機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)-臥式單面多軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)

1、PAGE PAGE 36課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)課題：臥式式單面多軸鉆鉆孔組合機(jī)床床液壓系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)適用：機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)制造及其自自動(dòng)化專業(yè)2009年前言液壓傳動(dòng)技術(shù)是是機(jī)械設(shè)備中中發(fā)展最快的的技術(shù)之一，特特別是近年來(lái)來(lái)與微電子、計(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)結(jié)合，使液壓壓技術(shù)進(jìn)入了了一個(gè)新的發(fā)發(fā)展階段，機(jī)機(jī)、電、液、氣氣一體是當(dāng)今今機(jī)械設(shè)備的的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機(jī)械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原理的方法，掌握液壓元件的作用與選型及液壓系統(tǒng)的維護(hù)與修理將是十分必要的。液壓傳動(dòng)在國(guó)民民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)個(gè)部門都得到到了廣泛的應(yīng)應(yīng)用，但是各各部門采用液液壓傳

2、動(dòng)的處處發(fā)點(diǎn)不盡相相同：例如，工工程機(jī)械、壓壓力機(jī)械采用用液壓傳動(dòng)的的主要原因是是取其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、輸出力力大；航空工工業(yè)采用液壓壓傳動(dòng)的主要要原因是取其其重量輕、體體積??；機(jī)床床上采用液壓壓傳動(dòng)的主要要原因則是取取其在工作過(guò)過(guò)程中能無(wú)級(jí)級(jí)變速，易于于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化化，能實(shí)現(xiàn)換換向頻繁的往往復(fù)運(yùn)動(dòng)等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。為此，液液壓傳動(dòng)常在在機(jī)床的如下下一些裝置中中使用 ： 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)動(dòng)裝置這項(xiàng)應(yīng)用在機(jī)床床上最為廣泛泛，磨床的砂砂輪架，車床床、自動(dòng)車床床的刀架或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架，磨磨床、鉆床、銑銑床、刨床的的工作臺(tái)或主主軸箱，組合合機(jī)床的動(dòng)力力頭或滑臺(tái)等等，都可采用用液壓傳動(dòng)。 往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)動(dòng)傳動(dòng)裝置龍門刨床的工作作

3、臺(tái)、牛頭刨刨床或插床的的滑枕，都可可以采用液壓壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)其所需的高高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，前者的速速度可達(dá)60090m/min，后后者的速度可可達(dá)30550m/miin。這些情情況下采用液液壓傳動(dòng)，在在減少換向沖沖擊、降低能能量消耗，縮縮短換向時(shí)間間等方面都很很有利?；剞D(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)傳傳動(dòng)裝置車床主軸可以采采用液壓傳動(dòng)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)級(jí)變速的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)，但但是這一應(yīng)用用目前還不普普遍。 仿形裝置車床、銑床、刨刨床上的仿形形加工可以采采用液壓伺服服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，其精度最最高可達(dá)0.010.02mm。此此外，磨床上上的成型砂輪輪修正裝置和和標(biāo)準(zhǔn)四缸校校正裝置亦可可采用這種系系統(tǒng)。5.輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝

4、裝置，變速裝裝置、絲杠螺螺母間隙消除除裝置，垂直直移動(dòng)部件的的平衡裝置，分分度裝置，工工件和刀具的的裝卸、輸送送、儲(chǔ)存裝置置等，都可以以采用液壓傳傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這這樣做有利于于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)結(jié)構(gòu)，提高機(jī)機(jī)床自動(dòng)化的的程度。液壓動(dòng)力滑臺(tái)是是利用液壓缸缸將泵站提供供的液壓能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榛_(tái)運(yùn)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)機(jī)械能，來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)并完成一定定得動(dòng)作循環(huán)環(huán)，是一種以以速度變換為為主的中、低低壓液壓系統(tǒng)統(tǒng)，在高效、專專用、自動(dòng)化化程度較高的的機(jī)床中已得得到廣泛的應(yīng)應(yīng)用。因此，在液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中具有綜合性和代表性，通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以全面的應(yīng)用和鞏固所學(xué)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力和繪圖能力，培養(yǎng)學(xué)生

5、學(xué)習(xí)新技術(shù)、獲取信息和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，特別是使學(xué)生在液壓傳動(dòng)與控制的基本理論和應(yīng)用方面得到進(jìn)一步的提高。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，每每人要完成臥臥式單面多軸軸鉆鏜組合機(jī)機(jī)床液壓設(shè)計(jì)計(jì)與說(shuō)明書(shū)一一份，設(shè)計(jì)圖圖紙六張。在在撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明書(shū)書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙紙時(shí)，要嚴(yán)格格遵守以下要要求：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算與與說(shuō)明書(shū)要求求：計(jì)算過(guò)程、步驟驟。清晰，層層次分明，根根據(jù)充分，數(shù)數(shù)據(jù)和結(jié)果準(zhǔn)準(zhǔn)確。分析說(shuō)明要重點(diǎn)點(diǎn)突出，觀點(diǎn)點(diǎn)明確，論理理正確，邏輯輯性強(qiáng)，有說(shuō)說(shuō)服力。提倡合理運(yùn)用必必要的附圖、表表格、曲線等等分析說(shuō)明問(wèn)問(wèn)題。文理通順，語(yǔ)言言確切，論述述清晰，文字字簡(jiǎn)練。序碼編號(hào)要層次次清楚、合理理。內(nèi)容要在個(gè)人獨(dú)獨(dú)立思考、

6、分分析理解的基基礎(chǔ)上，自行行計(jì)算說(shuō)明和和加工整理。不不得盲目抄錄錄參考資料，嚴(yán)嚴(yán)禁抄襲他人人的設(shè)計(jì)內(nèi)容容。設(shè)計(jì)圖紙要求繪制零件圖、裝裝配圖時(shí)，必必須先搞清零零件的作用功功能、結(jié)構(gòu)、相相關(guān)件的裝配配連接關(guān)系等等，明確圖紙紙需要表達(dá)的的部分和內(nèi)容容。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)按規(guī)定定確定圖幅、比比例，合理選選擇和布置基基本視圖和剖剖視、剖面圖圖等。繪制每一條圖線線，標(biāo)注每一一個(gè)符號(hào)都有有弄懂道理，獨(dú)獨(dú)立繪制圖樣樣，不得拷貝貝他人圖紙。圖紙內(nèi)容要完整整，應(yīng)包括：視圖、尺寸寸、加工裝配配符號(hào)、技術(shù)術(shù)要求、標(biāo)題題欄和零件表表等。圖紙要嚴(yán)格按照照機(jī)械制圖等等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和和規(guī)范繪制，圖圖樣表達(dá)、尺尺寸標(biāo)注、公公差配

7、合、表表面粗糙度和和材質(zhì)等，一一律采用新標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。第一部分 液液壓系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)是整個(gè)機(jī)器器設(shè)計(jì)的一部部分，它的任任務(wù)是根據(jù)機(jī)機(jī)器的用途、特特點(diǎn)和要求，利利用液壓傳動(dòng)動(dòng)的基本原理理，擬定出合合理的液壓系系統(tǒng)圖，再經(jīng)經(jīng)過(guò)必要的計(jì)計(jì)算來(lái)確定液液壓系統(tǒng)的參參數(shù)，然后按按照這些參數(shù)數(shù)來(lái)選用液壓壓元件的規(guī)格格和進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)步驟一般如如下：一、明確設(shè)計(jì)要要求在液壓系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)中，首先先應(yīng)明確系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求求。具體內(nèi)容容包括：主機(jī)的用途、結(jié)結(jié)構(gòu)、總體布布局；主機(jī)要求液壓系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)動(dòng)作順序或互互鎖要求；主機(jī)采用液壓系系統(tǒng)的各執(zhí)行行元件在力和和運(yùn)動(dòng)方面的的要求；對(duì)液

8、壓系統(tǒng)的工工作性能、工工作效率、自自動(dòng)化程度等等方面的要求求；液壓系統(tǒng)的工作作環(huán)境和工作作條件等；液壓裝置的重量量、外形尺寸寸、經(jīng)濟(jì)性等等方面的要求求。二、系統(tǒng)工況分分析1運(yùn)動(dòng)分析按設(shè)備的工藝要要求，把所研研究的執(zhí)行元元件在完成一一個(gè)工作循環(huán)環(huán)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律用圖表示示出來(lái)，一般般用速度時(shí)間（vt）或速度度位移（vvs）曲線表表示，稱執(zhí)行行元件的速度度循環(huán)圖（速速度圖）。2負(fù)載分析按設(shè)備的工藝要要求，把執(zhí)行行元件在各階階段的負(fù)載用用曲線表示出出來(lái)，稱執(zhí)行行元件的負(fù)載載位移（時(shí)時(shí)間）曲線圖圖（負(fù)載圖）。由由此圖可直接接的看出在運(yùn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程充何何時(shí)受力最大大，何時(shí)受力力最小等各種種情況，以此此作為以后

9、的的設(shè)計(jì)依據(jù)。F液壓缸驅(qū)動(dòng)執(zhí)行行機(jī)構(gòu)進(jìn)行直直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受受的負(fù)載為F=Ft+Fff+Fa （11-1）工作負(fù)載Ft工作負(fù)載是液壓壓缸負(fù)載的主主要組成部分分，它與設(shè)備備的運(yùn)動(dòng)情況況有關(guān)，不同同機(jī)械的工作作負(fù)載其形式式各不相同，對(duì)對(duì)于機(jī)床，切切削力是工作作負(fù)載。工作作負(fù)載可以是是恒定的，也也可以是變化化的；可能是是正值，也可可能是負(fù)值，負(fù)負(fù)載的方向與與液壓缸（或或活塞）的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向相反反者為正，相相同者為負(fù)。由切削原理可知知：高速鋼鉆鉆頭鉆鑄鐵時(shí)時(shí)的軸向切削削力Ft與鉆頭直徑徑D、每轉(zhuǎn)進(jìn)進(jìn)給量s和鑄鐵硬度度HB之間的的經(jīng)驗(yàn)算式為為：Ft =25.5Ds0.8（HB）0.6 （1-2）根據(jù)組合

10、機(jī)床加加工特點(diǎn)，鉆鉆孔時(shí)的主軸軸轉(zhuǎn)速n和進(jìn)進(jìn)給量s可選選用下列數(shù)值值：對(duì)=13.99mm的孔來(lái)說(shuō)說(shuō) n11=360rr/min s1=0.1447mm/rr對(duì)=8.5mmm的孔來(lái)說(shuō)說(shuō) n2=550rr/min s1=0.0996mm/rr摩擦阻力負(fù)載摩擦阻力是指主主機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)與與導(dǎo)軌或支撐撐面間的摩擦擦力，其值恒恒為正值。Ff=fFN （1-33）式中：FN運(yùn)動(dòng)部件及及外負(fù)載對(duì)支支撐面的正壓壓力；f摩擦系數(shù)數(shù)，分為靜摩摩擦系數(shù)（ffs0.200.3）和動(dòng)動(dòng)摩擦系數(shù)（ffd0.050.1）。（3）慣性負(fù)載載Fm慣性負(fù)載是指運(yùn)運(yùn)動(dòng)部件在啟啟動(dòng)或制動(dòng)過(guò)過(guò)程中，因速速度變換由其其慣性而產(chǎn)生生

11、的負(fù)載，可可由牛頓第二二定律計(jì)算。Fs=ma=GG/gv/t （11-4）式中：m運(yùn)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)質(zhì)量，Kg； a運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件的加速速度，m/ss2；G運(yùn)動(dòng)部件件的重力Ng重力加速速度，m/ss2；v速度的的變化量，mm/s；t速度變變化所需要的的時(shí)間，s。除此之外，液壓壓缸的受力還還有活塞和活活塞桿處的密密封裝置的摩摩擦阻力，其其計(jì)算方法和和密封裝置的的類型、液壓壓缸的制造質(zhì)質(zhì)量和工作壓壓力有關(guān)，由由于詳細(xì)計(jì)算算比較麻煩，為為了簡(jiǎn)化計(jì)算算，一般將其其考慮在液壓壓缸的機(jī)械效效率中，初步步設(shè)計(jì)時(shí)可取取m=0.850.97，另另外，還有背背壓力，可在在最后計(jì)算時(shí)時(shí)確定。液壓缸主要參數(shù)數(shù)的確定1確定工作

12、壓壓力液壓缸工作壓力力可根據(jù)負(fù)載載大小及機(jī)器器設(shè)備的類型型來(lái)確定。一一般來(lái)說(shuō)，工工作壓力選大大些，可以減減少液壓缸內(nèi)內(nèi)徑及液壓系系統(tǒng)其它元件件的尺寸，使使整個(gè)系統(tǒng)緊緊湊，重量輕輕，但是要用用價(jià)格較貴的的高壓泵，并并使密封復(fù)雜雜化，而且會(huì)會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向沖沖擊大等缺點(diǎn)點(diǎn)；若工作壓壓力選的過(guò)小小，就會(huì)增大大液壓缸的內(nèi)內(nèi)徑和其它液液壓元件的尺尺寸，但密封封簡(jiǎn)單。所以以應(yīng)根據(jù)實(shí)際際情況選取適適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏簤毫ΓO(shè)計(jì)時(shí)時(shí)可用類比法法來(lái)確定，參參考下表。表一 按負(fù)載載選擇系統(tǒng)工工作壓力負(fù)載/KN551010202030305050系統(tǒng)壓力/MPPa0811.622.53344557 表二 按按主機(jī)類型選選擇系統(tǒng)工

13、作作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車車工業(yè)、小型工程機(jī)機(jī)械及輔助機(jī)機(jī)械工程機(jī)械重型機(jī)械鍛壓機(jī)械液壓支架船用機(jī)械磨床組合機(jī)床牛頭刨床插床齒輪加工機(jī)床車床銑床鏜床機(jī)床拉床龍門刨床壓力/MPa2.56.32.56.33101016163214252確定液壓缸缸內(nèi)徑D和活活塞桿直徑dd鑒于動(dòng)力滑臺(tái)要要完成的動(dòng)作作循環(huán)是快進(jìn)進(jìn)工進(jìn)快退，且且要求快進(jìn)和快退的速度度相等，這里的的液壓缸需選用單杠式式的，并在快快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)動(dòng)連接。這種種情況下的液液壓缸無(wú)桿腔腔工作面積AA1取為有桿腔腔工作面積AA2的兩倍，即即活塞桿直徑徑d與液壓缸缸缸筒直徑DD的關(guān)系是dd=0.7007D。在鉆孔加工時(shí)，液液壓缸回油路路上必須

14、有背背壓p2，取p2=0.8Mpa，以防止止被鉆孔時(shí)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)突然然前沖。由工進(jìn)時(shí)的推力力，列出活塞塞的力平衡方方程式，計(jì)算算液壓缸面積積：F/m=A11p1-A2p2=A1p1-（A1/2）p2 （11-6）D= （1-7）式中 pp1液壓缸的的工作壓力，初初算時(shí)可取系系統(tǒng)工作壓力力； p2液壓缸回回油腔背壓力力，初算時(shí)無(wú)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算算，可先根據(jù)據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手手冊(cè)進(jìn)行估計(jì)計(jì)；（本設(shè)計(jì)計(jì)可參考以下下選擇：在鉆鉆孔加工時(shí)，液液壓缸回油路路上必須有背背壓p2，取p2=0.8MMpa，以防止止被鉆孔時(shí)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)突然然前沖?？爝M(jìn)進(jìn)時(shí)液壓缸作作差動(dòng)連接，油油管中有壓力力損失，有桿桿腔的壓力應(yīng)應(yīng)略大于無(wú)桿桿

15、腔，但其差差值較小，可可先按0.55MPa考慮慮。快退時(shí)回回油腔中是有有背壓的，這這是也可按pp2=0.5MMPa考慮。） F工作循環(huán)環(huán)中的最大外外負(fù)載； Fc液壓缸密密封處的摩擦擦力，它的精精確值不易求求出，常用液液壓缸的機(jī)械械效率m進(jìn)行估算，F(xiàn)F+Fc=F/m； m液壓缸的的機(jī)械效率，一一般m=0.850.97；由計(jì)算所得的液液壓缸內(nèi)徑DD和活塞桿直直徑d值應(yīng)按按GB234481993圓整整到相近的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)直徑，以以便于采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的密封件件。表3 液壓缸內(nèi)內(nèi)徑尺寸系列列（GB23348-19993）810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(18

16、0)200(220)250320400500630表4 活塞桿直直徑系列（GGB23488-19933）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400液壓缸最小穩(wěn)定定速度的驗(yàn)算算：對(duì)選定后后的液壓缸內(nèi)內(nèi)徑D，必須須進(jìn)行最小穩(wěn)穩(wěn)定速度的驗(yàn)驗(yàn)算，要保證證液壓缸節(jié)流流腔的有效工工作面積A，必必須大于最小小穩(wěn)定速度的的最小有效面面積Aminn，即AAmin。Amin=qmmin/vmin （11-8）式中 qqmin流量閥的的最小穩(wěn)定流流量，一般從從選定流量閥閥的產(chǎn)品樣本本中查得； vm

17、inn液壓缸的的最低速度，由由設(shè)計(jì)要求給給定。3確定液壓缸缸所需的最大大流量液壓缸所需的最最大流量qmmax等于液液壓缸有效面面積A和液壓壓缸最大移動(dòng)動(dòng)速度vmaax的乘積，即即qmax=Avvmax （1-9）如果液壓缸節(jié)流流腔的有效工工作面積A不不大于計(jì)算所所得的最小有有效面積Ammin，則說(shuō)說(shuō)明液壓缸不不能保證最小小穩(wěn)定速度，此此時(shí)必須增大大液壓缸內(nèi)徑徑，以滿足速速度穩(wěn)定的要要求。4繪制液壓執(zhí)執(zhí)行元件的工工況圖液壓執(zhí)行元件的的工況圖指的的是壓力圖，流流量圖和功率率圖。（1）工況圖的的繪制按照上面所確定定的液壓執(zhí)行行元件的工作作面積和工作作循環(huán)中各階階段的負(fù)載，即即可繪制出壓壓力圖；根據(jù)據(jù)

18、執(zhí)行元件的的工作面積以以及工作循環(huán)環(huán)中各階段所所要求的運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度，即可可繪制流量圖圖；根據(jù)所繪繪制的壓力圖圖和流量圖，即即可計(jì)算出各各階段所需的的功率，繪制制功率圖。（2）工況圖的的作用從工況圖上可以以直觀的、方方便的找出最最大工作壓力力、最大流量量和最大功率率，根據(jù)這些些參數(shù)即可選選擇液壓泵及及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)機(jī)，同時(shí)是是系統(tǒng)中所有有液壓元件的的選擇的依據(jù)據(jù)，對(duì)擬定液液壓基本回路路也具有指導(dǎo)導(dǎo)意義。擬定液壓系統(tǒng)原原理圖液壓系統(tǒng)原理圖圖是整個(gè)液壓壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中中最重要的一一環(huán)，它的好好壞從根本上上影響整個(gè)液液壓系統(tǒng)。擬定液壓系統(tǒng)原原理圖一般應(yīng)應(yīng)考慮以下幾幾個(gè)問(wèn)題：采用何種結(jié)構(gòu)的的執(zhí)行元件；確定供油方

19、式；調(diào)速方式的選擇擇；快速回路和速度度換接方式的的選擇；如何完成執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循循環(huán)和順序動(dòng)動(dòng)作；系統(tǒng)的調(diào)壓、卸卸荷及執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)的換向和和安全互鎖等等要求；壓力測(cè)量點(diǎn)的合合理選擇。根據(jù)上述要求選選擇基本回路路，然后將各各基本回路歸歸并、整理，在在增加一些必必要的元件或或輔助油路，使使之成為完整整的液壓系統(tǒng)統(tǒng)，進(jìn)行這項(xiàng)項(xiàng)工作時(shí)還必必須注意一下下幾點(diǎn)：盡可能省去不必必要的元件，以以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)；最終綜合出來(lái)的的液壓系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)保證其工作作循環(huán)中的每每個(gè)動(dòng)作都安安全可靠，互互相無(wú)干擾；盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件，減少自自行設(shè)計(jì)的專專用件；盡可能使系統(tǒng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理，便便于維修檢測(cè)測(cè)。初步擬定液壓系系統(tǒng)原理圖后后

20、，應(yīng)檢查其其動(dòng)作循環(huán)，并并制定系統(tǒng)工工作循環(huán)表（電電磁鐵動(dòng)作順順序表）。液壓元件的計(jì)算算和選擇所謂液壓元件的的計(jì)算，是要要計(jì)算該元件件在工作中承承受的壓力和和通過(guò)的流量量，以便來(lái)選選擇液壓泵的的規(guī)格。確定液壓泵的型型號(hào)和電機(jī)功功率先根據(jù)設(shè)計(jì)要求求和系統(tǒng)工況況確定液壓泵泵類型，然后后根據(jù)液壓泵泵的最高供油油量來(lái)選擇液液壓泵的規(guī)格格。確定液壓泵的最最高工作壓力力pp液壓泵的最高工工作壓力就是是在系統(tǒng)正常常工作時(shí)所能能提供的最高高壓力，對(duì)于于定量泵系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)個(gè)壓力是由溢溢流閥調(diào)定的的；對(duì)于變量量泵系統(tǒng)來(lái)說(shuō)說(shuō)，這個(gè)工作作壓力是與泵泵的特性曲線線上的流量相相對(duì)應(yīng)的，液液壓泵的最高高工作壓力是是選擇

21、液壓泵泵型號(hào)的重要要依據(jù)?？紤]到正常工作作時(shí)，進(jìn)油管管路有一定的的壓力損失，所所以泵的工作作壓力為：ppp1+p1 （1-110）式中： pp液壓泵最最大工作壓力力p1執(zhí)行元元件最大工作作壓力p1進(jìn)進(jìn)油管路中的的壓力損失，初初算時(shí)一般有有節(jié)流調(diào)速和和管路簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)取=00.20.5MMPa，有調(diào)調(diào)速閥和管路路較復(fù)雜的系系統(tǒng)取=0.51.5 MPa。確定液壓泵的最最大流量液壓泵的最大流流量qp按執(zhí)行元件件工況圖上的的最大工作流流量及系統(tǒng)中中的泄漏量來(lái)來(lái)確定。即qpKLqqmax （11-11）式中 qp液壓泵的的最大流量，LL/min；qmax同時(shí)動(dòng)作的的執(zhí)行元件所所需流量之和和的最大值。如如

22、果這是溢流流閥正在進(jìn)行行工作，尚需需加溢流閥的的最小溢流量量23L/minn。KL系統(tǒng)泄泄漏系數(shù)，一一般取=1.11.3。選擇液壓泵的規(guī)規(guī)格根據(jù)以上計(jì)算的的值，即可從從產(chǎn)品樣本中中選擇合適的的液壓泵的型型號(hào)和規(guī)格。為了使液壓泵工工作安全可靠靠，液壓泵應(yīng)應(yīng)用一定的壓壓力儲(chǔ)備，通通常泵的額定定壓力應(yīng)滿足足： pn（1.251.60）ppp （1-12）泵的額定流量則則宜與qp相當(dāng)，不要要超過(guò)太多，以以免造成過(guò)大大的功率損失失。確定液壓泵的驅(qū)驅(qū)動(dòng)功率當(dāng)系統(tǒng)中使用定定量泵時(shí)，其其驅(qū)動(dòng)功率可可按下式計(jì)算算： P= pnqn /p （1-133） 式中 P電機(jī)功率率，W； pnn泵的額定定壓力，Mppa；

23、qn泵的額額定流量，LL/min；閥類元件的選擇擇閥類元件的選擇擇是根據(jù)閥的的最大工作壓壓力和流經(jīng)閥閥的最大流量量來(lái)選擇閥的的規(guī)格。即所所選用的閥類類元件的額定定壓力和額定定流量要大于于系統(tǒng)的最高高工作壓力及及實(shí)際通過(guò)閥閥的最大流量量。在條件不不允許時(shí)，可可適當(dāng)增大通通過(guò)閥的流量量，但不得超超過(guò)閥的額定定流量的200%，否則會(huì)會(huì)引起壓力損損失過(guò)大。具具體地講選擇擇壓力閥時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮調(diào)壓范范圍，選擇流流量閥時(shí)應(yīng)注注意其最小穩(wěn)穩(wěn)定流量，選選擇換向閥時(shí)時(shí)除應(yīng)考慮壓壓力、流量外外，還應(yīng)考慮慮其中位機(jī)能能及操作方式式。液壓閥的型號(hào)規(guī)規(guī)格見(jiàn)液壓手手冊(cè)。確定管路尺寸液壓缸進(jìn)、出油油管的管徑應(yīng)應(yīng)按輸入、輸輸出的

24、最大流流量計(jì)算，由由于液壓泵具具體選定之后后，液壓缸在在各個(gè)階段的的進(jìn)、出流量量以與原定數(shù)數(shù)值不同，所所以要重新計(jì)計(jì)算。管路內(nèi)內(nèi)徑的選擇是是以降低流動(dòng)動(dòng)造成的壓力力損失為前提提的，液壓管管路中流體的的流動(dòng)多為層層流，壓力損損失正比于油油液在管路中中的平均流速速，因此根據(jù)據(jù)流速確定管管徑是常用的的簡(jiǎn)便方法。管路內(nèi)徑d按下下式計(jì)算：d= （mmm） （1-144）式中：q通通過(guò)油管的流流速； vv油管中允允許的流速，一一般對(duì)吸油管管取0.51.5m/ss，壓油管取取2.555m/s，（壓壓力高時(shí)取大大值，壓力低低時(shí)取小值），回回油管取1.52m/s。由上式計(jì)算出的的管徑應(yīng)按JJB827-66，將其

25、其圓整到標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)管徑，參見(jiàn)見(jiàn)液壓手冊(cè)。油管管壁一般不不需計(jì)算，根根據(jù)選用的管管材和管內(nèi)徑徑查液壓傳動(dòng)動(dòng)手冊(cè)確定。各元件間連接管管路的規(guī)格按按元件接口尺尺寸確定。液壓油箱容積的的確定油箱的有效容積積（油面高度度為油箱高度度的80%的的容積）應(yīng)根根據(jù)液壓系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)熱、散熱熱平衡的原則則來(lái)計(jì)算，但但這只是在系系統(tǒng)負(fù)載較大大、長(zhǎng)期連續(xù)續(xù)工作時(shí)采用用必要進(jìn)行，一一般只需按液液壓泵的額定定流量qn估算即可。低壓系統(tǒng)中（pp2.5MPPa）：V=（24）qn中壓系統(tǒng)中（pp6.3MPPa）：V=（57）qn （1-155）高壓系統(tǒng)中（pp6.3MMPa）：VV=（6112）qn液壓油箱的有效效容積確定后后，需設(shè)

26、計(jì)液液壓油箱的外外形尺寸，一一般尺寸比（長(zhǎng)長(zhǎng)、寬、高）為為1：1：111：2：3。為提高高冷卻效率，在在安裝位置不不受限制時(shí)，可可將油箱的容容量予以增大大。液壓系統(tǒng)的性能能驗(yàn)算必要時(shí)，對(duì)液壓壓系統(tǒng)的壓力力損失和發(fā)熱熱溫升要進(jìn)行行驗(yàn)算，如果果有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的的同類設(shè)備可可供類比參考考，或有可靠靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果果，那么液壓壓可以不再進(jìn)進(jìn)行驗(yàn)算。1. 壓力損失失的驗(yàn)算在前面確定液壓壓泵的最高工工作壓力時(shí)，關(guān)關(guān)于壓力損失失是進(jìn)行估算算的?，F(xiàn)在系系統(tǒng)的元件、管管道直徑、管管接頭等都確確定下來(lái)了，所所以需要驗(yàn)算算一下管路系系統(tǒng)的壓力損損失，看其是是否在假設(shè)范范圍內(nèi)，借此此可以較準(zhǔn)確確地確定液壓壓泵的工作

27、壓壓力，并可確確定各種壓力力閥的調(diào)定壓壓力值，保證證系統(tǒng)的工作作性能。液壓泵應(yīng)用一定定的壓力儲(chǔ)備備量，如果計(jì)計(jì)算出的系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)整壓力大大于液壓泵的的額定壓力的的75%，則則應(yīng)該重新選選擇元件規(guī)格格和管道尺寸寸，以減小壓壓力損失，或或者另選額定定壓力較高的的液壓泵。液壓系統(tǒng)的的壓壓力損失包括括管道內(nèi)的沿沿程損失和局局部損失以及及閥類元件的的局部損失三三項(xiàng)。計(jì)算系系統(tǒng)壓力損失失時(shí)，不同的的工作階段要要分開(kāi)來(lái)計(jì)算算?；赜吐飞仙系膲毫p失失要折算到進(jìn)進(jìn)油路上。因因此，某一工工作階段液壓壓系統(tǒng)的總的的壓力損失為為 （11-16）式中 系系統(tǒng)進(jìn)油路的的總壓力損失失； （1-177）進(jìn)油路總的的沿程壓力損損失

28、進(jìn)油路總的的局部損失進(jìn)油路上閥閥的總損失 （1-118） 閥的額定定壓力損失，由由產(chǎn)品樣本中中查到； 閥的額定定流量； 通過(guò)閥的的實(shí)際流量；系統(tǒng)回油路路的總壓力損損失； （11-19） 回油路總總的沿程損失失；回油路總的的局部損傷；回油路上閥閥的總損失，計(jì)計(jì)算方法同進(jìn)進(jìn)油路；液壓缸進(jìn)油油腔的面積；液壓缸回油油腔的面積。 （11-20）式中 液壓缸工工作腔的壓力力。2.系統(tǒng)溫升的的驗(yàn)算液流經(jīng)液壓泵、執(zhí)執(zhí)行元件、溢溢流閥或其它它閥及管道的的功率損失都都將轉(zhuǎn)化為熱熱能，使系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)熱，油溫溫升高。油溫溫升高過(guò)多，會(huì)會(huì)造成系統(tǒng)的的泄漏增加，運(yùn)運(yùn)動(dòng)件動(dòng)作失失靈，油液變變質(zhì)，縮短橡橡膠圈的壽命命等不良后果果

29、，所以，為為了使液壓缸缸保持正常工工作，應(yīng)使油油溫保持在許許可的范圍之之內(nèi)。（1）系統(tǒng)發(fā)熱熱量計(jì)算在單位時(shí)間內(nèi)液液壓系統(tǒng)的發(fā)發(fā)熱量（即損損失功率）可可由下式計(jì)算算。=Pp-Pe （1-21） 式中 液壓系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)熱量（WW）；Pp液壓泵泵的輸入功率率（W），PPp =pq/；Pe執(zhí)行元元件的有效功功率（W），PP=Fv。（2）散熱面積積計(jì)算當(dāng)油箱的三個(gè)邊邊長(zhǎng)之比為11：1：1到到1：2：33范圍內(nèi)，且且油位是油箱箱高度的0.8時(shí)，其散散熱面積可用用下式計(jì)算。A= (m22) （11-22）（3）系統(tǒng)的溫溫升 (1-223)系統(tǒng)的散熱熱功率，KWW；油液的溫升升，；油箱散熱系系數(shù)，見(jiàn)表油箱散熱面

30、面積，m2。 表5 油箱箱散熱系數(shù)散熱條件散熱系統(tǒng)散熱條件散熱系數(shù)通風(fēng)很差89風(fēng)扇冷卻23通風(fēng)良好1517.55循環(huán)水冷卻1101755 在液壓壓系統(tǒng)中，工工作介質(zhì)溫度度一般不應(yīng)超超過(guò)70，因此在進(jìn)進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算算時(shí)，工作介介質(zhì)溫度不應(yīng)應(yīng)超過(guò)65，如果計(jì)算算溫度過(guò)高，就就必須采取增增大油箱散熱熱面積或增加加冷卻器等措措施。 第二部分分 液壓缸缸主要零部件件設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)主主要分為缸筒筒組件、活塞塞組件、密封封組件、緩沖沖組件、排氣氣裝置及安裝裝方式。在設(shè)設(shè)計(jì)液壓缸結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要涉及各部分分結(jié)構(gòu)的選擇擇、強(qiáng)度計(jì)算算和主要零件件的材料及工工藝要求。液壓缸主要尺寸寸的確定液壓缸內(nèi)徑DD=活塞桿的直

31、徑ddd=0.7077D（差動(dòng)連連接）缸筒壁厚和外徑徑的計(jì)算液壓缸的壁厚一一般是指缸筒筒結(jié)構(gòu)中最薄薄處的厚度。其其值由液壓缸的的強(qiáng)度條件來(lái)來(lái)確定。（1）對(duì)于薄壁壁缸筒（D/10）： （22-1）式中：D液液壓缸直徑（mmm）； py缸缸筒試驗(yàn)壓力力，當(dāng)液壓缸缸額定工作壓壓力p16MPa時(shí)。取py =1.55p，當(dāng)p16MPa時(shí)，取ppy =1.225p；缸筒筒材料的許用用應(yīng)力。其值值為：鍛鋼：=110120Mpa；鑄鐵：=100110Mpa；無(wú)縫鋼管管：=110120Mpa，高強(qiáng)度度鑄鐵：=60MMpa；灰鑄鐵鐵：=25MMpa。在中低壓液壓系系統(tǒng)中，按上上式計(jì)算出的的液壓缸的壁壁厚往往很小小

32、，使缸體的的剛度往往不不夠，如在切切削加工過(guò)程程的變形、安安裝變形等引引起液壓缸工工作過(guò)程卡死死或漏油。因因此一般不作作計(jì)算，按經(jīng)經(jīng)驗(yàn)選取，必必要時(shí)按上式式進(jìn)行驗(yàn)算。（2）對(duì)于厚壁壁缸筒（D/10），應(yīng)應(yīng)按材料力學(xué)學(xué)中的厚壁圓圓筒公式進(jìn)行行壁厚的計(jì)算算。對(duì)于脆性及塑性性材料： （2-2）式中符號(hào)意義同同前。液壓缸缸壁厚算出后后，即可求出出缸體的外徑徑D1為D1D+2 （22-3）式中D1應(yīng)按無(wú)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，或按有關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為為標(biāo)準(zhǔn)值。4缸蓋厚度的的確定一般液壓缸多為為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無(wú)孔時(shí)： （22-4）有孔時(shí)： （22-5）式中：t缸缸蓋有效厚度

33、度（m） D2缸蓋止口內(nèi)徑徑（m） dd2缸蓋孔的的直徑（m）最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的的確定當(dāng)活塞桿全部外外伸時(shí)，從活活塞支承面中中點(diǎn)到缸蓋滑滑動(dòng)軸承支承承面中點(diǎn)的距距離H稱為最小導(dǎo)導(dǎo)向長(zhǎng)度。見(jiàn)見(jiàn)圖。如果導(dǎo)導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小小，將使液壓壓缸的初始撓撓度（間隙引引起的撓度）增增大，影響液液壓缸的穩(wěn)定定性，因此設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)必須保保證有一定的的最小導(dǎo)向長(zhǎng)長(zhǎng)度。對(duì)一般的液壓缸缸，最小導(dǎo)向向長(zhǎng)度H應(yīng)滿滿足以下要求求： （22-6）式中： L液壓缸的最最大行程；D液壓缸的的內(nèi)徑；活塞的寬度B：一般取B=（0.61.0）D；缸蓋滑動(dòng)動(dòng)支承面的長(zhǎng)長(zhǎng)度l，根據(jù)據(jù)液壓缸內(nèi)徑徑D而定；當(dāng)D80mmm時(shí)，取l11=（0.661.0）DD

34、；當(dāng)D80mmm時(shí)，取l11=（0.661.0）dd；為保證最小導(dǎo)向向長(zhǎng)度H，若若過(guò)分增大ll1和B都是不不適宜的，必必要是可在缸缸蓋與活塞之之間增加一隔隔套K來(lái)增加加H的值。隔隔套的長(zhǎng)度CC由需要的最最小導(dǎo)向長(zhǎng)度度H覺(jué)得，即即 （22-7） 6.缸缸筒長(zhǎng)度的確確定缸筒的長(zhǎng)度L00由最大工作作行程及結(jié)構(gòu)構(gòu)上的需要決決定,一般不不大于缸筒內(nèi)內(nèi)徑的2030倍?？煽砂聪率竭M(jìn)行行計(jì)算。 L0=L+B+H+S (mmm) （2-8）式中 L活塞最大大行程；B活塞寬度度；H活塞桿導(dǎo)導(dǎo)向長(zhǎng)度；S其他長(zhǎng)度度，指一些特特殊裝置所需需的長(zhǎng)度。7.密封件的溝溝槽尺寸確定定二、強(qiáng)調(diào)計(jì)算1.缸筒端部連連接強(qiáng)度計(jì)算算因采

35、用的鏈接方方式不同，故故連接強(qiáng)度的的計(jì)算內(nèi)容與與公式不同，具具體見(jiàn)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)第四四卷表19-6-12。給出液壓缸缸缸體與端蓋蓋連接形式圖圖見(jiàn)表2-77。2.缸筒壁厚驗(yàn)驗(yàn)算計(jì)算求得缸筒壁壁厚的值后，應(yīng)應(yīng)作強(qiáng)度驗(yàn)算算，即液壓缸缸額定壓力值值應(yīng)低于一定定的極限值，以以保證工作安安全。 （MPaa）式中 s=缸筒材料的的屈服強(qiáng)度（MMPa）3.活塞桿穩(wěn)定定性的驗(yàn)算液壓缸的支承長(zhǎng)長(zhǎng)度LB是指活塞桿桿全部外伸時(shí)時(shí)，液壓缸支支承點(diǎn)與活塞塞桿前端連接接之間的距離離。當(dāng)LB10dd時(shí)，液壓缸缸為短行程型型，主要須驗(yàn)驗(yàn)算活塞桿壓壓縮或拉伸強(qiáng)強(qiáng)度，即 （m）式中 FF液壓缸的的最大推力（N）；s材料的的屈服強(qiáng)度

36、（）；ns安全系系數(shù)，一般nns=244；d活塞桿直直徑（m）。當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)長(zhǎng)度LB（10115）d時(shí)，需需要考慮活塞塞桿的穩(wěn)定性性并進(jìn)行驗(yàn)算算?；钊麠U彎彎曲失穩(wěn)臨界界負(fù)荷FK，可按下式式計(jì)算，即 (NN) 在彎彎曲失穩(wěn)臨界界負(fù)荷FK時(shí)，活塞桿桿將縱向彎曲曲。因此，活活塞桿最大工工作負(fù)荷F應(yīng)按下式驗(yàn)驗(yàn)算，即 (N)式中 EE活塞桿材材料的彈性模模數(shù)（MPaa），對(duì)于鋼鋼材，=2110103（MPa）J活塞桿橫橫截慣性矩（m4）K安裝及導(dǎo)導(dǎo)向系數(shù)nk安全系系數(shù)，一般取取nk =3.55；LB安裝距距，（m）。三、液壓缸的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸缸主要尺寸確確定以后，就就要進(jìn)行各部部分的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)。主要包包括：缸體與與缸蓋的連接接結(jié)構(gòu)、活塞塞桿與活塞的的連接結(jié)構(gòu)、活活塞桿導(dǎo)向部部分結(jié)構(gòu)、密密封裝置、緩緩沖裝置、排排氣裝置及液液壓缸的安裝裝連接結(jié)構(gòu)等等。由于工作作條件不同，結(jié)結(jié)構(gòu)形式也各各不相同。