液压缸课程设计

河南理工大学机械学院

课程设计说明书

题目名称：单柱压力机的液压缸设计

学院：机械与动力工程学院

班级：机电11-1

*名：**

学号： ************

指导教师：***

目录

一、课程设计的目的及要求……………………………………

二、课程设计内容及参数确定…………………………………

三、液压缸主要尺寸的确定………………………………………

四、液压缸的密封设计…………………………………………

五、支承导向的设计……………………………………………

六、防尘圈的设计………………………………………………

七、液压缸材料的选用…………………………………………

八、课程设计总结………………………………………………

九、参考文献………………………………………………………

说明书

一、课程设计的目的

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，如：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，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。

设计要求

1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。

2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式

不必进行推导，但应注明公式中各符号的意义，代入数据得出结果即可。

3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。

4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。

5、绘制液压缸总图；

6、一份设计说明书

二、课程设计内容及所给参数

1、设计参数

主要技术参数：

压力机额定输出力：20吨；

液压缸安装方式：竖直布置，法兰固定； 液压缸行程：250 mm ； 液压缸额定压力：10MPa ； 液压缸背压：1 MPa ； 环境温度：-10～70 ℃。

三、液压缸主要尺寸的确定

1. 液压缸的工作压力主要是根据液压设备的类型来确定的，对于不同用途的液压设备，由于实际的工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。液压缸的工作压力为P=10Mpa 。

2. 液压缸缸筒内径D 的计算

根据已知条件，工作最大负载F=120000N ，工作压力P=10MPa 液压缸内径D 和活塞杆直径d 的确定： 已知: F=120000N, P =10MPa ，

123.6mm 10011200004 46=⨯⨯⨯==

ππP F

D

d=0.75D=0.75×123.6mm=92.7mm 式中：

F — 液压缸的理论作用力，N ；

P — 供油压力，MPa ； d — 活塞杆的直径，m 。 查表得：D= 125mm ,d=100mm

3、液压缸活塞杆直径d 的确定

由已知条件查表（GB/T2348-1993），取d=100mm 选用45号钢查表知，45钢的屈服强度MPa s 355=σ

按强度条件校核：

[]

292355120000

44=⨯

⨯=

≥

πσπF

d

因为由上面的计算所选择的活塞杆直径d=125mm 远大于按强度条件校核的最小直径29mm ，所以计算选择的直径d 符合要求。

4、液压缸壁厚的计算

液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。

本设计按照薄壁圆筒设计，其壁厚按薄壁圆筒公式计算为：

][2σδD

P y ≥

(该设计材料采用无缝钢管)

MPa p y 15015.1=⨯=

[σ]=100MPa

mm

4.90012125

15=⨯⨯≥

δ

式中，D 为缸筒内径；y p 为缸筒试验压力，当缸的额定压力a n MP p 16≤时，取y p =1.5n p ；而当a n MP p 16>时，取y p =1.25n p ；][σ为缸筒材料的许用应力，][σ=n b /σ，b σ为材料抗拉强度，n 为安全系数，一般取

n =5。

由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚：δ=12

5、缸体外径尺寸的计算

缸体外径mm D D 14921212521=⨯+=+≥δ

查机械设计手册：液压缸的外径1D 取160mm ；液压缸的材料为S45；液压缸的产品系列代号为A 型即工程液压缸。

6、液压缸工作行程的确定

由于在液压缸工作时要完成如下的几个动作：

快 进150

┏━━━━→┓工 进50 ┃ ┗┓工 进50

┃快 退 ┗━━━━→┓ ┗━━━━━━━←━━━━━━━━━━┛

即可根据执行机构实际工作的最大长度确定。由上述动作和已知参数可以得出液压缸的工作行程为250mm