HSG焊接式连接液压缸结构设计.doc

摘 要
液压缸是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件,它主要是用来输出直线运动。
液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 
本文对液压缸参数化设计方法进行深入系统的研究,建立液压缸CAD原型软件系统,主要研究成果如下: 1.系统分析液压缸工作原理的基础上,归纳了液压缸的工作形式及主要安装形式。在分析液压缸主要部件结构特点的基础上,建立了基于装配的面向对象液压缸产品设计模型; 2.研究面向制造的产品特征建模技术,基于产品建模方法和面向对象技术,建立了基于特征的液压缸产品模型。研究了适用于液压缸参数化设计的标准件库建模方法及数据库建模技术,并据此建立了液压缸参数化数据库模型及基于装配的液压缸参数化模型; 3.建立液压缸参数化CAD系统模型,基于商用CAD软件,开发了液压缸参数化CAD软件原型系统。

关键词：液压缸；液压泵；液压传动；液力传动

Abstract
Hydraulic cylinders are one of the hydraulic action components, which are widely used to transfer hydraulic power produced by pump to mechanical power with the manner of straight movement.
Hydraulic transmission hydraulic transmission and are based on the liquid as energy transfer medium to the drive. Mainly the use of hydraulic fluid to transmit pressure to energy; and hydraulic transmission is mainly used to transfer the kinetic energy of liquid energy. As a result of hydraulic many prominent advantages, therefore, it is widely used in machine building, construction, petrochemical, transportation, military equipment, mine metallurgy, light industry, agricultural, fisheries, forestry and so on. At the same time, also be applied to aerospace, marine development, nuclear engineering and earthquake prediction in various fields of engineering and technology.
In this paper, the parameters of the hydraulic cylinder design of the system to conduct in-depth research, the establishment of hydraulic cylinder CAD prototype software system, the main research results are as follows: 1. The working principle of hydraulic cylinder systems analysis on the basis of summed up the work of the form of hydraulic cylinder and the major form of installation. Analysis of hydraulic cylinders in the structural characteristics of the main components on the basis of the assembly based on object-oriented model of product design of hydraulic cylinder; 2. Research-oriented products feature modeling, product modeling based on object-oriented methods and technology, based on the characteristics of the hydraulic cylinder product model. Studied for parametric design of hydraulic cylinder of standard parts library and database modeling modeling techniques, and accordingly established a database of hydraulic cylinder model parameters and the hydraulic cylinder assembly based on the model parameters; 3. To establish fluid pressure cylinder of CAD system model parameters, based on the commercial CAD software, has developed a hydraulic cylinder Parametric CAD software prototype system.

Key words：Hydraulic cylinder; hydraulic pump; hydraulic transmission; hydraulic transmission

引 言
液压传动元件以其功率大，安装布置简便，易于受控，操作方便舒适，故障率低，便于维护等优点，非常适于结构形态多变，工作条件恶劣的农业机械的应用。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。几十年来，液压技术不仅在农机，机床，工程机械，建筑机械，航天航空设备等得到越来越多的应用，而且形成了庞大的市场。全世界液压元件市场销售额已超过二百亿美元，我国液压行业产值已近80亿人民币而液压油缸是液压传动中将液体的压力能转换成机械能，实现往复直线运动或往复摆动的执行元件，被广泛应用于各种液压机械设备中。液压油缸的设计合理性、制造质量，直接影响整个液压机械设备的的使用状态，乃至整个生产系统的正常运行和生产的安全性。所以，液压油缸的合理化设计具有重要的现实意义。
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沈阳工业大学本科生毕业设计
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 III
目 录 IV
第1章 液压传动的概述 1
1.1简介 1
1.2应用领域 1
1.3传动原理 1
1.4主要组成 1
1.4.1动力元件（油泵） 1
1.4.2执行元件（油缸、液压马达） 2
1.4.3控制元件 2
1.4.4辅助元件 2
1.4.5工作介质 2
1.5表达符号 2
1.6现状及其展望 3
第2章 液压缸的计算依据 4
2.1液压缸的分类 4
2.2 主要参数及常用计算公式 6
2.2.1压力 6
2.2.2主要尺寸及面积比 6
2.2.3液压缸活塞的理论推理和拉力 8
2.2.4效率 9
2.2.5液压缸负载率 10
2.2.6活塞瞬间线速度 10
2.2.7活塞作用力F 11
2.2.8活塞加速度a 12
2.2.9活塞加（减）速时间ta（td） 12
2.2.10活塞加（减）速行程Sa（Sd） 12
2.2.11液压缸流量 13
2.2.12液压缸功率P 13
第3章液压缸的典型结构 14
3.1端盖与缸筒连接方式 14
3.1.1拉杆型液压缸 14
3.1.2螺纹盖型液压缸 14
3.1.3法兰型液压缸 14
3.1.4安装方式 14
3.2专用液压缸典型结构 16
3.2.1特殊结构液压缸 16
3.2.2电液伺服液压缸 17
3.2.3特殊工质液压缸 18
3.2.4组合液压缸 18
3.2.5多级液压缸 18
第4章 液压缸主要零部件设计 20
4.1缸筒的设计计算 20
4.1.1主要技术要求 20
4.1.2缸筒结构 20
4.1.4缸筒厚度计算 23
4.1.5缸筒厚度验算 24
4.1.6缸筒底部厚度计算 24
4.1.8缸筒材料 25
4.1.9缸筒内壁表面加工公差和粗糙度ISO4394 26
4.2活塞件的设计计算 26
4.2.1活塞结构型式 26
4.2.2密封件沟槽尺寸，公差及粗糙度 26
4.2.3材料 26
4.2.4活塞尺寸及公差 27
4.3活塞杆的设计计算 27
4.3.1结构 27
4.3.2活塞杆直径计算 28
4.4导向环的设计计算 31
4.4.1导向环主要优点 31
4.4.2导向环的型式 31
4.4.3导向环的尺寸不同 32
4.5活塞杆导向套 32
4.6中隔圈的设计计算（限位圈） 33
4.7缓冲机构设计计算 34
4.7.1一般技术要求 34
4.7.2结构型式 34
4.7.3缓冲计算 36
4.7.4调整缓冲机构尺寸 38
4.8辅件 40
第5章设计主要尺寸图纸 44
结 论 45
参考文献 46
致 谢 47

第一章 液压传动的概述
1.1简介
液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。
液压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
1.2应用领域
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
1.3传动原理
液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。
在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。
1.4主要组成
液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1.4.1动力元件（油泵）
它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。
1.4.2执行元件（油缸、液压马达）
它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
1.4.3控制元件
包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。
1.4.4辅助元件
除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。
1.4.5工作介质
工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。
1.5表达符号

图1液压系统表达符号
1——油箱 7——油管
2——过滤器 8——油管
3——液压泵 9——液压缸
4——流量控制阀 10——工作台
5——溢流阀
6——换向阀
1.6现状及其展望
液压油缸也是基于以密闭容器中的静压力传递力和功率这一原理实现工作目的的。目前以其可实现大范围的无级调速、体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小，易于实现自动化、过载保护以及良好的标准化、系列化、通用化特点广泛应用工程领域。当前正继续向着节能、与微电子、计算机技术结合、运行的可靠性、高度的集成化、高压、低噪声、提高密封性能等发展。

第2章 液压缸的计算依据
液压缸是将液压能转化成直线运动机械能的执行元件
2.1液压缸的分类
液压缸主要分单作用液压缸，双作用液压缸，缓冲式液压缸，多级液压缸，等，具体分类如表1
表1.液压缸的分类

类别
名称
图形符号
说明
单 作 用 液 压 缸
单作用活塞液压缸（无弹簧）

活塞仅作单向外伸运动，其反向内缩运动由外力来完成
单作用活塞液压缸（弹簧回程）

活塞仅作单向运动，其反向运动由弹簧力来完成

单作用伸缩液压缸（单作用多级液压缸）

有多个单向依次外伸运动的活塞（柱塞），各活塞（柱塞）逐次运动时，其运动速度和推力均是变化的。其反向内缩运动由外力来完成
单作用柱塞液压缸

柱塞仅作单向外伸运动，其反向内缩运动由外力来完成。其工作行程比单作用活塞液压缸长

类别
名称
图形符号
说明
双 作 用 液 压 缸
双作用无缓冲式液压缸

活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在行程终了时不减速
不可调单向缓冲式液压缸

活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减速制动，其减速值不可调。另一侧行程终了时不减速
不可调双向缓冲式液压缸

活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值不可调
可调单向缓冲式液压缸

活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减速制动，其减速值可调。另一侧行程终了时不减速
可调双向缓冲式液压缸

活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值可调
双活塞杆液压缸

活塞两端杆径相同，活塞作正，反运动时，其运动速度和推（拉）力均相等
双作用伸缩液压缸（双作用多级液压缸）

有多个双向依次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其运动速度和推，拉力均是变化的
以上列出的是常见的液压缸分类，未包括一些结构或用途特殊的液压缸。
2.2 主要参数及常用计算公式
2.2.1压力
1.额定压力Pn，也称公称压力，是液压缸能用以长期工作的压力。国家标准GB2346-80规定了液压缸的公称压力系列如表2

表2 液压缸公称压力（MPa）

2.最高允许压力Pmax，也是动态试验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。各国规范通常规定为：Pmax≤1.5Pn（MPa） （1-1-1）
3耐压试验压力Pt，是液压缸在检查质量时需承受的压力试验，在此压力下不出现变形或破裂。各国规范多数规定为：Pt=1.5Pn（MPa） （1-1-2）
军品规范为：Pt=(2-2.5) Pn (MPa) （1-1-3）
2.2.2主要尺寸及面积比
1、缸内径D
国家标准GB2348-80（等效于ISO3320）规定了液压缸内径系列如表3

表3缸内径D（mm）

2、活塞杆内径d
国家标准GB2349-80规定了活塞杆直径的基本系列（见表4）

表4活塞杆直径d（mm）

3、活塞行程S
国家标准GB2349-80规定了活塞行程S的基本系列（见表5）

表5活塞杆行程S

4、面积比（即速度比）

= (1-1-4)

A1=/4
A2=/4()
式中 A1——活塞无杆侧有效面积（）
A2——活塞有杆侧有效面积（）
——活塞杆伸出速度（）
——活塞杆退出速度（）
D——活塞直径（m2）
d——活塞杆直径（m2）
值系列案ISO7181规定，如表6
2.2.3液压缸活塞的理论推理和拉力
以双作用单活塞液压缸为例，液压油作用在活塞上F1：

（1-1-5）

当活塞杆退回时的理论拉力F2：

（1-1-6）

表6面积比

当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的液压油）的理论推力

（1-1-7）

以上三式中
D——活塞直径（即液压缸内径）（m）
d——活塞杆直径（m）
Pi——供油压力（MPa）
2.2.4效率t

（MPa） (3-1-12)
许用应力

（MPa） (3-1-13)
式中 —— 缸筒端部承受的最大推力（N）；
——缸筒内径（m）；
——螺纹外径（m）；
——螺纹底径（m）；
——拧紧螺纹的系数。不变载荷取K=1.25～1.5
——螺纹连接的摩擦系数
——缸筒材料的屈服极限（MPa）；
——安全系数，取1.2～2.5。

图5 缸筒平面底部

4.1.8缸筒材料
缸筒材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性，我们选用45号碳素钢，它具有以上要求的特点，它还具备价格优势，是我们首选材料（见表9）

表9缸筒常用无缝钢管材料机械性能

4.1.9缸筒内壁表面加工公差和粗糙度ISO4394
缸筒内径可选用缸筒配合。内径的表面粗糙度：当活塞选用橡胶密封时，取为0.40.1；当活塞选用活塞环密封时，取为0.40.2。且均须珩磨。
缸筒内径的圆度和圆柱度可选取8级或9级精度。
缸筒端面T的垂直度可用7级精度。
缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选用6级精度的细牙螺纹。

图6缸筒的加工要求
4.2活塞件的设计计算
4.2.1活塞结构型式
活塞根据密封装置型式来选用其结构型式。通常分为整体活塞和组和活塞两类。整提活塞可采用活塞环，“O”形密封圈，唇形密封圈，迷宫密封等。组合活塞可采用组合密封圈，但其结构较复杂，加工工作量较大。
4.2.2密封件沟槽尺寸，公差及粗糙度

4.2.3材料
无导向环活塞：用高强度球墨铸铁。
有导向环活塞：用碳素钢20号，35号及45号。
4.2.4活塞尺寸及公差
活塞厚度可按密封件的型式，数量来确定，在需要安装导向环时，也应有足够厚度。有时，可以结合中隔圈的布置确定活塞厚度。根据以上考虑得出的厚度通常能满足强度的要求。
4.3活塞杆的设计计算
4.3.1结构
1）杆体
分实心杆和空心杆两种。实心杆制造工艺较简单，故多采用。空心杆多用与d/D比值较大或杆心须装有如位置传感器等机构的情况。（图7）

图7活塞杆

2）杆外端
杆外端用以与负载连接的外端结构根据工作要求而定。（图8）

图8活塞杆外端结构型式

杆内端
活塞杆内端与活塞连接有多种型式，所有型式，均须有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时还须安装活塞与活塞杆之间的静密封。
4.3.2活塞杆直径计算
1）初步确定活塞杆直径d
对于双作用单边活塞杆缸，其活塞杆直径d，可根据往复运动速度比按下式初步决定：

d=D =0.106（m） (3-1-14)

式中 D——缸筒内径（m），可按式3-1-14初步确定
——速度比
如果没有速度比，可按照下式初步选取d的值：
d=（～）D
计算活塞杆的强度和弯曲稳定性符合设计要求后，圆整到标准数值（表4）
A活塞杆强度计算 通常以液压缸前后铰接作为基本基本情况考虑，并令=活塞杆全部伸出时，活塞杆顶端连接点与液压缸支承点之间的距离。当10d时，液压缸属短行程型，主要须验算活塞杆压缩或拉伸强度：

d=0.0112=0.025 (m) (3-1-15)
所以活塞杆直径取0.011m合理
式中 F——液压缸的最大推力（N）；
——材料的屈服极限（MPa）；
——屈服安全系数，一般=2～4。
如果在工作时，活塞杆所承受的弯曲力矩不可忽略是。则可按下式计算活塞杆的应力：

=（） /（MPa） (3-1-16)
式中 ——活塞杆断面积（）
W ——活塞断面模数（）
M ——活塞所承受的弯曲力矩（Nm）
b．活塞杆弯曲稳定性验算 当液压缸支承长度（10～15）d时，须考虑活塞杆弯曲稳定性
若受力完全在轴线上 主要按下式验证

(3-1-17)

式中 ——活塞杆弯曲失稳临界压缩力（N）；
——安全系数，通常取3.5～6

(3-1-18)

式中 ——液压缸安装及导向系数，
——实际弹性模数，

=（MP a） (3-1-19)

式中 a——材料组织缺陷系数，钢材一般取
b——活塞杆截面不均匀系数，一般取
E——材料的弹性模数，
钢材：E=210MPa
MPa
——活塞杆横截面惯性矩（）

圆截面： (3-1-20)

若受力偏心时 当推力与支承的反作用力不完全处在轴线上时，可用下式：

(3-1-21)

式中
——活塞杆截面面积（）；
——受力偏心量（m）；
——活塞杆材料屈服极限（MPa）；
c）实用验算法 活塞杆弯曲计算长度为：

(3-1-22)

式中 ——液压缸安装及导向系数
——行程（m）。
若以知作用力和活塞杆直径，可得 ，为弯曲临界长度。若，则活塞杆弯曲稳定性性良好。
（3）材料
液压缸用的是活塞杆材料通常要求淬火深度一般为0.5～1mm，或活塞杆直径每mm淬深0.03。长用材料的性能见表10
（4）表面处理
活塞杆表面须镀硬铬，厚15～25。防腐要求特别高的则要求先镀一层软铬，后镀硬铬，镀后抛光。
用于低负载和良好环境条件的液压缸，活塞杆可不作表面处理。
（5）加工要求
活塞杆外径公差～。
直线度。
表面粗糙度：一般为～，精度要求高时～。
4.4导向环的设计计算
到向环安装在活塞外圆的沟槽内或活塞杆导向套内圆懂得沟槽内，以保持活塞与缸筒或活塞杆与其导向套同轴度，并用以承受活塞或活塞杆的侧向力。
4.4.1导向环主要优点
a）低泄露。由于摩擦副同轴度好，圆周间隙均匀，故泄露少；
b）导向环可用耐磨损材料，磨损后更换方便；
c）低摩擦系数；
d）能刮掉杂质，防止杂质嵌入密封圈；
e）有良好承载能力
目前使用较多是浮动型导向环，因其加工较方便。采用不同材料。
4.4.2导向环的型式
有嵌入型和浮动型
嵌入型导向环：在活塞外圆加工出燕尾型截面沟槽，用青铜QAL9—4或紫铜的铜带，表面加工成略带拱形，用木槌柳入沟槽内，最后加工导向环外圆。导向环圆周切出一个斜开口。（图9）

图9嵌入型导向环

浮动型导向环：用高强度塑料制的带，装在活塞外圆的矩形截面沟槽内，侧向保持有间隙，导向环可在沟槽内移动，并有一个斜开口。也可在沟槽底用粘合剂固定导向环。（图10）

图10浮动型导向环
4.4.3导向环的尺寸不同
浮动型导向环是用制造厂提供的带状半成品截制的。各厂均有为不同活塞或活塞杆直径匹配的厚度和宽度不同的带坯。
4.5活塞杆导向套
活塞杆导向套装在液压缸有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向的，内装有密封装置以保证缸筒有杆侧腔的密封性，外侧装有防尘圈以防止活塞杆在内缩时把杂质，灰尘及水份带到密封装置区，以致损坏密封装置。当导向套不是用耐磨材料制成时，其内圆还可装导向环，用以对活塞杆导向。（图11）

图11活塞杆导向，密封和防尘

4.5.1结构式
端盖式和插件式两类。目前采用较多的插件式导向套是用耐磨材料制成的，也有用钢制并内装装耐磨套或导向环。其优点是装拆方便，拆卸时不用拆端盖。端盖式导向套是用端盖直接导向的。
4.5.2材料
直接导向型的导向套用：灰铸铁，球墨铸铁，氧化铸铁，二乙醇树酯，聚四氟乙烯，夹布酚醛树酯等。
4.5.3尺寸配置
导向套的主要尺寸是支承长度，通常按活塞杆直径，导向套的型式，导向套材料的承压能力，可能遇到的最大侧向负载等因素考虑。通常可采用两段导向段，每段宽度一般约为d/3，2段中线间距离取2d/3。
导向套的受力情况，应根据液压缸的安装方式，结构，有无负载导向装置，以及负载的作用情况等的不同而作具体分析。
4.5.4加工要求
导向环的沟槽尺寸，公差，粗糙度按导向环带材供应厂要求。
4.6中隔圈的设计计算（限位圈）
在长行程液压缸内，由于安装方式及负载的导向条件，可能使活塞杆导向套受到过大的侧向力而导致严重磨损，因此在长行程液压缸内须在活塞与有杆侧端盖之间安装一个中隔圈，使活塞杆在全部外伸时仍能有足够的支承长度。
4.6.1结构（图12）
1）a型用于无缓冲液压缸；
2）b型用于有缓冲液压缸；
3）c型用于特长行程液压缸。

图12中隔圈的结构型式

4.6.2中隔圈长度LT的确定方法
各生产厂按各自生产的液压缸结构，间隙等因素和实验结果来确定中隔圈长度LT。
4.7缓冲机构设计计算
液压缸的行程末端缓冲机构可使带动负载的活塞部件在到达行程末端时减速到零，目的是消除因活塞部件的惯性力和液压力所造成的活塞与端盖之间的机械撞击，同时也为了减小活塞在改变运动方向时液体发出的噪声。
缓冲机构的工作原理是使缸筒低压腔内油液通过节流器把动能转换为热能，热能则由循环的油液带出到液压缸外。
4.7.1一般技术要求
a）缓冲机构应能以较短的缓冲行程吸收最大的动能。
b）缓冲过程中尽量避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力峰值，使压力的变化为渐变过程。
c）缓冲腔内的峰值压力应为
d）动能转变为热能使油液温度上升时，油液的最高温度不应超过密封件的允许极限。
4.7.2结构型式
1）缓冲腔型式
油液从缸筒侧流出，端盖内有缓冲腔，当缓冲柱塞伸入该腔时，油液通过缓冲柱塞的间隙流出。
2）节流型式
根据节流孔的流通面积，在缓冲过程中能自动改变与否，节流机构的型式，通常可分为恒节流型，变节流型及自调节流型三类。
恒节流型：缓冲柱塞为圆柱型，当进入节流区时，油液被活塞挤压而通过缓冲柱塞周围的环形间隙或通过缓冲节流阀而流出，活塞A侧腔内的压力上升到高于A1侧腔内的工作压力，使活塞部件减速。（图13）

图13恒节流型节流阀式缓冲装置

变节流型：目前多使用变节流型，使节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使动能的吸收更均匀（图14）

图14变节流型节流阀式缓冲装置

c）自调节流型：以上两种节流型式都存在一定的缺点：缓冲机构吸收的能量随液压缸活塞速度和油液温度等外界条件的变化而改变，特别是黏度下降时吸收的能量下降较多。需要另外装回行程快速供油阀，以利于快速启动。所以，近年来，研制出能弥补以上缺点的缓冲机构，即自调节流型，其的特定如下：端盖中装有浮动节流圈，能自动对中并作微量的纵向移动；浮动节流圈用特种合金钢制造，或用夹布橡胶或塑料，其外部用弹簧收紧。

4.7.3缓冲计算
1）假设：
油液是不可压缩的；
节流系数Cd是恒定的；
流动是紊流；
缓冲过程中，供油压力不变；
密封件摩擦阻力相对于惯性力很小，可略去不计。
2）缓冲压力一般计算公式
在缓冲制动情况下，液压缸活塞的运动方程式为：
A1p1×106－A2p2×106±R－Apc×108＝＝－· a (3-1-23)
在一般情况下，排油压力p2≈0，由此可得：
pc＝（MPa）
式中 pc—缓冲腔内的缓冲压力（MPa）；
A—缓冲压力在活塞上的有效作用面积（m2）；
p1—液压油的工作压力（MPa）；
A1—工作腔活塞的有效作用面积（m2）；
R—折算到活塞上的一切外部载荷，包括重量及液压缸内外摩擦阻力在内（N），其作用方向与活塞的运动方向一致者取“+”号，反之则取“－”号（因此摩擦阻力取“－”号）；
G—折算到活塞上的一切有关运动部分的重量（N）；
g—重力加速度=9.81m/s2；
a—活塞的减速度（m/s2）。
（3）恒节流型缓冲机构计算
对采用缓冲节流阀进行节流的缓冲机构
将代入，即得平均缓冲压力：
（MPa） (3-1-24)

最高缓冲压力发生在活塞刚进入缓冲区一瞬时内，假定此时的减速度 ：，
将其也代入中，即得最高缓冲压力：

（MPa） (3-1-25)

式中 ——活塞的缓冲行程（m）；
——活塞在缓冲开始时的速度（）；
4.7.4调整缓冲机构尺寸
经过以上计算后，尚须注意缓冲行程不可过长，以面外形尺寸过大。
通常生产厂根据所生产产品的设计，各种边界条件编制计算机程序，以优化缓冲机构的设计油口尺寸
液压缸的进，出油口，可布置在端盖或缸筒上。目前。16MPa小型系列单杆液压缸（ISO6020/2），16MPa中型系列单杆液压缸（ISO6020/1）和25MPa系列单杆液压缸（ISO6022）均有国际标准规定其油口安装尺寸，查表10，11，12。

图15液压缸进出油口尺寸代号

表10 16MPa小型系列单杆液压缸油口安装尺寸

表11 16MPa中型系列单杆液压缸油口安装尺寸

表12 25MPa系列单杆液压缸油口安装尺寸

4.8辅件
4.8.1耳环
1）结构
根据使用的部位不同，耳环可分为杆用耳环和筒用耳环两种。杆用耳环安装安装在活塞杆的外端，通常是用螺纹连接，其结构如图16所示；筒用耳环一般是固定在缸筒的后部，其机构与杆用耳环相同。
单耳环：销孔一般用H8配合。
球铰耳环：轴套外圆是球面，一般能作的摆动，球面用m6配合，球面淬硬到HRC50。
双耳环：销孔一般用过度配合，拄销不能在其中转动。

图 16 杆用耳环结构

尺寸计算
耳环轴孔支承压力为：

（MPa）