气缸的设计计算

MＰa
,我们的缸体的材料选择 4５钢， =６0０ MPa， ＝ =１20
n 为安全系数 一般取 n=5; 缸筒材料的抗拉强度(Ｐa） P—缸筒承受的最大工作压力(MPa)。当工作压力 p≤16 ＭPa 时，P=１．5p;
当工作压力 p＞１6 MPa 时，Ｐ=1．2５p 由此可知工作压力０.6 ＭＰa 小于 16 MPa，P＝1.5ｐ=1.５×0.6=0.９ M
Ｐa
=
=0.3mm
参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm
４.１.5 气缸耗气量的计算
Q
=
＝
＝
=1.85/s 4.1.６气缸进排气口直径ｄ０
v—空气流经进排气口的速度，可取ｖ=１0 １5
) 选取ｖ = 12 m/s
由公式
d0 = 2
代入数据得 d0 ＝
14.01４ mm
所以取气缸排气口直径为 15 ｍm Q— —工作压力下输入气缸的空气流量( ）
气缸缸径尺寸系列
８
1
４
8
10
50 63
(90）
0
０
０
源自文库
（1
(1
(２2 ２
(110) 125 ４ 160 ８ 200
30
０） ５
０)
０)
4.1．2 活塞杆直径的确定 由 d=0.3Ｄ 估取活塞杆直径 ｄ=８mm
4.1.３缸筒长度的确定 缸筒长度Ｓ=Ｌ+B＋3０ L 为活塞行程；Ｂ为活塞厚度 活塞厚度Ｂ＝(0.6 1．０)D= 0.７ ２0=１４mｍ 由于气缸的行程 L=50mｍ ，所以Ｓ＝Ｌ＋B+30=８８6 mｍ 导向套滑动面长度 A: 一般导向套滑动面长度 A,在 D<80mm 时,可取 A＝(０.6 1．0）Ｄ；在 D>8
０ｍm 时, 可取 A=（0.6 １.０）ｄ。 所以 A=25mm 最小导向长度 H: 根据经验,当气缸的最大行程为 L,缸筒直径为Ｄ,最小导向长度为:Ｈ
代入数据 即最小导向长度 H
+ =80 mm
活塞杆的长度 l＝Ｌ＋B＋A+8０=８０0+5６＋２5+４0=96１ ｍm
4.１.4 气缸筒的壁厚的确定
E— 材料弹性模量,钢材 Ｅ ＝ 2.1 J— 活塞杆横截面惯性矩(m４)；
1０11 Pa ;
d— 活塞杆的直径（ｍ);
L— 气缸的安装长度为活塞杆的长度为 961ｍm
代入数据得 FK =2.６85
N
因为 = 1.３4 强度校核:
FP0 所以活塞杆的稳定性满足条件；
由公式 d ≥
,n 为安全系数 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉强度(Ｐa)
4５钢的抗拉强度, ＝600 MPa ，
=
＝ 120 MPa
则
= 4．1６ mm < d ,所以强度满足要求；
综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。
气缸的设计计算
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4．1 纵向气缸的设计计算与校核： 由设计任务可以知道,要驱动的负载大小位 140N,考虑到气缸未加载时实际
所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的 影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载 率 β：‫ﻩ‬
由《液压与气压传动技术》表 1１－1:
运动速度 v=3０mｍ/ｓ，取β=0.7，所以实际液压缸的负载大小为:F＝Ｆ 0／β＝200N 4．1.1 气缸内径的确定
D=１.2７ ＝1．２７ F—气缸的输出拉力 N；
＝６6．26mｍ
P —气缸的工作压力 Pa
按照 GB/T2348－1993 标准进行圆整,取Ｄ=20 mｍ
由《液压气动技术手册》可查气缸筒的壁厚 可根据薄避筒计算公式进行计
算: 式中 —缸筒壁厚(m）； D—缸筒内径（m）； P—缸筒承受的最大工作压力（MＰa); —缸筒材料的许用应力（ＭＰａ）; 实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的 7 倍;重型气缸约取
计算值的 20 倍,再圆整到标准管材尺码。 参考《液压与气压传动》缸筒壁厚强度计算及校核
FP0=１６３3Ｎ
FK — 纵向弯曲极限力(N)；
nＫ — 稳定性安全系数,一般取 1．5 4。综合考虑选取 2 K—活塞杆横截面回转半径，对于实心杆Ｋ=ｄ/4
代入数据 Ｋ ＝2５/4=6．２5ｍm
由于细长杆比 ≥ 85
即 FK =
实心圆杆： Ｊ =
式中
Ｌ— 气缸的安装长度 ;
m— 末端系数;选择固定—自由 m = １/4
V---－空气流经进排气口的速度,可取 v=1０ 25
)
4.1.7 活塞杆的校核 由于所选活塞杆的长度 L １０d,所以不但要校核强度校核,还要进行稳定性校 核。综合考虑活塞杆的材料选择４5 钢。 参考《机械设计手册单行本》 由《液压气动技术手册》 稳定性校核:
由公式 式中
FＰ0 ≤ FＰ０— 活塞杆承受的最大轴向压力（N)；