叉车液压缸朱的毕业论文(初稿).doc

泰 山 学 院 本科毕业论文（设计）摘要本文主要介绍了1T内燃叉车提升3m液压缸的设计。液压缸的设计包括液压缸主要尺寸的确定和液压缸结构的设计两大方面。液压缸主要尺寸的设计包括液压缸工作压力的确定、液压缸内径和活塞杆直径计算液压缸工作行程的确定、缸盖厚度的确定、最小导向长度的确定、缸体长度的确定、活塞杆稳定性的验算以及缓冲装置的计算。结合传统设计和计算机辅助工程技术，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸尺寸参数，校核了匹配的连接螺栓，销轴等。然后利用AutoCAD机械制图软件，完成了液压缸所有零件以及装配图。 关键词:叉车提升压缸;Abstract:This paper mainly introduces the 1T internal combustion forklift3m inclined hydraulic cylinder design.Hydraulic cylinder design includes the system working pressure determination, hydraulic cylinder piston diameter determination and piston rod diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness and external diameter calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head, determination of the length, buffer device and a piston rod stability checking calculation.In this paper, combining traditional design and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston and piston rod size parameters, the matching of the connecting bolt, pin.Then the use of AutoCAD mechanical drawing software, completed all the parts and assembly drawing of hydraulic cylinder.目 录引言.第1章 绪论1.1 斜液压缸简介1.2 本设计的主要内容第2章 液压缸的设计2.1 液缸的设计计算 2.1.1液压缸设计计算步骤 2.1.2液压缸类型及安装方式的确定 2.1.3倾斜液压缸受力计算2.2液压缸主要尺寸的计算 2.2.1缸筒的内径D的计算 2.2.2活塞杆直径 2.2.3液压缸行程s的确定2.3液压缸结构参数的计算 2.3.1缸筒壁厚的计算 2.3.2缸体外径的计算 2.3.3液压缸油口直径的计算 2.3.4缸底厚度的计算2.3.5缸盖厚度的计算第三章 强度计算及校核3.1对于液压缸的各部分连接零件进行强度计算及校核 3.1.1缸筒壁厚的验算 3.1.2缸盖与缸体用螺纹连接时，缸体螺纹处的拉应力3.1.3缸底与缸筒采用焊接的连接方式 3.1.4活塞与活塞杆的联接计算 3.1.5活塞杆强度和液压缸稳定性计算第四章4.1 防尘与密封设计小结参考文献致谢 引 言 叉车用于仓库、商场、工厂、码头等处，进行货物的装卸、搬运、堆垛及拆垛、短距运输等工作。叉车的出现实现装卸、搬运作业的机械化，节约大量劳动力，提高工作效率；加速了物资、车辆周转时间；并且提高了货物安全程度，是物料搬运设备中的主力军。我国叉车行业虽然起步较晚但是取得了迅猛发展。叉车在物流系统中扮演着非常重要的角色，是保持物流有条不紊的不可或缺的重要的设备。 国外叉车发展历史较早，我国叉车到50年代面世以来，发展迅速。与国外发达国家相比，目前我国叉车市场还有很大的发展潜力，在重视产品多样化、系列化的基础上注重节能和环保，全面提高产品的性价比。第1章 绪论1.1 提升液压缸简介 提升液压缸,在竖直方向迅捷的叉取货物，有效保证劳动效率。 1.2 本设计的主要内容本设计的主要内容是根据叉车的的用途、特点和要求车液压缸装置的设计。液压缸工作压力的确定、液压缸内径和活塞杆直径计算液压缸工作行程的确定、缸盖厚度的确定、最小导向长度的确定、缸体长度的确定、活塞杆稳定性的验算以及缓冲装置的计算。第2章 2.1 提升液压缸主要尺寸的确定 2.1.1液压缸设计计算步骤1） 液压系统的设计要求和工况分析；明确设计要求初步选取液压缸类型，对液压系统工况进行整体的分析。2） 明确液压缸的结构及运动分析，确定液压缸的性能参数和尺寸。如液压缸的工作压力、液压缸内径液压行程、液压缸长度、活塞杆长度、等。3） 根据计算得的工作推力和材料进行液压缸的结构设计。如缸体壁厚、缸盖结构、密封形式缓冲等。4） 液压缸性能的验算。 2.1.2液压缸类型及安装方式的确定工作时液压缸要求可以双向运动产生推拉力。故此我们选用单活塞杆双作用液压缸。安装方式两端铰接，刚性导向。 2.1.3提升液压缸执行元件工况分析 对液压系统的执行元件进行工况分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的负载值。 1）初选执行元件的工作压力。工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行原价的结构尺寸和成本乃至整个系统的性能。 各类液压设备常用工作压力 设备类型精加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械液压机、重型机械工作压力p/MPa0.8-23-55-1010-1620-32结合本设计的要求选择了22MPa2)总负载的计算。包括工作负载、摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载。a 工作负载Fw:工件的压制负载力即为工作负载。 Fw=Mg=50009.8=4900N M负载重量 g重力加速度 b摩擦负载Ff：根据机械设计手册一卷1-8得Ff=f(G+Fw)静摩擦力： Fs=f1(G+Fw)=0.2(1000+4900)=11800N G自重为1000N动摩擦力： Fd=f2(G+Fw)=0.1(1000+4900)=590N f1静摩擦系数 故： Ff=1770N f2动摩擦系数c惯性负载 Fa:运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力。 Fa=ma=G/g*v/t =1000.03/0.01 =300N m缸体自重 t 启动、制动或速度转换时间，可取t=0.01-0.5s轻载低速时取较小值v- t时间内速度的变化值d重力负载Fg:液压缸自重上行是去取正值，反之负值。e密封负载Ffc:密封装置的摩擦力此时的最大负载为：F外=4900+1770+300+1000=7970N F外+Ffc= F外/cm 则Ffc= F外*（1/cm-1）=7970（1/0.95-1）=420N总负载F= F外+Ffc=7970+420=8390N2.2液压缸主要尺寸的计算2.2.1缸筒的内径D的计算双作用单杠活塞式液压缸，无杆腔进油。如图所示： D2P1/4=F+/4(D2-d2) )P2D2=4F/(P1-P2)- d2P2/P1-P2F工作循环中的最大外负载；P1 液压缸的工作压力（进油压力）； P2液压缸的回油压力 d/D活塞杆直径与液压杆内径之比； 单杠活塞式液压缸 执行元件背压估计值 系 统 类 型背压P2 （MPa）中、低压系统08 MPa简单的系统和一般轻载的节流调速系统02 05回油路带调速阀的调速系统05 08回油路带背压阀05 15采用带补液压泵的闭式回路08 15中高压系统8 16 MPa同上比中低压系统高50 100 高压系统8 32 MPa 如锻压机械等初算时背压可忽略不计选取：P2=0 所以： 故： =22.035mm 液压缸内径系列GB234880 液压缸内径 （mm）810121620253240506380100125160200250320400500 根据材料性能等个方面的综合分析则选取D=63mm 2.2.2活塞杆直径 液压缸工作压力与活塞直径 单位（mm）液压缸工作压力P/MPa7 推荐活塞杆直径d( 0.5 0.55)D(0.60.7)D 0.7D 则d=0.7D=0.763=44.1mm 活塞杆直径系列GB234880 （单位mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160则d=45mm2.2.3液压缸行程l的确定液压缸行程l，依据机构的运动要求而定。 表26 液压缸活塞行程参数系列GB234980 （mm） 25508001001251602002503204005006308001000125016002000250032004000 406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900 24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序有限选用。本次设计的提升液压缸提升3m 故暂选液压缸行程l=160mm2.3液压缸结构参数的计算2.3.1缸筒壁厚的计算壁厚=3363/2142=7.32mm校核壁厚（该设计采用无缝钢管）Py=（1.251.5）Pp，取Py=1.5Pp，Py=1.522=33mm取=3363/2100=7.32mm 由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚： 2.3.2缸体外径的计算 式中 -缸体外径（m）按公式代入数据，求得=79mm 2.3.3液压缸油口直径的计算液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上，进、出油口处的流速不大于5m/s，油口的连接形式为螺纹连接或法兰连接。 根据液压缸螺纹连接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及16MPa小型系列单杆自（GB/T2878-93）及10MPa小型系列的单杆液压缸油口安装尺寸（ISO8138-1986）确定。进出油口的尺寸为M16x1.5。连接方式为螺纹连接。2.3.4缸底厚度的计算2.3.5缸盖厚度的计算一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 按强度要求可用下式进行近似计算： 式中： D缸盖止口内径(mm) T缸盖有效厚度(mm) T2.464mm由于在液压缸缸盖上有活塞杆导向孔，缸盖与缸筒采用内螺纹连接；为力保证强度，取T=6mm缸体长度的确定液压缸缸筒长度LL=l+B+A+M+Cl活塞的最大工作行程;l=1600mmB活塞宽度;一般取（0.6-1）D取B=132=32mmA活塞杆导向长度。取（0.6-1.5）D取B=132=32mmM活塞杆密封长度，由密封方式决定；取M=15mmC其它长度；取C=30mm故缸筒长度为：L=1600+32+32+15+30=1709mm(不大于内径的20-30倍)HL/20+D/2 =1600/20+32/2= 96mm可取 H=100mm为保证最小导向长度H，过分增大l和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间加一隔套K来增加H的值，隔套的长度l由需要最小导向长度H决定。缸体内部长度L=1709mm(20-30）不符合要求，综合分析，应加大D=63mm （20-30）D=（1600-2400）mm 缓冲装置计算 液压缸中缓冲装置的工作原理是当活塞接近缸底时缓冲柱塞与孔形成环形间隙，减小了回油流速。缓冲腔内剩余的油液从环形缝隙中强行挤出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。从而达到缓冲的效果。采用环形缝隙节流的缓冲装置 第三章 3.1对于液压缸的各部分连接零件进行强度计算及校核。 3.1.1缸筒壁厚的验算1） 液压缸的额定压力P值应低于一定的极限值，以保证工作安全 =0.35142(792-632)/ 792=21.78 MPa 带入已知数据得 75.6MPa 符合要求2） 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有一定的比例范围 带入已知数据得：3）为了确保液压缸的安全使用，缸筒的爆裂压力应远远大于耐压试验压力 带入已知数据得：=156MPa D-缸筒内经； D-缸筒外径；-额定压力；-缸筒发生塑性变形时的压力；-液压缸耐压试验压力；-缸筒发生爆裂时的压力 3.1.2缸盖与缸体用螺纹连接时，缸体螺纹处的拉应力 切应力 合成应力 K-螺纹内摩擦系数；K-螺纹拧紧系数（1.251.5）；d-螺纹内径；d-螺纹外径；D-缸筒内径；已知：K=0.12；K=1.25；d=82.958mm；d=80mm；D=80mm n=3代入已知数据得：=204.7MPa；=63.14MPa合成应力=232MPa234MPa=3.1.3缸底与缸筒采用焊接的连接方式缸筒和缸底焊缝强度的计算如图所示，其对接焊缝的应力为： 式中液压缸最大推力（N）； 焊接缸筒和缸底 焊接效率，取=0.7； 焊缝的许用应力（Pa）； ，当采用T422焊条时， ，取安全系数n=5。代入已知数据，求得420/5Mpa 符合要求3.1.4活塞与活塞杆的联接计算活塞与活塞杆采用螺纹联接时，活塞杆危险截面（螺纹退刀槽）处的拉应力为切应为 合成应力为 式中 -液压缸输出拉力（N） d-活塞杆直径（m） -活塞杆材料的许用应力（Pa） 已知：K=0.12;K=1.5;d=36mm; d=40mm;p=18.1MPa;n=4按公式代入数据，求得 =91.4MPa=47.8MPa合应力为 =123.32MPa 3.1.5活塞杆强度和液压缸稳定性计算 1）活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HBW，必要时，再经高频淬火，硬度达到4555HRC2）液压缸稳定性计算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。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 式中，为安全系数，一般取=24。当活塞杆的细长比时 当活塞杆的细长比时 取=4 ；实心活塞杆J= ； =d/4；=85；=4；l=597mm=1/5000；f=4.910N/m按公式代入数据，求得 符合要求 式中，为安装长度，其值与安装方式有关，见表1；为柔性系数，其值见表2； 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表1；为活塞杆材料的弹性模量，对钢取；为活塞杆横截面惯性矩；为活塞杆横截面积；为由材料强度决定的实验值，为系数，具体数值见表2。表1 液压缸支承方式和末端系数的值支承方式支承说明末端系数一端自由一端固定两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表2 、的值材料铸铁5.61/160080锻铁2.51/9000110钢4.91/500085第四章4.1防尘与密封 叉车液压系统的主要污染物有固体颗粒（灰尘）、水、溶剂、表面活性化合物、空气、热能等；其对液压系统的危害较大，因此密封在液压缸中起着重要的作用，只要有间隙的部位，都要设置密封。由于倾斜油缸密封良好，无裂纹和泄漏现象；倾斜油缸才能灵活可靠地使门架倾斜。 其中，活塞与活塞杆、活塞与缸筒、前端盖与缸筒简都采用O形密封圈。另外，缸盖与缸筒间还要安装防尘垫圈。O形密封圈结构简单，成本低廉，