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1、摘要摘 要本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计摘 要本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚
2、度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计AbstractABSTRACTThis is the subject of internal combustion forklift lifting hydraulic cylinder design, the hydraulic cylinder design including the working p
3、ressure of the system is selected, the hydraulic cylinder inner diameter and outer diameter of the piston rod and the piston diameter, diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head, length, buffer device is calcu
4、lated and the piston rod stability checking. Design and application of the experience design method and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston and piston rod size parameters
5、, check matching bolt, pin. Finally with the drawing software CAD complete hydraulic cylinder assembly drawing.Key words: forklifts, lifting hydraulic cylinder, hydraulic cylinder design目录目 录1. 引 言11.1叉车发展史11.2 提升液压缸简介11.3 本设计的主要内容22. 液压缸的设计22.1 液压缸的选材22.2 液压缸的主要尺寸的确定22.2.1缸筒内径D的计算22.2.2 液压缸活塞杆直径d的确
6、定42.3 液压缸结构参数的计算52.3.1 液压缸壁厚的计算52.3.2 缸盖厚度的确定62.3.3 最小导向长度的确定62.3.4 缸筒长度确定72.3.5 液压缸进出油口尺寸确定72.3.6 缓冲装置计算73. 液压缸的校核93.1液压缸各部分连接件强度计算及校核93.1.1缸筒壁厚的验算93.1.2缸盖与缸体用螺纹连接时，缸体螺纹处的拉应力103.1.3缸底与缸筒采用焊接的连接方式103.1.4活塞与活塞杆的联接计算113.1.5活塞杆强度和液压缸稳定性计算124. 液压缸的结构144.1 缸体与缸盖的连接形式144.2活塞与活塞杆的连接结构154.3 活塞杆导向部分结构164.4 密
7、封装置的选用174.4.1 间隙密封174.4.2 活塞环密封174.4.3 密封圈密封174.5 液压缸缓冲装置的选用194.5.1 环隙式缓冲装置194.6 液压缸的排气装置20毕业设计总结21参考文献22致 谢23泰山学院本科毕业设计1 引 言1.1叉车发展史叉车发展于上世纪20年代，由工作装置完成垂直方向作业，由车轮行驶系统完成水平方向作业，是室内搬运的首选工具。我国的机械制造行业起步较晚。国内生产叉车的技术更是比国外落后很多，如何将剩余的15%20%的比例加大将是我们大家共同努力的目标，为此，本文主要进行叉车的设计计算，重点在于液压系统设计计算，已经完成了油箱、动力元件、控制元件、执
8、行元件以及各种液压元器件的选型和设计、校核等，将液压系统各部分组成按流程逐步设计后，以此为依据，设计了液压系统布置图。车体一般5mm以上钢板制成，无大梁车体强度高，可承受重载此外流线型设计也将叉车的护顶架，车身，配重及其各种装饰融为一体。宽视野的两节或三节型门架，起升高度在26m。目前门架下降还采用负载势能回收的原理，实现门架下降的无级调速。1.2 提升液压缸简介 图1提升液压缸,它为了迅速而方便的叉取货物，门架需要向上提升；搬运货物时，液压缸往上提升，可以叠放货物，或者从高处卸载货物。为了叉取一定重量的货物，液压缸需要在一定的工作压力下进行设计。1.3 本设计的主要内容本设计的主要内容是对叉
9、车提升液压缸装置的设计。液压缸的设计包括了确定提升液压缸活塞缸直径及其外径、液压缸活塞直径的确定和活塞杆直径的确定、液压缸壁厚和外径的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定以及活塞杆稳定性的验算。2. 液压缸的设计2.1 液压缸的选材缸体：45号钢无缝钢管。45钢无焊接 件，可用调质处理提高强度表面粗糙度要小（Ra=0.20.4m）工艺要求内孔一般用珩磨或滚压加工活塞：45号钢。活塞杆：45号钢圆钢或无缝钢管，一般表面要镀硬铬，表面粗糙度要Ra=0.20.4.缸底：法兰连接，35号、45号钢锻件。密封结构：防漏、防尘、耐磨2.2 液压缸的主要尺寸的确定2.2.1缸筒内径D的计算根据设计条件，要提
10、升的负载为1000kg，因此提升装置需承受的负载力为： （公式1）=100010=10000N为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图2所示。 图2 提升装置示意图由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同时，所需的力变为原来的两倍（由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负载变为原来的两倍）。即提升液压缸的负载力为2 Fl = 20000 N表1 各类液压设备常用的工作压力 设备类型精加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运输机械工作压力p/Mpa0.823
11、551010162032选择系统工作压力为10Mpa，则对于差动连接的双作用液压缸，提升液压缸的活塞杆有效作用面积为无杆腔进油时 （公式2）有杆腔进油时 （公式3） 按照表2选取数据，由于叉车要提升4m，高度过高，所以液压缸直径应选的大一点，选D=80mm表2 液压缸内径尺寸系列GB234880 （mm）810121620253240506380 （90）100 （110）125 （140）160 （180）200 （220）2503204005006302.2.2 液压缸活塞杆直径d的确定表3 设备类型与活塞杆直径 设备类型磨床、珩磨及研磨机插、拉、刨床钻、镗、车、铣床活塞杆直径d（0.20
12、.3）D0.5D0.7D 所以活塞杆直径为d = 0.7D=800.7=56mm，查表4取常用的数据，取 d = 56mm。表4 活塞杆直径系列 GB234880 （mm）45681012 1416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400GB/T699-1999标准规定的45号钢热处理850正火、840淬火、600回火，达到的屈服强度。许用应力根据油缸材质的屈服强度计算，通常留23倍的安全系数，取安全系数为2.5.【】=355/2.5=142Mpa。Py试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.
13、5）倍（Mpa）。Py=101.5=15Mpa。校核（公式4） 所以d=56mm符合。2.3 液压缸结构参数的计算2.3.1 液压缸壁厚的计算壁厚 （公式5）校核壁厚（该设计采用无缝钢管） （公式6）Py=（1.251.5）Pp，取Py=1.5Pp，Py=101.5=15Mpa （公式7）取 由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚：2.3.2 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 按强度要求可用下式进行近似计算： （公式8） 式中： D缸盖止口内径(mm) T缸盖有效厚度(mm) T5.632mm2.3.3 最小导向长度的确定一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。另外，液压缸的结构尺寸还有最小导向长度H。当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H(如图所示)。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最小导向长度。图3油缸的导向长度,K隔套，对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式： HL/20+D/2 （公式9） H=2/20+0.05/2=0.125m=125mm 式中：L为液压缸最大工作行程2(m);D为缸筒内径50(
