1、 第一节：第一节：液压缸的类型液压缸的类型 第二节：第二节：液压缸的结构液压缸的结构 第三节：第三节：液压缸的设计计算液压缸的设计计算教学目标教学目标教学要点教学要点本章习题本章习题教学目标教学目标u 1)掌握各种液压缸的工作原理、基本参数和结构特点掌握各种液压缸的工作原理、基本参数和结构特点等。等。u 2)能合理设计和选用液压缸。能合理设计和选用液压缸。u 3)会进行必要的液压传动装置校核。会进行必要的液压传动装置校核。教学要点教学要点知识要点知识要点掌握程度掌握程度相关知识相关知识 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点液压缸的结构液压缸的结构液压缸的设计计算液压缸的设计计算 了解各种液压缸
2、的类型及特点了解各种液压缸的类型及特点;掌握其不同结构原理和安装特点掌握其不同结构原理和安装特点;熟悉液压缸内压力、流量和运动熟悉液压缸内压力、流量和运动部件运动速度、推力的关系部件运动速度、推力的关系,并能并能灵活计算灵活计算;熟悉常用液压缸的图形熟悉常用液压缸的图形符号符号 熟悉液压缸常见结构形式、特熟悉液压缸常见结构形式、特点和应用点和应用 掌握液压缸的设计步骤、设计掌握液压缸的设计步骤、设计方法和校核方法方法和校核方法 流体力学的基本知识流体力学的基本知识;机机械结构和传动的相关知识械结构和传动的相关知识;液压与气动元件图形符号国液压与气动元件图形符号国家标准家标准;活塞式、柱塞式、活
3、塞式、柱塞式、伸缩式等液压缸的工程应用伸缩式等液压缸的工程应用 缸筒和缸盖、活塞和活塞缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、缓冲装置、排气装置和杆、缓冲装置、排气装置和密封装置的结构和应用密封装置的结构和应用 液压系统设计知识、机械液压系统设计知识、机械结构设计知识结构设计知识第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点 液压缸是将液体的压力能转换成机械能的能量转换装置，液压缸是将液体的压力能转换成机械能的能量转换装置，液压缸是液压系统中重要的执行元件。液压缸是液压系统中重要的执行元件。1.按供油方向分为：单作用式和双作用式。按供油方向分为：单作用式和双作用式。2.按结构型式的不同分为：活塞式、柱
4、塞式、摆动式和按结构型式的不同分为：活塞式、柱塞式、摆动式和伸缩式，其中活塞式应用最广。伸缩式，其中活塞式应用最广。3.按不同的使用压力：按不同的使用压力：中低压缸（额定压力为中低压缸（额定压力为2.56.3MPa）；）；中高压缸（额定压力为中高压缸（额定压力为1016MPa）；）；高压缸（额定压力为高压缸（额定压力为2531.5MPa）。）。第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点一、活塞式液压缸一、活塞式液压缸 1.1.双活塞杆式液压缸：双活塞杆式液压缸：活塞两端都带有活塞杆，分为活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定缸体固定和和
5、活塞杆固定活塞杆固定两种安装形式。两种安装形式。第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点一、活塞式液压缸一、活塞式液压缸 1.1.双活塞杆式液压缸：双活塞杆式液压缸：活塞杆固定安装形式。活塞杆固定安装形式。推力推力速度：速度：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点2.2.单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸 活塞仅有一端带有活塞杆，活塞双向运动可获得不同活塞仅有一端带有活塞杆，活塞双向运动可获得不同的速度和输出力。的速度和输出力。第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点3.连接形式连接形式(1)无杆腔无杆腔进油进油:(2)有杆腔有杆腔进油：进油：(3)差动连接差动
6、连接：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点1.无杆腔进油无杆腔进油（1）连接形式：）连接形式：（2）推力：）推力：（3）速度：）速度：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点2.有杆腔进油有杆腔进油（1）连接形式：）连接形式：（2）推力：）推力：（3）速度：）速度：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点3.差动连接差动连接（1）连接形式：）连接形式：（2）推力：）推力：（3）速度：）速度：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点例题例题第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点例题例题第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型
7、及特点例题例题第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点二、柱塞式液压缸：二、柱塞式液压缸：1.1.连接形式：连接形式：2.2.推力：推力：3.3.输出速度：输出速度：第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点柱塞缸的使用柱塞缸的使用 柱塞式液压缸是单作用的，其回程需要借助自重或弹柱塞式液压缸是单作用的，其回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。为实现其双向运动，常成对使用。簧等其它外力来完成。为实现其双向运动，常成对使用。第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点三、其它类型液压缸三、其它类型液压缸 1.伸缩式液压缸伸缩式液压缸 输出力和速度为：输出力和速度为：
8、第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点 1.伸缩式液压缸伸缩式液压缸 单作用式伸缩缸单作用式伸缩缸 双作用式伸缩缸双作用式伸缩缸第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点2.增压缸增压缸第一节：液压缸的类型及特点第一节：液压缸的类型及特点3.齿条活塞式液压缸齿条活塞式液压缸第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构一、液压缸的典型结构举例：一、液压缸的典型结构举例：单活塞杆单活塞杆，双活塞杆双活塞杆。二、缸筒与缸盖的二、缸筒与缸盖的连接连接：三、活塞和活塞杆的三、活塞和活塞杆的连接连接：四、活塞杆四、活塞杆头部结构头部结构：五、液压
9、缸的五、液压缸的缓冲装置缓冲装置：六、液压缸的六、液压缸的排气装置排气装置：七、液压缸的七、液压缸的密封装置密封装置：第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构二、缸体与端盖的连接二、缸体与端盖的连接a)a)法兰连接法兰连接 b)b)卡环连接卡环连接 c)c)、f)f)螺纹连接螺纹连接 d)d)拉杆连接拉杆连接 e)e)焊接连接焊接连接第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构三、活塞和活塞杆的连接三、活塞和活塞杆的连接a)a)螺纹式连接螺纹式连接 b)b)卡环式
10、连接卡环式连接1 1螺母螺母 2 2、8 8活塞活塞 3 3、9 9活塞杆活塞杆 4 4弹簧卡圈弹簧卡圈 5 5轴套轴套 6 6半环半环 7 7压板压板第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构四、活塞杆头部结构四、活塞杆头部结构第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构五、液压缸的缓冲装置：五、液压缸的缓冲装置：当活塞杆带动质量大的部件运动时，由于惯性大，因当活塞杆带动质量大的部件运动时，由于惯性大，因此当活塞杆运动到液压缸终端时，会与缸盖想碰，而产生此当活塞杆运动到液压缸终端时，会与缸盖想碰，而产生冲击和噪音。且损害部件，为防止危害，应采用缓冲装置。冲击和噪音。且损害部件，为防止危害，应采用缓
11、冲装置。a)节流口可调式节流口可调式 b)节流口可变式节流口可变式 c)环状间隙式环状间隙式1-针形节流阀针形节流阀 2-单向阀单向阀 3-三角沟槽三角沟槽第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构六、液压缸的排气装置：六、液压缸的排气装置：液压缸中不可避免地混入空气，由此会引起活塞运动时液压缸中不可避免地混入空气，由此会引起活塞运动时的爬行和振动，产生噪音，甚至使整个液压系统不能正的爬行和振动，产生噪音，甚至使整个液压系统不能正常工作。排气装置安装在液压缸的最上部位置。常工作。排气装置安装在液压缸的最上部位置。第二节：液压缸的结构第二节：液压缸的结构七、液压缸的密封七、液压缸的密封a)间隙密封
12、间隙密封 b)摩擦环密封摩擦环密封 c)、d)密封圈密封密封圈密封 第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计和计算第三节：液压缸的设计和计算 在分析液压系统的设计内容：分析工况、编制负载图和在分析液压系统的设计内容：分析工况、编制负载图和确定最大负载力（详见第九章第六节）后，综合使用要求确定最大负载力（详见第九章第六节）后，综合使用要求以确定结构类型、安装形式和安装空间，根据负载值、速以确定结构类型、安装形式和安装空间，根据负载值、速度和最大行程决定液压缸的主要尺寸。度和最大行程决定液压缸的主要尺寸。一般来说，液压缸是标准件，可根据标准的产品目录进一般来说，液压缸是
13、标准件，可根据标准的产品目录进行选型，但有时也需要参考有关设计手册自行设计。行选型，但有时也需要参考有关设计手册自行设计。第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算一、液压缸设计准备内容一、液压缸设计准备内容u 1）了解主机用途、工作环境及对液压缸的动作要求。）了解主机用途、工作环境及对液压缸的动作要求。u 2)了解液压缸的运动形态和安装约束条件。了解液压缸的运动形态和安装约束条件。u 3)了解液压缸的负载情况。了解液压缸的负载情况。u 4)了解液压系统的情况。了解液压系统的情况。u 5)了解国家相关技术标准了解国家相关技术标准,收集类似的设计资料作为设收集类似的设计资料作为设计的参考。
14、计的参考。第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算二、液压缸设计步骤二、液压缸设计步骤u 1)根据主机用途及对液压缸的动作要求根据主机用途及对液压缸的动作要求,确定液压缸确定液压缸的结构形式、安装形式及连接方式。的结构形式、安装形式及连接方式。u 2)进行负载分析和运动分析进行负载分析和运动分析,最好作负载图、速度图最好作负载图、速度图和功率图和功率图,使设计参数一目了然。使设计参数一目了然。u 3)根据负载要求根据负载要求,选择液压缸工作压力、液压缸内径选择液压缸工作压力、液压缸内径与活塞杆直径与活塞杆直径,这是液压缸设计的关键一步。这是液压缸设计的关键一步。u 4)进一步确定其他尺
15、寸及结构形式。进一步确定其他尺寸及结构形式。第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算二、液压缸设计步骤二、液压缸设计步骤u 5)根据步骤根据步骤3)和和4)确定的几何尺寸进行图样设计并校确定的几何尺寸进行图样设计并校核有关零件的刚度和强度，步骤核有关零件的刚度和强度，步骤3)5)是一个反复和是一个反复和交错的过程。交错的过程。u 6)审定全部设计资料及其他技术文件审定全部设计资料及其他技术文件,对图样进行修改对图样进行修改与补充。与补充。u 7)绘制液压缸装配图和零件图绘制液压缸装配图和零件图,编写设计计算说明书及编写设计计算说明书及其技术文献。其技术文献。第三节：液压缸的设计计算第三
16、节：液压缸的设计计算三、液压缸工作压力的确定三、液压缸工作压力的确定表表4-1 4-1 不同负载条件下的工作压力不同负载条件下的工作压力负载负载F FkNkN5 55 510101010202020203030303050505050液压缸的工作压力液压缸的工作压力p pMPaMPa0.80.81 11.51.52 22.52.53 33 34 44 45 5557 7第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算四、液压缸内径和活塞杆直径的确定四、液压缸内径和活塞杆直径的确定表表4-2 4-2 各类机械常用的工作压力各类机械常用的工作压力设备类型设备类型机机 床床农业机械农业机械小型工程机
17、械小型工程机械工程机械中的工程机械中的辅助机构辅助机构压力机重型机压力机重型机械械起重运输机械起重运输机械船舶起货机船舶起货机大中型挖掘机大中型挖掘机磨床磨床组合机床组合机床车车镗镗铣铣拉床拉床龙门刨龙门刨床床工作压力工作压力p pMPaMPa0.80.82 23 35 52 24 410101010161620203232第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算五、液压缸主要尺寸确定五、液压缸主要尺寸确定 1.缸筒内径缸筒内径D按前面的公式计算后圆整。按前面的公式计算后圆整。2.活塞杆直径活塞杆直径d可按受力情况初选，然后根据校核最后可按受力情况初选，然后根据校核最后确定。确定。表表
18、4-4 4-4 活塞杆直径的选取活塞杆直径的选取活塞杆受力情况活塞杆受力情况工作压力工作压力p pMPaMPa活塞杆直径活塞杆直径d d受受 拉拉d d=(0.3=(0.30.5)0.5)D D受压及拉受压及拉p p55d d=(0.5=(0.50.55)0.55)D D受压及拉受压及拉5 5p p77d d=(0.6=(0.60.7)0.7)D D受压及拉受压及拉p p7 7d d=0.7=0.7D D第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算导向长度：导向长度：活塞宽度：活塞宽度：导向套滑动面长度：导向套滑动面长度：活塞杆长度根据液压缸最大行程而定。活塞杆长度根据液压缸最大行程而定。为液压缸最大行程LDLH220DB0.16.0 mmDDA806.16.0六、液压缸其它尺寸确定六、液压缸其它尺寸确定第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算七、液压缸的强度和刚度校核七、液压缸的强度和刚度校核1.活塞杆强度计算活塞杆强度计算 214Fdd kknFF 2yp D 5.2sKFdZ2.活塞杆刚度计算：活塞杆刚度计算：4.螺栓强度校核：螺栓强度校核：3.液压缸壁厚的校核液压缸壁厚的校核习题习题第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算习题习题第三节：液压缸的设计计算第三节：液压缸的设计计算
