柱塞式液压缸设计计算说明书

1.1已知数据：

推力载荷：150KN行程：150mm

速度：1mm/sec

安装方式：后法兰

1.2设计内容及完成的工作量

1）根据给定要求完成装配图和所有非标零件图2）完成全部零件三维实体造型，并进行装配3）完成标准件的计算选型

4）完成非标零件精度设计

5）编写设计计算说明书一份

6）原动机经联轴器驱动泵类负载

二、液压缸主要几何尺寸的设计计算 2.1液压缸工作压力的确定 在液压系统中，为了便于液压元件和管路的设计选用，往往将压力分级 2.1压力分级

级别 低压 中压 中高压 高压 超高压 压力范围（MPa ） 0～

2.5

>2.5～8 >8～16 >16～32 >32

2.2液压缸的公称压力系列（GB2346-80）（bar ）

25 40 63 （80） 100 （125） 160

200 250 315 400 500 630 800

依据表2.2所规定的公称压力系列，计算或选择的柱塞缸的公称压力为315bar=31.5MPa

2.2柱塞杆直径的确定 由柱塞式液压缸柱塞外伸时的推力公式：

61110⨯⨯=A P F （2-1）

得：

61110-⨯=P

F

A （2-2）

式中：

1F —液压缸的推力，这里为液压缸载荷(N)

P —工作压力（Mpa ）

1A —柱塞杆的作用面积（2

m ）

2

14d A π= （2-3） 式中：

d —柱塞杆的直径（m ）

将2-3带入2-2得d=0.019m=19mm ，

由柱塞杆的标准系列 取d=32mm

《液压与

气压传动》

P101

2.3液压缸行程

根据设计要求，行程取150mm 2.4柱塞缸内径1D 的确定

查表可得1D =42mm 2.5液压缸外径2D 的确定 查表可得2D =50mm

2.6缸筒壁厚

计算得壁厚δ=(2D -1D )/2=4mm

缸的材料选45钢 2.7缸底壁厚

平行缸底，取缸底无油情况，

[]σy P D h 433.0= （2-7） 式中：

h —缸底厚度（mm ）

D —液压缸内径（mm ）

y P —试验压力（MPa ）,工作压力MPa P 16≤时，P P y 5.1=；工作压力MPa P 16≥时，P P y 25.1= []σ—缸底材料的许用应力（MPa ） 对于：锻钢[]MPa 120~100=σ 铸钢[]MPa 110~100=σ

机械设计手册第五

版第4卷

22-245

钢管[]MPa 110~100=σ

铸铁[]MPa 60=σ 45钢[σ] =120 MPa 将以上数据代入上式得h=10.4mm ，圆整取15mm 。 2.8端盖厚度的确定

依据机械设计手册22.6-66选择活套式法兰缸头， 端盖的厚度： []π

σ)2()

(3b m g m H d d D d d F h ---≥ （2-8）

式中： D —缸筒内径（m ） H d —螺钉孔圆周直径（m ）

m d —作用力圆周直径（m ） b d —螺钉孔直径（m ）

1d —柱塞缸内径（m ）

2d —活塞缸筒与缸体配合的外径（m ）

g D —端盖外径（m ）

F —缸头所受到得最大压力（N ） 首先来计算缸头在最大内压的情况下受到的压力F ： 柱塞的面积是： 1A =2

×

/4D π=0.00142m 缸壁厚度计算中得出最大压强： m ax P =39.375MPa

所以法兰承受的最大压力为： F=1max A P ⨯=55125N

查表得，H d =0.085m ，046.02

2

1

=+=d d d m m ，b d =0.024m ，1d =0.042m ，2d =0.050m ，g D =0.110m ，缸盖的材料为45钢，缸筒材料的许用应力

[σ]=

s

σ/n=360/5=72MPa代入上式；得h=75mm

2.9导向套尺寸的确定

导向套滑动面的长度A，在缸径小于80mm时取

A=（0.6~1.0）D （2-9）

当缸径大于80mm时取

A=（0.6~1.0）d （2-10）

式中：

D—缸筒内径（mm）

d—柱塞杆直径（mm）

由于缸径D=42mm，则A=（0.6~1.0）*42=25.2~42mm

取A=42mm

由于安装与密封原因则套的内径为42mm。

加工要求：导向套与柱塞杆外圆的配合多为H8/f7～H9/f9.

2.10法兰安装方式

采取如图所示的后端法兰安装方式

后端法兰安装方式

2.11密封环

本例中选取静密封的为一般的O型密封圈加挡圈。柱塞杆动密封使用U 形环式组合密封圈，本设计选用d=85mmU形密封圈

2.12防尘圈

查机械设计手册表21-6-28，选用2型特康防尘圈。机械设计手册第五版第4卷表

22.6-62

机械设计手册第五版第5卷

2.13各种主要零件名称和材料

件号名称材料

1 2 3 4 5 6 7

挡板

防尘圈

法兰

套

U形夹织物密封圈

支承环

导套

Q235-F

毛毡

45

ZQSn8-12

橡胶1-4

Q235-F

ZQSn8-12

2.14进出油口大小的确定

液压缸的进出油口，可以布置在端盖或是缸体上。对于活塞杆固定的液压缸可设在活塞杆端部，如果液压缸无专用的排气装置，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进出油口的形式一般选用螺钉或是法兰连接，依据查表可知的当内径为80mm时，可以选用M27x2的螺孔连接。

2.15安装法兰设计

由于

g

D=110mm，查询国家标准法兰（GB9119—2000）可选安装法兰：法兰外径250mm，内径135mm，螺栓孔中心圆直径210mm，螺栓直径18mm，螺栓孔数8，法兰厚度24mm·机械设计手册第五版第5卷表

21-6-25