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1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄 程 的目的1 程 內(nèi)容及所 參數(shù)1液 缸主要尺寸的確定2液 缸的密封 6支承 向的 7防 圈的 8液 缸材料的 用9 程 小 13參考文獻(xiàn)14說(shuō)明書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的目的現(xiàn)代機(jī)械一般多為機(jī)械、電氣、液壓三者緊密相連結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此， 液壓傳動(dòng)課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程。它既是一門(mén)理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門(mén)重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)該設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能與方法。課程設(shè)計(jì)

2、的目的主要有以下幾點(diǎn)：1、 綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步地鞏固，加深、提高和擴(kuò)展。2、 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方式，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3、 通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)，產(chǎn)品樣本，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及所給參數(shù)1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容（ 1） 液壓缸內(nèi)徑 D，活塞桿直徑 d 的確定及繪制液壓缸總圖；

3、（ 2） 液壓泵及匹配的電動(dòng)機(jī)選擇；（ 3） 液壓元件的選擇；（ 4） 按規(guī)定機(jī)械動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)；1（ 5） 液壓傳動(dòng)裝置的安裝及電氣控制系統(tǒng)的連接；（ 6） 調(diào)試。2、 設(shè)計(jì)參數(shù)液壓缸系統(tǒng)供油P=6.3Mpa；液壓缸最大推力Fmax=5KN；缸的最大行程 L=100mm；三、液壓缸主要尺寸的確定1、 液壓缸工作壓力的確定液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)于不通用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。根據(jù)負(fù)載F=5KN, 查附表 7 可知液壓缸的工作壓力為1.52Mpa,由附表1 確定液壓缸的工作壓力P=2.5Mpa。2、液

4、壓缸缸筒內(nèi)徑D 的計(jì)算根據(jù)已知條件，工作最大負(fù)載F=1500N，工作壓力 P=1.6MPa 可得液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 的確定：已知 : F=1500N,P =1.6MPa，D4F=41500=39.5mm1.6106Pd0.75D0.7539.5mm29.625mm查表得： D=40mm， d=32mm則 AD23.14 40 21256mm244故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積A 必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin2又： Aminqmin2Lmin2106 mm3 / min2500mm2Vmin0.8m / min0.8103 mm/ min式中：

5、qmin 流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出。V min 液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出。故查表取 D=63mmmmD 23.146323115.7mm2，保證了 A Amin當(dāng) D=63的時(shí) A443、液壓缸活塞桿直徑d 的確定由已知條件可查表23.633（GB/T2348-1993），取 d=45mm。查表知， 45 鋼的屈服強(qiáng)度s355MPa按強(qiáng)度條件校核：d4F110 34120010 3310 33552所以符合要求。4、液壓缸壁厚的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不

6、同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為：Py D(該設(shè)計(jì)采用無(wú)縫鋼管 )2py(1.25 1.5) p p，取 py1.5p ppy1.51.62.4MPa=100 110 MPa （無(wú)縫鋼管），取 =100 MPa2.1 6321000.66mm3由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚： =8mm5、缸體外徑尺寸的計(jì)算缸體外徑 D1D26320.6364.26mm查機(jī)械手冊(cè)表：外徑D1 取 76mm6、液壓缸工作行程的確定由于在

7、液壓缸工作時(shí)要完成如下動(dòng)作快 進(jìn) 150工進(jìn) 50工進(jìn) 50快退即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大長(zhǎng)度確定。由上述動(dòng)作可知工作行程為250mm。7、缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算：P3. 75 4. 5t 0.433D0.433 635.28 5.78mm100式中： D缸蓋止口內(nèi)徑 (mm)T缸蓋有效厚度 (mm)T4.74mm8、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)距離為H，稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液4壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般的液

8、壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 應(yīng)滿足：HLD25063 mm 44mm202202式中： L液壓缸的最大行程 (mm)D液壓缸內(nèi)徑 (mm)取 H=65mm9、活塞寬度 B 的確定活塞的寬度 B 一般取 B=（0.6-1.0）D即 B=（ 0.6-1.0） 63=（37.8-63）mm取 B=60mm10、缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑D 的20-30 倍。即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度250+55=305mm缸體長(zhǎng)度（ 20-30）D=（1260-1890）mm即取缸體長(zhǎng)度為510mm11、液壓缸進(jìn)、出油

9、口尺寸的確定液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)、出油口處的流速不大于5m/s，油口的連接形式為螺紋連接或法蘭連接。根據(jù)液壓缸螺紋連接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及 16MPa 小型系列單桿自 （ GB/T2878-93 ） 及16MPa 小 型 系 列 的 單 桿 液 壓 缸 油 口 安 裝 尺 寸5（ ISO8138-1986）確定。進(jìn)出油口的尺寸為M16x1.5。連接方式為螺紋連接。四：液壓缸的密封設(shè)計(jì)液壓缸要求低摩擦，無(wú)外漏，無(wú)爬行，無(wú)滯澀，高響應(yīng)，長(zhǎng)壽命，要滿足伺服系統(tǒng)靜態(tài)精度，動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)極為重要，不能簡(jiǎn)單的延用普通液壓缸的密封

10、和支承導(dǎo)向。因此設(shè)計(jì)密封時(shí)應(yīng)考慮的因素：用于微速運(yùn)動(dòng)（ 3-5mm/s）的場(chǎng)合時(shí)，不得有爬行，粘著滯澀現(xiàn)象。 工作在高頻振動(dòng)的場(chǎng)合的，密封摩擦力應(yīng)該很小且為恒值。要低摩擦，長(zhǎng)壽命。 工作在食品加工、 制藥及易燃環(huán)境的伺服液壓缸， 對(duì)密封要求尤為突出，不得有任何的外滲漏，否則會(huì)直接威脅人體健康和安全。 工作在諸如冶金、電力等工業(yè)部門(mén)的，更換密封要停產(chǎn)，會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，所以要求密封長(zhǎng)壽命，伺服液壓缸要耐磨。 對(duì)于高速輸出的伺服液壓缸，要確保局部過(guò)熱不會(huì)引起密封失效，密封件要耐高溫，要有良好的耐磨性。 工作在高溫、熱輻射場(chǎng)合的伺服液壓缸，其密封件的材料要有長(zhǎng)期耐高溫的特性。 工作介質(zhì)為磷酸酯或抗

11、燃油的，不能用礦物油的密封風(fēng)材料，要考慮他們的相容性。 伺服液壓缸的密封設(shè)計(jì)不能單獨(dú)進(jìn)行，要和支承導(dǎo)向設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行統(tǒng)籌安排。（1）靜密封的設(shè)計(jì)6靜密封的設(shè)計(jì)要確保固定密封處在正常工作壓力的1.5 倍工作壓力下均無(wú)外泄露。靜密封通常選用O 形橡膠密封圈。根據(jù) GB3452.1-92 標(biāo)準(zhǔn)，查通用O 形密封圈系列（代號(hào)G）的內(nèi)徑、截面及公差。由液壓缸裝配草圖確定：選用 633.55 G GB3452.1一個(gè)362.65 G GB3452.1一個(gè)（ 2）動(dòng)密封的設(shè)計(jì)動(dòng)密封的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著伺服液壓缸性能的優(yōu)劣，其設(shè)計(jì)必須結(jié)合支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)統(tǒng)籌進(jìn)行?；钊c缸筒之間用Y 型密封圈。根據(jù)液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)表

12、13-23，查得用 226 編號(hào)的 O 型密封圈 ,其尺寸為 50.393.53.活塞桿與端蓋之間用Y 型密封圈 ,它使雙作用元件具有良好的性能,抗擠壓性好 ,尺寸穩(wěn)定 ,摩擦力小 ,耐磨、耐腐蝕性強(qiáng) .五、支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)伺服液壓缸的支承導(dǎo)向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸 ,相互摩擦 ,產(chǎn)生磨損 ,從而達(dá)到降低摩擦,減少磨損 ,延長(zhǎng)壽命 ,起到導(dǎo)向和支承側(cè)向力的作用.導(dǎo)向環(huán)的特點(diǎn) :1) 避免了金屬之間的接觸 ;2) 具有高的徑向交荷承觸力 ;73) 能補(bǔ)償邊界力 ;4) 具有強(qiáng)耐磨性和高壽命 ;5) 摩擦力小 ;6) 能抑制機(jī)械振動(dòng) ;7) 有良好的防塵效果 ,不

13、允許外界異物嵌入 ;8) 保護(hù)密封件不受過(guò)分?jǐn)D壓 ;9) 導(dǎo)向時(shí)即使無(wú)潤(rùn)滑也沒(méi)有液動(dòng)力方面的問(wèn)題 ;10) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,安裝方便 ;11) 維修費(fèi)用小 .導(dǎo)向環(huán)的作用 :導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圈的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi) ,以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套的同軸度 ,并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力 ,用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向 .根據(jù) 表 24.7-13 查得選用 GST5908-0630 的導(dǎo)向環(huán) .導(dǎo)向套的選用為其導(dǎo)向長(zhǎng)度A=(0.6-1.0)D=(37.8-63)mm,取 A=40mm六：防塵圈的設(shè)計(jì)為防止落入活塞桿的塵埃，隨著活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)被帶進(jìn)端蓋和缸筒內(nèi)，從而使密封件和支承導(dǎo)向環(huán)受到

14、損失和過(guò)早的磨損，所以，伺服液壓缸還設(shè)計(jì)安裝防塵圈。防塵圈的選擇原則：不給伺服液壓缸增加摩擦；不產(chǎn)生爬行；不粘著滯澀；8不磨損活塞桿。防塵圈的選擇不當(dāng)，會(huì)引起摩擦力的增加，將保護(hù)活塞桿表面起潤(rùn)滑作用的粘附性油膜層刮下來(lái)，造成粘附性滲漏，這種滲漏在原理上是允許的。防塵圈的作用：以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。綜上所述，經(jīng)查表13-28（液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè) ），選用丁型無(wú)骨架防塵圈，尺寸為 45mm七：液壓缸材料的選用1、缸筒缸筒材料：常用20、35 和 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。由于缸筒要與法蘭焊接在一起，故選用 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。缸筒和缸蓋的連接方式：法蘭連接

15、；特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易加工、易裝卸，使用廣泛，外形尺寸大，重量大。缸蓋的材料為HT200，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 Ra0.2-0.4um。（1）內(nèi)徑用 H8 的配合；（2）內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（3）內(nèi)表面母線直線度在45.0mm 長(zhǎng)度上，不大于0.03mm；（4）缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑上每100mm 上不大于 0.04mm；（5）缸體和端蓋采用螺紋連接，用內(nèi)六角螺栓。2、活塞活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇，密封形式根據(jù)工件條件而定。3、活塞桿9（1）活塞桿的外端結(jié)構(gòu)活塞桿外端與負(fù)重連接，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作要求而定。（2）活塞桿的內(nèi)端結(jié)構(gòu)活塞桿的內(nèi)端與活塞連接。

16、所有形式均需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)?；钊麠U與活塞之間還需安裝密封，采用緩沖套的螺紋連接。4、活塞桿導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性。外側(cè)裝有防塵圈，防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵和水分帶進(jìn)密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。5、緩沖裝置當(dāng)工作機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，液壓缸有較大的動(dòng)量。為了減少液壓缸在行程終端由于大的動(dòng)量造成的液壓沖擊和噪音，必須采用緩沖裝置。當(dāng)停止位置不要求十分準(zhǔn)確時(shí)，可在回路中設(shè)置減速閥和制動(dòng)閥，也可以在缸的末端設(shè)置緩沖裝置。八：液壓泵的選擇差動(dòng)進(jìn)給：PJFPA215000.3106

17、 0.00141.2MPaA1A20.0016PbPjP1.20.31.5MPaqA1A250.00160.008m30.00013m3minsPp jq 11060.00013 0.13KW工進(jìn) 1：PjF Pb A21500 1.5 106 0.0014 12 105 PaA10.00310PbP20.5MPaq1A110.0030.8 0.0024 m3min0.00004m3sPPjq12 1050.00004 48W0.048KW工進(jìn) 2：q2A120.0031.2 0.0036m33.6 L0.00006 m3minminsPPjq12 1050.00006 0.072KW快退：P

18、jFPb A115000.003 0.5 1051.2MPaA20.0014Pb5MPaqA250.00140.007 m3min0.000117 m3sPPjq1.21060.0001170.1404KW液壓泵的參數(shù)計(jì)算：取進(jìn)油路總壓力損失為P 0.8MPaPp PP 1250.8MP51012.8 10 Pa1因此泵的額定壓力可取 Pr1.2512.8 10516 105 Pa快進(jìn)時(shí)泵的流量為：qvp k q1.1 88.8 Lmin工進(jìn) 1 時(shí)泵的流量為：qvpkq11.12.42.64 L min工進(jìn) 2 時(shí)泵的流量為：qvpkq2 1.1 3.6 3.96 L min根據(jù)上面計(jì)算的壓

19、力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用 YBNAM 型的限壓式變量葉片11泵，排量為 15 mLr，該泵的壓力調(diào)節(jié)范圍為1.4 3.5 MPa ，額定轉(zhuǎn)速 1500 r。min九：電機(jī)的選擇q vn v15 103 1200 0.9 L16.2 Lminmin根據(jù)以上計(jì)算，知道快進(jìn)時(shí)功率最大，故按快進(jìn)時(shí)估算電機(jī)功率。差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，壓力油經(jīng)三位四通閥，二位二通閥1 和二位二通閥 2 進(jìn)入液壓缸大腔，大腔壓力 P1Pj0.96MPa ,由已知條件知P 0.3MPa , 于是泵的出口壓力為Pp1 1.6MPa .總效率0.5。Pp1q11.610616.210 3P10.560864W 0.864KW查手冊(cè)，選用

20、 Y90S-4 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW ，額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min。12課程設(shè)計(jì)小結(jié)兩周的機(jī)電液綜合設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)終于結(jié)束了，雖然很忙碌很疲勞，但感覺(jué)收獲還是蠻大的。為了使液壓缸各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確，我查閱了許多手冊(cè)和參考書(shū)，為我以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了牢固的基礎(chǔ)。我?guī)缀趺刻斓膶Ｗ⒑托羷?，喚回了我?duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的重新認(rèn)識(shí)，對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)的深刻理解，還有一種對(duì)設(shè)計(jì)制圖工作的熱情和認(rèn)真態(tài)度，我的細(xì)心再次發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，我不敢說(shuō)我的這份設(shè)計(jì)圖一定會(huì)得優(yōu)秀，但看著圖紙上的每一個(gè)細(xì)節(jié)，我覺(jué)得沒(méi)有枉費(fèi)這兩周來(lái)的心血。同時(shí)也讓我覺(jué)得大學(xué)里學(xué)到了很多知識(shí)，我的大學(xué)生活沒(méi)有浪費(fèi)。參考文獻(xiàn)1. 楊培元、朱福元。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)北京，機(jī)械工業(yè)出版社19942. 何存興。液壓元件 北京，機(jī)械工業(yè)出版社 19823. 雷天覺(jué)。新編液壓工程手冊(cè)北京，北京理工大學(xué)出版社 20054. 李壽剛。液壓 傳動(dòng) 北京，北京理工大學(xué)出版社 19815. 張利平編著 液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 20066. 許福玲、陳堯明主編 液壓與氣壓傳動(dòng) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社。 200713