柱塞式液压缸设计计算说明书

1.1已知数据：推力载荷：150KN行程：150mm速度：1mm/sec安装方法：后凸缘1.2设计内容和完成的工作量1)根据指定要求完成部件图和所有非标准零件图2)完成并装配所有零件三维实体形状3)完成标准部件的计算和选择4)完成非标准零件精度设计5)创建设计计算手册副本6)通过耦合驱动泵载荷的原始同步二、液压缸主要几何尺寸的设计计算2.1液压缸工作压力的确定液压系统通常指定压力等级，以便于设计液压元件和管路2.1压力等级等级低压中压中压高压超高压压力范围(MPa)0-2.52.5-88-1616-32322.2液压缸的公称压力系列(GB2346-80)(bar)25 40 63 (80) 100 (125) 160200 250 315 400 500 630 800根据表2.2中列出的公称压力系列计算，或选定柱塞式圆柱的公称压力为315bar=31.5MPa2.2柱塞杆直径的确定柱塞延伸时柱塞液压缸的推力公式：(2-1)得：(2-2)正在样式中：-液压缸推力，此处液压缸载荷(n)P-工作压力(Mpa)-柱塞杆的工作区域()(2-3)正在样式中：D-柱塞杆的直径(m)将2-3导入为2-2的d=0.019m=19mm。在柱塞杆的标准系列中，d=32mm2.3液压缸行程根据设计要求，笔划为150mm2.4柱塞圆柱内径的确定查寻表=42mm2.5液压缸外径的确定检查表=50mm2.6汽缸壁厚按墙厚度计算=(-)/2=4mm气缸材料选择45钢2.7圆柱体底壁厚度平行缸底部，缸底部没有油，(2-7)正在样式中：H-圆柱底部厚度(mm)D-液压缸内径(mm)-测试压力(MPa)、工作压力；在工作压力下，-圆柱底部材料的许用应力(MPa)对于：锻钢珠江是钢管铸铁45钢=120 MPa使用h=10.4mm替换上述数据，然后舍入15mm。2.8端顶盖厚度的确定根据机械设计手册22.6-66，选择活套法兰镗孔，端盖厚度：(2-8)正在样式中：D-圆柱内径(m)-螺纹孔圆周直径(m)-力圆周直径(m)-螺纹孔直径(m)-柱塞圆柱内径(m)-活塞圆柱体和圆柱体之间的外径(m)-端盖外径(m)F-镗孔的最大压力(n)首先，计算最大内压下的镗孔压力f。柱塞的面积为：=0.0014圆柱壁厚度计算中的最大压力：=39.375MPa因此，凸缘承受的最大压力为：F=F=55125N表格查询，=0.085m，m，=0.024m，=0.042m，=0.050m，=0.110m，气缸盖材料45钢，气缸材料的许用应力=/n=360/结果h=75mm2.9确定导套尺寸导套滑动面的长度a，镗孔直径小于80mmA=(0.61.0)D (2-9)镗孔直径大于80mmA=(0.61.0)d (2-10)正在样式中：D-镗孔内径(mm)D-柱塞杆直径(mm)镗孔D=42mm，因此A=(0.6至1.0)*42=25.2至42mm需要A=42mm由于安装和密封，套筒的内径为42mm。加工要求：柱塞杆外部圆和导套的组合大多为h8/F7至H9/F9。2.10凸缘安装方法执行后端凸缘安装，如图所示后端凸缘安装方法2.11密封环在此范例中，为典型o型环和扣环选取静态密封垫。柱塞杆手动密封使用u形密封圈组合密封，在此设计中选择了d=85mmU密封圈2.12防尘圈检查机械设计手册表21-6-28，选择2英寸泰康尘环。2.13各种主要零件名称和材料件号名字材料1234567挡板尘环法兰套装u形夹织物密封支撑环导套Q235-F毡45ZQSn8-12橡胶1-4Q235-FZQSn8-122.14确定入口和出口尺寸液压缸的入口和出口可以放置在端盖或气缸体上。用活塞杆固定的液压缸可以放置在活塞杆末端，如果液压缸没有专用排气装置，则入口和出口必须位于液压缸的最高位置，以便气瓶首先从液压缸中排出。排气口形状通常使用螺钉或凸缘连接，如果内径为80mm，则可以选择M27x2的螺纹连接。2.15安装法兰设计=110mm导致国家标准凸缘(GB 9119-2000)可选安装凸缘查询：凸缘外径250mm，内径135mm，螺栓孔中心圆直径210mm，螺栓直径18mm，螺栓孔数8，凸缘厚度24mm三、检查和检查每个部件3.1气缸设计3.1.1气缸结构选择连接，如下图所示。选择法兰连接，法兰和圆柱用焊缝连接。其优点是结构简单，容易选择，易于装载。缺点是外径大，且大于螺纹连接的重量。3.1.2气缸要求强度足够承受动态工作压力，长时间工作不变形；具有足够的刚度，可以承受活塞的横向力，并且在安装反作用力时不会弯曲。内部表面和导轨与密封件之间的摩擦较小，保证了长期使用。圆柱和法兰必须焊接得很好，没有裂纹。3.1.3气缸材料的选择和强度给定某些材料的机械性质如下表所示。圆柱通常使用无缝钢管材料的机械特性材料MPaMPa204202502530500300183554032017456103601415MnVn7505002627西蒙10008501230CrMo9508001235CrMo100085012这个设计选择了45号钢您可以从表格中取得：圆柱材料的降伏强度=360MPa圆柱材料的抗拉强度，=610mpa现在，使用“屈服强度”执行以下操作：筒管材料的允许应力=/n=360/5=72MPa。其中n=5是选定的安全系数。3.2气缸壁厚度检查气缸壁厚度检查从以下三个方面进行：液压缸的额定压力值必须低于特定限制，才能确保工作安全。(MPa) (3-1)根据格式3-1获得：54.5MPa=31.5MPa符合条件3.3液压缸效率液压缸的效率由以下三种效率组成：(a)由于每个运动零件摩擦损失而产生的机械效率，通常在额定压力下使用(b)各密封泄漏产生的体积效率一般如下：安装弹性体密封件时安装活塞环时(c)排放口背压引起的反作用效率。=0.9=1=0.9(3-2)因此，总效率=0.8。3.4法兰连接螺栓的强度计算连接图如下所示：螺栓强度根据以下内容计算：螺纹中的拉伸应力(MPa) (3-3)螺纹中的剪切应力(MPa) (3-4)(MPa) (3-5)正在样式中：F-施加在圆柱体末端的最大推力(n)；D-圆柱内径(m)-螺纹外径(m)-螺纹底部直径(m)K-拧紧螺纹的系数不变载荷可变负载-螺纹连接的摩擦系数圆柱材料的允许应力(MPa)；-圆柱材料的屈服强度(MPa)；N-安全系数n-1.5-2.5最大推力为：F=150KN用8个螺栓拧紧气缸盖。也就是说，Z=8选取螺纹外径和底部直径：=24mm=20.752mm选择系数：考虑到载荷可能会更改，为了安全，请选择：K=3，=0.12最大推力理论F=P*A=43.6KN但是，实际=F*0.8=34.68KN根据3-3，螺纹的拉伸应力=103.8MPa根据样式3-4，螺纹中的剪切应力=55.8MPa根据接头3-5的合成应力=141.8MPa以上计算结果知道必须选择螺栓级别8.8。检查表格中的抗拉强度限制=800MPa降伏限制强度=640MPa允许的应力值为安全系数n=2。=/n=640/2=320MPa如果从样式3-6中获得：=141.8MPa，则结果为证明螺栓等级选择是适当的。液压与气压传动 P101机械设计手册第5版第4卷22-245机械设计手册第5版第4卷表22.6-62机械设计手册第5版第5卷机械设计手册第5版第5卷表21-6-25总结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实际训练，是我们进入社会之前着手职业工作之前必须进行的过程。所以我们综合应用了以前学过的理论知识。所以通过这次课程所学的还很贫乏，应该知道很多，既然从事这个行业，就要做好，引导所有同学。由于时间紧迫，掌握的知识还不太完整。只是概略了解柱塞式圆柱的结构和原理的数据都是沿着参考资料一步一步设计计算，计算过程中遇到很多问题，及时查找资料，和同学们一起讨论。而且，在课程设计过程中给人印象最深的是一个人的力量有限，团队的力量是无穷的。经过我们的共同努力，课程设计终于完成了，做得很好。最重要的是，做任何事都要有责任感，有进取心。只有这样，困难才会解决。在整个过程设计过程中，我发现我们只有理论知识，但缺乏实际经验。有些地方是靠想象完成的。总的来说，课程设计有助于系统地联系我们所学的相关知识，揭示自己的不足之处，努力改进，提高我们审查资料的能力。这次教学设计综合应用了生产实践，培养了我解决工程实践问题的能力。还在设计过程中培养了我们的团队精神，学生们一起合作，解决了很多个人没有解决的问题。在以后的学习过