双作用液压缸的设计与控制

中原工学院机电学院

机电系统综合实验

（2016-2017学年第 1 学期）

专业：机械电子工程

题目：可伸缩伺服液压缸

姓名：程方园

学号：2 班级机电131

指导教师：周高峰崔路军

完成日期：2017 年 1 月12 日

机械电子工程系

目录

设计任务书 (3)

1.设计目的与意义 (4)

2. 设计内容和要求 (4)

2.1确定总体方案 (4)

2.2设计内容 (5)

2.3设计要求 (5)

3.设计进度安排 (5)

4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明 (5)

4.1机械设计 (5)

4.1.1液压缸的结构设计 (5)

4.1.2、液压缸的主要技术性能参数的计算 (6)

4.1.4、液压缸主油缸的设计计算 (8)

4.1.5、缸体的材料和技术要求 (11)

4.1.6、活塞杆径的计算与校核 (11)

4.1.7、快速液压缸柱塞直径的计算 (13)

4.1.8、缸盖的设计计算 (13)

4.1.9、液压缸油口的直径计算 (14)

4.1.10、导向套的设计计算 (15)

e．内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，保证润滑条件良好 (15)

4.2液压回路设计 (16)

4.3电路设计 (16)

4.4控制设计 (17)

5. 机电综合课程设计结论 (17)

6.机电综合课程设计的收获、体会和建议 (17)

7. 参考文献 (18)

8.附录 (18)

设计任务书

可伸缩伺服液压缸设计与控制

1.设计目的与意义

油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门。其主要应用有：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，

起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以进一步研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。

2.设计内容和要求

1）理解可伸缩伺服液压缸的功能和工作原理，确定其功能参数；

2）明确可伸缩伺服液压缸的具体结构和控制方式，并给出相关参数；

3）分析和计算可伸缩伺服液压缸机械结构，并确定控制的具体实现。

4）绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸和电气电子线路图；

5）撰写技术说明书

2.1确定总体方案

当下各种液压缸规格品种比较少，主要是因各种机械对液压缸的要求差别太大。比如对液压缸的内径、活塞杆直径、液压缸的行程和连接方式等要求不一样。由于本次液压设计主要是实现立式快速的原则，故选双作用单活塞杆立式快速液压缸的设计。采用焊接连接。

2.2设计内容

可伸缩伺服液压缸设计与控制

液压缸的公称压力为30Mpa

液压缸快进速度为0.2m/s

液压缸的行程为300mm

液压缸回程力为175KN,

2.3设计要求

1）理解可伸缩伺服液压缸的功能和工作原理，确定其功能参数；

2）明确可伸缩伺服液压缸的具体结构和控制方式，并给出相关参数；

3）分析和计算可伸缩伺服液压缸机械结构，并确定控制的具体实现。

4）绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸和电气电子线路图；

5）撰写技术说明书

3.设计进度安排

1）17周：机械设计

2）18周：液压回路设计，电路设计

3）19周：控制电路设计

4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明4.1机械设计

4.1.1液压缸的结构设计

1、缸体与缸的连接

缸体与缸的连接形式较多，有拉杆连接、法兰连接、内半环连接、焊接连接、。在此选用焊接连接。

3、活塞与活塞杆的连接

活塞与活塞杆的连接大多采用螺纹连接结构和卡键连接结构。螺纹连接结构形式简单实用，应用较为普遍；卡键连接机构适用于工作压力较大，工作机械振动较大的油缸。因此从多方面的因素考虑选择螺纹连接结构。

4、液压缸缸体的安全系数

对缸体来说，液压力、机械力和安全系数有关的因素都对缸体有影响。液压缸因压力过高丧失正常工作能力而破坏，往往是强度问题、刚度和定性问题三种形式给表现出来，其中最重要的还是强度问题。要保证缸体的强度，一定要考虑适当的安全系数。

4.1.2、液压缸的主要技术性能参数的计算

1、压力

所谓压力，是指作用在单位面积上的负载。从液压原理可知，压力等于负载力与活塞的有效工作面积之比。

P=F/A(N/m2)

式中：F—作用在活塞上的负载力（N）

A—活塞的有效工作面积（m2）

从上述可知，压力值的建立是因为负载力的存在而产生的，在同一个活塞的有效工作面积上，负载越大，所需的压力就越大，活塞产生的作用力就越大。如果活塞的有效工作面积一定，压力越大，活塞产生的作用力就越大。由此可知：

1、根据负载力的大小，选择活塞面积合适的液压缸和压力适当的液压泵。

2、根据液压泵的压力和负载力，设计和选用合适的液压缸。

3、根据液压缸的压力和液压缸的活塞面积，确定负载的重量。

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。见下表

2、流量

所谓流量是指单位时间内液体流过管道某一截面的体积。对液压缸来说，等于液压缸容积与液体充满液压缸所需时间之比。即：

q=V/t

式中：V—液压缸实际需要的液体体积（L）

t—液体压力充满液压缸缸所需的时间（min）

3、运动速度

运动速度是指单位时间内液体流入液压缸推动活塞（或柱塞）移动的距离，运动速度可表示为：

v=q/A

式中：q—流量（m3/s）

A—活塞活塞受力作用面积（m2）

设定快进速度为0.2m/s

计算运动速度的意义在于：

1、对于运动的速度为主要参数的液压缸，控制流量是十分重要。

2、根据液压缸的速度，可以选用流量合适的液压泵。