液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)班級(jí)： 起機(jī)102班 學(xué)號(hào)： 100125247 姓名： 于 陽(yáng) 陽(yáng) 1一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。3、熟悉并會(huì)用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。二、液壓課程設(shè)計(jì)題目題目設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：夾緊快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退松開(kāi)原位停止；機(jī)床有16個(gè)主軸，鉆削加工13.9mm

2、的孔14個(gè)，8.5mm的孔2個(gè)，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，工進(jìn)速度要求無(wú)級(jí)調(diào)速，如用高速剛鉆頭進(jìn)行加工，其他參數(shù)如下表所示。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)IIIIIIIVV運(yùn)動(dòng)部件自重（N）9810100009990950011000快進(jìn)快退速度（m/min）77.56.57.88快進(jìn)行程（mm）10012011095120工進(jìn)行程（mm）5060657060工進(jìn)速度（mm/min）30903090309030903090靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動(dòng)摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間t（s）0.20.250.210.230.3試

3、完成以下工作：1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（A1）。5、編寫(xiě)液壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。機(jī)床加工示意圖如下：圖1 臥式動(dòng)力滑臺(tái)加工示意圖液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明第1章 組合機(jī)床工況分析（1）負(fù)載分析1.工作負(fù)載：高速鉆頭鉆鑄鐵空時(shí)的軸向切削力與鉆頭直徑D，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（以mm/r計(jì))和鑄件硬度HB之間的經(jīng)驗(yàn)算式為0.80.62. 鉆13.9的孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速=360r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.147mm/r，鉆8.5的孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速=550r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.096mm/r，則 =0.80.6+2×25

4、.5×0.80.6 代入數(shù)據(jù)的=14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6=30500N （2)阻力負(fù)載分析 液壓缸驅(qū)動(dòng)工作部件時(shí)要克服機(jī)床導(dǎo)軌處的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌形狀、安放位置及工作臺(tái)的狀態(tài)有關(guān)。 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力 靜摩擦力1710N 動(dòng)摩擦力=1140N（3) 慣性負(fù)載分析 (4)共進(jìn)速度選擇共進(jìn)速度取共進(jìn)時(shí)的最大速度90/min即1.5×-3m/s (5)根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液

5、壓缸驅(qū)動(dòng)力F/m/N啟動(dòng)17101900正向加速2215.82462快進(jìn)11401266.7工進(jìn)3164035155.6快退11401266.7制動(dòng)634.2704.7注:表中取液壓缸的機(jī)械效率cm=0.9 (6) 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)值繪制，如圖所示。速度圖按已知數(shù)值、，、快退行程和工進(jìn)速度等繪制如圖。速度圖 負(fù)載圖第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定（1） 初定液壓缸工作壓力根據(jù)上述工況要求和動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)安排，應(yīng)采用液壓缸為執(zhí)行元件。液壓缸選用單桿式的，缸筒固定在床身上。由于要求快進(jìn)與快退的速度相等，為減少液壓泵的供油量，決定采用差動(dòng)型液壓缸。由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最

6、大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算，選,本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，取背壓，為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為。 （2） 液壓缸尺寸的計(jì)算由式得液壓缸直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑因?yàn)?，所以則，液壓缸有效面積活塞桿面積 =-A=50cm經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。2.3 液壓缸的流量的計(jì)算液壓缸的快進(jìn)流量液壓缸的工進(jìn)流量-30.855L/min液壓缸的工進(jìn)流量-2=35.1L/min2.4 液壓缸工作腔壓力的計(jì)算液壓缸的快進(jìn)壓力0.88MPa液壓缸的工進(jìn)壓力3.98液壓缸的工進(jìn)壓力1.52液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、

7、流量和功率工作階段工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進(jìn)0.88390.57工進(jìn)3.980.8550.06快退1.5235.10.89流量圖壓力圖功率圖第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖3.1 選擇液壓回路(1)調(diào)速方式的選擇 液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式可分為節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速回路三種形式。由工況得知，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路，為防止鉆通孔時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。(2)液壓泵形式的選擇 系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，最大流量與最小流量的時(shí)間之比。根據(jù)該情況，本方案決定采用

8、大、小兩個(gè)液壓泵自動(dòng)并聯(lián)供油的油源方案。(3)速度換接方式的選擇 因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，可選用行程調(diào)速閥和電磁換向閥。動(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換精度較高。(4)快速回路與工進(jìn)轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇 為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動(dòng)回路作快速回路。(5)調(diào)壓和卸荷回路的選擇 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問(wèn)題都已基本解決。即滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無(wú)需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過(guò)液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。(6) 夾緊油路的選擇 夾緊油路中串接減壓閥，可根據(jù)工件夾緊力的需

9、要調(diào)節(jié)并穩(wěn)定其壓力，即使主油路壓力低于減壓閥所調(diào)壓力，因?yàn)橛袉蜗蜷y的存在，夾緊系統(tǒng)也能維持其壓力(保壓)。二位四通電磁換向閥的常態(tài)位置是夾緊工件，保證了操作安全可靠。3.2組成系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖3.3 液壓系統(tǒng)工作分析工件夾緊： 電液換向閥處于中位狀態(tài)，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入夾緊缸的左腔，右腔回油，活塞桿向右移動(dòng)，將工件夾緊。夾緊后，液壓缸左腔的壓力升高，當(dāng)油壓超過(guò)壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)指令使電磁鐵1YA通電，液壓缸8動(dòng)作?？焖偾斑M(jìn)： 電磁鐵1YA通電，電液換向閥左位接入系統(tǒng)，溢流閥17因系統(tǒng)壓力不高仍處于關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)液壓缸8作差動(dòng)連接，液壓泵18輸出最大量。系統(tǒng)中油液流動(dòng)的情

10、況為： 進(jìn)油路：液壓泵18單向閥16換向閥10（左位）行程閥7（左位）液壓缸8左腔 回油路：液壓缸8右腔換向閥10（左位）單向閥3行程閥7（左位）液壓缸8左腔工進(jìn)階段：工進(jìn)在滑臺(tái)前進(jìn)到預(yù)定位置，擋塊壓下行程閥7時(shí)開(kāi)始，這時(shí)系統(tǒng)壓力升高，溢流閥17打開(kāi)，液壓泵單泵供油，系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路：液壓泵18單向閥16換向閥10（左位）調(diào)速閥4液壓缸8左腔 回油路：液壓缸8右腔換向閥10（左位）溢流閥2順序閥1油箱停留階段： 停留在工進(jìn)行進(jìn)到碰上死擋塊不再前進(jìn)時(shí)開(kāi)始，并在系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，壓力繼電器9發(fā)出信號(hào)后終止?？焱穗A段：快退在壓力繼電器9發(fā)出信號(hào)后，電磁鐵1YA斷電、2YA通電時(shí)開(kāi)始，

11、這時(shí)系統(tǒng)壓力下降，液壓泵供油量增加，系統(tǒng)中油液的流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路：液壓泵18單向閥16換向閥10（右位）液壓缸8右腔 回油路：液壓缸8左腔單向閥6換向閥12（右位）油箱松開(kāi) ： 松開(kāi)在擋塊壓下終點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)3YA通電，夾緊缸松開(kāi)。其油液流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路：液壓泵18單向閥16減壓閥15單向閥14換向閥13（右位）夾緊缸右腔 回油路：夾緊缸左腔換向閥13（右位）油箱停止 停止在滑臺(tái)快速退回到原位，擋塊壓下終點(diǎn)開(kāi)關(guān)，電磁鐵2YA斷電、換向閥10處于中位，液壓泵卸荷，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。 油路：液壓泵18單向閥16換向閥10（中位）油箱第4章 液壓元件的選擇4.1 液壓泵的確定(1)確定液壓泵的最大工作

12、壓力 對(duì)于執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要最大壓力，液壓缸的工作壓力為P=P+ 式中 執(zhí)行元件在穩(wěn)定工況下的最高工作壓力； 進(jìn)油路上的遠(yuǎn)程和局部損失； 前面已經(jīng)確定液壓缸的最大工作壓力為，選取進(jìn)油管路壓力損失，所以泵的工作壓力。這是高壓小流量的工作壓力。由液壓系統(tǒng)圖知液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，取其壓力損失為，則快退時(shí)泵的工作壓力為這是低壓大流量泵的工作壓力。(2)液壓泵的流量 由液壓系統(tǒng)圖知，快進(jìn)時(shí)流量最大，其值為39L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2，則兩泵的總流量為最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為0.855L/min，取K=1.2則 為保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力比較穩(wěn)定，應(yīng)該考慮溢流閥有一定的最小溢流量

13、，取最小溢流量為2L/min，所以高壓小流量液壓泵的流量規(guī)格最小應(yīng)為3.5L/min。根據(jù)壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，本方案確定選用YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。(3)選擇電動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計(jì)算式中泵的總效率，取。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，査電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，功率為2.2kw。4.2 閥類元件及輔助元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào)及規(guī)格（見(jiàn)下表）序號(hào)元件名稱通過(guò)最大流量/(L/min)規(guī)格型號(hào)公稱流量/(L/min)公稱壓力/Mpa1雙聯(lián)葉片泵-YB-D50/432

14、/4102三位五通電液換向閥7635DY-100B1006.33行程閥7622C-100BH1006.34調(diào)速閥<1Q-D6B-30.053105單向閥76A-F20D100206單向閥32A-F10D40207液控順序閥32XY-63B636.38背壓閥<1P-D6B200.3 1.69溢流閥3.5Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器50XU-50×100502.512壓力表開(kāi)關(guān)-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D1002014壓力繼電器-DP-63B-104.3 油管的選擇(1)油管類型的選擇 系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為

15、了便于裝配，使用軟管油路。(2)油管尺寸的確定 吸油管式中q 為通過(guò)油管的最大流量V 液體在管內(nèi)的最大允許速度，一般對(duì)吸油管取0.5-1.5m/s，回油管取1.5-2.5 m/s，壓油管取2.5-5 m/s。代入數(shù)據(jù)后，查手冊(cè)吸油管選用50×2.5（外徑50 m m，內(nèi)徑2.5 m m）的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。壓油管，回油管分別選用2.2×1.6，28×1.6的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。(3)油管壁厚 4.4 油箱容量的確定油箱容量可按經(jīng)驗(yàn)公式估算，取 根據(jù)液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），取油箱容量為315L油箱公稱容量JB/T7938-1995

16、（L）463.1025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 為滿足本題目中液壓系統(tǒng) 快進(jìn)工進(jìn)快退的使用要求，選用雙作用單桿活塞缸。1）液壓缸的組成：液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個(gè)部分。2）液壓缸組件的連接方式：缸筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，也易拆卸，故采用法蘭連接，缸筒與缸底的連接形式也用法蘭連接。活塞桿與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便可靠。活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包

17、括活塞桿與端蓋、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 3）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇O型的密封 圈。4）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見(jiàn)的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。5）液壓缸排氣裝置 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。6）密封裝置的選擇選0形密封圈，因?yàn)槠渚哂辛己玫拿芊庑阅埽?/p>

18、且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。5.2 液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng) 1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題，缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。 3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 1）缸體 材料-灰鑄鐵: HT200,HT350。 粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙

19、度為 技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）缸蓋 材料-35鋼 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于分析： 缸體組件有與活塞組件構(gòu)成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面精度，以承受活塞頻繁的往復(fù)摩擦，保證活塞密封件的可靠密封，缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料與工作壓力有關(guān)，當(dāng)工作壓力p10Mpa時(shí)使用鑄鐵，當(dāng)工作壓力10Mpap20Mpa時(shí)使用鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為3.98 Mpa，故選用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號(hào)，40鋼號(hào)鍛件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT250. HT

20、 300等灰鑄鐵。 3）活塞 材料-灰鑄鐵：HT300 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。 4）活塞桿 材料-實(shí)心：45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRC b活塞與導(dǎo)向套用 的配合，與活塞的連接可用 分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，連接件等 。活塞桿是液壓傳力的主要零件，由于液壓缸被用于不同的條件，因此要求活塞桿能經(jīng)受壓縮，拉伸，彎曲，振動(dòng)，沖擊等載荷作用，還必須具有耐磨，耐腐蝕性能，故活塞桿材料可用35號(hào)鋼，45號(hào)鋼或無(wú)縫鋼管做成實(shí)心桿或空心桿 ，為提高耐磨和防銹能力，可在活塞桿表

21、面鍍鉻并拋光，活塞材料通常采用鋼. 耐磨鑄鐵，有時(shí)也用黃銅或鋁合金。 5）導(dǎo)向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長(zhǎng)度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半分析：導(dǎo)向套按材料分為金屬型和非金屬型兩種，金屬型一般選用摩擦系數(shù)小耐磨好的青銅材料制造，非金屬型導(dǎo)向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。5.4 液壓缸主要尺寸的計(jì)算液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D，活塞桿直徑d，液壓缸筒的長(zhǎng)度L，1）液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算，根據(jù)最大負(fù)載和選取的工作壓力來(lái)確定內(nèi)徑D=110mm，2）活塞桿直徑d的計(jì)算在前面的計(jì)算中已經(jīng)確定d=80 mm，3）液壓缸筒長(zhǎng)度L的計(jì)算液壓缸筒長(zhǎng)度L由活塞最大行程l，活塞寬度B，活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度H和有特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。查手冊(cè)選取活塞行程L=250 mm，活塞寬度 B=（0.61.0）d，選B=88 mm，導(dǎo)向套長(zhǎng)度H=（0.61.0）d，選H=0.8 d=64 mm，且液壓缸筒長(zhǎng)度不超過(guò)內(nèi)徑110 mm的20倍，綜上所述，得液壓缸筒長(zhǎng)度L=450 mm。6）液壓缸參數(shù)的計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度1）壁厚的計(jì)算查表取缸筒外徑為133 mm，則壁厚= mm2）液壓缸油口直