电磁阀体平面加工组合机床液压系统设计

摘要我们日常所见到的机器，如机床、起重机、汽车、拖拉机等，都装有一个用来接受外界能源输入的原动机，如电动机、内燃机等，并通过机器中的一系列传动装置，把原动机的动作转变为机器工作机构的动作，以完成机器工作任务。例如，车床主轴的旋转、刀架的移动、起重机吊钩的升降等等。所以一部完整的机器都是由原动机，传动装置和工作机构三部分所组成。传动装置是一部机器的重要组成部分，它在很大程度上决定着机器的性能。传动装置的主要类型有机械传动、电气传动和流体传动。液压传动和液力传动是以液体为工作介质的流体传动，是以液体的压力能来工作的，而压力传动除压力能外，主要是靠液体的动能进行工作的。关键词：液压传动、液压泵、液压缸、压力、流向、流量、速度、方向控制阀、系统回路、有效工作压力、有效工作流量。设计说明书（诒文）MicrosoftWord9...1,301KB=设计说明书（诒文）MicrosoftWord9...1,301KB=IMicrosoftWord9....:工序卡片Filicroeu£tWord72KB工艺过程卡片MicrosoftWord9...69KB1工艺过程卡片MicrosoftWord9...69KB1活塞-A3AutoCAD圉形DWG^.88°N加工示意侵HaAutoCAD閤形&WG51肛幵题报告MicrosoftWord9...36KB幵题报告MicrosoftWord9...36KB=30KB馆d液压系统圏二AlAutoCAD閣形DWG'曲1阳ABSTRACTWedailysawthemachine,liketheenginebed,thehoistcrane,theautomobile,thetractorandsoon,areloadedwithonetousefortoaccepttheoutsideenergyinputtheprimemover,liketheelectricmotor,theinternalcombustionengineandsoon,andthroughmachine'sinaseriesoftransmissiondevice,transformprimemover'smovementintothemachineoperatingmechanismmovement,completesthemachineworkmission.Forexample,lathemainaxle'srevolving,toolrest'smigration,hoistcranelifthook'sfluctuationandsoon.Thereforeacompletemachineisbytheprimemover,thetransmissiondeviceandtheoperatingmechanismthreepartscompose.Thetransmissiondeviceisamachine'simportantcomponent,itisdecidingmachine'sperformancetoagreatextent.Transmissiondevicep'redsominanttypehasthemechanicaldrive,theelectricdriveandthefluiddrive.Thehydraulictransmissionandthefluiddrivearetaketheliquidastheactuatingmediumfluiddrive,isworksbytheliquidpressureenergy,butthepressuretransmissionbesidesthepressureenergy,ismainlycarriesontheworkdependingontheliquidkineticenergy.Keywords:Thehydraulictransmission,thehydraulicpump,thehydrauliccylinder,thepressure,flowto,thecurrentcapacity,thespeed,thedirectioncontrolvalve,thesystemreturnroute,theeffectiveworkpressure,theeffectiveworkcurrentcapacity.目录TOC\o"1-5"\h\z中文摘要 I英文摘要………………………II第1章零件分析及明确设计要求………… 1零件分析……………………… 1明确设计要求………………… 1第2章明确设计依据、工艺分析及负载分析……………3编制工序卡…………………… 3确定切削用量………………… 3确定动作循环………………… 5计算切削力…………………… 5负载计算……………………… 6绘制负载图及速度图…………7第3章液压缸的主要参数的确定，计算和选择…………9初选液压缸的工作压力………9计算液压缸尺寸……………… 10绘制液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图………11第4章液压系统图的拟订及绘制…………13选择液压回路………………… 13绘制液压系统原理图………… 16编写动作表…………………… 17说明系统的动作原理………… 17第5章液压缸的结构设计………………… 19液压缸的缸筒的壁厚计算 …………………… 19液压缸的缸体的外径计算…………………… 19液压缸的缸盖的厚度计算 …………………… 19液压缸的缸底的厚度计算 …………………… 20液压缸的缸体的联接计算 …………………… 20液压缸的缸筒的变形计算 …………………… 2第6章活塞杆及活塞的设计………………22TOC\o"1-5"\h\z活塞杆的计算及校核…………… 22活塞杆及活塞的材料选择……………………22活塞杆的稳定性计算………………22第7章液压系统元件的计算和选择……… 257.1确定液压泵的规格和驱动电机功率……………25阀类元件及辅助元件的选择…………………… 26油管的选择……………………… 27确定油箱的容积………………… 28章液压系统的性能验算………… 28第8章结论………………… 31第9章参考文献…………… 33第10章致谢…………………34附录1机械加工工艺过程卡……………… 35附录2机械加工工序卡……………………36>A前言液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要发应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机防真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，《液压传动》课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。第1章零件分析及明确设计要求零件分析对生产纲领5万件/年的电磁阀体加工属于大量生产，为了提高劳动生产效率，减轻工人的劳动强度，保证产品质量，采用高效专用机床及自动化机床，按流水线或自动线依据工序对工件进行加工，为了实现工序自动化或建立自动线，应实行机床加工循环自动化，一般可通过机械、电气、液压、气压等控制实现自动化循环。该机床用于加工25公升电磁阀体的55毫米的四个平面铣削部分。要求该机床动作全部用电气、液压控制，操作人员只需要按电钮即可进行手动操作和自动循环工作。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。电磁阀的作用：电磁阀是利用电能流经线圈产生电磁吸力将阀芯(克服弹簧或自重力)吸引。分常开与常闭两类。通常用于切断油、水、气等物质的流通。配合压力，温度传感器等电气设备实现自动控制。它在液压设备中用得较多，主要是控制油缸的动作，用于自动控制设备中的，也有气动的电磁阀，由空压机来供气。明确设计要求在开始设计液压系统时，首先要对机械设备主机的工作情况进行详细的分析，明确主机对液压系统提出的要求，具体包括：主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸上的限制。主机的工作循环，液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求。（5）对液压系统工作性能（如工作平稳性、转换精度等）、工作效率、自动化程度等方面的要求。（6）液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。（7）其它方面的要求，如液压装置在重量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限制。毕业设计（论文）的主要内容及基本要求:（1）设计依据:25公升电磁阀体零件图,生产纲领,5万件/年.编制电磁阀体平面加工机械加工工序卡片;绘制电磁阀体平面加工组合机床加工示意图;并确定其动作循环。（2） 设计该机床的液压系统；编写其液压系统设计计算说明书；液压元件明细表，绘制液压系统原理图。（3） 绘制液压缸装配图及其一零件图。第2章明确设计依据、工艺分析及负载分析编制工序卡根据零件尺寸及加工条件编制出平面加工机械加工工序卡，具体如下表所示表2.1平面加工机械加工工序卡工序号工程名称工序内容备注1铸造铸造、清砂、退火。尺寸110x80x78。2画线，打样冲眼在宽度的交叉中心线处打样冲眼。3钻中心孔中心孔直径11加工前保证直径11而孔中心线对宽度方向上不得偏差1mm。4锪孔锪中心孔两端，直径13mm，深5mm。5粗、半精铣工件左右平面工件上下面粗铣3mm，留1mm半精铣。粗、半精铣加工同时完成，保证平行度0.05o6工件旋转工件旋转90度，保证垂直度0.1。7粗、半精铣工件上下平面工件上下面粗铣3mm，留1mm半精铣。粗、半精铣加工同时完成，保证平行度0.05o确定切削用量根据工件的特点和需要本机床由左、右两端各二个铣削头组成,分别进行粗铣和精铣两道工序如图2.1所示。根据工件的特点和需要本机床由左、右两端各二个铣削头组成,分别进行粗铣和精铣两道工序如图2.1所示。工件运动方向图2.1加工示意图工件穿入心轴后装入夹具体内,本机床一次可装三个工件,一次走刀完成两平面的粗、精加工工序。工件材料:HT21-40工件硬度:HB170-241表2.2主要切削规范表被加工零件零件名称25公升电磁阀体毛胚种类铸铁毛胚重量材料HT21—40硬度HB170—240工序名称铣四面工序号序号工步名称铣刀直径(mm)加工长度(mm)行程(mm)切削速度(m/min)转 速(r/min)进刀量s0(mm/r)si(m/min)1装工件2工件夹紧303铣头主轴寸进104铣头主轴夹紧105工作台快进456.56工作台工进8401165531872.143007铣头主轴松开108铣头主轴寸退109工作台快退12106.5

10卸工件刀具:直径90mm镶硬质合金端面铣刀被加工阀体面单向余量:v3.5mm主孔直径16D加工前保证直径11,面孔中心线对72mm边不得偏差1mm确定动作循环因电磁阀平面加工简单,总体要求不高,所以电磁阀题平面加工的加工总共加工工步有：工件夹紧、铣头寸进、主轴抱紧、工作台快进、工作台工进、主轴松开、铣头寸退、工作台快退、工件松开和停止共10步，如2.2所示。2YJ工件一退、工作台快退、工件松开和停止共10步，如2.2所示。2YJ工件一加紧h铳头寸进卄1YT停止3YJ斗主轴抱紧YTA工件松开工作台快进2XK3XK工作台工进3XK工作台工进王轴松开』3YT」头寸退4YJ1XK工作台快退1XK图2.2动作循环图计算切削力电磁阀体加工自动线上要求设计一台专用铣平面的组合机床，机床有主轴2根，铣电磁阀体4个平面。要求的动作循环如动作循环图所示。加工完毕后快速退回到初始位置，最后自动停止。已知（由上表所知）：工件材料为HT,硬度为HB=241，铣削宽度a二72mm，铣削e深度a二3mm，进给量a二0.1mm/z（查《机械设计工艺手册》表3-28）,pf铣刀直径d二90mm，铣刀齿数z=22。0工件的体积:v二110x72x70二554400mm3 （2-1）材料密度：p=7.0g材料密度：p=7.0g/mm3 (2-2)工件质量:m=pxv=7.0x554400=3880800g(2-3)工件体重:G二mg二G二mg二3880800x9.8q38032N工件的快进快退速度为v=v=6.5m/min。工进速度为v1 3 2由《理论力学》课程可知，工件的静摩擦系数卩=0.s(2-4)=300m/min。0.2动摩擦系数卩=0.050.12往复运动加速度时，减速时间为At二0.2s,快进的行程L=45mm,工进行程L=1165mm。12查《机械设计工艺手册》表3-24可知，硬质合金端铣刀在铣灰铸铁时的切削力计算公式为：F=9.81x54.5xa1.0xa0.74xa0.9xzxd-1.0 (2-5)Zefp0将已知条件代入上式得：F=9.81x54.5xai.0xa0.74xa0.9xzxd-1.0Zefp0=9.81x54.5x721.0x(0.1)0.74x30.9x22x90-1.0=4100N负载计算惯性负载阻力负载F惯性负载阻力负载Fm=(f)(非=(常)x(悬)2102N(2-6)静摩擦阻力：F=卩xG=0.2x38032=7606N (2-7)fss动摩擦阻力：FxG=0.12x38032=4564N(2-8)其中 fd dAv——平均加速度m/s2At

表2.3工作台液压缸外负载计算结果工况计算公式外负载（N）推力负载F/n（N）启动Ff76068451加速丿sF+Ff m.66667406快进JdFf45645072工进JdF+Fe f86649626反向启动JdFf76068451加速丿sF+Ff m66667406快退JdFf45605072注：1.液压缸的机械效率耳二0.9。cm2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。绘制负载图、速度图及工况图工况分析，就是分析主机在工作过程中各执行元件的运动速度和负载的变化规律。对于动作较复杂的机械设备，根据工艺要求及表2.3中的数据，将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图2.2--a所示的负载-位移（F-t）曲线表示，称为负载图。将各执行元件在各阶段的速度用图2.2--b所示的速度-位移（v-1）曲线表示，称为速度图。设计简单的液压系统时，这两种图可省略不画。图2.2（a）负载图 （b）速度图0起动加速 q1亠1J快进工进劇动1图2.3执行元件的工况图液压系统执行元件的工况图是在执行元件结构参数确定之后，根据设计任务要求，算出不同阶段中的实际工作压力、流量和功率之后作出的(见图2.3)。工况图显示液压系统在实现整个工作循环时这三个参数的变化情况。当系统中包含多个执行元件时，其工况图是各个执行元件工况图的综合。液压执行元件的工况图是选择系统中其它液压元件和液压基本回路的依据，也是拟订液压系统方案的依据，这是因为：、液压泵和各种控制阀的规格是根据工况图中的最大压力和最大流量选定的。、各种液压回路及其油源形成都是按工况图中不同阶段内的压力和流量变化情况初选后，再通过比较确定的。、将工况图所反映的情况与调研得来的参考方案进行对比，可以对原来设计参数的合理性作出鉴别，或进行调整。例如，在工艺情况允许的条件下，调整有关工作阶段的时间或速度，可以减少所需的功率；当功率分布很不均匀时，适当修改参数，可以避开(或削减)。第3章液压缸的主要参数的确定、计算和选择初选液压缸的工作压力这里是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。执行元件的工作压力，可以根据负载图中的最大负载来选取（见《液压传动及控制》P185页表9-1，详见表3.1所示），也可以根据主机的类型来选取（《液压传动及控制》表9-2，详见表3.2所示）；而最大流量则由执行元件速度图中的最大速度计算出来。这两者都与执行元件的结构参数（指液压缸的有效工作面积A或液压马达的排量VM）有关。一般的做法是，先选定工作压力p,再按最大负载和预估的执行元件机械效率求出A或VM，经过各种必要的验算、修正和圆整后定下这些结构参数，最后再算出最大流量qmax来。在机床的液压系统中，工作压力选得小些，对系统的可靠性、低速平稳性和降低噪声都是有利的，但在结构尺寸和造价方面则须付出一定的代价。在本步骤的验算中，必须使执行元件的最低工作速度V或w（二兀n /60）符合minminmin下述要求:液压缸的液压马达(3-1)9mi-n<V；—(3-1)AminA mi式中，9届血为节流阀或调速阀、变量泵的最小稳定流量，由产品性能表查出。此外，有时还须对液压缸的活塞杆进行稳定性验算，验算工作常常和这里的参数确定工作交叉进行。当负载推力为9626N时，工作压力可选为1.5-2.0Mpa（见《液压传动及控制》P185页表9-1，详见表3.1所示）。初选液压缸的工作压力（设计压力）为5Mpa（见《液压传动及控制》表9-2，详见表3.1所示）。以上的一些验算结果如不能满足有关的规定要求时，A或VM的量值就必须进行修改。这些执行元件的结构参数最后还必须圆整成标准值（见国标GB2347—80和GB／T2348—93）。

表3.1按负载选择执行元件工作压力（《液压传动及控制》表9-1）负载F/N<50005000〜100010000〜2000020000〜3000030000〜5000>50000工作压力N<0.8〜11.5〜22.5〜33〜44〜5>5表3.2按主机类型选择执行元件工作压力（《液压传动及控制》表9-2）主机类型机床农业机械小型工程机械、工程机械辅助机构液压机，中、大型挖掘机，重型机械、其重运输机磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力N<23〜5<88〜1010〜1620〜32计算液压缸尺寸铣削时，平面将被铣削玩时，铣刀会产生前冲现象，为了防止这一现象，回油路上应有一定的背压。根据《液压传动及控制》表9-3,详见表3.2所示，选其背压为p=IMpa。i为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压迸泵的流量，现将液压缸的无杆腔作为主工作腔；并在快进时差动连接，则液压缸的无杆腔的有效面积A与液压缸的有杆1腔的有效面积A应满足A二2A（即液压缸内经D与活塞杆的直径d之间应满足212D=\2d）。表3.2液压缸中的背压（《液压传动及控制》表9-3）系统类型背压力p（1。p）回油路上有节流阀的调速系统2 a2-5回油路上有背压阀或调速阀的调速系统5-15采用辅助泵补油的闭式回油系统10-15取液压缸的机械效率为耳二0.9，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积:cmcmp18664t~~n0.9xcmp18664t~~n0.9x5――x106I2丿=2139x10_6m2(3-2)按GB/T2348-1993取标准值D=90mm。(3-3)因D=^2d，故活塞杆直径:D90dD90d=巨=巨〜70mm（取的标准直径）(3-4)(3-5)则液压缸无杆腔的实际有效面积:(3-5)A=—D2=—x92=64cm2TOC\o"1-5"\h\z1 4 4液压缸的有杆腔的有效面积:——A=-(D2-d2)=-x(92-72)=25.12cm2 (3-6)2 4 4液压缸的其它的总面积:A=A-A=64-25.12=38.88cm2 （3-7）12差动连接快进时，液压缸有杆腔压力p必须大于液压缸无杆腔压力p。其差值估21取Ap=p-p=0.5Mp，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时Ap=0；另外，取快21a退时的回油压力损失为1.2Mp。a根据上述假定条件计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率如表3.3。绘制液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图根据表3.3绘制出液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图如图3.1所示.表3.3液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率表工作阶段计算公式负载F/N回油腔压力p/Mp2a工作腔压力p/Mp1a输入流量q/(m3s-1)输入功率N/kw快进启动F.. +AAp耳 2p— cm ,1 Aq—Av,N—pq117606一2.65一一加速66662.822.32一一恒速45462.091.5920.833100工进F. FAp耳 22p— cm ,1 A1q—Av,N—pq12 1866411523.6835522快退启动F. FAp耳 12p— cm ,1 A2q—Av,N—pq21 17606一2.66一一加速66661.22.34一一恒速45461.21.6120.833488图3.1液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图第4章液压系统图的拟订及绘制选择液压回路1．差动联接快速运动回路当油缸前进时，从油缸有活塞杆侧出来的油与油泵流量合流，进入油缸无活塞杆侧这种回路可以增加前进的速度，但承受载荷也要相应的减少。缸的活塞右行时，将排油口在接回进油口，此种连接方式叫差动联接，可使活塞快速右行。本回路结构简单，只能实现在一个运动方向上的增速，增速时缸的推力减小（如图4.1所示）。图4.1差动联接快速运动回路图4.2出口容积调速回路2．采用调速阀出口容积节流调速回路根据油液的循环方式，容积调速可以联接成开式回路和闭式回路两种。在开式回路中泵从油箱吸油后输入执行元件，执行元件的回油直接回油箱，因此油液能得到充分冷却，但油箱尺寸较大，空气和赃物易进入回路，影响其正常工作。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相接，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和赃物不易进入回路，但油的冷却条件，需设辅助泵补油、冷却和换油。采用调速阀出口容积节流调速回路适用于操作缸产生负载的负荷或负荷排油侧，油泵的输出压力为溢流阀的油液（如图4.2所示）。

3．采用行程开关和电磁换向阀控制的速度变换回路由于铣削加工时对位置精度及动作平稳性要求不高，故选用三位五通电磁换向阀和行程开关控制的速度变换回路。（如图4.3所示）。图4.3速度变换回路 图4.4定压回路4．采用减压阀和液控单向阀的定压回路液压缸的回油靠液控单向阀和简压阀串联闭琐。本回路闭琐严密。活塞在任意位置上可做长期停留。活塞下行时，有不大的功率损失（如图4.4所示）。 - 「产卜15•采用溢流阀和二位二通电磁换向阀的卸荷回路 右紐哼严系统工作压力决定于缸所带动的负载。最大工作压 ，一力油起安全作用的溢流阀来限定。本回路功率损失小， ]可无级调速，适用于功率大的场合，二位二通电磁换向阀位于右位时，溢流阀遥控口直通油箱，溢流阀图4.5卸荷回路全开，泵经溢流阀排出的油，以很低的压力流回油箱。本回路适用于卸荷时间较短或多缸并联系统的卸荷（如图4.5所示）。6•采用压力继电器控制的多缸顺卸荷回路泵出口压力高到一定程度时，压力继电器发出信号，使泵停机，从而使泵卸荷。本

回路适用于需长时间卸荷的情况。在多缸回路中，当全部换向阀都处于左位时，溢流阀遥控口接油箱，泵卸荷。本回路工作可靠，但换向阀数目较多时，控制油路过长影响卸荷效果（如图4.6所示）。图4.6多缸卸荷回路v-.'fnrxhv-.'fnrxh图4.8保压回路图图4.8保压回路7．采用减压阀的二级减压回路

由两个减压阀和油泵并联，减压后的压力到达液压缸，形成两个液压支路。二者毫无关联。泵出口处的压力最大，决定于溢流阀（如图4.7所示）。8．采用液控单向阀的保压回路报压回路的功用是使系统在液压缸不动或仅有极微小的位移小稳定地维持住压力。最简单的报压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路，但是阀类元件处的泄漏使这种回路的报压时间不能维持很久（如图4.8所示）。4.2.绘制液压系统原理图拟定液压系统原理图是整个设计工作中最主要的步骤，它对系统的性能以及设计方案的经济性、合理性具有决定性的影响。其一般方法是，根据动作和性能的要求先分别图4.9液压系统原理图选择和拟定基本回路，然后将各个回路组合成一个完整的系统。选择液压回路是根据系统的设计要求和工况图从众多的成熟方案中评比挑选出来的。选择时，既要考虑调速、调压、换向、顺序动作、动作互锁等要求，也要考虑节省能源、减少发热、减少冲击、保证动作精度等问题。组合液压系统是把挑选出来的各种液压回路综合在一起，进行归并整理，增添必要的元件或辅助油路，使之成为完整的系统（如图4.9所示）。编写动作表根据液压系统原理图及其动作循环编出液压动作表,如表4.1所示表4.1液压动作循环表序号动作名称讯号来源电磁铁编号1DT2DT3DT4DT5DT6DT1工件夹紧启动按纽K1+2铣头寸进1YT++3主轴抱紧2YT+++4工作台快进3YT+++++5工作台工进2XK+一+++6主轴松开3XK+++一7铣头寸退4YT++一8工作台快退2YT一++9工件松开1XK+一10工作停止1YT一说明系统的动作原理一.左、右铣削头的端铣刀的旋转运动是有主轴箱上的电机经过变速箱交换齿轮变换主轴变速实现的。两个铣头都带有微调受柄。而且铣头下滑台用丝杆螺母可调大距180mm左右。每次调动下滑台后,要把铣头上的镶条用螺钉锁死,同时也把丝杆用背帽锁死,以防铣削时振动。二．铣削工作循环是：首先将工件穿入心轴后装入夹具内，工件夹紧，左右铣头铣刀轴各寸进10mm,夹紧立轴，工作台快进45mm，工进1165mm到终点。再使左右铣头立轴松开，立轴寸进，工作台快退回原位，工件松开即可卸下工件（参看动作循环图）。三．实现上述循环是液压传动原理图和液压循环动作表，具体叙述如下：工件夹紧----电磁铁4DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入工件夹紧液压缸的上腔，工件夹紧；并由1YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使5DT电磁铁5DT通电。铣头寸进 电磁铁5DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入铣头寸进液压缸的无杆腔，铣头寸进10mm后由2YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁6DT通电。主轴抱紧----电磁铁6DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入主轴抱紧液压缸的无杆腔，主轴抱紧后3YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁1DT和电磁铁3DT通电。工作台快进----电磁铁1DT和电磁铁3DT通电，压力油经过电磁换向阀35E-25B进入工作台移动液压缸的无杆腔，工作台快进到挡铁碰到行程开关2XK后发出电讯号，使电磁铁3DT断电。工作台工进 电磁铁3DT断电，压力油经过调速阀QT-10B流回油箱，实现工作台工作进给，当挡铁碰到行程开关3XK后，后发出电讯号，使电磁铁6DT断电。主轴松开 电磁铁6DT断电，主轴抱紧紧液压缸中的压力油在弹簧的作用下流回油箱，3YT压力继电器DP-63B复位发出电讯号，使电磁铁5DT断电。铣头寸退 电磁铁5DT断电，压力油进入到铣头寸进液压缸的有杆腔，实现铣头寸退后，4YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁2DT通电。工作台快退 电磁铁2DT通电，压力油进入到工作台移动液压缸的有杆腔，实现工作台快回到原位，行程开关1XK发出电讯号，使电磁铁4DT断电。工件松开----电磁铁4DT断电，压力油进入到工件夹紧液压缸的无杆腔，工件松开,1YT压力继电器DP-63B发出复位电讯号，使电磁铁2DT断电。停止----电磁铁2DT断电，液压系统停止工作。第5章液压缸的结构设计液压缸的缸筒的壁厚计算由缸的强度条件来确定,根据《材料力学》可知，受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时有薄壁筒(8/D<1/10)和厚壁筒(8/D>1/10)之分。薄壁圆形壁厚的计算公式为：TOC\o"1-5"\h\z8>厶D (5-1)2Q]厚壁圆形壁厚的计算公式为：\o"CurrentDocument"8>D(阿*04P) (5-2)2 Q]-1.3Py式中：p—试验压力，当液压缸的额定压力p<16p时，p二1.5p；当液压缸

y n a y H的额定压力p>16p时，p二1.25p。n a y Hb]--缸筒材料许用应力，[g]=g/n，对无缝钢管，液压缸材料的许用应力bQ]=110Mp。an--安全系数，对无缝钢管n=5。b—刚缸筒材料抗拉强度极限。b8>pDy—8>pDy—2Q]1.5x15x90x1065-3)液压缸的缸体的外径计算液压缸的缸体的外径：D二D+8二90+46二136mm (5—4)外查标准取D二146mm。外液压缸的缸盖的厚度计算当活塞杆运动到最前端时,全部推力由端盖承受,由教材《液压传动》可知其其计算公式为：(mm)(5-5)p'd-d(mm)(5-5)h=D・ ・| Hm-LbJ D—d—2de b式中：D式中：D—缸筒内径,单位mm；d--螺钉圆周直径，单位mm；Hd—作用力圆周直径，d=纶竺，单位mm；mm2d--螺钉直径，单位mm；bd--活塞杆直径，单位mmpd—作用力圆周直径，d=纶竺，单位mm；mm2d--螺钉直径，单位mm；bd--活塞杆直径，单位mmp一工作压力，单位（Mp）；a[b]--材料的御用应力，单位（Mp）；a以知：D=90mm;t1=110/5=22Mp；p=15Mp；D=200mm;daaeHd+dd=115mm;d=125mm;d=70mm;d——t 2=120mm。（5—6）12m2173mm;d=15mm;b将以知条件代入公式5.5得：d-d 15：~173-120~Hm—90XD-d-2d 22\200-70-2x15（5—7）e b—45.5mm5.4液压缸的缸底的厚度计算由教材《液压传动》知当缸底无孔时的计算公式为：h—0.433dJ白 （m）（5-8）由教材《液压传动》知当缸底有孔时的计算公式为h—0.433D. d—f―=|（D—d）[<510由于本次设计选用的是无孔缸底，则有式5.8得m）（5-9）h—0.433d—0.433x0.07x—24mm（5—10）液压缸的缸体的联接计算为了保证连接的可靠性，对于工作压力较高的液压缸。应对缸体的连接进行强度计算。本次设计选用缸体法兰螺栓连接。则由教材《液压传动》知液压缸的缸体的联接时的螺栓的强度计算如下：螺栓处的拉应力：—1576（Mp）（5-11）

a4kp 4x1.5x—1576（Mp）（5-11）

ab— ——兀d2zx102兀x0.1152x4x1021螺栓处的剪切应力：kkdkkdT二 1p00.2d3zx102

1二0.47g=0.47X1576二741(Mp)(5-12)a则起合成应力为：c=4—3T2二<15763-3X7412二71600(Mp)(5T3)式中：z—螺栓的个数； "k—拧紧螺纹的系数，k=1.5；p--液压缸的最大推力，单位N；1d--螺纹内径，单位m；1液压缸的缸筒的变形计算由教材《液压传动》知液压缸的缸筒的变形计算公式为:11pD2(1-卩)15X106X92(1-X0.3)AD二 2二 2 二0.17(cm)(5-14)2E6 2x2.1x108x14.6式中:AD--缸筒内径的伸长量,单位cm;D—缸筒的内径,单位cm;p一缸筒内油压力，单位kg/cm2；E—材料的弹性模数，对于钢取E=2.1X108p;a卩一泊松系数，对钢取卩=0.3.第6章活塞杆及活塞的设计活塞杆的计算及校核活塞和活塞杆的联接形式有很多，这里所用的联接是螺纹式连接，它结构简单，装折方便，但在高压大负载下需备有螺帽防松装置。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆是采用空心的，用钢料制造。由教材《机械设计》可知活塞杆的直径计算公式为：d> 4FR (6-1)兀Q]x106其中：F--液压缸的负载NRd—活塞杆的直径m；[b]--活塞杆材料的许用应力Mp；a[b]=b/n (6-2)bn--安全系数，对活塞杆一般取n>1.4；b--材料抗拉强度极限。bd>4Fd>4FR—兀［b］X1064：］8664 =0.0118m=11.8mm兀xx1061.46-3)经校验后合格。活塞杆及活塞的材料选择根据《机械设计加工工艺设计实用手册》选择活塞杆的材料为45钢。选择活塞时有两种，一是整体式活塞杆；二是装配式活塞杆。根据《机械设计加工工艺设计实用手册》初步选定使用整体式活塞杆，则其材料为45钢。活塞杆的稳定性计算为了保证活塞杆不产生纵向弯曲,就需要计算活塞杆的稳定性。由教材《液压传动与控制》可知活塞杆的纵向允许的压缩载荷P与极限力p的关系：p二np,n为安全kkkk系数,一般取n=2-4。k由欧拉公式得：nn2EJ1.02xnd4,

p二 二 kg(6-4)nl2 nl2x106kk由此可得活塞杆的最大条件计算长度为：TOC\o"1-5"\h\z― :1l=1.02Xd2 —X103=1.02X72. 4 X103=86cm (6-5)np 20x4100\o"CurrentDocument"、 £k式中d--活塞杆直径cm；P—活塞杆的纵向压缩载荷(N),p=4100N；n--安全系数，通常取n>6；kkn一末端条件系数，取n=l/4。活塞杆所能承受的负载F，应该小于事它保持工作稳定的临界负载F。F的值RKK与活塞杆材料的性质、截面形状、直径和长度，以及犷的安装方式等因素有关，可按材料力学中的有关公式进行计算，即F<F/n (6-6)RKK式中n一安全系数，一般取n=2〜4。KK当活塞杆细长比//：>^.F时6-7)当活塞杆细长比//r>QJ旷时，而p④=20〜120时TOC\o"1-5"\h\zK1* 2 1*2F= fA (6-8)K al1+()2

pr2K式中l—安装长度，其值与安装方式有关；r一活塞杆横截面积的最小回转直径，r=JJ/A(6-9)；k kJ—活塞杆横截惯性矩。对实心杆J=兀d4/64，对空心杆J=n(d4-d4)/6421(6-10)；A—活塞杆横截面积；p—柔性系数，对钢p=85；11p—末端系数；2E—材料的弹性模量，钢E=2.06XE=2.06x1011N/^ (6-11)；f—材料强度试验值，钢f=4.9x108N/m? (6-12)a一试验常数，钢a=1/5000。则计算过程如下：F<FXn=9626X4=38504N (6-13)KR其中r»J/A,J=kd4/64(实心杆) (6—14)KJ二兀d4/64二3.14x0.074/64二0.000001177 (6—15)r=\：J/A=0.017m=17mm (6—16)kl/r=86/0.017=50.5 (6—17)k咒耳•町=85 =42.5 (6—18)l/r>pJ旷 (6—19)k1 21x3.142x2.06x1011xJF=4 =6.8x1011 (6—20)k 0.862F/4=6.8x1011/4=1.7x1011>F(6—21)

kR所以满足活塞杆稳定性的要求。第7章液压系统元件的计算和选择7.1确定液压泵的规格和驱动电机功率液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的湍的压力能，供液压系统使用。液压泵的最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和。液压执行元件的最大工作压力可以从工况图中找到；进油路上的总压力损失可以通过估算求得，也可以按经验资料估计（见表7.1）。表7.1进油路压力损失经验值（《机械设计手册》表9-3）系统结构情况总压力损失Ap/Mp一般节流阀调速及管路简单的系统^a0.2〜0.5进油路有调速阀及管路复杂的系统0.5〜1.5液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从工况图中找到（当系统中备有蓄能器时此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量）；而回路中的泄漏量则可按总流量最大值的10％—30％估算。在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高20％—60％，以便留有压力储备；额定流量则只须选得能满足上述最大流量需要即可。液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可以直接从产品样本上查到。电机功率也可以根据具体工况计算出来，有关的算式和数据见液压工程手册。阀类元件的规格按液压系统的最大压力和通过该阀的实际流量从产品样本上选定。选择节流阀和调速阀时，还要考虑它的最小稳定流量是否符合设计要求。各类阀都须选得使其实际通过流量最多不超过其公称流量的120％，以免引起发热、噪声和过大的压力损失。对于可靠性要求特别高的系统来说，阀类元件的额定压力应高出其工作压力较多。液压泵在整个工作循环中的最大工作压力15MPa,如取进油路上压力损失为0.8MPa,则流量泵的最大工作压力为：15+0.8=15.8MPa。供油时最大输入流量为23.68L/min若回路中的泄漏按10%的输入流量估计，则溢流阀的最小稳定流量为20.8L/min,而工进时输入的流量为23.68L/min所以考虑到不可预计的漏油将此流量放大1.05倍以流量泵的最小规格为24.864L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取双作用叶片泵主要技术规格为：优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！型号：pv-2R12型；工作压力：63（公斤/平方厘米）；转速960转/分;容积效率5）^0.9;重量：15公斤生产厂：北京液压元件厂生产。V取单级齿轮的总效率取np=0・8则液压泵驱动电机所需的功率为:Pq7-1)Pq7-1)代入数据算得：15x=8.75Kw7-2)60xlO-3=8.75Kw7-2)0.8x103根据此查阅电机产品目录最后选定Y160L-6型电动机。其主要技术数据为：额定功率：11Kw;满载：970r/s;额定转矩：2.0r/min;质量：147Kg同步转速：1000r/min。阀类元件及辅助元件的选择液压阀的作用:液压阀是用来控制液压系统中油液系统中的流动方向或调节其压力和流量的。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流的更换控制着湍流的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样的不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。表7.1元件表序号元件名称估计通过流量型号规格生产厂家1双作用叶片泵——Pv2R-1216Mpa,10通径上海机床厂2滤油器35YYL-105T0新乡116厂3三位五通电磁阀7535E-25B高行液压元件厂4二位二通电磁阀7522B-6385二位三通电磁阀7523E-25B6二位四通电磁阀7524E-25B7调速阀<1QT-10B8溢流阀4.5YFD-B20H9减压阀35J-25B10单向阀75I-25B16MPa,20通径

在结构上，所有的阀都由阀体、阀心(座阀或滑阀)和驱动心动的元、部件组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。辅助装置的功用:液压系统中的辅助装置，如蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、工作稳定性、工作寿命、温升等都有直接影响，必须予以重视。其中油箱须根据系统要求自行设计，其它辅助装置则做成标准件，供设计时选用。根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量可从《机械设计手册》中选出这些元件的型号和规格，如表7.1所示：油管的选择各元件间的连接管道的规格按接口处尺寸决定，液压缸进出口油管则按输入排出的最大流量计算。油管的内径按下列公式计算：d>1.13：里 (m)(7-3)式中 Q—通过油管的油量(m3/s)；v一流速，推荐值：对于吸油管v<l〜2(m/s)(—般去1米/秒以下)，对于压油管v<3〜6(m/s)压力高，管到和油的粘度小时取大值，反之取小值，局部和特殊情况可取v<10(m/s)；对回油管v<1.5〜2.5(m/s)。计算过程如下：d>打噜“1叫孥也-(7-4)油管管壁厚5按下式计算:pd5pd5=前m) (7-5)式中 p—工作压力(Pa)；d一油管的内径(m);t]—油管材料的许用应力。=b/n(Pa)；bb—材料的抗拉强度；bn—安全系数；对于钢管；p<7MP时，取n=8；p<17.5MP时，取n=6；p>17.5MP时，取n=4。对于钢管；t]<25MP。计算出油管内径和壁厚后，查阅有关手册，选出符合要求的标准规格。

计算过程如下：计算过程如下：7-5)pd 15x8 _.7-5)G=—f_=1= =2.4mm2LcJ2x25在强度保证的情况下，管壁可尽量选的薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，采用它可减少管系接头的数目，有助于解决系统泄露的问题。经查阅管接头采用扣压式管接头。因此油管选用JB827—66，选用内径为10mm的无缝钢管。7.4确定油箱的容积油箱容积按式v=2qp估算，当取g为6时，求得其容积是V=6X80L=480L，按GB2876—81规定，取最靠近的标准值V=360L。g为与系统压力有关的经验数字：低压系统g=2〜4,中压系统g=5—7,高压系统10—12。表7.2液压缸的进、出口流量表快 进工 进快 退输入流量(L/min)q=(Aq)(A-A)1 1p 1 2=(64x90)(64-25.12)=148q1=1q=q=0.51 p排出流量(L/min)q=Aq/A2211=25.12x148/64=58.09q=Aq/A2211=25.12x1/64=0.3925q=Aq/A2112=64x90/25.12=214.97运动速度(m/min)v=q/(A一A)112=90x10/(64一25.12)=23.2v=q/A211=1x10/64=1.3v=q/A3 1 2=90X10/25.12=35.87.5液压系统的性能验算在确定了各个液压元件之后，有时还要根据需要对整个液压系统的某些技术性能进行必要验算，以便对所选液压元件和液压系统参数作进一步调整。液压系统性能验算的项目很多，常见的有回路压力损失验算和发热沮升验算。一回路压力损失验算压力损失包括管道内的沿程损失和局部损失以及阀类元件处的局部损失三项。计算液压系统的回路压力损失时，不同的工作阶段要分开来汁算。回油路上的压力损失一般都须折算到进油路上去。计算时所得的总压力损失如果与计算液压元件时假定的压力损失相差太大，则应对设计进行必要的修改。管道内的这两种损失可用教材《液压传动也控制》中的有关公式估算；阀类元件处的局部损失则须从产品样本中查出。在系统中的主要损失是各种阀的局部阻力损失，若流过阀的是样本上的额定流量，则阀的损失可直接从产品样本中查出，若通过阀类元件的实际流量q不是其公称流量qn时，它的实际压力损失AP与其额定压力损失△几间将呈如下的近似关系：Ap=Ap(—)2 (7-6)nqn快进时，有杆腔的输出流量为20.8L/min。三位五通电磁阀的额定流量为75L/min。三位五通电磁阀的额定压力损失为0.4Mp。a二位五通电磁阀的额定流量为75L/min。二位五通电磁阀的额定压力损失为0.3Mp。a有杆腔的快退时的输入流量为20.8L/min。无杆腔的有效面积为64cm2。有杆腔的有效面积为25.12cm2。代入式7.5得：q 20.8 20.87-7)Ap=Ap()2=( )2x0.4+( )2x0.3=0.42Mp7-7)nq 25 25 an进油时油路上的压力损失为泵流量经过三位五通电磁换向阀3形成的压力油损失。再加上回油路折算到进油路的损失，故进油路上的阀类元件形成的总压力损失YAp应为：20.825.12YAp=( )2x0.4+0.44x( )=0.57Mp (7-8)25 64一25.12 a和原假设值相近。同理：工进时的压力损失为0.2Mp。a快退时个阀的压力损失为1.2Mp。a可见快退时的压力损失比较大，阀类元件的规格应不小于元件表中所列的各值。二回路温升验算这项验算是用热平衡原理来对油液的温升值进行估计。单位时间内进入液压系统的热量Q(以W计)是液压泵输入功率P］和液压执行元件有效功率之差。假如这些热量全部由油箱散发出去，不考虑系统其它部分的散热效能，则油液温升的估算公式可以根据不同的条件分别从有关的手册中找出来。由于工进在整个工作循环由所占的时间比例达96%，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况计算。优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！工进时的液压缸的有效功率为：7-9)7-9)这时大流量泵通过顺序阀卸荷，小流量泵在高压下供油。所以两个泵的总输出功率为：二0.79kw由此得液压系统的发热量为：Q二p-p二0.79-0.0023二0.7877kw(7-10)• 门当油箱三个边的尺寸比例在1：1：1到1：2：3之间、油面高度是油箱高度的80％且油箱通风情况良好时，油液温升△『的计算式可以用单位时间内输入热量Q(w)和油箱有效容积叫(m')近似地表示成AT=2x103(7-11)。温升没有超出允许范围，液压系统中不须设置冷却器。当验算出来的油液温升值超过允许数值时，系统中必须考虑设置适当的冷却器。油箱中油液允许的温升［AT］随主机的不同而异：一般机床为25—30°C,工程机械为35—40°C，等等。第8章结论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的给液压系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，理论知识和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种管道的安装方式，我都是随着