液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書(例子)精選

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院北京理工大學(xué)珠海學(xué)院液壓傳動(dòng)課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)題題 目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)學(xué) 院：機(jī)械與車輛學(xué)院院：機(jī)械與車輛學(xué)院姓姓 名：名： 唐引唐引學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2015珠海珠海- 1 -目錄目錄1 課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求.- 2 -1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 .- 2 -1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 .- 2 -2 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.- 2 -2.1 課程設(shè)計(jì)題目 .- 2 -2.2 課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容 .- 3 -3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.- 3 -3.1 工況分析 .- 3 -3.1.1 運(yùn)動(dòng)分析.- 3 -3.1.2 負(fù)載分析

2、.- 4 -3.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 .- 6 -3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 .- 7 -3.3.1 初選液壓缸的工作壓力.- 7 -3.3.2 計(jì)算液壓缸的尺寸.- 7 -3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性的校核.- 8 -3.3.4 求液壓缸的最大流量.- 8 -3.3.5 繪制工況圖.- 8 -3.4 確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖 .- 9 -3.4.1 確定系統(tǒng)方案.- 9 -3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖.- 11 -3.5 液壓元件的選擇和參數(shù)計(jì)算 .- 12 -3.5.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率.- 12 -3.5.2 閥類元件及輔助元件.- 12 -3.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 .-

3、 14 -3.6.1 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力.- 14 -3.6.2 系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算.- 15 -總結(jié).- 16 -參考文獻(xiàn).- 17 -致謝.- 18 - 2 -1 課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)的目的液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械電子專業(yè)學(xué)生在學(xué)完理論課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過本課程設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步熟悉并掌握液壓傳動(dòng)與控制的基本概念、熟悉液壓元件結(jié)構(gòu)原理、熟悉液壓基本回路、掌握液壓系統(tǒng)圖的閱讀方法及基本技能、能夠綜合運(yùn)用本課程及工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等有關(guān)課程的知識(shí)設(shè)計(jì)一般工程設(shè)備液壓系統(tǒng)。同時(shí)，學(xué)生通過本課程設(shè)計(jì)可在以下幾

4、方面得到訓(xùn)練：正確進(jìn)行工程運(yùn)算和使用技術(shù)文件、技術(shù)資料的能力；掌握系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般方法；正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想的方法和能力；綜合利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求課程設(shè)計(jì)的基本要求每個(gè)設(shè)計(jì)題目根據(jù)難度及工作量大小可由 13 人完成，由學(xué)生自由組合，課題組每個(gè)人都有明確的工作任務(wù)；系統(tǒng)原理草圖擬定由專人負(fù)責(zé)，課題組每個(gè)人都必須參與；每個(gè)課題組必須提交一份所設(shè)計(jì)系統(tǒng)非標(biāo)液缸設(shè)計(jì)裝配圖一張；每個(gè)人必須提交系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖一份、課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。2 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.1 課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成“快速上升-慢速上升

5、-停留-快速下降”的工作循環(huán)。已知：垂直上升工件的重量為 7000N，滑臺(tái)的重量為2000N，快速上升行程為 350mm，快速上升、下降速度為 45mm/s，慢速上升行程為 100mm，其最小速度為 8mm/s，滑臺(tái)為 V 型導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌面的夾角為 90，垂直作用于導(dǎo)軌的載荷為 120N，加、減速時(shí)間為 0.2s，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。 2.2 課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容- 3 -查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況； 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)；擬定系統(tǒng)原理草圖； 計(jì)算選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能； 繪制工作圖；撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6、方法液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本包括四個(gè)步驟：明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工況分析；確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖；液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇；液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算和繪制工作圖。在設(shè)計(jì)過程中不一定要嚴(yán)格按照這些步驟進(jìn)行，有時(shí)可以交替進(jìn)行，甚至要反復(fù)多次。對(duì)某些關(guān)鍵性的參數(shù)和性能難以確定時(shí)，要先經(jīng)過試驗(yàn)，才能把設(shè)計(jì)方案確定下來。3.1 工況分析工況分析3.1.1 運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析工況分析是選定系統(tǒng)方案、液壓元件和執(zhí)行元件功率的依據(jù)。繪制該系統(tǒng)的工作循環(huán)圖及速度循環(huán)圖，如圖 1、2 所示?？焐下峡煜聢D 1 系統(tǒng)的工作循環(huán)圖- 4 -啟動(dòng)快上減速慢上制動(dòng)制動(dòng)快下加速V/ mm/sS/mmmmm0動(dòng)圖 2 工作循環(huán)中速

7、度的變化情況圖3.1.2 負(fù)載分析負(fù)載分析通過計(jì)算或試驗(yàn)，確定工作部件的力或力矩的大小和方向，并分析運(yùn)動(dòng)過程中沖擊、振動(dòng)和過載能力等情況。負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)載為： fLaFFFF式中：工作阻力，摩擦阻力，慣性阻力。lFfFaF工作阻力700020009000LGFFN摩擦負(fù)載sin2NffFF已知,摩擦系數(shù)取,則靜摩擦負(fù)載NFN1200.2 ,0.1sdff，動(dòng)摩擦負(fù)載：。0.2 12033.94sin45fsFN0.1 12016.96sin45fdFN慣性負(fù)載- 5 -慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的速度變化時(shí)，由其慣性

8、而產(chǎn)生的負(fù)載，可用牛頓第二定律計(jì)算： tvgGmaFa加速：190000.045206.639.80.2aGvFNgt減速：290000.0450.008169.909.80.2aGvFNgt制動(dòng)：390000.00836.739.80.2aGvFNgt反向加速：490000.045206.639.80.2aGvFNgt反向制動(dòng)：54206.63aaFFN根據(jù)以上的計(jì)算，液壓缸各階段中的負(fù)載，如表 1 所示（=0.9） 。m表 1 液壓缸各階段中的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載 F（N）缸推力 F(N)起動(dòng)LfsFFF9033.9410037.71加速1aLfdFFFF9240.5710267.3快上

9、LfdFFF9016.9710018.86減速2aLfdFFFF8847.079830.08慢上LfdFFF9016.9710018.86反向加速4afdFFF223.6248.44快下fdFF 16.9718.86制動(dòng)5afdFFF-189.66-210.733.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖和速度圖的繪制由表 1 所得數(shù)據(jù)繪制負(fù)載圖、速度圖，如圖 3、4 所示。- 6 -10037.7110018.86248.4418.869830.08-210.73F/NS/mmmmm0動(dòng)10267.3圖 3 負(fù)載圖45350450-45S/mmmmm0動(dòng)圖 4 速度圖3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定液壓缸

10、主要參數(shù)的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來確定，此外，V/ mm/s- 7 -還需要考慮一下因素：各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重，壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。3.3.1 初選液壓缸的工作壓力初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，由表 2 選擇此設(shè)備的工作壓力為 2.5Mpa。表 2 按負(fù)載選擇液壓缸的工作壓力載荷/kN5510102020303050工作壓力/MPa0.811.522.5334453.3.2 計(jì)算液壓缸的尺寸計(jì)算液壓缸的尺寸FAP式中：

11、F 液壓缸上的外負(fù)載 P 液壓缸的工作壓力 A 所求液壓缸有有效工作面積 2142610037.7149.57 1010.92.50.2510()2mFmApp（）4124449.57 107.9 103.14ADm按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=80mm 經(jīng)查表，可取,求得 d=54.86mm 0.707dD 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=55mm則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積：222124.508441cmDA- 8 - 有桿腔面積：222221185.526.4844ADdcm（）（）3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性的校核活塞桿穩(wěn)定性的校核因?yàn)榛钊麠U總行程為 450 而活塞桿直徑為 55mm，L/d=450/55=8.2

12、10,不需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.3.4 求液壓缸的最大流量求液壓缸的最大流量43363150.24 1045 10/226.08 10/13.56 /minqAvmsmsL快上快上 43363150.24 108 10/40.19 10/2.41 /minqAvmsmsL 慢上慢上43363226.48 1045 10/119.16 10/7.15 /minqvmsmsLA快下快下3.3.5 繪制工況圖繪制工況圖按照所確定的液壓執(zhí)行元件的工作面積、工作循環(huán)各階段的負(fù)載和工作循環(huán)各階段要求的速度，計(jì)算各階段的壓力、流量和功率，并繪制液壓缸的工況圖。工作循環(huán)中各個(gè)工作階段的液壓缸壓力，流量和功

13、率，如表 3 所示：表 3 液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工況壓力Mpap流量(L/min)q功率wp快上1.9913.56449.74慢上1.992.4179.93快下0.00717.150.85由表 3 可繪制出液壓缸的工況圖,如圖 5 所示。- 9 -t/st/st/s1.990.00712.4113.567.15449.7479.930.85快上慢上快下圖 5 液壓缸的工況圖3.4 確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖確定液壓系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵性的一步。系統(tǒng)方案，首先應(yīng)滿足工況提出的工作要求（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）和性能要求。其次，擬定系統(tǒng)圖時(shí)，還應(yīng)力求效

14、率高、發(fā)熱少、簡(jiǎn)單、可靠、壽合長(zhǎng)、造價(jià)低。3.4.1 確定系統(tǒng)方案確定系統(tǒng)方案確定供油方式 由工況圖分析可知，系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需流量較大，在慢上時(shí)所需的流量較小。因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)定量葉片泵作為油源，如圖 6 所示。確定調(diào)速回路由工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢上時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，由于滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，如圖 7 所示。確定速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，可采用二位二通電磁換向閥來實(shí)現(xiàn)快P/MPaq/(L/min)P/w- 10 -慢速度的換接回路，如圖 8 所示。 確定換向回路本

15、液壓系統(tǒng)的順序換向采用三位五通電磁換向閥，如圖 9 所示。 平衡及鎖緊回路 為了克服滑臺(tái)自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一個(gè)單向背壓閥，如圖 10所示。 圖 6 雙聯(lián)定量葉片泵 圖 7 調(diào)速回路 圖 8 速度換接回路 圖 9 換向回路 圖 10 平衡及鎖緊回路- 11 -3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖在擬定液壓系統(tǒng)圖時(shí)，應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：避免回路之間相互干擾； 防止液壓沖擊；力求控制油路可靠；力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單；合理分布測(cè)壓點(diǎn)。確定液壓系統(tǒng)方案后，將液壓基本回路、配置輔助性回路或液壓元件組合，便可得到上料機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 11 所示。圖 11 系統(tǒng)原理圖1-雙聯(lián)葉片泵；2-濾油器；3-三

16、位五通電磁換向閥；4-溢流閥；5-調(diào)速閥；6、10、11-單向閥；7-液控順序閥；8-二位二通電磁換向閥；9、12-背壓閥；13-壓力繼電器；14-壓力表；15-壓力表開關(guān)- 12 -3.5 液壓元件的液壓元件的選擇和參數(shù)計(jì)算選擇和參數(shù)計(jì)算3.5.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為 1.99Mpa,本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油路上的壓力損失為 0.5Mpa，壓力繼電器的動(dòng)作可靠，要求壓差 0.5Mpa，故泵的最高工作壓力為 MpaMpaPp99. 2)5 . 05 . 099. 1 (1由表可知，兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)

17、供油時(shí)，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為 13.56L/min，因系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，取泄漏系數(shù) KL=1.1,則兩個(gè)液壓泵的總流量應(yīng)為min/L916.14min)56.131 . 1 (Lqp由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為 3L/min，而工進(jìn)時(shí)所需流量為2.41L/min，由一個(gè)液壓泵單獨(dú)供油，所以液壓泵的輸出流量應(yīng)大于5.41L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱相關(guān)的液壓元件使用手冊(cè)，最后確定選取YB1-10/10 型雙聯(lián)定量葉片泵,其額定壓力為 6.3Mpa。當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min 取液壓泵的容積效率 0.88，總效率 0.75，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為=(10+10)9

18、400.88/1000 L/min=16.54L/minpq則液壓泵的電動(dòng)機(jī)所需的功率為pPKWKWqpppp10. 175. 06054.1699. 2根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取 Y100L-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn=1.5KW，額定轉(zhuǎn)速 nn=940r/min。3.5.2 閥類元件及輔助元件閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表 4。- 13 -表 4 液壓元件型號(hào)及規(guī)格編號(hào)元件名稱通過流量L/min額定壓力Mpa型號(hào)規(guī)格1雙聯(lián)定量葉片泵16.546.3YB1-10/102濾油器336.3MF-

19、043三位五通電磁換向閥16.546.335DY-63BYZ4、12溢流閥66.3Y-10B5調(diào)速閥2.56.3QCI-63B6單向閥8.56.3I-63B7液控順序閥96.3XY-63B8二位二通電磁換向閥13.566.322EF3-E10B9背壓閥26.3B-63B10、11單向閥16.546.3I-63B13壓力繼電器14PF-B8L14壓力表6.3Y-100T15壓力表開關(guān)6.3K-3B選擇油管：油管類型根據(jù)使用揚(yáng)合和液壓系統(tǒng)的最大工作壓力進(jìn)行選擇。考慮油管所承受的壓力，選用紫銅管。油管內(nèi)徑一般參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計(jì)算。出油口采用內(nèi)徑為 9mm,外徑為 12m

20、m。確定油箱的容量油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，因此必須有足夠的散熱面積和儲(chǔ)油量。主要是合理擬定液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱。其次要保證油箱- 14 -有一定的散熱面積，也就是保證油箱有一定的容量。取其體積 V=(57)，即 V=100L。pq密封裝置的選用密封裝置的類型選用見表 5，該液壓系統(tǒng)采用聚氨酯制成的 Y 型密封圈。表 5 密封裝置的選用密封圈類型mmO、U、X、Y30.04V50.063.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算為了判斷液壓系統(tǒng)工作性能的好壞，和正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，常需驗(yàn)算管路的壓力損失、發(fā)熱后的溫升。對(duì)動(dòng)態(tài)特性有要求的系統(tǒng)，還需驗(yàn)算液壓沖擊或換向性能

21、。3.6.1 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力選定系統(tǒng)的元件、油管和管接頭后。對(duì)管路系統(tǒng)總的壓力損失進(jìn)行驗(yàn)算，確定溢流閥的調(diào)整壓力，并計(jì)算其它壓力閥的調(diào)整壓力。油液在進(jìn)油管中的流速為：326/16.54 10/(/491060)4.34/PvqAm s 沿程壓力損失該液壓系統(tǒng)采用 N32 液壓油。室溫為 20 時(shí)，所以 。421.0/10sm,管中為層流，則阻力損失系數(shù)34/4.349/1390.623201010eRd ，取油管、回油管長(zhǎng)度均為 2m，油液的密度為75/75/390.60.19eR。3=890/kgmMPa.22128900.290.354.34322910lPd同理，可得回油路上的沿程壓力損失為 =0.18MPa222lPd- 15 - 總的壓力損失不考慮局部壓力損失，由上面式子可求得管路系統(tǒng)的總壓力損失為=0.35+0.18=0.53MPa0.5Mpa，驗(yàn)算通過?？捎迷O(shè)的壓力損失值來確定P系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)速值。3.6.2 系統(tǒng)油液溫升系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算驗(yàn)算液壓泵的工作壓力為 2.5Mpa,實(shí)際流量為 16.54L/min,其工作時(shí)的實(shí)際輸入功率為 1.10KW。液壓缸的最小有效功率為 P=Fv=10018.86 0.008=80.2W。系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量為=1100-80.2=1019.8W。iH當(dāng)油箱長(zhǎng)、寬、高的比例為