A方形液压缸外形尺寸(mm)
45
18417.5ZG1/2"751060M363680504512030100118150110417.5ZG1/2"M307510541828634545110301009612890411ZG3/8"M2445104115225035409520608010075411ZG3/8"M204010381518403040902050709065411ZG3/8"M164010331550658256322535859ZG1/4"M1216103315450604940MM 内径/bore
A B 2520308520G H J KK K L N P R M DD EE 75C
C1C2
C3C411510211510210020132132100F 125108108170150145135116118155
132132170150145108135116118M2445
18417.5ZG1/2"110751060M203680203010011815011012018417.5ZG1/2"90751054M1628632030100961289515515411ZG3/8"75451041M122250182060801009012515411ZG3/8"65401038M10184015205070908511515411ZG3/8"5640103320506582321585C
C1C2
C3C41159ZG1/4"M816205*********KK MM 内径/bore
A 2512102100108F G H J EE K L N P 75R M DD 49401033154
7695110E 162020243235D 556368M3645
18ZG1/2"11060G 30354045607090M3036805045120M201501551326518ZG1/2"C
C1C2
C3C4115102115102100125108108M2428634545110M1612811813215ZG3/8"170150145754154135116M202250354095M1210015ZG3/8"38M161840304090M109015ZG3/8"5633M108232253585ZG1/4"M121685M875493315100KK MM 内径/bore
A B 252030F J EE K N P
C2
C3C4115102100F J EE K N P G KK MM 内径/bore
A 2512C
C1ZG1/4"M81630M875493315M10823215358511510210063401540M109010810868563315ZG3/8"M101815ZG3/8"50184595135116M1211824150M1222M162815012876100110632060M161321329535M20851201251551701102020M2445
8020701106018ZG1/2"14515ZG3/8"M203618ZG1/2"9054903265387541D 55E 16
液压缸设计
第一章液压系统设计 1.1液压系统分析 1.1.1 液压缸动作过程 3150KN热压成型机液压系统属于中高压液压系统，涉及快慢速切换、多级调压、保压补压等多个典型的液压回路。工作过程为电机启动滑块快速下行滑块慢速下行保压预卸滑块慢速回程滑块快速回程推拉缸推出推拉缸拉回循环结束。按液压机床类型初选液压缸的工作压力为28Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。1.1.2液压系统设计参数 （1）合模力； （2）最大液压压28Mp； （3）主缸行程700㎜； （4）主缸速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s。 1.1.2分析负载 （一）外负载压制过程中产生的最大压力，即合模力。 （二）惯性负载 设活塞杆的总质量m＝100Kg，取△t＝0.25s (三)阻力负载 活塞杆竖直方向的自重 活塞杆质量m≈1000Kg，同时设活塞杆所受的径向力等于重力。 静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此得出液压缸在各个工作阶段的负载如表****所示。
工况负载组成负载值F 工况负载组成负载值F 启动981 保压3150×103加速537 补压3150×103快速491 快退+G 10301 按上表绘制负载图如图***所示。 F/N v/mm s-1 537 491 981 38 4.85 0 l/mm 0 l/mm -491 -981 由已知速度υ 快＝38㎜/s、 υ 慢=4.85㎜/s和液压缸行程s=700mm，绘制简略速度图，如 图***所示。 1.2确定执行元件主要参数 1.2.1 液压缸的计算 （一）液压缸承受的合模力为3150KN，最大压力p1=28Mp。 鉴于整个工作过程要完成快进、快退以及慢进、慢退，因此液压缸选用单活塞杆式的。在液压缸活塞往复运动速度有要求的情况下，活塞杆直径d根据液压缸工作压力选取。 由合模力和负载计算液压缸的面积。 将这些直径按GB/T 2348—2001以及液压缸标准圆整成就近标准值，得:
液压缸全套图纸说明书范本
液压缸全套图纸说 明书
绪论——————————————第3页 第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页 第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页 第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页 3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页 第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页总结——————————————第29 页
绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成： 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。 〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，一般称液压油。液压系统就是经过工作介质实现运动和动力传递的。 1.2液压传动的优缺点
各种液压缸工作原理及结构分析(动画演示)
各种液压缸工作原理及结构分析（动画演示） 什么是液压缸液压缸是将液压能转变为机械 能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸的结构液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。缸体组件缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度可靠的密封性。(1)法兰式连接，结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用的一种连接形式。(2)半环式连接，分为外半环连接和内半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。(3)螺纹式连接，有
外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。(4)拉杆式连接，结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。(5)焊接式连接，强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合： 单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮．弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。容纳回程弹簧所需要的长度使得它们在需要长行程时很讨厌；柱塞式单作用缸：仅有一个流体腔，这种类型的缸通常竖直安装，负载重置使缸内缩，他们又是被成为“排量缸”，并且对长行程是实用的；多级伸缩缸：最多可带4个套简，收拢长度比标准缸短．有单作用或双作用，它们与标准缸相比是比较贵的，通常用于安装空间较小但需要较大行程的场合， 串联缸：一个串联缸足由两个同轴安装的缸组成的，两个缸的活塞由一个公共活塞杆链接，在两缸之前设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，当安装宽度或高度受限制时．串联
液压油缸设计
液压油缸主要几何尺寸的计算： 上图中各个主要符号的意义： 错误!未找到引用源。— 液压缸工作腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。— 液压缸回油腔的压力（Pa ） 错误!未找到引用源。—液压缸无杆腔工作面积 错误!未找到引用源。—液压缸有杆腔工作面积 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 F — 液压缸推力 （N ） v —液压缸活塞运动速度 液压缸内径D 的计算 根据载荷力的大小和选定的系工作统压力来计算液压缸内径D 。液压缸内径D 和活塞杆直径d 可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，无杆腔进油并不考虑机械效率时： ()212 1212 4F d p D p p p p π=---有杆腔进油并不考虑机械效率时： ()221 1212 4F d p D p p p p π=+--
一般情况下，选取回油背压 ，这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时 D = 有杆腔进油时： D = 设计调高油缸为无杆腔进油。 所以，216.91D mm = ==，按照GB/T2348-2001对液压缸内径进行圆整，取错误!未找到引用源。，即缸内径可以取为mm 250。 2.2活塞杆直径d 的计算 在液压油缸的活塞往复运动速度有一定要求的情况下，活塞杆的直径d 通常根 据液压缸速度比2 1v v v =λ的要求已经缸内径D 来确定。其中，活塞杆直径与缸内 径和速度比之间的关系为： d = 式中 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 v λ—往复速度比 液压缸的往复运动速度比v λ，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几 种下表给出了不同往复速度比v λ时活塞杆直径d 和液压缸内径D 的关系。 v λ 1.15 1.25 1.33 1.46 2 d 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 液压缸往复速度比v λ推荐值如下表所示：
液压缸全套图纸说明书要点
绪论——————————————第3页第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页 3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页总结——————————————第29 页
绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成： 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。 〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。
1.2液压传动的优缺点 优点： 〈1〉体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32M P a,个别场合更高）。 〈2〉可在大范围内实现无级调速。 〈3〉操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复 杂的自动工作循环。 〈4〉惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。(液压马达起动只需0.1s)〈5〉易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。 〈6〉液压元件易于实现系列化标准化和通用化。 缺点： 〈1〉由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易 实现定比传动。 〈2〉不适应在温度变化范围较大的场合工作。 〈3〉由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是很高，不易远距 离传动。
液压缸基本结构
液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ?
缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受油压作用，因此， 缸体组件要有足够的强度，较高 的表面精度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接 形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用 的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b）， 分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式，半环连接 工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，
但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 ? (4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ?缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要
液压缸主要尺寸的确定 (2)
液压缸主要尺寸的确定?? 液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机构,液压缸具有不同的用途和工作要求。因此，在设计液压缸之前,必须对整个液压系统进行工况分析,编制负载图,选定系统的工作压力(详见第九章）,然后根据使用要求选择结构类型,按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。 ?1.液压缸的设计内容和步骤 ?(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式.? (2）确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 ?（３)结构强度、刚度的计算和校核。 （４）导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。??(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。? 2。计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主下面只着重介绍几项设计工作。?? 要有三个：缸筒内径Ｄ、活塞杆外径d和缸筒长度Ｌ。 ?(1)缸筒内径D。液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比,求得液压缸的有效工作面积,从而得到缸筒内径D,再从GB2３４8-８0标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。 ?根据负载和工作压力的大小确定Ｄ: ①以无杆腔作工作腔时???(4—32) ②以有杆腔作工作腔时?? (４—３3)? 式中：pＩ为缸工作腔的工作压力,可根据机床类型或负载的大小来确定;Fmaｘ为最大作用负载。??（2)活塞杆外径d。活塞杆外径ｄ通常先从满足速度或速度比的要求来选择,然后再校核其结构强度和稳定性。若速度比为λv,则该处应有一个带根号的式子：??(４-3４)??也可根据活塞杆受力状况来确定,一般为受拉力作用时，d=0．3~0。5D。??受压力作用时：??pＩ＜5 MPa时,d＝0．5~0.5５D?? 5ＭＰa 1 设计课题 1.1设计要求 设计一台铣削专用机床液压系统用液压缸，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开。 1.2原始数据 运动部件的重力为25000N，快进、快退速度为5m/min，工进速度为100～1200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为180mm，最大切削力为20000N，采用平面导轨，夹紧缸的行程为20mm,夹紧力为30000N，夹紧时间为1s。 2 液压系统的发展概况 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。 液压系统在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：[1] 液压、气动 一、液压传动 1、理解：液压传动是以流体为工作介质进行能量传递的传动方式。 2、组成原件 1、把机械能变换为液体（主要是油）能量（主要是压力能）的液压泵 2 、调节、控制压力能的液压控制阀 3、把压力能转换为机械能的液压执行器（液压马达、液压缸、液压摆动马达） 4 、传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅件 液压系统的形式 3、部分元件规格及参数 衡力，磨损严重，泄漏较大。 叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。 柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。 一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等， 但应用不如上述3种普遍。 适用工况和应用举例 【KCB/2CY型齿轮油泵】工作原理： 2CY、KCB齿轮式输油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。A为入吸腔，B为排出腔。泵运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿化从啮合到脱开时在吸入侧(A)就形成局部真空，液体被吸入。被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧(B)，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵的排出口排出泵外。 KCB/2Y型齿轮油泵型号参数和安装尺寸如下： 【KCB/2CY型齿轮油泵】性能参数： 【KCB/2CY型齿轮油泵】安装尺寸图：KCB18.3~83.3与2CY1.1~5安装尺寸图 电动机 KCB200~960与2CY8~150安装尺寸图 液压缸的设计计算规范 目录:一、液压缸的基本参数 1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 2、液压缸行程系列（GB2349-1980） 二、液压缸类型及安装方式 1、液压缸类型 2、液压缸安装方式 三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求 1、缸体 2、缸盖（导向套） 3、缸体及联接形式 4、活塞头 5、活寒杆 6、活塞杆的密封和防尘 7、缓冲装置 8、排气装置 9、液压缸的安装联接部分（GB/T2878） 四、液压缸的设计计算 1、液压缸的设计计算部骤 2、液压缸性能参数计算 3、液压缸几何尺寸计算 4、液压缸结构参数计算 5、液压缸的联接计算 一、液压缸的基本参数 1.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 1.1.1液压缸内径系列（GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸 1.1.2活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993） 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 活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。 1.2液压缸的行程系列（GB2349－1980） 1.2.1第一系列 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 1.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 液压缸全套图纸说明书-★★ 绪论——————————————第3页第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页 3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页总结——————————————第29 页 绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成： 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。 〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运 动和动力传递的。 1.2液压传动的优缺点 优点： 〈1〉体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32M P a,个别场合更高）。 〈2〉可在大范围内实现无级调速。 〈3〉操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复 杂的自动工作循环。 〈4〉惯性小、响应速度快，起动、制动 和换向迅速。(液压马达起动只需 0.1s) 〈5〉易于实现过载保护，安全性好；采 用矿物油作为工作介质，自润滑 性好。 〈6〉液压元件易于实现系列化标准化 和通用化。 缺点： 〈1〉由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易 实现定比传动。 〈2〉不适应在温度变化范围较大的场合工作。 A、大腿液压缸结构尺寸设计计算 ①、大腿缸的负载组成 1、工作载荷（活塞杆在抬腿过程中始终受压） 2、惯性载荷（由于所选用液压缸尺寸较小，即不计 重量，且执行元件运动速度变化较小，故不考虑惯性载 荷） 3、密封阻力，其中是作用于活塞上的载 荷，且，是外载荷，，其中是 液压缸的机械效率，取 综上可得：外载荷，密封阻力， 总载荷。 ②、初选系统工作压力 1、按载荷选定工作压力，取工作腔压力为 （由于总载荷为61988N大于50000N，故根据手册 选取工作压力为12MPa） 2、选择执行元件液压缸的背压力为（由于回 油路带有调速阀，且回油路的不太复杂，故根据手册 选取被压压力为1MPa） ③、液压缸主要结构尺寸的计算 1、在整个抬腿过程中活塞杆始终受压，故可得下式： 活塞杆受压时： ----------液压缸工作腔压力（Pa） ----------液压缸回油腔压力（Pa） ----------无杆腔活塞有效作用面积，，D为活塞直径（m）----------有杆腔活塞有效作用面积，，d为活塞杆直径（m） 选取d/D=0.7（由于工作压力为12MPa大于5MPa，故根据手册选取d/D=0.7） 综上可得：D=82.8mm，根据手册可查得常用活塞杆直径，可取D=90mm，d=60mm。 校核活塞杆的强度，其中活塞杆的材料为45钢，故。 由于活塞杆在受负载的工作过程中仅收到压力作用，故仅校核其 压缩强度即可。，故满足强度要求。 即d=60mm，则D=90mm。 由此计算得工作压力为： 根据所选取的活塞直径D=90mm，可根据手册选的液压缸的外径为108mm，即可得液压缸壁厚为。 校核液压缸缸壁的强度，其中液压缸的材料为45钢，故 设计内容： 1．液压传动方案的分析 2．液压原理图的拟定 3．主要液压元件的设计计算（例游缸）和液压元件，辅助装置的选择。 4．液压系统的验算。 5．绘制液压系统图（包括电磁铁动作顺序表，动作循环表，液压元件名称）A4一张；绘制集成块液压原理图A4一张；油箱结构图 A4一张；液压缸结构图A4一张。 6．编写设计计算说明书一分（3000-5000字左右）。 一、明确液压系统的设计要求 对油压机液压系统的基本要求是： 1）为完成一般的压制工艺，要求主缸驱动滑块实现“快速下降——压制——保压——快速回退——原位停止”的工作循环，具体要求可参看题目中的内容。 2）液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。 3）油压机为高压大流量系统，对工作平稳性和安全性要求较高。 二、液压系统的设计计算 1. 进行工况分析，绘制出执行机构的负载图和速度图 液压缸的负载主要包括：外负载、惯性阻力、重力、密封力和背压阀阻力 (1) 外负载： 压制时外负载：=50000 N 快速回程时外负载：=8000 N (2) 移动部件自重为： N (3) 惯性阻力： 式中：g——重力加速度。单位为。 G——移动部件自重力。单位为。 ——在t时间内速度变化值。单位为。 ——启动加速段或减速制动段时间。单位为。 (4) 密封阻力： 一般按经验取（F为总负载） 在在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的系数，无法计算。一般用液压缸的机械效率加以考虑，。 (5) 背压阻力： 这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系数确定后才能定下来。根据以上分析，可计算出液压缸各动作阶段中负载，见表1： 工况计算公式液压缸的负载（N）启动、加速阶段 稳定下降阶段F = 压制、保压阶段 快退阶段 表1 (6) 根据上表数据，绘制出液压缸的负载图和速度图 创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一 焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 · 缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式 用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 液压缸主要尺寸的确定 液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液压缸具有不同的用途和工作要求。因此，在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。 1.液压缸的设计内容和步骤 (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。 下面只着重介绍几项设计工作。 2.计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主要有三个：缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。 (1)缸筒内径D。液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D，再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。 根据负载和工作压力的大小确定D： ①以无杆腔作工作腔时? (4-32) ②以有杆腔作工作腔时? (4-33) 式中：pI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax 为最大作用负载。 (2)活塞杆外径d。活塞杆外径d通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其结构强度和稳定性。若速度比为λv，则该处应有一个带根号的式子： (4-34) 也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3～0.5D。 受压力作用时： pI＜5MPa时，d=0.5～0.55D 5MPa＜pI＜7MPa时，d=0.6～0.7D pI＞7MPa时,d=0.7D 佳木斯大學 机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师） 说明书 题目单杆活塞式液压缸的设计 学院机械工程学院 专业机械设计制造及其自动化（卓越工师）组员曾瑶瑶、王健跃、杨兰、沈宜斌 指导教师臧克江 完成日期2016年6月 佳木斯大学机械工程学院 目录 设计要求............................................................................................................................ II 第1章缸的设计. (1) 1.1 液压缸类型和结构型式的确定 (1) 1.1.1结构类型 (1) 1.1.2局部结构及选材初选 (1) 1.2液压缸主要尺寸的确定 (2) 1.2.1 液压缸筒的内径D的确定 (2) 1.2.2 活塞杆直径d的确定 (3) 1.2.3 缸筒长度l的确定（如图1-3） (3) 1.2.4 导向套的设计 (4) 1.3活塞及活塞杆处密封圈的选用 (4) 1.4缓冲装置设计计算 (5) 第2章强度和稳定性计算 (7) 2.1缸筒壁厚和外径计算 (7) 2.2缸底厚度计算 (7) 2.3 活塞杆强度计算 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9) 设计要求 设计单杆活塞式液压缸；系统压力：10MPa；系统流量：100L/min；液压缸行程：450mm；速度：30mm/s；液压缸输出力：5000N；油口尺寸：M24*1.5，且两油口尽可能在缸筒的缸底侧；液压缸与外界联接方式缸底固定，活塞杆为耳环联接。 第1章缸的设计 1.1 液压缸类型和结构型式的确定 1.1.1结构类型 1、采用单作用单杆活塞缸； 2、液压缸的安装形式采用轴线固定类中的头部内法兰式安装在机器上。法兰设置在活塞杆端的缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。液压缸工作时，安装螺栓受力不大，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑【1】。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。而且压力机的工作时的作用力是推力，则采用图1-1的安装形式。 图1-1安装形式 1.1.2局部结构及选材初选 1、缸筒的材料采用45号无缝钢管（如图1-2）； 液压缸的结构 · 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分 组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、 缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7 和导向套8 等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保 证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11 和防尘圈12。 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 · 缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示。 (1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连 接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 · (4)拉杆式连接（见图d），结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的 中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变 形。 · 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ·缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1～0.4μm，使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度。 液压油缸的主要设计技术参数 一、液压油缸的主要技术参数： 1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。 2. 进出口直径及螺纹参数 3.活塞杆直径； 4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于16MPa乘以，高于16乘以 5.油缸行程； 6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。 7.油缸的安装方式； 达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。应该说是合格与不合格吧好和合格还是有区别的。 二、液压油缸结构性能参数包括：1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。 液压缸产品种类很多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验指标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面： 1.最低启动压力：是指液压缸在无负载状态下的 最低工作压力，它是反映液压缸零件制造和装配 精度以及密封摩擦力大小的综合指标； 2.最低稳定速度：是指液压缸在满负荷运动时没 有爬行现象的最低运动速度，它没有统一指标， 承担不同工作的液压缸，对最低稳定速度要求也 不相同。 3.内部泄漏：液压缸内部泄漏会降低容积效率， 加剧油液的温升，影响液压缸的定位精度，使液 压缸不能准确地、稳定地停在缸的某一位置，也 因此它是液压缸的主要指标之。 液压油缸常用计算公式 液压油缸常用计算公式 项目公式符号意义 液压油缸面积(cm 2 ) A =πD 2 /4 D ：液压缸有效活塞直径(cm) 液压油缸速度(m/min) V = Q / A Q ：流量(l / min) 液压油缸需要的流量(l/min) Q=V×A/10=A×S/10t V ：速度(m/min) S ：液压缸行程(m) t ：时间(min) 液压油缸出力(kgf) F = p × A F = (p × A) －(p×A) p ：压力(kgf /cm 2 ) 一、液压油缸定义 液压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。 二、液压油缸型号尺寸有： 1、常用的标准有Φ140/100-800其含义是缸(直)径(内径)为140，杆径为100，行程为800。一般注明缸径，杆径，行程，连接方式，安装距离，工称压力，生产时间，出厂编号等。 2、180/150/125/100427019MPa50-75吨；缸筒材料采用45#或强度相当的材料，安全余量大；密封圈采用日本华尔卡产品；零部件采用数控机床加工，精度易于得到有效保证，生产质量一致性好。 3、三级、四级液压缸；额定工作压力19MPa；行程3880～6200mm；最大伸出套筒直径为195mm；油缸推力20-56吨，适用车载40-85吨。采用高端的三维设计及仿真软件进行油缸的设计，校核油缸关键部位的强度，进行液压系统及流场的仿真。 三、液压油缸型主要尺寸的确定 （1）缸筒直径的确定 根据公式：F=P×A，由活塞所需要的推力F和工作压力P可求得活塞的有效面积A，进一步根据油缸的不同结构形式，计算缸筒的直径D。 （2）活塞杆尺寸的选取 活塞杆的直径d，按工作时的受力情况来确定。根据表4-2来确定。 （3）油缸长度的确定 油缸筒长度=活塞行程+活塞长度+活塞导向长度+活塞杆密封及导向 长度+其它长度。活塞长度=(0.6—1)D；活塞杆导向长度=（0.6—1.5）d。其它长度指一些特殊的需要长度，如：两端的缓冲装置长度等。某些单活塞杆油缸油时提出最小导向程度的要求，如：H≥L/20+D/2。 绪论——————————————第3页 第1章液压传动的基础知识————————第4页 1.1 液压传动系统的组成————————第4页 1.2 液压传动的优缺点—————————第4页 1.3 液压传动技术的发展及应用——————第6页 第2 章液压传动系统的执行元件 ——液压缸——————————第8页 2.1 液压缸的类型特点及结构形式——————第8页 2.2 液压缸的组成——————————第11页 第3章 D G型车辆用液压缸的设计——————第19页 3.1 简介—————————————第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- —————第20页 第4章液压缸常见故障分析与排除方法—————第27页 总结——————————————第29 页 绪论 第一章液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成: 〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能,为系统提供动力。 〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能,以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向,以保证执行元件达到所要求的输出力(或力矩)、运动速度和运动方向。 〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 〈5〉工作介质---工作介质即传动液体,一般称液压油。液压系统就是经过工作介质实现运动和动力传递的。 1.2液压传动的优缺点 优点: 〈1〉体积小、重量轻,单位重量输出的功率大(一般可达32M P a,个别场合 更高)。 〈2〉可在大范围内实现无级调速。 〈3〉操纵简单,便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时,易于实现 课程目录 3 . 2 液压缸的结构 ? 3.2 液压缸的结构 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、 前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 3 . 2 . 1 缸体组件 3 . 2 . 1 . 1 缸筒 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结 构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ? 缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受油压作用，因此， 缸体组件要有足够的强度，较高 的表面精度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接 形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10所示。 与端盖的连接形式 3 . 2 . 1 . 2 缸筒、端盖(1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用 的一种连接形式。 (2)半环式连接（见图b）， 分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式，半环连接 工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖 的连接中。 (3)螺纹式连接（见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外 形尺寸小、重量轻的场合。 ?液压缸设计说明书
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