学位论文-—液压榨油机液压系统及液压缸设计.doc

XX大学论文题 目 名 称液压榨油机液压系统及液压缸设计液压榨油机液压系统及液压缸设计 【摘要】液压技术是当前机械工业中普遍采用的传动技术。它是通过能量驱动装置（如液压泵）,将原动机（如电动机）的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭的管道、控制元件等，由执行装置（如液压缸、液压马达）将液体的压力能，转变为机械能以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。作为最典型的液压传动机械，液压机广泛应用于各种压力加工，其中以四柱式液压机最为典型，常用于可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等，也可进行校正、压制及粉末制品的压制工艺。液压机液压系统设计的任务是根据液压机的用途、特点和要求，分析液压系统的工况，确定各阶段的速度、位移、负载。然后利用液压传动的基本原理，拟定合理的液压系统原理图，再经过必要的计算确定液压缸、液压泵的主要参数，然后根据这些参数来确定液压元件的规格和进行液压系统的结构设计，最后对整个设计进行相应的校核，使所有的设计均满足设计要求。系统原理图的拟定和液压缸设计是本课题研究的重点。【关键词】液压技术；液压机；液压系统设计；液压缸Hydraulic system design and Hydraulic cylindersof hydraulic press AbstractHydraulic technology is widely used as the Transmission technology in machinery industry. It is by energy drive device (Such as Hydraulic pumps), transformed original motivation (such as Electric motors) of machinery into the pressure of liquid, then through the closed pipe, control components and so on. Finally, by the Actuators (such as Hydraulic cylinders, Hydraulic motors), the pressure of the liquid can be transformed into mechanical energy, to required of linear or rotary motion that drive the load and the implementing agencies. As the most typical hydraulic transmission machinery, hydraulic machines are widely used in various pressure processing, with the most typical four-post hydraulic press, commonly used plastic material suppressed craft, such as punching, tensile, bending, flanging,sheetor correction,suppression and pressing technology of powder products. Task is based on the hydraulic design of hydraulic system of hydraulic press machine uses, features and requirements, analysis of operating conditions of the hydraulic system, determine the phase velocity, displacement, load of various stages. After through the necessary calculations to determine the main parameters of the hydraulic cylinders, hydraulic pumps. According to these parameters to determine the specifications of the hydraulic components and the structural design of the hydraulic system. Finally, we should check the entire design with the corresponding check, and make all designed to meet the design requirements.The formulation of the system diagram and the hydraulic cylinder design is the focus of this researchproject.Key words: Hydraulic technologies; Hydraulic press; Hydraulic system design;Hydraulic cylinders液压榨油机液压系统及液压缸设计 前言液压机是工业部门广泛使用的压力加工设备，其充分的运用液压传动的优点：与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合、系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使液压技术成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。相对于机械传动技术，液压传动是一门新的技术。而液压机也随着液压传动的发展而不断改进。1654年帕斯卡提出静压传动原理；1795年，英国人Bramah设计出了第一台水压机；1905年，将工作介质由水改为油后，性能得到很大改善；现代液压传动技术与计算机技术、微电子技术和传感技术的紧密结合已发展成为传动、控制和检测组成的一门完整地自动化技术。1绪论1.1 研究背景和选题依据自我国进行改革开放以来，全国人民，自力更生，艰苦奋斗，逐步实现了国家的工业、农业、国防和科学技术现代化，创造了令世人瞩目的成就；在国家走向富裕的同时，广大居民的生活水平也逐渐提高，带动了与之相关的食用油产业的快速发展。作为有着13亿人口的大国来说，食用油产业的发展有着重要的社会意义，它是国民经济的基础，在全面建设小康社会中占有举足轻重的地位，它的一举一动都关系着社会发展的稳定，具有不可替代的支撑、保障作用。近几年以来，随着我国对食用植物油的需求不断增长，国内生产的食用油数量已不能满足居民的日常生活需要，每年需要进口大量的食用油，进口数量折合食用油约1100万吨，占食用油总量的50。巨大的市场缺口与发展前景使得大量的资金与人力投入到这个行业里来，丰富了人民的日常生活。对于重视生活品质的现代人而言，食用油的选择已经不可等闲视之，不但要吃好油，更要吃健康油、绿色油。但处处存在的不法商贩使得这个问题难以解决。只要留心一下相关媒体，各种油脂的掺杂现象、地沟油、回锅油的报道层出不穷，食用油市场出现了空前的信用危机一种可以进行食用油快速加工生产的小型经典模式小榨油坊开始出现。这种既古老又新颖的食用油生产经营方式在我们周边悄然出现，开始占据着越来越重要的市场份额，吸引着众多的消费者前来购买他们生产的食用油。小榨油坊在我国有着悠久的历史。早在14世纪初就有楔式榨油的记载，在清初小榨油坊开始出现，建国后，国家的食用油加工厂大量采用的是 “浸出”法（化学方式）制油的方法2，可以边连续以生产线的形式进行食用油的生产，大大地改善了食用油加工业的规模化, 但是这种生产加工法需要用轻汽油对食用油脂浸出，在加工还会有机化合物的残留, 直接危害着人们的身体健康。国家已颁布国家食用油标准，要求在食用油的外包装上要标明生产方式是压榨生产还是浸出生产。消费者开始注意到这个关系身体健康的方面，选择压榨法生产的食用油的用户也越来越多。小榨油坊在这一时期有了新的意义，经典的现榨现卖的营销模式给市场带来了新的活力。但老式的四柱式榨油机在生产中表现出来的生产周期长，油质低，故障高已不适应现代化食用油生产的需要，市场急需要一种既可以保证质量，又可以现榨现卖，操作简便，故障率低的新型榨油机。1.2液压概况液压传动和机械传动相比，具有很多优点，因此在机械工程中，液压传动被广泛采用。液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，它通过能量转换装置（如液压泵），将原动机（如电动机）的机械能转变为液体的压力能3，然后通过密封管道、控制元件等，由另一能量装置（如液压缸、液压马达）将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。相对机械传动，液压传动式一门新的技术。液压传动起源于1654年帕斯卡提出的静压传动原理，1795年，英国第一台水压机问世，1905年，将工作介质由水改为油后，性能得到很大改善。液压传动的推广应用，得意于19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业。最早成功应用液压传动装置的是舰艇上的炮塔转位器；第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、精度高。功率大的液压传动装置又进一步推动了液压技术的发展；战后，液压技术迅速转向民用，在国民经济的各个行业中逐步得到推广。20世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向着高速、高压、大功率、高效率、低噪音、长寿命、高度集成化、复合化、数字化、小型化、轻量化等方向发展；同时新型液压元件和液压系统的计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术4、可靠性技术、基于绿色制造的水介质传动技术及污染控制方面，也是当前液压技术和研究的方向。我国的液压技术开始于1952年，液压元件最初应用于机床和锻压设备，后来应用于工程机械。1964年我国从国外引进了一些液压元件生产技术，同时自行设计液压产品，经过多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪80年代初期引进美国、日本、德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平上了一个新的台阶。目前，我国已形成门类齐全的标准化、系列化、通用化液压元件系列产品。同时我国在消化、吸收国外先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性以及新技术应用的研究，积极采用新的国际标准，不断调整产品结构，对一些性能差的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术特别是控制技术和计算机技术的发展，液压传动于控制技术将得到进一步发展，应用将更加广泛。液压传动与机械传动、电力传动、气压传动相比具有下列优点：1) 液压传动能在运行中实行无级调速，调速方便且调速范围比较大，可达100：12000：1.2) 在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，且能传递教导的力或扭矩。3) 液压传动工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动、制动和换向。液压传动装置的换向频率，回转运动每分可达500次，往复直线运动可达4001000次。4) 液压传动装置的控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，易于实现自动化，于电气控制配合使用，能实现复杂的顺序动作和远程控制。5) 液压传动装置易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀回油箱。由于采用油液做工作介质，能自行润滑，所以寿命长。6) 液压传动易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计，制造和推广但是液压传动也有一些缺点：1） 液体为工作介质，易泄漏，油液可压缩，故不能用于传动比要求准确的场合。2） 液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率较低，所以不宜作远距离传动。3） 液压传动对油温和负载变化敏感，不宜在低、高温下使用，对污染很敏感。4） 液压传动需要有单独的能源（例液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来。5） 液压元件制造精度高，造价高，所以需组织专业生产。6） 液压传动装置出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。总的来说，液压传动优点较多，缺点正随着生产技术的发展逐步加以克服，因此，液压传动在现代化生产中有着广阔的发展前景。液压传动由于优点5很多，所以在国民经济各部门中都得到了广泛的应用。在各部门应用液压传动的出发点不同：工程机械、压力机械采用的原因是结构简单，输出力量大；航空工业采用的原因是重量轻，体积小。1.3 当前状况当前用物理方法压榨油料的设备主要有两种，一种为螺旋榨油机（图1-1）。1、进料部分 2、齿轮箱部分 3、榨笼部分 4、榨螺部分 5、机架部分图1-1 螺旋榨油机结构图其工作原理为榨油机运转时，经过处理好的油料从料斗进入榨膛。由榨螺旋转使料胚不断向里推进，进行压榨。由于料胚在榨油机的榨膛内是在运动状态下进行的，在榨膛高压的条件下，料胚和榨螺、料胚和榨膛之间产生了很大的摩擦阻力6，这样就能使料胚微料之间产生摩擦，造成相对运动。另一方面，由于榨螺的根圆直径是逐渐增粗，螺距是逐渐减少的，因而当榨螺转动时，螺纹使进料胚即能向前推进，又能向外翻转，同时靠近榨螺螺纹表面的料层还随着榨轴转动。这样在榨膛内的每个料胚微粒都不是等速度，同方向运动，而是在微粒之间也存在着相对运动。由摩擦产生的热量又满足了榨油工艺操作上所必须的热量，有助于促使料胚中蛋白质热变性，破坏胶体，增加了塑性，同时也降低了有的粘性容易析出油来，因而提高了榨油机的出油率，使油料中的油压榨出来，并从圆排缝隙和条排缝隙流出。另一种为液压榨油机（图1-2）。图1-2 液压榨油机液压榨油机属静态制油，具有构造简单、省动力的优点，它可应用于一些零星分散油料（如米糠、野生油料）以及需要保持特殊风味或营养的油料（如可可豆、油橄榄、芝麻等）的磨浆液压制油。此外，还可用于固脂肪或蜡糠的压榨分离。目前市场上的新型液压榨油机，已在各个方面改进了过去了液压榨油机的不足之处，单机用电非常少，占地只有几平米，且与电脑控制器相连，实现了生产的自动化。该种榨油机继续保持了构造简单，使用寿命长的优点，所产的油品香味浓于一般榨油机，且在食用中不起沫，广受消费者的欢迎。螺旋榨油机由于生产过程连续，适用于大批量生产。而生产时原料大多不进行炒制，所生产出的油品香味不够浓郁，另外油品中水分含量相对较高。在农村中由于各家各户都以自产当季花生进行加工，生产量较小。另外位于城镇的榨油坊由于销售仅在周边进行，产量也不是很大，所以螺旋榨油机并不适用。而液压榨油机由于，既能满足批量生产，又能使用于少量的加工所以适应性较强。除去批量大小的限制，现在植物油的加工在压榨前都进行炒制以去除水分，增加油品的浓香度。而炒制后的原料呈现糁状，不适合螺旋榨油机加工而更加适合液压榨油机的加工。在液压榨油机出现之前，市场上的小型榨油机主要以手动螺旋千斤顶作为压榨动力，存在着动力不足、人力消耗大、出油不净等缺点，出油率的高低主要取决于人的力量，具有较大的弊端。液压榨油机以电力带动液压泵以液压传动方式进行压榨，能够克服手动榨油的弊端。目前农村基础设施的建设日益完善，电力已经不再是制约设备选择的一个要素，以电动机为动力的液压榨油机械逐渐成为市场主流7。沂水县擎天榨油设备厂已经在生产液压榨油机械，但是由于设计水平的限制或根本未经设计只是用经验来生产液压榨油机，而存在液压系统有较大缺陷、系统不稳定和液压缸存在不同程度的漏油、压力不足、重量体积过大等诸多问题。从而导致在使用中出现不能正常工作等问题，给使用者带来不便，同时生产厂家为此也要付出很大的维修费用。此项设计属实际运用型设计，按厂家要求以液压系统设计和专用液压元件（液压缸）的设计为主，使设备可靠性有较大提高，同时消除现有设备的一些常见问题。2. 总体方案液压榨油机工作过程划分为“进料预榨压榨卸料”四个过程，在进料时液压缸保持在原位，给料筒和压板间留出足够空间以便物料放进。预榨过程中，液压缸低速下行与物料进行接触，对物料施加一定压力，使油压出。在此阶段随着物料的压实8，压板和物料之间的作用力是逐渐增大的。当榨油机压力达到一定数值（依据系统要求）时能够保持压力稳定，使油能够充分析出。在此过程结束后压板回到原位，此时充分析出油后的物料卸出。为实现以上功能，此液压系统工作循环可划分为：图2-1 液压系统工作循环在下行阶段系统大部分时间是工进阶段，系统的作用力由零慢慢升至最大值，因此在此阶段不必考虑液压缸的变速，以此来达到简化系统、降低成本的目的。在保压延时阶段系统输出最大作用力，整个液压系统的设计也以满足此阶段要求来设计。同时此阶段能够保持压力不会减少，避免系统由于压力下降导致出油不净。压板上行时没有力的输出，在此考虑液压缸能够快速上行，减少等待时间，此阶段的速度通过有杆腔和无杆腔的面积差别来实现快速上行，为减少成本不采用双泵结构。因液压缸竖直安装所以必须考虑原位停止时液压系统能够实现液压缸的自锁，避免不能停留在原位。9为实现上述工作循环，液压缸采用双作用单活塞杆液压缸。液压缸结构设计时，在满足使用要求的同时考虑成本、维修等因素。考虑到工厂实际加工水平及客户实际需要，液压缸结构不必可以追求先进，避免工艺复杂、维修困难。尽量能够做到在现有技术水平下生产出符合要求的液压缸，没有专业知识的客户能够排除一般故障。液压系统设计3.液压系统设计已知液压榨油机工作时最大轴向力为1200KN，运动部件重50KG，下行速度为0.08m/min ，快速上行速度为0.16m/min ,起动转换时间=0.5s 。3.1 液压执行元件的载荷的组成与计算1）工作载荷工作载荷是作用在活塞杆轴线上的挤压力，在此为最大轴向力2） 惯性载荷 （3-1） 运动部件受到的重力（）重力加速度；速度变化量（）起动或制动时间（）则求得惯性载荷为 3）摩擦阻力液压缸密封处的摩擦阻力 ，由于各种缸的密封材质和密封形成不同，难以精确计算，一般估算为： （3-2） （2）其中，液压缸的机械效率，一般取 （3-3） （3）则可求得 通过计算可知由于惯性载荷值很小，在设计计算中忽略不计。液压缸各工作阶段的载荷值见表 1 。表3-1 液压缸各工作阶段载荷值工作循环计算公式载荷 下行59.5保压延时1200快速上行60.463.2 液压系统主要参数计算3.2.1初选系统工作压力此液压系统工作载荷较大，根据机械常用的系统压力知液压机的常用工作压力为2030 。考虑到此设备无需移动、尺寸方面没有限制，考虑到压力太高对泵、缸、阀等元件的材质、密封、知道精度要求太高，为降低成本，选择较低压力，取P=20。103.2.2计算液压缸的主要结构尺寸液压缸有关计算参数见图（3-5）。此设计中液压缸主要承受压力，拉力相对压力极小，所以主要考虑液压缸受压时状态图3-5 液压缸主要参数 活塞杆受压时： （3-4）此系统回油路较短且直接回油箱则背压力 可忽略不计。可求得活塞面积为： （3-5）活塞直径:，取 （3-6）由上行和下行速度之比为，可按速比要求确定 ,查表得。活塞杆直径：,取 无杆腔活塞有效作用面积： 有杆腔活塞有效作用面积： 3.2.3 计算液压缸实际工作压力按照确定出的液压缸的结构尺寸，计算出各工况时液压缸实际工作压力，见表 3-2 。表 3-2 液压缸实际工作压力工况载荷 KN工作压力 计算公式下行59.50.96保压延时120019.5快速上行60.4623.2.4 计算液压缸实际所需流量根据最后确定的液压缸的结构尺寸及运动速度，计算出液压缸实际所需流量，见表 3-3 。表 3-3 液压缸实际所需流量值工况运动速度结构参数流量 计算公式下行0.08保压延时快速上行0.163.3 制定系统方案和拟定液压系统图3.3.1制定系统方案此液压机要求有保压功能，进油回路选择单向阀回路。换向回路选用手动三位四通阀，节省成本。保护装置采用在进油管、有杆腔进（回）油管安装溢流阀，进油路溢流阀保证在压力过高时溢流，与电接点式压力表构成双重保护，防止液压系统压力升高造成系统损坏。有杆腔进(回)油路溢流阀保证当在液压缸上行到位置，而油泵未停止供油时溢流，保护液压缸缸盖不会因承受过高压力而损坏。压力表采用电接点式压力表，可以保证系统由于内泄漏或物料压缩造成压力损失时，自动充油补压，避免系统的压力损失而造成的设备效率下降，同时减少人力。液压系统在整个工作循环中所需油量变化不大，选择用单泵供油，节省成本。113.3.2 拟定液压系统图初步拟定液压系统图如图 3-6 。图 3-6 液压系统图3.4 液压元件的选择3.4.1 液压泵的选择1）液压泵工作压力的确定 (3-7)液压缸的最高工作压力，对本系统。泵到液压缸总的管路损失。有系统图可见，从泵到液压缸之间串联有一个单向阀和一个换向阀，取。液压泵工作压力为： 2）液压泵流量的确定 (3-8) 由工况表可知。取泄漏系数K为1.2。求得液压泵流量：3）选择液压泵的规格选用CBNF306,公称排量为,额定压力为，最高压力为，能够满足系统需求。3.4.2 电动机功率的确定在整个系统工作过程中，保压延时段所需功率较大，电动机的功率按照此阶段选择12。泵的总驱动功率为 (3-9)其中，泵的总效率，一般齿轮泵选为0.7。考虑到保压延时阶段一般时间较短，而电动机一般允许短时间超载25%，这样电动机的功率还可以降低一些，查产品样本可以选择2.2KW的电动机。3.4.3 液压阀的选择根据工作压力和通过阀的流量，本系统的液压阀都选用高压阀。所选阀的规格型号见表 3-4 。表 3-4 液压阀型号序号名称选用规格1单向阀S6A2三位四通手动换向阀DMT033D503高压溢流阀DT02H224低压溢流阀DT02B223.4.4 管道尺寸确定1） 管道内径计算 (3-10)其中，通过管道内的流量（）。 管内允许流速()。一般液压泵吸油管道取0.11.5，液压系统压油管道取36，液压系统回油管道取1.52.6。对此液压系统吸油管道取0.8，压油管道取4，回油管道取2，由于此系统中有部分压、回油管道为同一管道13，则这部分取3。吸油管道：压油管道：回油管道：压、回油管道：为减少材料规格，压油管道和压、回油管道统一取为2） 管道壁厚的计算 (3-11)其中，管道内最高工作压力（）。 管道内径（）。管道材料的许用应力（）。 压油管道： 压、回油管道： 压油管道和压、回油管道可以统一选，既可以减少材料规格还可以有较大的安全系数。吸油管道、回油管道因不承受过高压力15，在此不在计算，而选用常见钢管壁厚。3.4.5 油箱容量的确定根据油箱容量的经验公式 (3-12)其中，液压泵每分钟排出压力有的容积（） 经验系数，一般锻压机械取612，在此取 3.5 液压系统性能验算3.5.1 验算回路中的压力损失本系统较简单，主要验算从液压泵到液压缸回路的压力损失1）沿程压力损失沿程压力损失为进油路的压力损失。此管路长,管内径，通过的流量为 ，选用20号机械系统损耗油，正常运转后有的运动粘度，油的密度。油在管路中的实际流速为 (3-13) (3-14)油在管路中呈现层流流动状态，其沿程阻力系数为： (3-15) 按照公式 (3-16)求得沿程压力损失为：2） 局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失 ，以及通过控制阀的局部压力损失。其中管路局部压力损失相对来说小的多16，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。通过图2，从液压泵到液压缸进油口要经过单向阀和三位四通阀。单向阀的额定流量为，额定压力损失为，三位四通阀的额定流量为，额定压力损失为。通过各阀的局部压力损失之和为 则整个液压系统的压力损失 (3-17)液压泵出口压力： 通过计算可知，泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所以泵的选择是合适的。3.5.2 液压系统发热温升计算1）计算发热功率液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有用功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。对此液压系统主要功率损失有：液压泵的功率损失： (3-18)其中，工作循环周期（） 液压泵的输入功率（） 液压泵的总效率 液压泵的工作时间液压执行元件的功率损失：其中，工作循环周期（）油液流经阀或管路的损失： (3-19)则系统的总的发热功率为： (3-20)2）计算液压系统的散热功率前面初步求得油箱的有效容积为，按求得油箱各边之积： (3-21)取为，为，为。则求得油箱散热面积为： (3-22)油箱的散热功率为： (3-23)其中，油箱散热系数，在通风条件良好时取1517，在此取 油温与环境温度之差，取，可见油箱的散热可以满足系统的散热要求，考虑到管路也可以进行一部分散热，则此系统不必采取其它散热措施。4专用液压元件（液压缸）的设计计算4.1 缸体的设计液压缸缸体常用材料为20、35、45号无缝钢管，考虑到此液压缸缸体和底盖的连接为焊接且缸体需要焊接油嘴，所以选择45号无缝钢管，通过调质处理提高材料的性能。缸盖与缸体的连接采用螺纹连接17。图 4-7 液压缸缸体通过3.2.2 计算液压缸主要结构尺寸，知液压缸缸体的内径。液压缸的行程要求为，考虑到导向套厚度和活塞厚度确定缸体长度为。1）缸筒壁厚的计算此液压缸筒可按中等壁厚进行计算，此时 (4-24)其中，试验压力（），通常取。 缸体材料的许用应力（），对于45号无缝钢管一般取。强度系数，对于无缝钢管，。则可求得缸筒壁厚为：则将缸筒厚度圆整为。缸体外径为： (4-25)2）液压缸油口直径的计算液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度和油口最高液流速度确定，则可求得油口直径： (4-26)则取液压缸油口直径为。油口位置依活塞行程而定，缸底端油口距缸体端面距离为，两油口相距4.2 缸底设计缸底和缸体的联结方式为焊接，此联结具有结构简单、尺寸小、重量轻的特点。考虑到加工要求缸底材料选用45号钢。同时缸底也作为连接部件加工出安装螺栓孔。图 4-8 液压缸缸底此液压缸为平行缸底，且缸底无油孔，则缸底厚度: (4-27)考虑到焊接需要，缸底加工出凸台，凸台直径，于缸体内径配合，以保证加工。因为缸底同时也作为连接法兰，连接与框架之上，考虑连接框架的宽度，取缸底大端直径。缸底上加工出四个螺栓孔供联结螺栓穿过。18由框架宽度可确定四个孔的位置如图 4-9 。图4- 9 螺栓孔位置示意图4.3 活塞设计活塞要求具有高的耐磨性，材料选取HT300，铸造成毛坯后进行加工。图 4-10 液压缸活塞液压缸回程时拉力不大，活塞主要承受单向的压力。在液压缸工作时活塞上承受的最大压力为所以在活塞靠近缸底端采用Yx密封圈进行密封，能够承受的压力。回程时承受的最大压力为，另一端采用O型圈进行密封，在动密封时能承受压力。为保证液压缸可靠性，此设计采用双Yx密封圈进行密封，既能减少内泄漏，又能避免由于一道密封圈损坏时液压缸无法继续工作19。液压缸的尺寸主要依据密封件尺寸确定。通过查机械设计手册可知在活塞直径为时，密封圈沟槽的宽度为，O型圈的沟槽宽度为。密封圈之间间距取，则活塞的厚度为。活塞中间加工出与活塞杆的连接孔，孔直径。4.4活塞杆的设计活塞杆的材料选用45号钢。此液压缸活塞杆直径，所以采用空心杆形式，在保证性能的同时减轻重量。活塞杆总长度依行程和伸出液压缸连接其余工件的长度取。图4-11 液压缸活塞杆此活塞杆有两部分组成，一部分是活塞杆端与活塞的连接部分，采用45号钢加工，另一部分为活塞杆部分采用45号无缝钢管，两者焊接成整体后再进行加工。活塞杆主要以承受压应力为主，活塞杆壁厚依据承受压应力时进行计算。在承受压应力时要保证: (4-28)其中，活塞杆承受最大工作压力（） 活塞杆截面积（） 活塞杆材料屈服极限应力（），此活塞杆材料取45钢 安全系数，在此系统中取则 活塞杆内径活塞杆壁厚，将此厚度圆整为。无缝钢管的长度取为，活塞杆头长度取为。杆头上加工出M56的螺纹用来连接活塞，考虑到内泄漏在活塞与活塞缸连接中加入密封件，因为两者之间相对静止，采用O型圈进行密封，静密封时可承受压力。杆头上与活塞连接部分考虑活塞厚度及连接取，则活塞杆头总长度。4.5 缸盖的设计液压缸回程时受力不大，缸体下部承受的最大压力为，同时缸盖本身也是活塞杆的导向套，所以缸头选用材料为HT200。缸盖与缸体的连接采用螺纹连接20，以减小径向尺寸，减轻重量。图4-12 液压缸缸头缸头同时作为导向套，参考同类型液压缸，取缸头厚度为。其中深入缸体内部长度为。缸头内圆半径依活塞杆取为，深入缸体部分外圆半径依缸体内径取,外露部分外圆半径径依缸体外圆半径取。缸头和活塞杆及缸内径配合部分加工O型圈槽设置O型密封圈，防止泄露。同时缸头外端加工防尘圈槽，避免灰尘随活塞杆进入缸内或划伤活塞杆表面21。4.6 重要连接验算4.6.1 缸盖的连接验算此液压缸的缸底采用焊接结构，焊缝的拉应力为 (4-29)其中，液压缸输出的最大推力（） 液压缸外径（） 焊角宽度（） 焊接效率，通常取 焊缝坡口长度（） 焊缝破口角度（）则查机械设计手册知焊缝许用拉应力一般为基体金属许用拉应力的0.9。则安全系数，符合要求。液压缸缸头采用螺纹连接，缸体螺纹处的拉应力为 (4-30)螺纹处的切应力为 (4-31)其中，螺纹拧紧系数，静载时，取，对此液压缸取 螺纹内摩擦系数，一般取螺纹外径（）螺纹内径（）液压缸内径（）缸体螺丝处所受的拉力则拉应力为切应力为则合成应力为 螺纹材料的许用应力符合要求。4.6.2活塞与活塞杆的联结验算此液压缸活塞和活塞杆采用螺纹联结22，如图 4-13 。图4-13 液压缸活塞与活塞杆联结示意图活塞杆危险截面处的拉应力为切应力为其中，液压缸的输出拉力（）合成应力为活塞杆与活塞肩部表面的压应力其中，活塞上孔的倒角尺寸（），此结构中 活塞杆上的倒角尺寸（）则符合要求。5图形绘制5.1 二维图的绘制5.1.1液压缸装配图的绘制通过前面的设计和校核，确定了个部件的主要尺寸，利用AUTOCAD绘制了液压缸的装配图。5.1.2 液压缸零件图的绘制液压缸的零件图23主要包括缸体、缸底、活塞、活塞杆、缸盖、油嘴的二维零件图。5.2 三维图的绘制5.2.1 液压缸三维装配图的