一、选题的依据及意义

现代工业的发展，需要大量的各种机械设备。而机械设备中的传动设备大部分是利用液压系统来实现的。所以提高液压系统的工作性能和效率是加强现代机械设备的优化手段。

而长期以来，液压系统的设计基本上沿用了类比加核算的经验设计法。设计师主要凭借已有的液压元件和回路知识、工程时间经验及零星资料，靠手工进行系统方案的拟定、粗略计算和液压装置的结构设计及绘图。设计出的元件或液压系统产品往往需要经过大量的样机试验和反复修改才能够满足性能要求，因此，制造周期长，人力、物力消耗大。

我们课题所研究的是CAD辅助设计与CAM辅助加工技术。可使液压系统从单调乏味的手工作业变成自动作业，这对于充分发挥设计者的创造性，综合应用各种先进的现代设计方法，有效提高设计质量、降低制造费用缩短研发周期并促进产品标准化等具有重大意义。

    我们的专业是机械制造及自动化，而DG型车辆用液压缸为双作用单活塞杠式液压，主要用于车辆，工程机械，起重机运输机械，矿山机械及其它机械的液压系统，所以做这个课题设计主要培养我们的自主设计一定型面的机械零件的能力，这个课题涉及CAD的应用，液压系统的设计，缸体的加工和程序段的生成，对我们的液压知识是个全面的巩固，对我们所学的机械设计也是有很大的提高和帮助，由于涉及到仿真加工对我们的CAD/CAM/Mastercam以及数控编程及原理等各方面知识都有熟悉和提高的效果，包括设计当中可能遇到的材料选取，工程力学计算，加工工艺分析，出图等一系列的过程也会对我们所学的金属工艺，工程力学，制造工艺，CAD,UG有一个全心的巩固过程，对我们各个方面的能力是个很好的考验，而且我们也可更加丰富我们的课本外的知识。

二、国内外相关研究简介（述）

国外现状：随着液压技术的深入普及和应用领域、场合的日益扩大，对液压缸的工作性能改造使用范围制造精度外观材料试验方法都不断提高，因此不断推动着液压缸的发展与进步。其总的趋势为：

（一） 高压化、小型化：高压化是减小液压缸径向尺寸和减轻重量，并缩小整套液压装置体积尺寸的有效途径，目前超高压液压泵的输出压力已高达250Mpa以上，一台工作压力为100Mpa的15t，轻型压力机，可以制造手电筒一般大小。

（二） 新材质、轻量化：不久前，日本采用新型组份的铝合金，从液态开始即进行新的热处理工艺，结果最终成型铝合金材料的抗拉强度等机械性能可达到45号优质碳素钢的水平。这将使现用的液压缸的重量减轻三分之二以上，将会引起液压工业乃至整个机械行业的重大变革。此外国外在航空航天工业中以采用高弹性碳素纤维复合树脂塑料制作液压缸筒和活塞杆。据资料记载一个为14Mpa额定工作压力的高弹性碳素纤维复合树脂塑料液压缸，其材质仅为钢的1/5左右，铝的1/2左右；强度为碳素钢的2倍；弹性模量为铝的约2倍，此外还有高的疲劳强度；低温下耐冲击；耐腐蚀；还具有X射线透过性、非磁性、减震等特性。但是价格昂贵、成形加工工艺麻烦，现在仅在航空、航天领域应用，随着碳素纤维材料的社会需求总量的扩大以及成形、加工方法的不断更新，价格下降后，将会在其他机械中推广应用。

（三） 新颖结构复合化：为了适应液压缸应用范围的扩大，各种新颖结构的液压缸不断出现。

    国内现状：机床是应用液压技术较早、较广的行业。过去只在刨床、插床、拉床、及磨床上采用，现在７５％的各种机床设备都采用了液压技术，代替复杂的机械传动。如６０m／min以上的大型龙门刨床和３０～５０m／min的高精度平面磨床工作合的进给和快速退回，都采用了液压缸。我国早在５０年代初期就采用了液压舵机，进入九十年代发展迅速，于是DG型车辆用液压缸也得到了广泛应用。

三、本课题研究内容

１．确定液压缸的缸筒尺寸和机构设计。

２．确定液压缸的活塞杆的尺寸。

３. 确定液压缸的工作行程。

４．活塞的的机构设计。

５．确定导向套的尺寸设计。

６．确定端盖和缸底的尺寸设计。

７. 确定缸底长度。

８. 设计与计算缓冲装置。

９.设计排气装置。

１０.密封件的选用。

１１.液压缸的安装连接结构。

１２.防尘圈的选用。

四、本课题研究方法

液压缸的CAD设计

一、液压缸缸筒的设计和计算

1、液压缸内径的计算

设计的是DG型液压缸，动力交大，所以根据液压缸的载荷力和系统工作压力计算。

2、缸筒壁厚计算

3、缸筒结构设计。

缸筒两端分别与缸盖和缸底相连，构成密闭的压力腔，因而他的结构形式往往和缸盖及缸第密切相关。因此，在设计缸筒设计时，应根据实际情况，选用结构便于装配，拆卸和维修的连接模式。

二、活塞杆的设计与计算

1、活塞杆直径计算

2、活塞杆强度计算

3、活塞杆的结构设计

活塞杆的外端头部与负载的拖动机构连接，为了避免活塞刚在工作中产生偏心负载力，适用液压缸的安装要求，提高其作用效率，根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。

4、活塞杆的导向、密封与防尘

三、液压缸工作行程的确定

根据执行机构实际工作的最大行程确定

四、活塞的设计

因为活塞是在液压力的作用下，眼缸筒往复滑动，因此它与缸筒的间隙不能太小，否则容易损坏缸筒与活塞的配合表面：间隙过大则回造成液压缸内部泄漏。根据情况选择间隙。

五、导向套的设计与计算

1、最小导向长度H的确定

2、导向套的结构

 因为DG型液压缸工作环境恶劣，需经常维修。选易拆导向套。当缸径和外形尺寸都小的时候，端盖直接导向亦可。

六、端盖和缸底的设计与计算

1、端盖的设计计算

2、缸底

 设计为椭圆缸底

3端盖的结构

七、缸底长度的确定

八、缓冲装置的设计与计算

九、排气装置

十、密封件的选用

十一、防尘圈的选用

十二、液压缸的安装连接结构

1、液压缸的安装形式

2、液压缸油口设计

3、液压缸安装连接元件

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

研究目标：设计出经济型，工作效率好，控制简单，传动性能稳定，控制简单，安全性能好。

主要特色：1）缸筒设计和活塞杆的尺寸设计以及活塞的机构设计新颖。

2）密封装置更完善。

工作进度：

    1．调研、收集资料                    (第1周)
    2．熟悉软件、拟订研究方案            (第2~3周)
    3．研究方案具体实施                  (第4~5周)
    4．撰写计算说明书、完成图纸绘制      (第6~7周)
    5．准备毕业答辩                      (第7周)
    6．毕业答辩   

六、参考文献

1〕 王积伟，章宏甲，黄谊主编。 液压与气压传动。机械工业出版社，2006年10月。

2〕 叶伟昌主编。机械工程及自动化简明设计手册。机械工业出版社，2006年6月。

3〕 张岚，弓海霞，刘宇辉主编。新编实用液压技术手册。人民邮电出版社，2008年5月。

4〕 张利平主编。液压传动系统及设计。化学工业出版社，2005年8月。

5〕 李文  《机械制图》——北京：清华大学，2004年。

6〕 柳晖  《互换性与测量技术基础》——上海：华东理工大学，2006年。