柱塞式液壓缸設計計算說明書

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上一、課程設計任務1.1 已知數據：推力載荷： 150KN行程：150mm速度：1mm/sec安裝方式：后法蘭1.2 設計內容及完成的工作量1）根據給定要求完成裝配圖和所有非標零件圖2）完成全部零件三維實體造型，并進行裝配3）完成標準件的計算選型4）完成非標零件精度設計5）編寫設計計算說明書一份6）原動機經聯軸器驅動泵類負載專心-專注-專業(yè)機械基礎綜合課程設計設計計算說明書二、液壓缸主要幾何尺寸的設計計算1.3 液壓缸工作壓力的確定在液壓系統(tǒng)中，為了便于液壓元件和管路的設計選用，往往將壓力分級2.1 壓力分級級別 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓壓力范圍（ MPa） 0

2、2.52.58 816 1632 322.2 液壓缸的公稱壓力系列（ GB2346-80）（bar）25 40 63 （80） 100 （125） 160200 250 315 400 500 630 800依據表 2.2 所規(guī)定的公稱壓力系列，計算或選擇的柱塞缸的公稱壓力為315bar=31.5MPa2.2 柱塞桿直徑的確定液壓與氣壓傳動P101由柱塞式液壓缸柱塞外伸時的推力公式：6F1 P A 10 （2-1）1得：F6A1 10 （2-2）1P式中：F 液壓缸的推力，這里為液壓缸載荷 (N)1P工作壓力（ Mpa）A 柱塞桿的作用面積（12m ）A14d2（2-3）式中：d柱塞桿的直徑（

3、 m）將 2-3 帶入 2-2 得 d=0.019m=19m，m由柱塞桿的標準系列 取 d=32mm2機械基礎綜合課程設計設計計算說明書1.4 液壓缸行程根據設計要求，行程取 150mm1.5 柱塞缸內徑D 的確定1機械設計手冊第五查表可得D =42mm1版第 4 卷22-2451.6 液壓缸外徑D 的確定2查表可得D =50mm21.7 缸筒壁厚計算得壁厚 =(D - D1)/2=4mm2缸的材料選 45鋼1.8 缸底壁厚平行缸底，取缸底無油情況，Pyh 0.433D （2-7）式中：h 缸底厚度（ mm）D液壓缸內徑（ mm）P 試驗壓力（ MPa）, 工作壓力 P 16MPa 時， Py

4、 1.5P；工作y壓力 P 16MPa 時， Py 1.25 P缸底材料的許用應力（ MPa）對于：鍛鋼 100 120MPa鑄鋼 100 110MPa3機械基礎綜合課程設計設計計算說明書鋼管 100 110MPa鑄鐵 60MPa45 鋼 =120 MPa將以上數據代入上式得 h=10.4mm，圓整取 15mm。1.9 端蓋厚度的確定依據機械設計手冊 22.6-66 選擇活套式法蘭缸頭，端蓋的厚度：3F (d d )h （2-8）H m(D d 2d )g m b式中：D 缸筒內徑（ m）d 螺釘孔圓周直徑（ m）Hd 作用力圓周直徑（ m）md 螺釘孔直徑（ m）bd 柱塞缸內徑（ m）1d

5、 活塞缸筒與缸體配合的外徑（ m）2D 端蓋外徑（ m）gF 缸頭所受到得最大壓力（ N）首先來計算缸頭在最大內壓的情況下受到的壓力 F：柱塞的面積是：A =1D =0.0014 2 /42 /42m缸壁厚度計算中得出最大壓強：P =39.375MPamax所以法蘭承受的最大壓力為：F=Pmax A =55125N1d1 d查表得， dH =0.085m，dm 0.046 m，22d =0.024m，d1=0.042m，bd =0.050m，Dg =0.110m，缸蓋的材料為 45 鋼，缸筒材料的許用應力24機械基礎綜合課程設計設計計算說明書 = s /n=360/5=72MPa代入上式；得

6、h=75mm機械設計1.10 導向套尺寸的確定手冊第五版第 4 卷導向套滑動面的長度 A，在缸徑小于 80mm時取A= （0.61.0 ）D （2-9）當缸徑大于 時取 80mmA= 0.61.0 d 2-10 （ ） （ ）式中：D mm 缸筒內徑（ ）d mm 柱塞桿直徑（ ）由于缸徑 ，則 （ ） D=42mm A= 0.61.0 *42=25.242mm取 A=42mm由于安裝與密封原因則套的內徑為 。 42mm加工要求：導向套與柱塞桿外圓的配合多為 H8/f7 H9/f9.表2.2 -621.11 法蘭安裝方式采取如圖所示的后端法蘭安裝方式機械設計手冊第五版第 5 卷后端法蘭安裝方式

7、1.12 密封環(huán)本例中選取靜密封的為一般的 O型密封圈加擋圈。柱塞桿動密封使用 U形環(huán)式組合密封圈，本設計選用 d=85mmU形密封圈1.13 防塵圈查機械設計手冊表 21-6-28 ，選用 2 型特康防塵圈。5機械基礎綜合課程設計設計計算說明書1.14 各種主要零件名稱和材料件號 名稱 材料1 Q235-F擋板2防塵圈 毛氈3 45法蘭4 ZQSn8-12套5 U形夾織物密封圈 橡膠 1-46 Q235-F支承環(huán)7 ZQSn8-12導套1.15 進出油口大小的確定液壓缸的進出油口，可以布置在端蓋或是缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸可設在活塞桿端部，如果液壓缸無專用的排氣裝置，進出油口應設在液壓

8、缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進出油口的形式一般選用螺釘或是法蘭連接，依據查表可知的當內徑為 80mm時，可以選用 M27x2的螺孔連接。機械設計手冊第五版第 5 卷表21-6-251.16 安裝法蘭設計由于D =110mm，查詢國家標準法蘭（ GB91192000）可選安裝法蘭：法g蘭外徑 250mm，內徑 135mm，螺栓孔中心圓直徑 210mm，螺栓直徑 18mm，螺栓孔數 8，法蘭厚度 24mm6機械基礎綜合課程設計設計計算說明書三、各零部件的校核及驗算1.17 缸筒設計2.3 缸筒結構的選擇連接方式如下圖：選取法蘭式連接， 并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。 其優(yōu)點是結構簡單，

9、易選取、易裝卸；缺點是外徑較大，比螺紋連接的重量大。2.4 缸筒的要求有足夠強度，能夠承受動態(tài)工作壓力，長時間工作不會變形；有足夠剛度，承受活塞側向力和安裝反作用力時不會彎曲；內表面和導向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產生裂紋。2.5 缸筒材料的選取及強度給定部分材料的機械性能如下表：缸筒常用材料b / MPa s / MPa s /%無縫20 420 250 25鋼管 30 500 300 18材料 35 540 320 17機械 45 610 360 14性能15MnVn 750 500 2627SiMn 1000 850 127機械基礎綜合課程設計設計計

10、算說明書30CrMo 950 800 1235CrMo 1000 850 12本次設計選取 45 號鋼從表中可以得到：缸筒材料的屈服強度 s =360MPa缸筒材料的抗拉強度、 b =610MP；a現在利用屈服強度來引申出：缸筒材料的許用應力 = s /n=360/5=72MPa。其中 n=5是選取的安全系數。1.18 缸筒壁厚的驗算下面從以下三個方面進行缸筒壁厚的驗算：液壓缸的額定壓力 Pn 值應低于一定的極限值，保證工作安全：2（Ds 2P 0.35n D222D ）1（MPa） （3-1）根據式 3-1 得到：P 54.5MPa，由于nP =31.5MPa則滿足條件n1.19 液壓缸的效

11、率液壓缸的效率 由以下三種效率組成：（A） 機械效率 m ，由各運動件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常取 0.9m（B） 容積效率v ，由各密封件泄露所造成的，通常容積效率 v 為：裝彈性體密封圈時 1v裝活塞環(huán)時 0.98v（C） 作用力效率d ，由出油口背壓所產生的反作用力而造成。m =0.9 v =1 d =0.98機械基礎綜合課程設計設計計算說明書m （3-2）v d所以總效率 =0.8。1.20 法蘭連接螺栓的強度計算連接圖如下：螺栓強度根據下式計算：螺紋處的拉應力KF610 （MPa） （3-3）4 21dZ螺紋處的剪切應力K KFd1 0 1032.6 d Z16（MPa） （

12、3-4）2 2n 3 （MPa） （3-5）式中：F 缸筒端部承受的最大推力（ N）；D 缸筒內徑（ m）d 螺紋外徑（ m）0d 螺紋底徑（ m）1K擰緊螺紋的系數不變載荷 取K 1.25 1.5變載荷 取K 2.5 49機械基礎綜合課程設計設計計算說明書K 螺紋連接的摩擦系數 K 0.1211缸筒材料的許用應力（ MPa）；/ n ss 缸筒材料的屈服強度（ MPa）；n 安全系數 取 n1.5-2.5最大推力為： F=150KN使用 8 個螺栓緊固缸蓋，即： Z=8螺紋外徑和底徑的選擇 ：d =24mm0d =20.752mm1系數選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。篕=3，K

13、=0.121最大推力理論 F=P*A=31.52D =43.6KN4但實際F =F*0.8= 34.68KN1根據式 3-3 得到螺紋處的拉應力為： =103.8MPa根據式 3-4 得到螺紋處的剪應力為： =55.8MPa根據式 3-5 得到合成應力為： n =141.8MPa由以上運算結果知，應選擇螺栓等級為 8.8 級：查表的得：抗拉強度極限 b =800MPa屈服極限強度 s =640MPa不妨取安全系數 n=2 可以得到許用應力值： = s /n=640/2=320MPa由式 3-6 得到：n =141.8MPa , 則 n 成立證明選用螺栓等級合適。10機械基礎綜合課程設計設計計算

14、說明書總 結課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練， 是我們邁向社會， 從事職業(yè)工作前一個必不少的過程， 使我們對以前所學的理論知識進行了綜合應用。 所以經過這次課程設計發(fā)現自己所學的知識還很貧乏， 很多東西都需要去了解， 既然從事了這個行業(yè)，那么就要做好，而且要帶動所有同學做好。由于時間緊迫， 掌握的知識還不是太完全， 只是粗略的了解柱塞缸的結構及原理計算的數據均按照參考資料一步一步設計計算， 在計算的過程中遇到了許多問題， 及時查找資料，以及和同學共同探討。而且在課程設計過程中， 最讓我印象深刻的就是： 一個人的力量是有限的， 團隊的力量是無窮的。經過我們共同的努力，才將課程設計做完、做好。最重要的一點是無論做任何事情都要有顆責任心， 要有上進心。 只有這樣， 困難才會迎刃而解。 在整個課程設計的過程中， 我發(fā)現我們光有理論知識， 卻缺乏實際的經驗。有些地方都是憑想像完成的?？傮w來說，課程設計對我們的幫助是很大的，它需要我們將學過的相關知識系統(tǒng)地聯系來， 從中暴露出自身的不足， 以待改進， 并且提高了我們查閱資料的能力。本次的課程設計，培養(yǎng)了我綜合應用生產實際知識解決工程實際問題的能力；在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神， 同學們共同協(xié)作， 解決了許多個人無解決的問題；在今后的學習過程中我們會更加