工程机械用三级液压缸的设计与仿真摘要本课题是工程机械用三级液压缸的设计与仿真，液压缸的设计包括系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。
本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。
最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图，运用solidworks进行运动仿真并分析。
通过对三级液压缸的运动仿真与分析，证明本设计的合理性和可行性。
降低设计成本，减少产品开发时间。
使毕业生进一步熟悉产品设计开发流程，熟练操作设计软件，为其以后工作打下坚实的基础。
关键词：工程机械、三级液压缸、设计、仿真工程机械用三级液压缸的设计与仿真AbstractThis is the subject of construction machinery design and simulation of three hydraulic cylinders including the working pressure of the system is selected, the hydraulic cylinder inner diameter and outer diameter of the piston rod and the piston diameter, diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head, length, buffer device is calculated and the piston rod stability checking. Design and application of the experience design method and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston and piston rod size parameters, check matching bolt, pin. Finally with the drawing software CAD complete hydraulic cylinder assembly drawing,Using solidworks motion simulation and analysisThrough the three cylinder motion simulation and analysis demonstrate that the design is reasonable and feasible. Reduce design costs, reduce product development time. Enables graduates to become more familiar with product design and development process, proficiency in design software for its future work to lay a solid foundation.Key words: Construction machinery、Three hydraulic cylinders、Design、Simulation目录引言 (1)第1章绪论1.1液压缸的发展 (2)1.2液压缸的类型 (2)1.3伸缩液压缸的简介 (2)1.4本设计的主要内容 (4)第2章液压缸工况分析2.1液压缸的类型及安装方式 (5)2.2液压缸的工作压力 (5)2.3液压缸的选材 (5)第3章液压缸主要尺寸的确定3.1二级缸缸筒内径的计算 (6)3.2二级缸缸壁厚度及外径的计算 (7)3.3二级缸缸底厚度 (8)3.4活塞杆直径 (9)3.5活塞直径及活塞厚度 (9)3.6一级缸缸筒内径 (10)3.7一级缸缸筒厚度及外径的计算 (10)3.8一级缸缸底厚度 (10)3.9零级缸缸筒内径及外径的计算 (11)3.10零级缸缸底厚度的计算 (11)3.11第一、二、三及缸缸筒行程 (12)第4章液压缸的结构设计4.1缸筒联接计算 (12)4.2缸盖 (14)4.3活塞及活塞杆 (14)4.4导向环及导向套 (15)4.5密封和防尘 (17)4.6缓冲装置 (17)4.7耳环 (19)第5章液压缸性能验算5.1活塞缸强度及稳定性的验算 (20)5.2二级缸缸筒厚度的验算 (20)5.3以及缸缸筒厚度的验算 (21)第6章液压缸的几何建模及仿真6.1 solidworks软件简介 (22)6.2液压缸实体建模 (22)6.3液压缸的应力分析 (24)6.4分析报告 (26)工程机械用三级液压缸的设计与仿真结论与展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录外文翻译 (31)参考文献题录及摘要 (44)表格清单表2-1 各类液压设备常用的工作压力 (4)表3-1 缸筒内径尺寸系列 (5)表3-2 45号钢各力学性能 (6)表3-3 精密内径尺寸的无缝钢管尺寸系列 (7)表3-4 活塞杆外径尺寸系列 (8)表3-5 常用缸筒外径尺寸 (10)表4-1 缓冲油量推荐表 (17)表6-1 模型信息 (25)表6-2 算例属性 (25)表6-3 单位 (26)表6-4 材料属性 (26)表6-5 夹具 (27)表6-6 载荷 (27)表6-7 网格信息 (27)工程机械用三级液压缸的设计与仿真插图清单图1-1 伸缩式液压缸实图 (3)图1-2 多级液压缸工作原理图 (3)图4-1 缸盖机加工图 (13)图4-2 浮动性导向环 (14)图4-3 导向套结构 (15)图4-4 活塞杆导向套尺寸 (15)图4-5 活塞杆的密封于防尘结构 (16)图4-6 液压缸缓冲装置 (17)图4-7 杆用单耳环安装尺寸 (18)图6-1 三级缸 (21)图6-2 二级缸 (22)图6-3 一级缸 (22)图6-4 零级缸 (23)图6-5 液压缸装配图 (23)图6-6 应力分析 (24)图6-7 位移分析 (24)引言液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。
它结构简单、工作可靠。
用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。
液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。
缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。
液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。
1795年英国约瑟夫·布拉曼在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。
第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。
战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。
本设计中首先对设计产品进行工况分析，进而对其主要参数进行计算并校核，再利用CAD软件绘出产品零件图和总装图，以及solidworks进行机械运动仿真。
solidworks 软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
solidworks软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。
工程机械用三级液压缸的设计与仿真第1章绪论1.1液压缸的发展在发展过程中存在以下问题：液压缸结构传动不能保证严格的传动比；工作过程中常用较多能量损失（摩擦损失、泄露损失等）；对油温的变化比较敏感，它的工作稳定性容易受到温度变化的影响；为了减少泄露，液压元件在制造精度上的要求比较高，因此造价高; 液压传动出故障时不易找出原因，使用和维修要求有较高的技术水平；液压缸的活塞杆在油压的作用下伸出或缩回时，经常出现速度不均匀现象，并有时伴有振动和异响，从而引起整个液压系统的振动，并带动主机其它部件振动等缺点，所以液压缸结构需进一步发展改良，以便适应国家经济发展的需要。
随着社会进步，科学技术的不断发展，液压缸的发展也不断进步，液压缸呈现以下的发展趋势：1、高压化、小型化。
高压化是减少液压缸径向尺寸和减轻重量，并缩小整套液压装置体积的有效途径。
2、新材质、轻量化。
随着高压化、小型化，液压缸的使用环境的考验等，新材质、轻量化也成了解决办法之一。
3、新颖机构复合化。
为了适应液压缸应用范围的扩大，各种新颖结构的液压缸不断出现，如自控液压缸、自锁液压缸、钢缆式液压缸、蠕动式液压缸和复合化液压缸等。
4、高性能、多品种。
5、节能化与耐腐蚀。
1.2液压缸的类型根据常用液压缸的结构类型，可将其分为四种类型：活塞式、柱塞式、伸缩式、摆动式。
1.3伸缩式液压缸简介伸缩式液压缸是可以得到较长工作行程的具有多级套筒形活塞杆的液压缸，伸缩式液压缸又称多级液压缸。
伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。
伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。
伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。
此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。
工作过程：当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。
伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，可获得很长的工作行程，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。
因此，伸出速度有慢变快，相应的液压推力由大变小；这种推力、速度的变化规律，正适合各种自动装卸机械对推力和速度的要求。