柱塞缸设计步骤

1、2、数据 、 执行元件：液压柱塞缸； 、 主要设计参数： 缸工作行程 400mm； 推力载荷 280KN ；移动速度 1mm/s； 安装方式 前法兰。3、设计提要 、液压柱塞缸主要参数给定缸内径： D=125mm； 缸外径： D1 =194mm； 壁厚： =34mm； 活塞杆直径： d0 =120mm；法兰厚： h=8mm；二、设计计算步骤1 根据机构运动和结构要求，选择液压缸的安装 类型和安装方式。2 确定液压缸的性能参数，如输出力，速度，作 用时间，内径和行程。3 根据选定的工作压力，确定液压缸的缸径，活塞杆直径，并按标准尺寸系列选择尺寸，根据工作压 力及材料进行结构设计，如缸壁厚度，缸盖

2、，密封形 式，排气与缓冲等。4 液压缸性能的验算。5 选择合适的密封结构三、液压缸主要几何尺寸的设计计算1 公 称 压 力 的 确因为推力载荷为 280KN所以选公称压力为 31.5MP，见表2 活塞杆直径的确定当 F1=280KN， P=31.5MP 算出 d=106mm查下表3选 d=120mm3、液压缸行程行程 400mm属于国标44、液压缸内径 D1的确定当 F1=280KN， P=31.5MP D1=110.1mm查下表选用 D1=125mm5 缸筒壁厚=24.61mm根据外径和内经的差选=34.5mm6 液压缸外径 D2 的确定D2=174.1mm查表5选用 194mm7 缸底壁厚

3、代入计算的 d11=31.08mm去 32mm8 缸头壁厚67算出缸头厚度 h=30mm9 缸筒法兰连接螺栓10、法兰安装方式11 密封环8般取 O型密封环12 防尘圈13 各种主要零件名称和材料四、各零部件的校核及验算1、缸筒设计、缸筒结构的选择连接方式如下图：选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。 其优点是结构简单，易选取、易装卸； 缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大。、缸筒的要求有足够强度， 能够承受动态工作压力， 长时间工作不会变形； 有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲； 内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用； 缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。

4、、缸筒材料的选取及强度给定 部分材料的机械性能如下表：10本次设计选取 20 号钢从表中可以得到：缸筒材料的屈服强度 s =250MP；缸筒材料的抗拉强度 b =420MP； 现在利用屈服强度来引申出： 缸筒材料的许用应力 = s /n=250/5=50MP 其中 n=5 是选取的安全系数，来源于下表：2、液压缸的效率液压缸的效率 由以下三种效率组成：11m=0.9v=1d =0.9所以总效率为 0.83. 缸筒壁厚的验算面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算：根据式 23.3 7 得到：Pn 31.5MP 满足条件4、法兰设计 、法兰厚度计算 法兰厚度根据下式进行计算：4Fbhd（ d2cp d

5、L）式中：12h法兰厚度（ mm）F法兰受力总和（ N），dcp 法兰外径（ 370mm） dL 螺栓直径（ 24mm）Pa)法兰材料的许用应力（b (D0DH) /235mmD0 螺钉孔分布圆直径320mm)DH密封环外径250mm)带入数据得 h=47.6mm. 圆整取 h=48mm首先来计算法兰在最大内压的情况下受到的压力F：在流量的计算中已经得柱塞的面积是：A1=D2× /4 =113.04 10 4m2缸壁厚度计算中得出最大压强：13Pmax =2.252MP所以法兰承受的最大压力为：F=Pmax A1 =25452.45N 接下来选取其它参数： ra =115mm dL

6、=20mm b=13mm 许用应力在选取材料的时候给出： = s /n=250/5=50MP 将以上各量带入式 23.3 16 得到： h=30mm5 法兰连接螺栓的强度计算连接图如下：14最大推力为： F=280KN使用 8 个螺栓紧固缸盖，即： Z=8 螺纹外径和底径的选择： d0 =20mmd1 =18.376mm系数选择：考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取：K=3， K1 =0.12最大推力理论 F=P*A=31.5MP* D 2× /4 =356.076KN15 但实际 F1=F*0.8=284.8608KN根据式 23.3 20 得到螺纹处的拉应力为： =401.9MP 根据式 23.3 21 得到螺纹处的剪应力为： =192.3MP 根据式 23.3 22 得到合成应力为： n =522.5MP 由以上运算结果知，应选择螺栓等级为 12.9 级： 查表的得： 抗拉强度极限 b =1200MP屈服极限强度 s =1080MP 不 妨 取 安 全 系 数 n=2 可 以 得 到 许 用 应 力 值 ： = s /n=1100/2=540MP再次使用式 23.3 22 得到： n 成立 证明选用螺栓等级合适。四