雙作用液壓缸的設(shè)計(jì)與控制

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1、 中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院 機(jī)電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn) （2016-2017學(xué)年 第 1 學(xué)期） 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 題 目： 可伸縮伺服液壓缸 姓 名： 程方園 學(xué) 號(hào)： 201300384109 班 級(jí) 機(jī)電131 指導(dǎo)教師： 周高峰 崔路軍

2、 完成日期： 2017 年 1 月 12 日 機(jī)械電子工程系 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 1.設(shè)計(jì)目的與意義 4 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 4 2.1確定總體方案 4 2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 5 2.3設(shè)計(jì)要求 5 3.設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 5 4.機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析、計(jì)算、選用與說(shuō)明 5 4.1機(jī)械設(shè)計(jì) 5 4.1.1液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 4.1.2、液壓缸的主要技術(shù)性能參數(shù)的計(jì)算 6 4.1.4、液壓缸主油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 4.1.5、缸體的材料和技術(shù)要求 11 4.1.6、活塞桿徑的計(jì)算

3、與校核 11 4.1.7、快速液壓缸柱塞直徑的計(jì)算 13 4.1.8、缸蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 4.1.9、液壓缸油口的直徑計(jì)算 14 4.1.10、導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 e．內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，保證潤(rùn)滑條件良好 15 4.2液壓回路設(shè)計(jì) 16 4.3電路設(shè)計(jì) 16 4.4控制設(shè)計(jì) 17 5. 機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)結(jié)論 17 6.機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)和建議 17 7. 參考文獻(xiàn) 18 8.附錄 18 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 可伸縮伺服液壓缸的設(shè)計(jì)與控制 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1） 理解可伸縮伺服液壓缸的功能和工作原理，確定其功能參數(shù)； 2） 明確可伸縮伺

4、服液壓缸的具體結(jié)構(gòu)和控制方式，并給出相關(guān)參數(shù)； 3） 分析和計(jì)算可伸縮伺服液壓缸機(jī)械結(jié)構(gòu)，并確定控制的具體實(shí)現(xiàn)。 4） 繪制可伸縮伺服液壓缸機(jī)械圖紙和電氣電子線路圖； 5） 撰寫技術(shù)說(shuō)明書。 時(shí)間進(jìn)度 1）17周：機(jī)械設(shè)計(jì) 2）18周：液壓回路設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì) 3）19周：控制電路設(shè)計(jì) 主要參考書籍和資料 [1]馮清秀，鄧星鐘等著.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011. [2]劉德全著.Proteus8電子線路設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014. [3]成大先編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. [4]董玉紅徐

5、莉萍編.機(jī)械控制工程基礎(chǔ)（第2版）M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013. [5]秦曾煌著.電工技術(shù)（第7版）[M].北京：高等教育出版社，2009. [6]王成元，夏加寬等著.現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)2014. [7]濮良貴，陳國(guó)定著.機(jī)械設(shè)計(jì)（第9版）[M].北京：高等教育出版社，2015. [8]劉娜李波等著.AutoCadMechanical機(jī)械設(shè)計(jì)入門到精通（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015. 任務(wù)分工 備 注 可伸縮伺服液壓缸設(shè)計(jì)與控制 1.設(shè)計(jì)目的與意義 油缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)

6、動(dòng)和小于360回?cái)[運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，制造容易以及使用維護(hù)方便、低速穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各部門。其主要應(yīng)用有：工程機(jī)械中挖掘機(jī)和裝載機(jī)的鏟裝機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)， 起重機(jī)械中汽車起重機(jī)的伸縮臂和支腿機(jī)構(gòu)，礦山機(jī)械中的液壓支架及采煤機(jī)的滾筒調(diào)高裝置，建筑機(jī)械中的打樁機(jī)，冶金機(jī)械中的壓力機(jī)，汽車工業(yè)中自卸式汽車和高空作業(yè)車，智能機(jī)械中的模擬駕駛艙、機(jī)器人、火箭的發(fā)射裝置等。它們所用的都是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)油缸，即推力油缸。所以進(jìn)一步研究和改進(jìn)液壓缸的設(shè)計(jì)制造，提高液壓缸的工作壽命及其性能，對(duì)于更好的利用液壓傳動(dòng)具有十分重要的意義。 通過(guò)學(xué)生自己獨(dú)立地完成指

7、定的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機(jī)械工程師打好基礎(chǔ)。 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 1）理解可伸縮伺服液壓缸的功能和工作原理，確定其功能參數(shù)； 2）明確可伸縮伺服液壓缸的具體結(jié)構(gòu)和控制方式，并給出相關(guān)參數(shù)； 3）分析和計(jì)算可伸縮伺服液壓缸機(jī)械結(jié)構(gòu)，并確定控制的具體實(shí)現(xiàn)。 4）繪制可伸縮伺服液壓缸機(jī)械圖紙和電氣電子線路圖； 5）撰寫技術(shù)說(shuō)明書 2.1確定總體方案 當(dāng)下各種液壓缸規(guī)格品種比較少，主要是因各種機(jī)械對(duì)液壓缸的要求差別太大。比

8、如對(duì)液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑、液壓缸的行程和連接方式等要求不一樣。由于本次液壓設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)立式快速的原則，故選雙作用單活塞桿立式快速液壓缸的設(shè)計(jì)。采用焊接連接。 2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 可伸縮伺服液壓缸設(shè)計(jì)與控制 液壓缸的公稱壓力為30Mpa 液壓缸快進(jìn)速度為0.2m/s 液壓缸的行程為300mm 液壓缸回程力為175KN, 2.3設(shè)計(jì)要求 1）理解可伸縮伺服液壓缸的功能和工作原理，確定其功能參數(shù)； 2）明確可伸縮伺服液壓缸的具體結(jié)構(gòu)和控制方式，并給出相關(guān)參數(shù)； 3）分析和計(jì)算可伸縮伺服液壓缸機(jī)械結(jié)構(gòu)，并確定控制的具體實(shí)現(xiàn)。 4）繪制可伸縮伺服液壓缸機(jī)械圖

9、紙和電氣電子線路圖； 5）撰寫技術(shù)說(shuō)明書 3.設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 1）17周：機(jī)械設(shè)計(jì) 2）18周：液壓回路設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì) 3）19周：控制電路設(shè)計(jì) 4.機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析、計(jì)算、選用與說(shuō)明 4.1機(jī)械設(shè)計(jì) 4.1.1液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、缸體與缸的連接 缸體與缸的連接形式較多，有拉桿連接、法蘭連接、內(nèi)半環(huán)連接、焊接連接、。在此選用焊接連接。 3、活塞與活塞桿的連接 活塞與活塞桿的連接大多采用螺紋連接結(jié)構(gòu)和卡鍵連接結(jié)構(gòu)。螺紋連接結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單實(shí)用，應(yīng)用較為普遍；卡鍵連接機(jī)構(gòu)適用于工作壓力較大，工作機(jī)械振動(dòng)較大的油缸。因此從多方面的因素考慮選擇螺紋連接結(jié)構(gòu)。

10、 4、液壓缸缸體的安全系數(shù) 對(duì)缸體來(lái)說(shuō)，液壓力、機(jī)械力和安全系數(shù)有關(guān)的因素都對(duì)缸體有影響。液壓缸因壓力過(guò)高喪失正常工作能力而破壞，往往是強(qiáng)度問(wèn)題、剛度和定性問(wèn)題三種形式給表現(xiàn)出來(lái)，其中最重要的還是強(qiáng)度問(wèn)題。要保證缸體的強(qiáng)度，一定要考慮適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)。 4.1.2、液壓缸的主要技術(shù)性能參數(shù)的計(jì)算 1、壓力 所謂壓力，是指作用在單位面積上的負(fù)載。從液壓原理可知，壓力等于負(fù)載力與活塞的有效工作面積之比。 P=F/A(N/m) 式中：F—作用在活塞上的負(fù)載力（N） A—活塞的有效工作面積（m） 從上述可知，壓力值的建立是因?yàn)樨?fù)載力的存在而

11、產(chǎn)生的，在同一個(gè)活塞的有效工作面積上，負(fù)載越大，所需的壓力就越大，活塞產(chǎn)生的作用力就越大。如果活塞的有效工作面積一定，壓力越大，活塞產(chǎn)生的作用力就越大。由此可知： 1、根據(jù)負(fù)載力的大小，選擇活塞面積合適的液壓缸和壓力適當(dāng)?shù)囊簤罕谩? 2、根據(jù)液壓泵的壓力和負(fù)載力，設(shè)計(jì)和選用合適的液壓缸。 3、根據(jù)液壓缸的壓力和液壓缸的活塞面積，確定負(fù)載的重量。 在液壓系統(tǒng)中，為了便于液壓元件和管路的設(shè)計(jì)選用，往往將壓力分級(jí)。見(jiàn)下表1.1所示：表1.1 壓力分級(jí) 級(jí)別 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 壓力范圍（Mpa） 0~2.5 >2.5~5 >8~16 >16~32 >

12、32 本次液壓缸的設(shè)定公稱壓力為30Mpa，由表1.1可知，本此液壓缸屬于高壓。 2、流量 所謂流量是指單位時(shí)間內(nèi)液體流過(guò)管道某一截面的體積。對(duì)液壓缸來(lái)說(shuō)，等于液壓缸容積與液體充滿液壓缸所需時(shí)間之比。即： q=V/t 式中：V—液壓缸實(shí)際需要的液體體積（L） t—液體壓力充滿液壓缸缸所需的時(shí)間（min） 3、運(yùn)動(dòng)速度 運(yùn)動(dòng)速度是指單位時(shí)間內(nèi)液體流入液壓缸推動(dòng)活塞（或柱塞）移動(dòng)的距離，運(yùn)動(dòng)速度可表示為： v=q/A 式中：q—流量（m3/s） A—活塞活塞受力作用面積（m） 設(shè)定快進(jìn)速度為0.2m/s 計(jì)算運(yùn)動(dòng)速度的意義在于： 1

13、、對(duì)于運(yùn)動(dòng)的速度為主要參數(shù)的液壓缸，控制流量是十分重要。 2、根據(jù)液壓缸的速度，可以選用流量合適的液壓泵。 3、根據(jù)液壓缸的速度，可以確定液壓缸的進(jìn)、出油口的尺寸，注塞桿，活塞和活塞桿的直徑。 4、利用活塞桿前進(jìn)和后退的不同速度，可實(shí)現(xiàn)液壓缸的慢速攻進(jìn)和快速退回。 4、速比 速比是指液壓缸活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度之比，因?yàn)樗俣扰c活塞的有效工作面積有關(guān)，速比也是活塞兩側(cè)有效工作面積之比。 式中：D—液壓缸直徑（m） d—活塞桿的直徑（m） 計(jì)算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和決定是否設(shè)置緩沖裝置。速比不宜過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生過(guò)大的背壓或造成活塞桿太細(xì)，

14、穩(wěn)定性不好。值可根據(jù)公稱壓力表值1.3選定 表1.3公稱壓力與速比值 公稱壓力（Mpa） 10 12.5~20 20 速比 1.33 1.46 2 5、推力和拉力 液壓油作用在活塞上的液壓力，對(duì)于雙作用單活塞桿液壓缸來(lái)說(shuō)，活塞桿伸出時(shí)的推力為F： F=A1P106 活塞桿縮回時(shí)的拉力為F： F=Ax10=（D-d）Px10 式中： P—工作壓力（Mpa） D—缸筒內(nèi)徑（m） d—活塞桿直徑（m） 6、行程 液壓缸的活塞行程S，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，主要是按實(shí)際工作需要長(zhǎng)度來(lái)考慮。但是，實(shí)際需要的工作行程并不一

15、定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程，為了計(jì)算行程，應(yīng)首先計(jì)算出活塞桿的最大允許計(jì)算長(zhǎng)度。 L=1.01dx10(cm) 式中： d—活塞桿直徑（cm） P—活塞桿縱向壓縮負(fù)載（N） n—末端條件系數(shù)，可查表求出，依題可知n=1/4 n—安全系數(shù)，n6 根據(jù)液壓缸的各種安裝形式和歐拉公式所確定的活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度及導(dǎo)出行程計(jì)算式。一般情況下，液壓缸看縱向壓縮負(fù)載是知道的，有上式即可大概求出液壓缸的最大允許行程。 設(shè)計(jì)液壓缸的行程為300mm。 4.1.3、液壓缸的基本參數(shù) 1、液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列 液

16、壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括號(hào)內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸 活塞桿外徑尺寸 系列（GB/T2348-1993） 4 5 6 8 1

17、0 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 活塞桿連接螺紋型式按細(xì)牙，規(guī)格和長(zhǎng)度查有關(guān)資料。 液壓缸的行程系列（GB2349－1980） 第一系列 25 50 80 100 125 160 200

18、250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 在設(shè)計(jì)計(jì)算后按1.1.1、1.1.2、1.2.1、1.2.2選用缸徑、桿徑和行程，并驗(yàn)算與要求控制在5%內(nèi) 4.1.4、液壓缸主油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、缸體內(nèi)徑D的計(jì)算 設(shè)計(jì)

19、過(guò)程中，根據(jù)已經(jīng)給出的工作壓力、公稱壓力計(jì)算缸體的內(nèi)徑，對(duì)于雙作用單活塞桿液壓缸的計(jì)算如下： F=PA= P 式中： F---液壓缸的公稱壓力； P---液壓缸的工作壓力； 所以： D = = =0.206mm 根據(jù)（GB/T2348—1993）圓整后取D =220mm 實(shí)際公稱力F=30x10x=949850N1140KN 驗(yàn)算： 所以合理，即D =220mm 2、缸體壁厚的計(jì)算 按厚壁筒計(jì)算，因我們本次設(shè)計(jì)缸體的材料為QT500-7球墨鑄鐵，是脆性材料，則考慮用第一和第二強(qiáng)度理論計(jì)算，又因第二強(qiáng)度理論

20、比第一強(qiáng)度理論更節(jié)省材料，故選用第二強(qiáng)度理論來(lái)計(jì)算： P為試驗(yàn)壓力： 當(dāng)缸的額定壓力P16Mpa時(shí)，P=1.5P 當(dāng)缸的額定壓力P>16Mpa時(shí)，P=1.25P 所以： =1.2530=37.5Mpa =（-1） =(-1)=0.049m 根據(jù)國(guó)標(biāo)GB8713—1988，圓整后取=50mm 3、缸體外徑D1的計(jì)算 D1 = D+2δ 式中： D—缸體內(nèi)徑（參見(jiàn)4.4.1重型機(jī)械表） 所以： D

21、1 = D+2δ=220+250=320mm 根據(jù)重型機(jī)械表4.41，取D1=320mm合理。 4、缸體壁厚的驗(yàn)算 因我們本次設(shè)計(jì)缸體的材料為QT500-7球墨鑄鐵,是脆性材料，采用第二強(qiáng)度理論驗(yàn)算（以能量為依據(jù)）即： ==71.99MPa D=D=0.22=0.317m =71.99Mpa<90MPa 所以液壓缸的壁厚是符合要求的。 5、支承臺(tái)肩處強(qiáng)度計(jì)算 1）支承臺(tái)肩接觸面擠壓應(yīng)力 式中： P=1000KN D3=360mm D1=320mm S=2mm（倒角尺寸） —許用擠壓應(yīng)力，=90Mpa 則：==58.54MPa

22、 90MPa 2）支承臺(tái)肩斷面，從圖可見(jiàn)，臺(tái)肩處斷面上的合成應(yīng)力為彎曲應(yīng)力與拉伸壓力之和。 即： ==90MPa 式中：D3=360mm D2=260mm Ma=T 其中： T===1224889.759(N/m) h=160mm =(D1-D2)=30mm = =0.25(材料泊松比系數(shù)) 鋼： 鑄鐵： 得：=20.58 故Ma=1224889.759x Ma=254831N 4.1.5、缸體的材料和技術(shù)要求 1)缸體材料 選取QT500-7球墨鑄鐵，球墨鑄鐵的各種要求參數(shù)。 2)缸

23、體的技術(shù)要求、精度、表面粗糙度和形位公差要求 a.缸筒的內(nèi)徑可選用H8、H9或H10配合。內(nèi)徑的表面粗糙度：活塞選用橡膠密封件密封，故取0.4~0.1，并進(jìn)行研磨 b．缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度可選8級(jí)或9級(jí)精度 c．缸筒端面的垂直度可選7級(jí)精度 3） 其他技術(shù)要求 a．缸筒內(nèi)徑端部倒角，或倒R3以上的圓角，粗糙度不得過(guò)高，以免裝配時(shí)損傷密封件 b．缸筒外露表面可涂耐油油漆。 c.鑄件不得有砂眼、氣孔、夾渣及組織疏松等缺陷 d.鑄件時(shí)效處理 e.螺紋退刀槽圓角半徑R1 f．在31.5MPa壓力下保壓10min不得有滲漏現(xiàn)象 4.1.6、活塞

24、桿徑的計(jì)算與校核 1、活塞桿徑的計(jì)算 1）用流量定回程速度V 由回程速度V=q/A可計(jì)算出活塞桿直徑d： V回=q/A 根據(jù)（GB/T2348—1993）選取d=200（mm） 注： V—液壓泵的回程速度。 q—液壓泵的額定排量。 A—活塞與活塞桿的環(huán)形面積 2、活塞桿直徑的校核 設(shè)計(jì)中回程力為175KN,根據(jù)計(jì)算實(shí)際回程力校核。 F=PA=P =25x10x=25x10x =166.9KN 驗(yàn)算： 所以合理，即活塞桿直徑為200mm 3、活塞桿的材料和技術(shù)要求 活塞桿是液壓缸傳遞力的主要元件，它必須具有足

25、夠的強(qiáng)度和缸度，以便能承受拉力、壓力、彎曲力、振動(dòng)和沖擊等載荷的作用，同時(shí)還要注意到它多活塞有效工作面積的影響，保證液壓缸達(dá)到所要求的作用力和運(yùn)動(dòng)速度?；钊麠U應(yīng)具有一定的耐磨性。它的端部要選擇適當(dāng)?shù)倪B接形式，并有較好的連接強(qiáng)度，此外還應(yīng)具有較高的尺寸精度、幾何精度和表面光潔度。活塞桿的桿體分為實(shí)心桿和空心桿，本次設(shè)計(jì)選用空心桿。 1）.活塞桿的材料 活塞桿通常選用棒料進(jìn)行加工，此處選用球墨鑄鐵QT600-3。 2）.活塞的技術(shù)要求 A．粗加工調(diào)質(zhì)HB229~285 B．可高頻淬火HRC45~55 C．外圓圓度公差按9、10、11級(jí)精度，圓柱度按8級(jí)，兩外圓跳動(dòng)公差為0.01mm，端

26、面垂直度公差按7級(jí) D．活塞桿表面需鍍硬鉻，鍍層厚度30~50，鍍后拋光 E．工作表面粗糙度。 F、時(shí)效處理 G．不得有影響強(qiáng)度和表面的鑄造缺陷 3）.活塞桿的密封和防塵 （1）、活塞桿的密封 A、在一定工作壓力和溫度下具有良好的密封效果，泄漏小 B、摩擦系數(shù)小，摩擦力均勻，不會(huì)引起運(yùn)動(dòng)零件的爬行或卡死等現(xiàn)象 C、耐磨性好，壽命長(zhǎng)，在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償被密封件的磨損和幾何精度的誤差 D、不損壞被密封件表面 E、耐油性、抗腐蝕性好，不易老化 F、成本低廉，制造容易，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單 G、采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)和尺寸 H、適應(yīng)液壓缸工作條件的特殊要求 所以，其密封裝置移動(dòng)

27、部分選用型聚氨酯密封圈密封；靜止部分選用“O”型橡膠密封圈密封。 4）活塞桿的防塵裝置 液壓缸工作時(shí)常有灰塵、沙粒、鐵屑等污物落在活塞桿上。若將污物帶進(jìn)液壓缸，不僅會(huì)加劇零件的磨損、產(chǎn)生劃痕，而且會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作，因此需要安裝防塵裝置。 因防塵圈能刮掉落在活塞桿上的污物，則按（QZB336—77）選用“防塵圈115聚氨酯Ⅱ—3”型的密封圈。 4.1.7、快速液壓缸柱塞直徑的計(jì)算 根據(jù)由快進(jìn)速度V=q/A可計(jì)算出活塞桿直徑d柱： 根據(jù)(GB/T2348—1993)取d柱=63（mm） 注：V快—快進(jìn)（空載下行）速度。 1、實(shí)際工作壓力的計(jì)算 已知：D1—液壓缸外

28、徑，D1=320（mm） D—液壓缸內(nèi)徑，D=220(mm) d—活塞桿直徑，d=200（mm） 主壓力：p=0.785D2P 回程壓力： 式中 p—液體的工作壓力p=25Mpa 主壓力：p=0.7850.22225106=949.85（KN） 檢驗(yàn)： 等于公稱力的5%，合格。 回程壓力： 檢驗(yàn)： 未超過(guò)額定回程力的5%，合格。 4.1.8、缸蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 缸蓋裝在液壓缸兩端，與缸筒構(gòu)成緊密的油腔。缸蓋、缸底和它們的連接部分都有足夠的強(qiáng)度。 1、缸蓋的結(jié)構(gòu) 缸底與缸筒的連接形式：焊接連接形式 缸頭與缸體的連接形式：焊接連接形式

29、（二）、缸底厚度的計(jì)算 1、缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為平底面且為有孔底時(shí)，其厚度h可以按照下面公式進(jìn)行計(jì)算： 式中：h—缸筒底部厚度，（mm） —油口直徑，（mm） D—液壓缸內(nèi)徑，（mm） —缸筒底部材料的許用應(yīng)力，（90Mpa） P—試驗(yàn)壓力，（Mpa）P=31.25（Mpa） 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：=20mm，計(jì)算如下： （三）、缸蓋的材料和技術(shù)要求 本次所設(shè)計(jì)的液壓缸選用材料為球墨鑄鐵QT500-7,它屬于塑性材料,具有良好的焊接性能,缸筒與缸頭為焊接連接。 1.缸蓋材料 缸頭：此處缸蓋又是導(dǎo)向套，故選用鑄鐵，QT500—7 缸底：缸筒與缸底為螺栓

30、連接，故選用QT500-7 2.缸蓋的技術(shù)要求 A、活塞桿的直徑（缸內(nèi)徑）等各種回轉(zhuǎn)面（不含密封圈）的圓柱度按9級(jí)、10級(jí)或11級(jí)精度 B、缸筒內(nèi)外經(jīng)的同軸度公差為0.03mm C、與液壓缸的配合端面垂直度按7級(jí)精度 D、導(dǎo)向面的表面粗糙度為 E、鑄件時(shí)效處理 F、棱角倒頓 4.1.9、液壓缸油口的直徑計(jì)算 由活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度和油口最高流速而定。 式中： —油口流速（m/min） V—活塞輸出速度（m/min） —液壓缸油口直徑（m） D—液壓缸內(nèi)徑（m） 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)柱塞缸油口取直徑為30mm 根

31、據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)活塞桿油口取直徑為45mm 4.1.10、導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)計(jì)算 導(dǎo)向套對(duì)活塞桿起導(dǎo)向和支承的作用，它要求配合精度高，摩擦阻力小，耐磨性好，能承受活塞桿的壓力、彎曲力以及沖擊振動(dòng)。 1、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 選用易拆導(dǎo)向套，因?yàn)檫@種導(dǎo)向套采用螺釘或螺紋固定在缸蓋上，當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時(shí)，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進(jìn)行。維修方便，并且適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況。 2、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支撐面的中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（H），它應(yīng)滿足下式要求： 式中： L—最

32、大工作行程cm；L=50cm D—液壓缸內(nèi)徑cm；D=22 cm 導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A兩種確定形式： 當(dāng)缸徑小于80時(shí)取：A=（0.6∽1.0）D 當(dāng)缸徑大于80時(shí)?。篈=（0.6∽1.0）d 式中： d---活塞桿直徑(cm) d=20 cm D---液壓缸內(nèi)徑(cm) D=22 cm 活塞寬度B取:B=（0.6∽1.0）D=19.5cm 因?yàn)橐簤焊椎母讖綖?20mm>80mm,則取 A=0.6X20=12 cm 根據(jù)實(shí)際情況考慮: A=985cm B=19.5cm

33、 3、導(dǎo)向套的材料及技術(shù)要求 1.導(dǎo)向套的材料 導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作，也可以選用鑄鐵、球鐵。 2.導(dǎo)向套的技術(shù)要求 a.外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為H8/f7 b.導(dǎo)向套內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多為H9/f9 c.外圓與內(nèi)孔的同軸度誤差不大于0.03 d.形狀誤差不大于公差之半 e．內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，保證潤(rùn)滑條件良好 f．表面粗糙度為 4.2液壓回路設(shè)計(jì) 4.3電路設(shè)計(jì) 按下SB2，繼電器K1得電并自鎖，YA2得電，油缸左腔得油伸出，當(dāng)推動(dòng)活塞的壓力大于溢流閥所設(shè)定的壓力時(shí)，溢流閥導(dǎo)通卸荷，使活塞伸出速度保持一致，工作

34、穩(wěn)定，按下SB3，繼電器K2得電并自鎖，互鎖斷開YA2, YA1得電，油缸右腔得油縮回，當(dāng)推動(dòng)活塞的壓力大于溢流閥所設(shè)定的壓力時(shí)，溢流閥導(dǎo)通卸荷，使活塞伸出速度保持一致，工作穩(wěn)定。按下SB1急停。 4.4控制設(shè)計(jì) 5. 機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)結(jié)論 經(jīng)過(guò)一些列的計(jì)算和繪圖以，達(dá)到設(shè)計(jì)目的的要求。 6.機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)和建議 三周的機(jī)電液綜合設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)終于結(jié)束了，雖然很忙碌很疲勞，但感覺(jué)收獲還是蠻大的。 為了使液壓缸各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確，我查閱了許多手冊(cè)和參考書，為我以后 的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了牢固的基礎(chǔ)。我?guī)缀趺刻斓膶Ｗ⒑托羷冢瑔净亓宋覍?duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的重新

35、認(rèn)識(shí)，對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)的深刻理解，還有一種對(duì)設(shè)計(jì)制圖工作的熱情和認(rèn)真態(tài)度，我的細(xì)心再次發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，我不敢說(shuō)我的這份設(shè)計(jì)圖一定會(huì)得優(yōu)秀，但看著圖紙上的每一個(gè)細(xì)節(jié)，我覺(jué)得沒(méi)有枉費(fèi)這兩周來(lái)的心血。同時(shí)也讓我覺(jué)得大學(xué)里學(xué)到了很多知識(shí)，我的大學(xué)生活沒(méi)有浪費(fèi)。 7. 參考文獻(xiàn) [1]馮清秀，鄧星鐘等著.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011. [2]劉德全著.Proteus8電子線路設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014. [3]成大先編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. [4]董玉紅徐莉萍編.機(jī)械控制工程基礎(chǔ)（第2版）M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013. [5]秦曾煌著.電工技術(shù)（第7版）[M].北京：高等教育出版社，2009. [6]王成元，夏加寬等著.現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)2014. [7]濮良貴，陳國(guó)定著.機(jī)械設(shè)計(jì)（第9版）[M].北京：高等教育出版社，2015. [8]劉娜李波等著.AutoCadMechanical機(jī)械設(shè)計(jì)入門到精通（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015. 8.附錄 液壓缸的裝配總圖 螺紋環(huán) 活塞桿 活塞 缸筒 缸底 導(dǎo)向套 可伸縮伺服液壓缸機(jī)械結(jié)構(gòu)外觀