液压缸部件的参数化设计

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1、液压缸部件的参数化设计【摘液压缸部件的参数化设计【摘液压缸部件的参数化设计【摘液压缸部件的参数化设计【摘要】在制图软件中，参数化设计方法的研究已成为研究和开发的热点，参数化建模，参数化分析，逐渐成为一种趋势。而基于vba的solidworks二次开发应用更为普遍，简单的开发环境让很多用户使得繁琐、机械的日常办公实现自动化，从而提高办公效率。本文在参阅了大量对参数化设计的文献基础之上，以液压缸的参数化设计为例，进一步探讨了参数化的发展和过程。并根据参数化过程中的api函数来阐述设计方法，使得设计人员能够从繁琐的绘图工作中解脱出来，集中精力选择和优化设计参数，以提高产品质量

2、，缩短产品设计周期。【关键词】vba；solidworks；参数化；液压缸引言一部现代机器，如果不是以行走为工作目的，它通常由机架、原动机、传动装置和工作机构四个主要部分构成，其中机架为载体，原动机的作用是进行能量形式的转换，为机器提供适当形式的动力，传动装置的作用是进行动力的传递，工作机构即执行机构，其作用是消耗能量而做功。如果原动机将其他形式的能转换成液压能，执行元件消耗液压能而做功，则称为液压机械（或液压机）。液压机械的执行元件即做功元件是液压马达和液压缸。液压马达和液压缸是通用化和标准化程度很高的液压元件，用户或设计者在研制一部新的液压机械时，应尽量选择标准化的

3、液压元件，以避免金钱的浪费和时间、精力的消耗。但由于使用要求的千差万别，液压元件的专用化设计是不可避免的，其中以液压缸设计居多。这是由于液压缸配置的灵活性、设计、制造比较容易、维护比较方便的特点决定的。因而，相对其他液压元件而言，液压缸的设计是极为常见的，这也是工程技术人员必须具有的一种基本技能。1、液压缸结构分析和优化的发展状况液压缸能与各种传动机构相配合，完成复杂的机械运动，所以应用范围很广。其中在工程机械、矿山机械上的用量最大，其次是金属切削机床、锻压机床、注塑机，在船舶、飞机、农业机械、冶金设备及其他自动化设备和装置中也大量应用。近年来，国内外发表了不少论文，研

4、究了液压缸的稳定性、可靠性、强度和局部应力、液压缸的运动特性、缓冲理论和液压缸的寿命等问题。本文将针对液压机上用的液压缸进行讨论。液压缸是液压机的主要部件，它的作用在于把液体压力能转换为机械功。高压液体进入缸内后，作用于活塞(柱塞)上，经活动横梁将力传到工件上，使工件产生塑性变形。液压缸制造工艺复杂，对材料、表面质量、加工精度要求很高，同时价格昂贵，少则几万元，多则几十万、上百万元，因此对液压缸的设计要十分慎重。在生产应用中，液压机的工作缸常由于以下几个设计方面的原因，导致其过早损坏。(1)由于结构尺寸设计不合理，法兰高度太小或法兰外径过大，而使局部应力过高。某台200

5、000锻造液压缸，其法兰高度仅为缸壁厚度的l.1倍，法兰处计算应力超过250mpa，工作1-2年后，两个缸先后破裂。更换新缸时,增大了法兰高度，减小了法兰外径，使用多年未坏。(2)从缸壁到法兰的过渡区结构设计不合理，也会引起很大的应力集中。如一台6300kn液压机的工作缸，由于法兰过渡圆弧半径仅为4mm，使用不久就出现裂纹，裂纹扩展后，整圈法兰断裂脱落。为避免此种情况，可以对法兰处的过渡形线进行优化设计，选择能降低应力集中系数的形线。(3)从缸底到缸壁的过渡区产生弯曲应力并有应力集中，此处圆弧半径太小是缸底破裂的主要原因之一，一般不应小于液压缸内直径的1/8。有几台液压

6、缸的缸底圆弧半径分别为液压缸内直径的1/12.7,1/10和1/9，结果液压缸均曾在缸底破裂。因此，正确合理地设计液压缸是至关重要的。在传统设计中，液压缸的分析计算采用材料力学和弹性力学方法，并对受力情况作若干假设，但传统的弹性力学计算方法由于模型简单，所作的假设不能精确地反映实际情况，并且应力计算没考虑局部应力场的影响，所以误差较大。因此，学者对此作了许多研究和改进，提出了一些新的弹性力学计算方法，其中，对经常破坏的法兰和缸底过渡区研究最多。新的液压缸强度分析理论和方法己逐步趋于实际应力应变情况，但它只能对液压缸的某个局部进行分析，工程应用中常常需要知道整个液压缸的应

7、力分布情况，因此，需要一种新的分析计算方法即有限元法。有限元法是一种迅速而准确地分析结构强度和刚度等问题的数值计算方法，适于各种复杂结构的力学计算。2、液压缸的参数化设计原理将液压缸的组件（如活塞杆、缸体、活塞、端盖）按相似形原理归类建构系列产品的基本参数模型，提出参数模型设计参数作为驱动变量，在图形拓扑关系不变的情况下控制组件的几何尺寸。设计参数的提取原理是能够反映产品的性能和用户的要求，能够控制组件的基本结构，如活塞设计主参数是活塞的外径、孔径和活塞宽度，缸筒的主参数是缸筒的外径和缸筒的长度。但是组件的设计主参数之间有约束关系，如活塞