太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸
[?p]——许用应力。[?p]=?p／n（n安全系数）
N —— 通常取1.5-2.5，根据液压缸的重要程度和
工作压力等因素选取，工作压力大n可选取小一些。则取n=2，
?p缸筒材料的屈服强度，此取45号钢，?p=700 MPa
[?p]=?p／n=700/2=350 MPa
??PmaxD/{2.3[?p]?3Pmax}=47.25×160/（2.3×350-3×47.25）
=11.377mm 取20mm
则二级缸外径为160+2×20=200mm 验算：根据液压缸基本计算公式 D?4F24?480?d2 =?0.122 =0.15756m 66?P?103.14?31.5?10式中 F理论推力 F=F0???0 ?（效率）=0.5-0.7，取0.6。 ?0负载率取0.8 。
F0活塞杆上实际受力，按最大受力记，取1000KN
F=1000?0.6?0.8=480KN P工作压力=31.5MPa d 活塞杆直径
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太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 符合要求。
（2）一级缸内径和壁厚
留20mm作为二级缸与一级缸内壁距离，则一级缸内径 D1=200+20×2=240mm 壁厚
??PmaxD/{2.3[?p]?3Pmax}
=47.25×220/（2.3×350-3×47.25） =15.62mm 圆整 取20mm
依据表2.3，一级缸外径为240+2×20=280mm （3）初步确定活塞杆尺寸
一级活塞即二级缸外壁，不用再确定，二级缸内壁为160mm，因此根据表2.2得二级活塞杆外径为120mm,空心杆，内径为80mm
2.3.4 结构设计及强度验算
一、缸筒的设计与计算
缸筒是液压缸的主要零件，它与端盖、
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太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油，同时它是活塞的运动“轨道”。图3.1缸筒的技术参数
1.缸筒的技术参数选择（如图3.1 ） （1）缸体的材料：采用45钢，并应调质到241～285HB；
（2）技术要求： ①缸体采用H9配合。表面粗糙并Ra为0.1～0.4μm，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.2～0.4μm；②缸体内径D的圆度、
圆锥度、圆柱度公差不大于内径公差之半选取；
②缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取；
③为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内应镀以厚度为30～40μm的铬层，镀后进行珩磨或抛光
（3）安全系数：查表取安全系数：n＝3，查表得45号钢的材料的抗拉强度σ
[?]?b
≥530Mpa，则：材料的许用应力：
?bn?530=176.67Mpa32.一级缸筒的尺寸参数选择
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（1）缸筒内径的确定
由前面计算得到：一级缸筒内径D1＝240㎜
缸筒壁厚为20mm≥15.62mm。满足。由于缸筒壁厚由强度公式计算而来，所以缸体壁厚无需校核。
二、一级缸体的结构设计与连接强度计算
缸筒的两端分别和缸盖和缸底相连，构成密闭的压力腔，因而它的机构形式和缸盖及缸底密切相关。缸筒是液压缸的主体，其余零件装配其上，它的结构形式对加工和装配有很大影响，因此其结构应尽量便于装配、拆卸和维修。
（1）结构形式 此液压缸用于液压支架装置中，主要为矿上所用，且缸内径D≥200㎜，额定压力PN≥25Mpa，所以采用缸筒和缸底及端盖的连接方式为：缸筒和缸底采用焊接连接，缸筒和端盖采用内卡环连接。这样，液压缸的零件较少的暴露在外面，外形尺
寸相对较小，能满足环境恶劣时的使用要求。
（2）连接强度计算 ①焊接强度的计算（如图3.2） ??P?D?421?D2?2??8003.14282?262??0.7?4?13.48Mpa
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式中：P ——液压缸的最大压力（N）； D1 ——缸筒的外径（m）； D2 ——焊缝底径（m）；
η ——焊接效率，一般取η=0.7。
显然，σ≤σb/n ，满足条件； ?b—缸体材料的抗拉强度，n—材料的安全系数。
②卡环连接强度计算（如图3.3） 卡环A-A截面上的剪应力为：
PD800?103?240?10?3????4.8Mpa
4L4?10?10?3
图3.2缸底焊接及尺寸图 图3.3 端盖内卡环连接示意图 1.缸壁；2.缸底
卡环a—b侧面的挤压应力为：
??800?10??240?10?PD??9.004Mpa ?6h?2D?h?10?10?2?240?10?23?32
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