气缸的设计计算1.docx

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=F/β=200N

0

D=1.27 = =66.26mm

F—气缸的输出拉力N；P—气缸的工作压力P

a

按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=20mm

气缸缸径尺寸系列

1

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=0.7 20=14mm

由于气缸的行程L=50mm,所以S=L+B+30=886mm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

2

代入数据即最小导向长度H + =80mm活塞杆的长度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961mm

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， =600MPa， = =120MPan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≤16MPa时，P=1.5p；当工作压力p＞16MPa时，P=1.25p

由此可知工作压力0.6MPa小于16MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9MPa

= =0.3mm

3

8参照下表气缸筒的壁厚圆整取 =7mm

8

4- I 气缸筒呐璧犀 mm

■

一·

材 抖

． 气缸直抡

．功l IO

l“°

l25

160

200

25,

320

电 厚

，

铸侬HT!5-ll

｀

l0

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巳

，

l4

16

l6

＿ 钢＾s．45

5

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，

片

9

＂

12

譬合金 L:J

I...,12

12- 1?

1t...1r

—2亢D

—

2

Q = 4ts =

=

P+Pa

Pa

=1.85/s

v—空气流经进排气口的速度，可取v=10

～15 ）选取v=12m/s

昙由公式 d=2

昙

0

,1.85X10一3

2X

代入数据得 d=

0

兀X12

14.014mm

4

所以取气缸排气口直径为15mm

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=1025 ）

由于所选活塞杆的长度L 10d，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 F ≤

P0

式中 F—活塞杆承受的最大轴向压力（N）；

P0

F=1633N

P0

F—纵向弯曲极限力（N）；

K

n—稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2

K

5

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F=

K

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=2.1J—活塞杆横截面惯性矩（m4）；d—活塞杆的直径（m）；

1011P ；

a

L—气缸的安装长度为活塞杆的长度为961mm

代入数据得F

K

=2.685 N

因为 =1.34 F

P0

所以活塞杆的稳定性满足条件；

6

强度校核：

由公式d≥

n[(J］

％

向＝－