基于SolidWorks的液压缸参数化设计(4)

常见的缸体连接形式有：

（1） 法兰式连接，结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，

用以安装螺栓或旋入螺钉。

（2） 半环式连接，又内外半环式两种形式，半环式连接工艺好，连接可靠，结构紧凑，

但削弱了缸筒强度。

（3） 螺纹连接，也有内外式两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部

结构较复杂。

（4） 拉杆式连接，结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大。

（5） 焊接式连接，强度高，制造简单但焊接时易引起缸筒变形。

2.1.2缸筒、端盖和导向套的基本要求

缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压等精密加工工艺制造；缸

筒压迫承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度。

端盖装置在缸体端部，与缸筒形成密封油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖

及其连接件都应该有足够的强度。

导向套对活塞或柱塞起导向和支撑作用，有些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导

向，这种结构简单，但磨损后必须更换端盖。

2.2密封装置

液压缸的密封装置是液压缸结构中重要环节之一，用于活塞、活塞杆和端盖等处，

防止液压缸的内部泄漏。常见的密封结构如下：

(1)间隙式密封。间隙式密封是依靠活塞和缸体之间额相对运动的微小间隙密封的，多用于工作压力较低，缸体直径较小的液压缸中。

(2)活塞环和O形密封圈密封。活塞环优越于间隙密封，但活塞环制作和装配复杂，多用O形密封圈取而代之，构成O形密封。

(3)Y形密封圈密封。Y形密封圈密封性能好，结构简单，安装方便，是使用广泛的密封结构之一。将Y形密封圈放在活塞槽中，使其唇口向外对着压力油，增加了密封可靠性。

2.3液压缸缓冲装置

当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，应设置缓冲装置，以防止活塞运

基于solidworks机械设计和分析方法

动到末端时与缸盖碰撞，产生噪声和冲击并造成液压缸损坏。液压缸的缓冲装置一般都是利用节流原理来实现。缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时，在排油腔内增大回油阻力，从而降低液压缸的运动速度，避免活塞和缸体相撞。常见的缓冲装置形式有两种：间隙缓冲装置和节流阀缓冲装置。又可细分为：圆柱形环隙式缓冲装置，圆锥形环隙式缓冲装置，可变节流槽式缓冲装置，可调节流孔式缓冲装置。

2.4排气装置

液压传动系统中往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生震动、爬行或前冲等现

象，严重时会使系统不能正常工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。对于要求不高的液压缸，往往不设计专门的排气装置，而是将油口布置在缸筒两端的最高处，这样也能使空气随油液排往油箱，再从邮箱溢出；对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处专门设计排气装置，如排气塞、排气阀等。

2.5建立液压缸的三维模型

获得液压缸的二维图后，分析了各部件的结构和功能。知道各组件之间的关系和配

合。在运用已知的立柱二维零件图，按照上面的尺寸标注和几何关系，分别将活塞杆、缸体、活塞、方向套、保持套等零件运用SolidWorks进行三维建模，最后将各部分零件进行装配，等到液压缸的三维模型。其中密封装置为标准件，可以直接从库中调取，不必要建立模型，只需将主要部件建模即可。从二维零件图可以获得尺寸，其中主尺寸如下：缸体总长L=1968mm,一级缸L1=1588mm,二级缸L2=1608mm，活柱L3=1688mm，一级缸外径D1=299mm,二级缸外径D2=235mm,活柱直径D3=160mm。

图2：三维液压缸实体

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3参数化设计

在SolidWorks环境下，构造液压缸的零件二维草图，对草图的线、点加以约束，通

过旋转、拉伸、切除等操作形成三维模型。参数化建模，就是利用VBA语言来实现建模

操作，对主要参数进行参数化，从而实现对参数重新赋值，重新生成另一种尺寸的三维模型，从而实现参数化。参数化设计是通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸，或修改已定义好的零件参数，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。

3.1活柱的参数化设计

运用SolidWorks宏编辑，建立活柱的参数化模型。具体建模过程如下：

1)根据液压缸的结构和功能，分析二维图，确定活柱的参数；

需要参数化的参数为：活柱小径d1，活柱大径d2，活柱长度l，活柱杆头圆孔直径d3。将这些参数设置为未知变量，根据用户的要求可自行确定，其他的尺寸可根据以上参数列出方程和代数关系，有些标准件可以不用参数化，这给参数化过程变得简洁了不少。 打开宏新建窗口，点击工具栏的【插入】→【用户窗体】，建立一个窗体，再点击工具箱里的控件，将其添加到窗体中，修改一些控件的属性，建立图3.1的窗体：

图3.1活柱参数化窗体

基于solidworks机械设计和分析方法

图中参数为二维图纸上尺寸，设为默认参数，用户可以根据需要进行设定。

2)绘制草图1

草图1为活柱的外形结构:

图3.2活柱草图1

部分程序代码如下：

Dim swApp As Object ‘定义Solidworks对象的变量

Dim part As Object ‘定义ModleDoc对象的变量

Sub main()

Set swApp = Application.SldWorks ‘激活SolidWorks

Set part = swApp.NewDocument("C:\ProgramData\SolidWorks\SolidWorks 2008\templates\零件.prtdot", 0, 0#, 0#)

Set part = swApp.ActivateDoc2("零件1", False, longstatus)

Set part = swApp.ActiveDoc ‘打开零件文件

boolstatus = part.Extension.SelectByID2("前视基准面", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)

part.SketchManager.InsertSketch True ‘选择前视基准面

以上代码在每个零件的编程过程中都会用到，为常用代码。

在此草图中，用的代码主要是直线代码：

Dim SkLine As Object

Set SkLine = Part.SketchManager.CreateLine(X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2)

(X1, Y1, Z1)为直线起点坐标，（Z1, X2, Y2, Z2)为直线终点坐标。

3)草图1生成三维模型

退出草图工作环境，在特征环境下，选择【特征】→【旋转凸台】，即可生成三维模型。