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目 录
绪 论 — — — — — — — — — — — — — — 第3页
第1章 液压传动的基础知识 — — — — — — — — 第4页
1.1 液压传动系统的组成 — — — — — — — — 第4页
1.2 液压传动的优缺点 — — — — — — — — — 第4页
1.3 液压传动技术的发展及应用 — — — — — — 第6页
第2 章 液压传动系统的执行元件
——液压缸 — — — — — — — — — — 第8页
2.1 液压缸的类型 特点及结构形式 — — — — ——第8页
2.2 液压缸的组成 — — — — — — — — — — 第11页
第3章 D G型车辆用液压缸的设计— — — — — — 第19页
3.1 简介 — — — — — — — — — — — — — 第19页
3.2 DG型液压缸的设计----------- — — — — — 第20页
第4章 液压缸常见故障分析与排除方法 — — — — — 第27页
总 结 — — — — — — — — — — — — — — 第29 页
参考文献 — — — — — — — — — — — — — — 第30页
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。
郑州强盛液压制造股份有限公司主要生产：
一、冶金设备用系列液压缸
二、工程机械系列液压缸（包括机械锁单、 双作用的液压缸）
三、应用于冶金、矿山、石油化工、机床等设备中的液压站、润滑站系统总成。
等产品的设计与生产。
由于液压系统用途广泛，内部结构原理复杂。再结合本公司的实际，本次设计主要是针对液压系统的执行元件——液压缸的设计。具体设计产品为——DG型液压缸。
在本次设计过程中，得到了蓝天学院机械系机械工程教研室主任吴伟老师细心指导在此，对他们表示衷心的感谢！
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。
第一章 液压传动的基础知识
1.1 液压传动系统的组成
液压传动系统由以下四个部分组成：
〈1〉动力元件——液压泵 其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。
〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。
〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。
〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。
〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。
1.2 液压传动的优缺点
优点：
〈1〉体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32MPa,个别场合更高）。
〈2〉可在大范围内实现无级调速。
〈3〉操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。
〈4〉惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。(液压马达起动只需0.1s)
〈5〉易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。
〈6〉液压元件易于实现系列化 标准化和通用化。
缺点：
〈1〉由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易实现定比 传动。
〈2〉不适应在温度变化范围较大的场合工作。
〈3〉由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是很高，不易远距离传动。
〈4〉液压传动出现故障不易查找。
1.3 液压传动技术的发展及应用
液压技术，从１７９５年英国制造出世界上第一台水压机诞生算起，已经有２００多年的历史了，然而在工业上的真正推广使用却是２０世纪中叶的事情了。第二次世界大战期间，在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大的提高了武器装备的性能。同时，也加速了液压技术本身的发展。战后，液压技术迅速由军事转入民用，在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。２０世纪６０年代以后，原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展，再次将液压技术向前推进，使其在各个工业领域得到了更加广泛的应用。
现代液压技术与微电子技术、计算机技术、传感技术的紧密结合已经形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善发展比例控制和伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成果。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)和测试(CAT)、微机控制、机电一体化、液电一体化、可靠性、污染控制、能耗控制、小型微型化等方面也是液压技术发展和研究的方向。继续扩大应用服务领域，采用更先进的设计和制造技术，将使液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。
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。
第二章 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。
空心活塞式液压缸如上图所示。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，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/A3
F=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/A3 F1=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/A3 F1=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/A3 F3=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/A3
U2=q/A2
F1=（p1-p2）A1
F2=（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/A3
U2=q/A2 F1=（p1-p2）A1
F2=（p2-p1）A2 单边有杆，双向液压驱动，u1〈V U2，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
压
缸 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=q2A2 F1=p1（A1-A2）-2qA2
F1=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
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p<10MPa时,缸筒使用铸铁；工作压力p<20MPa时，缸筒使用无缝钢管；工作压力p>20MPa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2-21(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2-21(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2-21(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2-21(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2-21(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径
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