图3.1-6 活塞与活塞杆的连接形式
A）整体式 b)焊接式 c）锥销式 d、e）螺纹式 f、g）半环式
l—半环 2—轴套 3—弹簧圈
整体式连接(图3-9a)和焊接式连接(图3.1-6b)结构简单、轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换。锥销式连接(图3-9c)加工容易，装配简单，但承载能力小，且需要必要的防止脱落措施。螺纹式连接(图3.1-6d、e)结构简单，装拆方便，但—般需备有螺纹防松装置。半环式连接(图3.1-6f、g)强度高、但结构复杂。在轻载情况下可采用锥销式连接；一般使用螺纹式连接；高压和振动较大时多用半环式连接；对活塞和活塞杆比值D／d较小、行程较短或尺寸不大的液压缸，其活塞与活塞杆可采用整体式或焊接式连接。
2、活塞杆
活塞杆是油缸的主要传力零件，必须有足够的强度和刚性。活塞杆有空心和实心两种结构。空心活塞杆的一端留有透气孔，使焊接和热处理时能排出热气。实心活塞杆的材料多用35、45号钢，空心活塞杆一般用35、45号无缝钢管。有特殊用途的油缸（如液压支架）应按照使用条件来选定材料、结构和尺寸。活塞杆头部与工作机械的连接，根据不同的要求，选择符合要求的结构型式。
3.1.3.3、密封装置的选用
1、对密封装置的要求
在液压元件中，液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊液压缸，如摆动液压缸等。液压缸不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度的适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装拆，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类，有O形、Y形、U形、V形和Yx形等。除O形外，其他都属于唇形密封件。
2、O形密封圈的选用
38
液压缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。
3、动密封部位密封圈的选用
由于O型密封圈用于往复运动存在起动阻力大的缺点，所以用于往复运动的密封件一般不用O形圈，而使用唇形密封圈或金属密封圈。
液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支撑座（或导向套）的密封等。 活塞环是具有弹性的金属密封圈，摩擦阻力小，耐高温，使用寿命长，但密封性能差，内泄漏量大，而且工艺复杂，造价高。对内泄漏量要求不严而要求耐高温的液压缸，使用这种密封圈较合适。
V形圈的密封效果一般，密封压力通过压圈可以调节，但摩擦阻力大，温升严重。因其是成组使用，模具多，也不经济。对于运动速度不高、出力大的大直径液压缸，用这种密封圈较好。
U形圈虽是唇形密封圈，但安装时需用支撑环压住，否则就容易卷唇，而且只能在工作压力低于10MPa时使用，对压力高的液压缸不适用。
比较而言，能保证密封效果，摩擦阻力小，安装方便，制造简单经济的密封圈就属Yx型密封圈了。它属于不等高双唇自封压紧式密封圈 ，分轴用和孔用两种。
3.1.3.4 缓冲装置
液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。
液压缸中使用的缓冲装置的工作原理如图3.1-8所示。最常用的是节流口可调式和节流口变化式两种。其中，节流口可调式缓冲装置在节流口调定后，工作原理上就相当于一个单孔口式的缓冲装置。
表3.1-10为节流口可调式和节流口变化式两种缓冲装置的主要性能。
图3.1-8液压缸的缓冲装置原理 表3.1-10 液压缸中常用的缓冲装置 名称和工作原理图 特点说明 39
1—针形节流阀 2—单向阀 1. 被封在活塞和缸盖间的油液经针形节流阀流出 2. 节流阀开口可根据负载情况进行调节 3. 起始缓冲效果大，随着活塞的行进，缓冲效果逐渐减弱，故制动行程长 4. 缓冲腔中的冲击压力大 5. 缓冲性能受油温影响 6. 适用范围广 1. 被封在活塞和缸盖间的油液经活塞上的轴向节流槽流出 2. 缓冲过程中节流口通流截面不断减小，当轴向槽的横截面为矩形，纵截面为抛物线形时，缓冲腔可保持恒压 3. 缓冲作用均匀，缓冲腔压力较小，制动位置精度高 1—轴向节流阀
一般的油缸可以不考虑缓冲要求。当活塞的运动速度很高和运动部分质量很大时，就有很大的惯性力。如果活塞在行程终端与缸底（或缸盖）产生机械碰撞，会出现冲击和噪声，甚至导致油缸、管路以及阀类元件的破坏，为了防止或缓和这种冲击，可以在液压回路中设置减速阀和制动阀，使活塞减速制动，也可在液压缸内部设置缓冲装置。
3.1.3.5 排气装置
液压系统在安装过程中或长时间停止工作之后会渗入空气，油中也会混入空气，由于气体具有较大的可压缩性，将使油缸工作中产生振动、颤抖和爬行，并伴随有噪声和发热等系列不正常现象。因此在设计油缸结构时，要保证能及时排除积聚在缸内的气体。
一般利用空气比重较油轻的特点，在油缸内腔的最高部位设置进出油口或专门的排气装置如排气螺钉、排气阀等，使积聚于缸内的气体排出缸外。
图3.1-9 排气装置的形式
排气装置的形式和结构见图3.1-9，一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞（图c、e）由螺纹与缸筒或端盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面空隙中挤
40
出并经斜孔排出缸外。这种排气装置简单方便，但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气塞后不能密封，会造成外泄漏。组合排气塞一般由螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面而排出空气。锥阀可以采用图a所示的锥面密封，也可以采用图b所示的锥面密封，还可以采用图g所示的钢珠密封。后两种排气密封形式对高压缸比较适用。
3.1.3.6 耳环和铰轴
耳环和铰轴是液压缸的安装连接零件，见图3.1-10，液压缸的全部出力和负载重力 全靠耳环或铰轴承载或传递，所以要保证其有足够的强度。
图3.1-10 耳环和铰轴的形式
a）不带衬套单耳环 b）带衬套单耳环 c）球铰形单耳环 d）、e）、f）铰轴
一般情况下，不带衬套的单耳环尺寸R?d，L?1.2R，b?(1.2?1.4)d；带衬套的单耳环尺寸R?1.2d，其余同不带衬套的；球铰型单耳环尺寸R?1.4d，L?1.2R，b?(1.2?1.4)d，铰轴尺寸L?d。
3.1.3.7 油口
油口有油口孔和油口连接螺纹。油口孔是压力油进出的直接通道，如果孔小了，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的负载能力。
油口孔大多数属于薄壁孔（孔的长度与直径之比l/d?0.5的孔）。通过薄壁空的流量按下式计算
Q?CA22(p1?p2)?CA?p pp式中 C——流量系数，接头处大孔与小孔之比大于7时为0.6—0.62，小于7时为0.7—0.8。
A——油孔的截面积 ?——液体的密度 p1——油孔前腔压力 p2——油孔后腔压力
从式中可见，C、?是常量，对流量影响最大的因素是油孔的面积A。根据此式，可以求出孔的直径大小，以满足流量的需要，从而保证液压缸的正常工作运动速度。
3.1.3 总体尺寸确定
根据上述的设计计算，确定各零部件的尺寸和总体尺寸。
41