液压传动课程设计-设计一台立式镗孔组合机床液压系统

h机械制造与自动化专业《液压传动》课程设计说明书班级：姓名：学号：h

h目录一、液压传动课程设计的目的二、液压课程设计题目三、液压系统的设计计算（一）明确设计要求（二）工况分析（三）确定主要参数（四）拟定液压系统原理图（五）液压元件的计算与选择（六）液压缸的设计（七）绘制液压装配图参考资料h

一、液压传动课程设计的目的、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。、提高学生使用计算机绘图软件进行实际工程设计的能力。二、液压课程设计题目题目：设计一台立式镗孔组合机床液压系统，要求该系统完成：快进——工进——死挡铁停留——快退——原位停止的半自动循环。采用平导轨，设计原始数据如下表所示。本设计采用第五组数据。数据数参据数切削力（）自重（）退速度（（）（）工进速度（运动部件快进快）快进行程工进行程）启动制动时间（）试完成、进行工况分析计算，绘制工、拟定并绘制液压系统原理图（）。以下工作：况图。、设计并绘制液压缸结构图（）。、编写液压课程加工示意图如下：设计说明书。机床hh图立式动力滑台加工示意图h

h三、液压系统的设计计算（一）明确设计要求明确主机对液压系统的动作和性能要求。设计一台立式镗孔组合机床液压系统，要求该系统完成：快进——工进——死挡铁停留——快退——原位停止的半自动循环，采用平导轨。由设计题目要求可知：、因有快进快退行程，可知有差动连接装置；、因快进快退的D2d；、为：速度vv7m/min0.117m/s，可知活塞直径与活塞杆的关系13根据题目要求，知道系统为正常工作环境下。（二）工况分析工况分析是对液压执行元件的工作情况进行分析，以得到工作过程中执行元件在各个工作阶段中的流量、压力和功率的变化规律，并将其用曲线表示出来，作为确定液压系统主要参数、拟定液压系统方案的依据。、运动分析按设备工作要求和执行元件的运动规律，绘制出执行元件工作循环图，和速度位移运动分析图。图，即速度循环图。如下所示：为立式镗孔组合机床h停止快进快快退退工进工进死挡铁停留hh、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况。（）工作负载：F18000N。L（）摩擦负载：由题目设计要求，知该系统不计摩擦负载，即F0N。f（）惯性负载：惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二FmaGvgta定律求出，即：运动部件的重力（）重力加速度g9.8m/s2△速度变化值（m/s）△起动或制动时间（）1.5103m/s即工进速度取工进时的最大速度Gv147007加速：F9.8600.3583.33Ngt1Gv1470070.09575.83N减速：F9.8600.3gta2Gv147000.09制动：F9.8600.37.5Ngta3Gv14700Fgt479.8600.3583.33N反向加速：GvF583.33N反向制动：Fgta5a4hh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，系统中应设置平衡回路。因此，在液压缸下行负载分析时，就不考虑运动部件的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表：【取（）】mh

h液压缸各阶段中的负载计算公式总负载（）缸推力F0工况起动FF加速a1F0快进FF减速a2工进FFLFFF制动La3FFa4反向加速快退FGFF反向制动a5按前面的负载分析及已知的速度要求、行程限制等其速度位移曲线，即速度循环图如下V快进减速启动工进制动S制动反向加速快退（三）确定主要参数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hh虑以下因素：（）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。这必然要提高设备的成本。h

h按负载选择执行元件的工作压力负载工作压力各类液压设备常用的工作压力液压压力机、重型机粗加工半精加粗加工或农业机械、小设备类型械、大中型挖掘机、机床工机床重型机床型工程机械起重运输机械工作压力、初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属镗床类，所以初选此设备的工作压力为、计算液压缸的尺寸FApm式中：液压缸上的外负载液压缸的工作压力液压缸的工作效率m所求液压缸的有效工作面积F18000Ap0.94106510m23m4A451037.9810m2d3.14按标准取值：hh按设备类型镗床选取活塞杆直径按标准取值：h

h则液压缸的有效面积为：41A无杆腔面积：D211.52103.81cm2411（）（11.5282）53.58cmDd有杆腔面积：A222441、活塞杆稳定性的校核由上可知可知活塞杆的稳定性满足，可以安全使用。、求液压缸的最大流量qAv53.58104760m3/s6.251104m3/s37.51L/min快进2快进qAv53.581040.0960m3/s8.04106m3/s0.48L/min工进2工进qAv103.81104760m3/s12.11104m3/s72.67L/min快退1快退、运动时间快进tLv(1501030.117)s1.3s111工进tLv(801031.5103)s53.33s222快退tLLv150801030.1171.97s3121、绘制工况图工作循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功率见下表：液压缸各工作阶段的压力、流量和功率pMpa压力q(L/min)p功率w工况流量快进工进快退以上是液压缸压力，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hh况图（如下）h

hP3.361.42S快进工进快退压力行程图72.67q37.510.48s快进工进快退流量行程图hhP16.1310.32S快进工进快退功率行程图（四）拟定液压系统原理图液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面问题：、供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进快退时负载较小，速度较高，从节省能量减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用限压式变量叶片泵，采用这种限压式叶片泵时，系统的最高压力油泵调节，其值为泵处于无流量输出时的压力值。、调速回路中小型组合机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据组合机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定的要求，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动速度，并使变量泵的输油量自动地液与压缸所需流量相适应，这种调速回路没有溢流损失，效率较高发热小和速度刚性好的特点。该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率hh小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的进油节流调速。、速度换接回路由于快进和工进之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程阀来实现速度换接。h

h、平衡及锁紧为防止在下端停留时重物下落和在停留的期间内保持重物的位置，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，特在液压缸的下腔（即无杆腔）接一个单向顺序阀构成一平衡回路，此单项顺序阀的调定压力应稍大于因运动部件自重在液压缸下腔形成的压力。这种平衡回路在活塞下行时，回油腔有一定的背压，运动平稳。该液压系统具有如下特点：该系统采用了限压式变量液压泵—“调速阀”组成的容积调速回路，它能保证液压缸的稳定低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。采用了限压式变量泵和液压差动连接两项本液压系统的换向采用单向阀和三位五通型的中位机能的液抵押下卸荷，既减少了能量损耗，又使控油路保持一定的压力，以保证下一动作的顺利启动。在选定上述基本回路用相同或相近的回路合并。为确保系统的安全，必要时增设安全回路，保证设备和操作人员的安全，为便于系统的安全的安装，维修，检修，检查，管理，在回路设一些截止阀，测试点，这样拟定一个完整的液压系统，（原理图见图纸）。措施来实现快进，可得到较大的快进速度，且能量利用也比较合理。控电磁换向阀来使液压泵在后，配上其他辅助回路，为简化系统，去掉重复的元件，使作上要适当装（五）液压元件的计算与选择确定液压泵的型号及电动机功率工作循环中最大工作压力为由于该系统比较简单，液压缸在所以取其压力损失p0.4Mpa所以液压泵的工作压力为：ppp40.44.4Mpap泵的最大供油量应为：h

hqkqmax1.190.48L/min99.53L/minp选择液压泵的规格型号液压泵的规格型号按计算值在产品样本中选取，为了使液压泵工作安全可靠，液压泵应有一定的压力储备量，通常泵的额定压力可比工作压力高—。泵的额定流量则宜与最大供油量相当，不要超过太多，以免造成过大的功率损失。根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用型的限压式变量叶片泵，其额定压力为容积效率h

h0.9，总效率0.85，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（）pvp和输出流量90.48L/minq求出：pp4.490.48Ppq600.85kw7.8kwpp查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为，功率为额定转速为。（六）液压缸的设计、液压缸的结构设计为满足本题目中液压系统快进—工进—快退的使用要求，选用双作用单杆活塞缸。（）液压缸的组成：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。（）液压缸的主要参数设计液压缸的主要尺寸参数包括液压缸的内径、活塞杆直径、和液压缸筒长度。㎜㎜液压缸筒长的长度由活塞的最大行程、活塞宽度、活塞杆导向长度和特殊要求的其他长度确定。查手册选活塞行程㎜，活塞宽度（）选㎜，综上所述得缸筒长度㎜。液压缸的结构参数包括缸的壁厚δ、液压缸内、外径、。。多属薄于壁筒δ≤，选δ有前面可知：缸筒内径对于低压系统缸大㎜hh缸筒外径δ（）液压缸组件的连接方式：缸筒与缸盖的连接形式，因法兰连接结构简单，容易加工，也易拆卸，故采用法兰连接，缸筒与缸底的连接形式也用法兰连接。活塞杆与活塞的连接方式选用螺纹连接，其结构简单，安装方便可靠。h

h（）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，应根据密封部位运动速度的范围不同而选择型的密封圈。（）密封装置的选择：、使用部位、使用的压力、温度、选形密封圈，因为其具有良好的密封性能，且结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜等优点。、液压缸设计需要注意的事项（）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。（）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。（）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（）液压缸各部分的结构需根据凑、加工、装配和维修方便。定位。推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧、液压缸主要零件的材料和技术要求（）缸体材料灰铸铁粗糙度液压缸内圆柱表面粗糙度为R0.2~0.4ma技术要求：内径用的配合缸体与端盖采用螺纹连接，采用精度（）缸盖材料钢h

h粗糙度导向表面粗糙度为Ra技术要求：同轴度不大于分析：缸体组件有与活塞组件构成密封的空腔，承受油压，因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度，以承受活塞频繁的往复摩擦，保证活塞密封件的可靠密封，缸体组件指的是缸筒与缸盖，其使用材料与工作压力有关，当工作压力＜时使用铸铁，当工作压力＞＜时使用铸刚或锻刚，本题目中工作压力的最大值为，故选用铸铁缸筒。缸盖的材料常用号，钢号锻件，或h

h及等灰铸铁。（）活塞材料灰铸铁：粗糙度活塞外圆柱粗糙度Ra技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取的配合，内孔与活塞杆的配合可取。（）活塞杆材料实心：钢，调质处理，粗糙度杆外圆柱粗糙度为Ra技术要求：调质活塞与前端盖用H8/f7的配合，与活塞的连接可用H7h7分析：活塞组件主要包括活塞，活塞杆，