双作用单杆活塞式液压缸毕业论文

目 录

设计题目---------------------------------------------------------------------------2 液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2

液压缸主要参数的计算

液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2 缸筒内径（缸径）计算--------------------------------------------------2 缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2 流量的计算------------------------------------------------------------------3 底部厚度计算---------------------------------------------------------------4 最小导向长度的确定------------------------------------------------------4 主要零部件设计与校核

缸筒的设计------------------------------------------------------------------5 缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6 缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6 活塞设计----------------------------------------------------------------------7 活塞的密封-------------------------------------------------------------------8 活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8 活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8 液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9 活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9 致谢-----------------------------------------------------------------------------10 参考文献------------------------- 一.设计题目

双作用单杆活塞式液压缸设计 主要设计参数：

系统额定工作压力：p= 25（Mpa） 驱动的外负载：F =50（KN) 液压缸的速度比：λ=1.33 液压缸最大行程：L =640 (mm) 液压缸最大伸出速度：λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度：vt =5.32(m/min) 缸盖连接方式：螺纹连接 液压缸安装方式：底座安装 缓冲型式：杆头缓冲 二.液压缸的选型

液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或摆动往复

运动的执行元件。按本课题设计要求，选取主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。 三.主液压缸主要参数的计算 1、液压缸主要性能参数：

额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。

最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。 Pmax≤1.5P=37.5MPa

活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.

vv1.3345.32

液压缸最大退回速度t(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算

根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：

D

m) 式中：F为液压缸实际使用推力，单位为N

P为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式 则 D1000400.6(mm) 又依据手册（D=400mm。 3、缸壁壁厚的计算

先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算

pmaxD(mm)

2[]

式中：D为缸筒内径（m）

p

max为缸筒的最高允许压力（MPa）

[]为缸筒材料的许用应力（MPa）

由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有[]=100--110MPa,取[]=110MPa，代入上面公式

37.50.4

则 211057(mm)

由结果可知在所假设的范围内圆整，取为60mm。 活塞杆直径的计算

d主0.2536m253.6mm

根据GB/T2346-1993，取标准d顶=250mm

。

1、顶出液压缸主要性能参数：

额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。

最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。 Pmax≤1.5P=37.5MPa

活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.

vv1.3345.32

液压缸最大退回速度t(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算

根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：

D

m) 式中：F为液压缸实际使用推力，单位为N

P为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式 则

又依据手册（GB2348-80)对其进行圆整，取D=140mm。 3、缸壁壁厚的计算

先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算

D1000143(mm)



pmaxD

(mm) 2[]

式中：D为缸筒内径（m）

p

max为缸筒的最高允许压力（MPa）

[]为缸筒材料的许用应力（MPa）

由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有σ=100--110MPa,取σ

- 2 -

σ=110MPa，代入上面公式

37.50.1

则 由

结果可知在所假设的范围内圆整，取为27mm。

活塞杆直径的计算

d

主0.083

m根据GB/T2346-1993，取标准d顶=80mm 4、流量的计算

液压缸流量根据下式计算：

当活塞杆外推时v

m=2.4m/min 而活塞的面积： A1=D2×/4 0.1256m2 容积效率：取v=1

根据公式得到活塞杆外推时的流量：

q1=A1V快0.12562.4601030.301V1

L/min

因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略。 5、最小导向长度的确定

当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 H称为最小导向长度。

如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对一般的液压缸，最小导向长度 H应满足以下要求

H ≥ L/20＋D/2

式中 L ———液压缸的最大行程； D ———液压缸的内径。

800故确定液压缸的导向长度H=20400

2

240mm

活塞的宽度B一般取B＝（0．6～1．0）D

- 3 -



2110

故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm 缸盖滑动支承面的长度l1

当D＞80 mm时，取l1＝（0.6～1．0）d。 故确定缸盖滑动支承面的长度l1=0.6X50=30mm

为保证最小导向长度 H，若过分增大l1和 B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间增加一隔套 K来增加H的值。隔套的长度 C由最小导向长度H决定，即

C＝H－（l1＋B）/2=35mm 四、主要零部件设计与校核 1、缸筒的设计

缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。 缸筒材料

缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。 查表可以得到：

缸筒材料的屈服强度s=484MP； 缸筒材料的抗拉强度b=610MP；

现在利用屈服强度来引申出：

选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa。

缸筒壁厚验算

液压缸的额定压力

(D12D2)p(MPa)

D12

式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2δ（mm）

D为缸筒内径（mm）

D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得

121106[45424002] p27106Pa2

454

而题目所给p25MPa27MPa，符合要求。 2、活塞设计

活塞的材料

由于缸径较小，故选用45钢。 活塞结构的设计

- 4 -

故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm

缸盖滑动支承面的长度l1

当D＞80 mm时，取l1＝（0.6～1．0）d。

故确定缸盖滑动支承面的长度l1=0.6X50=30mm

为保证最小导向长度 H，若过分增大l1和 B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间增加一隔套 K来增加H的值。隔套的长度 C由最小导向长度H决定，即

C＝H－（l1＋B）/2=35mm

四、主要零部件设计与校核

1、缸筒的设计

缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。 缸筒材料

缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。

查表可以得到：

缸筒材料的屈服强度s=484MP；

缸筒材料的抗拉强度b=610MP；

现在利用屈服强度来引申出：

选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa。

缸筒壁厚验算

液压缸的额定压力

(D12D2)p(MPa) D12

式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2δ（mm）

D为缸筒内径（mm）

D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得

121106[45424002] p27106Pa2454

而题目所给p25MPa27MPa，符合要求。

2、活塞设计

活塞的材料

由于缸径较小，故选用45钢。

活塞结构的设计

活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式，而选定的密封件型式决定了活塞的结构型式。

常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，又因密封件的安装要求不是很高，而且缸径较小，故采用整体式活塞的结构型式，其密封件和导向环分槽安装。

形式如下图：

活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结

构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度B为280mm

5、活塞的密封

活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。选用应用广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTFE）的挡圈与主密封件组合在一起使用。这种组合式密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象，具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。 活塞杆的设计

6、活塞杆杆体的选择

活塞杆的杆体分为实心杆和空心杆。空心杆多用于d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。而实心杆加工简单，采用较多， 故选用实心杆。

活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位，可根据液压缸的安装连接形式有多种结构形式。本课题因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压板，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带肩）形式。其外螺纹根据国家标准GB2350-80可选取M451.5。

活塞杆材料

1、因为没有特殊要求，所以选用45号钢作为活塞杆的材料，本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度可以在0.5—1mm左右。

2、安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01mm，保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保证活塞安装不产生歪斜。

R3、活塞杆外圆粗糙度a选择为0.3m

4、因为是运行在低载荷情况下，所以省去了表面处理。

7、活塞杆强度的校核

由设计要求有液压缸最大行程L=640mm 已设计活塞杆直径为d=50mm 查手册有校核公式为

d

42.9mm 而活塞杆的最小直径为45mm

所以活塞杆满足强度要求

8、液压缸稳定性校核：

假设液压缸只承受轴向载荷，则它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸正常工作。Fk的值与活塞杆的材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。校

F核公式为：Fk（式中nk为安全系数，取3） nk

查相关手册别结合以设计数据，取Fk=Pmax.A

Fk25902/453KNF50KN 则nk3

所以液压缸的稳定性满足要求。

9、活塞杆的导向、密封和防尘

1、导向环

在液压缸的前端盖内，有对活塞杆导向的内孔,在这对内孔中装导向环。本设计选择非金属导向环，用高强度塑料制成，这种导向环的优点是摩擦阻力小、耐磨、使用寿命长、装导向环的沟槽加工简单，并且磨损后导向环易于更换。

3、防尘

使用DH防尘圈，材料是聚氨酯，既有防尘作用，又有润滑作用。

4、缓冲装置

由设计要求选择的缓冲装置为杆头缓冲，缓冲由杆头和缸底部端盖共同作用。

5、排气装置

液压缸为双作用，故需要两个排气孔，分别设置在缸的两端。均取M16的排气阀，具体尺寸见装配图。

液压缸的安装

由设计要求有安装方式为底座安装，查相关手册，选具体安装方式为底面脚架安装，安装图形如下。

致谢

本学期我独立完成了双作用单杆活塞缸液压缸的设计，通过本次设计的锻炼，使我从中受益匪浅。了解到作为一名合格的设计人员实属不易。不仅需要具备较为全面的专业素质，还要具备吃苦耐劳，敢于创新等优秀品质。

在本次设计的过程中，我得到了很大提升。在设计能力上有了很大提高。借助老师和图书馆的帮助，我的设计比较顺利的完成，由于缺乏经验，设计并不是很完善。

在设计过程中也反映出很多问题，首先是设计经验十分不足，对于实际液压零件的要求和性能不甚了解，对于设计人员遵循的设计流程也不熟悉。另外本次设计的图纸绘制主要基于AutoCAD，在此过程中也多次遇到技术难题，使用制图软件不够熟练，日后我一定会好好学习，加强个人能力的培养。

本次课程设计为我提供了一次难得的机会，是一次对自己本学期所学知识的汇总。本着认真、科学、严谨和提升自我的态度，在老师的细心指导下完成了设计任务。相信在本次设计中所积累的经验和成果会在以后的工作中派上用场。

参考文献

1、陈奎生，《液压与气压传动传动》，武汉理工大学出版社，2001.8

2、成大先.机械设计手册（单行本.液压传动）.北京：化学工业出版社

3、宋学义.袖珍液压气动手册.北京：机械工业出版社，1995

4、雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，

5、成大先. 机械设计手册(第三版). 北京: 化学工业出版社. 1997

6、机械设计手册[M]. 化学工业出版社. 1982.

目 录

设计题目---------------------------------------------------------------------------2 液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2

液压缸主要参数的计算

液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2 缸筒内径（缸径）计算--------------------------------------------------2 缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2 流量的计算------------------------------------------------------------------3 底部厚度计算---------------------------------------------------------------4 最小导向长度的确定------------------------------------------------------4 主要零部件设计与校核

缸筒的设计------------------------------------------------------------------5 缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6 缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6 活塞设计----------------------------------------------------------------------7 活塞的密封-------------------------------------------------------------------8 活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8 活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8 液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9 活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9 致谢-----------------------------------------------------------------------------10 参考文献------------------------- 一.设计题目

双作用单杆活塞式液压缸设计 主要设计参数：

系统额定工作压力：p= 25（Mpa） 驱动的外负载：F =50（KN) 液压缸的速度比：λ=1.33 液压缸最大行程：L =640 (mm) 液压缸最大伸出速度：λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度：vt =5.32(m/min) 缸盖连接方式：螺纹连接 液压缸安装方式：底座安装 缓冲型式：杆头缓冲 二.液压缸的选型

液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或摆动往复

运动的执行元件。按本课题设计要求，选取主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。 三.主液压缸主要参数的计算 1、液压缸主要性能参数：

额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。

最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。 Pmax≤1.5P=37.5MPa

活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.

vv1.3345.32

液压缸最大退回速度t(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算

根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：

D

m) 式中：F为液压缸实际使用推力，单位为N

P为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式 则 D1000400.6(mm) 又依据手册（D=400mm。 3、缸壁壁厚的计算

先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算

pmaxD(mm)

2[]

式中：D为缸筒内径（m）

p

max为缸筒的最高允许压力（MPa）

[]为缸筒材料的许用应力（MPa）

由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有[]=100--110MPa,取[]=110MPa，代入上面公式

37.50.4

则 211057(mm)

由结果可知在所假设的范围内圆整，取为60mm。 活塞杆直径的计算

d主0.2536m253.6mm

根据GB/T2346-1993，取标准d顶=250mm

。

1、顶出液压缸主要性能参数：

额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。

最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。 Pmax≤1.5P=37.5MPa

活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.

vv1.3345.32

液压缸最大退回速度t(m/min) 2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算

根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算： 液压缸负载为推力：

D

m) 式中：F为液压缸实际使用推力，单位为N

P为液压缸的供油压力，一般为系统压力。

根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式 则

又依据手册（GB2348-80)对其进行圆整，取D=140mm。 3、缸壁壁厚的计算

先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算

D1000143(mm)



pmaxD

(mm) 2[]

式中：D为缸筒内径（m）

p

max为缸筒的最高允许压力（MPa）

[]为缸筒材料的许用应力（MPa）

由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有σ=100--110MPa,取σ

- 2 -

σ=110MPa，代入上面公式

37.50.1

则 由

结果可知在所假设的范围内圆整，取为27mm。

活塞杆直径的计算

d

主0.083

m根据GB/T2346-1993，取标准d顶=80mm 4、流量的计算

液压缸流量根据下式计算：

当活塞杆外推时v

m=2.4m/min 而活塞的面积： A1=D2×/4 0.1256m2 容积效率：取v=1

根据公式得到活塞杆外推时的流量：

q1=A1V快0.12562.4601030.301V1

L/min

因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略。 5、最小导向长度的确定

当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 H称为最小导向长度。

如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对一般的液压缸，最小导向长度 H应满足以下要求

H ≥ L/20＋D/2

式中 L ———液压缸的最大行程； D ———液压缸的内径。

800故确定液压缸的导向长度H=20400

2

240mm

活塞的宽度B一般取B＝（0．6～1．0）D

- 3 -



2110

故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm 缸盖滑动支承面的长度l1

当D＞80 mm时，取l1＝（0.6～1．0）d。 故确定缸盖滑动支承面的长度l1=0.6X50=30mm

为保证最小导向长度 H，若过分增大l1和 B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间增加一隔套 K来增加H的值。隔套的长度 C由最小导向长度H决定，即

C＝H－（l1＋B）/2=35mm 四、主要零部件设计与校核 1、缸筒的设计

缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。 缸筒材料

缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。 查表可以得到：

缸筒材料的屈服强度s=484MP； 缸筒材料的抗拉强度b=610MP；

现在利用屈服强度来引申出：

选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa。

缸筒壁厚验算

液压缸的额定压力

(D12D2)p(MPa)

D12

式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2δ（mm）

D为缸筒内径（mm）

D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得

121106[45424002] p27106Pa2

454

而题目所给p25MPa27MPa，符合要求。 2、活塞设计

活塞的材料

由于缸径较小，故选用45钢。 活塞结构的设计

- 4 -

故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm

缸盖滑动支承面的长度l1

当D＞80 mm时，取l1＝（0.6～1．0）d。

故确定缸盖滑动支承面的长度l1=0.6X50=30mm

为保证最小导向长度 H，若过分增大l1和 B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间增加一隔套 K来增加H的值。隔套的长度 C由最小导向长度H决定，即

C＝H－（l1＋B）/2=35mm

四、主要零部件设计与校核

1、缸筒的设计

缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。 缸筒材料

缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。

查表可以得到：

缸筒材料的屈服强度s=484MP；

缸筒材料的抗拉强度b=610MP；

现在利用屈服强度来引申出：

选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa。

缸筒壁厚验算

液压缸的额定压力

(D12D2)p(MPa) D12

式中：D1为缸筒外径且： D1=D+2δ（mm）

D为缸筒内径（mm）

D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得

121106[45424002] p27106Pa2454

而题目所给p25MPa27MPa，符合要求。

2、活塞设计

活塞的材料

由于缸径较小，故选用45钢。

活塞结构的设计

活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式，而选定的密封件型式决定了活塞的结构型式。

常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，又因密封件的安装要求不是很高，而且缸径较小，故采用整体式活塞的结构型式，其密封件和导向环分槽安装。

形式如下图：

活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结

构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度B为280mm

5、活塞的密封

活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。选用应用广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTFE）的挡圈与主密封件组合在一起使用。这种组合式密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象，具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。 活塞杆的设计

6、活塞杆杆体的选择

活塞杆的杆体分为实心杆和空心杆。空心杆多用于d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。而实心杆加工简单，采用较多， 故选用实心杆。

活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位，可根据液压缸的安装连接形式有多种结构形式。本课题因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压板，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带肩）形式。其外螺纹根据国家标准GB2350-80可选取M451.5。

活塞杆材料

1、因为没有特殊要求，所以选用45号钢作为活塞杆的材料，本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度可以在0.5—1mm左右。

2、安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01mm，保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保证活塞安装不产生歪斜。

R3、活塞杆外圆粗糙度a选择为0.3m

4、因为是运行在低载荷情况下，所以省去了表面处理。

7、活塞杆强度的校核

由设计要求有液压缸最大行程L=640mm 已设计活塞杆直径为d=50mm 查手册有校核公式为

d

42.9mm 而活塞杆的最小直径为45mm

所以活塞杆满足强度要求

8、液压缸稳定性校核：

假设液压缸只承受轴向载荷，则它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸正常工作。Fk的值与活塞杆的材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。校

F核公式为：Fk（式中nk为安全系数，取3） nk

查相关手册别结合以设计数据，取Fk=Pmax.A

Fk25902/453KNF50KN 则nk3

所以液压缸的稳定性满足要求。

9、活塞杆的导向、密封和防尘

1、导向环

在液压缸的前端盖内，有对活塞杆导向的内孔,在这对内孔中装导向环。本设计选择非金属导向环，用高强度塑料制成，这种导向环的优点是摩擦阻力小、耐磨、使用寿命长、装导向环的沟槽加工简单，并且磨损后导向环易于更换。

3、防尘

使用DH防尘圈，材料是聚氨酯，既有防尘作用，又有润滑作用。

4、缓冲装置

由设计要求选择的缓冲装置为杆头缓冲，缓冲由杆头和缸底部端盖共同作用。

5、排气装置

液压缸为双作用，故需要两个排气孔，分别设置在缸的两端。均取M16的排气阀，具体尺寸见装配图。

液压缸的安装

由设计要求有安装方式为底座安装，查相关手册，选具体安装方式为底面脚架安装，安装图形如下。

致谢

本学期我独立完成了双作用单杆活塞缸液压缸的设计，通过本次设计的锻炼，使我从中受益匪浅。了解到作为一名合格的设计人员实属不易。不仅需要具备较为全面的专业素质，还要具备吃苦耐劳，敢于创新等优秀品质。

在本次设计的过程中，我得到了很大提升。在设计能力上有了很大提高。借助老师和图书馆的帮助，我的设计比较顺利的完成，由于缺乏经验，设计并不是很完善。

在设计过程中也反映出很多问题，首先是设计经验十分不足，对于实际液压零件的要求和性能不甚了解，对于设计人员遵循的设计流程也不熟悉。另外本次设计的图纸绘制主要基于AutoCAD，在此过程中也多次遇到技术难题，使用制图软件不够熟练，日后我一定会好好学习，加强个人能力的培养。

本次课程设计为我提供了一次难得的机会，是一次对自己本学期所学知识的汇总。本着认真、科学、严谨和提升自我的态度，在老师的细心指导下完成了设计任务。相信在本次设计中所积累的经验和成果会在以后的工作中派上用场。

参考文献

1、陈奎生，《液压与气压传动传动》，武汉理工大学出版社，2001.8

2、成大先.机械设计手册（单行本.液压传动）.北京：化学工业出版社

3、宋学义.袖珍液压气动手册.北京：机械工业出版社，1995

4、雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，

5、成大先. 机械设计手册(第三版). 北京: 化学工业出版社. 1997

6、机械设计手册[M]. 化学工业出版社. 1982.