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USB接口元件整理机设计【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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推料爪-A3.dwg

气缸装配图-A2.dwg

涡轮-A3.dwg

滚筒-A3.dwg

滚筒轴-A3.dwg

蜗杆-A3.dwg

装配图-A0.dwg

图纸-CAXA

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气缸装配图-A2.exb

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摘要II

AbstractIII

第一章绪论1

1.1课题背景及目的1

1.2课题设计意义1

1.3课题设计内容1

第二章总体方案设计3

2.1USB接口元件特征分析3

2.2方案选择3

2.2.1总体方案构思3

2.2.2USB横向放置装置4

2.2.3传送机构4

2.2.4挡隔装置5

2.2.5整理装置5

2.3总体方案确定6

第三章传动机构设计7

3.1传送电动机的选择7

3.1.1电动机类型的选择7

3.1.2电动机容量的选择7

3.1.3电动机转速的选择7

3.2运动及动力参数计算8

3.2.1传动比计算8

3.2.2各轴的转速8

3.2.3各轴的输入功率8

3.2.4各轴的输入转矩8

3.3蜗轮蜗杆的设计计算9

3.3.1选择蜗杆传动类型9

3.3.2选择材料9

3.3.3按齿面接触疲劳强度进行设计9

3.3.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸10

3.3.5校核弯曲疲劳强度11

3.4轴的设计计算11

3.4.1轴的材料的选择11

3.4.2轴的结构尺寸设计12

3.4.2轴的校核计算（以轴Ⅱ为例）13

3.5轴承的选择与校核14

3.6键的选择与校核15

3.7联轴器的选用16

第四章挡隔装置设计17

4.1挡隔开关选择17

4.2挡隔气动系统设计17

4.3推料气缸设计17

4.3.1系统参数确定17

4.3.2气缸主要尺寸的确定18

4.3.3气缸的结构设计23

4.4推料拨叉设计26

第五章横向放置及整理装置设计27

5.1横向放置装置27

5.2整理装置27

总结28

参考文献29

致谢30

摘要

在大批量工业产品的生产线上，很多细小的机械、电子元件的装配是由自动化设备来完成。这些元件制造出来时，一般处于杂乱无章状态，需要进过整理、排序、固定、包装成管式或卷带式元件匣仓，才能提供给自动化设备使用。本设计旨在完成USB接口元件整理机的设计。本次设计的USB接口元件整理机主要由：横向放置装置、传送机构、挡料装置、整理装置等组成。

本次设计首先，通过对设计要求及USB接口元件特性进行分析，在此分析基础上提出了USB接口元件整理机总体方案构思和各主要装置的设计方案；然后，对各主要装置的组成零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了USB接口元件整理机装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：USB接口；整理；传送；气缸

Abstract

In a large volume industrial production line, many small assembly machinery, electronic components by automated equipment to complete. When these elements are produced, generally in disorganized state, we need to enter through the finishing, sorting, fixed, packaged in a tube or tape for the magazine-style elements to provide automation equipment. This design is intended to complete the USB interface element finishing machine design. The design of the USB interface element finishing machine is mainly composed of: horizontal placement device, the transmission mechanism, gauge means finishing devices and other components.

The design First, analyze the design requirements and USB interface element characteristics, the analysis presented in this design USB interface element finisher overall program concept and on the basis of the principal means; then, on the constituent parts of the main unit Design and Verification carried out; and finally, through AutoCAD drawing software to draw the USB interface element finishing machine assembly drawing and major components Fig.

Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.

Keywords: USB interface; Finish; Transfer; Cylinder

第一章绪论

1.1课题背景及目的

在大批量工业产品的生产线上，很多细小的机械、电子元件的装配是由自动化设备来完成。这些元件制造出来时，一般处于杂乱无章状态，需要进过整理、排序、固定、包装成管式或卷带式元件匣仓，才能提供给自动化设备使用。本设计旨在完成USB接口元件整理机设计，作为元件匣仓生产的前置工序，实现将大量无序输入的USB接口元件，按照确定的方位要求，有序输出。

本次毕业设计的课题要求我们学生综合力学、机械等理论基础知识，灵活运用工程软件（Auto CAD、UG、ADAMS）从事机械产品设计和开发，以培养我们的工程应用能力。

装配图-A0.png

气缸装配图-A2.png

滚筒-A3.png

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内容简介：: XXXXX 毕业设计 (论文 ) USB 接口元件整理机设计系名：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：年月 nts I 目录摘要 . III Abstract . IV 第一章绪论 . 1 1.1 课题背景及目的 . 1 1.2 课题设计意义 . 1 1.3 课题设计内容 . 1 第二章总体方案设计 . 3 2.1USB 接口元件特征分析 . 3 2.2 方案选择 . 3 2.2.1 总体方案构思 . 3 2.2.2USB 横向放置装置 . 4 2.2.3 传送机构 . 4 2.2.4 挡隔装置 . 5 2.2.5 整理装置 . 5 2.3 总体方案确定 . 6 第三章传动机构设计 . 7 3.1 传送电动机的选择 . 7 3.1.1 电动机类型的选择 . 7 3.1.2 电动机容量的选择 . 7 3.1.3 电动机转速的选择 . 7 3.2 运动及动力参数计算 . 8 3.2.1 传动比计算 . 8 3.2.2 各轴的转速 . 8 3.2.3 各轴的输入功率 . 8 3.2.4 各轴的输入转矩 . 8 3.3 蜗轮蜗杆的设计计算 . 9 3.3.1 选择蜗杆传动类型 . 9 3.3.2 选择材料 . 9 nts II 3.3.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 . 9 3.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 10 3.3.5 校核弯曲疲劳强度 . 11 3.4 轴的设计计算 . 11 3.4.1 轴的材料的选择 . 11 3.4.2 轴的结构尺寸设计 . 12 3.4.2 轴的校核计算（以轴为例） . 13 3.5 轴承的选择与校核 . 14 3.6 键的选择与校核 . 15 3.7 联轴器的选用 . 16 第四章挡隔装置设计 . 17 4.1 挡隔开关选择 . 17 4.2 挡隔气动系统设计 . 17 4.3 推料气缸设计 . 17 4.3.1 系统参数确定 . 17 4.3.2 气缸主要尺寸的确定 . 18 4.3.3 气缸的结构设计 . 23 4.4 推料拨叉设计 . 26 第五章横向放置及整理装置设计 . 27 5.1 横向放置装置 . 27 5.2 整理装置 . 27 总结 . 28 参考文献 . 29 致谢 . 30 nts III 摘要在大批量工业产品的生产线上，很多细小的机械、电子元件的装配是由自动化设备来完成。这些元件制造出来时，一般处于杂乱无章状态，需要进过整理、排序、固定、包装成管式或卷带式元件匣仓，才能提供给自动化设备使用。本设计旨在完成 USB 接口元件整理机的设计。本次设计的 USB 接口元件整理机主要由：横向放置装置、传送机构、挡料装置、整理装置等组成。本次设计首先，通过对设计要求及 USB 接口元件特性进行分析，在此分析基础上提出了 USB 接口元件整理机总体方案构思和各主要装置的设计方案；然后，对各主要装置的组成零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了 USB 接口元件整理机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词： USB 接口；整理；传送；气缸 nts IV Abstract In a large volume industrial production line, many small assembly machinery, electronic components by automated equipment to complete. When these elements are produced, generally in disorganized state, we need to enter through the finishing, sorting, fixed, packaged in a tube or tape for the magazine-style elements to provide automation equipment. This design is intended to complete the USB interface element finishing machine design. The design of the USB interface element finishing machine is mainly composed of: horizontal placement device, the transmission mechanism, gauge means finishing devices and other components. The design First, analyze the design requirements and USB interface element characteristics, the analysis presented in this design USB interface element finisher overall program concept and on the basis of the principal means; then, on the constituent parts of the main unit Design and Verification carried out; and finally, through AutoCAD drawing software to draw the USB interface element finishing machine assembly drawing and major components Fig. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: USB interface; Finish; Transfer; Cylinder nts 1 第一章绪论 1.1 课题背景及目的在大批量工业产品的生产线上，很多细小的机械、电子元件的装配是由自动化设备来完成。这些元件制造出来时，一般处于杂乱无章状态，需要进过整理、排序、固定、包装成管式或卷带式元件匣仓，才能提供给自动化设备使用。本设计旨在完成 USB 接口元件整理机设计，作为元件匣仓生产的前置工序，实现将大量无序输入的 USB 接口元件，按照确定的方位要求，有序输出。本次毕业设计的课题要求我们学生综合力学、机械等理论基础知识，灵活运用工程软件（ Auto CAD、 UG、 ADAMS）从事机械产品设计和开发，以培养我们的工程应用能力。 1.2 课题设计意义通过对本课题进行设计，综合考虑实际情况，我们能够将课本上学到的力学、机械等理论知识更好地应用到专业领域当中去，同时更有针对性的进行方案设计，灵活运用工程软件（ Auto CAD、 UG、 ADAMS）从事机械产品设计和开发，掌握一个产品的设计研发过程，培养我们的工程应用能力，有益于我们日后的学习工作。此外我们还可以巩固所学到的知识，并在设计当中学到新的东西。此次设计全部要求我们采用电脑作图、电脑制作毕业论文，更接近现代设计方法，为我毕业后的工作奠定了良好的基础。 1.3 课题设计内容（ 1）课题名称：电子元件分选机设计（ 2）课题研究方法设计自动化机械应以满足使用要求和保证高生产率为前提，做到技术先进，经济合理，制造方便，安全可靠，一般应具有以下性能：、使用性能。、技术性能。、经济性能 1。自动机械的设计过程可分为四个阶段：初步设计阶段；技术设计阶段；工作图设计阶段；安装调试阶段。在整个设计过程中可按以下几个程序进行：、熟悉设计任务书明确加工对象的材料、性能及要求，自动机械的使用范围、生产率要求等。、确定自动机械的加工循环时间。、确定自动机械的运动参数，拟定传动原理图，绘制传动系统图。、决定自动机械的运动特性，选择执行机构的运动规律，进行运动分析和动力分析。、选择自动机械的执行机构，绘制机构运动简图，进行执行机构运动循环图和自动机械工作循环图的设计。、初步确定主要结构和尺寸。、确定自动机构的总体方案。包括选择自动机械的控制方案，绘制控制系统原理图，进行总体方案可行性分析等。、确定自动机械的总体布局。、进行自动机械技术经nts 2 济指标的初步估算以验证设计方案的先进合理性。、具体结构设计 1。（ 3）课题设计构成及研究内容本次论文构成主要有：、前置部分。其中包括封面、扉页、中文摘要、英文摘要、目录等；、正文部分。其中主要包括绪论、正文主体、结论、致谢参考文献；、附录部分；、附件部分。本次毕业设计论文的研究内容如下：、根据分选的要求选定所需要的电动机。、拟定传动原理图，绘制传动系统图。、通过蜗轮蜗杆减速，根据电机功率，计算蜗轮蜗杆的参数。、通过槽轮的间歇运动，使转盘在达到槽轮停歇时间时停止运动，检测头开始进行检测，同时挡料机构开始上料。计算出槽轮的运动参数。、计算齿轮的运动参数。使跟小齿轮固连在一起的槽轮转过 90 度时转盘只转过 30 度。、设计计算凸轮的运动参数。凸轮运动时带动四杆机构运动，使转盘在转动过程中时停止送料，转盘停止转动时开始送料。（ 4）课题的设计任务要求完成一台 USB接口元件整理机的结构设计，此设备能够将大量无序输入的 USB接口元件，按照确定的方位要求，有序输出。主要设计内容包括：（ 1）原理和方案设计：通过分析元件特征，确定元件筛选排序方案。（ 2）运动计算：按照设计指标，完成运行逻辑图设计，计算传动系统的运动参数。（ 3）动力计算：计算与动力和能量相关的参数。（ 4）静态结构设计：分析设备组成，完成各功能部件总体布置设计，完成静态结构设计。（ 5）运动结构设计：完成运动零部件设计。（ 6）关键零件强度、刚度计算校核。（ 7）最终提交：（ a）不少于 15000 字的设计说明书；（ b）工程图若干张，其中 1 张装配图（ A2 以上）、等零件图。 nts 3 第二章总体方案设计 2.1USB 接口元件特征分析下图为对 USB 接口元件实物测量的结构及尺寸，可以看出 USB 接口元件，长宽厚： 20mm 12mm 4mm 且在一端有一个 5mm 长的缺口。图 2-1 USB 接口元件结构尺寸 2.2 方案选择 2.2.1 总体方案构思初步设想本次设计的 USB 接口元件整理机主要由进料漏斗、横向放置装置、传送带、挡隔装置、整理装置组成。图 2-2 USB 接口元件整理机方案构思从上图 2-2 可以看出横向放置装置、挡隔装置、整理装置属于三个未知暗箱，各暗箱需要实现的功能为：暗箱一：横向放置装置，使落入到传送带的 USB 接口元件通过暗箱一后全部横向放置。暗箱二：挡隔装置，四种不同状态的 USB 接口元件通过暗箱 2 后，只有一种状态nts 4 被保留下进入下一工序，其余三种状态会被弹开落入落料筒后被人工再次送入漏斗。暗箱三：整理装置，把排列有序但是间距不一的 USB 接口元件一个贴着一个排列好。为了满足这三个暗箱的功能，下面对处在暗箱中的三个装置进行详细的设计。 2.2.2USB 横向放置装置由于 USB 接口元件长度和宽度不相同，因此可以利用该结构特点设计出如下图 2-3所示漏斗出料口结构，使得 USB 接口元件从在重力作用下从漏斗落入传送带时便是横向放置的。图 2-3 USB 横向放置装置 2.2.3 传送机构本次采用传送带传送待整理及整理好的 USB 接口元件，在传送带与电动机之间需要增加减速机构。如果直接把电机连接到执行机构上，那么执行机构的速度会非常大，这肯定是不满足设计要求的，所以需要设计一个减速机构，要实现电机的减速有多种方法，现讨论两种方案，如图 2-4（ a）（ b）所示。方案一：通过蜗轮蜗杆减速。方案一与其他方案相比，能实现大的传动比、机构很紧凑、冲击载荷小、传动平稳、噪声低、具有自锁性等特点，因此是比较符合这次设计的。方案二：通过一对直齿轮和一对锥齿轮减速。齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定等特点。但是与方案一相比，所占空间位置较大。综合以上考虑，选择方案一。 nts 5 （ a）蜗杆减速机构（ b）齿轮减速机构 1电机； 2蜗杆； 3蜗轮 1电机； 2直齿轮； 3锥齿轮图 2-4 减速机构简图 2.2.4 挡隔装置为了确保其他三种状态的 USB 接口元件被快速准确的弹出，本次采用如下图 2-5所示气缸驱动推料爪的装置，其动作原理是：气缸通过接触式传感器控制伸缩，当 USB接口元件带缺口的一端朝向传感器侧时由于缺口的存在 USB 接口元件可以顺利通过，其他状态时 USB 接口元件会触及到接触式传感器使其发出信号给气动系统的电磁换向阀使得气缸伸缩快速推动推料爪把 USB 推出传送带落入传送带下方的落料桶内。图 2-5 USB 挡隔装置 2.2.5 整理装置 USB 接口元件整理装置就是在传送带末端加入一带导向功能的静止平台， USB 接口元件从传送带被后一个元件推着进入平台内，后一个又被再后一个推动进入平台，就这样 USB 接口元件一个紧贴一个的进入平台，其结构如下图 2-6 所示。 nts 6 图 2-6 USB 整理装置 2.3 总体方案确定汇总上述各装置得到 USB 接口元件整理机总体方案如下图 2-7 所示：图 2-7 USB 接口元件整理机总体方案 nts 7 第三章传动机构设计 3.1 传送电动机的选择 3.1.1 电动机类型的选择电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 3.1.2 电动机容量的选择取 USB 接口元件传送带抗运行阻力： F=400N USB 接口元件传送过程中，速度应选择合适，速度过大 USB 接口元件容易被甩出且，速度过小生产率小，因此在保证 USB 接口元件不被甩出的情况下尽量选取大的运行速度，通常 USB 接口元件切口机运行速度为 0.20.25m/s，本次选用 USB 接口元件传送速度为： v=0.23m/s 则，工作机所需功率wP为： WvFP w 9623.04 0 0 wPP 0 电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取蜗杆传动效率 75.01 ，联轴器传动效率 98.02 ，轴承效率 98.03 ，电动机至滚筒轴的传动装置总效率为： 71.098.098.057.0 22321 电动机的输出功率0P为 WPP w 1 3 571.0 960 电动机额定功率mP只需略大于0P即可，查机械设计手册表 19-1 选取电动机额定功率为 550W。 3.1.3 电动机转速的选择为使 USB 接口元件整理机结构紧凑性，本次取传送带主动轮分度圆直径为：mmd 1001 nts 8 传送带主动轴工作转速： m in/95.431.014.3 23.06060 1 rd vn w 蜗杆的传动比为： 608i 所以电动机实际转速的推荐值为： m in/9.2 6 3 62.3 5 0 rinn w 符合这一范围的同步转速为 750、 1000、 1500r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1500r/min 的电机。由电机转速查表选择全封闭自散式笼型三相异步电动机： Y 系列型号为 Y801-4。其额定功率： P=0.55KW；转速： N=1390 r/min.。同步转速： 1500r/min。 3.2 运动及动力参数计算 3.2.1 传动比计算满载转速 min/1390 rn m 。故总传动比为： 63.3195.431390 nnwmi 取 31i 3.2.2 各轴的转速电机轴 m i n/1 3 9 00 rnn m 传送带主轴 m in/84.443113901 rinn m ； 3.2.3 各轴的输入功率电机轴 kwP 55.00 ；传送带主轴 kwPP 3 9 6.098.075.098.055.032112 ； 3.2.4 各轴的输入转矩电机轴 mNnPT 78.31 3 9 055.09 5 5 09 5 5 0000 ；传送带主轴 mNnPT 34.8484.443 9 6.09 5 5 09 5 5 0111 ；整理列表 nts 9 轴名功率kwP/ 转矩 mNT / 转速 min)/( rn 传动比电机轴 0.55 3.78 1390 31 传送带主轴 0.396 84.34 44.84 3.3 蜗轮蜗杆的设计计算 3.3.1 选择蜗杆传动类型因为蜗轮蜗杆传动的特点，并考虑到传动系统空间的布置，和啮合等特点选择为圆柱蜗杆传动。并根据 GB/T 10085-1998 的推荐，在此传动系统中采用渐开线蜗杆（ ZI蜗杆）。 3.3.2 选择材料因为考虑到蜗杆传动的功率不大，速度只是中等，所以蜗杆用 45 钢；又因希望效率高些，耐磨性好些，所以蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度选为 45-55 HRC。蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，用金属模铸造。并且为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，但轮芯用灰铸铁 HT100 制造。 3.3.3 按齿面接触疲劳强度进行设计从根据闭式蜗杆传动的设计准则，首先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由机械设计中式（ 11-12），传动中心距为： 23 2 )(HPEZZKTa （ 3.1）（ 1）确定作用在蜗轮上的转矩 T1 按 z1=1，故取效率 =0.8，则 T1=9.55 106p1/n1=9.55 106p /(n/i12)=9.55 10620/1390 8.075.0 N.mm=8.245104N mm （ 2）确定载荷系数 K 因为工作载荷较稳定，故载荷分布不均匀系数 K =1;由表 11-5 选取使用系数 K=1.15；由于转速一般不高，冲击载荷也不大，可取动载荷系数 Kv=1.05；则 K=K K Kv=1.05 1.15 1=1.21 （ 3）确定弹性影响系数 ZE 因为选用的蜗轮材料是铸锡磷青铜，蜗杆材料是 45 号钢，因此弹性影响系数ZE=160MPa1/2 （ 4）确定接触系数 Zp 我们先假设蜗杆分度圆直径 d1 和传动中心距 a 的比值为 d1/a=0.35，因此我们可以nts 10 从机械设计图 11-18 中可查到： Zp=2.9。 (5)、确定许用接触应力 H 因为根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，采用金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度 45HRC，因此我们可以从机械设计表 11-7 中查到蜗轮的基本许用应力是： H=268MPA。 (6)、计算循环次数： N=60jn1Lh=60 1 1390/20 12000=5.004 107 (7)、寿命系数 : KHN=8 7710004.510=0.8177 则： H = KHN H=0.8177 268MPA=219MPA (8)、计算中心距 23 2 )(HPEZZKTa = 3 242199.216010245.821.1 =76.5mm 考虑到本次设计中传动系统的空间布局，涡轮转速较低，所需功率较低的特殊性，因此为了设计的合理性选取中心距 a=80，因为传动比为： i=31，因此我们可以从机械设计表 11-2 中取模数 m=4，蜗杆分度圆直径： d1=40mm。这时 d1/a=0.4，从机械设计图 11-18 中可查得接触系数 Zp=2.74，所以 Zp50 工作压力 /MPa 0.8 1 1.5 2 2.5 3 3 4 4 5 5 表 3-2 各种机械常用的系统工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械气动机、重型机械等磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力 0.82.0 35 28 810 1016 2032 由于推动 USB 接口元件的推力非常小，设定气缸推力为 10N，其它工况时的负载都相对较低，参考表 3-1 和表 3-2 按照负载大小或按照气动系统应用场合来选择工作压力的方法，初选气缸的工作压力 MPap 2.01 。（ 2）气缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，且往复快速运动速度相等，这样就给气缸内径 D 和活塞杆直径 d 规定了 dD 2 的关系。由此求得气缸无杆腔面积为 : nts 18 24-211 109.62.09.0102mNppFAm）（mmAD 7.16109.644 41 mmmmdd 5.827.162 活塞杆直径可以由 d/D 值算出，由计算所得的 D 与 d 的值分别按表 3-4 和表 3-5 圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表 3-4 气缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 320 400 500 630 注：括号内数值为非优先选用值表 3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 2 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由 GB/T2348-1980 查得标准值为 D=20mm， d=8mm。 4.3.2 气缸主要尺寸的确定气缸工作压力主要根据气动设备的类型来确定，对不同用途的气动设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。气缸的工作压力 2.0P MPa，缸筒内径 D=20mm，活塞杆外径 d=8mm。（ 1）气缸壁厚和外径的计算气缸的壁厚由气缸的强度条件来计算。气缸的壁厚一般指气缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。气缸的内径 D 与其壁厚的比值 D/ 10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的气缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算 nts 19 2ypD式中气缸壁厚（ m）。 D气缸内径（ m）。 yp 试验压力，一般取最大工作压力的（ 1.251.5）倍（ MPa）。额定压力np 16Mpa,取 yp =1.5 np 1.5 3 4.5 MPa。缸筒材料的许用应力。 = bn，其中 b 为材料抗拉刚度， n 为安全系数，一般取 n = 5。 b 的值为：锻钢： b = 110120 MPa；铸钢： b = 100110 MPa；无缝钢管： b = 110110 MPa；高强度铸铁： b = 60MPa；灰铸铁： b = 25MPa。在中低压气动系统中，按上式计算所得气缸的壁厚往往很小，使得气缸的刚度往往不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起气缸工作过程卡死或者漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式公式进行校核。对于 D/ 10 时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料 0 . 4 12 1 . 3yypDp式中的符号意思与前面相同。气缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径 1D 为 1D D +2 式中 1D 值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。在设计中，取试验压力为最大工作压力的 1.5 倍，即 yp = 1.50.2MPa =0.3MPa。而缸筒材料许用应力取为 b = 100 MPa。应用公式 2ypD得， 0 . 3 1 2 5 4 . 0 62 1 0 0 / 5 mm 下面确定缸体的外径，缸体的外径 1D D +2 = 20+24.06mm =28.12mm。在气动传动设计手册中查得选取标准值 1D = 30mm。在根据内径 D 和外径 1D 重新计算壁厚， = 12DD = 30 202 mm = 5mm。 nts 20 （ 2）气缸工作行程的确定气缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表 4-1 中的系列尺寸来选取标准值。表 4-1 气缸活塞行程参数系列（ mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 注：气缸活塞行程参数依、、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为 80mm,参考上表系列，取气缸工作行程为 80mm。（ 3）缸盖厚度的确定一般气缸多为平底缸盖，其有效的厚度 t 按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时： 20 . 4 3 3 yptD有孔时： 2200 . 4 3 3 ypDtD Dd 式中 t缸盖有效厚度（ m）。 2D 缸盖止口内径（ m）。 0d 缸盖孔的直径（ m）。在此次设计中，利用上式计算可取 t=5mm （ 4）最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面的距离 H 称为最小导向长度（图 3-2）。如果导向长度过小，将使气缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，从而影响气缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对于一般的气缸，最小导向长度 H 应满足以下要求 20 2LDH 式中 L 气缸的最大行程。 D 气缸的内径。 nts 21 为了保证最小导向长度 H，如果过分增大 1l 和 B 都是不适宜的，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套 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 112C H l B 在此设计中，气缸的最大行程为 80mm，气缸的内径为 20mm，所以应用公式20 2LDH 的20 2LDH = 80 2020 2mm =14mm。活塞的宽度 B 一般取得 B =（ 0.61.0） D；缸盖滑动支撑面的长度 1l ，根据气缸内径 D 而定。当 D 80mm 时，取 1 ( 0 .6 1 .0 ) Dl ；当 D 80mm 时，取 1 ( 0 .6 1 .0 ) dl 。活塞的宽度 B = （ 0.61.0） D =1220mm，取 15mm （ 5）缸体长度的确定气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。一般气缸缸体长度不应该大于内径的 2030 倍。缸体长度 L = 80+15mm=95mm。（ 6）固定螺栓得直径 sd 气缸固定螺栓直径 sd 按照下式计算 5 .2s kFd Z式中 F气缸最大负载。 Z固定螺栓个数。 k螺纹拧紧系数， k = 1.12 1.5。根据上式求得 5 .2s kFd Z= 5 . 2 1 . 3

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