液壓傳動課程設計設計一臺立式鏜孔組合機床液壓系統(tǒng)

1、機械制造與自動化專業(yè)液壓傳動課程設計說明書班級：姓名：學號：目錄一、液壓傳動課程設計的目的-1二、液壓課程設計題目-1三、液壓系統(tǒng)的設計計算-2（一）明確設計要求-2（二）工況分析-2（三）確定主要參數(shù)-4（四）擬定液壓系統(tǒng)原理圖-8（五）液壓元件的計算與選擇-9（六）液壓缸的設計-10（七）繪制液壓裝配圖-12參考資料-13一、液壓傳動課程設計的目的1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結構設計和工程運算能力。3、熟悉并會用有關國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術資料。4、提高學生使用計算機繪圖軟件進行實際工程設計的能力。二、液壓課程設

2、計題目題目：設計一臺立式鏜孔組合機床液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快進工進死擋鐵停留快退原位停止的半自動循環(huán)。采用平導軌，設計原始數(shù)據(jù)如下表所示。本設計采用第五組數(shù)據(jù)。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)IIIIIIIVV切削力（N）1800015000160001550020000運動部件自重（N）1470013000135001450015000快進快退速度（m/min）77.56.57.88快進行程（mm）15012011095120工進行程（mm）8060657060工進速度（mm/min）30903090309030903090啟動制動時間t（s）0.050.250.210.230.3試完成以下工作：1、

3、進行工況分析計算，繪制工況圖。2、擬定并繪制液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、設計并繪制液壓缸結構圖（A1）。4、編寫液壓課程設計說明書。機床加工示意圖如下： 圖2 立式動力滑臺加工示意圖三、液壓系統(tǒng)的設計計算（一）明確設計要求明確主機對液壓系統(tǒng)的動作和性能要求。設計一臺立式鏜孔組合機床液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快進工進死擋鐵停留快退原位停止的半自動循環(huán)，采用平導軌。由設計題目要求可知：1、因有快進快退行程，可知有差動連接裝置；2、因快進快退的速度，可知活塞直徑D與活塞桿d的關系為：；3、根據(jù)題目要求，知道系統(tǒng)為正常工作環(huán)境下。（二）工況分析工況分析是對液壓執(zhí)行元件的工作情況進行分析，以得到工作過程

4、中執(zhí)行元件在各個工作階段中的流量、壓力和功率的變化規(guī)律，并將其用曲線表示出來，作為確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)、擬定液壓系統(tǒng)方案的依據(jù)。1、運動分析按設備工作要求和執(zhí)行元件的運動規(guī)律，繪制出執(zhí)行元件工作循環(huán)圖，和速度位移圖，即速度循環(huán)圖。如下所示：為立式鏜孔組合機床運動分析圖。 快退工 進快進快退工進停止死擋鐵停留2、負載分析負載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。（1）工作負載：。 （2）摩擦負載：由題目設計要求，知該系統(tǒng)不計摩擦負載，即。 （3）慣性負載： 慣性負載是運動部件的速度變化時，由其慣性而產(chǎn)生的負載，可用牛頓第二定律求出，即： G-運動部件的重力（N） g-重力加速度

5、 v-速度變化值（） t-起動或制動時間（s）工進速度取工進時的最大速度90mm/min即加速：減速：制動：反向加速：反向制動：根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此，在液壓缸下行負載分析時，就不考慮運動部件的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下表：【?。?0.9）】液壓缸各階段中的負載工況計算公式總負載F（N）缸推力F(N)起動00加速583.33648.14快進00減速-575.83-639.81工進1800020000制動17992.519991.67反向加速583.33648.14快退1470016333.33反向制動-583

6、.33-648.14按前面的負載分析及已知的速度要求、行程限制等其速度位移曲線，即速度循環(huán)圖如下快進啟動減速工進制動反向加速快退制動VS（三）確定主要參數(shù)液壓缸工作壓力主要根據(jù)運動循環(huán)各階段的最大總負載力來確定，此外，還需要考慮以下因素：（1）各類設備的不同特點和使用場合（2）考慮經(jīng)濟和重量因素，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，但對元件的制造精度，密封性能要求高。這必然要提高設備的成本。按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負載F/kN<5510102020303050>50工作壓力p/MPa<0.81.01.52.02.53.03.04.04.

7、05.05.07.0各類液壓設備常用的工作壓力設備類型粗加工機床半精加工機床粗加工或重型機床農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械液壓壓力機、重型機械、大中型挖掘機、起重運輸機械工作壓力p/MPa0.82.03.05.05.010.010.016.020.032.01、初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬鏜床類，所以初選此設備的工作壓力為4MP.2、計算液壓缸的尺寸式中：F-液壓缸上的外負載 p-液壓缸的工作壓力 -液壓缸的工作效率 A-所求液壓缸的有效工作面積 按標準取值：d=80mm按設備類型鏜床選取活塞桿直徑 d=0.7D 按標準取值：D=115mm則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積

8、： 有桿腔面積： 3、活塞桿穩(wěn)定性的校核由上可知d=0.7D可知活塞桿的穩(wěn)定性滿足，可以安全使用。4、求液壓缸的最大流量5、運動時間快進               工進  快退   6、繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表：液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率工況壓力流量功率快進037.510工進3.360.4816.128快退1.4272.6710.32以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可

9、繪制出液壓缸的工況圖（如下）PS1.423.36快進工進快退壓力行程圖qs37.510.4872.67快進工進快退流量行程圖PS16.1310.32快進工進快退功率行程圖（四）擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面問題：1、供油方式 考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低，而在快進快退時負載較小，速度較高，從節(jié)省能量減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油，現(xiàn)采用限壓式變量葉片泵，采用這種限壓式葉片泵時，系統(tǒng)的最高壓力油泵調(diào)節(jié)，其值為泵處于無流量輸出時的壓力值。2、調(diào)速回路 中小型組合機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)組合機床工作時對低

10、速性能和速度負載特性都有一定的要求，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。用流量控制閥調(diào)節(jié)進入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)其運動速度，并使變量泵的輸油量自動地與液壓缸所需流量相適應，這種調(diào)速回路沒有溢流損失，效率較高發(fā)熱小和速度剛性好的特點。該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的進油節(jié)流調(diào)速。3、速度換接回路 由于快進和工進之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程閥來實現(xiàn)速度換接。4、平衡及鎖緊 為防止在下端停留時重物下落和在停留的期間內(nèi)保持重物的位置，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）

11、接一個單向順序閥構成一平衡回路，此單項順序閥的調(diào)定壓力應稍大于因運動部件自重在液壓缸下腔形成的壓力。這種平衡回路在活塞下行時，回油腔有一定的背壓，運動平穩(wěn)。該液壓系統(tǒng)具有如下特點：該系統(tǒng)采用了限壓式變量液壓泵“調(diào)速閥”組成的容積調(diào)速回路，它能保證液壓缸的穩(wěn)定低速運動，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。采用了限壓式變量泵和液壓差動連接兩項措施來實現(xiàn)快進，可得到較大的快進速度，且能量利用也比較合理。 本液壓系統(tǒng)的換向采用單向閥和三位五通M型的中位機能的液控電磁換向閥來使液壓泵在抵押下卸荷，既減少了能量損耗，又使控油路保持一定的壓力，以保證下一動作的順利啟動。 在選定上述基本回路后，配上其他輔助回路，

12、為簡化系統(tǒng)，去掉重復的元件，使作用相同或相近的回路合并。為確保系統(tǒng)的安全，必要時增設安全回路，保證設備和操作人員的安全，為便于系統(tǒng)的安全的安裝，維修，檢修，檢查，管理，在回路上要適當裝設一些截止閥，測試點，這樣擬定一個完整的液壓系統(tǒng)，（原理圖見A4圖紙）。（五）液壓元件的計算與選擇確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為4MP由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工作壓力為： 泵的最大供油量應為：.選擇液壓泵的規(guī)格型號 液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本中選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%60%。泵

13、的額定流量則宜與最大供油量相當，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應選用YBX-16型的限壓式變量葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容積效率，總效率，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（4.4Mpa）和輸出流量 求出： 查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為Y160L-6，功率為11kw,額定轉速為970r/min。（六）液壓缸的設計1、液壓缸的結構設計為滿足本題目中液壓系統(tǒng) 快進工進快退的使用要求，選用雙作用單桿活塞缸。（1）液壓缸的組成：液壓缸的結構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，以及排氣裝置五個部分。（2）液壓

14、缸的主要參數(shù)設計液壓缸的主要尺寸參數(shù)包括液壓缸的內(nèi)徑D、活塞桿直徑d、和液壓缸筒長度L。D=120 d=85 液壓缸筒長L的長度由活塞的最大行程l、活塞寬度B、活塞桿導向長度H和特殊要求的其他長度確定。查手冊選活塞行程l=180，活塞寬度B=（0.6 1.0）D選B=0.8D=96，綜上所述得缸筒長度L=l+B=276。液壓缸的結構參數(shù)包括缸的壁厚、液壓缸內(nèi)、外徑D 、D1。對于低壓系統(tǒng)缸大多屬于薄壁筒/D0.08，選=0.08D=9.6有前面可知：缸筒內(nèi)徑D=120mm缸筒外徑D1=D+2=139.2mm（3）液壓缸組件的連接方式：缸筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結構簡單，容易加工，也易拆卸

15、，故采用法蘭連接，缸筒與缸底的連接形式也用法蘭連接?；钊麠U與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結構簡單，安裝方便可靠。（4）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，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封圈。（5）密封裝置的選擇：選0形密封圈，因為其具有良好的密封性能，且結構緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜等優(yōu)點。2、液壓缸設計需要注意的事項（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)下承受最大負載。（2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措

16、施。（3）根據(jù)主機的工作要求和結構設計要求，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）液壓缸各部分的結構需根據(jù)推薦結構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。3、液壓缸主要零件的材料和技術要求（1）缸體 材料-灰鑄鐵: HT200. 粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為技術要求：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-45鋼 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于0.03um分析： 缸體組件有與活塞組件構成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度，以承受活塞頻繁的往復摩擦，保證活塞

17、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，當工作壓力p10Mpa時使用鑄鐵，當工作壓力10Mpap20Mpa時使用鑄剛或鍛剛，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40號，45鋼號鍛件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT200. HT 300等灰鑄鐵。（3）活塞 材料-灰鑄鐵：HT200 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7-f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。（4）活塞桿 材料-實心：45鋼，調(diào)質處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術要求：a調(diào)質20-25HRC b活塞與前端蓋用的配合，與活塞的連接可用 分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，