液压缸的设计计算2活塞杆的设计与计算
液压缸的设计
目录一、设计要求——————————————————————-1 题目—————————————————————————1二、各零部件的设计及验算————————————————-51、缸筒设计———————————————————————52、法兰设计———————————————————————143、活塞设计———————————————————————194、活塞杆设计——————————————————————21•一、设计一单活塞杆液压缸，工作台快进时采用差动联接，快进、快退速度为5m/min。
当工作进给时外负载为25×103N，背压为0．5MPa，已知泵的公称流量为25L/min，公称压力为6．3MPa，工作行程L=100mm。
•要求：（1）确定活塞和活塞杆直径。
（2）如缸筒材料的[σ]=5×107N/m2，计算筒壁厚。
1、主要设计参数：•（1）外载F=25×103N，背压P2=0.5MPa•（2）工进、快退速度V1= 5m/min。
•（3）泵的公称流量q=25L/min，公称压力为P1=6．3MPa •（4）工作行程L=100mm•（5）缸筒材料的自选（教材仅作参考）2、设计提要①、液压油缸主要参数给定在设计要求中已经提到的参数这里就不再赘述，下面只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数：缸内径：D=100mm；缸外径：D=116mm；1壁厚： =8mm；极限推力：F=25KN；max活塞杆直径：d=70mm；活塞外推流量(快退)：q2 =0.20L/min，快进：q1=0.39L/min说明：液压缸的效率油缸的效率η：本设计不考虑效率②、法兰安装方式螺纹连接③、缓冲机构的选用一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为3.5MP，因此缓冲机构从略。
④、密封装置选用选用Y型密封圈.⑤、工作介质的选用因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。
液压缸设计计算
第一部分 总体计算1、 压力油液作用在单位面积上的压强AFP = Pa式中：F ——作用在活塞上的载荷，N A ——活塞的有效工作面积，2m从上式可知，压力值的建立是载荷的存在而产生的。
在同一个活塞的有效工作面积上，载荷越大，克服载荷所需要的压力就越大。
换句话说，如果活塞的有效工作面积一定，油液压力越大，活塞产生的作用力就越大。
额定压力（公称压力） PN,是指液压缸能用以长期工作的压力。
最高允许压力 P max ，也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。
通常规定为：P P 5.1max ≤ MPa 。
耐压实验压力P r ，是检验液压缸质量时需承受的实验压力，即在此压力下不出现变形、裂缝或破裂。
通常规定为：PN P r 5.1≤ MPa 。
液压缸压力等级见表1。
2、 流量单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积： tVQ = L/min由于310⨯=At Vν L 则 32104⨯==νπνD A Q L/min对于单活塞杆液压缸： 当活塞杆伸出时32104⨯=νπD Q当活塞杆缩回时 32210)(4⨯-=νπd D Q式中：V ——液压缸活塞一次行程中所消耗的油液体积，L ；t ——液压缸活塞一次行程所需的时间，min ； D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m ； ν——活塞运动速度，m/min 。
3、速比液压缸活塞往复运动时的速度之比：22212dD D v v -==ϕ 式中：1v ——活塞杆的伸出速度，m/min ； 2v ——活塞杆的缩回速度，m/min ；D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m 。
计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和是否设置缓冲装置。
速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成因活塞杆太细导致稳定性不好。
4、液压缸的理论推力和拉力活塞杆伸出时的理推力： 6261110410⨯=⨯=p D p A F πN活塞杆缩回时的理论拉力： 62262210)(410⨯-=⨯=p d D p F F πN式中：1A ——活塞无杆腔有效面积，2m ；2A ——活塞有杆腔有效面积，2m ；P ——工作压力，MPa ； D ——液压缸缸径，m ； d ——活塞杆直径，m 。
液压缸的设计计算
液压缸的设计计算液压缸设计计算是液压系统设计的关键部分之一，液压缸通过液压油的压力作用，将液压能转化为机械能。
液压缸的设计需要考虑液压缸的工作条件、负载要求、速度要求等多个因素。
下面是液压缸设计计算的一些关键要点。
液压缸设计前需要明确以下几个参数：（1）负载：液压缸要承受的最大负载。
（2）行程：液压缸的活塞行程，即活塞从一个极限位置到另一个极限位置的移动距离。
（3）速度：液压缸的移动速度要求。
（4）传动方式：液压缸的传动方式有单杆式和双杆式，单杆式主要用于简单操作，而双杆式适用于更复杂的应用场景。
（5）工作压力：液压缸的额定工作压力，一般由液压系统的工作压力决定。
在设计液压缸时，需要进行以下计算和选型：（1）工作压力的计算：根据液压缸所需承受的最大负载和速度要求，计算出液压缸所需的工作压力。
工作压力计算公式为：工作压力=功率÷斜杠(活塞面积×张角因数)活塞面积=π×活塞直径²÷4张角因数根据活塞材料和工作环境选取合适的值。
（2）液压缸尺寸的计算：根据所需承受的最大负载和工作压力，计算出液压缸的尺寸。
液压缸尺寸计算公式为：活塞面积=承受的负载÷工作压力活塞直径=(4×活塞面积÷π)^0.5根据液压缸的类型和具体要求，还需要进行一些其他计算，如活塞杆直径、带式液压缸的带宽和带材厚度的计算等。
（3）液压缸速度的计算：根据液压缸的移动速度要求，结合液压缸的流量特性和阀门的流量系数等参数，计算出所需的液压缸速度。
液压缸速度计算公式为：流量=活塞面积×速度速度=流量÷活塞面积其中，流量需要根据阀门流量系数、压差等因素计算得出。
为了确保液压缸的工作效果和可靠性，设计时还需要考虑液压缸的密封性、液压阀的选型、活塞材料的选择和润滑等方面的计算和选型。
总结起来，液压缸的设计计算包括工作压力的计算、液压缸尺寸的计算以及液压缸速度的计算等。
液压油缸设计计算公式
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,计算的时候经常就是用试验压力,低于16MPa乘以1、5,高于16乘以1、255、油缸行程;6、就是否有缓冲;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。
应该说就是合格与不合格吧？好与合格还就是有区别的。
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:就是指液压缸在无负载状态下的最低工作压力,它就是反映液压缸零件制造与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:就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,也因此它就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/10tV :速度(m/min)S :液压缸行程(m)t :时间(min)液压油缸出力(kgf) F = p × AF = (p × A) －(p×A)( 有背压存在时)p :压力(kgf /cm 2 )泵或马达流量(l/min) Q = q × n / 1000 q :泵或马达的几何排量(cc/rev) n :转速( rpm )泵或马达转速(rpm) n = Q / q ×1000 Q :流量(l / min) 泵或马达扭矩(N、m) T = q × p / 20π非标液压、机电、试验、工控设备开发研制。
液压缸的设计和计算
液压缸设计和计算液压缸的设计和计算液压缸的设计是整个液压系统设计中的一部分,它是在对整个系统进行了工况分析,编制了负载图,选定了工作压力之后进行的; 一、设计依据：1了解和掌握液压缸在机械上的用途和动作要求；2了解液压缸的工作条件；3了解外部负载情况；4了解液压缸的最大行程,运动速度或时间,安装空间所允许的外形尺寸以及缸本身的动作；5设计已知液压系统的液压缸,应了解液压系统中液压泵的工作压力和流量的大小、管路的通径和布置情况、各液压阀的控制情况;6了解有关国家标准、技术规范及参考资料;二、设计原则：1保证缸运动的出力、速度和行程；2保证刚没各零部件有足够的强度、刚度和耐用性；3保证以上两个条件的前提下,尽量减小缸的外形尺寸；4在保证刚性能的前提下,尽量减少零件数量,简化结构；5要尽量避免缸承受横向负载,活塞杆工作时最好承受拉力,以免产生纵向弯曲；6缸的安装形式和活塞杆头部与外部负载的连接形式要合理,尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度,增加缸的稳定性；三、设计步骤：1根据设计依据,初步确定设计档案,会同有关人员进行技术经济分析；2对缸进行受力分析,选择液压缸的类型和各部分结构形式；3确定液压缸的工作参数和结构尺寸；4结构强度、刚度的计算和校核；5根据运动速度、工作出力和活塞直径,确定泵的压力和流量；6审定全部设计计算资料,进行修改补充；7导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计；8绘制装配图、零件图、编写设计说明书;四、液压缸设计中应注意的问题液压缸的设计和使用正确与否,直接影响到它的性能和是否易于发生故障;所以,在设计液压缸时,必须注意以下几点:1、尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载,或在受压状态下具有良好的稳定性;2、考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题;3、正确确定液压缸的安装、固定方式;4、液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计,尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便;5、在保证能满足运动行程和负载力的条件下,应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸;6、要保证密封可靠,防尘良好;五、计算液压缸的结构尺寸1、缸筒内径D 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;液压缸的有效工作面积为…… 24D p F A π== 以无杆腔作工作腔时………… p FD π4=以有杆腔作工作腔时………… 24d p F D +=π 2、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v λ,则 vv Dd λλ1-= 也可根据活塞杆受力状况来确定:受拉力作用时,d =～; 受压力作用时,则有3、缸筒长度L 缸筒长度L 由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定,即：l —— 活塞的最大工作行程；B —— 活塞宽度,一般为～1D ；A —— 活塞杆导向长度,取～D ；M —— 活塞杆密封长度,由密封方式定；C —— 其他长度; 注意：从制造工艺考虑,缸筒的长度最好不超过其内径的20倍;六、强度校核对液压缸的缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径,在高压系统中必须进行强度校核;1、缸筒壁厚校核δ 缸筒壁厚校核分薄壁和厚壁两种情况;当D/δ≥10时为薄壁,壁厚按下式进行校核：δ≥δδδ2[δ]当D/δ＜10时为厚壁,壁厚按下式进行校核：δ≥δ2(√[δ]+0.4δδ[δ]−1.3δδ−1)pt ——缸筒试验压力,随缸的额定压力的不同取不同的值D ——缸筒内径σ——缸筒材料许用应力2、活塞杆直径校核活塞杆的直径d按下式进行校核：3、液压缸盖固定螺栓直径校核液压缸盖固定螺栓直径按下式计算：F ——液压缸负载k ——螺纹拧紧系数～Z ——固定螺栓个数σ——螺栓材料许用应力七、液压缸稳定性校核活塞杆轴向受压时,其直径d一般不小于长度L的1/15;当L/d≥15时,须进行稳定性校核,应使活塞杆承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk ,以免发生纵向弯曲,破坏液压缸的正常工作;Fk 的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及缸的安装方式等因素有关,验算可按材料力学有关公式进行;• 当活塞杆细长比 21/ψψ>k r l 时,则• 当活塞杆细长比21/ψψ≤k r l 且120~2021=ψψl -- 安装长度,其值与安装方式有关；Ψ1 -- 柔性系数,对钢取Ψ1=85；Ψ2 -- 末端系数,由液压缸支承方式决定；E -- 活塞杆材料的弹性模量,对钢取E=× 1011Pa ；J -- 活塞杆横截面惯性矩；A -- 活塞杆横截面面积；f -- 由材料强度决定的实验数值,对钢取f=×108 N ／m2； α--系数,对钢取α=1/5000;rk --活塞杆横截面的最小回转半径；八、缓冲计算液压缸的缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压力,以便用来校核缸筒强度、制动距离是否符合要求;液压缸在缓冲时,缓冲腔内产生的液压能E 1和工作部件产生的机械能E 2分别为：当E 1=E 2时,工作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收,则有九、油缸的试验1.油缸试验压力,低于16MPa乘以工作压力的,高于16乘以工作压力的;2.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；3.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;4.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;。
液压油缸设计计算公式
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1.5，高于16乘以1.255.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/10tV ：速度(m/min)S ：液压缸行程(m)t ：时间(min)液压油缸出力(kgf) F = p × AF = (p × A) －(p×A)( 有背压存在时)p ：压力(kgf /cm 2 )泵或马达流量(l/min) Q = q × n / 1000 q ：泵或马达的几何排量(cc/rev) n ：转速（rpm ）泵或马达转速(rpm) n = Q / q ×1000 Q ：流量(l / min) 泵或马达扭矩(N.m) T = q × p / 20π液压所需功率(kw) P = Q × p / 612管内流速(m/s) v = Q ×21.22 / d 2 d ：管内径(mm)管内压力降(kgf/cm 2 )△P=0.000698×USLQ/d 4U ：油的黏度(cst)S ：油的比重非标液压、机电、试验、工控设备开发研制。
双活塞杆双作用活塞式液压缸结构设计说明
目录1设计的依据、原则和步骤 (3)1.1引言 (3)1.2设计的依据 (3)1.3设计的一般原则 (3)1.4设计的一般步骤 (4)2设计的题目、技术参数、目的和要求 (5)2.1设计题目 (5)2.2设计技术参数 (5)2.3设计目的 (5)2.4设计要求 (5)3液压缸缸体结构形式的确定 (5)3.1结构初型 (5)4液压缸性能参数与结构参数的计算 (6)4.1液压缸工作负载力分析和计算 (6)4.2 液压缸的液压力计算和工作压力的选择 (7)4.3液压缸速度比的确定 (7)4.4液压缸速度计算和流量选择 (7)4.5液压缸综合结构参数及安全系数的选择 (8)5缸筒设计与计算 (8)5.1缸筒与缸盖的连接形式 (8)5.2对缸筒的要求及材料选择 (11)5.3缸筒的计算 (11)5.4缸筒加工的技术要求 (13)5.5缸筒头部法兰厚度 (14)5.6缸筒—缸盖的连接计算 (14)5.7 缸盖的材料和技术要求 (15)5.8缸盖厚度的确定 (15)5.9最小导向长度的确定 (16)5.10缸体长度的确定 (16)6活塞组件设计 (16)6.1活塞设计 (16)6.2活塞与活塞杆的连接结构 (17)6.3活塞杆设计 (17)6.4活塞杆及连接件强度校核 (19)6.5活塞杆液压缸稳定性校核 (20)7液压缸油口和排气装置设计 (21)7.1油口设计 (21)7.2排气装置设计 (22)参考文献 (22)双活塞杆双作用活塞式液压缸结构设计1设计的依据、原则和步骤1.1引言一部现代机器通常由机架、原动机、传动装置和工作机构四个主要部分构成，其中机架为载体，原动机的作用是进行能量形式的转换，为机器提供适当形式的动力，传动装置的作用是进行动力的传递，工作机构即执行机构，其作用是消耗能量而做功。
如果原动机将其他形式的能转换成液压能，执行元件消耗液压能而做功，则称为液压机械或液压机。
液压机械的执行元件即做功元件是液压马达和液压缸。
液压缸计算公式
液压缸计算公式1、液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸的材料选为Q235无缝钢管，活塞杆的材料选为Q235 液压缸内径：p F D π4==?14.34= F ：负载力（N ）A ：无杆腔面积 (2mm )P ：供油压力 (MPa)D ：缸筒内径 (mm)1D ：缸筒外径 (mm)2、缸筒壁厚计算π×／≤≥ηδσψμ1）当δ/D ≤0.08时pD p σδ2max 0＞（mm ） 2)当δ/D=0.08~0.3时maxmax 03-3.2p D p p σδ≥（mm ） 3)当δ/D ≥0.3时-+≥max max 03.14.02p p D p p σσδ（mm ） n bp σσ=δ：缸筒壁厚（mm ）0δ：缸筒材料强度要求的最小值（mm ）m ax p ：缸筒内最高工作压力（MPa ）p σ：缸筒材料的许用应力（MPa ）b σ：缸筒材料的抗拉强度（MPa ）s σ：缸筒材料屈服点（MPa ）n ：安全系数3 缸筒壁厚验算21221s )(35.0D D D PN -≤σ(MPa) D D P s rL 1lg3.2σ≤ PN ：额定压力rL P ：缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa)r P ：缸筒耐压试验压力(MPa)E ：缸筒材料弹性模量(MPa)ν：缸筒材料泊松比 =0.3同时额定压力也应该与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生，即：()rL P PN 42.0~35.0≤(MPa)4 缸筒径向变形量+-+=?ν221221D D D D E DP D r （mm ）变形量△D 不应超过密封圈允许范围5 缸筒爆破压力DD PE b 1lg 3.2σ=(MPa)6 缸筒底部厚度P P D σδmax 21433.0≥（mm ）2D ：计算厚度处直径（mm ）7 缸筒头部法兰厚度PL a d r Fb h σπ)(4-=（mm ） F ：法兰在缸筒最大内压下所承受轴向力（N ） b ：连接螺钉孔的中心到法兰内圆的距离（mm ） a r ：法兰外圆的半径（mm ）L d ：螺钉孔直径如不考虑螺钉孔，则：Pa r Fb h σπ4=（mm ） 8 螺纹强度计算螺纹处拉应力()2214D d KF-=πσ (MPa)螺纹处切应力)(2.033101D d KFd K -=τ (MPa) 合成应力P n στσσ≤+=223 许用应力0sn P σσ=。
简述液压缸主要参数的设计计算过程
摘要:液压缸一般来说是标准件，但有时也需要自行设计。
液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。
本文主要介绍液压缸主要尺寸的计算及强度，刚度的验算方法。
关键词:液压缸缸径活塞杆1确定液压缸结构类型和各部分的连接形式在确定液压缸结构类型和各部分连接形式时，应综合考虑主机的用途、工作条件、液压缸负载的性质和运动要求。
具体如下：①确定液压缸的结构类型、安装方式。
②确定缸体和缸盖的连接形式。
③确定活塞和活塞杆的连接形式。
④确定缓冲装置形式、密封和防尘结构。
2主要零件的材料和技术要求①缸体。
缸体常用材料为20、35、45号无缝钢管制造。
35、45号钢用的较多，并在粗加工后调质。
②活塞。
活塞材料常用耐磨铸铁，在工作压力及冲击载荷较大时采用钢材。
为了避免活塞与缸体直接接触，在活塞上套有聚四氟乙烯或尼龙支承环，以防止活塞划伤缸体表面。
③活塞杆。
有实心和空心两种。
用35、45号钢制造。
为了提高活塞杆的耐磨和防锈性能及抗碰撞能力，常在活塞杆表面高频淬火或火焰淬火（深度0.5～1mm），然后再镀铬（0.03～0.05mm）抛光。
④导向套。
导向套应具有良好的耐磨性能和一定的机械性能，材质不能太硬。
一般用铸铁、黄铜、青铜、尼龙等耐磨材料制成。
3设计输入本文以一小型液压机的工作主缸研究对象，简述了其主要参数、尺寸的确定及强度、稳定性的校核方法过程。
液压机主机概况：①液压机公称力400kN；②液压系统最大工作压力20Mpa；③滑块行程400MM；④压头工进速度10mm/s；⑤压头快进速度40mm/s。
4液压缸主要参数的确定4.1缸径。
由F=P·A·η；F———液压缸负载；P———工作压力；A———液压缸无杆腔面积；η———液压缸效率，按照0.9计算。
得：40×1000×9.8=20×106×A×0.9，求得：A=21778mm2根据A=πD24；D———液压缸缸径，mm。
液压缸的设计与计算
液压缸的缓冲装置
必要性 缓冲原理 缓冲装置类型
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缓冲的必要性
由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞 击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工 精度，甚至使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置 缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。
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∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），
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设计依据
缸工作压力、运动速度、工作条件、
加工工艺及拆 装检修等。
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4、3、2 缸体与端盖的结构设计
缸体与端盖的连接 活塞和活塞杆结构 活塞杆头部的连接 液压缸的缓冲装置 液压缸的排气装置
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缸体与端盖的连接
法兰连接 半环连接 螺纹连接 拉杆连接 焊接连接
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缓冲原理
利用节流方法在液压缸的回油腔产 生阻力，减小速度，避免撞击。
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缓冲装置类型
（1） （2） （3） （4） 圆柱形环隙式缓冲装置 圆锥形环隙式缓冲装置 可变节流槽式缓冲装置 可调节流孔式缓冲装置
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液压缸的排气装置
必要性 排气方法
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排气的必要性
∵ 系统在安装或停止工作后常会渗入空气
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（三）液压缸缸体长度L
原则：由液压缸最大行程、活塞宽 度、活塞杆导向套长 度、活 塞杆密封 长度和特殊要求的 其它长度确定, 为减小加工难 度，一般液压缸缸体长度不 应大于内径的20—30倍。
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三 缸筒壁厚δ
中低压系统，无需校核 确定原则 < 高压大直径时，必须校核δ
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导向长度H≥L/20+D/2 （L为液压缸最大行程） 活塞宽度B =（0、6——1、0）D； A =(0.6—10)D （D<80mm） 导向套滑动面长度A A =(0.6—1)d （D≥80mm） 如装有隔套K时， C = H -（A+B）/2
液压缸的设计
液压缸的设计⽬录⼀、设计要求——————————————————————-1 题⽬—————————————————————————1⼆、各零部件的设计及验算————————————————-51、缸筒设计———————————————————————52、法兰设计———————————————————————143、活塞设计———————————————————————194、活塞杆设计——————————————————————21⼀、设计⼀单活塞杆液压缸，⼯作台快进时采⽤差动联接，快进、快退速度为5m/min。
当⼯作进给时外负载为25×103N，背压为0．5MPa，已知泵的公称流量为25L/min，公称压⼒为6．3MPa，⼯作⾏程L=100mm。
要求：（1）确定活塞和活塞杆直径。
（2）如缸筒材料的[σ]=5×107N/m2，计算筒壁厚。
1、主要设计参数：（1）外载F=25×103N，背压P2=0.5MPa（2）⼯进、快退速度V1= 5m/min。
（3）泵的公称流量q=25L/min，公称压⼒为P1=6．3MPa ?（4）⼯作⾏程L=100mm（5）缸筒材料的⾃选（教材仅作参考）2、设计提要①、液压油缸主要参数给定在设计要求中已经提到的参数这⾥就不再赘述，下⾯只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数：缸内径：D=100mm；缸外径：D=116mm；1壁厚： =8mm；极限推⼒：F=25KN；max活塞杆直径：d=70mm；活塞外推流量(快退)：q2 =0.20L/min，快进：q1=0.39L/min说明：液压缸的效率油缸的效率η：本设计不考虑效率②、法兰安装⽅式螺纹连接③、缓冲机构的选⽤⼀般承压在10MP以上应当选⽤缓冲机构，本次设计中，⼯作压⼒为3.5MP，因此缓冲机构从略。
④、密封装置选⽤选⽤Y型密封圈.⑤、⼯作介质的选⽤因为⼯作在常温下，所以选⽤普通的是油型液压油即可。
液压缸的设计计算
i ' 4 q'/ D i 2 d i 2 （m/s）
F ' D i 2 d i 2 p i '/ 4 D i 2 p 0 / 4 m ' 1 6 0 (N)
4.摆动液压缸
图（a）为单叶片摆动液压缸，其输出扭矩和回转角速度为：
活塞干的直径选择
工作压力ｐ /(MPa)
小于２
２～５
活塞杆直径ｄ
工作压力ｐ/ （ＭＰａ）
（０.２～０.３） Ｄ
５～１０
０.５Ｄ
活塞杆直径ｄ ０.７Ｄ
（2）动力较小的液压设备（如磨床、珩床及研磨类机床等），常根据缸的流量q和 活塞的运动速度V来决定，即
D 4q
v1
D
（3）液压缸的差动连接
单杆活塞液压缸在其左右两腔相互连通并输入压力油时称 之为“差动连接”。
• 不计容积损失时，差动连接缸的伸出速度：
3 q /A 1 A 2 4 q /d 2 (m/s)
• 活塞推力： F 3 p A 1 A 2m d 2 p m / 4 1 6 0 （N）
T bR R 2 1 m pr b 2 dR 1 2 r R 2 2 pm （Nm）
8q D2 d2
b
(1/s)
(3)其他液压缸及特点
• 1.串联液压缸（增力缸）：用于径向尺寸受限制 且要求处理较大的情况
• 2.增压液压缸
pA4D2 pB4d2
（7）选择缸盖的结构形式，计算厚度和强度 （8）审定全部设计计算资料，进行修改补充 （9）选择适当的密封结构，设计缓冲、排气和防尘等装置 （10）绘制装配图和零件图，编制技术文件
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3.4.2活塞杆的设计与计算
活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。
1、活塞杆直径的计算
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：
P ＜5MPa 时，d=0.5～0.55D 5MPa ＜P ＜7MPa 时，d=0.6～0.7D P>7MPa 时，d=0.7D
因为P=1.5MPa ，D=0.066858mm ，故d=0.036771mm 根据下表可知活塞杆直径d=40mm
表3-3活塞杆直径系列mm （GB/T 2348-93）
2、活塞杆强度校核 （1）按强度条件校核 由公式 ]
[4σπF
d ≥
式中 d---活塞杆的直径； F---活塞杆上的作用力；
σ---活塞杆材料许用应力，n
b σσ=，
σ
b
为材料的抗拉强度，n 为安
全系数，一般取4.1≥n 。
由45号钢的许用应力MPa n b 3735
.1560
==
=σσ，N F 5000= 得 m d 00413.0≥，而mm d 40=，故活塞杆强度符合要求。
（2）按弯曲稳定性校核
当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到液压缸支撑点之间的距离d l 10>时，应进行稳定性校核。
按材料力学理论，当一根受压直杆的轴向载荷F 超过临界受压载荷F K 时，即可能失去原有直线状态的平衡，称为失稳，其稳定条件为
n
F
k
k
F ≤
式中 F ---液压缸的最大推力； F K ---液压缸的临界受压载荷；
n k ---稳定安全系数，一般取42-=n k 。
液压缸临界受压载荷F K 与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度以及两端支撑状况有关。
F K 的相关计算如下：
由公式 l
F EJ
n k 2
2π=
式中 l ---活塞杆的计算长度；
n ---端点安装形式系数，两端固定，故4=n ； E---材料的弹性模量，钢材的Pa E 101.211
⨯= ； J---活塞杆的横截面转动惯量，实心杆的64
4
d
J π=。
而10256.17
4
64
-⨯==
d
J π，m l 5.1=，
故kN EJ
n l
F k 2.462
2
==
π，
而kN kN F n
F k
k
55.115=<
=（当n k 取4时）
，
故活塞杆弯曲稳定性符合要求。
3.4.3最小导向长度H 的确定
当活塞杆全部伸出时，从活塞支撑面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。
如果导向长度过短。
将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性。
因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。
对于一般液压缸，最小导向长度应满足下式要求：
2
20D L H +=
式中 L---最大工作行程； D---缸筒内径。
液压缸工作行程的确定：
升降液压缸的最大升起高度为 1.5m ，依据表3-4选取液压缸工作行程为：800mm 。
表3-4液压缸活塞行程参数系列mm （GB/T 2348-80）
故L=0.8m,D=0.08m,代入公式 得：mm D
L H 802
20=+=
活塞宽度B 的计算： mm D B )80~48()0.1~6.0(== 取mm B 60=。
导向套滑动面的长度A,由公式d A )0.1~6.0(=
由前面的数据可知，mm d 40=，故取mm d A 40~24)0.1~6.0(== 取mm A 30=。
中隔圈K 的长度C: 由公式C B A H ++=
2,得：mm B
A H C 352
=+-=。