HSG焊接式连接液压缸结构设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘 要 液压缸是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件 ,它主要是用来输出直线运动。 液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 本文对液压缸参数化设计方法进行深入系统的研究 ,建立液压缸 CAD 原型软件系统 ,主要研究成果如下 : 1.系统分析液压缸工作原理的基础上 ,归纳了液压缸的工作形式及主要安装形式。在分析液压缸主要部件结构特点的基础上 ,建立了基于装配的面向对象液压缸产品设计模型 ； 2.研究面向制造的产品特征建模技术 ,基于产品建模方法和面向对象技术 ,建立了基于特征的液压缸产品模型。研究了适用于液压缸参数化设计的标准件库建模方法及数据库建模技术 ,并据此建立了液压缸参数化数据库模型及基于装配的液压缸参数化模型 ； 3.建立液压缸参数化 CAD 系统模型 ,基于商用 CAD 软件 ,开发了液压缸参数化 CAD 软件原型系统。 关键词： 液压缸 ； 液压泵 ； 液压传动 ； 液力传动 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract Hydraulic cylinders are one of the hydraulic action components, which are widely used to transfer hydraulic power produced by pump to mechanical power with the manner of straight movement. Hydraulic transmission hydraulic transmission and are based on the liquid as energy transfer medium to the drive. Mainly the use of hydraulic fluid to transmit pressure to energy； and hydraulic transmission is mainly used to transfer the kinetic energy of liquid energy. As a result of hydraulic many prominent advantages, therefore, it is widely used in machine building, construction, petrochemical, transportation, military equipment, mine metallurgy, light industry, agricultural, fisheries, forestry and so on. At the same time, also be applied to aerospace, marine development, nuclear engineering and earthquake prediction in various fields of engineering and technology. In this paper, the parameters of the hydraulic cylinder design of the system to conduct in-depth research, the establishment of hydraulic cylinder CAD prototype software system, the main research results are as follows: 1. The working principle of hydraulic cylinder systems analysis on the basis of summed up the work of the form of hydraulic cylinder and the major form of installation. Analysis of hydraulic cylinders in the structural characteristics of the main components on the basis of the assembly based on object-oriented model of product design of hydraulic cylinder； 2. Research-oriented products feature modeling, product modeling based on object-oriented methods and technology, based on the characteristics of the hydraulic cylinder product model. Studied for parametric design of hydraulic cylinder of standard parts library and database modeling modeling techniques, and accordingly established a database of hydraulic cylinder model parameters and the hydraulic cylinder assembly based on the model parameters； 3. To establish fluid pressure cylinder of CAD system model parameters, based on the commercial CAD software, has developed a hydraulic cylinder Parametric CAD software prototype system. Key words： Hydraulic cylinder； hydraulic pump； hydraulic transmission； hydraulic transmission 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 引 言 液压 传动 元件以其功率大，安装布置简便，易于受控，操作方便舒适，故障率 低，便于维护等优点，非常适于结构形态多变，工作条件恶劣的农业机械的应用。 液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件 (缸或马达 )把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本 原理。 几十年来，液压技术不仅在农机，机床，工程机械，建筑机械，航天航空设备等得到越来越多的应用，而且形成了庞大的市场。全世界液压元件市场销售额已超过二百亿美元，我国液压行业产值已近80 亿人民币 而液压油缸是液压传动中将液体的压力能转换成机械能，实现往复直线运动或往复摆动的执行元件，被广泛应用于各种液压机械设备中。液压油缸的设计合理性、制造质量，直接影响整个液压机械设备的的使用状态，乃至整个生产系统的正常运行和生产的安全性。所以，液压油缸的合理化设计具有重要的现实意义。充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 摘 要 . I Abstract . II 引 言 . III 目 录 . I 第 1 章 液压传动的概述 .IV 1.1 简介 .IV 1.2 应用领域 .IV 1.3 传动原理 .IV 1.4 主要组成 .IV 1.4.1 动力元件（油泵） .IV 1.4.2 执行元件（油缸、液压马达） . V 1.4.3 控制元件 . V 1.4.4 辅助元件 . V 1.4.5 工作介质 . V 1.5 表达符号 . V 1.6 现状及其展望 .VI 第 2 章 液压缸的计算依据 . VII 2.1 液压缸的分类 . VII 2.2 主要参数及常用计算公式 .IX 2.2.1 压力 .IX 2.2.2 主要尺寸及面积比 .IX 2.2.3 液压缸活塞的理论推理和拉力 .XI 2.2.4 效率 . XII 2.2.5 液压缸负载率 . XIII 2.2.6 活塞瞬间线速度 . XIII 2.2.7 活塞作用力 F. XIV 2.2.8 活塞加速度 a . XV 2.2.9 活塞加（减）速时间 ta（ td） . XV 2.2.10 活塞加（减）速行程 Sa（ Sd） . XV 2.2.11 液压缸流量 . XVI 2.2.12 液压缸功率 P. XVI 第 3 章液压缸的典型结构 .XVII 3.1 端盖与缸筒连接方式 .XVII 3.1.1 拉杆型液压缸 .XVII 3.1.2 螺纹盖型液压缸 .XVII 3.1.3 法兰型液压缸 .XVII 3.1.4 安装方式 .XVII 3.2 专用液压缸典型结构 . XIX 3.2.1 特殊结构液压缸 . XIX 3.2.2 电液伺服液压缸 . XX 3.2.3 特殊工质液压缸 . XXI 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3.2.4 组合液压缸 . XXI 3.2.5 多级液压缸 . XXI 第 4 章 液压缸主要零部件设计 . XXIII 4.1 缸筒的设计计算 . XXIII 4.1.1 主要技术要求 . XXIII 4.1.2 缸筒结构 . XXIII 4.1.4 缸筒厚度计算 . XXVI 4.1.5 缸筒厚度验算 . XXVII 4.1.6 缸筒底部厚度计算 . XXVII 4.1.8 缸筒材料 .XXVIII 4.1.9 缸筒内壁表面加工公差和粗糙度 ISO4394 . XXIX 4.2 活塞 件的设计计算 . XXIX 4.2.1 活塞结构型式 . XXIX 4.2.2 密封件沟槽尺寸，公差及粗糙度 . XXIX 4.2.3 材料 . XXIX 4.2.4 活塞尺寸及公差 . XXX 4.3 活塞杆的设计计算 . XXX 4.3.1 结构 . XXX 4.3.2 活塞杆直径计算 . XXXI 4.4 导向环的设计计算 . XXXIV 4.4.1 导向环主要优点 . XXXIV 4.4.2 导向环的型式 . XXXIV 4.4.3 导向环的尺寸不同 .XXXV 4.5 活塞杆导向套 .XXXV 4.6 中隔圈的设计计算（限位圈） . XXXVI 4.7 缓冲机构设计计算 . XXXVII 4.7.1 一般技术要求 . XXXVII 4.7.2 结构型式 . XXXVII 4.7.3 缓冲计算 . XXXIX 4.7.4 调整缓冲机构尺寸 . XLI 4.8 辅件 . XLIII 第 5 章设计主要尺寸图纸 .XLVII 结 论 . XLVIII 参考文献 .XLIX 致 谢 . L 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第一章 液压传动的概述 1.1 简介 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。 液压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1.2 应用领域 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、 建筑 机械、农业 机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等 。 1.3 传动原理 液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和 管路的传递，借助于液压执行元件 (液压缸或马达 )把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。 1.4 主要组成 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1.4.1 动力元件（油泵） 它的作用是把液体 利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.4.2 执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 1.4.3 控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 1.4.4 辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头 (扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等 ，它们同样十分重要。 1.4.5 工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 1.5 表达符号 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 1 液压系统表达符号 1 油箱 7 油管 2 过滤器 8 油管 3 液压泵 9 液压缸 4 流量控制阀 10 工作台 5 溢流阀 6 换向阀 1.6 现状及其展望 液压油缸也是基于以密闭容器中的静压力传递力和功率这一原理实现工作目的的。目前以其可实现大范围的无级调速、体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小，易于实现自动化、过载保护以及良好的标准化、系列化、通用化特点广泛应用工程领域。当前正继续向着节能、与微电子、计算机技术结合、运行的可靠性、高度的集成化、高压、低噪声、提高密封性能等发展。 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 2 章 液压缸的计算依据 液压缸是将液压能转化成直线运动机械能的执行元件 2.1 液压缸的 分类 液压缸主要分单作用液压缸，双作用液压缸，缓冲式液压缸，多级液压缸，等，具体分类如表 1 表 1.液压缸的分类 类别 名称 图形符号 说明 单 作 用 液 压 缸 单作用活塞液压缸（无弹簧） 活塞仅作单向外伸运动，其反向内缩运动由外力来完成 单作用活塞液压缸（弹簧回程） 活塞仅作单向运动，其反向运动由弹簧力来完成 单作用伸缩液压缸（单作用多级液压缸） 有多个单向依次外伸运动的活塞（柱塞），各活塞（柱塞）逐次运动时，其运动速度和推力 均是变化的。其反向内缩运动由外力来完成 单作用柱塞液压缸 柱塞仅作单向外伸运动，其反向内缩运动由外力来完成。其工作行程比单作用活塞液压缸长 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 类别 名称 图形符号 说明 双 作 用 液 压 缸 双作用无缓冲式液压缸 活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在行程终了时不减速 不可调单向缓冲式液压缸 活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减 速制动，其减速值不可调。另一侧行程终了时不减速 不可调双向缓冲式液压缸 活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值不可调 可调单向缓冲式液压缸 活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减 速制动，其减速值可调。另一侧行程终了时不减速 可调双向缓冲式液压缸 活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值可调 双活塞杆液压缸 活塞两端杆径相同，活塞作正，反运动时，其运动速度和推（拉）力充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 均相等 双作用伸缩液压缸（双作用多级液压缸） 有多个双向依次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其运动 速度和推，拉力均是变化的 以上列出的是常见的液压缸分类，未包括一些结构或用途特殊的液压缸。 2.2 主要参数及常用计算公式 2.2.1 压力 1.额定压力 Pn，也称公称压力，是液压缸能用以长期工作的压力。国家标准GB2346-80规定了液压缸的公称压力系列如表 2 表 2 液压缸公称压力（ MPa） 2.最高允许压力 Pmax，也是动态试验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。各国规范通常规定为： Pmax 1.5Pn（ MPa） （ 1-1-1） 3耐压试验压力 Pt，是液压缸在检查质量时需承受的压力试验，在此压力下不出现变形或破裂。各国规范多数规定为： Pt=1.5Pn（ MPa） （ 1-1-2） 军品规范为： Pt=(2-2.5) Pn (MPa) （ 1-1-3） 2.2.2 主要尺寸及面积比 1、缸内径 D 国家标准 GB2348-80（等效于 ISO3320）规定了液压缸内径系列如表 3 表 3缸内径 D（ mm） 2、活塞杆内径 d 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 国家标准 GB2349-80规定了活塞杆直径的基本系列（见表 4） 表 4活塞杆直径 d（ mm） 3、活塞行程 S 国家标准 GB2349-80规定了活塞行程 S的基本系列（见表 5） 表 5 活塞杆行程 S 4、面积比（即速度比） = 2 2 21 2 2 1/ / / ( )A A v v D D d (1-1-4) A1= /4 2D A2= /4( 22Dd ) 式中 A1 活塞无杆侧有效面积（ 2m ） A2 活塞有杆侧有效面积（ 2m ） 1v 活塞杆伸出速度（ 2/ms） 2v 活塞杆退出速度（ 2/ms） D 活塞直径（ m2） d 活塞杆直径（ m2） 值系列案 ISO7181 规定，如表 6 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.2.3 液压缸活塞的理论推理和拉力 以双作用单活塞液压缸为例，液压油作用在活塞 上 F1： 6 2 611 * 1 0 / 4 * 1 0 ( )iiF A P D P N （ 1-1-5） 当活塞杆退回时的理论拉力 F2： 6 2 2 622 * 1 0 / 4 ( ) * 1 0 ( )iiF A P D d P N （ 1-1-6） 表 6 面积比 当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的液压油）的理论推力3:F 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 6 2 63 1 2( ) * 1 0 / 4 * 1 0 ( )iF A A P i d P N （ 1-1-7） 以上三式中 D 活塞直径（即液压缸内径）（ m） d 活塞杆直径（ m） Pi 供油压力（ MPa） 2.2.4 效率 t 1、 机械效率m，由各运动件摩擦损失所造成。在额定压力下，通常可取m 0.9。 2、容积效率v，由各密封件泄露所造成，通常容积效率为： 图 2 液压缸活塞受力示意图 装弹性体密封圈时：v 1 装活塞环时： v 0.98 3、作用力效率d：由排出口背压所产生的反向作用力而造成。 活塞外推时： 1 1 2 2 1 1/d P A P A P A （ 1-1-8） 活塞向内拉时： 2 2 1 1 2 2/d P A P A P A （ 1-1-9） 式中 1P 当活塞外推时，为进油压力；当活塞向内拉时 ,为排油压力（ MPa）； 2P 当活塞杆外推时，为排油压力；当活塞环内拉时，为进油压力（ MPa）； 12AA、 同前。 当排油直接回油箱时： d 1. 4、总效率t充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 t=m vd2.2.5 液压缸负载率 为实际使用推力（或拉力）与理论额定推力（或拉力）的比值： =实际使用推力（或拉力） /理论额定推 力（或拉力） (1-1-11) 这值是用以衡量液压缸在工作时的负载，通常采用 0.5 0.7，但对有些用途也可取 0.45 0.75 2.2.6 活塞瞬间线速度 v 活塞瞬间线速度 v v = /vqA（ m/s） (1-1-12) 式中 vq 液压缸瞬时体积流量（ 2 /ms） A 活塞的有效作用面积 当 vq=常数时， v=常数。但实际上，活塞在行程两端各有一个加速阶段或一个减速阶段，见图 3 图 3 活塞线速度随时间的变化 2活塞最高时线速度maxV当流量vq保持不变时，活塞在行程的中间大部分保持恒速，在活塞杆外推时，活塞的最高线速度为 Vmax为 m a x 1 1 1/ ( / )vV q A m s （ 1-1-13） 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 式中 1vq 杆外推时的体积流量 2( / )ms 活塞杆内拉时 m a x 2 2 2/ ( / )vV q A m s （ 1-1-14） 式中 2vq 杆内拉时的体 积流量 2( / )ms 3活塞平均线速度mV/mV S T( / )ms （ 1-1-15） 式中 S 活塞行程（ m） T 活塞在单一方向的全行程时间（ s） 活塞最高线速度与平均线速度可按下式计算 maxV=vmKv（ /ms） （ 1-1-16） 式中 vK 活塞线速度系数 活塞最高线速度maxV受活塞和活塞杆密封圈以及行程末端缓冲机构所能承受的动能所限制。 过低的最大线速度可能造成爬行，不利于正常工作，故maxV应大于 0.10.2 2/ms。 2.2.7 活塞作用力 F 液压缸在工作适，活塞的作用力 F，必须克服各项阻力， F的大小为； FE F f IF F F F （ N） （ 1-1-17） 式中 EF 外负载阻力 （包括外摩擦阻力在内） （ N）； F 回油阻力（ N），当油流会邮箱时，可以近似取F=0，如果回油存在背压，则当杆外推时，可按式（ 1.1.6），计算当杆内拉时，可按式（ 1-1-5）计算；当活塞差动前进时，在推力3F中已考虑了F在内，故此不必计算； fF 密封圈摩擦阻力 （ N）； IF 活塞在启动，制动或换向时的惯性力（ N）， 在加速时，取 +1F，在减速时，取 -1F，在恒速时，取1F=0。 充值下载文档就送 全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 密封圈摩擦阻力fF为活塞密封和活塞杆密封摩擦阻力之 和，即 6( ) 1 0f D D d dF f p D b k d b k （ N） （ 1-1-18） 式中 f 密封圈摩擦系数，按不同润滑条件， 可以取 f =0.05 0.2； p 密封圈两侧压力差 （ Mpa）； DDbk 分别为活塞及活塞杆密封圈宽度 (m)； dbdbk 分别为活塞和活塞杆密封圈摩擦修正系数， “ O”型密封圈； dk 0.15 压紧型密封圈； dk 0.2 唇型密封圈； dk 0.25 2.2.8 活塞加速度 a 活塞加速度或减速度 a 为 2/ ( / )Ia F m m s（ 1-1-19） 式中 m 为活塞及负载重量（ kg） IF 为活塞及 负载惯性力（ N） 活塞加速度 a的符号为“ +”，减速度为“ -”。 2.2.9 活塞加（减）速时间 t