汽车用液压串联双腔制动主缸的设计-大学本科毕业设计学位论文范文模板参考资料.doc

液压串联双腔制动主缸的设计 I 汽车用液压串联双腔制动主缸的设计 摘 要 汽车液压串联双腔制动主缸它是两个独立的产生液压的油腔 制动主缸的作用 是产生制动液压 液压制动装置是利用特制的油液 将驾驶员施加到制动踏板上的 制动传到车轮制动器上 产生制动作用 液压制动结构简单 制动滞后时间短 制 动稳定性好 能适应多种制动器 故多在中 小型汽车上广泛使用 本设计主要实 现了汽车液压串联双腔制动主缸的设计 液压缸的设计包括了系统工作压力的确定 液压缸活塞直径的确定和活塞杆直径的确定 液压缸壁厚和外径的计算 缸盖厚度 的确定 缸体长度的确定以及活塞杆稳定性的验算 关键词关键词 制动主缸 缸盖 活塞杆 液压串联双腔制动主缸的设计 II AUTOMOBILEAUTOMOBILE HYDRAULICHYDRAULIC SERIESSERIES DOUBLEDOUBLE CAVITYCAVITY BRAKINGBRAKING MAINMAIN CYLINDERCYLINDER DESIGNDESIGN ABSTRACT Vehicle hydraulic brake master cylinder dual chamber series is the generation of two independent hydraulic oil chamber brake master cylinder which generates the hydraulic brake Hydraulic brake system is the use of special oil the driver applied the brake to the brake pedal wheel brakes on the spread resulting in brake Simple hydraulic brake brake lag time is short braking stability can adapt to a variety of brakes it is more in the medium and small cars are widely used This design introduces a vehicle hydraulic brake master cylinder series dual chamber design Hydraulic cylinder design includes the determination of the system working pressure the diameter of the hydraulic cylinder piston rod diameter to identify and determine the hydraulic cylinder wall thickness and diameter of the calculation to determine the thickness of cylinder head cylinder and piston rod to determine the length of stability of checking KEY WORDS Braking main cylinder Cylinder cover Piston rod 液压串联双腔制动主缸的设计 1 1 汽车液压串联双腔制动主缸的概述 通过毕业设计不仅可以巩固专业知识 为以后的工作打下坚实的基础 而且还 可以培养和熟练使用资料 运用工具书的能力 在毕业设计过程中 我们较系统地 了解了液压缸的工作原理及基础知识 努力做到理论联系实际 使所学知识系统化 条理化 使我们很好地完成了设计任务 1 1 论文选题的背景概述及研究意义 汽车已经逐渐进入人们的生活成为必不成少的交通工具 其安全性能也倍受关注 1 尤其在紧急情况时其制动系统性能 结合机械制造设计与其自动化的专业特点 我 选择设计液压制动系统中的一个总成 将制动踏板机械能转换成液压能 作为毕业设 计课题 研究汽车 2 用液压串联双腔制动主缸设计的意义 在于随着着社会的发展 人们用汽车的人越来越多 交通的堵塞 这时就要用到刹车制动系统 而我研究的 汽车用液压串联双腔制动主缸设计 3 在刹车制动系统中的重要性不言自明 研究串 联双腔制动主缸设计 使汽车的刹车系统更好 从而提高汽车的安全系数 提高驾 驶员的性命安全系数 1 2 液压串联双腔制动主缸的结构 双腔液压制动主缸 如图 1 1 所示 它包括 4 缸体 缸体里设有前后两个主缸 每个主缸中设有油腔和活塞 以及与储油箱连通的补偿孔和与活塞配套使用的密封 圈 其中后主缸的油腔里还设有一个与后轮缸连通的油孔和回位弹簧 其特征是在 前 后主缸之间还设有一个增压缸 该增压缸包括增压油腔和增压活塞 增压油腔 与前油腔之间设有回油孔和限压油路 增压油腔里还设有一个与前轮缸连通的油孔 和回位弹簧 前油腔里设有泄压油路 液压串联双腔制动主缸的设计 2 图 1 1 双腔液压制动主缸 需要提出的是 补偿孔和活塞皮碗的相对位置直关重要 相距过远油压建立过 晚 相距过近易遮堵补偿孔 如液压系统漏油 以及温度变化 引起轮缸 管路 主缸中油压欠缺或膨胀时 都可以通过补偿孔来调节 1 3 液压串联双腔制动主缸的工作原理 双腔制动主缸多为串联式 利用液压联动 在一个缸体 装入两个活塞 形成 两个彼此独立的压力室 分别和各自的控制管路连接 每个管路分别有单独的储油 室 以免一管路漏油 影响另一管路正常的工作 制动主缸的作用是产生制动液压 它有 2 个独立的产生液压的油腔 因此称为双腔制动主缸 制动主缸通过螺栓安装 在助力器上 在缸体内装有前后 2 个活塞 分别有 2 个回位弹簧使其回位 前活塞 弹簧弹力稍大于后弹簧弹力 以保证前活塞不制动时 使其有正确的位置 液压串联双腔制动主缸的设计 3 图 2 1 制动主缸的工作位置 正常制动时 推杆推动后活塞左移 在其皮圈遮盖住补偿孔之后 后压力室即 建立液压 油液一方面经出油阀流入后制动管路 又推动前活塞左移 前压力室也 产生液压 推动前出油阀流入前制动管路 于是两制动管路在等压下对汽车制动 5 若前桥管路损坏漏油时 只能使后腔压力室建立一定液压 而前腔压力室无液 压 此时 在液压差的作用下 前活塞被迅速地推到底 接触到前堵墙为止 后压 力室中的液压方能升高到所需要的数值 若后桥制动管路损坏漏油时 后活塞前移 后压力室不能建立油压 不能推动 前活塞 但在后活塞的顶杆触到前活塞时 推杆的作用力便推动前活塞 使前压力 室油压升高而制动 可见 双管路液压制动系统中任何一套管路漏油时 另一套管路仍能工作 只是所需的踏 板行程加大了 制动效能降低了 活塞在推杆的反复作用下动作灵活 每次皆能在各自的排液 孔排出制动液 一腔失效后 另一腔仍能建立最高压力 6 1 4 制动主缸设计内容 1 要求制订零件全部的工艺文件 2 设计组成总成的所有零件 液压串联双腔制动主缸的设计 4 3 完成总成的装配方案 4 书写设计说明书 1 5 液压缸缸筒和缸盖的选材 1 5 1 缸盖材料的选择 串联液压双腔制动主缸的缸盖可以选择用 35 钢 45 钢 锻钢或 ZG35 ZG45 或 HT200 HT300 HT350 铸铁等材料 当缸盖本身又是活塞杆的导向套时 缸盖 最好选用铸铁 同时 应在导向表面上熔堆黄铜 青铜或其他耐磨材料 对缸筒的要求有 有足够的强度 能长期承受最高的工作压力及短期动态试验 压力而不至于产生永久变形 有足够的刚度 能承受活塞侧向力和安装的反作用力 而不至于产生弯曲 内表面在活塞密封件及导向环的摩擦力作用下 能长期工作而 磨损少 公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性 7 因此缸盖选用 45 钢 1 5 2 缸筒材料的选择 材料要求 串联液压双腔制动主缸缸筒一般要求具有足够的强度和冲击韧性 对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能 可选材料种类 根据串联液压双腔制动主缸的参数用途和毛坯的来源 可选用 的材料为 20 钢 30 钢和 45 钢以及 25CRMO 38CRMOAL 等 但不能调质处理 应 用较少 对于工作温度低于 50 度的串联液压双腔制动主缸 则必须采用 35 钢 45 钢且要调质处理 当缸筒与缸盖 管接头与耳轴等件需焊接时 则应采用焊接性能较好的 35 钢 粗加 工后调质 一般情况下均采用 45 钢 并应调质到 241 285HB 因此缸筒选用 45 钢 液压串联双腔制动主缸的设计 5 2 液压串联双腔制动主缸的主要尺寸的确定 2 1 制动主缸缸筒内径的确定 根据所给的技术参数 8 主缸内孔直径 30mm 制动主缸的内径的确定需要查表 2 1 所示 表 2 1 液压内径尺寸系列 810121620 2532405063 8090100110125 140160180200220 数据来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 因此确定制动主缸内径的尺寸为 32 mm 2 2 制动主缸缸筒壁厚的确定 1 系统工作压力的确定需根据所给的技术参数 系统工作液压 3 5 0 3Mpa 查 表 2 2 所示 表 2 2 液压缸的公称压力系列 0 631 01 62 54 06 310 016 0 25 031 540 0 数据来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 因此确定制动主缸的公称压力为 4 0MPa 2 缸筒壁厚的计算 查表 8 当时 缸筒壁厚按低等壁厚缸筒计算 对于低压系统 mm DPy 8 1 5 352 032 0 4 2 12 式中为实验压力 为缸筒材料的许用应力 缸筒的材料选用的 y PMpa Mpa 液压串联双腔制动主缸的设计 6 是 45 钢 它的许用应力一般选 35 5 Mpa 缸筒内径为 32mm 缸筒壁厚决定缸筒外径的尺寸 而缸筒外径的确定需要查 表 2 2 所示 表 2 2 缸筒外径的选择 缸筒内经产品系 列 额定压 力 Mpa 40506380100125140 材料 165060769512114616820 205060769512114616845 2550608310212115216845 A 型 325463 58310212715216845 B 型165063 57695121168194 C 型20152168 2550567089112139156D 型 40505974 595118148166 25506078100125150170E 型 35506283100125160178 F 型25577083102127150180 数据来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 根据实际情况 液压系统的公称压力 4 0 远远小于型的最低压力 16MpaA 因此选 C 型系列 缸筒外径为 45mm Mpa 3 缸筒壁厚的验算 9 额定压力应低于一定极限值 以保证工作安全 n P Mpa D DD P s n 36 55 45 3245320 35 0 35 0 2 22 2 1 22 1 2 2 式中缸筒材料的屈服强度 缸筒内径 缸筒的外径 s D 1 D 查表 8 缸筒 45 钢的屈服点的应力 320 Mpa 液压串联双腔制动主缸的设计 7 双腔液压串联主缸的系统压力 4 0 55 364 因此缸筒壁厚 7 5mm 缸MpaMpa 筒外径为 45mm 缸筒主要尺寸图 2 2 如下图所示 图 2 2 缸筒主要尺寸 2 3 制动主缸活塞杆直径的确定 1 活塞杆的结构选择 为了连接的方便和活塞杆的导向的准确性 活塞杆外端选择大螺栓头 活塞杆 内端选择时结合活塞杆的结构 活塞杆的内端选择大球头连接 活塞杆结构的选择 查表 2 3 所示 表 2 3 活塞杆的结构 液压串联双腔制动主缸的设计 8 实心杆一般情况多用杆体 空心杆多在以下情况采用 1 缸筒运动的液压缸 用来导通油路 2 大型液压缸的活塞杆 为了减轻重量 3 为了增加活塞杆的抗弯能力 4 d D 比值较大或杆心需装有如位置传感器机构的情况 杆内端活塞杆的外端头部与载荷的拖动机构相连接 为了避免活塞杆在 工作中产生偏心承载力 适应液压缸的安装要求 提高其作用效 果 应根据载荷的具体情况选择适当的杆头连接型式 小螺栓头 大螺栓头 螺纹孔 杆外端 小球头 大球头 轴销 光杆耳环 资料来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 2 活塞杆的材料和技术要求 活塞杆要在导向套中滑动 一般采用 H8 h7 配合 10 太紧了 摩擦力 太松了 容易引起卡滞现象和单边磨损 其圆度和圆柱度公差不大于公差的一半 安装活塞 的轴颈与外圆的同轴度公差不大于 0 01mm 14 可保证活塞杆 11 外圆与活塞外圆的 同轴度 避免活塞与缸筒 活塞杆与导向套的卡滞现象 活塞杆的材料和技术要求 查表 2 4 所示 表 2 4 活塞杆的材料和技术要求 材料选择一般用中碳钢调质处理 对只承受推力的单作用活塞杆和柱塞 不必进行调 质处理 对活塞杆通常要求淬火 淬火深度一般为 0 5 1 0mm 或活塞杆直径 每毫米深 0 03mm 材料 Mpa b Mpa s s 热处理表面处理 3552031015调质 4560034013调质 35CrMo100085012调质 常用材料 力学性能 1Cr18Ni952020545淬火 镀铬 20 30um 资料来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 液压串联双腔制动主缸的设计 9 活塞杆直径 8 mmd939 7 33 1 133 1 32 1 32 式中往复速度比的选取应根据表 2 5 所示 表 2 5 往复速度比 工作压力 Mpa 10 20 5 12 20 速度比 33 1 2 46 1 2 资料来源 2006 年 液压气动技术速查手册 M 活塞杆外径的确定需根据表 2 6 液压缸活塞杆外径尺寸系列 表 2 6 液压缸活塞杆外径尺寸系列 41845110280 52050125320 62256140360 82563160 102870180 123280200 143690220 1640100250 资料来源 2006 年 液压气动技术速查手册 M 因此活塞杆直径为 8mm 活塞杆螺纹尺寸系列的确定需要查表 2 7 所示 表 2 7 活塞杆螺纹尺寸系列 液压串联双腔制动主缸的设计 10 螺纹直径与螺距tD 螺纹长度 L 短型长型 M10 x1 251422 M12x1 251624 M14x1 51828 M16x1 52232 M18x1 52536 M20 x1 52840 M22x1 53044 资料来源 2006 年 液压气动技术速查手册 M 因此根据活塞杆的设计的实际情况 杆体选实体 杆外端选择大螺栓头 螺纹选 M10 x1 25 螺纹长度短型 14mm 整个活塞杆的主要尺寸如图 2 3 所示 图2 3 活塞杆 2 4 制动主缸缸盖的壁厚的确定 缸筒和缸盖的连接通常根据缸筒与缸盖的连接型式选用 而连接型式又取决于 额定压力 用途和使用环境等因素 12 缸筒和缸盖的连接型式需查表 2 8 表 2 8 缸筒和缸盖的连接型式 液压串联双腔制动主缸的设计 11 连接型式优缺点 法兰连接优点 结构简单 易加工 易装卸 缺点 重量比螺纹连接的大 但比拉杆连接的小 外 内螺 纹连接 优点 重量较轻 外径较小 缺点 端部结构复杂 装卸时要用专门的工具 拧端部时 有可能把密封圈拧 扭 焊接优点 结构简单 尺寸小 缺点 缸体有可能变形 拉杆连接优点 缸体最易加工 最易装卸 结构通用性大 缺点 重量较重 外形尺寸较大 内半环连 接 优点 结构紧凑 重量轻 缺点 安装时 端部进入缸体较深 密封圈可能被进油孔边缘檫伤 资料来源 2006 年 液压气动技术速查手册 M 根据液压双腔液压串联制动主缸的设计结构 没有底盖和安装的位置 选法兰 连接较好 缸筒头部法兰厚度一般可以按强度要求进行近似计算 计算公式如下 8 mm r Fb h74 10 3 610 2 45 14 3 343214 3 44 2 42 式中 r 为法兰的半径 F 法兰在缸筒内最大的内压力 为缸盖的许用应力 b 是法兰孔离壁的距离 结合缸筒的厚度和缸盖的计算厚度 因此缸盖的厚度选 12mm 缸筒和缸盖的螺纹连接尺寸的大小查表 9 因此选用缸筒和缸盖的螺纹连接的 CD250 系列的尺寸 根据 CD250 系列查表得出相关尺寸 缸盖的主要尺寸如图 2 4 所示 液压串联双腔制动主缸的设计 12 图 2 4 缸盖 2 5 制动主缸缸筒内弹簧的设计 1 弹簧材料的选用 选择弹簧材料的主要依据弹簧的工作条件 弹簧承受 的载荷类型 是否受冲击以及材料的许用应力等因素确定 同时也应考虑弹簧的制 造工艺性 13 弹簧材料的选用需要查表2 9所示 液压串联双腔制动主缸的设计 13 表2 9 弹簧常用材料表 材料名称代号直径规格切变模数弹性模数推荐温度 范围 性能 碳素弹簧 钢丝 GB T4357 70 72A 72A 72B 82A 82 B C级0 08 13 0 79206 C C 130 40 强度高 性能好 C 级用于中 等应力弹 簧 弹簧用不 锈钢 YB T 11 A组 1Cr18Ni9 0Cr18Ni 10 B组 1Cr18Ni9 0Cr18Ni 10 C组 0Cr17Ni8A L A组B组C 组0 8 12 0 71193 C C 300 200 耐腐蚀 耐高温 低温 用 于腐蚀或 高 低温 工作条件 下的小弹 簧 阀门用 Cr VA弹 簧钢丝 YB T5136 50crVA0 8 12 079206 C C 210 40 高温时性 能稳定 用于较高 工作下的 高应力弹 簧 资料来源 2009年 机械设计手册 M 弹簧 根据技术要求 因此可得出弹簧选用的材料是72A 2 弹簧的类型的确定 弹簧类型的确定需要查表2 10所示 液压串联双腔制动主缸的设计 14 表2 10 弹簧类型 类型性能和应用 圆柱螺旋弹簧圆形截面柱螺 旋压缩弹簧 性能与应用 特性线呈线性 刚变稳定 结构简单 制造方便 应用较广 在机械设备中多用作缓冲 减振以 及储备和控制运动等 矩形截面柱螺 旋压缩弹簧 在同样的空间条件下 矩形的比圆柱形螺旋压缩弹簧 刚性大 吸收能量多 特性线更接近于直线 刚度更接近 于常数 扁形截面柱螺 旋压缩弹簧 与圆形圆柱螺旋压缩弹簧比较 储存能量大 压并高 度低 压缩量大 因此被广泛应用于发动机 离合器 等 安装空间比较小的装置上 圆柱螺旋弹簧 不等节距圆柱 螺旋压缩弹簧 当载荷达到一定程度后 随着弹簧载荷的增加 弹簧 从小节矩开始依次逐渐并紧 刚度逐渐增加 资料来源 2009年 机械设计手册 M 弹簧 因此由以上性能和应用可选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧 特性线呈线性 刚 变稳定 结构简单 制造方便 应用较广 可知 弹簧选择的是圆柱形压缩弹簧 15 3 确定需要通过计算 材料直径 15 mm C KCP d p n 64 0 32045 0 4625 1 6 16 1 52 式中为材料许用应力 一般选 假定选6 为系统 cp d D C 8 5 CC n P 压力 C C C K 6150 44 14 材料直径的选取查表 9 材料直径选1 6mm和弹簧中径选取22mm 4 弹簧有效圈数的确定计算公式 液压串联双腔制动主缸的设计 15 计算有效圈数如下 15 圈13 8 228 6 179 8 3 4 3 4 n n n n P pP PD FGd n 6 2 式中 为材料直径长度 d 是弹簧刚度6 08 15 P P F n n p 1 mmN 为系统压力 n P 为弹簧中径 D G为常温下切变量 查表 9 得圆柱形压缩弹簧72A的G 79 圆柱形压缩弹簧的总圈数n查表2 11所示 表2 11 按结构型式选取 总圈数自由高度h压并高度h1端部并紧磨平支 承圈为1圈 一般用于 mmd8 2 ndtn5 1 n 1 5 d 端部不并紧不磨 平 ndtn dn1 端部并紧不磨平 支承圈为1圈 2 ndtn3 dn3 资料来源 2009年 机械设计手册 M 弹簧 因此总圈数 有效圈数 为10 128圈 要得到标准的圈数必须查表2 12所示 表2 12 有效圈数n 22 252 753 3 253 544 25 4 54 7555 5 66 577 5 88 599 5 1010 51111 5 1212 51313 5 液压串联双腔制动主缸的设计 16 1414 51515 5 资料来源 2009年 机械设计手册 M 弹簧 因此有效圈数为10 5圈 自由高度的计算H查表 15 得公式 要想计算出自由高度需要计dtnH5 1 算节距t 查表得 螺旋角 D t arctan 对于压缩弹簧一般选 螺旋角选 计算出 得出自由 9 5 6mmt25 8 高度 收缩高度为 为了得到标准的自由高度查mmH 1 86 mmdnh 6 192 表2 13所示 表2 13 标准的自由高度 3032353840 4245485052 5558607075 80859095100 资料来源 2009年 机械设计手册 M 弹簧 因此弹簧的自由高度为85mm 其弹簧选择为冷卷圆柱形螺旋压缩弹簧 材料为 72A 自由长度 由于是两个分开的弹簧 所以每个弹簧的自由高度为mmH85 42mm根据上表可知弹簧中径为22mm 2 6 活塞的主要尺寸的确定 由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动 因此 它与缸筒的配合应适当 既不能过紧 也不能间隙过大 配合过紧 不仅使最低启动压力增大 而且容易损 坏缸筒和活塞的滑动配合表面 间隙过大 会引起液压缸内部泄露 降低容积效率 使液压缸达不到要求的设计性能 液压力的大小与活塞的有效工作面积有关 活塞 直径应与缸筒内径一致 设计活塞时 主要任务就是确定活塞的结构形式 根据密封装置形式 通常分 液压串联双腔制动主缸的设计 17 为整体活塞和组合活塞两类 整体活塞在活塞圆周上开沟槽 安置密封圈 结构简 单 但给活塞的加工带来困难 密封圈安装时也容易拉伤和扭曲 组合活塞结构多 样 主要由密封形式决定 组合活塞大多数可以多次装卸 密封使用寿命长 1 活塞尺寸及加工公差 活塞宽度一般为活塞外径的倍 也要根据密封件的型式 数量和安装0 1 6 0 导向环的沟槽尺寸确定 有时可以结合中隔圈的布置确定活塞宽度 活塞外径的配合一般采用 f9 外径对内径的同轴度公差不大于 0 02mm 端面 与轴线的垂直度公差不大于 外表面的圆度和圆柱度公差一般不大于外径公mm01 0 差的 表面粗糙度视结构型式不同而异 2 1 2 活塞材料的选用 无导向环活塞 高强度铸铁或球墨铸铁 有导向环活塞 优质碳300 200HTHT 素钢 20 35 及 45 有的在外径套尼龙或聚四氟乙烯 玻璃纤维材料制成的支承环 装配式活塞外可用锡青铜 还有用铝合金作为活塞材料的 根据结构的设计是无导向环的 因此选用 前活塞的设计尺寸为 宽度200HT 10mm 长度为 31 5mm 由于活塞左右都是中径 22mm 的弹簧 所以选择的前活塞 结构如图 2 6 所示 图 2 6 前活塞 后活塞的设计应考虑到它所在的位置 要考虑弹簧 活塞 活塞杆之间的连接 问题如图 2 7 所示 液压串联双腔制动主缸的设计 18 图 2 7 后活塞 2 7 制动主缸缸筒长度的确定 制动主缸缸筒长度的计算公式如下 9 mmCMBSL1035 171 020 4 65 72 式中为活塞的最大工作行程 为活塞宽度 为活Smm703535 4 65 BM 塞杆密封长度 由密封方式定 为其它长度 一般缸筒的长度最好不超过内径的C 20倍 由于液压缸活塞行程应等于弹簧的自由长度 因此液压缸长度确定为103mm 2 8 制动主缸油口尺寸的确定 液压缸的油口包括油口孔和连接螺纹 油口可布置在缸筒或缸盖上 油口孔直 径 应根据活塞最大运动速度和油口最高液流速度确定 d max VV m V V Dd00504 0 3 0 5 0 032 0 13 0 13 0 max 式中 液压缸内径 Dm 液压缸最大输出速度 m min 根据实际情况取 0 5m min max V 液压串联双腔制动主缸的设计 19 油口液流速度 m min 一般不大于 5m min 根据实际情况取V 0 3m min 因此 油口直径为 5mm 液压制动缸油口的连接螺纹尺寸应符合表 2 14 规定 表 2 14 液压缸油口连接螺纹 M5x0 8M8x1M10 x1M12x1 5M14x1 5M16x1 5M18x1 5M20 x1 5 M22x1 5M27x1 5M33x2M42x2M50 x2M60 x2 资料来源 2010 年 机械设计手册 M 液压传动 因此由表可选油口的连接螺纹为 M5x0 8 2 9 制动主缸的密封的设计 串联液压双腔制动主缸的密封设计液压主缸要求低摩擦 无外漏 无爬行 无 滞涉 高响应 长寿命 要满足静态精度 动态品质的要求 所以它的密封与支承 导向的设计极为重要 不能简单的选用普通液压缸的密封和支承导向 因此设计密 封时应考虑的因素 1 用于微速运动的场合时 不得有爬行 粘着 滞涉现象 2 工作在高频振动的场合时 密封摩擦力应该很小且为恒值 要低摩擦 长寿命 3 工作在高温的场合时 其密封件的材料要有长期的耐高温的特点 4 工作介质为磷酸酯或抗燃油的 不能用矿物油的密封材料 要考虑他们的 相容性 5 制动主缸的密封设计不能单独进行 要和支承导向设计统一进行统筹安 排 查表 16 选整体活塞中的形密封圈密封 O 活塞与活塞杆的连接型式 活塞与活塞杆的连接有多种型式 所有的型式均需 要有锁紧措施 一方工作时由于往复运动而松动 同时在活塞与活塞杆之间需设置 静密封 16 液压串联双腔制动主缸的设计 20 表 2 15 活塞和活塞杆的密封 名称密 封 部 位 密封功 能 直径范 围 mm 压力 Mpa 温度 C 速度 s m 特点 单作用非金属 型密O 封圈加挡 圈 活 塞 活 塞 杆 双作用 40 C C 260 100 5 0 形圈加挡圈 一方O 形圈被挤入间隙中 密O 封性能好 寿命长 结构 紧凑 拆装方便 根据选 择不同的密封材料 可在 得温CC 260 100 度范围使用 密封压力可 达 100 主要用于汽Mpa 缸 油缸的缸体密封 密封U 圈加弧形 挡圈 活 塞 杆 单作用6 18540 C C 100 30 5 0 有单唇和双唇两种截面形 式 材料为聚氨酸 双唇 间形成的油膜 降低摩擦 力及提高耐磨性 型特K 康斯特封 活 塞 活 塞 杆 单作用8 250080 C C 200 54 15 以形密封圈为弹性元件 O 另加特康斯特封组成单作 用密封圈摩擦力小 无爬 行 启动力小以及耐磨性 好 型特康T 格来圈 活 塞 活 塞 杆 双作用8 250080 C C 200 54 15 格来圈截面形状改善了泄 漏控制且具有更好的抗挤 出性 摩擦力小 无爬行 启动力小以及耐磨性好 数据来源 2003 年 机械设计手册 M 润滑与密封 液压串联双腔制动主缸的设计 21 根据所给的温度 40 70 的温度范围 还有密封性能 使用寿命 压力大小 往复循环速度 经济性 使用性等综合考虑 因此选用型密封圈加挡圈最佳 O 形密封圈安装方便 价格便宜 可在 40 120 的温度范围内工作 密封性能O 好 摩擦系数小 安装空间小 形环装入密封沟槽后 其截面一般受到O 的压缩变形 在介质压力作用下 移至沟槽的一边 密封需密封的间隙 30 15 达到密封的目的 液压用形橡胶密封圈尺寸及公差需要查表 2 16 所示 O 表 2 16 密封圈尺寸及公差 形橡胶O 密封圈内 径 公差截面直径 31 5 32 5 33 5 34 5 35 5 36 5 37 5 38 5 30 0 08 080 1 09 0 65 2 10 0 55 3 13 0 30 5 15 0 00 7 数据来源 2003 年 机械设计手册 M 润滑与密封 因此根据上表形圈的内径 O 形圈的厚度 O30 0 5 32 mm13 0 3 5 形密封圈得材料选用 需要查表 2 17 所示 O 液压串联双腔制动主缸的设计 22 表 2 17 密封圈常用材料及使用范围 种类丁晴橡胶乙丙橡胶氟橡胶硅橡胶 代号pEVS 工作温度 CC 100 30 CC 150 50 CC 200 20 CC 230 60 主要特点耐油耐放射性 耐碱耐油 耐热 耐 腐蚀 耐寒 耐热 数据来源 2003 年 机械设计手册 M 润滑与密封 根据所给的技术参数中的温度范围和主要特点形材料选用硅橡胶 O 2 10 制动主缸的排气装置的设计 汽车液压制动系统防气阻的原因是多方面的 最直接的原因是由于制动液的高 温引起的 当车辆在长坡道上空挡滑行 在多弯道上左转右拐 在复杂路上行驶与 路况较好时高速行驶 驾驶员都要频繁地使用制动来控制车速 当制动液连续受压 时 温度上升很快 液体受热易产生蒸汽 在快速制动时 制动液流速很大 溶解 与其中的蒸汽便会游离出来 形成气泡 在制动液中形成了 空穴 进而产生气压 并随液体的温度升高而升高 以致高于管外大气压 造成油流不畅 使制动性能下 降 特别是在炎热的夏季 或在高原山区行车 都会因为制动液在高温下工作而产 生气阻 另外 有些驾驶员为图方便 用机油或普通液压油代替制动液 这些油的 抗气阻性能差 加之使用时未注意其清洁度 因而更增加了引起气阻的可能性 17 2 10 1 预防气阻的措施 采用必要的隔热装置或增加与热源的距离 盛夏季节长时间行车时 可在制动 总泵上包以湿布 要避免高速行车和频繁使用制动 要定期检查更换制动液 尽可 能使用抗其阻性能好的制动液 液压传动系统往往混入空气 使系统工作不稳定 产生振动 爬行或前冲等现 液压串联双腔制动主缸的设计 23 象 严重时会使系统不能正常工作 因此 设计液压缸时 必须考虑空气的排除 对于要求不高的液压缸 往往不设计专门的排气装置 而是将油口布置在缸筒 的两端的最高处 这样也能使空气随油液往油箱 再从油箱盖出 对于速度稳定性 要求 较高的液压缸和大型液压缸 常在液压缸的最高处设置 18 当松开排气塞或锁紧螺钉后 低压往复运动几次 带有气泡的油液就会排出 空气排完后 拧紧螺钉 液压缸便可正常工作 2 11 制动主缸工作介质的选择 液压系统对工作介质的主要性能要求需要查表 2 18 所示 表 2 18 液压系统对工作介质的主要性能要求 性能要求说明 合适的黏度 黏度温度特 别好 黏度确定的主要依据是液压系统中工作条件最为恶劣的 液压泵等元件的类型 工作压力 使用温度及环境温度等 若工作介质的黏度太大 液压泵的吸油状况恶化 容易产生 气穴和汽蚀现象 使液压泵运转困难 系统的压力损失大 效率降低 若黏度太小 则系统泄漏太多 容积损失增加 系统效率降低 并使系系统的刚性变差 为了使液压系统稳定和正常的工作 要求工作介质的黏 度随温度的变化要小 即黏度 温度特性好 润滑性和抗磨性良好工作介质对液压系统中的各运动部件起润滑作用 以降 低摩擦和减少磨损 保证系统能够长时间的正常工作 所以 要求液压工作介质具有良好的润滑性和抗磨性 防腐性和抗腐蚀性好液压系统中金属零件长期与工作介质接触 其表面在溶 解于介质中的水分和空气的作用下会发生腐蚀 使精度和表 面质量受到破坏 腐蚀颗粒在系统中循环 还会引起元件加 速磨损和系统故障 对密封材料的相容性工作介质必须同元件上的密封材料相容 不得引起溶胀 软化或硬化等尺寸及力学性能变化 否则 密封会失效 产 液压串联双腔制动主缸的设计 24 生泄漏 使系统压力降低 工作不能正常 抗氧化性好工作介质与空气接触会产生氧化变质 高温 高压和某 些物质会加速氧化过程 氧化后介质的酸值增加 腐蚀性增 加 而且氧化生成的黏稠物会堵塞元件的小孔 缝隙 影响 系统的正常工作 剪切安定性好工作介质经过 泵 阀和微孔元器件时要经历剧烈的剪 切 这种机械作用会使介质产生两种形式的黏度变化 即在 高速剪切下的暂时性黏度损失和聚合性增粘剂分子破坏后造 成的永久性黏度下降 在高速 高压时这种情况尤为严重 抗乳化性好水可能从不同的途径混入工作介质 含水的液压油工作 时受剧烈搅动极易乳化 乳化使油液劣化变质和生成沉淀物 妨碍冷却器的导热 阻滞管道和阀门 减低润滑性及腐蚀金 属 清洁度高 可滤性好工作介质中的机械杂物会堵塞液压元件通路 引起系统 故障 抗泡性混入和溶入工作介质的空气 常以气泡和雾沫空气两种 形式析出 几起泡 起泡的介质使系统压力降低 润滑条件 恶化 动作刚性降低 并引起系统产生异常噪声 振动 和 气泡 其他要求在工作压力下 具有充分的不可压缩性 具有良好的化 学稳定性 低温流动性 抗燃性 以及无毒性 无臭味 热 导率和比热容要大 资料来源 2006 年 液压气动技术速查手册 M 由此可见液压油介质的选择要考虑液压系统的环境条件 工作条件 工作液体 的质量 技术经济性 抗泡性 清洁度高 可滤性好 抗乳化性好 剪切安定性好 对密封材料的相容性等等 液压油的选择需要查表 2 19 所示 液压串联双腔制动主缸的设计 25 表 2 19 根据工作环境和使用工况选择液压油的品种 环境 工况 压力 7以Mpa 下 温度 C 50 压力 Mpa14 7 温度以C 50 下 压力 以Mpa14 7 下 温度 C 80 50 压力以Mpa