液压缸设计计算说明
系统压力为1p =25 MPa
本系统中有顶弯缸、拉伸缸以及压弯缸。
以下为这三种液压缸的设计计算。
一、 顶弯缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F 计算缸筒内径D
根据公式 3.5710D -=⨯ ① 其中，推力F=120KN
系统压力1p =25 MPa 带入①式，计算得D= 78.2mm ，圆整为D = 80 mm
（2）活塞杆直径d 的确定
确定活塞杆直径d 时，通常应先满足液压缸速度或速比的要求，然后再校核其结构强度和稳定性。
若速比为ϕ，则
d = ② 取ϕ=1.6，带入②式，计算得d =48.9mm ，圆整为d =50mm 8050
D d ϕ===1.6 （3）最小导向长度H 的确定
对一般的液压缸，最小导向长度H 应满足
202
L D H ≥+ ③ 其中，L 为液压缸行程，L=500mm
带入③式，计算得H=65mm
（4）活塞宽度B 的确定
活塞宽度一般取(0.6~1.0)B D = ④ 得B=48mm~80mm ，取B=60mm
（5）导向套滑动面长度A 的确定
在D ＜80mm 时，取(0.6~1.0)A D = ⑤ D ＞80mm 时，取(0.6~1.0)A d = ⑥ 根据⑤式，得A=48mm~80mm ，取A=50mm
（6）隔套长度C 的确定 根据公式2
A B C H +=- ⑦ 代入数据，解得C=10mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
缸筒内径确定后，有强度条件确定壁厚δ，然后求出缸筒外径D 1
假设此液压缸为厚壁缸筒，则壁厚1]2D δ= ⑧ 液压缸筒材料选用45号钢。
其抗拉强度为σb =600MPa 其中许用应力[]b
n σσ=，n 为安全系数，取n=5
将数据带入⑧式，计算得δ=8.76mm
故液压缸筒外径为D 1=D+2δ=97.52mm ，圆整后有
D 1=100mm ，缸筒壁厚δ=10mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
按速比要求初步确定活塞杆直径后，还必须满足液压缸的稳定性及其
强度要求。
由液压缸的固定形式，查表得，l/d ＜10，不需要进行稳定性验算。
l/d ＜10时，当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时有
()
[]2214F d d σσπ=≤- ⑨ 式中，d 1为空心活塞杆内径，对实心杆，d 1=0
[σ]为活塞杆材料的许用应力，[]s n σσ=
，s σ为材料的屈服点，安
全系数n=1.4~2
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，s σ=335MPa ，安全系数取n=2,
将数据带入⑨式，计算得，σ=61.1155MPa ≤[]σ
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间 活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。
选用A 型液压缸活塞杆用防尘圈（FA50×58×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y 型橡胶密封圈（Y60×50×8 GB/T10708.1-1989） 活塞上的密封 活塞的密封选用活塞用高低唇Y 型橡胶密封圈（Y80×65×12.5 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间 液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O 型橡胶密封圈（75×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s 时，需要设置缓冲装置。
该顶弯缸最大速度为0.08m/s ，不需要设置和缓冲装置。
二、拉伸缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F计算缸筒内径D
将推力F=60KN，系统压力
p=25 MPa带入①式，计算得D=55.3mm
1
圆整为D=63mm
（2）活塞杆直径d的确定
取ϕ=1.8，带入②式，计算得d=42mm，圆整为d=45mm
（3）最小导向长度H的确定
此缸的行程L=250mm，带入③式，计算得H=44mm
（4）活塞宽度B的确定
根据公式④，有B=37.8mm~63mm，取B=40mm
（5）导向套滑动面长度A的确定
因为D=63mm≤80mm，故根据公式⑤，有A=37.8mm~63mm，取A=40mm
（6）隔套长度C的确定
将A、B、H带入公式⑦，计算得C=4mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
假设此液压缸为厚壁缸筒，液压缸筒材料选用45号钢，抗拉强度为σ
=600MPa，安全系数取n=5。
将以上数据带入⑧式，计算得δ=6.90mm b
故液压缸筒外径为D1=D+2δ=76.8mm，圆整取
D1=80mm，缸筒壁厚δ=8.5mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
由液压缸的固定形式，查表得，l/d＜10，不需要进行稳定性验算。
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，
σ=335MPa，安全系数取n=2,
s
当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时，根据公式⑨，代入数据，计算得
σ=37.7256MPa≤[]σ
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。
选用A型液压缸活塞杆用防尘圈（FA45×53×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y型橡胶密封圈（Y55×45×8 GB/T10708.1-1989）
活塞上的密封活塞的密封选用活塞用高低唇Y型橡胶密封圈（Y63×53×8 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O型橡胶密封圈（58×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s时，需要设置缓冲装置。
该顶弯缸最大速度为0.045m/s，不需要设置和缓冲装置。
三、压弯缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F计算缸筒内径D
将推力F=80KN，系统压力
p=25 MPa带入①式，计算得D=63.8mm
1
圆整为D=63mm
（2）活塞杆直径d 的确定
取ϕ=1.6，带入②式，计算得d =38.57mm ，圆整为d=40mm
（3）最小导向长度H 的确定
此缸的行程L=500mm ，带入③式，计算得H=56.5mm
（4）活塞宽度B 的确定
根据公式④，有B=37.8mm~63mm ，取B=40mm
（5）导向套滑动面长度A 的确定
因为D=63mm ≤80mm ，故根据公式⑤，有A=37.8mm~63mm ，取A=40mm
（6）隔套长度C 的确定
将A 、B 、H 带入公式⑦，计算得C=16.5mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
假设此液压缸为厚壁缸筒，液压缸筒材料选用45号钢，抗拉强度为σb =600MPa ，安全系数取n=5。
将以上数据带入⑧式，计算得δ=6.90mm 故液压缸筒外径为D 1=D+2δ=76.8mm ，圆整取
D 1=80mm ，缸筒壁厚δ=8.5mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
由液压缸的固定形式，查表得，l/d ＞10，需要进行稳定性验算。
对液压缸，其稳定条件为
K K
F F n ≤ ⑩
式中，F 为液压缸的最大推力，F=80KN
F K 为液压缸的临界力 n K 为稳定性安全系数，一般为2~4，取n K =4
将数据带入⑩式，计算得F K ≥320KN
又有柔度为l r μλ=
，其中r =，I 为活塞杆端面的最小惯性矩，4
64d I π=。
查表得，μ=0.5
故有λ=25
而45号钢的对应于屈服极限时的柔度值λs=4613352.568s a b σ--===49.07 λ＜λs ，故为短粗杆，只需满足cr σ＜s σ即可。
cr σ=K F A
==254.65MPa ＜335MPa 液压缸稳定性满足要求。
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，s σ=335MPa ，安全系数取n=2,
当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时，根据公式⑨，代入数据，计算得 σ=63.6620MPa ≤[]σ
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间 活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。
选用A 型液压缸活塞杆用防尘圈（FA40×48×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y 型橡胶密封圈（Y50×40×8 GB/T10708.1-1989）
活塞上的密封活塞的密封选用活塞用高低唇Y型橡胶密封圈（Y63×53×8 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O型橡胶密封圈（58×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s时，需要设置缓冲装置。
该顶弯缸最大速度为0.08m/s，不需要设置和缓冲装置。