目录
一、设计要求——————————————————————-1 题目—————————————————————————1
二、各零部件的设计及验算————————————————-5
1、缸筒设计———————————————————————5
2、法兰设计———————————————————————14
3、活塞设计———————————————————————19
4、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。
⑥、缸筒的加工要求
对于橡胶圈密封，缸筒内径D采用H9/f9级配合，表面粗糙度
R为
a 0.4；
热处理：调质，HB≥240；
缸筒内径D的圆度、圆柱度不大于直径公差的一半，使用活塞环密封时，不大于内径公差之1/3；
缸筒直线度不大于0.03mm(<500mm)；
液压缸端面对于轴线的垂直度不大于0.04mm；
油口的孔口及排气口必须有倒角，不能有飞边、毛刺；
在缸内表面镀30--50μm的铬，外表面刷防腐油漆。
⑦活塞
采用装配式，材料采用耐磨铸铁。
外径的圆度和圆柱度不大于直径公差的一半，f9的公差为87μm；外径对内孔的同轴度不大于公差的一半；
活塞端面与轴线的垂直度按直径每100mm不超过0.04mm；
活塞外径采用f9，内孔采用H9，Ra0.4；
⑨活塞杆
采用45钢，热处理：调质，活塞杆与导向套配合，H9/f9, Ra0.4; 活塞杆与活塞配合，H7/k6,Ra0.8;
配合部分的圆度和圆柱度不大于直径公差的一半，k6:19μm, H7:30μm;
活塞杆轴线的直线度在500mm长度上不大于0.03mm；
与活塞端面相结合的端面垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；二、各零部件的设计及验算
1、缸筒设计
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。
工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算
[]y p D 2δσ≥
(3-14) 式中 δ——液压缸壁厚(m)；
D ——液压缸内径(m)；
y p ——试验压力，取最大工作压力的1.5倍（MPa ）；
[]σ——缸筒材料的许用应力。
无缝45钢管。
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。
所以选取壁厚：δ=8mm
[]mm D P Y 6535360
21005.35.12.=⨯⨯⨯⨯=≥σδ
液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径1D =116mm
2、活塞杆强度校核
取45号钢作为活塞杆材料，抗拉强度600MPa ，屈服强度为360MPa ，活塞杆的安全系数为2—4，取3
设计时，取70mm ，满足强度要求
3、液压缸缸盖固定螺栓直径的校核
液压缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和剪切应力， []mm Z KF d =⨯⨯⨯⨯⨯=≥82.62
420614.310254.12.52.53
1σπ 其中：K —螺纹的拧紧系数，1.25—1.5，取1.4
F —液压缸最大作用力
Z —取6个。
[σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]=σs/n.n 为安全系数，
1.2-
2.5，取2.螺栓取5.8，σs=420MPa 。
选用粗牙螺纹，螺栓螺母M7，螺距为1mm
4、缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖，采用HT200铸铁材料。
无孔时
.t 0433D ≥
有孔时
.t 0433D ≥
式中 t ——缸盖有效厚度(m)；
[]m F
d 630.003/10360102544631=.⨯⨯⨯⨯=≥πσπ
2D ——缸盖止口内径(m)；
0d ——缸盖孔的直径(m)。
无孔时：[]mm P D t y 92.91005.35.1100
433.0433.02=⨯⨯=≥σ 有孔时：[]mm d D D P D t y 11.18)
701001001005.35.1100433.0(433.00222
=- ⨯⨯⨯=-≥（）σ
5、最小导向长度的确定
mm D L H 552
10020100220=+=+≥
取为60mm ；
活塞长度（活塞宽度B ）取： B=（0.6—1）D=0.6x100=60mm
缸盖滑动支承面的长度
mm d l 42706.0)16.0(1=⨯=--= 隔套的长度
82
426060)(211=+-=+-
=B l H C mm
6、缸体长度的确定
液压缸刚体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。
缸体外形长度还要考虑到两端盖的厚度。
一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。
液压缸工作时要完成如下动作，工作行程为100mm 。
快 进50
┏━━━━→┓工 进25
┃ ┗┓工 进25
┃快 退 ┗━━━━→┓
┗━━━━━━━←━━━━━━━━━━┛
即：缸体内部长度100+60+30=290mm
缸体长度≤（20-30）D=（2000-3000）mm
即取缸体长度为350mm
9、液压缸进、出油口尺寸的确定
金属管子内径
mm Q
d 97960
/539011301130.=.=≥ν 取10mm ，管子外径为18mm ，M18X1.5
液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上，本设计布置在缸筒上，进、出油口处的流速5m/min, 不大于5m/s ，油口的连接形式为螺纹连接或法兰连接，采用螺纹联接。
进出油口的尺寸为M18x1.5。
连接方式为螺纹连接。