??t280??94% t1?t280?4.5因此，整个系统的发热和油液温升可用工进时的发热量来估算。 一工进时的有效功率为：
PN1?FN1vN1?8000?0.06?0.008kw 310?60此时泵的输入功率为：
ppqp（p1??pv）qp（1.828997?0.5）?0.3817?103PiN1???=0.01975kw 3?p?p0.75?60?10此时，发热功率为Hi1?PiN1?PN1=0.01975-0.008=0.01175kw 二工进时的有效功率为：
15000?0.04PN2?FN2vN2??0.01kw
103?60此时温升近似值为?T?此时泵的输入功率为：
ppqp（p1??pv）qp（3.051587?1）?0.254469?103PiN1???=0.0229kw
?p?p0.75?60?1030.01175?10332502?11.75?0.296℃
39.685此时，发热功率为Hi2?PiN2?PN2=0.0229-0.01=0.0129kw 此时温升近似值为?T?0.0229?10332502?22.9?0.624℃
39.685温升没有超出允许范围，液压系统不需设置冷却器。
第七章 液压缸的设计
一、液压缸基本尺寸的确定及校核
（一）液压缸壁厚和外径的计算
由前面的计算可知，液压缸内径D=90mm。
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。采用灰铸铁HT200，其壁厚按薄壁圆筒公式计算
- 25 -
??pyD2???
式中 ?——液压缸壁厚(m)；
D——液压缸内径(m)；
py——试验压力，取最大工作压力的1.5倍（MPa）； ???——缸筒材料的许用应力。无缝钢管????100MPa。
1.5?3?90???2mm
2?[100]
液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径
D1?D?2??90?2?2?94mm
按照工程机械标准液压缸外径尺寸系列[3]，所以取外径为108mm
（二）活塞杆直径和缸盖螺栓的校核
先活塞杆直径，由前面的计算可知，活塞杆直径d=63mm。选45号钢为其材料。用下式校核
4F'4?17466.67?=7.2mm
600?[?]?[]1.4d?因此合格。
缸盖螺栓直径用下式校核
ds?5.2KF'5.2?1.5?17466.67??6.2mm
355?z[?]??8?[1.5]用M8，材料为45钢的螺栓。 （三）液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程确定，参照液压缸活塞行程参数系列选用工作行程为180mm。
（四）缸底厚度的确定
- 26 -
本液压缸采用平底缸盖，缸盖采用灰铸铁HT200，【?】=60且缸底有油孔
h?0.433D1.5?3?0.09?0.433?0.09?11.6mm
（D?d0）【?】(0.09?0.014)?60pyD式中 h——缸底有效厚度(m)； D——液压缸内径(m)； d0——油孔直径(m)。
（五）最小导向长度的确定 最小导向长度由下式确定
H?LD180=54mm ??20220取60mm。
（六）计算活塞宽度 活塞宽度有下式确定
B=0.6D=54mm
取60mm。 （七）缸体长度
液压缸刚体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。
因此取缸体长度=403mm。
（八）活塞杆稳定性校核
活塞杆长度与直径之比
l571.5??10，因此不需校核。 r63二、液压缸的结构设计
（一）缸体与缸盖的连接形式
缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。主要连接形式有法兰连接、螺纹连接、半环连接。
法兰连接的优点有结构简单、成本低，容易加工、便于装拆，强度较大、能承受高压，缺点有径向尺寸较大，重量比螺纹连接的大，用钢管焊上法兰、工艺过程复杂些。
螺纹连接优点为外形尺寸小，重量较轻，其缺点缺点为端部结构复杂、工艺
- 27 -
要求较高，装拆时需用专用工具，拧端盖时易损坏密封圈。
半环连接的优点为结构较简单，加工装配方便，缺点为外形尺寸大，缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒厚度
比较各连接形式，本设计选取法兰连接的形式。 （二）活塞杆与活塞的连续结构
活塞杆与活塞的连接结构有几种常用的形式，分整体式结构和组合式结构。组合式结构又分螺纹连接、半环连接和锥销连接。整体式结构的特点是结构简单，适用于缸径较小的液压缸。螺纹连接的特点是结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。半环连接的特点结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。多应用在压力高、负荷大、有振动的场合。锥销连接的特点是结构可靠，用锥销连接销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧，多用于负荷较小的场合。
由于本设计是组合机床用的液压缸，根据螺纹连接多用于组合机床的叙述，选用螺纹连接的活塞杆与活塞的连接结构。
（三）活塞杆导向部分的结构
活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套结构。
端盖直接导向，即端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个缸盖，盖与杆的密封常用O型，Y型等密封圈，防尘圈亦可用O型密封圈
导向套导向，即导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料，盖与杆的密封常用Y型等密封装置。密封可靠适用于中高压液压缸，防尘方式常用J型或三角形防尘装置。
由于密封圈的是选用O形圈的密封类型，常于O形圈配合导向套结构为端盖直接导向，因此本设计选用端盖直接导向的导向部分结构。
（四）活塞及活塞杆处密封圈的选用
活塞及活塞杆处的密封圈的选用[5]，根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常用的密封圈类型有O形圈、Y形圈、V型和活塞环[4]。
O形圈的结构简单，密封性好，安装空间小，摩擦力小，易于制造，所以应用较广，但运动速度不能太大。
Y形圈适用于压力在20MPa以下、往返速度较高的液压缸，密封性能可靠。
- 28 -
V形圈耐高压性能好，耐久性也好，缺点是安装空间大，调整困难，摩擦阻力大，只适用于运动速度较低的液压缸。
活塞环寿命长，不容易损坏，常常用在不便于拆卸的液压缸中，缺点是泄漏较大，必须成组使用，加工工艺比较复杂，所以成本较高。
图11 O形圈示意图
由于本设计中液压缸的工作压力为3MPa，速度范围<0.5m/s，因此选用缸体与缸盖的密封形式选用O形圈的密封形式（如图11）。活塞杆与缸盖，活塞与缸体的密封亦选用O形圈的密封形式。
（五）液压缸的缓冲装置
本设计中压力小于10Mpa。工作速度小于1m/s，为了简化结构，降低成本，省去缓冲装置。
（六）液压缸主要零件的材料 (1)缸体 无缝钢管 45钢
无缝钢管作缸体毛坯加工余量小，工艺性能好，生产准备周期短，是与大批量生产，标准液压缸大部分都采用无缝钢管，一般常用调质的45号钢。
(2)活塞 铸铁HT200
活塞常用材料灰铸铁，耐磨铸铁、35及40钢和铝合金等。缸径较小的整体式活塞用35、45钢，其他多用灰铸铁。
(3)活塞杆 45钢
活塞杆常使用35、45钢等材料。对于冲击震动很大的活塞杆，也可以使用55钢。一般实心的活塞杆用35、45钢。
(4)前缸盖 35钢
缸盖常用35、45钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用铸铁材料。 (5)后缸盖 铸铁HT200
缸盖常用35、45钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用灰铸铁材料。起导向作用时则用铸铁
- 29 -
结语
经过三个星期的努力，课程设计终于结束了，虽然看着其他同学都糊弄一下就过了，而我们却风雨无阻，坚持到实验室，感觉很充实，认真去做一件事，心里边不再空虚。
设计是一个很复杂的过程，特别是非标准件的设计，由于缺乏经验，常常感搞无从下手，所以设计进度很慢。
设计步骤是环环相扣的，一旦在前面的环节出了问题，后面的都得重做，所以一定要细心。
参考文献
[1] 王积伟，章宏甲，黄谊.液压传动.第二版.北京：机械工业出版社，2006.12
[2] 《机械设计手册》编委会.机械设计手册.第四版.北京：机械工业出版社，2007
[3] 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，2004
[4] 姜继海.液压与气压传动. 北京：高等教育出版社，2009 [5] 刘莹.机械设计课程设计. 大连：大连理工大学出版社，2008 [6] 徐祖茂.机械制图. 北京：高等教育出版社，2010
- 30 -