拉桿式液壓缸設(shè)計（含CAD圖紙）

資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 拉桿式液壓缸設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 液壓傳動是一種使用壓力性液體做為輸送介質(zhì)，來達到各種機械動能的傳遞或控制。 本次課題主要設(shè)計拉桿式液壓缸，基本要求是保證足夠的動力，同時要保證油缸的穩(wěn)定可靠性，安全性能，可維護性和工作的效率。在上面的要求中，除了要滿足系統(tǒng)的性能參數(shù)的要求之外，最重要的就是要確保工作系統(tǒng)的可靠和安全。 希望經(jīng)過這一次的課程設(shè)計經(jīng)歷，為本人往后的專業(yè)工作做一次充實性的訓(xùn)練，通過這次課程設(shè)計經(jīng)歷幫助自己更好的分析和解決問題，鍛煉自己的實際動手能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。因為本人的專業(yè)知識和實際應(yīng)用能力都比較匱乏，在這次課題設(shè)計過程中有很多不足和失誤，懇請老師給予批評指正。 關(guān)鍵詞：液壓缸，密封，傳動，導(dǎo)向。 目 錄 1 引言 4 2 概述 5 2.1液壓傳動的工作原理 5 2.2液壓傳動的組成部分 5 2.3液壓傳動的優(yōu)缺點 5 2.4 液壓缸的結(jié)構(gòu) 6 3 油缸設(shè)計計算 7 3.1油缸主參數(shù)的確定 7 3.1.1液壓缸缸體的厚度計算 8 3.1.2.最高允許壓力Pmax 9 3.1.3.確定油缸長度 9 3.1.4.活塞桿直徑的設(shè)計 10 3.2油缸部位的校核 11 3.2.1 活塞桿和液壓缸 11 3.2.2缸筒壁厚 13 3.2.3 缸筒的加工 14 3.2.4法蘭 15 3.2.5 (缸筒端部）法蘭連接螺母 15 3.3 活塞 17 3.4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 18 3.4.1.最小導(dǎo)向長度H的確定 18 3.4.2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 20 3.5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 20 3.6 緩沖裝置的設(shè)計 21 3.7 排氣裝置 22 3.8 密封件的選用 22 3.8.1.靜密封的選用 22 3.8.2.活塞密封件的選用 23 3.9 防塵圈 23 3.10 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 24 3.10.1.液壓缸的安裝 24 3.10.2．液壓缸油口設(shè)計 24 總 結(jié) 26 致 謝 27 參考文獻 28 1 引言 液壓缸的設(shè)計是為了保證我們大學(xué)三年學(xué)習(xí)質(zhì)量的一次檢測，經(jīng)過三年的學(xué)習(xí)，對系統(tǒng)的整體內(nèi)容進行審查，并綜合研究這三年積累的經(jīng)驗，對理論與實踐相結(jié)合能力所做的模擬訓(xùn)練，為未來工作打基礎(chǔ)。 液壓缸是將液壓能變成機械能，結(jié)構(gòu)比較簡單，運行可靠，其壓力輸出和活塞的有效面積及活塞兩側(cè)壓力差的大小成正比，由活塞、活塞桿、缸筒、缸蓋、緩沖、密封、排氣等構(gòu)造組成，根據(jù)具體的需要調(diào)整各構(gòu)造的不同組合應(yīng)用，在這些結(jié)構(gòu)中緩沖裝置是必須要存在的。 本課題主要通過對重載型液壓缸的介紹，采用所學(xué)的知識，對其零件的尺寸設(shè)計，設(shè)計了3維模型的設(shè)計與選擇。 在設(shè)計的過程中中，難免會出現(xiàn)很多的專業(yè)性以及非專業(yè)性問題，懇請各位老師的各種形式的幫助，能夠有效的使自己盡快適應(yīng)實際工作需求。 2 概述 2.1液壓傳動的工作原理 可以產(chǎn)生有效的工作效果的液壓系統(tǒng)，有油箱、液壓缸及過濾器、液壓泵、溢流閥、換向閥和連接所用軟管或硬管等，電動機驅(qū)動之后經(jīng)由聯(lián)軸器帶動液壓泵轉(zhuǎn)動，油進入液壓泵，由液壓泵進入工作油路，從泵的輸出端可以通過換向閥，換向閥閥芯的位置是控制液壓油流向的條件，油經(jīng)過換向閥流入液壓缸的一側(cè)腔后，另一腔的油液受到壓力作用回油。 節(jié)流閥的存在的作用是可以控制活塞桿的工作速度，帶動工作臺的運動速度相應(yīng)改變。 液壓泵輸出的液壓油作為傳動介質(zhì)，必須安裝溢流閥，通過溢流閥和回流閥的溢流閥的壓力管可以控制超載，在溢流閥的開啟后可以將油通過溢流閥流回油箱。 2.2液壓傳動的組成部分 1）能源部分——把能量變成油液液壓能。一般是液壓泵，給整個系統(tǒng)通油。 2）執(zhí)行部分——把能量變成機械能。比如液壓缸輸出直線運動，液壓馬達輸出旋轉(zhuǎn)的運動。 3) 控制部分——油的壓力大小，方向，流量都由他們控制。有溢流閥、換向閥等。 4) 輔助部分——上面三種以外的部分，比如說濾油器、蓄能器等元器件，有他們的存在才能保證整個管路運行正常。 2.3液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動具有的優(yōu)點是： 1）在體積相同的時候，液壓機能比電動機輸出更多的功率，因為液壓缸的力能夠比一樣的體積的電動機產(chǎn)生的力大30到40倍，所以在一樣的功率的時候，液壓的體積比較小，重量相對來說輕點，功率一樣的時候，液壓馬達的體積和重量也就只有電機的百分之十二左右。 2）工作的時候比較穩(wěn)定，啟動、制動可以很快速的實現(xiàn)，并且可以頻繁換向，換向頻率可以達到500次/分鐘，有的實現(xiàn)往復(fù)運動的頻率甚至高達1000次/分鐘。 3）液壓裝置可以直接無級調(diào)速。 4）液壓相對來說比較容易實現(xiàn)自動化，液壓可以與電氣、電子或氣動連接在一起，這樣可以實現(xiàn)復(fù)雜的遙控型傳輸裝置。 5）液壓裝置能夠做到超載保護，不會過熱，電動傳動裝置和機械裝置是不可能實現(xiàn)這種條件的，液壓自身的工作介質(zhì)就是油，所以可以潤滑還防銹，這樣使用的時間更長久。 6）液壓缸的設(shè)計、制造和使用保養(yǎng)都是標(biāo)準(zhǔn)的，所以性價比很高。也可以自由的安裝各個元件的位置，只要中間用管路連接好就行。 7）運動形式是直線時，液壓比機械反應(yīng)更快。 液壓傳動的缺點是： 嚴(yán)格的動能輸出量液壓傳動是不能保證的，這是因為液壓油在高壓時可被壓縮，同時泄露問題一直是液壓中的一個難題。高溫或低溫的工作環(huán)境應(yīng)該進行輔助控制，避免影響運行，生產(chǎn)工藝和材料質(zhì)量的要求比較高，這樣才能減少漏油的發(fā)生，所以成本很難降低，且對油污染更敏感。 2.4 液壓缸的結(jié)構(gòu) 圖1-1總裝圖 1-活塞桿； 2-防塵圈； 3-導(dǎo)向套； 5-法蘭盤； 7-前缸蓋；9-缸筒法；10-缸筒；11-緩沖套筒；13-活塞； 15-后端蓋； 16-螺帽； 4、6、8、12、14-密封圈； 3 油缸設(shè)計計算 液壓缸的工作能力和特點可以從液壓缸的用途和結(jié)構(gòu)上推斷出來，以此確定它的基本的技術(shù)數(shù)據(jù)，這樣一來他的輪廓尺寸和總質(zhì)量等也都有一個標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)范圍。 3.1油缸主參數(shù)的確定 本課題設(shè)計的油缸型號是CDH1 MF3/140/100/200A1X/B1CGEMWW重載型液壓缸，查圖2-1 圖2-1 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) 查得油缸的液壓缸的內(nèi)徑為140mm,活塞桿直徑為100mm,有效行程為200 mm 表2-1 油缸內(nèi)徑 mm 圖2-2系列表 3.1.1液壓缸缸體的厚度計算 缸筒是很重要的一個組成部分，需要對其強度進行校核計算。為了降低重量減小外形尺寸，我選用其中性能最好的45號鋼筒制造缸筒。 式2-1 ——實驗壓力，MPa， []=，為材料的抗拉強度。 額定壓力Pn=25MPa 3.1.2.最高允許壓力Pmax 抗拉強度：σb=600MPa 取n=5 則許用應(yīng)力[]==120MPa ==13.04mm 滿足 決定將液壓缸的缸體壁厚設(shè)計成15毫米；所以液壓缸的外部直徑是140+15*2=170毫米。 3.1.3.確定油缸長度 從表2-2中的a、b、c選用。 表2-2（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80 表2-2（b）液壓缸行程系列（GB 2349-80） 表2-2（c）液壓缸行程系列（GB 2349-80） 綜合之后，我選S=200MM. 3.1.4.活塞桿直徑的設(shè)計 查《液壓傳動與控制手冊》桿徑比d/D： 取最大近似值d=100mm。 1. 活塞桿強度計算： 式2-2 ——許用應(yīng)力； 強度取400MPa，安全系數(shù)取5，強度滿足 2．活塞桿結(jié)構(gòu) 因為本次液壓缸使用前端法蘭固定，幾乎沒有偏向作用力，活塞桿的外端頭部直接使用螺紋的形式與負(fù)載機構(gòu)連接。 3.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封方法有很多，本次沒有特殊要求，為了讓裝配維護方便，活塞和缸筒之間用Y型密封圈密封，活塞和活塞桿之間用O型密封圈。 3.2油缸部位的校核 3.2.1 活塞桿和液壓缸 a).活塞桿強度 下面的公式是直徑的計算公式： 式2-3 -作用力， · =, n我取的是1.40。 沒有問題 b).穩(wěn)定性 為了不讓活塞桿發(fā)生縱向彎曲，活塞桿受到軸向作用力的時候，F(xiàn)應(yīng)該在穩(wěn)定工作的臨界負(fù)載的范圍內(nèi)，不然會影響液壓缸正常工作。為了保證安全，可以依照下面的公式對液壓缸的穩(wěn)定性進行校核計算。 式2-4 取=2~4。 1）.寬度和長度比時 式2-5 2）.細(xì)長比時 式2-6 其中， ， （柔性系數(shù)）， （末端系數(shù)）， （彈性模量，我?。? （活塞桿橫截面積）， （材料強度確定的實驗值）。 3.2.2缸筒壁厚 缸筒壁厚的驗算有下面三種： a)額定壓力要比極限值低一定的比例： 式2-7 根據(jù)式2-7得到： b) 額定壓力和塑性變形壓力的計算： 式2-8 先根據(jù)式2-8得到： =41.21 c)液壓缸需承受的試驗壓力（耐壓試驗壓力）進行質(zhì)量檢查，全部零件都要在規(guī)定的時間內(nèi)使用壓力進行調(diào)試檢驗，要沒有損壞。 液壓行業(yè)里規(guī)范性要求是: 當(dāng)額定壓力時 （MPa） d)為了保證液壓缸使用的時候能夠安全，要比大： (MPa） 式2-9 查表得到=596MPa，由式2-9得： 耐壓試驗壓力： 以上公式中： 3.2.3 缸筒的加工 內(nèi)表面需要進行研磨加工，達到H8級配合精度，表面粗糙度（）0.8，； 熱處理使用調(diào)制的方法，HB230； 缸筒的直線度是0.03mm； 油口有密封要求，要倒角，而且絕對不能有飛邊、毛刺等現(xiàn)象。 3.2.4法蘭 端蓋有很多種形式，因為沒有特殊要求，我選了較常見的法蘭式端蓋。 厚度計算： 所以=13.2mm 取=14mm 3.2.5 (缸筒端部）法蘭連接螺母 圖2-3螺栓局部圖 如圖2-3，使用螺栓固定法蘭盤的方式進行連接。 螺栓強度計算公式分別是： 螺紋拉應(yīng)力: (MPa) 式2-11 螺紋剪應(yīng)力： (MPa) 式2-12 總應(yīng)力： (MPa) 式2-13 由式2-11拉應(yīng)力應(yīng)該是： = 根據(jù)式2-12剪應(yīng)力應(yīng)該是： 根據(jù)式2-13合成應(yīng)力應(yīng)該是： ==367.6MPa 從上面的計算結(jié)果選擇12.9級螺栓； 3.3 活塞 B（寬度）一般的選取方式是： 即： 我取=123mm 活塞和缸筒內(nèi)壁之間有位移的運動，所以有一個適當(dāng)?shù)呐浜铣叽绻?，不能過緊，也不能間隙太大。過緊了，會磨損；間隙如果過大了，會漏油。 活塞和缸體的配合方式有很多，考慮了它們之間的性能之后，我選用Y型密封圈，這樣可以降低成本且方便生產(chǎn)制造。 3.4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 3.4.1.最小導(dǎo)向長度H的確定 活塞運行到底后，活塞對稱中心和導(dǎo)向套中心之間的距離是最小導(dǎo)向長度。要是導(dǎo)向長度太短，液壓缸會容易損壞。 最小導(dǎo)向長度的參考依據(jù)為: 式2-14 L-最大行程； D-缸筒直徑； D小于80mm的時候取長度(0.6~1.0)D； D大于80mm的時候取長度(0.6~1.0)d； B-活塞寬度； B=(0.6~1.0)D。 如果導(dǎo)向長度H在正常的構(gòu)造下不能滿足要求,就要設(shè)計隔套K(圖2-4)，這樣H就增大了。 隔套K的寬度。 圖2-4 隔套 因此:最小導(dǎo)向長度， 我取H=18cm； 導(dǎo)向套滑動面長度A= 實際寬度B是123mm 圖2-5導(dǎo)向示意圖 如圖2-5所示，因前端蓋及緩沖套增加導(dǎo)向長度82，所以實際的最小導(dǎo)向長度185mm，不用增加隔套。 3.4.2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 本次液壓缸設(shè)計我采用普通導(dǎo)向套，如圖2-6所示，在支承座或端蓋上安裝導(dǎo)向套，壓力油可以撐開密封圈的邊進行密封，油槽內(nèi)的壓力油可以潤滑。 圖2-6導(dǎo)向套 3.5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 單活塞液壓缸中，整體連接后形成了一個密封的壓力腔，這樣他就需要承受液壓力，連接強度也要滿足要求。端蓋上面有很多槽和溢流孔，還有安裝螺栓用的通孔，要是設(shè)計的不好的話很容易就會損壞。 端蓋的設(shè)計計算： （端蓋厚） 式2-15 圖2-7缸蓋局部圖 這次的液壓缸設(shè)計，如圖2-7，我采用在缸筒螺紋連接法蘭盤，再使用螺栓連接缸底和端蓋。這樣需要加工缸體的外徑，不過好處是簡單的結(jié)構(gòu)，比較容易加工，拆裝起來也比較方便一些。 3.6 緩沖裝置的設(shè)計 液壓桿在運行時有很大的動量，活塞在運行到液壓缸的端蓋或缸底的瞬間，會有沖擊，這就會影響使用壽命和工作的穩(wěn)定性。緩沖裝置可以防止和減少沖擊，在行程終端時速度慢慢停止。 圖2-8　緩沖原理圖 如圖2-8，，活塞或活塞桿運行到底端后，利用縫隙式薄壁型小孔對油液產(chǎn)生節(jié)流作用，把回液通道逐漸堵塞產(chǎn)生節(jié)流效果形成背壓，慢慢抵消慣性力，這樣就形成了緩沖。 如圖2-9與圖2-10所示，本次液壓缸設(shè)計，采用緩沖軸套加節(jié)流閥的形式來實現(xiàn)緩沖，避免缸體的損傷。 圖2-9 節(jié)流閥 圖2-10 緩沖套 3.7 排氣裝置 本液壓缸行程較短，為保證可靠性，降低漏油等故障發(fā)生概率，并未設(shè)計排氣裝置，液壓缸腔內(nèi)空氣可在調(diào)試過程中通過油管從油箱排出。 3.8 密封件的選用 3.8.1.靜密封的選用 如圖2-11所示，本次液壓缸設(shè)計，因為沒有特殊要求，所以為了生產(chǎn)制造的簡便性，采用Ｏ型密封圈，采用矩形溝槽。 圖2-11 Ｏ型密封 3.8.2.活塞密封件的選用 圖2-12 Yx型圈 如圖2-12所示，我使用Yx型圈。 3.9 防塵圈 為了防止異物侵入液壓缸，所以需要在前端蓋與活塞桿或柱塞密封的外側(cè)設(shè)計防塵圈，避免磨損元件。 如圖2-13所示，本次液壓缸設(shè)計采用A型防塵圈。 圖2-13　防塵圈 3.10 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 3.10.1.液壓缸的安裝 液壓缸的安裝形式有很多種，如圖2-14，本次液壓缸設(shè)計沒有同軸度要求等特殊需求，所以采用法蘭式安裝，直接使用螺栓通過螺栓孔將其固定在機器上。 圖2-14 3.10.2．液壓缸油口設(shè)計 壓力油從油孔直接進入液壓缸，雖然構(gòu)造簡單，但作用非常重要。如果孔小了，進油時流量會無法滿足需求，活塞的速度會無法滿足要求。所以孔的大小一定要考慮。 如圖2-15所示，我設(shè)計的油口采用M42螺紋連接，布置在前后端蓋上，同時因為未確定固定的速度使用要求，所以油口設(shè)計為30mm的口徑，相對140mm缸徑應(yīng)該能夠滿足所有的使用情況。 圖2-15油口示意圖 總 結(jié) 致 謝 參考文獻 [1] 李碩衛(wèi),張國賢.現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機械工程師，2009(2). [2] 郭麗穎.液壓自動換向回路及其應(yīng)用[J]. 煤礦機械，2005(3). [3] 董傳軍,楊延水,劉艷霞.一種液壓增壓缸的應(yīng)用[J]. 制造技術(shù)與基礎(chǔ)，2009(7). [4] 王建軍.一種液壓增壓缸的介紹[J]. 液壓與氣動，1992(4). [5] 周曉君,袁輝.單井增注液壓增壓系統(tǒng)設(shè)計[J]. 液壓與氣動，2003(7). [6] 隋文臣.自控式雙作用增壓器的研究[J]. 煤礦機械，2004(9). [7] 陳堯明、許福玲.液壓與氣壓傳動（第3版）.機械工業(yè)出版社，2007. [8] 李振軍，劉建英.液壓傳動與控制.機械工業(yè)出版社，2009. [9] 呂天玉，張柏軍.公差配合與測量技術(shù):大連理工大學(xué)出版社，2004. [10]Y.He,P.5.K.Chua,G.H.Lim.Fault Diagnosisof Loaded Water hydraulie Aetuators by Online Testing with LABVIEW[J]. Journal of Testing and Evaluation,2003. [11]Bill Savela.Digital Control Aids hydraulie-Press Produetivity[J]. Metal Forming,2005. [12]K.Heister，P.J.Kleingeld，U.5.Keijzer.A new laboratory set-up for measurements of electrical，hydraulic and osmotic fluxes in clays.Engineering Geology，2005. 26