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要一种新的分析计算方法即有限元法。有限元法是一种迅速而准确地分析结构强度和刚度等问题的数值计算方法，适于各种复杂结构的力学计算。 1.2.2设计的一般原则
液压缸设计时应注意如下问题：
1.保证液压缸的输出力（推力、拉力或转矩）、行程和往返运动速度满足要求。液压缸的额定工作压力（输出力的折算值）以液压泵的额定工作压力的70%为宜。 2.保证液压缸的每个零件有足够的强度、刚度和耐用性（寿命）。
3.在保证上述两个条件的前提下，尽量减小液压缸的外形尺寸和重（质）量。一般说来，在外负载一定的条件下，提高液压缸的额定工作压力可减小液压缸的外形尺寸。 4.在保证液压缸性能的前提下，尽量减少零件数量，简化结构。
5.尽量避免液压缸承受横（侧）向负载和偏心负载，活塞杆工作时最好受拉力，以免产生纵向弯曲而引发稳定问题。
6.液压缸的安装形式、活塞杆头部与外负载的连接形式要合理，尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度，避免产生“憋劲”现象，增加液压缸的稳定性。
7.密封部位的设计和密封件的选用要合理，保证性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、寿命长、更换方便。密封部位的设计是保证液压缸性能的重要一环，对所选用的密封件，应使其压缩量和压缩率在合理范围内。
8.根据液压缸的工作条件和具体情况设置适当的排气、缓冲和防尘措施。在工作条件恶劣的情况下应考虑活塞杆的防护措施。
9.各种零件的结构形式和尺寸设计，应尽量采用标准形式和规范系列尺寸，尽量选用标准件。
10.液压缸应做到成本低、制造容易、维修方便。 1.2.3设计的一般步骤
不同类型、用途和结构的液压缸，设计内容是不同的。由于液压缸各参数之间往往具有内在联系，所以液压缸的设计没有硬性规定或统一的格式。一般情况下，应根据已确定的各种工作条件和掌握的设计资料，灵活地选择设计程序和步骤，反复推敲和计算，直到获得满意的设计结果。一般设计工作可参考下列步骤进行：
1.根据设计依据和负载机构的动作要求，初步确定设计方案：缸体结构形式、安装方式、连接方式等。
2.根据液压缸承受的外部载荷作用力如重力、外部机构运动摩擦力、惯性力及工作载荷，确定液压缸在行程各阶段上负载变化规律及必须提供的动力数据，最好作出负载—位移（F?x）图、负载——时间（F?t）图、位移——时间（x?t）和负载——速度（F?u）图，使设计数据一目了然。
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3.在以输出力为主的液压缸设计中，根据负载F和选定的额定（工作）压力Pn，确定缸筒内径（即活塞外径）D和活塞杆直径d。比较方便的方法是根据液压计算图表（有关液压缸内容）或液压缸性能参数表，由选定的额定（工作）压力或负载决定D和d。D和
d应符合系列尺寸之规定，两者是液压缸设计的基本参数。
4.根据选择活塞外径D和活塞杆直径d计算无杆腔面积A1和有杆腔面积A2；根据液压缸速度u的要求，确定液压缸所需的流量Q。在以液压缸速度为主的设计中，应首先根据工作速度选择液压缸的流量Q、活塞外径D及活塞杆直径d；再根据负载F确定液压缸的额定（工作）压力。
5.选择缸筒材料，计算缸筒厚度或外径。缸筒外径要符合系列尺寸之规定。缸筒通常选择冷拨或热轧无缝钢管，以节省加工费用，特殊要求时选用锻件或铸件。有焊接要求时，选用焊接性能较好的35号钢或ZG35。无焊接要求时通常可选用45号钢，有特殊要求的，可选择合金钢。
6.选择缸底和缸盖的结构形式，计算缸底厚度、缸筒与缸盖的连接强度；确定具体安装型式及结构尺寸；确定缸筒上油口的位置、尺寸和连接形式。
7.活塞组件设计，包括活塞的宽度B、密封和支承形式，与活塞杆的连接方式，活塞杆与负载的连接形式和尺寸，根据负载F校核活塞杆的强度。根据行程S、活塞宽度B等确定活塞的长度L。对于活塞杆直径d与液压缸行程S之比小于0.1，即S≥10d时，应进行活塞杆纵向弯曲强度校核及液压缸稳定性校核。仅承受拉负载的液压缸可不作上述校核。
8.必要时设计缓冲和排气装置。当液压运动速度较高（u＞12m/min）或运动部质量较大时，为防止活塞在行程末端与缸盖或缸底发生机械碰撞而引起冲击或造成液压缸及被驱动件的损坏，必须设计缓冲装置。液压缸速度u＜6m/min时不需要设计缓冲装量。 9.审定全部设计资料及其他技术文件，对图纸进行修改和补充。 10.绘制液压缸装配图和零件图，编制技术文件。 1.2.4液压缸的设计理论体系结构
液压缸设计是理论与经验的结合。我们根据液压缸的使用环境，使用要求，设计液压缸。 有的液压缸要求行程，有的要求速度，有的要求负载，有的要求是上述要求的不同组合。但是无论要求什么，都是下面设计体系框图表明的各种制约因素的平衡。
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图表：液压缸设计理论体系框图
1.3基于SolidWorks的液压缸参数化设计
利用SolidWorks中VBA的二次开发应用，应VB语言编写程序，通过SolidWorks运行实现液压缸模型，这样可以通过改变液压缸中参数的相关尺寸，即快速而准确的得到所需的液压缸。
1.3.1液压缸的参数化设计原理
将液压缸的组件（如活塞杆、缸体、活塞、端盖）按相似形原理归类建构系列产品的基本参数模型，提出参数模型设计参数作为驱动变量，在图形拓扑关系不变的情况下控制组件的几何尺寸。
设计参数的提取原理是能够反映产品的性能和用户的要求，能够控制组件的基本结构，如活塞设计主参数是活塞的外径、孔径和活塞宽度，缸筒的主参数是缸筒的外径和缸筒的长度。但是组件的设计主参数之间有约束关系，如活塞的外径与缸筒的内径相等，活塞的孔径与活塞杆径有函数关系，缸筒的长度与缸的行程、活塞宽度、缸盖和缸底的长度有关系，而活塞宽度又与密封结构、支撑结构以及与活塞杆的联接方式有函数关系。与主参数对应或函数关系的结构尺寸定为参考变量，结构尺寸不随主参数变化的定为常
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量尺寸。
在SolidWorks环境下，构造液压缸的零件的二维草图，对草图的点线添加几何约束和尺寸约束，通过旋转，拉伸等操作形成三维模型，用SolidWorks中的宏录制提取所需的编程代码，通过改变其中的变量，给参数重新赋值，通过函数关系确定，再通过VB中的语句反馈到三维模型，模型的拓扑关系没变，但尺寸变化了。
当液压缸设计完成后，形成液压缸的设计主参数汇总表，可在VB添加一个或者多个窗体，将所需的命令按钮、文本框、标签的设置好所需的参数，通过VB中的函数关系来确立将其需要改变的参数改成变量，然后通过输入自己想要的数值给变量赋值，调试、运行后即可得到新的模型零件。
液压缸参数化程序是运用VB语言程序所写，SolidWorks包含VBA这一二次开发的软件工具。VB与SolidWorks系统紧密集成，运用VB程序也可完成与SolidWorks各种交互动作。
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2液压缸的结构
液压缸是液压传动系统中应用最多的执行元件，它将油液的压力能转换为机械能，实现往复直线运动或摆动，输出力和扭矩；其作用方式可分为单作用式和双作用式两种，单作用式液压缸只能实现单向运动，及压力油只是通过液压缸的一腔，而反方向运动必须依靠外力来实现，如复位弹簧力、自重或其他外部作用；双作用式液压缸在两个方向上的运动都由油压力推动来实现，可实现双向运动。 下图为立柱二维零件图：
图1：立柱二维零件图
从二维零件图上可以看出，液压缸为多级缸，前一级缸的活塞赛后一级缸的缸套，活塞的伸出顺序是从大到小，相应的推理也是从大到小，而伸出的速度则是由慢变快。空载缩回的顺序一般是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸的总长度较小，占用空间较小，结构紧凑。液压缸由后端盖、一级缸筒、二级缸筒、活柱等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活柱和二级缸，二级缸和一级缸之间均设置有密封装置，在缸头处还设置有防尘装置；为防止活柱快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还设置排气装置。此二维图为缓冲装置。二维图中包括了活柱、一级缸、二级缸、端盖、导向套、卡环、卡键等及一些密封装置。图中标有加工的一些主要尺寸，从剖面可以看出内部结构，可以初步了解立柱的结构，及各部件的配合关系。以此图作为原始资料通过其尺寸关系获得设计所需的尺寸和几何关系。
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