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317 液压教学实验台执行装置的结构设计【任务书+毕业论文+cad图纸+答辩ppt】【机械全套资料】
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7 学校代码： 10410 序 号： 20050438 本 科 毕 业 设 计 题目： 液压教学实验台执行装置的结构设计 学 院 ： 工 学 院 姓 名 ： 罗志坚 学 号 ： 20050438 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 年 级 ： 机制 052 指导教师 ： 杨卫平 二 年 五 月液压教学实验台执行装置的结构设计 i 摘 要 本 设计 主要设计了液压教学实验台的执行装置液压油缸 ，简述了液压教学实验台的结构，原理和发展形势。论文 结合当前液压教学实验台的发展趋势，液压传动课程的教学特点和要求 ， 确定了液压缸的工作压力 。根据工作压力 对液压缸的各部件的尺寸 进行计算和结构连接的选取 确定了液压缸的结构。同时还考虑了液压缸各元件之间密封的选取和设计。最后还考虑了进出油口的管接头设计和液压缸的排气装置 ，最终完成了液压缸的整体设计。 所设计的液压油 缸经济适用，适用于中低压的液压系统，而且拆卸和组装都很方便适合液压教学的使用，满足学生和老师进行液压实验的要求。 关键词 ： 液压实验台 液压缸 液压设计 中低液压系统 of of he of of of of of of to on of of of At of of of of of of of to to of of 压教学实验台执行装置的结构设计 目 录 1 绪论 . - 1 - 言 . 1 压教学实验 概述 . 1 内外研究概况及发展趋势 . 1 压教学实验台功能及组成 . 1 题研究依据及本文所做的工作 . 3 2 多功能液压教学台 执行装置 的设计 . 5 行装置功能要求 . 5 行装置设计 . 5 3 多功能液压教学实验台液压缸的设计 . 6 压缸 种类 的确定 . 6 压缸主要尺寸的确定 . 6 压工作压力的确定 . 6 压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 . 6 压缸壁厚和外径的计算 . 8 压缸工作行程的确定 . 9 压缸缸盖厚度的确定 . 9 小导向长度的确定 . 10 体长度的确定 . 11 压缸的结构设计 . 错误 !未定义书签。 体与缸盖的连接形式 . 错误 !未定义书签。 塞杆与活塞的连接结构 . 11 塞杆导向部分的结构 . 13 塞、活塞杆及端盖处密封圈的选用 . 错误 !未定义书签。 压缸的缓冲装置 . 错误 !未定义书签。 压缸的安装连接结构 . 20 压缸的 进出油口的管接头 . 23 压缸的 排气装置 . 23 压缸的 总体连接 . 24 液压教学实验台执行装置的结构设计 4 总结 . 25 计总结 . 25 参考文献 . 26 致谢 . 27 液压教学实验台执行装置的结构设计 1 绪 论 言 随着科学技术的发展，液压技术的发展非常迅速，其应用范围也越来越广，因而对他的元件和系统的性能要求也就越来越高。因此，为了确定和考核液压系统及其组成元件完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求 。而在高校，液压传动是机械类专业的重要技术基础课程之一，实验是该课程的 重要组成部分，传统的液压实验台功能单一，控制技术落后，不能顺应时代的发展、培养同学的创新意识和能力。随着教学改革的不断深入、生产技术的飞跃发展以及社会对人才需求的不断变化和提高。高校对所培养出的学生不仅要求具有较高的理论水平，而且要求有一定的实际操作技能、实验设计和创新能力。近年来，电子技术和计算机技术的发展及其技术向机械行业的渗透，使得机 电 液一体化的产品不断涌现。所有这些变化，对液压传动课程提出了新的和更进一步的要求。 液压传动课程是一门理论与实践相结合的课程，其特点在于课程的实践性大于理论性，教学过程 中需要配合一系列实验，因此实验环节在这门课中占的比重很大，是课程的重要组成部分。鉴于实验的重要性，和社会对培养学生创新和实践能力的呼声越来越高，传统的液压教学实验台因为实验内容固定、功能单一、管路已连接好、不易修改、实验以演示为主、学生动手机会少等缺陷，已不能胜任实验教学任务。因此，设计一种实验内容丰富、多变，加强动手能力和创新能力培养，具有机电液一体化等多功能的新型实验台便成了需要。 压教学实验台 概述 内外研究概况及发展趋势 液压传动课程是高校机械类学生的重要课程之一，实验教学是 该课程的有机组成部分。传统的教学实验台存在实验内容固定、功能单一、管路已连接好、不易修改、实验以演示为主、学生动手机会少等缺陷。随着高校教学改革的深入和科学技术的发展，高校培养的学生不仅要有较高的理论水平，而且要有一定的实际操作能力和实验设计、分析能力以及机 电 液一体化的能力等。因此，近年来液压教学实验台在结构设计和实验方法上都发生了较大的变化。归纳起来主要有：实验内容丰富、多变：实验过程加强了动手能力和创新能力的培养：具有机 电 液一体化的能力等等。 目前，液压教学实验台发展的动向，概括有以下几 点： 陪有安装的底版 ,实验时可以随意在通用铝合金型材板上 ,组装回路操作简单方便 。 2该系统全部采用标准的工业液压元件，使用安全可靠，贴近实际。 3快速而可靠的连接方式，特殊的密封接口，保证实验组装随便、快捷，拆接不液压教学实验台执行装置的结构设计 - 2 - 漏油，清洁干净。 4精确的测量仪器，方便的测量方式，使得简单，读数准确。 压教学实验台功能及组成 一、 功能特点 根据当前液压教学实验台的发展趋势 ,再加上液压传动课程的教学特点和要求 。 归纳起来，其主要有以下特点和功能： 扩展 实验台的主体部分主要是 提供液压油源，并集成了压力检测、电信号检测与控制接口等。实验台主体上还设有一油缸组件作为实验回路的执行装置，完成执行油缸的速度测试、位置检测和油缸加载等功能；组成实验项目所需的液压元件和管件等则是一些独立的组件，可根据实验的需要进行任意组合，以满足不同实验项目的需要；实验过程中的控制采用本实验台专用多功能液压教学实验台控制器进行控制，它既可手动编程，也可根据需要编程，进行自动控制。另外，在实验台的托油盘上，还设置有备用的工作台。在其上面可灵活安装、固定各种元件和装置，以适应多种液压回路实验之用。所有这些，使 得本实验台成为既具有多功能的特点，又具有“机 电 液”一体化特色的一种新型的、开放型的实验装置。 由于实验台在实验过程中所采用的元件和管件等均为实物，故缩短了教学与工程实践的距离，使得同学对元件的外观、作用，调整方法的目的性，液压回路中油路走向的清晰性等，都具有更深刻的理解。这样不仅起到加深学生的感性认识的作用，而且还是对课堂教学的一种补充，避免了课堂教学抽象和不易理解的缺点。为解决理论教学中所存在的一些重点和难点问题，创造了条件。 实验台由于采用了 组装式的设计思想，从而既可要求学生完成规定的实验项目，也允许学生自行设计实验方案，以实现或验证自己的设想。进而达到提高学生的实验技能和动手能力的目的。而且，对培养学生的创新思维，提高学生学习兴趣等提供了一个强有力的支持平台。 由于 实验台的结构特点，使其对培养学生创新思维、学习兴趣、工程设计能力，液压系统的调试能力及综合运用所学专业知识能力等都具有极大的帮助。并且可成为相关课程（如可编程控制器课程等）的一个实验点，使实验台不仅可满足液压传动课程的实验需要，还可以用于课程设计和毕业设计等较大项目 的教学任务，使本专业的学生对机 电 液一体化的产品、技术，有更加深刻的理解、认识。同时对教师的科研工作也有一定的帮助，真正发挥该机所具有的一机多能的作用。 二、 结构组成 如图 1示为该实验台外形图，其由主体部分、电气控制部分和液压元件柜三部分组成。主体部分是实验台的主要部分，它包括液压油源的供给、系统压力的检测、液压元件安装固定、执行油缸组件的固定以及电气控制接口等；电气控制部分是以 编程控制器）为核心，并设置有必要的控制按钮、输出状态显示和与主机部分的连液压教学实验台执行装置的结构设计 - 3 - 接接口等。其连接接口采用了航空插头连接， 使其连接简单、可靠；液压元件柜主要用于存储组装液压回路实验时所需的各类液压元件和管件等。 图 1多功能液压教学实验台 题研究依据及本文所做的工作 在人类对自然界规律的探索和认识过程中，科学实验是必不可少的一个重要环节。可以说没有实验也就没有现代科学。当然，在科学实验中人是应一直居于主导地位的。人们在获得感性知识的基础上，必须通过头脑的综合和思维，上升成为理性认识，提出假设和广义的规律性结论。为了检验和验证理性结论的正确性，人们还必须主动地、积极地投身到科学实验中去，用理论来 知道实验的进行，并从实验结果的分析中来不断充实、验证和发展理论，增加理论的深度和广度。因此，对于每一个献身于科学的人，特别是工程技术人员，都应对所从事的科学中的实验技术予以充分的重视。 随着科学技术的发展，液压技术的发展非常迅速，其应用范围也越来越广，因而对他的元件和系统的性能要求也就越来越高。因此，为了确定和考核液压系统及其组成元液压教学实验台执行装置的结构设计 - 4 - 件完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足 更高的要求。而在高校，液压传动是机械类专业的重要技术基础课程之一，实验是该课程的重要组成部分，传统的液压实验台功能 单一，控制技术落后，不能顺应时代的发展、培养同学的创新意识和能力。 鉴于液压传动在各领域里的实际应用和在高校里的教学应用， 本人 选择了“液压教学实验台执行装置结构设计”这一课题。而由于本人能力的局限 ,所以本人只对执行装置中的液压油缸做设计 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 5 - 2 多功能液压教学台执行装置的设计 行装置的功能要求 该执行装置是多功能液压教学试验台的主要部件之一，为配合该实验台多功能的需要，在设计之初，为其提出了以下功能要求： (1)能模拟工作负载，对工作液压缸进行加载，其载荷值可调； (2)工作液压缸具有速度测定功能，以便 对流入液压缸的流量进行计算； (3)能模拟机床工作的动作，具有直线运动，运动终点具有行程可调的死挡铁，滑块上具有机动换向阀和行程开关的切换挡块； (4)具有位置可调的行程开关和能实现活塞的位置测定、速度换接合换向等功能； (5)具有位置可调的行程阀，配合相应得挡块，能实现“快进 工进”的典型速度换接； (6)能完成“双向顺序动作回路”的需要，两个液压缸能根据需要独立受控动作。 行装置的设计 针对执行装置的功能要求，设计了一套多功能的液压实验台执行装置，其结构示意图如图 2示。 图 2执 行装置结构 示意 图 支架 该执行装置主要由两个液压缸和中间的机床模拟工作台三部分组成。左边的液压缸是工作液压缸 2，大部分的实验工作是在该液压缸上完成的。右边的液压缸是辅助液压缸 9，主要用于工作液压缸的加载和双缸液压缸顺序动作等。中间的机床模拟工作台是由滑块 7、导杆 4和固定导杆的两个 等组成，两个导 杆模拟机床导轨，滑块与工作液压缸的活塞杆相连，在导杆上直线运动模拟机床工作台运动，滑块上装有指针5、行程开关挡块 10 和行程换向阀挡块 12 等。指针 5 和有刻度的标尺 6 用于测定工作液压缸的位置和速度等。行程开关挡块 10和行程开关 11可将滑块的位置转化为电信号，用于速度换接合换向等，行程开关 11可在行程开关固定导轨 13上移动并固定。行程换向阀挡块 12与行程换向阀 14配合实现“快进 工进”的速度换接。可调死挡铁 8可方便的从支架上卸下，其上的可调螺钉可模拟调节滑块的终点位置 。 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 6 - 3 多功能液压教学实验台液压缸的设计 压缸 种类 的确定 液压缸是液压传动系统中将油液的压力能转换为机械能 ， 实现往复直线运动或摆动的执行元件 。液压缸的种类有很多结构 ,但根据其具体结构的特点可分为活塞式 、柱塞式和摆动式三类基本形式。其中活塞式液压油缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式 。根据执行装置的功能设计要求 ,液压油缸确定为单杆活塞式液压油缸。 压缸主要尺寸的确定 压工作压力的确定 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定 ， 对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。根据液压传动课程的实验教学要求，并兼顾实用性，设定液压系统的额定工作压力为 既能满足完成液压传动课程的各种实验的要求，又缩小了教学与实际应用的差距，同时能为实际的液压系统提供一个试验平台。 压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 单活塞杆液压缸的 D 与 d 的确定如图 3知 d F 图 3 3 22212 )(44 122212 )()(4c 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 7 - 式中 液压缸工作压力 ， 液压缸回油背压力， 液压缸回油背压力 ， d/D 是活塞杆直径与液压缸内径之比 。 表 3行元件背压的估计值 按液压缸工作压力选取 d/D 工作压力 p/（ d/D 2 2 5 5 7 7 3压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系 根据表 3表 3知 , 取系统工作压力 p1=据表 3定 据工作压力 定 d/D= 据实际需要，确定 F=7000 N； 为它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率 般 (3 2121 )(114（ 3 将 F=7000 N， p1=d/D= 入 (3求 D。 求得 则 d= 系 统 类 型 背压力 中、低压系统 0 8 单的系统和一般轻载的节流调速系统 油路带调速阀的调速系统 油路带背压阀 用带补液压泵的闭式回路 压教学实验台执行装置的结构设计 - 8 - 2 3压缸 内径尺寸系列（ 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塞杆直径系列（ 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 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 计算所得的 D 与 d 值分别按表 3表 3整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件， 确 定 D=40d=25 压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知 ,承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径 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液压缸，一般采用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按 薄壁圆筒公式计算 式中 : 是液压缸壁厚（ m）； m）； 般取最大工作压力的（ （ 是缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢： =110 120钢： =100 110缝钢管： =100 110 高强度铸铁： =60铸铁： =25 在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，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卡死或漏油。 因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。 液压缸的材料选用无缝钢管， 的最大工作压力，液压缸壁厚确定为=4检验，符合要求。 液压缸缸体外径 D+2 =48压教学实验台执行装置的结构设计 - 9 - 液压缸工作行程的确定 液压油缸的行程可根据下表确定 表 3压缸活塞行程参数系列（ （ 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：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。 根据需要，选取液压缸工作行程为 250误 !未定义书签。 压缸缸盖厚度的确定 液压缸为平底缸盖，其有效厚度 无孔时 有孔时 )(2 22 y 式中 =100 110 m）； m）； m）。 液压缸后缸盖为无孔缸盖， 3 算得 t 4.4 根据需要，取后缸盖壁厚为 25 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 10 - )(21 1 220液压缸前缸盖为有孔缸盖， 3 5 算得 t 根据需要，取前缸盖壁厚为 25 小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面的中点到缸盖滑动支承面中点的距离 H 称为最小导向长度（图 3如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度 。 图 3一般的液压缸，最小导向长度 式中 L 是液压缸的最大行程； D 是液压缸的内径。 计算得， H 活塞的宽度 B 一般取 B=（ D；缸盖滑动支承面的长度 据液压缸内径 D 而定； 当 ，取 d。 取 B=D=28D=28 所以根据图 3H=（ ） /2+C=33 C 是为了保证最小导向长度 H，将前缸盖 与缸筒接合处伸长到长度 C，来增加 H 的值。长度 C 由需要的最小导向长度 H 决定，即 计算得， C 4.5 压教学实验台执行装置的结构设计 - 11 - 体长度的确定 液压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。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 20 30倍。 缸体内部长度为 250+28=278 缸体外形长度根据需要，定为 400 压缸的结构设计 体与缸盖的连接形式 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。常见的缸盖连接形式有：法兰连接、螺 纹连接、外半环连接、内半环连接。 法兰连接的结构简单，成本比较低，容易加工，安装拆卸方便，能承受比较高的工作压力，强度比较大。但是法兰连接的径向尺寸比较大，重量相比螺纹连接的要大，当缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也比较大，用钢管焊上法兰，工艺过程要复杂些。 螺纹连接的尺寸小，重量比较轻。但是端部结构复杂，工艺要求比较高，安装拆卸时需要用专用工具，并且拧端盖时容易损坏密封圈。 外半环连接的结构比较简单，加工装配都比较方便。但是外半环连接的外形尺寸大，并且缸筒需要开槽，这样就削弱了缸筒的强度，如果要增加强度需要 增加缸筒的壁厚。内半环连接的外形尺寸比较小，结构紧凑，重量也比较轻。但是缸筒要开槽，同样削弱了缸筒的强度，端部进入缸体内部较长，安装时密封圈容易被槽口擦伤。 根据液压系统的实际工作情况，综合上述四种连接方式的优缺点，从强度和经济性两方面考虑，最终确定选用法兰连接方式 。如图 3 3兰连接 塞杆与活塞的连接结构 活塞杆与活塞常用的连接形式有整体式结构和组合式结构，其中组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。整体式，结构 简单，适用于缸径比较小的液压缸。液压教学实验台执行装置的结构设计 - 12 - 螺纹连接的应用比较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。其结构简单，但是在振动的工作条件下容易松动，因此必须采用锁紧装置固定。半环连接多应用在压力高、负荷大、有振动的场合。其结构简单，安装拆卸方便，不容易出现松动，但是会出现轴向间隙。锥销连接多用于负荷较小的场合，其结构可靠，用锥销连接，销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧。 根据液压缸工作的实际需要，综合上述四种连接形式，从易用性和经济性角度考虑，最终确定活塞杆与活塞的连接结构采用螺纹连接 。如图 3 3纹连接 塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向（图 3也可以作成与端盖分开的导向套结构（图 3后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可以安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。 活塞杆处的密封形式有 O 形、 V 形、 Y 形和 密 封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘，保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和 J 形橡胶密封圈，也可用毛毡圈防尘。 图 3盖整体式直接导向 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 13 - 端盖直接导向，端盖与活塞杆直接接触，其结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。端盖与活塞杆的密封常采用 尘圈用无骨架的防尘圈。 图 3向套导向 导向套导向，导向套与活塞杆接触，对活塞杆起支承作用，其结构相对复杂，但是磨损后便于更换，导向套也可选用耐磨材料，增加使用寿命。端盖 与杆的密封常用 X 形及 V 形密封装置，防尘方式常采用 J 形或三角形防尘装置。密封可靠，适用于中高压液压缸。 考虑到端盖直接导向的结构比较简单，并且是用于中、低压系统的液压缸中，符合中、低系统对其的要求，同时作为教学用实验台，其磨损程度较小，寿命较长。基于以上考虑，最终确定活塞杆导向采用端盖整体式直接导向，如图 3 3盖直接导向 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 14 - 塞、活塞杆及端盖处密封圈的选用 液压缸高压腔中的油液向低压腔泄漏称为内泄漏，液压缸中的油液向外部泄漏称为外泄漏。由于液压缸存在内泄漏和 外泄漏，使得液压缸的容积效率降低，从而影响液压缸的工作性能，严重时使系统压力上不去，甚至无法工作；并且外泄漏还会污染环境，因此为了防止泄露的产生，液压缸中需要密封的地方必须采取相应得密封措施。 液压缸中需要密封的部位有：活塞、活塞杆和端盖等处。密封圈的选用，应根据密封的部位、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。 常用的密封方法有： (1)间隙密封 这是依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法，如图 3该方法密封，只适于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间密封。 3隙密封 (2)活塞环密封 活塞环又叫活塞涨圈，它是一个开口的金属环，依靠弹性变形所产生的涨力压紧在缸体内壁上，从而产生密封作用。活塞环密封效果较好，能适应较大的压力变化和速度变化，耐高温，使用寿命较长，易于维护保养，并能使活塞具有较长的支承面。但它的加工要求较高，工艺复杂。所以，只有用其它密封方法不能满足要求时，才采用这种密封。 (3) 形，工作时当油液压力升高后， 且产生变形，更加贴紧在配合面上，从而起到密封的作用。 有结构简单、密封性能良好、体积小、装卸方便和摩擦力小等优点；但磨损后不能自动补偿且寿命较短、在高压下容易被挤入间隙等缺点。这种密封圈可用于内径或外径的密封，也可用于动密封和静密封，其静密封压力为100往复运动速度较低（ vs）时，其动密封压力可达 s 的回转运动的密封。 (4) 形状呈 作时受油液压力作用而使两唇张开，分别贴紧在轴面和孔壁上，起到密封作用。通常用耐油橡胶制成，其截面呈 - 15 - 形。它具有密封性能好、摩擦阻力小、稳定性好、耐压性强、使用寿命较长、结构简单和易于安装等特点。它主要用于压力 p21内径或外径的滑动密封。 (5) 形，属于唇形密封圈的一种。有压环、们通常用夹织物橡胶制成，也可将压环和支承环拥金属材料制造。这种密封圈耐高压、密封性能好、工作可靠；但摩擦阻力大、调整困难；多应用于往复直线运动 速度不高的活塞杆处。使用时应注意， 密封性提高，但摩擦阻力增大。 表 3 表 3塞及活塞杆的密封圈使用参数 类型 密封部位 截面简图 材料 压力范围（ 温度范围（） 速度范围（ m/s） 活塞用 活塞杆用 O 形圈 10 130 15+180 O 形圈加挡圈 35 130 低唇 10 100 纤维 20 130 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 16 - Y 形圈 纤维 25 120 形圈 纤维 63 120 塞环 铸铁 25 350 ： 丁腈橡胶， 氟碳橡胶， 聚四氟乙烯， 应用部位。 根据密封的部位和表 3择密封圈。 (1)后缸盖端盖处密封圈的选用 后缸盖与缸筒采用法兰连接，之间没 有相对运动，因此端盖处的密封圈选用 O 形静密封圈， O 形圈 图 3 图 3缸盖端盖处密封 (2)活塞处密封圈的选用 活塞处选用 O 形圈加挡圈进行密封， O 形圈 图 3作中，如果油液压力高于 10， O 形圈将被挤入活塞与缸体之间的配合间隙中，受到损坏。为了防止和避免这样的损坏，所以单向受压时，在 O 形密封圈受压力的对侧放一个挡圈；双向受压时，在 O 形密封圈两侧各放一个挡圈。 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 17 - 图 3塞处密封 (3)活塞杆 处密封圈的选用 活塞杆与活塞采用锁紧螺母固定，因此活塞杆与活塞之间没有相对运动，其接触处的密封圈选用 O 形静密封圈， O 形圈 图 3 图 3塞杆处密封 (4)前缸盖处密封圈的选用 前缸盖与缸筒连接处密封圈的选用与后端盖相同，选用 O 形静密封圈， O 缸盖与活塞杆处有相对运动，此处选用 O 形动密封圈，考虑到活塞杆做往复运动时， O 形圈有可能将被挤入活塞杆与前缸盖端盖处之间的配合间隙中，造成 O 形圈损坏，因此在选定的 O 形圈两边 加上挡圈，如图 3 图 3缸盖处密封 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 18 - 压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，运动件的质量较大，运动速度较高，由于惯性力较大，具有很大的动量。在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会产生很大的液压冲击和噪声，甚至使活塞与缸筒端盖间发生机械碰撞，严重影响加工精度，甚至引起破坏性事故，所以在大型、高速或高精度的液压设备中，常常设有缓冲装置，其目的是使活塞在接近终端时，增大回油阻力，从而减缓运动件的运动速度，避免撞击液压缸端盖。 液压缸中常用的缓冲装置如图 3（a ) （b )（c ) （d )图 3压缸缓冲装置 1. 圆柱形环隙式缓冲装置 。 如图 3a), 当缓冲柱塞进入缸盖上内孔时 ,缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔 ,被封油液只能从环形间隙排除 ,产生缓冲压力 ,从而实现减速缓冲。这种缓冲装置在缓冲过程中 ,由于其节流面积不变 ,故缓冲开始时 ,产生的缓冲制动力很大 ,但很快就降低了。使缓冲效果较差 ,但这种装置结构简单 ,制造成本低 ,所以在系列化的成品液压油缸中多采用这种缓冲装置。 2. 圆锥形环隙式缓冲装置 。 如图 3b),由于缓冲柱塞为圆锥形 ,所以缓冲环形间隙随位移量而改变 ,即节流 面积随缓冲行程的增大 而缩小 ,使机械能的吸收均匀 ,其缓冲效果好 。 图 3c),在缓冲柱塞上开有 由浅入深的三角节流槽 ,节流面积随缓冲行程的增大而逐渐减小 ,缓冲压力变化平缓。 图 3d),在缓冲过程中 ,缓冲腔油液经小孔节流排液压教学实验台执行装置的结构设计 - 19 - 出 ,调节节流孔的大小 ,可控制缓冲腔内缓冲压力的大小 ,以适应液压缸不同的负载和速度工况对缓冲的要求 ,同时当活塞反向运动时 ,高压油从单向阀进入液压缸内 ,活塞也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等现象。 在设计之初，考虑到液压缸属于中、低压系统，工作压 力和运动速度都不高，并且主要用于教学实验用，因此 ,前端盖的缓冲装置采用圆锥形环隙式缓冲装置 ，如图3 图 3端缓冲装置 当活塞杆端部的柱塞 1 向端盖 3 方向运动，进入圆柱形油腔 2 时，会将封闭在柱塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出去。由于柱塞与油腔的间隙很小，因而会起到节流缓冲作用 。 后端的缓冲装置如图 3采用了圆柱形环隙式缓冲装置 ,当缓冲柱塞进入缸盖上内孔时 ,缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔 ,被封油液只能从环形间隙排除 ,产生缓冲压力 ,从而实现减速缓冲 。 图 3 端缓冲装置 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 20 - 压缸的安装连接结构 液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。 (1)液压缸的安装形式 根据安装位置和工作要求不同可有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等，如表 3示。 表 3压缸安装方式 序号 安装形式 安装简图 注 1 长螺栓安装 2 径向脚架 倾翻力矩比较： 序号 2 较小 序号 4 较大 3 底面脚架 4 前后脚架 5 头部外法兰 安装螺钉受拉力比较： 序号 6、 7较小 序号 5 较大 6 头部内法兰 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 21 - 7 尾部外法兰 序号 安装形式 安装简图 注 8 头部轴销 液压缸在平面内摆动。活塞受弯曲作用比较： 序号 8 较小 序号 9 较大 序号 10介于序号 8、 9之间 9 尾部轴销 10 中部轴销 11 尾部耳环 同序号 12 尾部球头 液压缸可在一定的空间范围内摆动 注：表中所列液压缸皆为缸体固定，活塞杆运动。按工作需要，也常采用活塞杆固定，而缸体运动。 液压缸的安装形式根据表 3虑到安装拆卸及液压缸工作会产生振动等原因，选用第 3 种底面脚架安装，如图 3 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 22 - 图 3面脚架安装 (2)液压缸进、出油口形式及大小的确定 液压缸的进、出油口，可布置在端盖或缸体上。对于活塞杆固定的液压缸，进、出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。单杆液压缸螺孔连接油口安装尺寸可根据表 3取。 表 3杆液压杆油口安装尺寸 （ 缸体内径 D 进、出油口 缸体内径 D 进、出油口 25 0 2 32 00 2 40 25 2 50 60 2 63 00 2 为了方便， 本人 把进、出油口设在前、后刚盖的端盖顶部，进、出油口采用螺孔连接方式，根据缸体内径确定进、出油口的螺孔大小为 图 3 液压 后 缸盖端盖 液压缸 前 缸盖端盖 图 3压缸前、后缸盖进出油尺寸 液压教学实验台执行装置的结构设计 - 23 - 压缸的 进、出 油 口 的管接头 管接头 是 管道与管道，管 道与其他元件的可拆卸连接件。 标准管接头包括：卡套式，焊接式，薄壁扩口式管接头和钢丝编织胶管接头。 介质的管路系统。其结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便，不用焊接等优点，因此，卡套式管接头已广泛用于机器的液压系统中。但卡套式管接头要求配用冷拔钢管，且卡套制造精度较高。 接头适用江西农业大学毕业 设计 (论文 )任务书 设计（论文） 课题名称 液压教学实验台执行装置的结构设计 学生姓名 罗志坚 院（系） 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 杨卫平 职 称 教 授 学 历 博 士 毕业设计（论文）要求： 1要求在完成论文期间，态度端正，积极主动，大量查阅文献资料 。 2按时完成毕业设计内容，技术路线准确，可行 。 3绘制零件图和装配图，图纸量不少于 4完成毕业设计说明书，格式正确，要求字数不少于 6000 字 。 5完成电子文档及 档，并打 印装订成册。 毕业设计（论文）内容与技术参数： 1 液压教学实验台 照片若干 。 2009受任务 2 要求完成 液压教学实验台 执行装置 总图及 其 零件图纸若干 。 毕业设计（论文）工作计划： 1 2008 年 11 月 12 月： 接受毕业设计任务，查阅整理文献资料； 2 2009 年 1 月： 确定课题设计方案； 3 2009 年 2 月 4 月： 绘制设计图纸及编写设计说明书； 4 2009 年 5 月 8 日之前： 定稿打印， 装备 毕业设计答辩。 接受任务日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日 学 生 签 名 年 月 日 指导教师签名 年 月 日 院长（主任）签名 年 月 日 2005届毕业生答辩会 设计人 罗志坚 学号 20050438 指导老师 杨卫平 该支架由支架面和两个支架脚、两个侧面板组成，并且两支架脚与支架面成倾斜关系，在使用时，两支架脚受力充分，这样支架面也可以起到更好的支撑作用，整个支架零件工作时受力平稳、效率高。该执行装置是多功能液压教学试验台的主要部件之一，为配
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