2、数据
①、 执行元件：液压柱塞缸； ②、 主要设计参数：
缸工作行程————400mm； 推力载荷---------280KN； 移动速度————1mm/s； 安装方式-------前法兰。 3、设计提要
①、液压柱塞缸主要参数给定
缸内径：D=125mm； 缸外径：D1 =194mm； 壁厚： =34mm； 活塞杆直径：d0=120mm； 法兰厚：h=8mm；
二、设计计算步骤
1根据机构运动和结构要求，选择液压缸的安装类型和安装方式。
2 确定液压缸的性能参数，如输出力，速度，作用时间，内径和行程。
3根据选定的工作压力，确定液压缸的缸径，活
塞杆直径，并按标准尺寸系列选择尺寸，根据工作压力及材料进行结构设计，如缸壁厚度，缸盖，密封形式，排气与缓冲等。
4液压缸性能的验算。
5选择合适的密封结构
三、液压缸主要几何尺寸的设计计算
1
公
称
压
力
的
确
定
因为推力载荷为280KN所以选公称压力为31.5MP，见表
2活塞杆直径的确定
当F1=280KN，P=31.5MP 算出d=106mm查下表
选d=120mm
3、液压缸行程
行程400mm属于国标
4、液压缸内径D1的确定
当F1=280KN，P=31.5MP D1=110.1mm查下表
选用D1=125mm
5缸筒壁厚
δ
=24.61mm根据外径和内经的差选δ=34.5mm
6液压缸外径D2的确定
D2=174.1mm查表
选用194mm
7缸底壁厚
代入计算的d11=31.08mm去32mm
8缸头壁厚
算出缸头厚度h=30mm
9缸筒法兰连接螺栓
10、法兰安装方式
11密封环
一般取O型密封环
12防尘圈
13各种主要零件名称和材料
四、各零部件的校核及验算
1、缸筒设计
①、缸筒结构的选择 连接方式如下图：
选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。 其优点是结构简单，易选取、易装卸； 缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大。 ②、缸筒的要求
有足够强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形； 有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲； 内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用； 缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。 ③、缸筒材料的选取及强度给定 部分材料的机械性能如下表：
本次设计选取20号钢 从表中可以得到：
缸筒材料的屈服强度σs=250MP； 缸筒材料的抗拉强度σb=420MP； 现在利用屈服强度来引申出：
缸筒材料的许用应力[σ]=σs/n=250/5=50MP。 其中n=5是选取的安全系数，来源于下表：
2、液压缸的效率
液压缸的效率η由以下三种效率组成：
ηm=0.9 ηv=1 η
d=0.9
所以总效率为0.8。
3.缸筒壁厚的验算
下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算：
根据式23.3—7得到：
Pn
≤31.5MP满足条件
4、法兰设计
①、法兰厚度计算
法兰厚度根据下式进行计算：
h=
4Fbdcp2
π（
[σ]-dL）
式中：
h—法兰厚度（mm） F—法兰受力总和（N），
dcp
—法兰外径（370mm）
dL—螺栓直径（24mm）
[σ]—法兰材料的许用应力（Pa）
b=（D
D0
-DH）/2=35
mm
— 螺钉孔分布圆直径（320mm） —密封环外径（250mm）
DH
带入数据得h=47.6mm. 圆整取h=48mm
首先来计算法兰在最大内压的情况下受到的压力F： 在流量的计算中已经得柱塞的面积是：
A1=D2×π/4=113.04⨯10-4m2
缸壁厚度计算中得出最大压强：
Pmax=2.252MP
所以法兰承受的最大压力为： F=Pmax⨯A1=25452.45N 接下来选取其它参数：
ra=115mm dL=20mm b=13mm
许用应力在选取材料的时候给出： [σ]=σs/n=250/5=50MP
将以上各量带入式23.3—16得到： h=30mm
5法兰连接螺栓的强度计算
连接图如下：
螺栓强度根据下式计算：
最大推力为：F=280KN
使用8个螺栓紧固缸盖，即：Z=8
螺纹外径和底径的选择：d0=20mm d1=18.376mm 系数选择：考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取： K=3，K
1=0.12
最大推力理论F=P*A=31.5MP*D2× /4=356.076KN
但实际F1=F*0.8=284.8608KN
根据式23.3—20得到螺纹处的拉应力为：σ=401.9MP 根据式23.3—21得到螺纹处的剪应力为：τ=192.3MP 根据式23.3—22得到合成应力为：σn=522.5MP 由以上运算结果知，应选择螺栓等级为12.9级：
查表的得：抗拉强度极限σb=1200MP屈服极限强度σs=1080MP 不妨取安全系数n=2可以得到许用应力值：[σ]=σs/n=1100/2=540MP
再次使用式23.3—22得到：σn ≤[σ]成立 证明选用螺栓等级合适。
四、参考文献
1、程大先，《机械设计手册第五版第五卷》，北京，化学工业出版社，2008.3
2、闻邦春，《机械设计手 册第五版第4卷》，北京，工业出版社，2010.1
3、王守成，容一鸣液压传动，2006.8
2、数据
①、 执行元件：液压柱塞缸； ②、 主要设计参数：
缸工作行程————400mm； 推力载荷---------280KN； 移动速度————1mm/s； 安装方式-------前法兰。 3、设计提要
①、液压柱塞缸主要参数给定
缸内径：D=125mm； 缸外径：D1 =194mm； 壁厚： =34mm； 活塞杆直径：d0=120mm； 法兰厚：h=8mm；
二、设计计算步骤
1根据机构运动和结构要求，选择液压缸的安装类型和安装方式。
2 确定液压缸的性能参数，如输出力，速度，作用时间，内径和行程。
3根据选定的工作压力，确定液压缸的缸径，活
塞杆直径，并按标准尺寸系列选择尺寸，根据工作压力及材料进行结构设计，如缸壁厚度，缸盖，密封形式，排气与缓冲等。
4液压缸性能的验算。
5选择合适的密封结构
三、液压缸主要几何尺寸的设计计算
1
公
称
压
力
的
确
定
因为推力载荷为280KN所以选公称压力为31.5MP，见表
2活塞杆直径的确定
当F1=280KN，P=31.5MP 算出d=106mm查下表
选d=120mm
3、液压缸行程
行程400mm属于国标
4、液压缸内径D1的确定
当F1=280KN，P=31.5MP D1=110.1mm查下表
选用D1=125mm
5缸筒壁厚
δ
=24.61mm根据外径和内经的差选δ=34.5mm
6液压缸外径D2的确定
D2=174.1mm查表
选用194mm
7缸底壁厚
代入计算的d11=31.08mm去32mm
8缸头壁厚
算出缸头厚度h=30mm
9缸筒法兰连接螺栓
10、法兰安装方式
11密封环
一般取O型密封环
12防尘圈
13各种主要零件名称和材料
四、各零部件的校核及验算
1、缸筒设计
①、缸筒结构的选择 连接方式如下图：
选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。 其优点是结构简单，易选取、易装卸； 缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大。 ②、缸筒的要求
有足够强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形； 有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲； 内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用； 缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。 ③、缸筒材料的选取及强度给定 部分材料的机械性能如下表：
本次设计选取20号钢 从表中可以得到：
缸筒材料的屈服强度σs=250MP； 缸筒材料的抗拉强度σb=420MP； 现在利用屈服强度来引申出：
缸筒材料的许用应力[σ]=σs/n=250/5=50MP。 其中n=5是选取的安全系数，来源于下表：
2、液压缸的效率
液压缸的效率η由以下三种效率组成：
ηm=0.9 ηv=1 η
d=0.9
所以总效率为0.8。
3.缸筒壁厚的验算
下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算：
根据式23.3—7得到：
Pn
≤31.5MP满足条件
4、法兰设计
①、法兰厚度计算
法兰厚度根据下式进行计算：
h=
4Fbdcp2
π（
[σ]-dL）
式中：
h—法兰厚度（mm） F—法兰受力总和（N），
dcp
—法兰外径（370mm）
dL—螺栓直径（24mm）
[σ]—法兰材料的许用应力（Pa）
b=（D
D0
-DH）/2=35
mm
— 螺钉孔分布圆直径（320mm） —密封环外径（250mm）
DH
带入数据得h=47.6mm. 圆整取h=48mm
首先来计算法兰在最大内压的情况下受到的压力F： 在流量的计算中已经得柱塞的面积是：
A1=D2×π/4=113.04⨯10-4m2
缸壁厚度计算中得出最大压强：
Pmax=2.252MP
所以法兰承受的最大压力为： F=Pmax⨯A1=25452.45N 接下来选取其它参数：
ra=115mm dL=20mm b=13mm
许用应力在选取材料的时候给出： [σ]=σs/n=250/5=50MP
将以上各量带入式23.3—16得到： h=30mm
5法兰连接螺栓的强度计算
连接图如下：
螺栓强度根据下式计算：
最大推力为：F=280KN
使用8个螺栓紧固缸盖，即：Z=8
螺纹外径和底径的选择：d0=20mm d1=18.376mm 系数选择：考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取： K=3，K
1=0.12
最大推力理论F=P*A=31.5MP*D2× /4=356.076KN
但实际F1=F*0.8=284.8608KN
根据式23.3—20得到螺纹处的拉应力为：σ=401.9MP 根据式23.3—21得到螺纹处的剪应力为：τ=192.3MP 根据式23.3—22得到合成应力为：σn=522.5MP 由以上运算结果知，应选择螺栓等级为12.9级：
查表的得：抗拉强度极限σb=1200MP屈服极限强度σs=1080MP 不妨取安全系数n=2可以得到许用应力值：[σ]=σs/n=1100/2=540MP
再次使用式23.3—22得到：σn ≤[σ]成立 证明选用螺栓等级合适。
四、参考文献
1、程大先，《机械设计手册第五版第五卷》，北京，化学工业出版社，2008.3
2、闻邦春，《机械设计手 册第五版第4卷》，北京，工业出版社，2010.1
3、王守成，容一鸣液压传动，2006.8