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1、A、 大腿液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、大腿缸的負(fù)載組成1、 工作載荷Fg=59036N（活塞桿在抬腿過(guò)程中始終受壓）2、 慣性載荷Fa=0（由于所選用液壓缸尺寸較小，即不計(jì)重量，且執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度變化較小，故不考慮慣性載荷）3、 密封阻力Fm=(1-m)F，其中F是作用于活塞上的載荷， 且F=Fwm，F(xiàn)w是外載荷，F(xiàn)w=Fg+Fa，其中m是液壓缸的機(jī) 械效率，取m=0.95綜上可得：外載荷Fw=59036N，密封阻力Fm=2952N，總載荷F=61988N。、初選系統(tǒng)工作壓力1、 按載荷選定工作壓力，取工作腔壓力為P=12MPa1（由于總載荷為61988N大于50000N，故根據(jù)手冊(cè)選取工作壓力為
2、12MPa）2、 選擇執(zhí)行元件液壓缸的背壓力為P2=1MPa（由于回油路帶有調(diào)速閥，且回油路的不太復(fù)雜，故根據(jù)手冊(cè)選取被壓壓力為1MPa） 、液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 1、 在整個(gè)抬腿過(guò)程中活塞桿始終受壓，故可得下式： 活塞桿受壓時(shí)： F=P1A1-P2A2 P1-液壓缸工作腔壓力（Pa） P2-液壓缸回油腔壓力（Pa） A1-無(wú)桿腔活塞有效作用面積，A1=D24，D為活塞直徑（m） A2-有桿腔活塞有效作用面積，A2=4（D2-d2)，d為活塞桿直徑 （m） 選取d/D=0.7（由于工作壓力為12MPa大于5MPa，故根據(jù)手冊(cè)選取d/D=0.7） 綜上可得：D=82.8mm，根據(jù)手冊(cè)可查得常
3、用活塞桿直徑，可取D=90mm，d=60mm。校核活塞桿的強(qiáng)度，其中活塞桿的材料為45鋼，故=100MPa。由于活塞桿在受負(fù)載的工作過(guò)程中僅收到壓力作用，故僅校核其壓縮強(qiáng)度即可。= F14d2=21.9MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。即d=60mm，則D=90mm。由此計(jì)算得工作壓力為：P1=10.3MPa根據(jù)所選取的活塞直徑D=90mm，可根據(jù)手冊(cè)選的液壓缸的外徑為108mm，即可得液壓缸壁厚為 =9mm。校核液壓缸缸壁的強(qiáng)度，其中液壓缸的材料為45鋼，故=100MPa。由于該缸處于低壓系統(tǒng)，故先按薄壁筒計(jì)算，=PyD2，其中工作壓力P=P=12MPa16MPa1，可取Py=1.5P1
4、，則=90MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。又由于D/=10，故可將該缸筒視為厚壁，則的校核應(yīng)按下面公式進(jìn)行。D2(+0.4Py-1.3Py-1)計(jì)算的=9mm8.23mm，故經(jīng)過(guò)校核滿足要求即取缸筒壁厚=9mm。B、 水平擺動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、水平擺動(dòng)缸的負(fù)載組成1、 工作載荷Fg=4000N（活塞桿正反行程中保持不變）2、 慣性載荷F=0a（由于所選用液壓缸尺寸較小，即不計(jì)重量，故不考慮慣性載荷）3、 密封阻力Fm=(1-m)F，其中F是作用于活塞上的載荷， 且F=Fwm，F(xiàn)w是外載荷，F(xiàn)w=Fg+Fa，其中m是液壓缸的機(jī) 械效率，取m=0.95綜上可得：外載荷Fw=4000N，
5、密封阻力Fm=211N，總載荷F=4211N。、選定系統(tǒng)尺寸 由所受最大負(fù)載的大腿缸計(jì)算所得的液壓缸的數(shù)據(jù)，初步擬定水平擺動(dòng)缸的尺寸為:D=90mm，d=60mm，=9mm。 、液壓缸工作壓力的計(jì)算 擺腿動(dòng)作開(kāi)始時(shí)已經(jīng)將腿抬起，故不受外載荷作用，則擺動(dòng)腿液壓缸受外載荷工作的過(guò)程為腿已放下，并且開(kāi)始拖動(dòng)身體前進(jìn)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中活塞桿受拉。 活塞桿受拉時(shí)： F=P1A2-P2A1 P1-液壓缸工作腔壓力（Pa） P2-液壓缸回油腔壓力（Pa）（由于回油路帶有調(diào)速閥，且回油路的不復(fù)雜，故根據(jù)手冊(cè)選取回油腔壓力為0.5MPa） A1-無(wú)桿腔活塞有效作用面積，A1=D24，D為活塞直徑（m） A2-
6、有桿腔活塞有效作用面積，A2=4（D2-d2)，d為活塞桿直徑 （m） 綜上可得： 工作腔壓力P1=2.03MPa校核活塞桿的強(qiáng)度，其中活塞桿的材料為45鋼，故=100MPa。由于活塞桿在受負(fù)載的工作過(guò)程中僅收到拉力作用，故僅校核其拉伸強(qiáng)度即可。= F14d2=1.4MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。校核液壓缸缸壁的強(qiáng)度，其中液壓缸的材料為45鋼，故=100MPa。由于該缸處于低壓系統(tǒng)，故先按薄壁筒計(jì)算，=PyD2，其中工作壓力P=P1=1MPa16MPa，可取Py=1.5P1，則=15.225MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。又由于D/=10，故可將該缸筒視為厚壁，則的校核應(yīng)按下面公
7、式進(jìn)行。D2(+0.4Py-1.3Py-1)計(jì)算的=9mm1.197mm，故經(jīng)過(guò)校核滿足要求。即取缸筒壁厚=9mm。C、 小腿液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、小腿液壓缸的負(fù)載組成1、 在工作過(guò)程中存在拉力與壓力的循環(huán)作用，其中最大拉力為Fg拉=27176N，最大壓力為Fg壓=10618N。2、 慣性載荷Fa=0（由于所選用液壓缸尺寸較小，即不計(jì)重量，故不考慮慣性載荷）3、 密封阻力Fm= (1-m)F，其中F是作用于活塞上的載荷， 且F=Fwm，F(xiàn)w是外載荷，F(xiàn)w= Fg+Fa，其中m是液壓缸的機(jī)械效率，取m=0.95綜上可得：外拉載荷Fw拉=27176N，密封阻力Fm拉=1359N，總拉載荷F拉=2
8、8535N；外壓載荷Fw壓=10618N，密封阻力Fm壓=531N，總拉載荷F拉=11149N、選定系統(tǒng)尺寸 由所受最大負(fù)載的大腿缸計(jì)算所得的液壓缸的數(shù)據(jù)，初步擬定水平擺動(dòng)缸的尺寸為:D=90，d=60，=9mm。 、液壓缸工作壓力的計(jì)算 活塞桿受拉時(shí)： F=P拉1A2-P2A1 活塞桿受壓時(shí)： F=P壓1A1-P2A2 P1-液壓缸工作腔壓力（Pa） P2-液壓缸回油腔壓力（Pa）（由于回油路帶有調(diào)速閥，且回油路有背壓閥，回油路油路不復(fù)雜，故根據(jù)手冊(cè)選取回油腔壓力為1MPa） A1-無(wú)桿腔活塞有效作用面積，A1= D24，D為活塞直徑（m） A2-有桿腔活塞有效作用面積，A2= 4（D2-d
9、2)d為活塞桿直徑 （m）綜上可得： 在受最大拉力作用時(shí)，工作腔壓力P拉1=9.87MPa； 在受最大壓力作用時(shí)，工作腔壓力P壓1=2.3MPa。校核活塞桿的強(qiáng)度，其中活塞桿的材料為45鋼，故=100MPa。由于活塞桿在受負(fù)載的工作過(guò)程中不僅受到拉力作用，還受到壓力作用，但是拉力較壓力大，故僅校核其拉伸強(qiáng)度即可。=F拉14d2=10.1MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。校核液壓缸缸壁的強(qiáng)度，其中液壓缸的材料為45鋼，故=100MPa。由于該缸處于低壓系統(tǒng)，故先按薄壁筒計(jì)算，= PyD2，其中最大工作壓力P=P拉1=9.87MPa16MPa，可取Py=1.5P1，則=74.025MPa=100MPa，故滿足強(qiáng)度要求。又由于D/=10，故可將該缸筒視為厚壁，則的校核應(yīng)按下面公式進(jìn)行。D2(+0.4Py-1.3Py-1)計(jì)算的=9mm6.54mm，故經(jīng)過(guò)校核滿足要求。即取缸筒壁厚=9mm。
液壓缸尺寸計(jì)算
