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1、机电一体化专业液压传动课程设计说明书班级：12机电一体化技术学号： 姓名： 黎 亚 军 日期： 2014年6月10日 液压传动课程设计任务书设计一台卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统，要求完成如下的动作循环：快进工进死挡铁停留快退停止；切削力为20000N，动力滑台采用平导轨，工进速度要求无级调速，其他参数如下：运动部件自重9500N、快进快退速度7.8 m/min、快进行程95 mm、工进行程70 mm、工进速度3090 mm/min、静摩擦系数f=0.18动摩擦系数f=0.12、启动制动时间t=0.23s试完成以下工作：1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图（A3）。3、计
2、算液压系统，选择标准液压元件。4、编写液压课程设计说明书。机床加工示意图如下： 图1 卧式动力滑台加工示意图目录一 工况分析 2二 液压缸主要参数的确定 5三 液压系统的拟定 8四 液压元件的计算与选择 8五 液压系统的验算10六 液压缸的设计 11七 拟定液压系统原理图14八 绘制液压缸装配图 14九 参考文献 15一、工况分析对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。根据各执行在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循环图，如下图所示： 快 慢 退 进快进 1 2、负载分析负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情
3、况。1）工作负载： 2）导轨摩擦负载 因为该系统使用90型导轨，所以 f-摩擦因数 a-V型角，90由题可知取 则有静摩擦负载：动摩擦负载：3）惯性负载 惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按 G-运动部件的重量（N） g-重力加速度， v-速度变化值（） t-起动或制动时间（s）加速：减速：反向加速：反向制动：根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路，因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表工况计算公式总负载F（N）缸推力F(N)起动5316.975907.74加速5351.715946
4、.34快上5308.495898.32减速5276.075862.3慢上5308.495898.32反向加速51.7157.46快下8.499.43制动-40.13-44.59 3、负载和速度图的绘制按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载机速度图（如下所示）F/N 5946.34 5898.32 9.43 57.46 0 m/s -44.59V(mm/s) 4010 0 m/s -45二、液压缸主要参数的确定液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：（1）各类设备的不同特点和使用场合（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，
5、重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。1、初选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为2Mpa2、计算液压缸的尺寸 式中； F-液压缸上的推力 p-液压缸的工作压力 A-所求液压缸有有效工作面积 按标准取值：D=63 mm根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径： 代入数值，解得：d=21 按标准取值：d=22 mm则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积： 有杆腔面积： 3、活塞杆稳定性的校核 因为活塞杆总行程为450 mm，塞杆直径为22 mm，L/d=450/22=20.5需要进行稳定性的校核，有材料力
6、学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取柔性系数=85，则： 由上式可知：在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。4、求液压缸的最大流量 5、绘制工况图 巩固走循环中各个工作阶段的 液压缸压力，流量和功率见下表：工况压力流量功率快上1.77.48212.34慢下1.71.8753.08快下0.00317.390.38以上是液压缸压力，流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下） 1.7 0.0031 0 t/s 7.48 7.39 1.87 0 t/s 212.34 53.08 0.38 0 t/s 快上 慢上 快下 (液压缸的工况图)三、液压系统
7、图的拟定液压系统图的拟定，主要是考虑一下几个方面问题：1）供油方式 从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时所需流量较大，且比较接近，在慢上时所需的流量较小，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵，供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式量叶片泵作为油泵。2）调速回路 有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速。3）速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关法讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。4）平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留的时间内保持重物的位
8、置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀;另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。本系统的换向阀采用三维四通Y型中位机能的电磁换向阀。四、液压元件的计算与选择1、确定液压泵的型号及电动机功率 液压缸在工作循环中最大工作压力为1.7Mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失.所以液压泵的工作压力为： 两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为，由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为1.87L/min，多以高压泵的流量不得少于4.87L/min。根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用型的双联叶
9、片泵，其额定压力为6.3Mpa,容量效率，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（2.1Mpa）和输出流量（点电动机转速为910r/min） 求出： 查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为Y90S-6，功率为750w,额定转速为910r/min。2、选择阀类元件及辅助元件 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）液压元件型号及规格序号名称通过流量型号及规格1滤油器11.47xlx-06-082双联叶片泵9.753单向阀4.8754外控顺序阀4.8755溢流阀3.3756三位四通电磁换向阀9.757单向顺序阀11.578液控单向阀1
10、1.579二位二通电磁换向阀8.2110单向调速阀9.7511压力表12压力表开关13电动机（1）油管 油管内径一般可参考所接元件口尺寸进行确定，也可按管中允许速度计算，在本设计中，出油口采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管。（2）油箱 油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，逸出混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。 油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积: , 即V=70L五、液压系统的性能验算1、回路压力损失验算计算回路压力损失时，必须知道管道长度，因液压装置管路布置图上未设计出来，整个回路压力损失无法验算。2、系统发热及平衡温度的计算在单位时间内液压系统的总发热量H
11、可按下式计算液压泵的输入功率液压执行元件的输出功率液压系统的总效率经计算可得，在快上时H=249.7W，在慢上时，H=276.25W。在慢上时的发热略大于快上时，现取较大的值进行校核其热平衡求出热温升。设油箱的三个边长1：1：11：2：3范围内，散热面积为，假设通风良好，取.所以油液的温升为：室温为20，热平衡温度为36.7165,没有超出允许范围。六、 液压缸的设计1、液压缸的分类机组成液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。活塞缸和柱塞刚实现往复运动，输出推力和速度。摆动缸则能实现小于的往复摆动，输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合起来，
12、在特殊场合使用，已实现特殊的功能。液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。2、液压缸的主要参数设计（已经计算） 3、液压缸的结构设计 1）缸体与缸盖的连接形式 常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。 2）活塞杆与活塞的连接结构 常见的连接形式有：整体式结构和组合式结构。组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。3）活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。 4）活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处密封圈的选用，
13、应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常见的密封圈类型：O型圈，O型圈加挡圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奥米加型等。5）液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。6）液压缸排气装置 对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。4、液压缸设计需要注意的事项 1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载
14、。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。 3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。 4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。5、液压缸主要零件的材料和技术要求 1）缸体 材料-灰铸铁: HT200,HT350;铸钢：ZG25,ZG45 粗糙度-液压缸内圆柱表面粗糙度为 技术要求：a内径用H8-H9的配合 b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度 2）活塞 材料-灰铸铁：HT150,HT200 粗糙度-活塞外圆柱粗糙
15、度 技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取f7f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。 3）活塞杆 材料-实心：35钢，45钢；空心：35钢，45钢无缝钢管 粗糙度-杆外圆柱粗糙度为 技术要求：a调质2025HRC b活塞与导向套用的配合，与活塞的连接可用 4）缸盖 材料-35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁 粗糙度-导向表面粗糙度为 技术要求：同轴度不大于 5）导向套 材料-青铜，球墨铸铁 粗糙度-导向表面粗糙度为 技术要求：a导向套的长度一般取活塞杆直径的60%80%b外径D内孔的同轴度不大于内孔公差之半七、拟定液压系统原理图（见A3图纸）八、绘制液压缸装配图（见A1图纸）四、参考资料1、教材相应章节。2、机械零件设计手册（液压与气动部分） 冶金出版社3、机械设计手册下册 化学工业出版社4、组合机床设计（液压传动部分） 机械工业出版社5、液压工程手册上、下册 机械工业出版社 1.7 0.0031 0 t/s 7.48 7.39 1.87 0 t/s 212.34 53.08 0.38 0 t/s 快上 慢上 快下 (液压缸的工况图)