气缸的设计计算.doc

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 β： 由《液压与气压传动技术》表11-1： 运动速度v=30mm/s，取β=0.7，所以实际液压缸的负载大小为：F=F0/β=200N 4.1.1气缸内径的确定 D=1.27=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 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 4.1.2活塞杆直径的确定 由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=8mm 4.1.3缸筒长度的确定 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；在D80mm时, 可取A=(0.61.0)d。 所以A=25mm 最小导向长度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 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 4.1.4气缸筒的壁厚的确定 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p≤16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p＞16 MPa时，P=1.25p 由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa ==0.3mm 参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm 4.1.5气缸耗气量的计算 Q = = = =1.85/s 4.1.6气缸进排气口直径d0 v—空气流经进排气口的速度，可取v=1015） 选取v = 12 m/s 由公式 d0 = 2 代入数据得 d0 = 14.014 mm 所以取气缸排气口直径为15 mm —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=1025） 4.1.7活塞杆的校核 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 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； 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。