前言 (3)第一章设计任务书 (4)1．设计题目 (4)2．设计任务 (4)第二章液压缸各部分尽寸计算和结构设计 (5)第一节：计算液压缸的主要结构尺寸 (5)第二节：缸筒壁厚计算 (10)第三节：液压缸结构设计 (14)1．缸体缸的连接形式 (14)2.活塞杆与活塞的连接结构 (16)3.活塞与活塞杆处密封选用 (16)4.液压缸的缓冲装置 (17)5.液压缸的排气装置 (17)第三章液压系统主要参数分析计算 (19)第一节：工况分析 (19)1、液压缸载荷的组成与计算 (19)第二节:初选系统工作压力 (20)第四章液压元件的选择 (22)第一节：液压泵工作压力的泵定 (22)第二节：计算液压缸或液压马达所需流量 (22)第五章拟定液压系统回路 (29)第一节:调速方案拟定 (29)1、进油节流调速回路 (29)2、回油节流调速回路 (30)3、旁路节流调速 (30)第二节:方向控制回路拟定 (32)第三节:液压动力源选择 (33)第四节:液压系统的组合 (34)第五节:绘制液压系统图 (35)第六章、液压系统主要性能估算 (36)第一节：液压系统压力损失 (36)第二节：液压系统发热温升计算 (39)参考文献 (45)中文摘要本设计是依据现场收集的数据资料而进行的液压系统设计，针对原始数据对液压系统的工况进行了分析，并确定了系统的工作压力和主要元件的结构参数。
对液压元件进行了选择，拟定了液压系统图。
对液压缸各部分尺寸进行了计算，各部分结构进行了设计。
关键词：液压系统，工况分析，元件选择，系统图确定，液压缸尺寸计算，结构设计前言现在液压技术在现代工程机械中应用日益广泛，我国的液压工业开始于20世纪50年代，其产品最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖垃机动机和工程机械。
自1964年开始从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压元件生产以形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。
目前，我国机械工业在认真消化，推广从国外引进的先进液压技术的同时，大力研制开发国产液压元件新产品。
加强产品可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准的和执行新的国家标准。
合理调整产品结构。
对一些性能差的不符合国家标准的液压件产品，采取逐步淘汰的措施，可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已进入了一个崭新的历史阶段。
液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。
如果从1795年世界上第一台水压机诞生算起，液压传动已有200多年的历史，然而液压传动的真正推广使用却是近50多年的事，特别是20世纪60年代以后，随着原子能科学，计算机技术的发展，液压系统也得到了很大的发展，渗透至国民经济的各个邻域之中，在工程机械，冶金，军工，农机，汽车，轻纺，船舶，石油，航空和机床工业中，液压技术得到了普遍的应用，当前液压系统正向高压，高速，大功率，高效率，低噪声，低能耗，经久耐用，高度集成化等方向发展，同时，新型液压元件的应用，液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等工作，也日益取得了显著的成果。
通过对液压系统的设计，使我们对液压缸的结构，液压元件的选择，液压回路有了更深刻的理解，同时也使我们对液压系统甚至一般机械系统的设计有了初步的了解。
由于设计水平有限，在设计过程中错误在所难免，望老师指正。
第一章设计任务书1．设计题目20～25TM自升式塔式起重机液压系统设计1、工作原理在建筑施工中塔式起重机用于提升和下放重物，随着建筑物的升高，起重机的塔身逐步升高，起重机的塔身是由一节一节的塔身标准节通过螺栓连接起来的，在塔身升高接入标准节时，需要将标准节接入即起重机上部顶升起来，标准节接入并连接好后，再将顶升起来的起重机上部落下，该任务是由液压系统来完成的。
2、主要参数顶升力：150KN——190KN工作行程：1600mm顶升速度：0.3——0.5m/min2．设计任务1、进行设计计算，确定设计方案，内容包括：1）确定执行元件（液压缸）的主要结构尺寸2）绘制液压系统图3）选择各类元件及辅助元件的型号和规格4）确定系统的主要参数5）设计整机布局第二章液压缸各部分尽寸计算和结构设计第一节：计算液压缸的主要结构尺寸液压缸主要设计参数如图（2—1）图a为液压缸活塞杆工作在受压状态，图b为活塞杆工作在受拉状态。
F WV1图（b）图2—1 液压缸主要设计参数活塞杆受压时 F =mFw= P1A1－ P2A2F W活塞杆受拉时 F =mFwη = P 1A 2 － P 2A 1 式中 A 1 =42D π—无杆腔活塞有效作用面积（m 2）A 2 =4)(22d D -π—有杆腔活塞有效作用面积(m 2)P 1— 液压缸工作腔压力（Pa ）P 2— 液压缸回油腔压力（Pa ）即背压力，其值根据回路具体情况而定初算时可参考表2—1取值， 差动连接时另行考虑。
D — 活塞直径（m ） d —活塞杆直径（m ）表2—1执行元件背压力本设计方案取背压力为0.5MPa 。
一般液压缸在受压状态下工作，其活塞面积为A 1 =122P A P F + 试用上式须事先确定A1和A2的关系或是活塞杆径d 与活塞直径D 的关系，令杆径比φ=d/D 可按表2—2、2—3选取表2—2按工作压力选取d/D表2—3按速比要求确定d/D本设计方案取φ= d/D = 0.7D =）］（P ［P F22114φπ--=］ ［KN )7.01(5.0205.18942--⨯π = 63102273.3110758⨯⨯ = 155.8mm液压缸直径D 和活塞直径d 的计算要按国标规定的有关标准时行圆整，如与标准 液压缸参数相近，最好选用国产相当规模准液压缸，免于自行加工，常用液压缸 内径及活塞杆直径见表2—4、表2—5表2—4常用液压缸内径D （mm ）表2—5 活塞杆直径d(mm)故按表进行圆整本设计取D = 160 mm d = 110 mm当工作速度很低时，还必须按最低速度要求验算液压缸尺寸 A ≥minminV q 式中A —液压缸有效工作面积(m 2)q min —系统最小稳定流量（m 2/S ）在节流调速中取决于回路中所设调速阀的最小稳定流量，容积调速中决定于变量泵的最小稳定流量Vmin —运动机构要求的最小工作速度（m/s ） 从液压元件手册中查q min = 0.05L/min Vmin 为0.3 m/min A =minminV q = 16.7 cm 2而有杆腔有效作用面积为105.98cm 2 无杆腔有效作用面积为200.96cm 2故 A ＜ A 2 ＜A 2 满足稳定性要求a) 压杆稳定性校核对行程与活塞杆直径比L/d ＞10的确 受压柱塞或活塞杆，需要做压杆稳定性验算本设计方案中 L = 1600mm d = 110 mmd L = 1101600 =14.6>10 故需做压杆稳定性校核 稳定性验算如下λ 1 = PE σπ2式中E 为活塞杆材料的弹性模量一般取σp 为材料的许用应力，查材料手册σp 取280MPa故λ 1 =6921028010210⨯⨯π = 86活塞杆可简化成两端铰支杆μ = 1（一端自由，一端刚性固定μ=2、两端铰接μ=1） 截面为圆形 i = AI= 4dλ =ιμL = 4d L μ = 411016001⨯= 58.2i 为惯性半径 μ是安装导向系数 由于λ＜λ 1所以不能用欧拉公式计算临界压力，若用直线公式由表2—6查得优质钢的a 和b 分别是a = 461MPab = 2.568MPa 表2—6 直线公式的系数a 和bδs 为材料屈服强度查材料手册δs 取350MPa λ2=ba S σ- = 568.2350461- = 43.2由上述计算可见活塞杆的柔度λ介于λ1和λ2之间(λ2≤λ≤λ1)是中性柔度压杆,由直线公式求出临界应力为σcr = a － b λ=461－2.568×58.2=311.5MPa 临界压力是Pcr=σcrA=4π (110×10－3)2×311.5×106=2958.8MPa 活塞杆的工作这安全系数为 n=maxP P cr = 5.1898.2958=15.6n st —安全系数一般n st 取 3.5—5 本设计取 n st =5 n ≥n st因此活塞杆满足稳定性要求第二节：缸筒壁厚计算δ=[]σ2max DP Pmax 为试验压力x,当P ＞16MPa 时Pmax 一般取1.25P=1.25×20=25MPa σ是材料许用应力[σ]=nbσb 为材料抗拉强度，查机械设计手册45号钢 σb =600n 为安全系数 n=3.5—5 一般取5 故σ=5600=120 δ==16.7mm参考表2—7固此径圆整后取缸外径为194mm δ=17mm1、缸底厚度计算t （m ）一般情况下液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t 按强度要求可用下式进行近拟计算无孔时 t ≥ 0.433D 2[]σgP有孔时 t ≥ 0.433D2[][]222d D D P -ση本设计为无孔D2为缸底内孔孔径（m ） 式中P 为试验压力图2-2t ≥ 0.433×11056002025.1 ≥21.7 故t 取22mm2、最小导向长度的确定当活塞全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖，滑动支承面中点的距离H 称为最小导向长度，如果最小导向长度过小时将便液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度，对于一般液压缸最小导向长度H 应满足以下要求H ≥20L + 2D式中L 为液压缸最大行程 D 为液压缸的内径 H ≥201600+2160= 160mm 3、缸盖滑动支撑面长度确定一般当缸筒内径D ≤80mm 时导向滑动面长度取 （0.6—1.0）D 当缸筒内径D ＞80mm 时，导向滑动面的长度取（0.6—1.0）d 其中d 为活塞杆直径本设计取b=0.6d=0.6×110=66mm 4、活塞密度确定活塞密度一般为活塞外径的0.6—1.0倍，但也要根据密封材料，导向环的安装沟槽尺寸来决定对长行程的液压缸为了避免负载引起的侧向力，要考虑加长活塞宽度本设计方案中B 取0.7D B=0.7X160=112mmL C B图2-3为保证最小导向长度H ，若过他增大b 和B ，都是不合适的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套来增加H 的值，隔套宽度由最小导向长度决定，隔套不仅能保证最小导向长主，还可以提高导向套和活塞的通用性C = H-21（b+B ） = 160-21（66+112）= 71mm5.缸体内部长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞行程和活塞宽度，以及导向套长度之和，缸体外形长度还要考虑两端盖的厚度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的20—30倍即缸体内部长度为L 内=1600+112+160+71 =1943mm第三节：液压缸结构设计1．缸体缸的连接形式由于要求设计的结构较为简单故采用对焊方式，如图2-4图2-4焊接处的拉应力为σ =ηπ⎪⎭⎫ ⎝⎛-22214DDF×10－6 （ MPa ）式中F 液压缸输出的最大推力N F =4πΦAL 2P φAL —液压缸直径 mP —系统最大工作压力 PaD 1— 液压缸外径 D 2—焊缝底径m η—焊接效率通常0.7式中F 即 F=PA=20MP ×0.02009m 2 =402KN σ=()7.016.0194.0440222⨯-πKN×10－6=60.8MPa σ≤nb σ 查σb 取600MPa n 取安全系数5n b =5600 = 120MPa ＞60.8MPa故该方案可行2.活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞的连接有几种常见的连接方式，分整体式结构和组合式结构，组合式结构又分为螺纹连接，半环连接和锥销连接。