液压传动课程设计说明书(例子)精选

1、北京理工大学珠海学院北京理工大学珠海学院液压传动课课 程程 设设 计计题题 目：上料机液压系统设计目：上料机液压系统设计学学 院：机械与车辆学院院：机械与车辆学院姓姓 名：名： 唐引唐引学学 号：号：指导教师：指导教师： 2015珠海珠海- 1 -目录目录1 课程设计的目的和基本要求.- 2 -1.1 课程设计的目的 .- 2 -1.2 课程设计的基本要求 .- 2 -2 课程设计的主要内容.- 2 -2.1 课程设计题目 .- 2 -2.2 课程设计要完成的主要内容 .- 3 -3 液压系统设计方法.- 3 -3.1 工况分析 .- 3 -3.1.1 运动分析.- 3 -3.1.2 负载分析

2、.- 4 -3.2 负载图和速度图的绘制 .- 6 -3.3 液压缸主要参数的确定 .- 7 -3.3.1 初选液压缸的工作压力.- 7 -3.3.2 计算液压缸的尺寸.- 7 -3.3.3 活塞杆稳定性的校核.- 8 -3.3.4 求液压缸的最大流量.- 8 -3.3.5 绘制工况图.- 8 -3.4 确定系统方案，拟定原理图 .- 9 -3.4.1 确定系统方案.- 9 -3.4.2 拟定液压系统图.- 11 -3.5 液压元件的选择和参数计算 .- 12 -3.5.1 确定液压泵的型号及电动机的功率.- 12 -3.5.2 阀类元件及辅助元件.- 12 -3.6 液压系统的性能验算 .-

3、 14 -3.6.1 压力损失验算和压力阀的调整压力.- 14 -3.6.2 系统油液温升验算.- 15 -总结.- 16 -参考文献.- 17 -致谢.- 18 - 2 -1 课程设计的目的和基本要求课程设计的目的和基本要求1.1 课程设计的目的课程设计的目的液压传动课程设计是机械电子专业学生在学完理论课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。同时，学生通过本课程设计可在以下几

4、方面得到训练：正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；掌握系统方案设计的一般方法；正确表达设计思想的方法和能力；综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.2 课程设计的基本要求课程设计的基本要求每个设计题目根据难度及工作量大小可由 13 人完成，由学生自由组合，课题组每个人都有明确的工作任务；系统原理草图拟定由专人负责，课题组每个人都必须参与；每个课题组必须提交一份所设计系统非标液缸设计装配图一张；每个人必须提交系统设计图一份、课程设计计算说明书一份。2 课程设计的主要内容课程设计的主要内容2.1 课程设计题目课程设计题目设计一台上料机的液压系统，要求液压系统完成“快速上升-慢速上升

5、-停留-快速下降”的工作循环。已知：垂直上升工件的重量为 7000N，滑台的重量为2000N，快速上升行程为 350mm，快速上升、下降速度为 45mm/s，慢速上升行程为 100mm，其最小速度为 8mm/s，滑台为 V 型导轨，其导轨面的夹角为 90，垂直作用于导轨的载荷为 120N，加、减速时间为 0.2s，静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。 2.2 课程设计要完成的主要内容课程设计要完成的主要内容- 3 -查阅文献，了解并熟悉设计工况； 确定执行元件主要参数；拟定系统原理草图； 计算选择液压元件；验算系统性能； 绘制工作图；撰写课程设计说明书。3 液压系统设计方法液压系统设计

6、方法液压系统的设计基本包括四个步骤：明确设计依据，进行工况分析；确定液压系统方案，拟定液压系统图；液压系统的计算和液压元件的选择；液压系统的验算和绘制工作图。在设计过程中不一定要严格按照这些步骤进行，有时可以交替进行，甚至要反复多次。对某些关键性的参数和性能难以确定时，要先经过试验，才能把设计方案确定下来。3.1 工况分析工况分析3.1.1 运动分析运动分析工况分析是选定系统方案、液压元件和执行元件功率的依据。绘制该系统的工作循环图及速度循环图，如图 1、2 所示。快上慢上快下图 1 系统的工作循环图- 4 -启动快上减速慢上制动制动快下加速V/ mm/sS/mmmmm0动图 2 工作循环中速

7、度的变化情况图3.1.2 负载分析负载分析通过计算或试验，确定工作部件的力或力矩的大小和方向，并分析运动过程中冲击、振动和过载能力等情况。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况。工作机构作直线运动时，液压缸必须克服的负载为： fLaFFFF式中：工作阻力，摩擦阻力，惯性阻力。lFfFaF工作阻力700020009000LGFFN摩擦负载sin2NffFF已知,摩擦系数取,则静摩擦负载NFN1200.2 ,0.1sdff，动摩擦负载：。0.2 12033.94sin45fsFN0.1 12016.96sin45fdFN惯性负载- 5 -惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性

8、而产生的负载，可用牛顿第二定律计算： tvgGmaFa加速：190000.045206.639.80.2aGvFNgt减速：290000.0450.008169.909.80.2aGvFNgt制动：390000.00836.739.80.2aGvFNgt反向加速：490000.045206.639.80.2aGvFNgt反向制动：54206.63aaFFN根据以上的计算，液压缸各阶段中的负载，如表 1 所示（=0.9） 。m表 1 液压缸各阶段中的负载工况计算公式总负载 F（N）缸推力 F(N)起动LfsFFF9033.9410037.71加速1aLfdFFFF9240.5710267.3快上

9、LfdFFF9016.9710018.86减速2aLfdFFFF8847.079830.08慢上LfdFFF9016.9710018.86反向加速4afdFFF223.6248.44快下fdFF 16.9718.86制动5afdFFF-189.66-210.733.2 负载图和速度图的绘制负载图和速度图的绘制由表 1 所得数据绘制负载图、速度图，如图 3、4 所示。- 6 -10037.7110018.86248.4418.869830.08-210.73F/NS/mmmmm0动10267.3图 3 负载图45350450-45S/mmmmm0动图 4 速度图3.3 液压缸主要参数的确定液压缸

10、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，V/ mm/s- 7 -还需要考虑一下因素：各类设备的不同特点和使用场合考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，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。3.3.1 初选液压缸的工作压力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，由表 2 选择此设备的工作压力为 2.5Mpa。表 2 按负载选择液压缸的工作压力载荷/kN5510102020303050工作压力/MPa0.811.522.5334453.3.2 计算液压缸的尺寸计算液压缸的尺寸FAP式中：

11、F 液压缸上的外负载 P 液压缸的工作压力 A 所求液压缸有有效工作面积 2142610037.7149.57 1010.92.50.2510()2mFmApp（）4124449.57 107.9 103.14ADm按标准取值：D=80mm 经查表，可取,求得 d=54.86mm 0.707dD 按标准取值：d=55mm则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积：222124.508441cmDA- 8 - 有杆腔面积：222221185.526.4844ADdcm（）（）3.3.3 活塞杆稳定性的校核活塞杆稳定性的校核因为活塞杆总行程为 450 而活塞杆直径为 55mm，L/d=450/55=8.2

12、10,不需要对其进行稳定性校核。3.3.4 求液压缸的最大流量求液压缸的最大流量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 绘制工况图绘制工况图按照所确定的液压执行元件的工作面积、工作循环各阶段的负载和工作循环各阶段要求的速度，计算各阶段的压力、流量和功率，并绘制液压缸的工况图。工作循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功

13、率，如表 3 所示：表 3 液压缸各工作阶段的压力流量和功率工况压力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 可绘制出液压缸的工况图,如图 5 所示。- 9 -t/st/st/s1.990.00712.4113.567.15449.7479.930.85快上慢上快下图 5 液压缸的工况图3.4 确定系统方案，拟定原理图确定系统方案，拟定原理图确定液压系统方案、拟定液压系统图，是设计液压系统关键性的一步。系统方案，首先应满足工况提出的工作要求（运动和动力）和性能要求。其次，拟定系统图时，还应力求效

14、率高、发热少、简单、可靠、寿合长、造价低。3.4.1 确定系统方案确定系统方案确定供油方式 由工况图分析可知，系统在快上和快下时所需流量较大，在慢上时所需的流量较小。因此从提高系统效率，节能的角度考虑，采用单一定量泵的供油方式显然是不合适的，故宜选用双联定量叶片泵作为油源，如图 6 所示。确定调速回路由工况图可知，该系统的在慢上时速度需要调节，由于滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀进行调速，如图 7 所示。确定速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接，可采用二位二通电磁换向阀来实现快P/MPaq/(L/min)P/w- 10 -慢速度的换接回路，如图 8 所示。 确定换向回路本

15、液压系统的顺序换向采用三位五通电磁换向阀，如图 9 所示。 平衡及锁紧回路 为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一个单向背压阀，如图 10所示。 图 6 双联定量叶片泵 图 7 调速回路 图 8 速度换接回路 图 9 换向回路 图 10 平衡及锁紧回路- 11 -3.4.2 拟定液压系统图拟定液压系统图在拟定液压系统图时，应考虑如下几点：避免回路之间相互干扰； 防止液压冲击；力求控制油路可靠；力求系统简单；合理分布测压点。确定液压系统方案后，将液压基本回路、配置辅助性回路或液压元件组合，便可得到上料机液压系统原理图，如图 11 所示。图 11 系统原理图1-双联叶片泵；2-滤油器；3-三

16、位五通电磁换向阀；4-溢流阀；5-调速阀；6、10、11-单向阀；7-液控顺序阀；8-二位二通电磁换向阀；9、12-背压阀；13-压力继电器；14-压力表；15-压力表开关- 12 -3.5 液压元件的液压元件的选择和参数计算选择和参数计算3.5.1 确定液压泵的型号及电动机的功率确定液压泵的型号及电动机的功率液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 1.99Mpa,本系统采用调速阀进油节流调速，选取进油路上的压力损失为 0.5Mpa，压力继电器的动作可靠，要求压差 0.5Mpa，故泵的最高工作压力为 MpaMpaPp99. 2)5 . 05 . 099. 1 (1由表可知，两个液压泵同时向系统

17、供油时，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为 13.56L/min，因系统较简单，取泄漏系数 KL=1.1,则两个液压泵的总流量应为min/L916.14min)56.131 . 1 (Lqp由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/min，而工进时所需流量为2.41L/min，由一个液压泵单独供油，所以液压泵的输出流量应大于5.41L/min。根据以上压力和流量的数值查阅相关的液压元件使用手册，最后确定选取YB1-10/10 型双联定量叶片泵,其额定压力为 6.3Mpa。当液压泵的转速np=940r/min 取液压泵的容积效率 0.88，总效率 0.75，则液压泵的实际输出流量为=(10+10)9

18、400.88/1000 L/min=16.54L/minpq则液压泵的电动机所需的功率为pPKWKWqpppp10. 175. 06054.1699. 2根据此数据值查阅机械设计手册选取 Y100L-6 型电动机，其额定功率Pn=1.5KW，额定转速 nn=940r/min。3.5.2 阀类元件及辅助元件阀类元件及辅助元件根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表 4。- 13 -表 4 液压元件型号及规格编号元件名称通过流量L/min额定压力Mpa型号规格1双联定量叶片泵16.546.3YB1-10/102滤油器336.3MF-

19、043三位五通电磁换向阀16.546.335DY-63BYZ4、12溢流阀66.3Y-10B5调速阀2.56.3QCI-63B6单向阀8.56.3I-63B7液控顺序阀96.3XY-63B8二位二通电磁换向阀13.566.322EF3-E10B9背压阀26.3B-63B10、11单向阀16.546.3I-63B13压力继电器14PF-B8L14压力表6.3Y-100T15压力表开关6.3K-3B选择油管：油管类型根据使用扬合和液压系统的最大工作压力进行选择。考虑油管所承受的压力，选用紫铜管。油管内径一般参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算。出油口采用内径为 9mm,外径为 12m

20、m。确定油箱的容量油箱的主要作用是储油和散热，因此必须有足够的散热面积和储油量。主要是合理拟定液压系统，提高系统的效率，减少系统的发热。其次要保证油箱- 14 -有一定的散热面积，也就是保证油箱有一定的容量。取其体积 V=(57)，即 V=100L。pq密封装置的选用密封装置的类型选用见表 5，该液压系统采用聚氨酯制成的 Y 型密封圈。表 5 密封装置的选用密封圈类型mmO、U、X、Y30.04V50.063.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算为了判断液压系统工作性能的好坏，和正确调整系统的工作压力，常需验算管路的压力损失、发热后的温升。对动态特性有要求的系统，还需验算液压冲击或换向性能

21、。3.6.1 压力损失验算和压力阀的调整压力压力损失验算和压力阀的调整压力选定系统的元件、油管和管接头后。对管路系统总的压力损失进行验算，确定溢流阀的调整压力，并计算其它压力阀的调整压力。油液在进油管中的流速为：326/16.54 10/(/491060)4.34/PvqAm s 沿程压力损失该液压系统采用 N32 液压油。室温为 20 时，所以 。421.0/10sm,管中为层流，则阻力损失系数34/4.349/1390.623201010eRd ，取油管、回油管长度均为 2m，油液的密度为75/75/390.60.19eR。3=890/kgmMPa.22128900.290.354.34322910lPd同理，可得回油路上的沿程压力损失为 =0.18MPa222lPd- 15 - 总的压力损失不考虑局部压力损失，由上面式子可求得管路系统的总压力损失为=0.35+0.18=0.53MPa0.5Mpa，验算通过。可用原设的压力损失值来确定P系统中压力阀的调速值。3.6.2 系统油液温升系统油液温升验算验算液压泵的工作压力为 2.5Mpa,实际流量为 16.54L/min,其工作时的实际输入功率为 1.10KW。液压缸的最小有效功率为 P=Fv=10018.86 0.008=80.2W。系统单位时间内的发热量为=1100-80.2=1019.8W。iH当油箱长、宽、高的比例为