1、 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：必須本人簽字 年 月 日 學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權省級優秀學士學位論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、保密

2、，在_年解密后適用本授權書。2、不保密 。（請在以上相應方框內打“”）作者簽名：必須本人簽字 年 月 日 導師簽名：必須本人簽字 年 月 日 目 錄摘要1前言21緒論3 1.1液壓傳動的基本原理41.2發展趨勢41.3液壓系統的組成51.4液壓傳動的優缺點52液壓機油缸系統6 2.1液壓油缸的技術參數62.2 液壓油缸的基本結構設計7 2.2.1液壓油缸的類型7 2.2.2活塞材料及活塞的密封7 2.2.3活塞桿的導向、密封和防塵7 2.2.4缺口部分結構8 2.2.5主缸缸體端部連接形式8 2.2.6液壓缸的緩沖裝置8 2.2.7液壓缸的排氣裝置82.3主缸性能參數的設計 9 2.3.1主缸

3、內徑的計算9 2.3.2主缸進油流量和排油流量10 2.3.3主缸實際運動速度11 2.3.4主缸行程時間12 2.3.5主缸的推力和拉力13 2.3.6主缸的速比14 2.3.7主缸所做的功和功率142.4液壓缸主要幾何參數的設計15 2.4.1活塞寬度的確定15 2.4.2缸蓋滑動支承面的長度的確定16 2.4.3主缸活塞桿桿長16 2.4.4主缸缸筒長度的確定16 2.4.5主缸最小導向長度的確定16 2.4.6主缸缸筒壁厚的計算18 2.4.7主缸端蓋厚度的計算18 2.4.8主缸缸底厚度的計算18 2.4.9主缸油口尺寸的確定192.5主缸的連接計算19 2.5.1主缸活塞桿連接螺紋

4、的計算19 2.5.2主缸活塞桿卡鍵連接強度的計算21 2.5.3主缸缸蓋內部的連接強度計算23 2.5.3.1法蘭螺栓連接強度的計算23 2.5.3.2主缸缸蓋和缸筒間卡鍵連接強度計算24 2.5.4主缸缸蓋外部鎖緊螺母的連接強度計算242.6主缸的活塞桿穩定性驗算253.1頂出缸性能參數的設計26 3.1.1頂出缸內徑的計算26 3.1.2頂出缸的推力和拉力27 3.1.3頂出缸的速比27 3.1.4頂出缸所做的功283.2頂出缸主要幾何參數的確定28 3.2.1頂出缸活塞寬度的確定28 3.2.2頂出缸缸蓋滑動支承面的長度的確定29 3.2.3頂出缸活塞桿桿長29 3.2.4頂出缸最小導

5、向長度的確定29 3.2.5頂出缸缸筒壁厚的計算30 3.2.6頂出缸缸體端部的連接形式30 3.2.7頂出缸缸底厚度的計算31 3.2.8頂出缸油口尺寸的確定313.3頂出缸的連接計算31 3.3.1頂出缸活塞桿連接螺紋的計算32 3.3.2頂出缸活塞桿卡鍵連接強度的計算33 3.3.3頂出缸缸蓋內部的連接強度計算34 3.3.4頂出缸端部螺母的強度計算34致謝35參考文獻36玻璃鋼冷壓成型液壓機的油缸系統設計學 生：郭佩指導老師：吳世立（三峽大學 科技學院）摘要:本課題是針對模壓成型方法而設計的一種玻璃鋼成型設備。它采用液壓傳動的方式，PLC控制，四柱液壓機的結構。模壓成型又稱壓制成型，這

6、種方法是將模塑料（粉料、粒料、碎屑或纖維預浸料等）置于凹模型腔內，合上凸模，借助壓力和熱量作用，使物料熔化充滿型腔，形成與型腔相同的制品。在經過加熱使其固化，冷卻后脫模，便制的模壓制品。四柱液壓機由主機及控制機構兩大部分組成。液壓機主機部分包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。動力機構由油箱、高壓泵、控制系統、電動機、壓力閥、方向閥等組成。液壓機采用 PLC 控制系統，通過泵和油缸及各種液壓閥實現能量的轉換，調節和輸送，完成各種工藝動作的循環。該系列液壓機具有獨立的動力機構和電氣系統，并采用按鈕集中控制，可實現手動和自動兩種操作方式。該液壓機結構緊湊，動作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和

7、行程可在規定的范圍內任意調節，操作簡單。在本設計中，通過查閱大量文獻資料， 設計了液壓缸的尺寸，擬訂了液壓原理圖。按壓力和流量的大小選擇了液壓泵,電動機，控制閥，過濾器等液壓元件和輔助元件。關鍵詞：模壓成型 四柱 液壓機 PLCAbstract：This topic is the design of a glass fiber reinforced plastic molding equipment for molding method. It uses hydraulic transmission, PLC control, four-column hydraulic machine str

8、ucture. Molding, also known as press molding, this method is the molding compound (powder, pellets, chips or fiber prepreg, etc.) placed in the concave mold cavity, closing the punch by means of pressure and heat effect, so that the materialmelting cavity filled with the formation of the same produc

9、ts with the cavity. Molded articles are cured by heating, cooling after release.The four-pillars hydrauli cpress is divided into two parts,host machine and control mechanism.Hydraulic press host machine is make up of hydraulic cylinder, beam, upright, prefill valve and so on.Dynamic mechanism is mak

10、e up of tank, high pressurepump, control systems ,electromoto, pressure valve, direction valve and so on.Hydraulic press control systems adopt plc.It will be come true energy conversion, regulate and transport, all kinds of technical motions cycle,through control pump,hydraulic cylinder and all kind

11、s of hydraulic valve. The series hydraulic machine is an independent body and the electrical power system, and centralized control buttons used, achieve both manual and automatic operation mode.This hydraulic system framework is compact, movement keen reliable, the speed is quick, the energy consump

12、tion is small, the noise is low, the pressure and the traveling schedule may adjust willfully in the stipulation scope, the operation is simple. In this design, through the consult massive literature material, has designed the hydraulic cylinder size, has drafted the hydraulic pressure schematic dia

13、gram. According to the pressure and the current capacity size choose the hydraulic pump, the electric motor, the control valve, hydraulic pressure parts, the auxiliary part and filter. Key words: Molding；four-pillars；hydraulic press ；PLC 前言 液壓傳動是一門比較新興的技術，它被各國普遍重視并得到廣泛應用，也只是近幾十年的事。液壓技術的發展歷史雖然較短，但發展速

14、度卻非常之快。液壓機是玻璃鋼層壓及模壓工藝所用的主要設備，也是玻璃鋼成型所用的主要設備之一。層壓及模壓成型時橡膠、塑料制品最早采用的制造方法之一，目前仍在廣泛應用和不斷改進。在玻璃鋼制品生產中，用于制造各種層壓玻璃鋼板材、復合玻璃鋼板材、各種模壓制品及傳遞模壓制品，也用于部分熱塑性制品生產和熱塑性片狀模塑料制品、含填料板材等。這類成型方法的主要設備是壓機。除早年使用的機械式壓機外，目前都采用液壓傳動的壓機-液壓機。隨著片狀模塑料的出現及大型精密制品、熱塑料制品的發展，液壓機也在發展中。通過對本課題進行設計，進一步理解和掌握液壓系統、液壓機、機械加工工藝等理論知識，了解先進液壓技術、工藝技術，提

15、高液壓系統分析能力，結構設計能力，加強分析和解決現場機械和結構設計問題的能力，為以后工作時的產品開發、技術改進打下基礎，并在實際的生產中靈活處理質量、生產率和成本之間的關系，獲得良好的經濟效益。液壓機是利用液體來傳遞壓力的液壓設備 。液體在密閉的容器中傳遞壓力時是遵循帕斯卡定律.液壓機的液壓傳動系統由動力機構、控制機構、執行機構、輔助機構和工作介質組成。本機器采用三梁四柱結構形式，機身由工作臺、滑塊、上橫梁、立柱、 鎖母和調節螺母等組成。四柱式結構為液壓機最常見的結構形式之一。四柱式結構最顯著的特點是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機結構簡單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。液壓

16、機在一定的機械、電子系統內，依靠液體介質的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實現機械功能的輕巧化、科學化、最大化。液壓機械具有重量輕、功率大、結構簡單、布局靈活、控制方便等特點，速度、扭矩、功率均可做無級調節，能迅速換向和變速，調速范圍寬，快速性能好，工作平穩、噪音小. 適用于金屬材料壓制工藝,如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事于校正、壓裝、砂輪成型、冷熱擠壓金屬等同樣適應于非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、粉末冶金、絕緣材料等壓制成型，以及有關壓制方面的新工藝、新技術的試驗研究等。已經廣泛應用到醫療、科技、軍事、工業、自動化生產、運輸、礦山、建筑、航空等領域1 緒論1.1液壓傳動的基本原理

17、液壓傳動是以液體為工作介質，利用壓力能來驅動執行機構的傳動方式。驅動機床工作臺的液壓系統是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。1）工作原理：電動機驅動液壓泵經濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后，從泵的輸出口輸入管路，油液經開停閥、節流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺移動。液壓缸里面的油液經換向閥和回油管排出油箱。2）工作臺的移動速度是通過節流閥來調節的。當節流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大，當節流閥關小時，進入液壓缸的流量減小，工作臺的移動速度減小。由此可見，工作臺的移動速度是由油量決定的。1.2 發展趨

18、勢 (1)高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產成本。 (2)機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進技術促進整個液壓 系統的完善. (3)自動化、智能化。微電子技術的高速發展為液壓機的自動化和智能化提供 了充分的條件。自動化不僅僅體現的在加工，應能夠實現對系統的自動診斷和調 整，具有故障預處理的功能。 (4)液壓元件集成化，標準化。集成的液壓系統減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標準化的元件為機器的維修帶來方便。1.3.液壓系統的組成 一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。 1）動力元件的作用是將原動機的機械能轉

19、換成液體的壓力能，指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 2)執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。 3) 控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4)輔助元

20、件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。 5) 液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類.1.4液壓傳動的優缺點液壓傳動的主要優點有：1）液壓傳動可以在很大的調速范圍內較方便地實現無極調速。2）運動平穩、可靠、反應快，能高速啟動、制動和頻繁換向。3）與機械傳動相比，在輸出功率相同的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小，而且能傳遞大的力和轉矩。4）控制和調節比較簡單、操作方便、易于實現自動化。當和電氣控制配合使用時，易于實現各種復雜的程序動作和遠程控制。5）易于實現過載保護。因采用液體

21、作為工作介質，故能夠自行潤滑，減少了零件的磨損，提高了元件的使用壽命。6）液壓元件實現了系列化、標準化和通用化，故易于設計、制造和推廣使用和選用。液壓傳動的主要缺點有：1)液壓傳動存在不可避免的液體泄漏，同時液體不是絕對不可壓縮的，故不 能保證嚴格的傳動比。2）由于在能量轉換和傳動過程中存在著壓力損失和泄漏，因而效率低。3）溫度的變化可使液體的粘度受到影響，故不宜在高溫和低溫條件下工作，同時液體 要求有較好的過濾設施。4)當液體受污染后會使液壓系統發生故障，出現故障時不易直觀的查找原因。2液壓機油缸系統設計2.1液壓油缸的基本技術參數序號名稱數值單位1公稱力800kN2液體最大工作壓力26MP

22、a3滑塊回程力400kN4滑塊行程1500mm5頂出壓力160kN6頂出行程100mm7空程下行速度50mm/s8工作速度3-5mm/s9回程速度100-200mm/s2.2液壓缸的基本結構設計2.2.1液壓油缸的類型 圖2.1雙作用單活塞桿液壓缸由于活塞桿在液壓缸內往復運動，液壓缸可選用雙作用單活塞桿液壓缸。它主要由缸體、活塞、活塞桿和缸蓋等組成。雙作用單活塞桿液壓缸的活塞雙向受液壓力而運動，在行程終了時不減速，雙向受力且速度不同。2.2.2活塞材料及活塞的密封本次設計選用的活塞是無導向環的活塞，選用活塞材料為高強度鑄鐵HT200.特點主要是耐磨。活塞裝置主要用來防止液壓油的泄露。對密封裝置

23、的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高密封性，除此之外，摩擦阻力要小，耐油，抗腐蝕，耐磨，壽命長，制造簡單，拆裝方便。液壓缸主要采用密封圈密封。（1）O性密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。所以缸底與缸筒間多采用O性密封圈。（2）性密封圈的截面為形，它主要用于往復運動的密封。所以活塞與缸體之間及缸筒有桿腔的密封用形密封圈。2.2.3活塞桿的導向、密封和防塵活塞桿導向套裝在液壓缸的有桿側端蓋內，用以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵和水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。2.2.4缸口部分結構 缸口部分采用了 Y

24、 形密封圈、導向套、O 形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來密封和引導活塞桿。由于在設計中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的 結構也有所不同。2.2.5主缸的缸體端部的連接形式對于壓力較高、缸壁較厚和缸徑較大（63mm320mm）的液壓缸，其端蓋與缸筒采用內卡鍵式聯結的結構，具有重量輕、外形尺寸小、加工簡單和拆裝方便等優點。如檢修活塞更換密封、維修導套等十分方便，同時，端蓋具有徑向浮動的特點，使活塞桿不易產生卡緊現象。2.2.6液壓缸的緩沖裝置液壓缸拖動沉重的部件做高速運動至行程終端時，往往會發生劇烈的機械碰撞。另外，由于活塞突然停止運動也常常會引起壓力管路水擊現象。從而產生很大的沖擊和噪聲。

25、這種機械沖擊的產生，不僅會影響機械設備的工作性能，而且會損壞液壓缸及液壓系統的其他元件，具有很大的危險性。緩沖器就是為防止或減輕這種沖擊振動而在液壓缸內部設計的裝置，在一定程度上能起到緩沖作用。液壓缸一般都設置緩沖裝置，特別是對大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點時和缸蓋相互碰撞，引起噪聲、沖擊，則必須設置緩沖裝置。緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，以產生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，已達到避免活塞和缸蓋相互碰撞的目的2.2.7液壓缸的排氣裝置通常油缸在裝配后或系統內有空氣進入時，使油缸

26、內部存留一部分空氣，而 常常不易及時被油液帶出。這樣，在油缸工作過程中由于空氣的可壓縮性，將使 活塞行程中出現振動。因此，除在系統采取密封措施、嚴防空氣侵入外，常在油缸兩腔最高處設置放氣閥，排出缸內殘留的空氣，使油缸穩定的工作。排氣閥的結構形式包括整體式和組合式。在設計中選用的是整體式。整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面 起密封作用。排氣時，擰松螺紋，缸內空氣從錐面間隙中擠出，并經斜孔排出缸 外。這種排氣閥簡單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排 氣閥后不能密封，會造成泄露。2.3主缸性能參數的設計2.3.1主缸內徑的計算由于液壓缸的運動速度與液

27、壓缸結構及進入液壓缸的油液流量有關。因此，當供壓缸的流量一定時活塞桿的伸出速度為:活塞桿的縮回速度為:式中 活塞桿伸出和縮回時的速度,常用單位m/s. 無桿腔和有桿腔活塞有效作用面積 活塞直徑和活塞桿直徑進入液壓缸的流量活塞桿外伸時的推力為 （1-1）即活塞直徑按標準取整 活塞桿縮回時的拉力為 （1-2）即活塞桿直徑 按標準取整 或根據活塞桿的受力狀況來確定，當液壓缸內的工作壓力7MPa時，活塞桿直徑=0.7 =0.14m。式中 活塞推力和拉力 無桿腔和有桿腔活塞有效作用面積 液壓缸工作壓力2.3.2主缸進油流量與排油流量流量是指單位時間內液體流過管道某一截面的體積。對液壓缸來說等于液壓缸容積

28、與液體充滿液壓缸所需時間之比。即式中 液壓缸實際需要的液體體積 液體充滿液壓缸所需要的時間由于則(1)快速空行程時的活塞腔進油流量Q1 Q1=94.2L/min(2)快速空行程時的活塞腔的排油流量 =(3)工作行程時的活塞腔進油流量Q2(4)工作行程時的活塞腔的排油流量(5)回程時的活塞桿腔進油流量Q3(6)回程時的活塞腔的排油流量,根據以上計算可確定油泵規格選用。系統工作時所需高壓液體最大流量是主缸工作行程活塞腔的進油流量.可選型號工作壓力31.5MPa的斜盤式軸向柱塞泵。2.3.3主缸的實際運動速度運動速度是指單位時間內液體流入液壓缸推動活塞移動的距離。運動速度可表示為下式中流量 活塞直徑

29、 活塞桿直徑 容積效率，一般取0.90.95(1)快速空行程時的活塞桿前進速度(2)工作行程時的活塞桿前進速度(3)回程時的活塞桿后退速度 由上式可以看出，運動速度只與流量和活塞的有效面積有關，而與壓力無關。計算運動速度的意義在于根據液壓缸的速度，可以確定液壓缸進、出油口的尺寸;利用活塞桿前進和后退的不同速度，可實現液壓缸的慢速工進和快速退回。2.3.4主缸行程時間行程時間是指活塞在缸體內完成全部行程所需要的時間。 (1)快速空行程時的活塞桿伸出時間 (2)工作行程時的活塞桿伸出時間 (3)回程時的活塞桿縮回時間 2.3.5主缸的推力和拉力液壓油作用在活塞上的液壓力，對于單活塞桿雙作用液壓缸來

30、說，將和 分別代入（1-1）和（1-2）式可得活塞桿外伸時的推力為： = 活塞桿縮回時的拉力為： =式中 液體工作壓力 回油背壓力。對于工作壓力1632的高壓系統，回油壓力可忽略不計。 機械效率,一般取=0.850.952.3.6主缸的速比速比是指液壓缸活塞桿往復運動時速度之比。因為速度與活塞的有效工作面積有關，速比也是活塞兩側有效工作面積之比。 = =1.96式中 活塞桿的伸出速度活塞桿的退回速度液壓缸直徑活塞桿直徑計算速比主要是為了確定是否設置緩沖裝置。速比不宜過大或過小，以免產生過大的背壓或造成活塞桿太細，穩定性不好。查液壓缸往復速度比推薦表可知對于液壓缸的工作壓力>20MPa時，

31、取往復速度比=2.2.3.7主缸所做的功和功率從力學上可知，液壓缸所做的功為液壓缸的功率為式中 S活塞行程(1) 快速空行程時活塞桿伸出所做的功和功率J(2)快速空行程時的活塞桿縮回所做的功和功率(3)工作行程時的活塞桿伸出所做的功和功率 (4)工作行程時的活塞桿縮回所做的功和功率(5)回程時的活塞桿伸出所做的功和功率 (6)回程時的活塞桿縮回所做的功和功率2.4液壓缸主要幾何參數的計算2.4.1活塞寬度的確定查液壓系統設計簡明手冊知:活塞的寬度一般取B=取式中 液壓缸內徑2.4.2缸蓋滑動支承面的長度的確定查液壓系統設計簡明手冊知:缸蓋滑動支承面的長度，根據液壓缸內徑而定,在<80mm

32、時，取,在時，取 取式中 液壓缸內徑 活塞桿直徑2.4.3主缸的活塞桿桿長一般活塞桿的桿長由行程、活塞寬度、行程余量、缸蓋滑動支承面的長度、初始位置伸出量等計算。 活塞桿的最大允許計算長度為：L(活塞桿桿長)=S(活塞行程)+(行程余量)+B(活塞寬度)+(缸蓋滑動支承面的長度)+(緩沖長度)+(初始位置輸出量） =1500+55+150+120+3+275 =2103mm取L=2103mm2.4.4主缸的缸筒長度L1的確定液壓缸缸筒長度L1由最大工作行程長度加上各種結構需要來確定，即L1=S+B+A+M+C式中 活塞的最大工作行程 活塞寬度，一般為（0.61）D1 取B=150mm 活塞桿導

33、向長度取（0.61）D1 取A=120mm活塞桿密封長度，由密封方式確定 其他長度一般缸筒的長度最好不超過內徑的20倍。在保證能滿足運動行程和負載力的條件下，應盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺寸。取液壓缸缸筒長度L=1957mm2.4.5最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度H。對于一般的液壓缸，其最小導向長度應滿足下式 HL2/20+ D1/2式中 L2液壓缸的最大工作行程 m D1缸筒內徑 m其中L2=S+B=1500+150=1700mm求得 H182.5mm2.4.6主缸缸筒壁厚 計算缸筒毛坯普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管。國內市場上

34、已有內孔經內孔精加工，只需按要求的長度切割的無縫鋼管，材料有20鋼，35鋼，40鋼，27SiMn.通常與缸蓋焊接的缸筒，使用35鋼。機械加工后再調質;不與其他零件焊接的缸筒，使用調質的45鋼。表2.1主缸缸筒所選材料型號35540280缸筒壁厚 當時，用使用公式: =取=0.029m式中 缸筒材料強度要求的最小值C鋼筒外徑公差余量及腐蝕余量鋼筒材料的許用應力 安全系數 一般>1.4鋼筒材料的抗拉強度 試驗壓力，當P>16MPa時,一般取=1.25P2.4.7主缸的端蓋厚度的計算在單活塞桿液壓缸中，有活塞桿通過的缸蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構成的封閉的

35、壓力容腔，它不僅要有足夠的強度以承受液壓力，而且必須具備一定的強度。端蓋上有活塞桿導向孔及防塵圈、密封槽圈，還有連接螺釘孔。工作壓力p<10MPa時，可使用HT20HT40、HT25HT47、HT30HT54等鑄鐵。P<20 MPa時使用無縫鋼管,P>20MPa時使用鑄鋼或鍛鋼。缸蓋常用、35鋼、45鋼的鍛件或鑄造毛坯。表2.2主缸端蓋所選材料型 號440240采用螺釘連接端蓋，端蓋的厚度按下式計算 式中 在截面上的彎曲應力 許用應力 端蓋厚度 端蓋受力總和 一般 液壓力 附加密封壓力，一般取密封材料的屈服點。 螺栓孔中心圓直徑 查表得=210mm 頸部直徑 查表得=170m

36、m 密封面中心距離 查表得=184mm 其中 代入數值求得 取=252.4.8主缸的缸底厚度的計算表2.3主缸缸底所選材料型 號45610355對于有孔的平缸底，平缸底厚度按下式計算 取式中 底孔直徑 許用應力 安全系數，一般2.4.9主缸的油口尺寸的確定選擇油口尺寸的主要參數是油管直徑。油管的有效通油直徑，應保證油液流速在24.5，這樣可以減少壓力損失，提高效率減輕振動和噪聲。油管厚度要有足夠的強度。油管的內徑可以從下表中查出。表2.4 液壓缸油口安裝尺寸缸筒內徑進、出油口100200油口設在缸筒上，對于高壓系統，采用普通細牙螺紋連接，螺紋連接的特點：密封性能好，制造簡單，安裝方便。但是它的

37、安裝方向性差，特別是直角接頭，擰緊后方向不一定正合適。螺紋連接的耐沖擊性稍差，擰得過緊會發生斜楔效應，以致擠裂油口。表2.5 液壓缸油口螺紋連接系列根據進、出油口的尺寸，查出進、出油口的最小值為25，一般壓油管道的油口要小些，所以選液壓缸的油口螺紋分別為和。2.5主缸的連接計算2.5.1主缸活塞桿連接螺紋的計算活塞桿的材料一般用中碳鋼（如45鋼、40等），調質處理241286HB;對活塞桿通常要求淬火5258HRC, 淬火深度一般0.51，或活塞桿直徑每毫米淬深0.03;再較直，再磨，再鍍鉻鍍鎳，再拋光。活塞桿的螺紋形式選外螺紋帶肩形式。一般軸肩高度為0.070.1.根據主缸活塞桿的直徑,軸肩

38、高度取0.1，得出螺紋外徑 表2.6液壓缸活塞桿螺紋尺寸系列直徑與螺距（）螺紋長112125 取標準值表2.7主缸活塞桿所選材料型 號45610355活塞桿處螺紋的強度計算：根據第四強度理論 其中 則 式中 螺紋外徑 螺紋內徑 活塞拉力 螺紋連接摩擦系數，一般取0.072.5.2主缸活塞桿卡鍵連接強度的計算表2.8卡鍵所選材料型號45610355活塞桿卡鍵連接強度按下式計算求得 取 一般 可取 式中 剪切應力 擠壓應力 工作油壓力 缸筒內徑 活塞桿直徑 卡鍵高度 卡鍵寬度2.5.3主缸缸蓋內部連接強度計算缸蓋和缸筒的連接稱為內部鏈接。本次設計缸蓋和缸筒采用螺栓連接和卡鍵連接。表2.9 螺釘所選

39、材料型 號355402802.5.3.1法蘭螺栓連接強度計算(1)螺紋處的拉應力Pa<(2)螺紋處的剪應力 合成應力：=式中 k螺紋預緊力系數，動載荷取K=2.54螺紋底徑 t螺距 Z螺栓數目 螺紋內摩擦系數（0.070.2）一般取=0.12缸筒材料的屈服極限安全系數 取=1.22.5 一般取=1.752.5.3.2主缸缸蓋和缸筒間卡鍵連接強度計算 卡鍵的剪切應力 卡鍵的擠壓應力 缸筒危險截面的拉應力 式中 工作油壓力 卡鍵高度 卡鍵寬度2.5.4主缸缸蓋外部鎖緊螺母的連接強度計算根據承受工作剪力的緊螺栓連接可知; 螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為： 螺栓桿的剪切強度條件為： 式中 螺栓所受

40、的工作剪力 單位N 螺栓剪切面的直徑 單位mm 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度 單位mm 設計時應使 取 螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力 螺栓材料的許用切應力2.6主缸的活塞桿穩定性驗算對于行程長的液壓缸，當其活塞桿直徑與液壓缸計算長度之比時，必須校對液壓缸的穩定性。液壓缸承受的壓縮載荷大于液壓缸的穩定極限力時，容易發生屈服破壞。液壓缸的推力小于液壓缸的穩定極限力時，液壓缸就處于穩定工作狀態。細長比 當細長比時，用拉金公式計算 式中 液壓缸穩定極限力 單位N 活塞桿安裝長度 單位m 活塞桿截面轉動慣量 單位 活塞桿的截面積 單位 材料強度實驗值 試驗常數 活塞桿直徑，單位 活塞桿截面回轉半徑 單位

41、m 末端條件系數，一端自由，一端剛性固定時=2實心軸：表2.10 實驗常數、值材 料硬 鐵4901/500085代入數據得: 所以主缸的活塞桿是穩定的3.1頂出缸性能參數的設計3.1.1頂出缸內徑的計算根據主缸的計算公式同理可求出頂出缸的內徑、頂出缸的活塞桿直徑頂出缸的內徑按標準取整 頂出缸的活塞桿直徑：取整3.1.2頂出缸的推力和拉力活塞桿外伸時的頂出缸推力為： =活塞桿縮回時的頂出缸拉力為： =式中 工作壓力 回油背壓力。對于工作壓力1632的高壓系統，回油壓力可忽略不計。 機械效率。一般取=0.850.953.1.3頂出缸的速比根據主缸的速比計算同理可求主缸的速比： = =1.8式中 活

42、塞桿的伸出速度活塞桿的退回速度頂出缸直徑頂出缸活塞桿直徑查液壓缸往復速度比推薦表可知對于液壓缸的工作壓力>20MPa時，取往復速度比=2.3.1.4頂出缸所做的功從力學上可知，液壓缸所做的功為式中 S活塞行程（1）頂出缸活塞桿伸出所做的功 （2）頂出缸活塞桿縮回所做的功 3.2頂出缸主要幾何參數的確定3.2.1頂出缸活塞寬度的確定查液壓系統設計簡明手冊知:活塞的寬度一般取B=取式中 液壓缸內徑3.2.2頂出缸缸蓋滑動支承面的長度的確定查液壓系統設計簡明手冊知:缸蓋滑動支承面的長度，根據液壓缸內徑而定：在<80mm時，取，在時，取。 取式中 液壓缸內徑活塞桿直徑3.2.3頂出缸的活塞

43、桿桿長一般活塞桿的桿長由行程、活塞寬度、行程余量、缸蓋滑動支承面的長度、初始位置伸出量等計算。 活塞桿的最大允許計算長度為： L(活塞桿桿長)=S(活塞行程)+(行程余量)+B(活塞寬度)+ （缸蓋滑動支承面的長度）+緩沖長度+（初始位置輸出量） =100+50+70+85+3+55 =363mm 取L=363mm3.2.4頂出缸最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度H。對于一般的液壓缸，其最小導向長度應滿足下式 HL2/20+ D1/2式中 L2液壓缸的最大工作行程 m D1缸筒內徑 m其中L2=S+B=100+70=170mm求得 H

44、98.5mm3.2.5頂出缸缸筒壁厚 計算缸筒毛坯普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管。國內市場上已有內孔經內孔精加工，只需按要求的長度切割的無縫鋼管，材料有20鋼，35鋼，40鋼，27SiMn.通常與缸蓋焊接的缸筒，使用35鋼。機械加工后再調質;不與其他零件焊接的缸筒，使用調質的45鋼。頂出缸的缸筒與缸底焊接表3.1頂出缸缸筒所選材料型號35540280缸筒壁厚 當時，用使用公式: =取式中 缸筒材料強度要求的最小值C鋼筒外徑公差余量及腐蝕余量鋼筒材料的許用應力 安全系數 一般>1.4鋼筒材料的抗拉強度 試驗壓力，當P>16MPa時,一般取=1.25P3.2.6頂出缸的缸體端部的連接

45、形式當缸體的體積小、重量輕、結構緊湊時一般采用螺紋式連接。本次設計缸底與缸筒焊接，活塞桿與缸筒之間鎖緊螺母連接。3.2.7頂出缸的缸底厚度的計算表3.2頂出缸缸筒所選材料型號 35540280對于無孔的平缸底，平缸底厚度按下式計算 式中 缸底止口內徑3.2.8頂出缸的油口尺寸的確定同主缸的選用原則一樣，可查表來確定頂出缸的油口尺寸表3.3 液壓缸油口安裝尺寸缸筒內徑進、出油口100200表3.4 液壓缸油口螺紋連接系列根據進、出油口的尺寸，查出進、出油口的最小值為20，可選液壓缸的油口螺紋為。3.3頂出缸的連接計算3.3.1頂出缸活塞桿連接螺紋的計算活塞桿的螺紋形式選外螺紋帶肩形式。一般軸肩高度為0.070.1.根據頂出缸活塞桿的直徑,軸肩高度取0.1，得出螺紋外徑 表3.5液壓缸活塞桿螺紋尺寸系列直徑與螺距（）螺紋長6375由于實際需要取表3.6頂出缸活塞桿所選材料型 號 45610360活塞桿處螺紋的強度計算：根據第四強度理論 式中 螺紋外徑 螺紋內徑 活塞拉力 螺紋連接摩擦系數，一般取0.07 3.3.2 頂出缸活塞桿卡鍵連接強度的計算活塞桿卡鍵連接強度按下式計算求得 取一般 可取 式中 剪切應力 擠壓應力 工作油壓力 缸筒內徑 活塞桿直徑 卡鍵高度 卡鍵寬度3.3.3頂出缸缸蓋內部連接強度計算本次設計頂出缸采用端蓋法蘭焊接