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机械毕业设计全套
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XYY01-134@电动液压切管机设计,机械毕业设计全套
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电动液压切管机设计 答 辩 人：刘庚 指导老师：林金龙 班 级：机制 104班 nts1.课题背景及意义 2.电动切管机 的工作原理 3.减速箱 的设计过程 4.液压系统的设计过程 答辩内容 nts1.课题背景及意义 本次设计的电动液压切管机为减轻工人的劳动强度，提高生产效率有着积极的意义 。 通过本次巩固毕业设计，提高了我的绘图能力，加强了我的独立分析问题的能力，了我的专业知识。 nts2.1 切管机总体结构：主要包括蜗轮蜗杆 2级减速箱，滚筒，液压缸，液压马达等。 2.切管机的工作原理 nts2.切管机的工作原理 动力由电动机 带轮 蜗杆 蜗轮 直齿轮 中间惰轮 滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件管子的旋转，实现切削时的主运动。与此同时，通过液压马达控制液压缸 活塞杆 的运动，从而实现 圆盘刀片向下进给运动，并在不断增加刀片对管子的压力过程中，实现的切割工作。 nts3减速系统的设计 2级减速系统传动示意图 nts3.减速箱装配图 nts3.液压系统的设计 切管机的液压系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成 。 nts切管机总装图 nts总结 经过这次毕业设计，有所收获，同时也发现了自己诸多不足之处。收获之处：熟悉了 CAD的基本操作，掌握了轴类 .缸体类零件的设计过程，巩固了课本理论。不足之处：基本知识掌握还不牢，缺乏严谨的思维能力，专业知识系统性不强。 在今后的工作中，我会更加努力，弥补不足。 ntsthank you！ thank you！ nts 本 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 电动液压切管机 设计 学 院： 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 指导教师： nts 1 摘要 本次设计的 电动液压 切管机主要是针对各种用途金属管材进行加工。本次设计的任务主要是对切管机中减速箱及有关零件进行的设计。其中包括传动装置的设计和计算。总体结构的设计以及对设计计算进行校核。并且通过得到的数据，绘制总体装配图，减速机装配图，减速箱焊接图 ，液压系统传动图 等。然后又针对各主要基本件，绘制了多张零件图 本次设计的 电动液压 切管 机为减轻工人的劳动强度，提高生产效率有着积极的意义。 关键字： 切管机；液压缸；金属管子 Abstract Roller machine is a new practical rolling groove of machinery and equipment, in particular for the processing of the tubes connecting the end of the trench roller slot machines . In the past, the general use of welded pipe connections , threads, flanges and other methods , such methods are generally prone to contamination or pollution of welding slag , or the need for secondary zinc, but also restricted the installation site , resulting in slow installation , Higher costs defect , so now there is also grooved mechanical pipe fittings to connect to overcome the above drawbacks connection , but the attendant was processing problems connecting pipe end of the trench. If a lathe , then not only slow, difficult, and it takes too big . Currently , it seems that no particular effective way . The purpose of this design is to provide a mechanical connection to the grooved pipe joints to process using the pipe connection terminal groove , good effect of special equipment. Roll slot machine works is based on the principle of a hydraulic transmission , using two rolling wheels constantly squeezed in the middle of its wall to form a trench ; characterized by the use of large -tonnage hydraulic pressure , adaptable , easy to replace punch and die quickly high production efficiency ; widely used in construction sites pipeline installation , complete with a variety of tubes for pressure pipeline connecting the tank . Key words: Roller machine； Hydraulic pressure； Tube nts 2 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 1. 确定工艺方案 . 1 2. 传动装置的设计与计算 . 3 2.1 电动机的选择 . 3 2.1.1 类型的选择 . 3 2.1.2 转速的选择 . 3 2.1.3 功率的选择 . 3 2.2 拟订传动方案 . 4 2.3 计算各轴的转速、功率和转矩 . 7 2.4 进行传动机构的设计与计算 . 9 2.4.1 带传动设计 . 9 2.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定 . 11 2.4.4 齿数的确定 . 11 2.5 进行总体结构设计，画出总体方案图 . 13 3. 结构设计 . 15 3.1 初算各轴的最小直径 . 15 3.2 计算各主要传动件的结构尺寸 . 16 3.3 绘制部件的装配草图 . 20 3.4 绘制设计装配图 . 25 3.5 绘制零件工作图 . 28 第 4 章 液压部分设计 . 30 4.1 滚槽机液压系统的概述 . 30 4.1.1 滚槽机液压系统的组成 . 30 4.1.2 滚槽机的液压执行元件 . 31 4.2 滚槽机液压系统的设计 . 32 4.2.1 液压缸的设计与计算 . 33 4.2.2 液压泵的选取 . 34 4.2.3辅助元件的确定 . 35 4.3 液压系统漏油和噪声控制 . 36 4.3.1 液压系统漏油控制 . 37 4.3.2 液压系统噪声控制 . 37 5. 结论 . 38 6. 致谢 . 39 7.参考文献 . 40 nts 1 1. 确定工艺方案 此次的设计任 务为设计一简单高效的 电动液压 切管机，为此，对如下几种设计方案进行比较： 方案一： 用砂轮切断金属管：需要砂轮旋转的切削运动和摇臂向下的进给运动。此机构的结构简单，生产效率高，但是砂轮磨损较快费用很高。 方案二：用切断刀切断金属管：如在车床上切断，但是一般车床主轴不过几十毫米，通不过直径较大的金属管，并且占有一台普通机床，不太经济。或者用专用的切管机，其工作原理是工件夹紧不动，装在旋转刀架上的两把切断刀，既有主切削的旋转运动，又有进给运动，工作效率高，但是机床结构比较复杂。 方案三： 用锯弓锯断金属管：需要锯弓往 复的切削运动和滑枕摆动的进给与让刀运动。机器的结构比较复杂，锯切运动也不是连续的。当金属直径相差较大时，锯片还要调换，生产效率低。 方案四：用 液压缸 控制刀具 碾压 运动的 金属管 的方法 来 切断金属管：其需要金属管旋转的切削运动和圆盘向下的进给运动。这种方法是连续切削的，生产效率高，机器的结构也不太复杂。但是会使管子的切口内径缩小，一般用于管子要求不高的场合。 本次设计的要求为滚子转速 n=70r/min,圆盘刀片直径 a=80mm,加工管件的直径为 3/8 4，电机额定功率 i 为 P=1.5Kw满载转速为 N=1410r/min,每天工作 10 小时，载荷变动小。根据毕设要求和结合生产实际。 在本次设计中选用方案四。 工艺方案确定后，并根据有关数据， 加上其它一些必要的尺寸， 得出工艺方案的原理图如图 1-1 图图 1-1 工艺方案原理图 方案四 管机的工作原理：动力由电动机 带轮 蜗杆 蜗轮 直齿轮 中nts 2 间惰轮 滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的旋转，实现切削时的主运动。与此同时， 通过液压马达控制液压缸的运动 ，将圆盘刀片向下进给 运动，并在不断增加刀片对管子的压力过程中，实现管子的切割工 作。 nts 3 2 传动装置的设计与计算 2.1 电动机的选择 要选择电动机，必须了解电动机，出厂的每台电动机都有铭牌，上面标有电动机的主要技术参数。因此，要合理地选择电动机，就要比较电动机的这些特性。在进行简单机械设计时，应选择好电动机的类型，转速和功率。 2.1.1 类型的选择 工业上一般用三相交流电源，所以选用三相交流异步电动机。三相交流异步电机具有结构简单，工作可靠，价格便宜，维护方便等优点，所以应用广泛。在选择电动机的类型时，主要考虑的是：静载荷或惯性载荷的大小，工作机械长 期连续工作还是重复短时工作，工作环境是否多灰尘或水土飞溅等方面。在本次设计中由于其载荷变动较小，有灰尘故选择笼式三相交流异步电机。 2.1.2 转速的选择 异步电机的转速主要有 3000r/min、 1500r/min、 1000r/min、 750r/min 几种。当工作机械的转速较高时，选用同步转速为 3000r/min 的电机比较合适。如果工作机械的转速太低（即传动装置的总传动比太大）将导致传动装置的结构复杂，价格较高。在本次设计中可选的转速有 1500r/min 和 750r/min。在一般机械中这两种转速的电机适 应性大，应用比较普遍。 2.1.3 功率的选择 选择电动机的容量就是合理确定电动机的额定功率，电动机功率的选择与电动机本身发热、载荷大小、工作时间长短有关，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件决定。故根据电动机的额定功率大于所需功率 10%来选择电动机。 综上所述，本次设计的切管机 电机额定功率为 P=1.5Kw 满载转速为nts 4 N=1410r/min,每天工作 10 小时，载荷变动小 用于多尘场合。选用 Y90L-4 型电动机，其额定功率 P 电 =1.5Kw，满载转速 n 电 =1400r/min，同步转速 1500r/min(4 极 )，最大转矩为 2.3Nm。 电动机确定后，计算出切管机的传动比为： i 总 =nn电工=140070=20 （ 2-1） 2.2 拟订传动方案 传动方案的拟定，通常是指传动机构的选择及其布置。这是彼此相联系的两个方面。其运动形式大致分为； （ 1）传递回转运动的有：带传动，链传动，齿轮传动，蜗轮传动等； （ 2）实现往复直线运动或摆动的有：螺旋传动，齿轮齿条传动，凸轮机构，曲柄滑块机构等 ； （ 3）实现间歇运动的有棘轮机构和槽轮机构等； （ 4）实现特定运动规律的有凸轮机构和平面连杆机构等。 传动机构的选择就是根据机器工作机构所要求的运动规律，载荷的性质以及机器的工作循环进行的。然后在全面分析和比较各种传动机构特性的基础上确定一种较好的传动方案。 机器通常由原动机、传动装置和工作机等三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台车的性能、尺寸、重量和成本都有很大影响，因此需要合理的拟定传 动方案。在本次毕业设计中，已知切管机的 i 总 =20，若用蜗杆，一次降速原本可以达到， 其方案如图 2-1。但是由于切割的管子最大直径为 4，如图 1-1 故两个滚筒的中心距不能小于 108mm，因此带动两个滚筒的齿轮外径不能大于滚筒的直径（ 100mm）。若取蜗杆 z1=2，蜗轮 z2=40， m=4，则蜗轮分度圆直径 d2=160mm,比同一轴上的齿轮大，按图 2-2-1 的布置，蜗轮将要和滚筒相撞，为此，应该加大两轴之间的中心距。这样就要加上一个惰轮，才可以解决这个问题，如图 2-2-2。在本次设计中，取蜗轮齿数为 z2=50,模数 m=4。由于带传动具有缓冲和过载打滑的特性，故可将最为在电机之后的第一级传动，此外开式齿轮传动不宜放在高速级，因为在这种条件下工作容易产生冲击和噪音，故应将齿轮传nts 5 动放在底速级。一个好的传动方案，除了首先应满足机器的功能要求外，还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉以及使用维护方便。经比较各种传动方案，在本次设计中确定采用带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构组成的传动方案。并初步画出其传动系统图，如图 2-2-3。 图 2-2-1 蜗轮蜗杆传动方案 图 2-2-2 蜗轮蜗杆加中间惰轮传动方 案图 在传动方案确定后 ,根据 i 总 =i1i 2 的关系分配传动比 .下面对个机构的主要特性进行比较 ,如表 2-2-1: 图 2-2-3 带 传 动 、 蜗 轮 蜗 杆 、 中 间 惰 轮 、 齿 轮 方 案 图 nts 6 图 2-2-4 液压缸传动原理图 表 2-2-1 几种主要传动机构的特性比较 特 性 类 型 带传动 齿轮传动 蜗杆传动 主要优点 中心距变化范围较大 ,结构简单 ,传动平稳 ,能缓冲 ,起过载安全保护作用 外廓尺寸小 ,传动比准确 ,效率高 ,寿命长 ,适用的功率和速度范围大 外廓尺寸小 ,传动比大而准确 ,工作平稳 ,可制成自锁的传动 单级传动比 ,i 开口平型带 :2 4,最大值 6,三角带型 : 2 4, 最大值 7 有张紧轮平型带 :3 5最大值 8 开 式 圆 柱 齿 轮 : 4 6,最大值 15. 开式圆柱正齿轮 : 3 4,最大值 10. 闭 式 圆 柱 齿 轮 : 2 3,最大值 6 闭式 : 10 40,最大值 100 开式 : 15 60,最大值 100 nts 7 外廓尺寸 大 中 ,小 小 成本 低 中 高 效率 平型带 0.92 0.98 三角带 0.9 0.96 开式加工齿 0.920.96 闭式 0.95 0.99 开式 0.5 0.7 闭式0.7 0.94 自锁0.40 0.45 考虑到传动装置的结构 ,尺寸 ,重量 ,工作条件和制造安装等因素 ,必须对传动比进行合理的分配 .根据公式 T=9550Pn(Nm)可知 :当传动的功率 P(Kw)一定时 ,转速 n(r/min)越高 ,转矩 T 就越小 .为此 ,在进行传动比的分配时遵循 ”降速要先少后多 ”.V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半 径超过减速器的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难，又因为齿轮在降速传动中 ,如果降速比较大 ,就会使被动齿轮直径过大 ,而增加径向尺寸 ,或者因小齿轮的齿数太少而产生根切现象 .而其在升速传动中 ,如果升速比过大 ,则容易引起强烈的震动和噪音 ,造成传动不平稳 ,影响机器的工作性能 .为此 ,各机构的传动比分配情况如下 : i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4= 14.5（ 2-2） i 总 = i1i2 i3i4=1.2 50 1.5 14.5=20 （ 2-3） 注 :传动系统只大齿轮是个惰轮 ,它不改变传动比只起加大中心距 ,改变滚筒旋转方向的作用 . 2.3 计算各轴的转速、功率和转矩 由表一我们可知，取 带 =0.96， 蜗 =0.72， 齿 =0.94， 滚 =0.99（一对滚动轴承的效率），根据公式： 1212 NNinn 及 ， .,n9 5 5 0 12 iTTPT （ 2-5） 可知各轴的转速为： m in/11752.114101rinn I 电 （ 2-6） nts 8 m in/5.23502.1 14102.12riininn I 电 （ 2-7） 3 1 2 31410 1 5 . 5 / m i n 1 . 2 5 0 1 . 5nnnri i i i 电 （ 2-8） 4 1 2 3 41410 7 0 / m i n1 . 2 5 0 1 . 5 1 / 4 . 5nni i i i i 电（ 2-9） 各轴的功率为： PP 电 带 = 1 . 5 0 . 9 6 = 1 . 4 4 （ Kw ） （ 2-10） PP 蜗 滚 电 带 蜗 滚=P = 1 . 5 0 . 9 6 0 . 7 2 0 . 9 9 = 1 . 0 3 （ Kw ） （ 2-11） PP 2 齿 滚 电 带 蜗 齿 滚2=P= 1 . 5 0 . 9 6 0 . 7 2 0 . 9 4 0 . 9 9 = 0 . 9 6 （ Kw ）（ 2-12） 23 PP 齿 滚 电 带 蜗 滚齿 =P= 1 . 5 0 . 9 6 0 . 7 2 0 . 9 4 0 . 9 9 = 0 . 8 9 （ Kw ）（ 2-13） 各轴传递的转矩为： 1 . 5= 9 5 5 0 = 9 5 5 0 = 1 0 . 2 3n 1 4 1 0PT 电电 电(Nm) （ 2-14） 1. . = 1 0 . 2 3 1 . 2 0 . 9 6 = 1 1 . 7 8IT T i 电 带(Nm) （ 2-15） 2 1 2= . . . = . . . . .= 1 0 . 2 3 1 . 2 0 . 9 6 5 0 0 . 7 2 0 . 9 9 = 4 2 0 . 0 2 ( )T T i T i iNm 电 蜗 电 带 蜗滚 滚（ 2-16） 第三轴，因为装的是过渡齿轮（惰轮），所以此轴不承受转矩，只受弯 矩 ，它是一根心轴。 1 2 3 42323 1 0 . 2 3 1 . 2 5 0 1 . 5 0 . 9 6 0 . 7 2 0 . 9 4 0 . 9 9 3 1 / 4T T i i i i 电 带 蜗 滚齿=122.30 （ Nm ）（ 2-17） 将以上各数据制成如表 2-3-1 所示的表格 。 表 2-3-1 各轴计算结果 nts 9 轴号 电机轴 传动比 i 1.2 50 1.5 1/4.5 转速n(r/min) 1410 116.7 23.3 15.5 70 功率 P(Kw) 1.5 1.44 1.03 0.96 0.89 转矩 T（ Nm） 10.23 11.78 420.02 122.3 在计算传动比的时候，当带轮直径和齿轮模数确定后，实际传动比就等于两带轮直径之比，或者两齿轮齿数之比，其结果可能出现与上表数据不一致。当 i160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。 轮缘内径 d 缘 = d 顶 2-10m=168-30=138mm 轮毂外径 d 毂 =1.6d 轴 2=1.6 45=72mm(d 轴 2齿轮的孔径，由表三可知 d 轴 2=45mm) nts 18 辐板厚度 c=0.3B=0.3 30=9mm 辐板孔圆周定位尺寸： d0=0.5(d 缘 +d 毂 ) =0.5(138+72)=105mm （ 3-5） 辐板孔直径： d 孔 =0.25(d 缘 - d 毂 )=0.25(138-72)=16.5mm，取 d 孔 =17mm。 齿轮示意图如图 3-2-1 图 3-2-1 轴齿轮示意图 2）已知 轴上齿轮 z3=81， m=3，则： 分度圆直径 d3=mz3=3 81=243mm 齿顶圆直径 d 顶 3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm 齿根圆直径 d 根 3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm 齿宽 B=30mm。 由于 d 根 3160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。 轮缘内径 d 缘 = d 顶 3-10m=249-30=219mm 轮毂外径 d 毂 =1.6d 轴 3=1.6 50=80mm(d 轴 3齿轮的孔径，由表三可知 d 轴 3=50mm) 辐板厚度 c=0.3B=0.3 30=9mm 辐板孔圆周定位尺寸： d0=0.5(d 缘 +d 毂 ) =0.5(219+80)=149.5mm （ 3-6） 辐板孔直径： d 孔 =0.25(d 缘 - d 毂 )=0.25(219-80)=34.75mm，取 d 孔 =35mm。 、 轴的中心距： nts 19 23 1( ) 3 ( 5 4 8 1 ) 2 0 2 . 52a m z z m m 、 1= 2 （ 3-7） 轴上齿轮如图 3-2-2 图 3-2-2 轴齿轮示意图 3）已知 轴上的齿轮 z4=18,m=3 则： 分度圆直径 d4=mz4=3 18=54mm 齿顶圆直径 d 顶 4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm 齿根圆直径 d 根 4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm 齿宽 B=30mm。 由于 d 根 3 d1+2r r倒圆直径，查阅手册中非配合处的过度圆角半径 用凸肩定位时按此式计算， 用套筒定位时另取 带轮的定位靠套筒，此处的 d2是指套筒外径 d3 安装滚动轴承处的直径 dd3 d2 d无套筒的； 套筒的 d3 必由于采用 205 型轴承， d3=25mm nts 27 d3 d1 须符合轴承的标准 d4 装在两滚动轴承之间齿轮（蜗轮）处的直径 dd4 d3+2r r倒圆角半径，查阅手册确定 如如 轴 d5 一般轴肩和轴环的直径 dd5d4+2a a轴肩或轴环的高度，a=(0.070.1) d4 如如 轴，d4=55mm，a=3.855.5mm,取 a=5mm,则d5=55+2*5=65mm 因此处 d4 相当于d3=25， a=0.1 d4则d5=25+2*2.5=30mm d6 滚动轴承定位轴肩直径 查阅手册轴承部分的 D1 值 L7 安装旋转零件的轴头长度 LL7=（ 1.21.6） d dd-轴头直径 一般要求 L7 要比旋转零件的轮毂宽度要短一些 L8 轴环长度 L81.4a 或 L8（ 0.10.15） d 如 轴L81.4*5=7mm nts 28 减速箱焊接图如图 3-4-3 图 3-4-3 减速箱焊接图 3.5 绘制零件工作图 机械零件有两种：一类需要自行设计制作的，叫基本件；基本件必须根据设计装配图，全部拆画，并对细部结构进行设计。在本次设计中选取其中我滚筒工作图和蜗杆工作图作为零件图拆画： 滚筒零件图如图 3-5-1 nts 29 图 3-5-1 滚筒零件图 蜗杆零件图如图 3-5-2 图 3-5-2 蜗杆零件图 nts 30 第 4 章 液压部分设计 4.1 切管机液压系统的概述 以受压液体作为工作介质 进行能量传递、转换与控制饿传动型式称为液压传动。与机械传动相比，液压传动具有功率 -质量比大、便于无级调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势。作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压被广泛的应用于农业、制造业等等。 4.1.1 切管 机液压系统的组成 切管机的液压系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成。各部分的功能作用有： 动力部分：由手动液压泵组成，将人体的机械能转变成液压的压力能，输出高压油。 执行部分：由液压缸组成，主要是将液体的高压能转变成机械能，驱动工作元件，对外做功，实现 往复直线运动。 控制部分：由控制阀体组成，控制调节液压系统中从泵到执行元件的压力、流量、方向等，保证各执行元件的运动线路与规律。 辅助部分：包括油箱、管件、过滤器、热交换器、储能器及一些仪表等，用于辅助液压元件的正常工作。 4.1.2 切管 机的液压执行元件 一般的机械工程中，液压系统的动力源采用电机带动液压泵来输出高压油，从而使各个液压执行元件正常工作。因为结构比较紧凑，需要的压力也不是很大，这里我们采用机动液压泵来供油。机 动液压泵作为一种简单方便的液压动力源被广泛应用在船舶工业、煤矿机械、石化、冶金、 电力以及重型机械等多个领域。并以其体积小、重量轻、便于携带、安全性强等优势被广大用户接受。 考虑到负载要向下直线运动并向上返回，采用单活塞杆双作用液压缸，其结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置和排气装置五个部分。 nts 31 在切管机的整体设计方案中，我们采用液压泵来提供动力。因此，我们需要设计出一个合理、工作可靠、低成本高效率、易操作便维修的液压系统来为整个切管机各个部分提供动力源，满足各部件的正常运转。设计出一个比较合理的液压系统对于整个切管机的工作异常重要。 4.2 切管机液压系统的设计 4.2.1 液压缸的设计与计算 1. 液压缸的内径和活塞杆的直径计算 2121 114DdFDcm（ 4-2） 式中， F 工作循环中最大的外负载 1p 液压缸工作压力 2p 可取为 0.5Mpa dD 液压缸内径与活塞杆直径的关系， 考虑到快进、快退 速度相等，取 dD为 0.7。 cm 液压缸的机械效率，一般取cm=0.90.97。在本设计中取 0.95cm 。 在本设计中， 2121 114DdFDcm mm7.627.013 5.0195.0314.32250042 （ 4-3） 根据液压缸内径尺寸系列，将液压缸内径圆整为标准系列 2直径 D=63mm；活塞 杆直径 d 按 0.7dD 求得 d=44mm。 2. 计算在各个工作阶段液压缸所需的流量 3.12d4 2 快快 q L/min （ 4-4） nts 32 03.6D4 2 工工 q L/min （ 4-5） 8.12d-D4 22 快退快退 q L/min （ 4-6） 3. 液压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 2 y D壁厚（ 4-7） 式中， 液压缸壁厚 (m)； D 液压缸内径 (m)； yp 试验压力，取最大工作压力的 1.5 倍（ MPa）； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管 100M P a 8.21002 6365.1 壁厚 mm 液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径1DmmmmmmDD 6.686.56321 （ 4-8） 按照工程机械标准液压缸外径尺寸系列 3， 所以取外径为 80mm 4. 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确定，参照液压缸活塞行程参数系列选用工作行程为 80mm。 5. 缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖 有空时， 式中， yDt 433.0（ 4-9） t 缸盖有效厚度 (m)； 2D 缸盖止口内径 (m)； 0d 缸盖孔的直径 (m)。 在本设计中有孔时 M PaDt y 18.8100 35.163433.0433.0 nts 33 6. 最小导向长度的确定 mmDLH 5.3626320100220 （ 5-0） 活塞宽度 B 取 ， mmDB 8.376.0 缸盖滑动支承面的长度 ， mmDA 8.376.0 隔套的长度 ， mmBAHC 2.128.372215021 （ 5-1） 7. 缸体长度的确定 液压缸刚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短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍。 因此取缸体长度 145mm。 6. 活塞杆稳定性的验算 活塞杆的细长比 l/k 为 57.2846424ddlAJlkl （ 5-2） 柔性系数 m 取 85，末端系数 n 取 2 所以， .l k m n 1 2 0 2 1，采用拉金公式计算 4 NklnaAf ck 49 7 2057.28250 0 01100 2 5.04901011022 （ 5-3） 安全系数取 n=2 则 248 76 nPP K （ 5-5） 所以，活塞杆稳定 7. 液压缸的结构设计 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 ，这里选用nts 34 法兰连接，如图所示： 图 4-1 活塞和活塞杆采用卡键连接，如图所示： 图 4-2 活 塞杆头部直接与工作机械连接，根据负载连接的要求选用外螺纹连接结构，如下图所示： 图 4-3 nts 35 选用 导向 套 导向 的导向 部分结构 ，密封圈 选用 O 形圈的密封类型 。 活塞及活塞杆处的密封圈， 根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈 ，由于 液压缸的工作压力为 3MPa，速度范围 0.5m/s，因此 选用缸体与缸盖的密封形式 选用 O 形圈的密封形式。活塞杆与缸盖，活塞与缸体的密封选用 Y 形圈的密封形式。 本设计中的液压缸运动惯性不大、速度也不高，因此选用圆柱形环状间隙式节流缓冲装置。 4.2.2 液压泵的选取 柱塞泵是靠柱塞在缸体做往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵，与齿轮泵和叶片泵相比，柱塞有许多优点：第一 ,加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压下工作仍有较高的容积效率。第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量。第三，柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。由于其结构紧凑，效率高，流量调节方便，所以选用柱塞泵，并且选择直轴式轴向柱塞泵。 该泵的基本参数为：每转排量0 1 6 m inq m L，泵的额定压力 6.3np M Pa，电动机转速 1 4 5 0 m inHnr，容积效率 0.85v ，总效率 0.7 。 与液压泵匹配的电动机的选定 首先分别算出快进与工进两种不同工况的功率，去两者较大值座位选择电动机规格的依据。 快进时的外负载为 2500N，进油路的压力损失定位 0.3MPa， .6p 22500p 1 0 0 3 1 3 2 M P a0 0 5 64 快进时所需电动机功率为 . .pppq 1 3 2 1 5 3 6P 0 4 8 k W6 0 0 7 工进时所需电动机功率为 . .pppq 5 5 6 0 3P 0 7 8 k W6 0 0 7 查询电动机产品样本，选用 Y90S-4 型电动机，其额定功率为 1.1kW，额定转速为1400r/min。 nts 36 4.2.3 辅助元件的确定 工程中常用的液压系统辅助元件有蓄能器、过滤器及一些液压仪表等等。 1. 蓄能器 蓄能器在液压 系统中是用来储存、释放能量的装置。其主要用途为：可作为辅助液压源在短时间里提供一定数量的压力油，满足系统对速度、压力的要求，如可以实现某支路液压缸的增速、保压、缓冲等。在设计液压装置中需要用到蓄能器。装置出的蓄能主要是为了稳定压力，在液压系统中由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器来吸收；当容积的变化而使油量减少时，蓄能器也可以起到补偿作用。 2. 冷却器 当液压系统工作时，因液压泵 的容积损失和机械损失，控制元件管路的压力损失和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转化成热量，这样会使得油液的粘度下降 ，造成元件内泄漏、密封老化。严重时会影响液压系统的正常工作，因此在设计液压系统时，为减少热量的产生 ， 降低液压系统的温度，一方面增大油箱的散热面积，另一方面就是增加冷却器来冷却油液。 在液压系统中， 在回油的管路上面设计了一个冷却器来降低油液的温度。冷却方式采用水冷列管式，这种冷却方式冷却水从管内流过，油从列管间流过，中间折板使油折流，并采用双程流动方式，强化冷却效果。散热效果好，散热系数可达350580W/(m2 C)。 类型参照机械设计手册 采用 LQ型列管式冷却器，型号为 2LQFW-A/1.0F。主要参数有 ：2为管称数为； F为浮动头结构形式； W为卧式安装方式； A为压力等级 ， F为法兰连接。 3. 过滤器 过滤器的使用主要是清除液压系统工作介质中的固体污染物，使工作介质保持清洁，延长元器件的使用寿命、保证液压元件工作性能可靠。 选择过滤器主要是看其过滤精度和过滤能力，过滤精度是指油液通过过滤器时，能够穿过过滤芯的球形污染物的最大直径。过滤能力也叫通油能力，指在一定压力差下允许通过过滤器的最大流量。 在 液压系统中用到的过滤器主要是在油泵的吸油口、系统的回油口和注油口处。在吸油处的过滤器主要是保护液压泵，其精度类 别采用粗过滤器，即能滤掉 100 m以上的颗粒。在回油口处的过滤器主要是用于降低油液污染度，其精度类别采用普通过滤器，能过滤掉 10100 m。注油口出的过滤器一般是防止注油时污染物进入，精度类别也是采用粗过滤器，通常和空气滤清器一起使用。 nts 37 4.3 液压系统漏油和噪声控制 4.3.1 液压系统漏油控制 液压系统泄漏的原因是错综复杂的，主要是与振动、压力差、制造误差、装配间隙等有关。泄漏工程上分为外泄漏和内泄漏两种。外泄漏是指油液从元器件或管道接口内部向外泄漏；内泄漏是指元器件内部由于间隙、磨损等原因 有少量油液从高压腔流到低压腔。外泄漏会造成油液浪费，污染环境，严重时造成火灾危及人生安
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