許多發(fā)達國家的技術(shù)力量己相當(dāng)雄厚，矯直技術(shù)得到了不斷地改進、發(fā)展和擴充。英國的布朗克斯(BRONX)、德國的凱瑟琳(Kieserling)、德馬克(Demag)以及日本的一些品牌成為了矯直機領(lǐng)域的代表。此時的矯直概念則由原來狹義的彎曲矯直擴展為包括解決彎曲、控制斷面形狀和尺寸精度的矯直，提出了平動矯直技術(shù)、行星矯直技術(shù)、全長矯直技術(shù)、程序控制矯直技術(shù)、變輥距矯直技術(shù)以及雙向旋轉(zhuǎn)矯直技術(shù)等。近幾年國外關(guān)于矯直技術(shù)和矯直機的研究主要集中在提高矯直精度，提高控制水平及改善環(huán)境方面。同時為提高矯直精度和控制水平，開展了對變形機理、改進工藝和參數(shù)優(yōu)化等方面的理論研究，取得了一些具有實用價值的成果。而且國外學(xué)者對矯直過程的計算機實時控制研究比較多，如 Dvide E.Hardt 等對扭轉(zhuǎn)變形矯直過程的實時控制的研究，以及Juen A.Robert 對圓盤鋸片嬌直過程實現(xiàn)自動控制的研究等等。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第二章 總體設(shè)計2.1 張力矯直原理分析鋼絲生產(chǎn)過程中常用矯直的方法來消除鋼絲的殘余應(yīng)力。矯直分為回轉(zhuǎn)式矯直和輥式矯直兩種。實際應(yīng)用中,根據(jù)對產(chǎn)品的不同要求而采用不同的矯直方式,如矯直回火預(yù)應(yīng)力鋼絲采用回轉(zhuǎn)式矯直;而彈簧鋼絲、制繩鋼絲等采用輥式矯直。輥式矯直的過程和基本原理是使經(jīng)成品拉拔后的帶有某一原始曲率的鋼絲通過安裝在一個平面內(nèi)(稱為標(biāo)準(zhǔn)矯直) 或兩個互為垂直平面內(nèi) (稱為完全矯直) 的兩排相互交錯排列的滑輪即輥輪,鋼絲呈波形或彎曲形通過矯直器,經(jīng)受反復(fù)彎曲變形,曲率由大變小,使得鋼絲內(nèi)部的殘余應(yīng)力逐漸消除,最終達到平直而實現(xiàn)矯直的目的,如圖 2 所示。鋼絲通過矯直輥輪時, 處于彈塑性變形狀態(tài),鋼絲橫截面上的應(yīng)力分布如圖 3 所示。鋼絲被矯直的條件是反彎后彈回到平直,即彈性變形的反彎曲率應(yīng)等于彈回曲率。圖 2-1 矯直基本原理示意圖圖 2-2 彈塑性變形應(yīng)力圖2.2 張力矯直機固定夾頭設(shè)計要求根據(jù)張力矯直機原理，設(shè)計固定夾頭部分的機械、液壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)期動作。主要設(shè)計參數(shù)及設(shè)計要求如下：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763A. 鉗口可夾持圓料直徑為 50-150mm;B. 最大矯直拉力 2.0MN；C. 夾緊行程時間 t：4 秒；D. 鋼-鋼摩擦系數(shù) ：0.1；E. 系統(tǒng)性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，維修、維護方便。2.3 張力矯直機固定夾頭方案設(shè)計矯直機由活動夾頭與固定夾頭兩大部分組成，工作時固定夾頭不動，活動夾頭在主拉伸液壓缸的作用下移動，夾裝在活動夾頭和固定夾頭的夾緊裝置上的型材隨著活動夾頭移動而被拉伸矯直。圖 2-3 張力矯直機固定夾頭方案矯直機固定夾頭的鉗口加緊、松開機掛鉤抬起、下落由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，其示意圖所示，掛鉤的抬起、落下由掛鉤液壓缸 5 的伸縮帶動掛鉤轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。鉗口的加緊、松開通過兩個夾緊油缸 3 同步推動上下鉗口平移來實現(xiàn)。從以上方案研究可以看出矯直機的設(shè)計關(guān)鍵在于設(shè)計固定夾頭部分的機械及液壓控制系統(tǒng)。其中機械部分的設(shè)計包括導(dǎo)軌、鉗口滑塊、輪子、掛鉤等的設(shè)計；液壓控制部分的設(shè)計包括液壓缸的設(shè)計及主要零件的校核、泵及驅(qū)動電機的選擇。2.4 主要參數(shù)的確定2.4.1 系統(tǒng)壓力的選擇執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負載循環(huán)圖中的最大負載來選取，也可以根據(jù)主機的類型了確定（見表 3-1 和表 3-2） 。表 3-1 按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負載/ KN 50工作壓力/MPa 0.8 1 1.5 2 2.5 3 3 4 4 5 5表 3-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763機 床設(shè)備類型 磨床 組合機床龍門刨床 拉床農(nóng)業(yè)機械或中型工程機械液壓機、重型機械等工作壓力 0.82.0 35 28 810 1016 2032參考表 3-1 和表 3-2 按照負載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇工作壓力的方法，初選系統(tǒng)壓力 。MPap162.4.2 夾緊缸負載及行程確定（1）夾緊缸負載確定滑塊受力情況如下圖所示，設(shè)斜面夾角為 ，油缸提供的推力為 F 推 ，所加緊的棒料對滑塊的壓力為 FN，所加緊的棒料與滑塊間的摩擦力為 Ff，斜面給滑塊提供的支持力為 FN，滑塊與斜面之間的摩擦力為 Ff。從上述方案可以看出，夾頭所夾持的棒料所受的張力完全由上下兩個滑塊與棒料之間的摩擦力 Ff 提供。即： MNFfff 0.1222maxax張張張另外，由于鋼-鋼之間摩擦系數(shù)： ，則有：1.0FFNfNf 10max圖 2-4 滑塊受力分析原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763對滑塊列力的平衡方程，則有： 0sin'sco' cosinfNN fFiFyx推推其中： ''Nf聯(lián)立上述方程可知： 66 10cos2sin9.sicosin1.0.co1i ）（）（推 F油缸內(nèi)徑： ppFD610cos2sin9.4）（推（2）夾緊缸行程確定已知該張力矯直機固定夾頭鉗口可夾持圓料直徑為 50-150mm；為保證圓料的裝夾方便，鉗口最大開口應(yīng)比所夾持的圓料最大直徑稍大，因此取鉗口最大開口 160mm；而為保證鉗口對圓料的夾持應(yīng)有一定的夾持余量，因此鉗口最小開口應(yīng)比所夾持的圓料最小直徑稍小，該處取 40mm。即，本設(shè)計應(yīng)保證鉗口開口大小為 40-160mm，也就是說單側(cè)鉗口滑塊行程 S0 為：mS641020）（圖 2-5 滑塊與油缸行程關(guān)系有圖 2-3 可知，滑塊行程 S0 與油缸行程 S 滿足下述關(guān)系：sin0綜上（1） （2）可知，夾緊油缸負載、內(nèi)徑、行程均是關(guān)于鉗口斜面傾角的方程，因此鉗口斜面傾角 的選定非常重要，下表是 選定不同值時油缸負載 F原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763推 、油缸內(nèi)徑 D、油缸行程 S 對應(yīng)的值。1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 6 組 7 組 8 組 9 組 10 組(°) 12 12.5 13 14 15 16 17 18 19 20F 推（MN） 0.10 0.19 0.28 0.45 0.63 0.81 0.98 1.16 1.33 1.51D(mm) 90.11 123.01 148.81 190.17 223.99 253.30 279.53 303.45 325.58 346.26S(mm) 288.58 277.21 266.72 248.01 231.82 217.68 205.22 194.16 184.29 175.43由上表可以看出，隨著 的增加，油缸負載 F 推 、油缸內(nèi)徑 D 均較大幅度的增大，而油缸行程 S 則有較小幅度的減小。其中油缸內(nèi)徑 D 決定油缸的縱向尺寸，油缸行程決定油缸的橫向尺寸這兩個因素也決定了油缸的成本，綜合考慮固定夾頭結(jié)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性選定上表第二組數(shù)據(jù)，即： mSDMNF21.7039.5推2.4.3 掛鉤缸負載及行程確定掛鉤油缸的負載及行程的確定與上述類似，此處不一一復(fù)述，關(guān)于掛鉤缸的詳細計算第三章將詳細說明。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第三章 主要部件的設(shè)計3.1 夾緊液壓缸的設(shè)計液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來實現(xiàn)工作機構(gòu)直線往復(fù)運動或小于 360°擺動運動的能量轉(zhuǎn)換裝置?；钊捉Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計后，還必須對主要參數(shù)進行計算與校核，確定液壓缸的材料，并對液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。3.1.1 主要零件確定及其技術(shù)要求（1）缸體液壓缸缸體的常用材料一般為 20、35、45 號無縫鋼管，鑄鐵可采用HT200HT350 間的幾個牌號或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強度和彎曲疲勞強度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計的液壓缸采用 Q235。鑄件需進行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1）缸體的內(nèi)徑因為須與活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用 H8、H9 配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時，Ra 為 0.10.4m，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，Ra 為 0.20.4m，且均需研磨。 2）缸體內(nèi)徑 的圓度公差值可按 9、10、11 級精度選取，圓柱度公差應(yīng)按D8 級精度選取。3）缸體端面的垂直度公差可按 7 級精度選取。4）缸體與缸頭采用螺紋連接時，螺紋應(yīng)用 6 級精度的米制螺紋。5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時，孔徑 或軸徑 的中心線對缸體內(nèi)孔軸線垂Dd直公差值按 9 級精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機架配合，應(yīng)進行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。（2）缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。（3）活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計液壓缸活塞材料選用 45 號鋼，需要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397631）活塞外徑 D 對內(nèi)孔 d 的徑向跳動公差值，按 7、8 級精度選取。2）端面 T 對內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。3）外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10、11 級精度選取。4）活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 O 型密封圈。3.1.2 主要尺寸的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。所以設(shè)計時，可用類比法來確定。（1）液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定前述 2.4.2 節(jié)已初步算得活塞直徑 D=123.01mm。表 3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值根據(jù)表 3-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑 D=125mm活塞桿直徑可以由 值算出， 的取值參照下表： d/Dd/表 3-3 液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系按機床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取工作壓力 d/D機床類別 d/D 工作壓力 p/(MPa) d/D磨床、研磨機床 0.20.3 2 0.20.3插床、拉床、刨床 0.5 25 0.50.58鉆、鏜、車、銑床 0.7 57 0.620.70 7 0.7因此，活塞桿直徑： mDd5.87.0以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件，活塞桿直徑按照下表圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，即取活塞桿直徑： 9表 3-5 活塞桿直徑系列 (GB2348-1980) (mm)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397634 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400綜上述：缸筒內(nèi)徑 D=125mm，活塞桿外徑 d=90mm。（2）液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分別規(guī)律因為壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 的比值 D/ 10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般采用無縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計算 2ypD式中 液壓缸壁厚（m） 。D液壓缸內(nèi)徑（m） 。試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa ） 。yp額定壓力 16Mpa,取 =1.25， =20MPa。nypn缸筒材料的許用應(yīng)力。 = ，其中 為材料抗拉剛度，bnbn 為安全系數(shù)，一般取 n = 5。 的值為：鍛鋼： = 110120 MPa；鑄鋼： bb b= 100110 MPa；無縫鋼管： = 110110 MPa；高強度鑄鐵： = 60MPa；b灰鑄鐵： = 25MPa。b在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使得液壓缸的剛度往往不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或者漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式公式進行校核。對于 D/ 10 時，應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進行壁厚的計算。對于脆性材料以及塑性材料原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763 0.4123ypD式中的符號意思與前面相同。液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑 為1 +1D2式中 值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或者按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。在設(shè)計中，取試驗壓力為最大工作壓力的 1.25 倍，即 = 1.25×16MPa yp=20MPa。而缸筒材料許用應(yīng)力取為 = 100 MPa。b應(yīng)用公式 得，2ypDm5.120下面確定缸體的外徑，缸體的外徑 + = 125+2×12.5mm = 1D150mm。在液壓傳動設(shè)計手冊中查得選取標(biāo)準(zhǔn)值 = 155mm。在根據(jù)內(nèi)徑 D1和外徑 重新計算壁厚， = = mm = 15mm。1D1252（3）液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可以根據(jù)執(zhí)行元件機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并且參照表 4-1 中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。表 4-1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）25 50 80 100 125 160 200 250320 400 500 630 800 1000 1250 16002000 2500 3200 400040 63 90 110 140 180 220 280360 450 550 700 900 1100 1400 18002200 2800 3900240 260 300 340 380 420 480 530600 650 750 850 950 1050 1200 13001500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注：液壓缸活塞行程參數(shù)依、次序優(yōu)先選用。由上述 2.4.2 節(jié)已算得油缸最大工作行程為 277.21mm,參考上表系列，取液壓缸工作行程為 280mm。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（4）缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效的厚度 t 按強度要求可以用下面兩式進行進似計算。無孔時： 20.43yptD有孔時： 20.ytd式中 缸蓋有效厚度（m） 。t缸蓋止口內(nèi)徑（m） 。2D缸蓋孔的直徑（m） 。0d在此次設(shè)計中，利用上式計算可取 t=40mm（5）最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長度（圖 3-2） 。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定得最小導(dǎo)向長度。對于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H 應(yīng)滿足以下要求20LD式中 液壓缸的最大行程。L液壓缸的內(nèi)徑。D為了保證最小導(dǎo)向長度 H，如果過分增大 和 B 都是不適宜的，必要時可1l以在缸蓋和活塞之間增加一個隔套 K 來增加 H 的值。隔套的長度 C 由需要的最小導(dǎo)向長度 H 決定，即12ClB在此設(shè)計中，液壓缸的最大行程為 280mm，液壓缸的內(nèi)徑為 125mm，所以應(yīng)用公式 的 =0LD20Lm5.76218活塞的寬度 B 一般取得 B =（0.61.0）D；缸蓋滑動支撐面的長度 ，根據(jù)1l液壓缸內(nèi)徑 D 而定。當(dāng) D80mm 時，取 ；1(0.6) l原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763當(dāng) D80mm 時，取 。1(0.6) dl活塞的寬度 B = （0.61.0）D=75125mm，取 100mm（6）缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)該大于內(nèi)徑的 2030 倍。缸體長度 L =280+100mm=380mm。（7）固定螺栓得直徑 sd液壓缸固定螺栓直徑 按照下式計算s 5.2skFdZ式中 F液壓缸最大負載。Z固定螺栓個數(shù)。k螺紋擰緊系數(shù)，k = 1.12 1.5。根據(jù)上式求得= = 10.3mm5.2skFdZ.13286740（8）液壓缸強度校核1）缸筒壁厚校核：。ypDD(0)2當(dāng) 時 ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足。y0.4(1) 13p當(dāng) 時 ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足前面已經(jīng)通過計算得：D = 125mm, = 15mm。則有 10，所以D8.3為厚壁缸。= 15mm = = 11.12mmy0.4p123250.4513可見缸筒壁厚滿足強度要求。2）活塞桿穩(wěn)定性的驗算：活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的軸向力 F 不能超過使它穩(wěn)定工作所允許的臨界負載 ，以免發(fā)生縱向彎曲，從而破壞液壓缸的正常工作。 的值kF kF原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763與活塞桿材料性質(zhì)、截面的形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿的穩(wěn)定性的校核依照下式（穩(wěn)定條件）進行式中 安全系數(shù)，一般取 =2 4。knkn當(dāng)活塞桿的細長比 時klr12=kF2EJl當(dāng)活塞桿的細長比 時，且 = 20 120 時，則klr1212= kF2kfAlr式中 安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)。l活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑， = 。kr krJA柔性系數(shù)。1由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。2E活塞桿材料的彈性模量，對剛?cè)?E = 。122.06/NmJ活塞桿橫截面慣性矩，A 為活塞桿橫截面積。f由材料強度決定的實驗值。根據(jù)驗算，液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。3.1.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括：液壓缸缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、以及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件的不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計時根據(jù)具體情況進行選擇。（1）缸體與缸蓋的連接形式缸體與缸蓋常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式 、螺紋連接式 、拉桿連接式 、焊接式連接等。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-1 常見的缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)圖 3-1 所示為常見的缸蓋和缸筒連接形式。圖 3-1a 為法蘭式連接結(jié)構(gòu)，這種連接結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，容易加工，便于裝卸，強度較大，能夠承受高壓。但是外形尺寸較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖 3-1b 為半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)，這種連接分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩者形式。它們的缸筒壁部由于開了環(huán)形槽而削弱了強度，為此有時要增加壁厚。它容易加工和裝卸、重量較輕，半環(huán)連接是一種應(yīng)用較為普遍的連接結(jié)構(gòu)，常用于無縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 3-1c、f 為螺紋連接形式，這種連接分為外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩者形式。它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工必須要求同時保證內(nèi)外徑同心，裝卸要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，常常用于無縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 3-1d 為拉桿式連接形式，這種連接結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好、通用性強、易于裝拆，但是端蓋的體積和重量都非常大，拉桿在受力后容易拉伸變長，從而影響密封效果，僅適用于長度不大的中低壓缸。圖 3-1d 為焊接式連接，這種連接形式強度高，制造簡單，但是焊接時容易引起缸筒的變形。缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。通過綜合考慮，在此設(shè)計中，缸體端部與缸蓋采取法蘭連接的形式。（2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有很多，常見的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種形式，如圖 4-2 所示。半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸不便，但是工作可靠。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-2 活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu)此外，活塞和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的，但是它只能適應(yīng)于尺寸較小的場合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿則不論是空心的還是實心的，大多用鋼料制造。經(jīng)過綜合考慮，在此設(shè)計中，活塞桿與活塞的連接采取螺紋連接的形式，如圖 3-3 所示。圖 3-3 活塞桿與活塞的連接形式這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸，成本低廉，但是在震動的過程中容易松動，所以加了防松裝置，應(yīng)用范圍較廣。（3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)果可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可以做成與端蓋分開的導(dǎo)向套導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用比較普遍。導(dǎo)向套的位置可以安裝于密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以安裝于密封圈的外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)測的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而壓油機常采用裝在外測的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使得密封圈由足夠的油壓將唇邊張開，以提高系統(tǒng)的密封性能。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763活塞桿處的密封形式由 O 型、V 型、Y 型和 型密封圈。為了清除活塞桿x處外漏部分粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。此設(shè)計經(jīng)過綜合考慮，采取端蓋直接導(dǎo)向。（4）密封裝置液壓缸中常見的密封裝置有間隙密封，摩擦環(huán)密封，密封圈密封等。間隙密封依靠運動件間的微笑間隙來防止泄露。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面制造出幾條微小的環(huán)形槽，用以增大油液通過間隙時的阻力。它結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，可以耐高溫，但是泄露大，加工要求高，磨損后無法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸小、壓力較低、相對運動速度較高的缸筒和活塞間使用。摩擦環(huán)密封依靠活塞上的摩擦環(huán)（尼龍或者其他高分子材料制成）在“O”形圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄露。這種材料密封效果好，摩擦阻力較小并且穩(wěn)定，可以耐高溫，磨損后有自動補償能力，但是加工要求高，裝拆不方便，適用于缸筒和活塞之間的密封。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有 O 形、V 形、Y 形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。它利用橡膠或者塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后有自動補償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。1）O 形密封圈（如圖 3-4）O 形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運動阻力較大，作運動密封時容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨用于油缸運動密封。圖 3-4 O 形密封圈2）V 形密封圈（如圖 3-5）V 形圈的截面為 V 形，如圖所示，V 形密封裝置是由壓環(huán)、V 形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于 10MPa 時，可增加 V 形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時，V 形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-5 V 形密封圈3）Y 形密封圈（如圖 3-6）Y 形密封圈的截面為 Y 形，屬唇形密封圈(Lip Seal)。它是一種摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，應(yīng)用普遍。Y 形圈主要用于往復(fù)運動的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y 形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖所示為寬斷面 Y 形密封圈。圖 3-6 Y 形密封圈對于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受到污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并且放在向著活塞桿外伸的一段。（5）緩沖裝置液壓缸帶動質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運動時，由于運動部件具有很大的動能，因此當(dāng)活塞運動到液壓缸終端時，會與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會引起其它相關(guān)機械的損傷。為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對液壓缸運動速度進行控制。 當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開始插入缸端的緩沖孔時，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運動柱塞降速制動，實現(xiàn)緩沖。 液壓缸中常用的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式（如圖 3-7）和節(jié)流口變化式（如圖 3-8）兩種。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-7 節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置圖 3-8 節(jié)流口變化式緩沖裝置在此設(shè)計中，為了適當(dāng)?shù)臏p輕加工難度，決定采取如圖 4-8 所示的緩沖裝置。這種緩沖裝置可以調(diào)節(jié)。（6）排氣裝置排氣裝置在液壓缸中是十分必要的，這是因為油液中混入的空氣或者液壓缸長期不使用，外界侵入的空氣都積聚在液壓缸內(nèi)的最高部位處，影響液壓缸運動平穩(wěn)性，低速時引起爬行現(xiàn)象、啟動時造成沖擊、換向時降低精度等。液壓缸中的排氣裝置通常有兩種形式：一種是在缸蓋的最高部位處開排氣孔，用長管道接向遠處排氣；另外一種是在液壓缸缸蓋最高部位安裝排氣塞。兩種排氣裝置都是在液壓缸排氣時打開（讓它全行程往復(fù)移動多次） ，排氣完畢后關(guān)閉。圖 3-9 常見排氣裝置（7）液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸的進、出油口的連接等。1）液壓缸的安裝形式液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求得不同可以有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。2）液壓缸進、出油口形式以及大小的確定液壓缸進、出油口，可以布置在端蓋或者缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸，液壓缸進、出油口可以設(shè)在活塞桿的端部。如果液壓缸沒有專用得排氣裝置，液壓缸進、出油口應(yīng)該設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。液壓缸進、出油口得形式一般選用螺孔或者法蘭連接?，F(xiàn)列出壓力小于16MPa 小型系列單桿液壓缸螺孔連接油口得安裝尺寸，見表 3-2。表 3-2 單桿液壓桿油口安裝尺寸（ISO8138） (mm)缸體內(nèi)徑 D 進、出油口 缸體內(nèi)徑 D 進、出油口25 M14×1.5 80 M27×1.532 M14×1.5 100 M27×1.540 M18×1.5 125 M27×1.550 M22×1.5 160 M33×1.563 M22×1.5 200 M42×1.5夾緊油缸如下圖示：圖 3-10 夾緊油缸3.2 掛鉤液壓缸的設(shè)計3.2.1 主要零件確定及其技術(shù)要求（1）缸體液壓缸缸體的常用材料一般為 20、35、45 號無縫鋼管，鑄鐵可采用HT200HT350 間的幾個牌號或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強度和彎曲疲勞強度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計的液壓缸采用 Q235。鑄件需進行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1）缸體的內(nèi)徑因為須與活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用 H8、H9 配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時，Ra 為 0.10.4m，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，Ra 為 0.20.4m，且均需研磨。 2）缸體內(nèi)徑 的圓度公差值可按 9、10、11 級精度選取，圓柱度公差應(yīng)按D8 級精度選取。3）缸體端面的垂直度公差可按 7 級精度選取。4）缸體與缸頭采用螺紋連接時，螺紋應(yīng)用 6 級精度的米制螺紋。5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時，孔徑 或軸徑 的中心線對缸體內(nèi)孔軸線垂Dd直公差值按 9 級精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機架配合，應(yīng)進行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。（2）缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。（3）活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計液壓缸活塞材料選用 45 號鋼，需要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。1）活塞外徑 D 對內(nèi)孔 d 的徑向跳動公差值，按 7、8 級精度選取。2）端面 T 對內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。3）外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10、11 級精度選取。4）活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 O 型密封圈。3.2.2 主要尺寸的確定（1）液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定掛鉤油缸的工作過程為，通過油缸收縮抬起掛鉤，掛鉤是依靠掛鉤自身的重力和較小的油缸推力推動掛鉤。整個過程油缸負載較小，因此只需要選用較小缸徑的油缸，該處選用油缸內(nèi)徑 D=50mm。表 3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763320 400 500 630注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值根據(jù)表 3-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑 D=125mm活塞桿直徑可以由 值算出， 的取值參照下表： d/Dd/表 3-3 液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系按機床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取工作壓力 d/D機床類別 d/D 工作壓力 p/(MPa) d/D磨床、研磨機床 0.20.3 2 0.20.3插床、拉床、刨床 0.5 25 0.50.58鉆、鏜、車、銑床 0.7 57 0.620.70 7 0.7因此，活塞桿直徑： mDd357.0以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件，活塞桿直徑按照下表圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，即取活塞桿直徑： md36表 3-5 活塞桿直徑系列 (GB2348-1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400綜上述：缸筒內(nèi)徑 D=50mm，活塞桿外徑 d=36mm。（2）液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分別規(guī)律因為壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 的比值 D/ 10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般采用無縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計算原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763 2ypD式中 液壓缸壁厚（m） 。D液壓缸內(nèi)徑（m） 。試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa ） 。yp額定壓力 16Mpa,取 =1.25， =20MPa。nypn缸筒材料的許用應(yīng)力。 = ，其中 為材料抗拉剛度，bnbn 為安全系數(shù)，一般取 n =1。 的值為：鍛鋼： = 110120 MPa；鑄鋼： bb b= 100110 MPa；無縫鋼管： = 110110 MPa；高強度鑄鐵： = 60MPa；b灰鑄鐵： = 25MPa。b在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使得液壓缸的剛度往往不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或者漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式公式進行校核。對于 D/ 10 時，應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進行壁厚的計算。對于脆性材料以及塑性材料 0.4123ypD式中的符號意思與前面相同。液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑 為1 +1D2式中 值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或者按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。1D在設(shè)計中，取試驗壓力為最大工作壓力的 1.25 倍，即 = 1.25×16MPa yp=20MPa。而缸筒材料許用應(yīng)力取為 = 100 MPa。b應(yīng)用公式 得，2ypm5102下面確定缸體的外徑，缸體的外徑 + =50+2×5mm = 60mm。在液D2原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763壓傳動設(shè)計手冊中查得選取標(biāo)準(zhǔn)值 =65mm。在根據(jù)內(nèi)徑 D 和外徑 重新計1D1算壁厚， = = 。12Dm5.706（3）液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可以根據(jù)執(zhí)行元件機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并且參照表 4-1 中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。表 4-1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）25 50 80 100 125 16