毕业设计（论文）-液压千斤顶的设计（全套图纸）.doc

毕 业 设 计（论 文）题目(液压千斤顶的设计)系别:专业名称：学生姓名：学号:指导教师姓名、职称:完成日期 年 月 目录液压千斤顶设计IIIHydraulic jacksIV前言61.液压千斤顶总述71.1选题背景71.2液压千斤顶的概述82.1技术特点92.2基础参数93.1液压千斤顶工作原理103.2液压千斤顶总体设计114.1液压系统的设计步骤与设计要求134.2进行工况分析、确定液压系统的主要参数144.3液压缸主要零件的结构、材料及技术要求155液压缸的设计计算185.1液压缸的结构尺寸计算185.2活塞杆直径强度及稳定性校验265.3液压缸性能参数的计算275.4液压缸的结构设计286液压辅助元件366.1连接管件366.2液压管接头376.3阀类零件的选择386.4油箱的设计406.5液压油的选择427热处理工艺437.1液压千斤顶热处理438弯曲杆手柄448.1弯曲手柄的设计448.2支座反力求解448.3杆的剪切应力Fs和弯矩M448.4确定危险截面469总结48参考文献49 液压千斤顶设计【摘要】: 液压千斤顶又称油压千斤顶，是一种采用活塞或液压缸作为刚性顶举件的千斤顶。 简单起重设备一般只备有起升机构，用以起升重物。构造简单、重量轻、便于携带，移动方便。广泛应用于建筑、桥梁、公路铁路建设、汽车维修、船舶维修等部门。液压千斤顶是典型的利用液压传动来工作的设备。液压传动是利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理发展起来的一门新技术是工农业中广为引用的技术。通过手动泵将油箱中的液压油通过管阀送到液压缸的底部来顶起活塞举升重物。其将液压能转化成机械能，利用了密闭容器中止滚体的压力以同样大小向四周传递的特性，具有输出推力大的有点。【关键词】: 手动泵、液压缸、单向阀、截止阀、油箱、液压传动全套图纸加153893706Hydraulic jacks 【Abstract】Hydraulic jacks and say hydraulic jack, is a kind of adopts the piston or hydraulic cyli- ner for parts as rigid top jacks. Simple lifting equipment with hoisting mechanismonly commonly, to lifting weights. Simple structure, light weight, easy to carry,convenient to mo- ve Widely used in construction, bridge, road and railway construction, vehicle maintenance, ship maintenance and other departments. Is a typical use of hydraulic jacks hydraulic equipment to work through the manual pump to the hydraulic oil tank through the valve to the hydraulic cylinder piston from the bottom to the top of lifting heavy objects. Hydraulic transmission is using liquid as medium to transmit energy and control the transmission way, hydraulic transmission is put forward according to the 17th century PASCAL static pressure transmission principle of liquid developed new technology is a door in the technology industry and agriculture widely cited.It will be hydraulic energy into mechanical energy, use of the closed container body still rolling pressure to pass the same size as the surrounding properties, with output thrust a little big.【Keywords】 hand-pump, hydraulic cylinder,single direction valve,stop- valve ,tank,hydraulic drive 51前言液压千斤顶是我国现代工业的十分重要的一个装备，其发展水平关系着我国经济建设中许多行业的发展。特别是在汽车维修、建筑等行业液压千斤顶扮演者十分重要的角色。随着汽车、建筑等行业的发展，企业对于千斤顶需求也来越大，特别是对结构简单、操作方便的能快速地在工地或户外正常运作的千斤顶需求量也越来越大。为了满足市场这方面的需求本课题主要研究结构简单操作方便的手动液压千斤。本文从手动液压千斤顶的工作原理出发研究它的液压传动情况，再分析其运动规律找出液压千斤顶的主体设计方法，在根据有关液压传动设计资料对液压千斤顶结构和尺寸做详细的设计计算。完成液压千斤顶的主体结构及尺寸的设计之后应该对其结构和尺寸是否满足设计要求作必要的强度校核。最后根据设计要求和前面的结构尺寸选择合适的液压辅助件来完成液压千斤顶的设计。南京煤炭研究所研制的DQY-2手动液压千斤顶，由于现在液压千斤顶元部件标准化程度比较高、性能比较稳定，DQY-2是在QY-3的基础上研制而来的，千斤顶的外壳加厚并进行精加工。该型液压千斤顶与本课题内容相近，有借鉴其设计要求及标准和设计方法。1.液压千斤顶总述1.1选题背景 液压千斤顶是利用液压传动起升重物的设备，具有体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，广泛应用于建筑、桥梁、公路铁路建设、汽车维修、船舶维修等部门。随着我国现代工业快速发展，重型设备的起运、流动性起重作业需要各种型号各种特色的千斤顶设备来帮忙，液压千斤顶作为常用的一类方便可靠千斤顶也得到了迅速发展。比如我国汽车工业发展对液压千斤顶要求越来越高，这也迫使液压千斤顶设计质量不断提高，以适应用户物美价廉的需求，本课题研究是为满足社会生产实践中用户广泛的需求。早在20 世纪40年代,卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用,但由于当时设计和使用上的原因,其尺寸较大,承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术的发展,在90 年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶。在90 年后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的,它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。使用时,用软管将千斤顶连在汽车的排气管上,经过1520 秒,汽车将千斤顶鼓起,成为圆柱体。这种千斤顶可以把115t 重的汽车顶起70cm。Power-Riser 型便携式液压千斤顶则可用于所有类型的铁道车辆,包括装运三层汽车的货车、联运车以及高车顶车辆。同时它具有一个将负载定位的机械锁定环,一个三维机械手,一个全封闭构架以及一个用于防止杂质进入液压系统的外置过滤器。另外一种名为Truck Jack 的便携式液压千斤顶则可用于对已断裂的货车转向架弹簧进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从侧面对装有70125t 级转向架的大多数卸载货车进行维修,并能完全由转向架侧架支撑住。它适用于车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。我国千斤顶技术起步较晚,由于历史的原因,直到1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改进和重新设计,在外形美观,使用方便,承载力大,寿命长等方面,都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。经过多年设计与制造的实践,除了卧式千斤顶以外,我国的千斤顶还规格齐全,形成系列产品，新型折叠式液压千斤顶，新型剪式千斤顶，快速升降千斤顶等随着我国汽车工业的快速发展,汽车随车千斤顶的要求也越来越高;同时随着市场竞争的加剧,用户要求的不断变化,将迫使千斤顶的设计质量要不断提高,以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻,携带方便,外形美观,使用可靠,还会对千斤顶的进一步自动化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识,使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧,提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素,对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。1.2液压千斤顶的概述液压千斤顶分为通用和专用两类。通用液压千斤顶适用于起重高度不大的各种起重作业。它由1手动泵2液压缸3排油单向阀4进油单向阀5油箱6截止阀等主要部分组成。工作时，只要往复扳动摇把，使手动油泵不断向油缸内压油，由于油缸内油压的不断增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上运动。打开回油阀，油缸内的高压油便流回储油腔，于是重物与活塞也就一起下落。专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚锚固。其工作原理：张拉时，打开前后油嘴，从后油嘴向张拉工作油室内供油，张拉缸缸体向后移动。由于缸索锚固在千斤顶层部的工具锚上，因此千斤顶通过工具将钢索拉长。当钢索张拉到需要的长度时，关闭后油嘴，从前油嘴进油至顶压缸内，使顶压缸活塞向前伸移而顶住锚塞，并将锚塞压入锚圈中，从而使钢索锚固。打开后油嘴并继续从前油嘴进油，这时张拉缸向前移动，缸内油液回流。最后打开前油嘴，使顶压缸内的油液回流，顶压活塞由于复位弹簧的作用而复还原位。液压千斤顶按其结构、用途可分为1立式螺纹连接液压千斤顶表征字母QYL2立卧两用液压千斤顶表征字母QW。型号表示方法如：额定起重量为5t的普通行程的手动立式液压千斤顶的标记为：千斤顶 QYL5 JB2104 ;额定起重量为5t的低行程的手动立式油压千斤顶的标记为：千斤顶 QYL5D JB2104 ; 额定起重量为320t的立卧两用油压千斤顶的标记为：千斤顶 QW320 JB2104液压千斤顶的技术要求：1产品应符合本标准要求，并按经规定程序批准的图样和有关技术文件制造。 2 千斤顶在温度为20+45的环境中应能有效地工作。固定密封处不得漏油，运动密封处只允许油膜存在，手柄操作力应符合 要求，且无异常现象。3 千斤顶应有可靠的安全装置。活塞杆限位可靠，回油阀应操作安全，并可以在行程中的任意点终止载荷下降，顶头承载面应能防、2主要技术特点及参数2.1技术特点1液压千斤顶结构紧凑，能平稳起升重物且传动效率较高适合于抢险救灾。2 液压千斤顶在-20+45的环境中能正常有效地工作。固定密封处不得漏油，运动密封处只允许有油膜存在，手柄操作力应符合要求且无异常现象。3液压千斤顶容易漏油，不宜长时间支撑物体，液压缸与活塞配合部分密封采用尼龙碗型密封件和O型密封圈组合密封，橡胶具有良好的弹性，受力变形后能及时迫使尼龙碗唇边与缸壁贴合起到良好的密封。2.2基础参数液压千斤顶的主要基础参数 表1 液压千斤顶基础参数液压系统执行元件最大起升重量 最大行程L液压缸 5t 200mm 方案一：液压千斤顶的采用手柄与小型液压缸组成的手动液压泵驱动带动执行元件大液压缸的举升运动。方案二：液压千斤顶采用电动液压泵来驱动大液压缸举升运动。分析：在这里我们需要千斤顶结构简单且操作方便最重要的是适合野外工作，因此我们在这里选择第一种方案手动液压千斤顶来研究。手柄操作力小于330N在此假定取60N，手柄长度200mm支点与手柄端点的距离40mm手柄操作力对小液压缸的作用力容易算的为300N查阅资料根据经验设定液压缸最大上升速度为5m/min，液压千斤顶启动加速时间t=0.13液压千斤顶的工作原理和总体设计3.1液压千斤顶工作原理3.1.1液压千斤顶的原理图； 图1 液压千斤顶原理图液压千斤顶的结构如上图所示：1油泵的手柄2油泵缸体3排油单向阀4吸油单向阀5油箱6、7、8、9连接油箱、液压缸和泵缸的管路8截止阀11液压缸12重物。3.1.2液压千斤顶的组成；液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（液压缸）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质组成。1、 动力元件（油泵）主要将原动机的机械能转换成液压能是液压传动的动力部分。2、 执行元件（液压缸）它将液体的液压能转换成机械能。3、 控制元件（各种阀）对液压系统压力、流量、流向进行调节控制。4、 工作介质 液压传动中的液压油或者乳化剂。5、 辅助元件 各种管路和油箱。3.1.3液压千斤顶的工作原理；工作原理是扳手1往上走带动小活塞向上，小液压缸下腔容积增大而形成局部真空，排油单向阀3关闭，油箱里的油通过油管和吸油单向阀门4被吸进小活塞下腔，扳手往下压时带动小活塞向下，小液压缸下腔容积减小，液压油受挤压压力升高，吸油单向阀关闭，小活塞下部的油通过内部油路和单向阀门3被压进大活塞下部，推动活塞。如此不断上下拌动杠杆，则不断有液压油进入大液压缸下腔推动活塞顶起重物。因杠杆作用原理将手上的力增大数十倍作用到小液压缸活塞上，大活塞面积又是小活塞面积的数十倍，有手动产生的油压被挤进大活塞，有帕斯卡原理知大小活塞面积比与压力比相反。这样一来，手上的力通过扳手到小活塞上增大了十多倍(暂按10倍)，小活塞到大活塞力有增大十多倍(暂按10倍)，到大活塞力量=10X10=100倍的力量了实现了用很小的力量顶起了较重的物体。截止阀8打开液压缸中的活塞在自重的作用下实现回程动作。3.2液压千斤顶总体设计经过调研了解到，国内市场对于千斤顶的需求量比较大，比如铁路、汽车、轮船等行业应用广泛，特别是在汶川地震抢险救灾中千斤顶起到了至关重要的作用，针对这种情况确定方案：1.为了使起升重物平稳采用液压动力举升装置。2.考虑到野外抢险救灾，液压千斤顶重量要轻要容易移动，采用单活塞杆单作用液压缸使结构简便减轻千斤顶重量。3.考虑到野外抢险救灾，要争取时间故液压千斤顶操作要简便易行故采用手动液压泵，而不采用电动。3.2.1液压千斤顶主要参数的选择； 查阅相关资料确定液压千斤顶的起升最大重量为5t 最大行程为200mm主要结构液压缸为单活塞单作用油缸。3.2.2液压缸的设计步骤；1. 设计依据:（1）液压缸的用途和工作条件。（2）工作结构的结构特点、负载情况、行程大小和动作要求等。（3）液压系统的工作压力和流量。（4）有关国家标准。国家队额定压力、速比、刚内经外径活塞杆直径及进出口连接尺寸等都做了规定（建有关手册）。2. 设计步骤:（1） 液压缸类型和各部分结构形式的选择。（2） 基本参数的确定。确定工作负载、工作速度、速比、工作行程。（这些参数应该是已知的。） 确定缸内经、活塞杆直径、导向长度等。（这些参数应该是未知的。）（3） 结构强度计算和验算进行缸筒壁厚、缸盖厚度的计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各部分连接结构强度计算。（4） 进行导向、密封、防尘、排气和缓等装置的设计（结构设计。）（5） 整理设计计算说明书，绘制装配图和零件图。应当指出，对于不同类型和结构的液压缸，其设计内容有所不同，而且各参数之间往往具有各种内在联系，需要综合考虑反复验算才能获得比较满意的结果，所以设计步骤也不是固定不变的4液压传动的设计液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动地优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。在液压传动中，液压缸就是一个最简单而又完整的液压传动系统，分析它的过程可以清楚的了解液压传动的基本原理。4.1液压系统的设计步骤与设计要求4.1.1设计步骤；液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。1) 确定液压执行元件的形式；2) 进行工况分析，确定系统的主要参数；3) 制定基本方案，拟定液压系统原理图；4) 选择液压元件；5) 液压系统的性能验算；4.1.2明确设计要求； 设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及该设计内容有关的其他方面了解清楚。1) 主机的概况：用途、性能、作业环境、总体布局等；2) 液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3) 液压驱动机构的运动形式，运动速度；4) 各动作机构的载荷大小及其性质；5) 对调速范围、运动平稳性、转速精度等性能方面的要求；6) 自动化程度、操作控制方式的要求；7) 对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8) 对效率、成本方面的要求。4.2进行工况分析、确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。4.2.1液压缸载荷组成和计算； 下图是一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，作用在活塞杆上的外部载荷包括液压缸轴线方向的活塞重力Fg，导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fm。(1) 工作外载荷Fw常见的工作载荷有作用于活塞杆轴线上的重力、切削力、挤压力等。这些作用力的方向如与活塞运动方向相同为负，相反为正。当液压缸举升小车时，工作载荷为Fw=50009.8=49000N(2) 导轨摩擦载荷Ff对于竖直导轨 Ff = Ff =FN - 1Ff = Ff =FN=0N式中 FN外载荷作用于导轨上的正压力（N）; 摩擦系数（3）惯性载荷 Fm=ma -2式中 a加速度；a=/t 速度变化量（m/s）；t 起动或制动时间（s）。一般机械t=0.10.5s, 对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值。行走机械一般取/t =0.51.5m/s 液压千斤顶上升的最大速度设为5m/min，启动和制动时间t为0.1s，则加速度a=0.83m/s2以上三种载荷之和称为液压缸的工作负载载荷F= Fw+ Ff + Fm起动加速时 F= Fw+ Ff + Fm -3稳态运动时 F= Fw+ Ff - 4减速制动时 F= Fw+ Ff -Fm -54.3液压缸主要零件的结构、材料及技术要求液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。用20号钢的力学性能略低,且不能调质,应用较少;当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需焊接时,则应采用焊接性能较好的35号缸,粗加工后调质;一般情况下,均采用45钢,并调质到241285HB。液压缸主要零件如缸体、活塞、活塞杆、缸盖、导向套的材料和技术要求见下表2内容。表2 液压缸主要零件的材料和技术要求零件名称简 图材 料主要表面粗糙度技术要求缸体45号无缝钢管液压缸内圆柱表面粗为:Ra0.20.4m(1)内径用H8H9的配合；(2)内径D的圆度公差值按10级精度选取，圆柱度公差值按8级精度选取； (3)缸体端面T的垂直度公差值按7级精度选取； (4)为防止腐蚀和提高寿命,内径表面镀0.030.04mm厚的硬铬,再进行抛光,缸体外涂耐腐蚀油漆活塞耐磨铸铁活塞外圆柱表面粗糙度为:Ra0.81.6m(1)外径D对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取；(2) 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，按7级精度选取；(3)外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取；(4)活塞外径用橡胶密封圈密封时取f7f9配合,内孔与活塞杆的配合可取H8活塞杆 实心活塞杆：45钢 杆外圆柱面粗糙度为：Ra0.63m（1）材料热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB；(2)活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取；（3）活塞杆d的圆柱度公差值，按8级精度选取；(4)活塞杆d对d1的径向跳动公差.0值，应为0.01 mm；(5)活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接采用H8/h7配合(6) 活塞杆上的螺纹，按6级精度加工；缸盖45号钢配合表面粗糙度为：Ra0.81.6m（1）直径D（基本直径同缸径）、D2(活塞杆的缓冲孔)、D3( 基本尺寸同活塞杆密封圈外径)的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取；（2）D2、D3对d的同轴度公差值：0.03mm（3）端面A 、B与直径d轴心线的垂直度公差值，按7级精度选取导向套耐磨铸铁导向表面粗糙度为：Ra0.8（1）导向套的长度一般取活塞杆直径的60%100%（2）导向套内径的配合为H8/f9(或H9/f9)。5液压缸的设计计算5.1液压缸的结构尺寸计算5.1.1液压缸工作负载的计算； F=Ft+Ff+Fm; （51） Ft=FwFg; （52）式中：Fw液压缸轴线方向上的外作用力（N）； Fg液压缸轴线方向上的重力 （N）； Ff运动部件的摩擦力 （N）； Fm运动部件的惯性力 （N）； F液压缸的工作负载 （N）； Fs液压缸的密封阻力 （N）；考虑到千斤顶的工作方式和工作原理：所以：外作用力Fw=5000x9.8=49000N Ff=*Fn=0.1x0=0N Fm=a*m=0.83x5000=4150Na为活塞运动时的加速度 ，活塞杆上升的最大速度为5m/min则加速度为0.83m/s2 考虑到液压缸的密封阻力不易取出一般用液压缸机械效率来估算这里取=0.91则：大液压缸工作负载F= （Fw+ Ff + Fm）/ =49000+0+4150=58802N5.1.2液压缸工作压力的选定； 表3 按载荷选择工作压力载荷kN50工作压力/MPa 50这段，因此选定液压系统压力为P=8MPa。 5.1.3大液压缸内径D计算；因为采取单活塞杆单作用液压缸，所以：=所以液压缸的内径：D=（m） （5-3）D活塞直径 （m）P液压缸工作压力 (N)F总负载力 （N）由已知工作压强P=6MPa，工作压力F=53150N，代人（5-3）有： D=96.7mm所以由设计手册中表2-2取液压缸系列的标准尺寸为：D=100mm 表4 常用液压缸内径D(mm)4050638090100（110）1251401601802002202505.1.4活塞杆直径d的确定；当速比未知时，可自己设定两者之间的关系，即杆受拉d/D取0.30.5，杆受压d/D取0.50.55（P5mpa）、0.60.7（5mpaP=7mpa) 这样就可以利用以上各式把D和d求出来。D和d求出后要按国家标准进行圆整，圆整后D和d的尺寸就可以确定。由已知得到，活塞杆是受压的杆件，所以d=0.7D。计算可得d=70mm由液压缸系列化的标准尺寸取D=100mm, d=70mm。5.1.5小液压缸内径和活塞杆直径的确定；小液压缸上的外载荷Fw1设为300N，小液压缸总工作负载的计算：Fw1=300N Ff=*Fn1=0.1x0=0N Fm= a*m=0.83x300/9.8=25.4N总工作负载F1=（300+0+24.5）/=334.6N两个液压缸是连通的有两边压力P1=P2也即是 F1/A1=F2/A2A1和A2分别是大小液压缸活塞的面积，F1和F2分别是大小液压缸的工作负载。所以：58802/(3.1415*100*100)=334.6/(3.1415*) 求得：=8.5mm 根据液压油缸内径标准化系列取=10mm小液压缸工作负载F1=334.6N，根据表4-1可以设定小液压缸的工作压力和大液压缸一样为8mpa。小液压缸活塞杆直径的确定：活塞杆上提时受拉，/取0.30.5下压时受压，d/D取0.7（P7mpa），综合取/=0.7计算后可得d=7mm。按下表标准化后取d=6mm。 表5 活塞杆外径系列参数d(mm)456 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28（30） 32 35 40 45 50 55（60） 63（65） 70 75 80（85）括号内尺寸尽可能不用5.1.6液压缸壁厚的计算；一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： (5-4)式中,缸壁厚度（m）；Pp试验压力（Pa） 当额定压力Pn16MPa时，Pp=Pn*150; 当额定压力Pn16MPa时，Pp=Pn*125; D-液压缸内径（m）； -缸体材料的许用应力（Pa）,=/n 0材料抗拉强度； n安全系数，一般可取n=5.注意，当计算出的液压缸薄壁较薄时，议案按结构需要适当加厚。由系统额定压力为Pn=8MPa,所以Pn16MPa, Pp=Pn*150=8150=12MPa,由上述计算可知D=0.1m,经查得液压缸缸体为无缝45钢缸体材料屈服极限=355mpa则许用应力 =/n=355/5=71Mpa 缸体壁厚 则有大液压缸壁厚12100.1/(27110)=8.4mm ；小液压缸壁厚0.25mm 取=1.5mm经查设计手册表313有液压缸壁厚度=10mm大液压缸的外径=D+2=100+2*10=120mm表6 无缝钢管尺寸系列内径壁 厚1.52.02.53.03.55.06.07.510.012.515.020.0外 径252831354032353638424740454650555055566065707563686973757883888085869092951001051101001051061101121151201251301251321351371401451501551651601651701751801851902002002202152202252302405.1.7液压缸壁厚及外径强度校验； 缸体厚度的取值有强度条件决定。当/D0.8时可按薄壁公式校验，即 ；最高工作压力单位Pa 材料许用应力 =材料的抗拉强度，n为安全系数，一般n=5则=600mpa =120mpa=10mm而D=100mm /D=0.1 =8mpa 当/D=0.080.3时按下列公式校验强度，即=0.0037m=3.7mm =10mm3.7mm符合强度要求，同理小液压缸壁厚也是安全的。5.1.8液压缸进出油口尺寸的确定； 液压缸的进出口尺寸，是根据油管内平均流速来确定的。要求压力管路内的最大平均流速控制在4-5m/s以内，过大会造成压力损失剧增，而使回路效率下降，并会引起气蚀、噪音、振动等，因此油口不宜过小。但是也要注意结构上的可能。经查设计手册表316有液压缸可以知道液压缸进出油口尺寸。表7 液压缸参数的综合项目缸体外径（mm）活塞杆直径（mm） 进出油口连接压力（ N ） 45 钢公称直径（mm）接头连接 62950缸筒内径(mm)100 12070 12M121.55.1.9 液压缸的缸底和缸盖；在中低压系统一般是根据结构需要进行设计，不需要进行强度计算的。但在高压系统，一般都要进行强度计算。其计算方法如下：缸底厚度的计算: 选择平面型缸底，缸底有油孔 h=0.433D (mm). （5-5）式中， h缸底的厚度（mm）； D缸底止口内径（mm）； 缸体材料许用应力（Pa）； d缸底开口的直径（mm）.D=80mm D=100mm P=8Mpa d=20mm 缸底材料的高强度铸铁许用应=56Mpah=0.433D= =13.65mm我们采用有油孔的缸体进行计算解得h=13.65mm,对其进行圆整的到 h=14mm缸盖厚度的计算：若采用整体法兰缸盖则采用下式计算缸盖的厚度； -（5-6）式中 法兰厚度（m）；=0.021m F法兰受力总和(N) d密封环内径(m); d=0.07m密封环外径(m); =0.075m系统工作压力(Pa)；=8106Pa附加密封力(Pa)，若采用金属材料密封时，值取其屈服点；=35106Pa螺钉孔分布圆直径(m)；=0.102m密封环平均直径(m)；=0.072m法兰材料的许用应力(Pa)。=56106Pa= 由上式求得F=N = =0.021m=21mm5.1.10液压缸工作行程的确定；液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表表8中的系列尺寸来选取标准值。 表8 液压缸的活塞行程参数系列（GB2349-80） （mm）255080110125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。5.1.11最小导向长度的确定；当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度（图5-6）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求 式（5-7）式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。设L=200mm,D=100mm,带入式（5-7），取H 60mm。取H=60mm活塞的宽度B一般取B=（0.61.0）D；取B=0.6D=60mm。缸盖滑动支承面的长度，根据液压缸内径D而定；当D80mm时，取=（0.61.0）D；当D80mm时，取=（0.61.0）d；因为D80mm,于是取=0.8d=56mm为保证最小导向长度H，若过分增大和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即 图2 液压缸导向长度将H=60 =56 B=60带入上式得:C=2mm5.1.12液压缸的长度确定；液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20 30 倍。缸体长度S=L+B+C+h+ 式（5-8）式中 L液压缸的最大行程； B活塞的宽度； C隔套的长度； 缸盖滑动支承面的长度； h缸底厚度； 缸盖厚度；将L=200mm ,B=60mm，C=2mm，=56mm,h=14mm ,=21mm 带入上式得：S=200+60+2+14+21=297mm5.2活塞杆直径强度及稳定性校验活塞杆强度按下式校验强度，即 d (m)式中 F为液压缸工作负载单位N ；活塞杆材料的许用应力单位Pa=/n 为材料的屈服极限 n为安全系数一般大于1.4由活塞杆材料为45号钢查的 =355mpa 取 n=5 大活塞杆直径应满足d=33.5mmd=70mm33.5mm故符合要求；同理小活塞杆的直径应满足=2.6mm而小活塞杆直径=6mm2.6mm 也满足要求。 当安装长度l与其直径长度d之比l/d10，并且杆件受压时，则需要校 稳定性，大活塞杆杆件受压，液压缸承受负载F，不能大于液压缸保持工作稳定性所允许的临界负载。的大小与活塞材料、端面形状，直径和安装长度有关。液压缸稳定性条件：F/ 为液压缸的临界负载单位N, 为稳定安全系数一般取n=24取4按等截面法，将活塞杆和缸体视为一个整体杆件。当细长比(L/)=m 可按欧拉公式计算临界负载，即= （5-9）活塞杆界面二次极矩，对于实心杆，=/64， d为活塞杆直径； E为活塞杆弹性模量，对于钢材E=2.1xPa；n为末端条件系数为0.25，L为活塞杆计算长度。则临界负载可估计： =/64=1.17=1.04xN 则 F=63590=2.6xN当细长比（活塞杆的柔度）(L/)m 时，可按戈登-兰金公式计算临界负载，即 =活塞杆截面最小回转半径，；m是柔度系数，按下表5-7选取 表9 实验常数材料铸铁 锻钢 低碳钢 中碳钢/Mpa 560 250 340 490 a 1/1600 1/9000 1/7500 1/5000 m 80 110 90 85在此活塞杆安装长度L=320mm活塞杆回转半径=0.017m细长比L/=320/17=18 活塞杆45号钢为中碳钢m=85则m =85 =42.5由上面的结果可知：L/m 故采用=计算临界负载值=4.92N 则 =1.23由于F=58802N=123000N故活塞杆安全。5.3液压缸性能参数的计算5.3.1液压缸的推力和流量计算；当液压缸的基本参数确定后，即可用下列计算出实际工作推力。 F=PA（N） （5-10）大液压缸的实际工作推力： F=PA=8000000*0.95/4=59688NP液压缸的工作压力，A液压缸的有效面积，为液压缸的工作效率 5.3.2大液压缸的流量计算；当液压缸基本尺寸确定后，即可以用下式来计算其需要的工作流量： Q=Av (5-11)式中，v液压缸工作速度；A液压缸有效工作面积。Q=Av=(5*3.1415*0.1*0.1)/4=0.0395 m3/min=39.5L/min式中Q为液压缸流量，A为液压缸有效面积，v为液压缸工作速度。5.3.3大液压缸的输出功率；当液压缸的工作推力和工作速度确定之后就可以根据公式P=FvP=58802*5/60=4.9（KW）5.4液压缸的结构设计液压缸的主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、密封装置、缓冲装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。表5-7 为见的缸盖连接形式。5.4.1缸体与缸盖的连接形式；（a）法兰式。法兰式连接结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉。缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径。它是常用的一种连接形式。（b）半环式。半环式连接分为外半环连接和内半环连接两种形式。半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接是应用十分普遍的一种连接形式，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。（c）螺纹式。螺纹式连接有外螺纹连接和内螺纹连接两种形式，其特点是体积小、质量小、结构紧凑，但缸筒端部结构较复杂。这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、质量小的场合。（d）拉杆式。拉杆式连接结构简单，工