風機外罩清洗裝置液壓系統設計及其仿真摘要液壓傳動作為一種比較成熟的技術，已經廣泛應用于農業機械，機械制造，汽車制造等行業液壓系統具有高壓，傳動性能好，導向性好等優點，各項要求方面的顯著優勢，使得這門技術有著更加廣闊的發展前景與市場要求。在液壓系統設計過程中使用相關聯的仿真軟件來確定該系統的正常運行，也使液壓傳動系統的完善的得到法陣。本課題是風機外罩清洗裝置的液壓系統設計，設計過程包括液壓缸工作壓力和流量的確定，液壓系統圖的擬定，液壓元件的選擇，系統主要性能的驗算以及液壓系統仿真。對設計的液壓缸按照計算出的參數畫出二維零件圖和裝配圖。編寫本設計說明書時，為了符合設計步驟，詳細說明了液壓系統的設計方法，以及各種參數的計算方法。關鍵詞：風機外罩；清洗裝置；液壓系統；液壓缸；元件；仿真DesignandSimulationofhydraulicsystemcovercleaningdeviceforthefancasingAbstractAsamorematuretechnology,Hydraulicdrivehasbeenwidelyusedinagriculturalmachinery,machinerymanufacturing,,automobilemanufacturingandotherindustries,hydraulicsystemwithhigh-pressure,andtransmissionperformanceisgood,aswellasgoodguidance,therequirementsofsignificantadvantages,makesthistechnologyhasamorebroadprospectsfordevelopmentandmarketrequirement.Intheprocessofthehydraulicsystemdesignusingtheassociatedsimulationsoftwaretodeterminethenormaloperationofthesystem,alsofortheimprovementofthehydraulicdrivesystemoflaw.Thistopicisthefancasingcleaningdeviceofthehydraulicsystemdesign,thedesignprocessincludingthedeterminationofthehydrauliccylinderpressureandflowofthehydraulicsystemdiagram,thechoiceofhydrauliccomponents,andthecalculationoftheperformanceofthesystemismainlythehydraulicsystemsimulation.Forthedesignofthehydrauliccylinderaccordingtothecalculatedparametersdraw2dpartdrawingandassemblydrawing.Keywords：Thefancasing;Cleaningdevice;Hydraulicsystem;Thehydrauliccylinder;Components,Thesimulation目錄TOC\o"1-3"\h\u21234摘要 I24233Abstract II9670目錄 III5910插圖清單 IV7901表格清單 V9554引言 -2-26055第1章緒論 -3-249261.1研究背景與實際意義 -3-200721.2發展概況 -3-255511.3主要研究內容 -3-23097第2章液壓系統設計 -4-119162.1技術要求 -4-154682.2液壓系統的主要參數計算 -8-190002.3擬定液壓系統原理圖 -10-88372.4.液壓元件的選擇和計算 -11-231892.5液壓系統性能驗算 -14-17899第3章液壓缸的設計和計算 -17-292213.1缸筒的設計 -17-227953.2活塞的設計 -18-20613.3活塞桿的設計 -19-111623.4計算缸桶頭部法蘭厚度 -20-143623.5排氣閥的設置 -21-46253.6油口的設計 -21-326983.7密封件的選定 -22-56983.8螺釘設計 -22-321453.9端蓋式導向套的設計 -22-109153.10緩沖裝置的設置 -22-3931第4章液壓系統仿真 -23-7832結論 -25-29989展望 -26-28516致謝 -27-9954參考文獻 -28-28137附錄A液壓缸零件圖和裝配圖 -29-28607附錄B外文文獻翻譯 -30-18216Transmissionoffluid -30-17696附錄C主要參考文獻及摘要 -37-插圖清單圖2-1清洗裝置裝配圖 3圖2-2風機外罩 4圖2-3刷頭整體布局 4圖2-4刷頭 5 圖2-5清洗桶 5圖2-6工況草圖 6圖2-7液壓系統原理圖 10圖3-1車式環滑密封 17圖3-2焊接型 17圖3-3車式組合密封 17圖3-4小頭螺栓 19圖3-5排氣閥結構 19圖3-6油口結構 20圖3-7A型密封圈 20 圖4-1仿真系統圖 22 圖4-2電動機的力矩 22 圖4-3系統流量圖 23圖4-4質量塊的壓力 23表格清單TOC\h\z\c"表2-"表2-1缸筒的內徑 -8-表2-2液壓缸工作循環各階段壓力，流量和功率計算表 -8-表2-3液壓缸實際快進，快退階段的運動速度，時間及流量 -13-TOC\h\z\c"表3-"表3-1活塞桿內徑系列 -19-表3-2油口直徑系列 -21-

引言液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術，是工農業生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標志。

目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業數字控制閥等。隨著科學技術的迅速發展，液壓技術將獲得進一步發展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。本文主要是一種常用液壓系統的設計和滿足該系統的液壓缸的設計。全文共5章，第1章緒論中，闡述了此方案提出的背景技術及發展趨勢，主要研究內容與主要實現思路。第2章液壓系統設計中，全面敘述了設計的整體步驟。第3章液壓缸設計，通過計算對缸體和零件的做選擇。第4章，用ame對系統進行仿真，確定系統的正常運行。第5章結論與展望中提出了幾點研究中的不足和遺留問題，和可能改進的方向。由于作者水平有限，對液壓產品的構造認識不足，設計中難免有所疏忽，不當之處與錯誤在所難免，懇請各位老師指點，對本文提出寶貴意見。第1章緒論1.1研究背景與實際意義液壓傳動是通過液壓油來傳遞壓力的傳動方式，一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件執行元件控制元件輔助元件盒液壓油，液壓由于其傳動力量打，易于配置，在工業民業應用廣泛，液壓系統的執行元件液壓缸和液壓馬達的作用是將液體的壓力轉換為機械能，而獲得需要的直線往復運動或旋轉運動，作為現代機械設備實現傳動與控制的重要技術手段，液壓技術在國民經濟各領域得到了廣泛的應用。與其他傳動控制技術相比，液壓技術具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調速范圍大﹑工作平穩且快速性好﹑易于控制并過載保護﹑易于實現自動化和機電液一體化整合﹑系統設計制造和使用維護方便等多種顯著的技術優勢，因而使其成為現代機械工程的基本技術構成和現代控制工程的基本技術要素。電機風罩清洗裝置是一種半自動的清潔工具，本文根據清洗裝置的動作特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統圖，再經過必要的計算來確定液壓系統的參數，然后按照這些參數來選用液壓元件的規格和進行系統的結構設計。最后檢驗系統的可行性，并對系統進行仿真。1.2發展概況液壓系統和氣壓傳動稱為流體傳動,第一次世界大戰后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發展更為迅速。液壓站大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925年維克斯發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁?尼斯克對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。第二次世界大戰期間,在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出,日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速發展液壓動,1956年成立了”液壓工業會”。近20~30年間，日本液壓傳動發展之快，居世界領先地位。1.3主要研究內容本課題主要研究的內容如下：液壓系統設計，液壓系統新能驗算，液壓缸設計和計算，繪制液壓缸零件圖和總裝圖，液壓系統仿真。第2章液壓系統設計2.1技術要求2.1.1明確設計依據設計一電機風罩清洗裝置液壓系統，刷頭的上下往復運動用液壓傳動，其工作循環為快速下降，停止，快速退回。清洗裝置如圖圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1清洗裝置裝配圖這是風機外罩清洗裝置的整體裝配圖，刷頭可以上下移動，工作時刷頭向上提升到一定高度，將風罩放入清洗桶，再講刷頭向下移動清洗，液壓系統提供一定的壓力使刷頭抵住桶底的洗布，保持風罩的穩定。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2風機外罩圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3刷頭整體布局圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4刷頭圖2-SEQ圖2-\*ARABIC5清洗桶給定條件如下：刷頭自重5KG，行程630mm。假定條件如下：刷頭下壓的最大壓力44172N，快速下降速度0.1m/s，行程600cm，慢速下降速度0.05m/s，快速上升速度0.125m/s，加速，減速時間為0.2s。刷頭轉動1000r/min2.1.2進行工況分析1)運動分析因為壓力較小，屬于小型液壓系統，使用一個缸就可以完成所需要運動，因為刷頭的重量較輕，未設置平衡回路，摩擦力不計。取缸的機械效率為=0.9。刷頭做上下直線往復運動，選用單桿液壓缸做執行缸，根據技術要求和一直參數對液壓缸各工況外負載進行計算。快速下降：啟動加速：F1=G-G/g×v/t得F1=47.5N等速:F=G刷頭接觸桶底，F=2.5N時間t=l/v=650/100=6.5s工進：因為刷頭接觸桶底后并沒有軸向的位移，液壓缸繼續施加負載，直到F=44172N時，停止施加負載，馬達帶動刷頭轉動。所以此階段F=44172N。快速上升：啟動加速：F1=G+G/g×v/t的F1=52.5N,等速：F=G制動：F=G-G/g×v/t=47.5時間t=l/v=650/100=6.52)動力分析根據上面算出的負載和時間畫出簡單工況圖：F--T圖圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6工況草圖2.2液壓系統的主要參數計算2.2.1初選系統工作壓力初選系統工作壓力為4MPA，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積：A1==122.7cm2（2-1）則液壓缸活塞直徑D==12.5cm取125mm（2-2）2.2.2計算液壓缸的尺寸活塞桿外徑計算：活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，若速度比為，則計算公式為：d=D（2-3）根據往返速度可算出速度比為1.25，活塞桿直徑d=0.6125=75mm取80mm，液壓缸內徑取125mm根據GB/T2348-1993缸筒內經速比φ21.461.331.251.15d/mm40282220181450362825221863453632282280564540362890605045403210070565045361109060565040125907060564514010080706050表2-SEQ表2-\*ARABIC1缸筒的內徑液壓缸的實際有效面積為：無桿腔：A1=πD2/4=122.7cm有桿腔：A2=π（D2-d2)=72.5cm2液壓缸的最大壓力： 當壓力達到44172N時，液壓缸的壓力最大，此時P=（F+P2A2)/A1=3.95MPA（2-4）工況計算公式F/NP1/MPAP2/MPAq/L/minP/kW快進啟動500.010.01--加速47.50.010.01--恒速500.010.0137.650.006工進441724.353.950.50.39快退啟動2.50.010.01--加速52.50.010.01--恒速500.010.0173.627.6表2-SEQ表2-\*ARABIC2液壓缸工作循環各階段壓力，流量和功率計算表2.2.3計算液壓缸需要的流量液壓缸：有桿腔q2=(A1-A2)v1=50.20.125=37.65L/min無桿腔q2=A1V1=73.62L/min2.3擬定液壓系統原理圖2.3.1明確和選擇基本回路1.調壓回路泵的輸出壓力由負載決定。為使泵工作在指定工作壓力下工作，不因負載的突然變大，而無限的變大。所以設置調壓回路。同時可以避免因壓力瞬時增大而損壞系統。在泵的出口處接溢流閥組成調壓回路。2.卸荷回路當活塞不運動時，為了不頻繁啟閉電動機，而使液壓泵在功率損耗接近0的情況下運轉，減少功率損耗，降低系統發熱，延長泵和電機壽命，采用換向閥卸荷回路。我們采用M型換向閥，當換向閥處于中位時，系統就卸荷。3調速回路在刷頭桿件上升和下降的過程速度是變化的，為了符合設計要求，系統設計了調速回路控制桿件的升降速度，系統采用的是進口節流調速回路。4背壓回路為了控制液壓馬達的運轉速度，該部分也采用了進口節流調速回路，并且為了是馬達穩定運轉，在出油口處安裝溢流閥做背壓閥使用。5速度換接回路采用三位四通換向閥實現速度的換接，這種回路簡單，實用。6平衡回路為了防止刷頭因自重使活塞下滑，在液壓缸進油路上，采用順序閥起背壓作用，組成平衡回路。7保壓回路為了防止系統壓力過大，設置電磁閥實現系統的保壓2.3.2供油方式的選擇系統的工作壓力不大，屬于中低壓系統，所以選用葉片泵，葉片泵工作平穩，噪聲小，流量脈動小，工作性能良好，適合中低壓系統，而且簡單，造價便宜。2.3.3調速方式的選擇結合該系統功率較小，負載變化不大，對速度穩定要求較高，所以液壓缸和液壓馬達近采用了調速閥的進口節流調速回路。2.3.4油路循環方式的選擇結合調速方式的選擇和該裝置的造價考慮，因此該油路循環方式采用開式系統。液壓系統的工作原理：快上時，進油路，換向閥在左位，油液經過單向閥流向有桿腔，回油路，油液由無桿腔流出經過單向調速閥流回油箱快下時，進油路，換向閥右位，油液經過單向閥節流閥流向無桿腔，回油路，油液由有桿腔流出經過溢流閥停機時，閥處于中位，油缸卸荷圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7液壓系統原理圖1油箱2空氣過濾器3液壓泵4三位四通換向閥5順序閥6液壓缸7壓力繼電器1油箱2空氣過濾器3液壓泵4三位四通換向閥5順序閥6液壓缸7壓力繼電器8調速閥9單向閥10可調節流閥11液壓馬達12溢流閥2.4.液壓元件的選擇和計算2.4.1選擇液壓泵的型號和確定電動機的功率液壓缸的最大壓力為3.95MPA，該系統比較簡單，所以設其壓力損失為0.4MPA，所以液壓泵的最高壓力即為：P1=3.95+0.4=4.35MPA液壓泵的最高流量：油源向液壓缸輸入的最大流量為73.62L/min，取液壓系統漏油系數K=1.1，則泵的流量為：Qp=1.173.62=81L/min葉片泵的型號選擇：YB--B92B理論排量93.5Lmin，額定壓力7MPA，輸出流量83.5L/min，驅動功率13.4kw，最高轉速2000n/min最低轉速600r/min額定轉速1000r/min，計算葉片泵所需要的功率：取葉片泵的容積效率為0.85，則總效率為=0.765所以可以計算出驅動該泵所需要的功率為： P==4.3581/0.765=7.6kw（2-5）電機的型號選擇：Y25M-4額定功率7-11kw轉速740-1350r/min2.4.2液壓元件選擇1）選擇控制閥：選擇三位四通電磁閥：因為整個系統的工作壓力不高，流量一般，系統頻繁換向，同事為了盡量減少閥的使用數量，所以直接用電磁閥切換液流的方向。查《機械設計手冊》，選用4-WE-10-M-E-16-B-B額定流量為100L/min，工作壓力31.5MPA2）確定油箱及其附件為簡便，降低成本，同事該系統對液壓油清潔的程度要求不是很高，所以采用開式油箱，箱內液體和大氣相通，為防止油液被污染，油箱頂部設置空氣濾清器，并兼做注油口用。3)選擇空氣濾清器：選用PAF型空氣濾清器，因為該型空氣過濾和加油過濾及進排氣單向閥一體結構，既簡單又利于油的凈化。本系統采用PAF1-0.035-0.55-20L型空氣過濾器，因為系統對液壓油精度要求不高，過濾精度為20微米。所以選擇該型空氣濾清器。確定油箱容量：油箱的有效容量一般是泵的每分鐘流量的3-7倍，取油箱容量是泵每分鐘流量的4倍，所以初步確定油箱的容量為：V=481=324L查《機械設計手冊》，選擇油箱型號：AB40-01-0250-AN-13-ES4)選擇溢流閥：因為溢流閥是確定系統最高壓力，所以溢流閥的調整壓力為：P=1.13.95=4.345MPA取4.4MPA查《機械設計手冊》，溢流閥的型號選擇：B-T-03-32最大調整壓力25MPA，最大流量100L/min5）選擇平衡閥：平衡閥的調整壓力應該能承受刷頭的重量，所以，調整壓力為：P=G/A2=1.610-2MPA查《機械設計手冊》，平衡閥的型號選擇：FD-16P-A10/B006）選擇調速閥2FRM型調速閥是二通流量控制閥，有減壓閥和節流閥串聯組成，由于減壓閥對節流閥進行了壓力補償，所以調速閥的流量不受負載變化的影響，保持穩定，同事節流窗口設計成薄刃狀，流量受溫度變化很小，調速閥與單向閥并聯時，油流能反響回流。查《機械設計手冊》，選擇型號：2FRM-16-100，工作壓力31.5MPA，開啟壓力0.15MPA，流量100L/min。7）節流閥返回時，液壓缸所需要的流量為73.62L，壓力為，查《機械設計手冊》，選擇的調速閥的型號為：SRC-T-06-50，通徑20mm額定流量85L/min最小穩定流量8.5L/min，最高工作壓力25MPA。8）選擇單向閥：C型單向閥在所設定的開啟壓力下使用，可控制油液單方向流動，完全阻止油液的反方向流動，查《機械設計手冊》選擇閥的型號：CI-T-06-04-50該閥是直通管式單向閥，通徑20mm，開啟壓力0.5MPA，最高使用壓力25MPA，額定流量85L/min9）選擇順序閥：該閥利用油路本身壓力來控制液壓缸或馬達的先后動作順序，以實現油路系統的自動控制，改變控制油和泄露油的連接方式，該閥還可作為卸荷閥和背壓閥使用。查《機械設計手冊》，選擇的順序閥型號為：DZ-10-1-30-21-M最高調定壓力21MPA，流量約為150L/min。10）選擇壓力繼電器：壓力繼電器是將某一定值的液體壓力型號轉為電氣信號的元件，HED2型壓力繼電器為單點彈簧管式結構，彈簧管在壓力油作用下產生形變，通過杠桿壓下微動開關，發出電信號，一實現回路的自動程序控制和安全保護。查《機械設計手冊》，選用型號：HED-2-O-A-20-6.3額定壓力6.3MPA，最高工作壓力7MPA，切換頻率30次/min11）選擇濾油器：查《機械設計手冊》，選擇XU-100200B，該型號過濾器流量為100L/min，額定壓力6.18MPA，過濾精度200um，初始壓降0.06MPA12）選擇管道：系統上一般的管道的通徑按所連接的元件的通徑來選取，先只計算系統泵出口處的管子。因為在金屬管路內油液流速的推薦值為：取管內許用流速為5m/s，管子的內徑為：=14mm，所以，取d=20（2-6）確定管子壁厚：公式（2-7)鋼管的材料選為20鋼，所以b值為420MPA，p=b/8=52.5MPA所以=1.52mm所以壁厚取2mm13）選擇液壓馬達：液壓馬達要求的轉速為1000/ml.r系統壓力為4MPA，查《機械設計手冊》，所以選擇液壓馬達型號為YM-A19B,理論排量為16.3ml.r額定壓力6.3MPA，輸出轉矩9.7N.m2.5液壓系統性能驗算2.5.1液壓系統壓力損失計算快進工進快退流入液壓缸流量Q1=V1(A1-A2）=84Q1=0.5Q1=q=51.81流出液壓缸流量Q2=Q1A2/A1=42.4Q2=Q1A2/A1=Q2=Q1A2/A1=13.9速度V=q/(A1-A2)=1.3V=q/A1=0.0078V=q1/A2=0.6時間T=6.5T=6.5表2-SEQ表2-\*ARABIC3液壓缸實際快進，快退階段的運動速度，時間及流量進回油路的管道直徑按所選元件的通徑確定為d=20mm,長度定為l=2,油液的運動粘度去=-4m2/s，油液的密度取=0.9174103kg/m3。1）判斷斷流由以上計算結果知在快退時回油量Q最大，由此可知，此時的雷諾數最大即：820（2-8）因為雷諾數小雨臨界雷諾數2000，故可知，各工況下的進回油路中的油液的流態均為層流。2）計算液壓系統的壓力損失快上時，油液在管道中的流速：V=q/A=2.2m/s阻力損失系數==0.1（2-9）如果取進回油管路的長度為2米，則進油路沿程壓力損失計算公式為：2/2d=0.022MPA（2-10）對管路的局部要損失，在管路結構尚未確定的情況下，可按經驗公式計算：2=0.1=0.0022MPA（2-11）3）局部壓力損失計算：局部壓力損失包括管道安裝和管接頭壓力損失及通過調速閥的局部壓力損失，前者一般取沿程壓力損失的0.1，后者與通過閥的流量有關，設調速閥的額定流量為n.額定壓力損失為n，當通過調速閥的流量為42L/min時，調速閥的壓力損失為：3=n（q/qn）2=0.035MPA（2-12）回油路上的流量q=q1A1/A2=4263.6/32.1=83.2L/min，，則：V=q/A=4.41m/s則回油路的沿程壓力損失為：0.08MPA總的壓力損失為=0.022+0.0022+0.035+0.08=0.139MPA快下時油液在油管中的流速：V=q/A=1.1m/s所以=220，阻力損失系數==75/220=0.34則進油路上的壓力損失為：=0.019MPA局部壓力損失：管道安裝和管接頭部分壓力損失：2=0.1=0.0019MPA調速閥的壓力損失：3=n（q/qn）2=0.0077MPA回油路上的沿程壓力損失：q=q2A2/A1=11L/minV=q/A=0.58m/s=0.006MPA總的壓力損失為：=0.006+0.0077+0.019+0.0019=0.0346MPA根據計算結果取壓力損失為0.4MPA.2.5.2液壓系統效率計算在一個工作循環周期中，主要的動作過程是馬達的轉動清洗過程，因此可以用這一階段的效率來代替整個工作循環系統的效率。1)計算回路效率公式：=pmqm/pbqb=0.27（2-13）2)計算液壓系統效率：取葉片泵的效率為0.8，液壓缸的效率為0.95，則計算公式為：=vcm=0.2（2-14）3)液壓系統發熱和溫升計算：液壓系統發熱和溫升計算域液壓系統效率計算相同，也用馬達運轉過程代表整個工作循環。首先，計算液壓泵的輸入功率：Pi=Pp/p=101L/min（2-15）然后，計算液壓系統的發熱量：Q=Pi(1-）=80.8W（2-16）最后，計算液壓系統的油液溫升：T=Q/KA=6.8℃（2-17）取傳熱系數K=15W油箱散熱面積按近似公式A=0.065計算。計算結果系統溫升很小，符合要求。第3章液壓缸的設計和計算3.1缸筒的設計3.1.1缸筒結構常用的缸桶結構有八種，根據本次設計的液壓缸工作環境和負載情況，選定法蘭連接，其優點是結構比較簡單，容易加工，缺點是外徑較大。3.1.2缸筒材料的選定對缸筒的要求有以下四點：a有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態試驗壓力而不至于產生永久性的變形b有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不至于產生彎曲c內表面與活塞密封件及導向環的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少。尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。d需要焊接的缸筒還有球有良好的可焊性，一邊的焊上法蘭或者管接頭后不至于產生裂紋或過大的變形.普通鋼筒的一般選用35號鋼。總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與其他零件構成密封，用以容納壓力油，同時它還是活塞的運動導軌，因此要正確確定其各部分的尺寸。3.1.3確定缸桶厚度0+缸桶外徑公差余量+腐蝕余量（0為材料強度要求的最小值）設=0.080.3用公式計算：0PmaxD/(2.3-3Pmax)（3-1）其中p是缸桶最高工作壓力，是材料許用應力，計算結果得：15mm在考慮公差余量和腐蝕余量后，當液壓缸內徑125mm時，按標準選液壓缸外徑為155mm3.1.4計算缸桶底部厚度:設缸桶底部為平底，則0.433D2(DS計算厚度的外直徑）（3-2）計算結果：13mm考慮腐蝕等因素后，取底部厚度為：20mm液壓缸壁厚校核：缸桶壁厚校核時分薄壁和厚壁兩種情況，該缸D/10，屬于厚壁，其強度校核公式如下：D/2（3-3）D缸桶內徑P缸桶最高工作壓力，當缸的額定壓力小于16MPA時，取P=1.5MPA缸桶材料的許用應力=b,b為材料的抗拉強度，n是安全系數，一般取535鋼的抗拉強度為350因此求的結果滿足強度要求。前面計算出液壓缸活塞桿d=80，缸的內徑為125mm現在確定缸桶長度，液壓缸的行程為630，因為是一段固定一段自由，初步確定液壓缸的行程長度為630mm。3.1.5缸桶的螺紋設計：選用60°的密封管螺紋，連接形式選用圓柱內螺紋，螺紋的儲存代號為6.3.2活塞的設計由于活塞在液體壓力的作用下沿著缸筒往復活動，因此，它與缸筒的配合應該適當，既不能過緊，也不能間隙過大，配合過緊，不僅使得最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄漏，降低容積效率，使得液壓缸達不到要求的設計性能。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關，活塞直徑應與缸筒內經一致。所以，設計活塞時，主要任務就是確定活塞的結構形式。3.2.1活塞結構型式根據密封裝置型式來選弄活塞結構形式。通常分為整體活塞和組合活塞倆類。整體活塞在活塞圓周上開溝槽，安置密封圈，結構簡單，單給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時也容易拉伸和扭曲；組合式活塞結構多樣，主要是受密封形式決定，組合式活塞大多數可以多次拆裝，密封件使用壽命長。根據液壓缸的工作情況，選定活塞的結構形式為車氏C型滑環密封，如圖所示圖3-圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1車氏環滑密封3.2.2活塞與活塞桿的連接活塞與活塞桿連接有多種形式，所有形式都需要鎖緊措施，以防止工作時由于往復運動而松開，同時在活塞與活塞桿之間需要設置靜密封。選定連接型式為焊接型，如圖所示圖3-圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2焊接型圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3車氏組合密封3.2.3.活塞的密封圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3車氏組合密封密封型式與活塞的結構有關，可根據液壓缸的不同作用和不同工作壓力來選擇。本文選定車氏組合密封，如圖所示3.2.4活塞材料由于活塞有導向桿，所以用優質鋼20。活塞外徑配合選f確定活塞寬度因為B=（0.61）D，所以取B=0.8D=100mm設導向套滑動面的長度A，因為D80，所以A=(0.61)d取A=0.8d=64mm導向套和活塞見可以裝一隔套，可以作為緩沖作用其長度C=H-(A+B)/2=13最后確定缸桶最終總長為：L=l+A+B+C+M=807mm（3-4）（一般缸桶的長度不超過內徑的20倍）3.3活塞桿的設計3.3.1的技術要求活塞桿的材料為20#。活塞桿要在導向套中滑動，一般采用H8/h7的配合，太緊了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滯現象和單邊磨損。其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm，以保證活塞安裝不產生歪斜。活塞桿的外圓粗糙度一般為0.1～0.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需要進行鍍鉻處理，并進行拋光或者磨削加工。3.3.2活塞桿的計算活塞桿是液壓傳動的重要零件，它承受拉力、壓力、彎曲力和震動沖擊等多種作用力，必須要有足夠的強度和剛度。單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑d可以根據往復運動速度比φ來確定，具體的可以由下表查出缸筒內經速比φ21.461.331.251.15d/mm40282220181450362825221863453632282280564540362890605045403210070565045361109060565040125907060564514010080706050表3-SEQ表3-\*ARABIC1活塞桿內徑系列很顯然，往復速比為1.25，而缸筒內經為125mm，所以活塞桿直徑為80mm。圖3-4小螺栓頭圖3-4小螺栓頭活塞桿采用實心桿，因為缸工作時軸線固定不動，采用大螺栓頭。3.3.3活塞桿強度計算：活塞桿用45鋼調質處理。強度校核：活塞桿的直徑d的校核公式：d（3-5）F活塞桿上的作用力活塞桿材料的許用應力，取n=1.4求的結果滿足強度要求3.4計算缸桶頭部法蘭厚度計算公式：H=103（3-6）F是法蘭在缸桶最大壓力下承受軸向壓力，估算h為10mm，設計為20mm，缸桶和導向套缸蓋用螺紋連接，由于缸桶厚度選的很大，所以不需要驗算缸桶螺紋連接部分的強度。3.5排氣閥的設置排氣閥的設計圖3-5排氣閥結構圖如果排氣閥設置不當或者沒有設置，壓力油進入液壓缸圖3-5排氣閥結構圖后，缸內仍會存有空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性，會造成液壓缸和整個液壓系統在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作，是十分危險的，為了避免這種情況的發生，必須在液壓缸上安裝排氣閥。因為液壓缸是液壓系統的最后執行元件，會直接反映出殘留空氣的危害。排氣閥的位置要合理，垂直安裝的液壓缸，應設置在蓋端的上方。其示意圖如下3.6油口的設計油口包括油口孔和油口連接螺紋。液壓缸的進出油口可布置在端蓋或者缸筒上，油口孔大多屬于薄壁孔通過薄壁控的流量可以按下式計算，（公式3-7）其中影響最大的是油口的面具A，根據上式可以求出孔的直徑，以滿足流量的需要，從而保證液壓缸正常工作的運動速度。油口的示意圖如右3-6油口結構油口的直徑可由下表直接查出內經D25324050638080125ECM14×1.5M18×1.5M22×1.5M27×2M27×2EE610121620表3-SEQ表3-\*ARABIC2油口直徑系列很顯然，缸筒內經為125，EC和EE分別是M27×2和16。3.7密封件的選定密封件的結構如下圖所示圖3-7A型密封圈圖3-7A型密封圈3.8螺釘設計由于螺釘只在系統工作時，受到向上的力，所以螺栓僅受預緊力。螺栓直徑計算公式：d（3-8）F2=F1+FF1是參與預緊力，取F1=1.5F，F是工作載荷螺栓的許用應力螺釘材料用45鋼，淬火并回火，抗拉強度640MPA，取安全系數為1.4，則：=640/1.4=457MPA設用8個螺栓固定端蓋，則F=28200/8=3525N則：F2=2.5F=8812.5則可求得d約為5mm按標準選：M5內六角花型圓柱頭螺釘3.9端蓋式導向套的設計其內徑由活塞桿的外徑決定，外徑由缸桶內徑決定，其中一端設計為法蘭式，其上均布10個M18的螺紋孔，而其上的螺紋選用圓柱外螺紋，螺紋的尺寸代號為6.3.10緩沖裝置的設置因為運動速度和工作壓力都比較小，不需要設置緩沖裝置。第4章液壓系統仿真對液壓系統采用了AMESim進行仿真，操作步驟:第一步，按照液壓系統原理圖將各元件組合。第二步，正確連接后，設定各元件的參數。第三步，運行仿真，查看結果。下面是仿真的結果截圖圖4-1仿真系統圖圖4-2電動機的力矩圖4-3系統流量圖圖4-4質量塊的壓力結論在本次畢業設計之中，我的設計任務是設計一款風罩清洗裝置的液壓系統，并計算和畫出符合該系統的液壓缸零件圖和裝配圖，在設計過程中，以其主要的的液壓元件為研究的對象，進行計算和分析，然后又根據這些得出的結論對液壓元件分析，之后再對液壓系統中的液壓元件選型。從液壓缸的計算開始，液壓缸內徑，缸筒壁厚，活塞桿強度，液壓缸的工作壓力，液壓馬達的排量和工作壓力，液壓缸與液壓馬達排量，發動機功率的系統計算，根據這些計算得到的數據，對液壓缸，液壓馬達，液壓泵，發動機進行選擇。液壓元件的選定是液壓回路設計的基礎，對液壓馬達，液壓泵的回油路的設計是根據所選定的液壓元件來設計的。在最后對液壓系統性能的驗算，對液壓油的油溫進行分析，總結油溫過高的原因以及預防措施。確定最終的液壓系統后用AMESim對系統進行仿真。展望現在工程機械的研發生產向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發展，這就對液壓系統的密封性能提出了更高的要求。本文根據液壓傳動與控制設計了該系統，該系統雖然簡單，但涵蓋了液壓的基本知識，符合系統設計的常規步驟。該裝置作用單一，造價低，符合一般民企的要求。改變裝置結構，增加他的其他用途，將該裝置設計為一體式，方便移動。本次設計用到了很多液壓領域的知識，在這個過程中也學到了很多辦公軟件和繪圖軟件的知識。在本次畢業設計中，我感覺我做的還有許多需要完善的地方，有些地方的設計不夠合理，還有許多沒有做到的部分，例如：發動機具體型號的選定，和液壓閥的選擇，因為我能找到的資料有限，一些具體的原始數據無法找到，所有只能做到此。我希望在我以后的工作中能找到這些數據和資料來完善我的這個設計。致謝

經過多天的努力，我圓滿的完成了畢業設計，在此，我要感謝在這期間王幼民老師給我的幫助和指導。這次設計的主要內容是液壓系統設計和液壓元件的選擇和計算，讓我掌握了一般性液壓系統的設計步驟和方法，這次設計是對我液壓傳動知識的實踐運用的一次嘗試，這次畢業設計，我獨立完成了自己的設計任務，鍛煉了我的獨立性，這次設計是對以前所學知識的鞏固，通過王老師的指導，讓我在設計思想，設計方法和設計技能等方面有了一次良好的訓練。最后，感謝王老師，還有我的同學們在本次課程設計期間給予我的幫助和指導。由于時間和水平有限，本設計難免存在缺點和錯誤，望指導老師批評指正。

參考文獻[1]陳大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，1993[2]張人杰.液壓缸的設計制造和維修[M].北京：機械工業出版社，1993[3]冀宏，唐鈴鳳.液壓氣壓傳動與控制[M].北京：華中科技大學出版社.[4]蘇爾皇.液壓流體力學[M].北京：國防工業出版社，1979.[5]范存德.液壓技術手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2004.[6]張利平.液壓傳動與控制[M].西安：西北工業大學出版社，2004[7]林建亞，何存興.液壓元件[M].北京：機械工業出版社，1988[8]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1990[9]李壯云.液壓元件與系統[M].北京機械工業出版社，2005[10]孟延軍，陳敏.液壓傳動[M].冶金工業出版社,2008.09[12]張永茂.AutoCAD機械繪圖基礎與實例[M].北京：海洋出版社，2006[13]付永領，齊海濤.LMSImagine.LabAMESim系統建模與仿真[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011[14]王宇亮.基于AMESim的工程機械液壓系統故障仿真研究[J].2011[15]TianJunying.Researchonextensionelementmodelinhydraulicsystem.MechatronicsandAutomation,2009.[J].ICMA2009.[16]Shu-hanWang,Xiang-yangXu,Yan-fangLiu,Zhen-kunDai,P.Tenberge,WeiQu.Designanddynamicsimulationofhydraulicsystemofanewautomatictransmission[J].JournalofCentralSouthUniversityofTechnology,2009,Vol.16(4),pp.697-701[16]王隆太.機械CAD/CAM技術[M].北京：機械工業出版社，2010.2附錄A液壓缸零件圖和裝配圖見圖紙附錄B外文文獻翻譯TransmissionoffluidFormerstatementfluidtransmissionisincludinggas(pressure)transmissionandliquidtransmission,hydraulictransmissionintoliquidtransmission,hydraulictransmissionandfluidNientransmission.Hydraulictransmissionbasedontheinteriormarket,thepressuretobeabletoimpartimpetusliquid;HydraulictransmissionbasedonOulaequationtotheliquidchangestotheshortwheeldrivetransmission;ForNewton,Nientransmissionfluidfrictionlaw,thestickyliquidtoimpartdynamismto.HydraulictransmissionisthebasichydrauliccomponentsandhydraulicBianjuqicoupleddevice.Hydrauliccoupleddevicesareafundamentalcomponentofanumberofradialplaneleaves,aworkofthepumpandturbineround.Hydraulictransmissionoilintheworkofthecycleofhigh-speedmobiletransmissionpower,oilpumpsroundhersoinvolvedwiththecampaignbecausecentrifugalforceroledocentrifugecampaignfrompumpsround(andimportedaxis)andtoabsorbmechanicalenergyintomomentofmomentum(mVR)incremental,high-speedYmoteturbine(andexportaxis)rotation,work-drivenplane(andload)homework.HydraulicBianjuqibasiccomponentsarepumpsround,andtheturbine-round,theyareaspace(bending)leavesworkroundbytheworkofarelevantorder.HydraulictransmissionoilpumpswereworkingroundtheturbinemixforincrementalYeLiuwasmomentofmomentum,aftertransfer-roundwaterturbineYeliudirectionafterthereleaseofmomentofmomentum(kineticenergy)topromotetheworkoftheturbine-drivenrotaryrush.Myhydrauliccomponentsinthedevelopmentoffaster,2003hydrauliccoupleddevicesproducedabout70,000NationalTaiwan.WidelyusedforDaishishusongji,railcarriers,ballmill,air-compressors,compressors,pumpsandfuelpumps,andotherequipment,transmission,improvetransmissionqualityandenergyconservation.Myhydrauliccoupledwiththecurrentmaximumoutputrotationalspeedfor6500r/min,minimumpowerto0.3kW,themaximumpowerto7100kW.Hydraulictrendiscoupledwithahighrotationalspeedandpower.InternationalhydrauliccoupleddeviceproductstothemostfamousGermanFukunderspecialcompany,accordingtoinformationthathasreached20000r/minrotationalspeedandpowerto55000kWproducts,whicharestillvisibleinconsiderablegap.Ofcourse,thepowerofthebigoilhydrauliccomponentsforhydraulictransmissionrequirementshigher.HydraulicBianjuqimainlyforengineeringmachinery,machineryanddieseloil.HydraulicBianjuqimaininternalcombustionenginewithmatchingapplications,thescopeofitsrotationalspeedin2000~3000r/min.Mechanicalengineeringapplicationsmore,thegreatestpower700HPaboutoutputabout70,000Taiwan.Oilmachineryapplicationslesspowerto1500HP.Dieselapplicationslesspowerup3000HP.Nientransmissionfluidisaliquidtransmissiondoorsemergingdisciplinesinthecountryarestillataninfancystage.BecauseliquidNientransmissionproducts(suchasfluidmechanicsusingNien)andhydraulictransmissionproducts(suchasgovernor-hydrauliccoupleddevice)Notwithstandingthedifferentnature,butbecauseofsimilarperformanceandthesamepurposes(governorenergy),inanumberoftechnicalactivities(suchastheformulationofdevelopmentplans,standards,technologymanagement,orders,andotheractivities)areregardedasthesametype,withthehydraulicindustrycommonalities,itisanotherchapterontheworkofitsproductmixandtransmissionoil.Firstly,theperformancecharacteristicsoftheoilandhydraulictransmissionhydraulictransmissionoildevelopmentnotonlyasatransmissionmediumforwork,butalsotoprovidelubricationbearingsandgearwhilethecarrierisfurtherbadfever,heataway.Hydraulictransmissionoilisacomplexandrequirespecializedresearchtopics,whichisdirectlyrelatedtothereliabilityofhydrauliccomponents,transmissionefficiencyandservicelife.Shouldarousetheattentionofextensivein-depthstudy.Hydraulictransmissionoilshouldmeetthefollowingrequirements:First.Asuitablelow-viscosityliquidviscosity,liquidindicatefrictionwithinsmall,mobileresistancesmalllossmayreducehydrauliccomponentshydrauliclosses;Butlubricantsealedperspective,theviscositycannotbetoolow.Providelubricationandthereforeshouldmeettherequirementsofsealedpremiseasalow-viscosityliquidtoimprovehydrauliccomponentstransmissionefficiency.WenXingNienalsocalledliquidthanforthehigh-temperatureorlow-temperature,andstillmaintainaneffectivelubricantsealed.Secondly.Agreateremphasisonthehydrauliccomponentsforthemomentandthepowertransmissionandliquidworkingforthere-direct,itisliquid-degreesthehigherthebetter.Thirdly.Theperformancecanhaveastablebubble,agingandsedimentation.Fourthly.Suanzhisealedpiecestobeneutraltolow,andagoodcompatibility,notdwellinflation,notdissolvedthenon-corrosivemetal.Fifthly.AhigherflashpointandlowercongealpointhydrauliccomponentsworkYouwenchangesignificantly,sometimesupto160degrees,andthereforerequireflashpointhigherthan180degrees,andcongealpointlowerthan-20degrees,low-temperatureenvironmentforthebenefitofthestart-upofhydrauliccomponents.Sixthly.Agoodlubricantperformanceliquidsufficientgreasinesstothegoodpartsinthesurfacematerial,agoodlubricant.Atpresent,andhydraulictransmissionapplicationsworkmoreliquidtypes,amongalloil-basedproducts,hasusedthewaterorotherliquidNanran(coalmineexplosionandfireindefenseapplications).Domestichydrauliccomponentscommonlyused6thhydraulictransmissionoil(alsouseful8thhydraulictransmissionoil),andsometimesto22turbinefuelsubstitution.Dieseloilisdedicatedtothelifeofnotlessthan2,000hoursandfortheinitialoperationofnewequipmentinstalledoilafter100hoursand500hoursofthefirst,secondformula,canstillbeusedafterthefilter.Isoneofthefollowingsituations,theneedtoreplacethenewoil:Watercontentgreaterthan0.2%;50degreesinthenewoilviscosityhigherthan6%mounted;Mechanicalimpurities(benzeneBurongobjects)toreach0.2%;AhighlipidintakeorSuanzhi;Excessivebubbleeffectstransmissionpower.Morearticlesonthediesel-hydraulictransmissionoiloutsidetheoilwilldefinitelyreferencevalue.Second,Transmissionandhydraulicoilbrandsin(sligh