2022年气缸的设计计算1 .pdf

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1、1 4.1 纵向气缸的设计计算与校核: 由设计任务可以知道， 要驱动的负载大小位140N ，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率：由液压与气压传动技术表11-1：运动速度 v=30mm/s ， 取=0.7， 所以实际液压缸的负载大小为： F=F0/ =200N D=1.27= =66.26mm F气缸的输出拉力 N；P 气缸的工作压力Pa按照 GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=20 mm 气缸缸径尺寸系列精选学习资料 - - - - - - - - - 名

2、师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90）100 （110）125 （140）160 （180）200 （220）250 320 400 500 630 由 d=0.3D 估取活塞杆直径 d=8mm 缸筒长度 S=L+B+30 L 为活塞行程； B为活塞厚度活塞厚度 B=(0.61.0)D= 0.720=14mm 由于气缸的行程 L=50mm ,所以 S=L+B+30=886 mm 导向套滑动面长度A: 一般导向套滑动面长度A，在 D80mm时, 可取 A=(0.61.0)d 。所以 A=25mm 最

3、小导向长度 H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：H精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页3 代入数据即最小导向长度 H + =80 mm 活塞杆的长度 l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm 由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中缸筒壁厚（ m ） ；D 缸筒内径（ m ） ；P缸筒承受的最大工作压力（MPa ） ；缸筒材料的许用应力（MPa ） ；实际缸筒壁厚的取值： 对于一般用途气缸约取计算值的7 倍；重型气缸约取计算值的 20 倍，再

4、圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核, 我们的缸体的材料选择45 钢，=600 MPa ， =120 MPa n 为安全系数一般取 n=5；缸筒材料的抗拉强度 (Pa) P缸筒承受的最大工作压力（MPa ） 。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力 p16 MPa时，P=1.25p 由此可知工作压力0.6 MPa 小于 16 MPa ，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa =0.3mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页4 参照下表气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm Q =

5、= =1.85/s v空气流经进排气口的速度，可取v=10 15） 选取 v = 12 m/s 由公式 d0 = 2代入数据得 d0 = 14.014 mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页5 所以取气缸排气口直径为15 mm Q 工作压力下输入气缸的空气流量（）V- 空气流经进排气口的速度，可取v=10 25）由于所选活塞杆的长度L10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45 钢。参考机械设计手册单行本由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 FP0式中 FP0 活塞杆承受的最大轴

6、向压力（N） ；FP0=1633N FK 纵向弯曲极限力（ N ） ；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取 2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4 代入数据 K =25/4=6.25mm 由于细长杆比 85即 FK = 实心圆杆： J = 式中 L 气缸的安装长度；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4 E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa；J活塞杆横截面惯性矩（ m4） ；d 活塞杆的直径（ m ） ；L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为961mm 代入数据得 FK =2.685 N 因为 = 1.34 FP0所以活塞杆的稳定性满足条件；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 强度校核：由公式 d ，n 为安全系数一般取 n=5；缸筒材料的抗拉强度 (Pa) 45 钢的抗拉强度，=600 MPa ，= = 120 MPa 则 = 4.16 mm d ，所以强度满足要求；综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页