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1、机械制造与自动化专业液压传动课程设计说明书班级： 机制124学号：姓名:杨志宇根据上述数据绘液压缸F-t与| v | -t图4一、液压传动课程设计的目的1、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。2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。3、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。4、提高学生使用计算机绘图软件(如AUTOCAD、PRO/E等)进行实际工程设 计的能力。二、液压课程设计题目题目(一)设计一台卧式单面多轴钻键两用组合机床液压系统，要求完成如 下的动作循环：夹紧快进一一工进一一死挡铁停留快退一一松开一一原 位停止；机床有16个主轴
2、，钻削加工。的孔14个，。的孔2个，工件材料为铸 铁，硬度HB240。动力滑台采川平导轨，工进速度要求无级调速，如用高速刚钻 头进行加工，其他参数如下表所示。、数参据数数 据IIIIIIIVV V运动部件自重(N)9810100009990950011000快进快退速度 (m/min)78快进行程(mm)100120110951201：进行程(mm)5060657060工进速度 (mm/min)30903090309030903090静摩擦系数f动摩擦系数fd启动制动时间t (s)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) o3、计算液压系统，选择标准液压元件
3、。4、绘制液压缸装配图(Al) o5、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卧式单面多轴钻键两用组合机床液压系统第一章组合机床工况分析工作负载分析工作负载即为切削阻力。L计算切削阻力铸铁钻孔时，其轴向切削力可用以下公式计算F = 25.5Ss 硬赞 6式中，D钻头直径(mm) S每转进给量(mm/r)钻。的孔时，主轴转速勺=360nin ,每转进给量4=0.147“7帆，钻C孔时,主轴转速2 =550”nin ,每转进给量4=0.096“r工=14乂25.5。15广硬度6+2乂25.502523硬度116则 =14x25.5x13.9x0.14708 x24O0
4、6 +2x25.5x8.5x0.096。$ x24O06=3O5OO7V惯性负载分析阻力负载分析摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力 % =.f&G = 0.15x11000 = 1650 N动摩擦阻力 弓=/G = 0.14x000 =1540 TV工进速度选择工进速度取工进时的最大速度90mm/min运动时间快进120x10-3%0S = 0.95工进，2=七=养-$ = 4。$快退(120 + 60)x10-3=1.355运动分析设液压缸的机械效率小，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所 列。表1液压缸负载的计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F/ JN启动165018
5、33正向加速快进15401711工进3204035600反向启动16501833反向加速快退15401711制动根据上述数据绘液压缸F-t与| v|-t图（如图1）图1 F-t与7 -t图第二章拟定液压系统图选择液压回路(1)调速方式由工况得知，该液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载为阻 力负载且工作中变化小，故可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时负载突然消失引 起运动部件的前冲现象，在回油路上加背压阀。由双联叶片泵和背压阀组成的调速系 统，使动力滑台获得稳定的低速运动和较大的调速范围。(2)液压泵形式的选择系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组 成，最大流量与最小流量的时间之
6、比G/乙=44.44。根据该情况，选叶片泵较适宜， 在本方案中，选用双联叶片泵。(3)速度换接方式因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调 速阀和电磁换向阀。动作可靠，转换精度较高。(4)快速回路与工进转快退控制方式的选择为使快进快退速度相等，选用差动回 路作快速回路。(5)选择调压和卸荷回路在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已 基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另 设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量 泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。(6)夹紧油路中串接减压阀，课
7、根据工件夹紧力的需要调节并稳定其压力，即使 主油路压力低于减压阀所调压力，因为有单向阀的存在，夹紧系统也能维持其压力 (保压)。二位四通阀的常态位置是夹紧工件，保证了操作安全可靠。组成系统将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压 系统工作原理图，如图3所示。在图3中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系 统压力无法建立的问题，增设了单向阀6。为了避免机床停止工作时回路中的油液流 回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个单向阀13。 考虑到这台机床用于钻孔(通孔与不通孔)加工，对位置定位精度要求较高，图中增 设了一个压力继电器14。当滑台碰上死
8、挡块后，系统压力升高，它发出快退信号， 操纵电液换向阀换向第三章计算和选择液压元件液压缸的设计计算初定液压缸工作压力由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载 力计算，选/A =40x10。，本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象， 液压缸回油腔应有背压，取背压2=6xl()5R/,为使快进快退速度相等，选用 4=24差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为AP = 7xl0Pa。由式尸=(pm -q/：)久得液压缸直径D =秒=后等机=H.07c/n取标准直径) = 11 1/77/77因为A1=2A2,所以“=氏80则，液压缸有效面积A= % x 11
9、I%/ cm2 = 96.7c/?2液压缸的快进流量q快进=(4 -=(96.7-46.48)xSxlQ-4 xlO3 =40.18min液压缸的工进流量C匚进=4匕=96.7x90x1()7 = 0.87 L/nin液压缸的工进流量纵退=Av,= 46.48 x 8 x 1。7 x 103 = 37.18min液压缸的快进压力私谭干=液压缸的工进压力进液压缸的快退压力。快退=F上液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率（见表2）工作阶段负载工作腔压力输入流量q输入功率快进1711工进35600快退1711A t/s压力工况图q/ ，/tUmin)t/s流量工况图t/S快退（液压缸的工况图）液
10、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。1）缸体与缸盖的连接形式，采用常用的法兰连接，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 采用常见的整体式结构。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，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0型的密 封圈。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
11、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。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。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
12、、装配和维修方便。1）缸体材料-一灰铸铁：HT200,HT350;铸钢：ZG25, ZG45粗糙度-液压缸内圆柱表面粗糙度为4=。.2 04颗技术要求：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）活塞材料一一灰铸铁:HT150, HT200粗糙度一-活塞外圆柱粗糙度凡=0.81.6加技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取f7、f9的配合，内孔与活塞杆 的配合可取H8。3）活塞杆材料-一实心：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R。= 0.4 0.8/技术要求：a调质2025HRCb活塞与导向套用8/7的配合，与活塞的连接可用H8/h84）缸盖材
13、料一-35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁 粗糙度-一导向表面粗糙度为凡=0.81技术要求：同轴度不大于0.。3。5)导向套材料-青铜，球墨铸铁粗糙度-导向表面粗糙度为凡=0.8？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液压泵的确定与所需功率的计算(1)确定液压泵的最大工作压力前面已经确定液压缸的最大工作压力为= 3.97MPa ,选取进油管路压力损失如= 0.8MP，所以泵的工作压力%=(3.97+0.8)MPa =4.77Mpa。这是高压小流量的工作压力。由液压系统图知液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失为p = Q3MPa
14、,则快退时泵的工作压力为Pp=(1.616+0.3)MPa = L916Ma这是低压 大流量泵的工作压力。液压泵的流量由液压系统图知，快进时流量最大，其值为min,若取系统泄漏 系数 K=，则两泵的总流量为, = L2x40.18L/min =48.216L/min最小流量在工进时，其值为min,取K二贝 ljqp = 1.2 x 0.87 L/ mill = 1.044 L /nin由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为3L/min故小泵流量取min。根据以上计算，选用YB-D32/4型双联叶片泵。(3)选择电动机系统最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算式中力泵的总效率，取为二0-8。根据以
15、上计算结果，查电动机产品目录，选Yll2M-6型异步电动机，转速为 940r/min,功率为。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)序号元件名称通过最大流 量/(L/min)规格型号公称流量 /(L/min)公称压力 /Mpa1双联叶片泵YB-32/432/4102三位五通电液换向阀7635DY-100B1003行程阀7622C-100BH1004调速阀1Q-D6B-33105单向阀76A-F20D100206单向阀32A-F10D40207液控顺序阀32XY-63B638背压阀1P-D6B209溢流阀Y-D6B201010单向阀32A-F
16、10D402011滤油器36XU-63X1006312压力表开关KF3-E3B1013单向阀76A-F20D1002014压力继电器DP-63B10油管类型的选择 系统的工作压力在以下，为了便于装配，使用软管油路。油管尺寸的确定吸油管= 1.13x= 1.13x叫40.18x10% x3 5 = 15.63油箱容量可按经验公式估算，取丫 = (57)外根据液压泵站的油箱公称容量系列(JB/T7938-1995),取油箱容量为315L油箱公称容量JB/T7938-1995 (L)463.1025106310016025031540050063080010001250160020003150400
17、050006300设计心得液压传动课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过这次课程设计使我从各个 方面都受到了专业课程设计的训练，对液压系统的有关各个零部件的有机结合有了更 加深刻的认识。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样 那样的问题，如：在选择计算标准件时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐 进的，计算误差会更大，在查表和计算上精度不够。在设计的过程中，培养了我综合应用液压传动课程及其他课程的理论知识在实际 生产中应用所学知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团 队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到 了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和 团结。参考文献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
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