液壓課程設計任務書

1、20152016學年第二學期液壓與氣壓傳動課程設計任務書設計名稱液壓與氣壓傳動課程設計班級13機制(新興產(chǎn)業(yè))地點J2-106一、課程設計目的液壓課程設計是整機設計的重要組成部分，主要任務是綜合運用前面各章的基礎知 識，學習液壓系統(tǒng)的設計步驟、內(nèi)容和方法。通過學習，能根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng) 的主要參數(shù)、系統(tǒng)原理圖，能進行必要的設計計算，合理地選擇和確定液壓元件，對所 設計的液壓系統(tǒng)性能進行校驗算，為進一步進行液壓系統(tǒng)結構設計打下基礎。同時為畢 業(yè)設計和今后工作中進行液壓系統(tǒng)結構設計打下基礎。二、設計步驟和內(nèi)容設計步驟如下：液壓系統(tǒng)的設計步驟和內(nèi)容大致如下：(1) 明確設計要求，進行工況分析，

2、繪制工況圖；(2) 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)；(3) 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件，利用CAXA電子圖板或fluidsim 軟件繪圖；(5) 進行必要的結構設計及液壓液壓缸設計，繪制部分結構圖及液壓缸裝配圖；(6) 繪制工作圖，編寫技術文件，如果有些同學能力好，設計電氣控制或PLC系統(tǒng)控制的原理圖，而且利用液壓仿真軟件進行，如AMEsim軟件、fluidsim 軟件。以上步驟中各項工作內(nèi)容有時是互相穿插、交叉進行的。對某些復雜的問題，需要 進行多次反復才能最后確定。在設計某些較簡單的液壓系統(tǒng)時，有些步驟可合并和簡化 處理。設計內(nèi)容如下:序號設計內(nèi)容設計小組1臥式

3、半自動組合機床結構及液壓系統(tǒng)設計題目I2題目U3碼頭行人踏板結構及液壓系統(tǒng)設計題目川4剪叉式液壓升降平臺結構及液壓系統(tǒng)設計題目W5四自由度液壓機械手結構及液壓系統(tǒng)設計題目V6陽極板垂直矯耳(加壓和移載裝置)結構及液壓系統(tǒng)的設計題目切題目I:臥式半自動組合機床總體結構及液壓系統(tǒng)設計圖1組合機床總體結構參考圖圖2.定位銷參考圖圖3.夾緊機構參考圖1 機床系統(tǒng)應實現(xiàn)的自動工作循環(huán)（手工上料）-（手動啟動）一工件定位（插銷）一夾緊工件一動力頭（工作臺）快 進f慢速工進f快退f停止f工件拔銷f松開工件f （手工卸料）。要求工進完了動力頭無速度前沖現(xiàn)象。工件的定位、夾緊應保證安全可靠， 加工過程中及遇意外

4、斷電時工件不應松脫，工件夾緊壓力、速度應可調(diào)，工件加 工過程中夾緊壓力穩(wěn)定。2工件最大夾緊力為Fj;工件插銷定位只要求到位，負載力小可不予計算。3. 動力頭快進、快退速度 v1 ;工進速度為v2可調(diào)，加工過程中速度穩(wěn)定；快進行 程為L1，工進行程為L2 ;工件定位、夾緊行程為L3，夾緊時間t=1s。4. 運動部件總重力為G,最大切削進給力（軸向）為Ft;5. 動力頭能在任意位置停止，其加速或減速時間t;工作臺采用水平放置的平 導軌，靜摩擦系數(shù)為fs，動摩擦系數(shù)為fd。設計參數(shù)表序號Fj (N)Ft(N)G(N)vi(m/mi n)V2(mm/mi n)L1(mm)L2(mm)L3(mm) t(

5、s)fsfd16000300005500630100014060400.120.220.126000300005500850100015070500.120.220.130萬t銅電解生產(chǎn)線是大冶有色冶煉廠從芬蘭引進的，其傳動方式主要采用了液 壓傳動，分為陽極機組和陰極機組。陽極機組用于預處理即將裝入電解槽的陽極，即銅 陽極板，保證陽極能垂直懸掛在電解槽中，并且導電良好,使電解作業(yè)達到最佳狀態(tài)。陽 極機組可完成分片、矯耳、稱重、壓平、測量耳厚、除廢板、銑耳、定距排板等工序。銅陽極板尺寸：1000 X 960 x 45mm，質(zhì)量380kg。題目U :銅陽極板垂直矯耳機總體結構及液壓系統(tǒng)的設計圖5.

6、垂直矯耳機總體結構參考圖1、液壓缸 2、步進架 3、推板 4、導向柱總體結構及工作原理：銅陽極板垂直矯耳機如上圖所示。 步進機構主要由液壓缸1、 步進架2、推板3、導向柱4等組成。步進架由液壓缸驅動，步進架在液壓缸的推動下 沿導向柱往復運動。當液壓缸的活塞伸出時，推板 3推動豎直懸掛在導軌上的陽極板向 前運動到位。當液壓缸的活塞桿縮回是，推板3繞轉軸擺動，使步進架2退回時不至于帶回陽極板。步進架驅動缸活塞桿固定在中隔板上，中隔板與機架固連。連接件1中部通過掛耳與驅動缸缸筒連接，兩端套在導向柱上，保證缸筒運動的直線度，同時也避免了缸筒運 動受到干涉。步進架與驅動缸缸筒固連，中隔板上留有約為驅動缸

7、一個有效行程的空間， 保證連接件2的移動不受干涉。液壓缸無桿腔進油，缸筒向左運動，步進架退回；有桿 腔進油，缸筒向右運動，步進架前進。總體動作順序：步進缸進給（右移）一矯耳缸快速下行一減速壓制一泄壓回程一步 進缸退回（左移）。設計參數(shù)：1.步進機構。步進缸進給（右移）一步進缸退回（左移）；步進缸行程 400mm進退時間均為7s，連接件和步進架自重200kg.要求進退速度可調(diào)。2. 垂直矯耳機構。矯耳動作循環(huán)：快速下行一減速壓制一泄壓回程。該系統(tǒng)壓制力Fy=200000N,壓模重量G=12000N快速下行行程S=200mn所需時間為2s， 速度0.1m/s ;減速壓制行程S=10mm所需時間為1

8、s,速度為0.01m/s ;泄壓回程行程 S=210mn所需時間為2s，速度為0.11m/s ;啟動、制動時間為t=0.02s。要求下行和上 行速度可調(diào)，無超速動作且在任意位置可靠停留CMB.-fI.4E ecg ®6 ®/D圖6.銅陽極板整形機銅陽極板整形機如上圖6所示，主要是由有固定梁1、左固定梁2、托板3、矯耳液壓 缸4、整形液壓缸5 （共有8個缸）及鏈接螺桿6和夾具7等組成。題目川：銅陽極板板面整形機總體結構及液壓系統(tǒng)設計總體結構及工作原理：參見圖6,步進機構送來的陽極板，用整形機的托板 3托起， 托板采用2個液壓缸驅動，托板液壓缸安裝在左固定梁上。工作時，一旦陽極

9、板到達工 作位，右固定梁上的8個整形液壓缸伸出施壓，進行多點整形。接著 2個矯耳液壓缸伸出 施壓，進行矯耳。8個液壓缸活塞桿同時縮回時，托板將陽極板放到步進機構上，橫向 送到下一個工位。板面整形采用臥式壓力機，左固定梁與右固定梁采用24根螺桿鏈接。8個整形液壓缸中得8個缸體的尺寸大小均相同，其中4個液壓缸對稱布置在右固定梁上，另外4個圍 繞著右固定梁的中心位置均勻布置。整形機的壓力為 5000KN由于整形時的液壓缸總共 有8個，因此采用的是8點板面整形的方式。8個液壓缸分別實行兩級操作，低壓高速時， 液壓缸快速接近陽極板；低速高壓時，壓板整形。兩級壓力轉換由液壓系統(tǒng)的自控系統(tǒng) 進行切換?？傮w動

10、作順序：托板液壓缸空載縮回（托板空轉）一托板液壓缸帶載縮回（托 板帶載轉至水平）-整形液壓缸伸出一減速壓制一泄壓回程 -托板液壓缸帶載伸出（托板 帶載回轉）一托板液壓缸空載伸出（托板空轉復位）。設計參數(shù)：1.整形機構對陽極的本體進行壓平，使其周邊的飛邊毛刺減少到最低限 度，以保證懸掛在電解槽上時能正確定位并保持良好接觸。壓制力達到500t，由8個獨立的液壓缸提供，每個液壓缸壓制力為 625000N為保證每個壓模壓制力相同需采用液 壓連通器。要求陽極升降由兩個液壓缸驅動托板完成。整形機構動作循環(huán)：整形液壓缸伸出一 減速壓制一泄壓回程。壓制力Fy=625000N,壓模重量G=20000N伸出行程S

11、=90mn所需 時間為6s，速度0.015m/s ;減速壓制行程S=5mm所需時間為3s，速度為0.002m/s ;泄 壓回程行程S=95mm所需時間為6s，速度為0.016m/s ;啟動、制動時間為t=0.02s。要 求整形液壓缸伸出和回程速度可調(diào)。2. 升降機構陽極升降動作循環(huán)：空載縮回（托板空轉）一帶載縮回（托板帶載轉至 水平）;帶載伸出（托板帶載回轉）一空載伸出（托板空轉復位）。托板轉臂長初定230mm 活塞桿距轉動中心臂長初定50mm托板等附重質(zhì)量初定20kg并應考慮慣性轉矩。初定空 載縮回行程S=50mm所需時間為5s;帶載縮回行程S=30mm所需時間為2s;帶載伸出行程 S=30

12、mml所需時間為1s;空載伸出行程S=50mm所需時間為2s;啟動、制動時間為t=0.02s。 要求托板伸出和縮回速度可調(diào)，陽極板升降過程穩(wěn)定，無超速動作且在任意位置可靠停 留。題目閃：銅陽極板水平矯耳機構總體結構及液壓系統(tǒng)的設計總體結構及工作原理：參見圖 6,銅陽極板中部左右各有一夾具，由液壓缸驅動。 托板將銅陽極板移送到位后，夾具液壓缸動作，將銅陽極板夾緊，右固定梁上的8個整形液壓缸伸出施壓，進行多點整形。接著 2個矯耳液壓缸伸出施壓，水平矯耳液壓缸伸出，壓平耳部后退回，夾具液壓缸退回復位。總體動作順序：夾具液壓缸伸出一夾緊矯耳缸水平伸出一減速壓制一泄壓回程一夾具缸退回。設計參數(shù):1.水平

13、矯耳機構。壓制力Fy=200000N,壓頭重量G=10000N伸出行程 S=90mm所需時間為1s，速度0.09m/s ;減速壓制行程S=5mm所需時間為1s，速度為 0.005m/s ;泄壓回程行程S=95mm所需時間為1s，速度為0.095m/s ；啟動、制動時間為 t=0.02s。2.夾持機構。系統(tǒng)夾緊力，通過查閱相關資料為 Fj=30000N,夾持機構重力 G=480N快進快退行程S=22mm所需要時間均為1.3s，快進快退階段速度為169mm/s; 夾緊即底銑時間為約4s，啟動、制動時間為t=0.02s。要求所有動作伸出和縮回速度可調(diào)，過程穩(wěn)定，無超速動作且在任意位置可靠停留。題目V

14、 ：銅陽極板耳部底面銑削機總體結構及液壓系統(tǒng)設計KSaur mxi5圖7.銅陽極板耳部底面銑削機總體結構圖1夾持機構 2輸送鏈3 銃刀4 銅陽極銑耳包括耳厚銑削和底面銑削，底銑即銑削陽極板掛耳的下表面，使具有良好的接 觸平面，并使陽極能在電解槽中垂直懸掛。總體結構及工作原理：參見圖 7，陽極板呈立式布置，耳部懸掛在導軌上。主要由 銑削動力頭、耳部定位夾緊機構、機架、對中夾緊機構、陽極板等組成。立式步進裝置將陽極板送入銑耳部位，由耳部定位夾緊機構和對中定位機構將板 面定位夾緊。銑耳機從左右兩端將兩個掛耳的下表面銑削平直，使其具有理想的懸掛狀 態(tài)和良好的接觸平面，由絲杠螺母驅動銑削動力頭完成進給運

15、動 .總體動作順序：夾具液壓缸伸出一夾緊一銑削動力頭進給（液壓馬達正轉）一銑削 動力頭退回（液壓馬達反轉）一夾具缸退回。陽極板底銑系統(tǒng)主要由陽極夾具、銑削進給兩部分組成。1銑削進給機構。銑削進給是液壓系統(tǒng)完成主動作之一，考慮到兩套銑削系統(tǒng)在不大的空間內(nèi)布置，可考慮采用 液壓馬達驅動絲杠螺母進給的方式，可避免采用液壓滑臺進給時成本和安裝空間問題。 由左右兩個液壓馬達驅動完成。液壓馬達進給時的負載轉矩初定8.3N m,刀具、電機及底座自重G=2000N，據(jù)此推導退回時負載轉矩。左液壓馬達：進給： 300r/min ;退回: 600r/min ;右液壓馬達：進給： 300r/min ;退回：360r

16、/min。要求進給速度可調(diào)。2夾持機構。陽極板的夾緊是由四個液壓驅動的夾持機構邙日極上方兩個，下方左 右各一個）來執(zhí)行，這種機構設計要求非常高，要求它既能夠滿足快速的生產(chǎn)節(jié)拍，又 能夠保證可靠地裝夾工件，還要在輸送時避開工件、刀具及輸送鏈，以適應該全自動化 生產(chǎn)線的工藝要求。工作循環(huán)為快進一夾緊一快退。該系統(tǒng)夾緊力，通過查閱相關資料 為F=47200N,夾持機構重力G=480N快進快退行程S=220mn所需時間均為1.3s，快進快退階段速度為169mm/s夾緊即 底銑時間為約為4s，啟動、制動時間為t=0.02s。夾具伸出和縮回速度可調(diào)，過程穩(wěn)定，無超速動作且在任意位置可靠停留三、進度安排時間

17、任務安排備注第一周星期一星期二任務布置，收集和閱讀有關資料，根據(jù)任務書要求 進行工況分析，畫出Lt圖、vt圖、F t圖， 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)。星期三星期五分析液壓缸在不同階段的壓力、流量及功率，繪制 液壓系統(tǒng)工況圖。進行液壓系統(tǒng)方案設計，結合初 擬液壓系統(tǒng)原理圖討論分析各工作階段進回油路， 判斷液壓系統(tǒng)是否滿足設計要求。系統(tǒng)性能驗算，第二周星期一星期二選擇液壓兀件，設計非標準件。其中執(zhí)仃兀件主要 以前面計算的執(zhí)行元件主要參數(shù)作為依據(jù)，確定具 體的結構形式、安裝方式等。選擇控制閥的依據(jù)是 液壓系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實際流量以及閥的 操縱、安裝方式等。還需進行管道選擇及確定油箱 容量及尺寸。進

18、行液壓系統(tǒng)性能驗算。星期三星期四繪制正式液壓系統(tǒng)原理圖及液壓缸裝配圖，編寫技 術文件，編制正式設計說明書。液壓系統(tǒng)總裝設計、 電氣控制設計及利用液壓仿真軟件如AMEsimfluidsim進行仿真可作為總成績加分依據(jù)。星期五修改說明書和圖紙達到規(guī)范，進行答辯。四、基本要求1 液壓傳動方案的分析，液壓原理圖的擬定。液壓原理圖A3幅面一張：；2. 結構設計及部分液壓元件圖：設備總體結構圖 A3或A4幅面一張；液壓缸裝配 圖A3幅面一張；3. 液壓系統(tǒng)設計計算、主要液壓元件的設計計算（如油缸）和輔助裝置的設計計算，設計說明書一份（約 6000-8000字）；說明書中要求有：負載循環(huán)圖、速 度循環(huán)圖、系

19、統(tǒng)工況圖、液壓系統(tǒng)原理圖，還可以增加液壓系統(tǒng)總裝圖、電氣 控制圖、系統(tǒng)仿真結果，用 A4紙打印。4. 提高學生使用計算機軟件（如 AUTOCADPRO/E等）進行實際工程設計的能力。5. 電子檔液壓原理圖和設計說明書上交，并以姓名和學號命名。6. 課程設計裝訂順序：目錄一一設計任務書一一設計計算說明書一一總體結構圖 液壓系統(tǒng)原理圖一一液壓缸裝配圖。五、成績評定方法課程成績采用百分制。1. 平時綜合（包含課程考勤、學習態(tài)度、圖紙工作量和質(zhì)量、方案設計、設計計 算過程，設計說明書編寫和質(zhì)量等）成績占 60%2. 答辯（包含自述設計內(nèi)容情況、課程設計答辯、軟件掌握等）成績占 40%3. 成績評定：評定成績的主要依據(jù)：計算參數(shù)是否正確，液壓系數(shù)原理圖是否正 確，元件選用是否正確，說明書是否工整清潔，圖紙設計正確與否，完成設計任務的質(zhì) 量與數(shù)量，及工作態(tài)度綜合評定成績。評定項目與分值評定具體內(nèi)容成績分