專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計論文

1、 . . . / 38學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生： * 學(xué)生學(xué)號： * 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 09 機(jī)制 1 班 指導(dǎo)教師： * 二 0 一二 年 六 月 學(xué)院教務(wù)處制 . . . I / 38學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書題題目目專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計1 1、課程設(shè)計的目的、課程設(shè)計的目的液壓系統(tǒng)的設(shè)計和計算是機(jī)床設(shè)計的一部分。要求學(xué)生在完成液壓傳動課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)液壓基本知識，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨立完成液壓回路設(shè)計任務(wù)。使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計的過程中，強(qiáng)化對液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中

2、的各自作用。能夠?qū)W(xué)生起到加深液壓傳動理論的掌握和強(qiáng)化實際運用能力的鍛煉2 2、課程設(shè)計的容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）、課程設(shè)計的容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）設(shè)計一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機(jī)的功率為 6.96 千瓦，銑刀直徑為 120mm，轉(zhuǎn)速 350 轉(zhuǎn)/分，如工作臺質(zhì)量為 363 公斤，工件和夾具的質(zhì)量為 124 公斤，工作臺的行程為 426mm，工進(jìn)行程為 185mm，快進(jìn)快退速度為 3.5 米/分，工進(jìn)速度為 601000 毫米/分，其往復(fù)運動的加速（減速）時間為 0.05 秒，工作臺用平導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)，動摩擦系數(shù)0.2sf ，試設(shè)計該機(jī)床的液壓系統(tǒng)。

3、0.1df 3 3、主要參考文獻(xiàn)、主要參考文獻(xiàn)1 王積偉，章宏甲，黃誼.主編. 液壓傳動. 機(jī)械工業(yè).2006.122 成大先. 主編.機(jī)械設(shè)計手冊單行本機(jī)械傳動. 化學(xué)工業(yè) 2004.13 利平液壓傳動系統(tǒng)與設(shè)計 M：化學(xué)工業(yè)，20054 路甬祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊.機(jī)械工業(yè).20025 雷天覺主編.液壓工程手冊.機(jī)械工業(yè).19904 4、課程設(shè)計工作進(jìn)度計劃、課程設(shè)計工作進(jìn)度計劃1.明確機(jī)床對液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析 2 學(xué)時 2. 初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制 12 學(xué)時 3. 確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖 8 學(xué)時4. 確定液壓制造元件的類型并選擇相

4、應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置 8 學(xué)時 5. 液壓系統(tǒng)的性能驗算 2 學(xué)時 6. 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，制圖與編制技術(shù)文件 8 學(xué)時指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師（簽字）日期日期年 月 日教研室意見：教研室意見：年 月 日學(xué)生學(xué)生（簽字）：接受任務(wù)時間： 2012 年 6 月 6 日 . . . II / 38注：注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師成績評定表課程設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱題目名稱評分項目評分項目分分值值得得分分評價涵評價涵01學(xué)習(xí)態(tài)度6 6遵守各項紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實踐、調(diào)研7 7通過實驗、試驗、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程

5、設(shè)計有關(guān)的材料。工作表現(xiàn)20%03課題工作量7 7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。04綜合運用知識的能力1010能運用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5 5能獨立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息與獲取新知識的能力。06設(shè)計（實驗）能力，方案的設(shè)計能力5 5能正確設(shè)計實驗方案，獨立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算與計算機(jī)應(yīng)用能力5 5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計等。能

6、力水平35%08對計算或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）1010具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計（論文）規(guī)化程度5 5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)或規(guī)定要求；規(guī)化符合本文件第五條要求。10設(shè)計說明書（論文）質(zhì)量3030綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗正確，分析處理科學(xué)。成果質(zhì)量45%11創(chuàng)新1010對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨特見解。成績成績指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師評評語語指導(dǎo)教師簽名： 年月日 . . . III / 38摘摘 要要本次設(shè)計的是專用銑床的液壓設(shè)計，專用銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動為基礎(chǔ)，配以少量

7、專用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大實用性，可以以液壓傳動的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設(shè)計主要是將自己所學(xué)的知識結(jié)合輔助材料運用到設(shè)計中，鞏固和深化已學(xué)知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般步驟和方法，正確合理的確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，能熟練的運用液壓基本回路，組成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)。在設(shè)計過程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設(shè)計的容完整的顯示出來，還能看出所學(xué)知識是否已完全掌握了。 整個設(shè)計過程主要分成六個部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計以與最后有關(guān)的驗算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計兩部分中完成的。關(guān)

8、鍵詞：關(guān)鍵詞：專用銑床，液壓傳動，回路設(shè)計. . . . / 38ABSTRACTABSTRACTThe design is hydraulic special milling machine, hydraulic design special milling machine is based on needs of work, based on hydraulic transmission, match with a few special parts of a machine tool. During production has great practical hydraulic spe

9、cial milling machine, can with hydraulic drive size produces different nature of the milling machine. This design is mainly with my own knowledge will be applied to design of auxiliary materials, strengthening and deepening prior knowledge of hydraulic system design calculation, the general procedur

10、e and method to determine the correct method of actuator, choose standard hydraulic components, can skilled using hydraulic basic circuit, composition satisfy basic performance requirements of the hydraulic system. In the design process of the main is drawing, which not only can clearly drawn design

11、ed by the completeness of the contents will show out, still can see whether the knowledge already complete mastery. The whole design process mainly divided into six parts: parameter selection, plan formulation, the figure card planning, special milling machine design, hydraulic system design and fin

12、al relevant calculating. Theme part includes graph preparation and hydraulic system design KeyKey words:words:Special milling machine, hydraulic transmission, loop design. . . . 0 / 38目目 錄錄摘摘 要要IABSTRACTABSTRACTII1 1 設(shè)計題目設(shè)計題目11.1 設(shè)計題目12 2 工況分析工況分析22.1 負(fù)載分析22.2 運動分析33 3 確定液壓缸的參數(shù)確定液壓缸的參數(shù)53.1 初選液壓缸的工作壓

13、力53.2 確定液壓缸的尺寸53.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值63.3.1 快進(jìn)階段63.3.2 工進(jìn)階段63.3.3 快退階段73.3.4 繪制液壓缸工況圖84 4 液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定114.1 制定液壓回路方案114.1.1.油源型式與壓力控制124.1.2.調(diào)速回路124.1.3.換向回路與快速運動回路與連接方式124.1.4.輔助回路124.2 擬定液壓系統(tǒng)圖135 5 液壓元件的選擇液壓元件的選擇165.1 液壓泵與驅(qū)動電機(jī)的選擇165.1.1.液壓泵的最高工作壓力計算165.1 .2 液壓泵的流量計算16 . . . 1 / 385.1.3.確

14、定液壓泵的規(guī)格165.1.4 確定液壓泵驅(qū)動功率與電機(jī)的規(guī)格、型號175.2 閥類元件與輔助元件的選擇175.3 油管的選擇185.4 油箱的計算195.5 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇195.6 堵塞的選取195.7 空氣過濾器的選取206 6 液壓系統(tǒng)性能的驗算液壓系統(tǒng)性能的驗算216.1 驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值216.1.1 快進(jìn)216.1.2 工進(jìn)226.1.3 快退236.2 油液溫升驗算247 7 油箱的設(shè)計油箱的設(shè)計257.1 壁厚、箱頂與箱頂元件的設(shè)計257.2 箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設(shè)計257.3 箱底、放油塞與支架的設(shè)計257.4 油箱隔板與除氣網(wǎng)的設(shè)

15、置267.5 油箱的裝配圖的繪制27參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)28總結(jié)總結(jié)29致致31附附 錄錄33 . . . 0 / 381 1 設(shè)計題目設(shè)計題目1.11.1 設(shè)計題目設(shè)計題目設(shè)計一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機(jī)的功率為 6.96 千瓦，銑刀直徑為120mm，轉(zhuǎn)速 350 轉(zhuǎn)/分，如工作臺質(zhì)量為 363 公斤，工件和夾具的質(zhì)量為124 公斤，工作臺的行程為 426mm，工進(jìn)行程為 185mm，快進(jìn)快退速度為 3.5米/分，工進(jìn)速度為 601000 毫米/分，其往復(fù)運動的加速（減速）時間為0.05 秒，工作臺用平導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)，動摩擦系數(shù)，試設(shè)0.2sf 0.1df 計該機(jī)床的液壓系統(tǒng)。設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)銑頭

16、驅(qū)動電機(jī)的功率（Kw）： P=6.96銑刀直徑（mm）： D=120工作臺質(zhì)量（Kg）： m=363工件和夾具的質(zhì)量（Kg）： m=124工作臺快進(jìn)、快退速度（m/min）： v= 3.5工進(jìn)速度(mm/min)v=601000工作臺液壓缸快進(jìn)行程（mm）： L1=241工作臺液壓缸工進(jìn)行程（mm）： L2=185工作臺導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)： 0.2sf 工作臺導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)： 0.1df 往復(fù)運動的加速（減速）時間（t）： Dt=0.52 2 工況分析工況分析2.12.1 負(fù)載分析負(fù)載分析銑床工作臺液壓缸快進(jìn)階段，啟動時的外負(fù)載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時的負(fù)載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和慣性力，恒速時是動

17、摩擦阻力，在快退階段的外負(fù)載是動摩擦阻力，銑床工作臺液壓缸在工進(jìn)階段的外負(fù)載是工作負(fù)載，即刀具銑削力與動 . . . 1 / 38摩擦阻力。根據(jù)給定條件，先計算工作臺運動中慣性力，工作臺與導(dǎo)軌的動摩擦阻力mF和靜摩擦阻力fdFfsF (2-1) 4870 4.35/60(4870 0.0725)/(10 0.05)706( )10 0.05GmFvFNg t(N) (2-2)12()0.1 (3630 1240)487fddGGFfFF(N) (2-3)12()0.2 (3630 1240)974fSsGGFfFF其中，(N)11363 103630GFm g(N)22124 101240GF

18、m g(N)123630 12404870GGGFFF由銑頭的驅(qū)動電機(jī)功率可以求得銑削工作負(fù)載：tF (2-4)tPFv其中350 3.14 0.122.1986060n dmvs所以，（N）696031662.198tPFv同時考慮到液壓缸密封裝置的摩擦阻力（取液壓缸的機(jī)械效率） ，工作臺0.9m的液壓缸在各工況階段的負(fù)載值列于表 2-1 中，負(fù)載循環(huán)圖如圖 2-1 所示。表 2-1 銑床工作臺液壓缸外負(fù)載和推力計算結(jié)果工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載 F(N)液壓缸推力（N）0F起動fsFF9741082加速fdmFFF11931326快進(jìn)fdFF487541 . . . 1 / 38工進(jìn)fdt

19、FFF36534059反向起動fsFF9741082反向加速fdmFFF11931326快退fdFF487541圖 2-1 液壓缸負(fù)載循環(huán)圖2.22.2 運動分析運動分析根據(jù)給定條件，快進(jìn)、快退速度為 0.0725m/s，其行程分別為 241mm 和426mm，工進(jìn)速度為 601000m/s（即 0.0010.0167m/s） ，工進(jìn)行程 185mm，繪出速度循環(huán)圖如圖 2-2 所示 . . . 2 / 38圖 2-2 液壓缸速度循環(huán)圖3 3 確定液壓缸的參數(shù)確定液壓缸的參數(shù)3.13.1 初選液壓缸的工作壓力初選液壓缸的工作壓力專用銑床歸屬于半精加工機(jī)床，根據(jù)液壓缸推力為 4070N（表 2-

20、1）,，初選液壓缸的設(shè)計壓力為Pa.530 103.23.2 確定液壓缸的尺寸確定液壓缸的尺寸由于銑床工作臺快進(jìn)和快退速度一樣，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使,快進(jìn)時采用差動連接，因管路中有壓力損失，快進(jìn)時回油路壓力122AA損失取Pa，快退時回油路壓力損失亦取Pa。工進(jìn)時，55 10p 55 10p 為使運動平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般為Pa,選取背壓Pa。5(510) 10528 10p 確定液壓缸尺寸取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程： . . . 3 / 38專用銑床液壓缸力的平衡圖根據(jù),可求出液壓缸大腔面積為1122()mFPAP A1A (3-1)215

21、2136530.001680.9 (30) 10()22mFAmPP (3-2)144 0.00160.04513.14ADm根據(jù) GB2348-80 圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得 D=50mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù) GB2348-80 就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 d=36mm，于是液35.362Ddmm壓缸實際有效工作面積為 (3-3)22210.050.002044ADm (3-4) 222222()(0.050.036 )0.001044ADdm3.33.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值3.3.13.3.1 快進(jìn)階段快進(jìn)階段1、啟動階

22、段 （3-/974/0.91082()mFN5） （3-6）1012(/)/()mpFAA2PO故11082/(0.00200.0010)1.082apMP 2、加速階段/1193/0.9=1326( )mFN （3-21ppp7） （3-11221212/(/)/()mmp AFp ApFpAAA6-4-4=(1326+0. 5 1010 10 )/ (20-10) 10=1. 826M Pa . . . 4 / 388） 3、恒速階段/487/0.9=541( )mFN21ppp11221212/(/)/()10mmp AFp ApFpAAA6-4-4=(541+0. 5 1010 )/

23、(20-10) 10=1. 041 M Pa又因為 （3-43121()10 104.35/ min4.35 / minqAAmL-34. 35 109） 故輸入功率為：6311.041 104.35 10/600.075Pp qkw3.3.23.3.2 工進(jìn)階段工進(jìn)階段/3653/0.9=4059( )mFN20.6pMPa （3-11221221/(/)/2.330mmp AFp ApFp AA6-4-4=(4059+0. 6 1010 10 )/ 20 10M Pa10） 因為： （3-431220 101.0/ min2.0 / minqAmL11） 或：4331220 100.060

24、.12 10/ min0.12 / minqA vmL故輸入功率為：6312.330 102.0 10/600.0777Pp qkw或：6312.330 100.12 10/600.0047Pp qkw3.3.33.3.3 快退階段快退階段1、啟動階段/974/0.91082mFN12(/)/mpFA20p 故411082/10 101.082pPaMPa 2、加速階段 . . . 5 / 38/1193/0.91326mFN20.5aPMP12211212/(/)/2.326mmap AFp ApFp AAMP6-4-4=(1326+0. 5 1020 10 )/ 10 103、恒速階段/4

25、87/0.9541()mFN20.5pMPa12211212/(/)/201.541mmp AFp ApFp AA6-4-4=(541+0. 5 1010 )/ 10 10M Pa又因為 （3-12423310 104.354.35/ min4.35 / minqAmL-310） 故輸入功率為：1631.541 104.35 10/600.112Pp qkw根據(jù)上述計算各參數(shù)值列入表 3-1 所示。表 3-1 液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值工況推力F/N回油腔壓力2p /MPa進(jìn)油腔壓力 P1MPa輸入流量 qL/min輸入功率 P/kw計算公式起動108201.082112/()pFA

26、A加速13261.826快進(jìn)恒速541210.5ppppMPa 1.0414.350.07512121211()/()()pFA pAAqAA vPp q工進(jìn)40590.62.3300.122.00.00470.077712211 21()/pFA pAqAvPp q . . . 6 / 38起動108201.08212/pF A加速13262.326快退恒速5410.31.5414.350.11211222 31()/pFA pAqA vPp q3.3.43.3.4 繪制液壓缸工況圖繪制液壓缸工況圖根據(jù)表 3-1 計算結(jié)果，分別繪制 p-L、Q-L 和 P-L 圖，如圖 3-1 所示p-L

27、圖Q-L 圖 . . . 7 / 38P-L 圖4 4 液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定4.14.1 制定液壓回路方案制定液壓回路方案4.1.1.4.1.1.油源型式與壓力控制油源型式與壓力控制這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載變化小，可以采用進(jìn)口調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口調(diào)速回路在負(fù)載變化時的突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中的油液循環(huán)必定是開式的。從系統(tǒng)壓力流量表 1-3 中可以看到，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)，液壓缸要求壓力變化不大?？爝M(jìn)、快退所需的時間和工進(jìn)所需的時間分別為： （4-111331313( /)(/)()/(30040

28、0) 10/0.058312tlvlvllvs1） （4-3222/100 10/(1/60)6tlvs2） . . . 8 / 38或：3222/100 10/(0.06/60)100tlvs所以工進(jìn)時間占總時間的比率為： （4-2126100100%100%33.3%89.3%(6100) 12ttt3）表 4-1 液壓泵特性特性齒輪泵葉片泵柱塞泵功率質(zhì)量比中大大輸出壓力脈動大小小噪聲大中大價格低中高粘度對效率的影響很大稍小很小污染敏感度小大 大適用場合機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)牧機(jī)械、車輛機(jī)床、液壓機(jī)、注塑機(jī)、工程機(jī)械工程機(jī)械、礦山機(jī)械、鍛壓機(jī)械、建筑機(jī)械因此從節(jié)能、節(jié)約成本、噪聲以與功率質(zhì)量比

29、等角度考慮，采用單個葉片泵液壓泵就可以滿足系統(tǒng)的工作要求 ，工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用單定量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓的方案，如圖 4-1 所示：4.1.2.4.1.2.調(diào)速回路調(diào)速回路銑床加工零件時，有順銑和逆銑兩種工作狀態(tài)，故選用單向調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速，如圖 4-3 所示。由于已經(jīng)選用節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)。4.1.3.4.1.3.換向回路與快速運動回路與連接方式換向回路與快速運動回路與連接方式換向回路選用了三位四通“O”型中位機(jī)能的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進(jìn)退和停止，如圖 4-2 所示。采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)時的差動連接，如圖 4-4 所示。由于本

30、機(jī)床工作部件終點的定位精度無特殊要求，故采用行程控制方式即活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷電以與死擋鐵即可實現(xiàn)自動換向和速度換接。4.1.4.4.1.4.輔助回路輔助回路在液壓泵進(jìn)口設(shè)置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔，出口設(shè)一單向閥以保護(hù)液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設(shè)一壓力表與其開關(guān)，以 . . . 9 / 38便溢流閥調(diào)壓和觀察，如圖 4-5 所示。圖 4-1 液壓油源的選擇 圖 4-2 換向回路 圖 4-3 速度換接回路圖 4-4 差動回路圖 4-5 輔助回路 . . . 10 / 384.24.2 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖 在制定個液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所

31、得到的液壓系統(tǒng)原理圖如圖。在制定個液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所得到的液壓系統(tǒng)原理圖如圖。由電磁鐵動作順序表更容易了解系統(tǒng)的工作原理與各工況下的油液流動路線。由電磁鐵動作順序表更容易了解系統(tǒng)的工作原理與各工況下的油液流動路線。工況快進(jìn)工進(jìn)快退原位停止電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3YA-+-+-+1YA2YA3YA工進(jìn)快退1 過濾器； 2 定量葉片泵；3 異步電機(jī)；4 溢流閥；5 單向調(diào)速閥；6 單向閥；7 三位四通電磁閥；8 壓力表開關(guān)；9 液壓缸；10 二位三通電磁換向閥液壓系統(tǒng)工作原理簡要分析如下：a.快進(jìn) 按下啟動按鈕，電磁鐵 2YA 得電使三位四通電磁換向閥 7 切換至右位，電磁鐵 3YA

32、得電，二位三通電磁換向閥 9 切換至右位。系統(tǒng)的油液路線為：進(jìn)油路：過濾器 1-定量葉片泵 2-三位四通電磁換向閥 7（右位）-液壓缸 10（無桿腔）回油路：液壓缸 10（有桿腔）-二位三通電磁換向閥 9（左位）-液壓缸10（無桿腔）b.工進(jìn): 電磁鐵 2YA 得電使三位四通電磁換向閥 7 切換至右位，電磁鐵3YA 失電，二位三通電磁換向閥 9 切換至中位機(jī)能。系統(tǒng)的油液路線為：進(jìn)油路：過濾器 1-定量葉片泵 2-三位四通電磁換向閥 7（右位）-液壓缸 10（無桿腔） . . . 11 / 38回油路：液壓缸 10（有桿腔）-二位三通電磁換向閥 9（中位）-單向調(diào)速閥 8-三位四通電磁換向閥

33、7（右位）-油箱c.快退: 電磁鐵 1YA 得電使三位四通電磁換向閥 7 切換至左位，電磁鐵 3YA失電，二位三通電磁換向閥 9 切換至中位機(jī)能。系統(tǒng)的油液路線為：進(jìn)油路：過濾器 1-定量葉片泵 2-三位四通電磁換向閥 7（左位）-單向調(diào)速閥 8-二位三通電磁換向閥 9（中位）-液壓缸 10（有桿腔）回油路：液壓缸 10（無桿腔）-三位四通電磁換向閥 7（左位）-油箱d.快退: 電磁鐵 1YA，2YA 失電使三位四通電磁換向閥 7 切換至中位，電磁鐵 3YA 失電，二位三通電磁換向閥 9 保持中位機(jī)能，此時液壓缸 10 兩腔封閉，實現(xiàn)了原位停止，液壓泵實現(xiàn)小流量卸荷。 . . . 12 / 3

34、85 5 液壓元件的選擇液壓元件的選擇5.15.1 液壓泵與驅(qū)動電機(jī)的選擇液壓泵與驅(qū)動電機(jī)的選擇5.1.1.5.1.1.液壓泵的最高工作壓力計算液壓泵的最高工作壓力計算液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力出現(xiàn)在快退階段，其值為2.326MPa，由于進(jìn)油路元件較少，故液壓缸間的進(jìn)油路上的壓力損失估取為0.9MPa，則泵的最大工作壓力應(yīng)為：pp(2.3260.50.4)3.226ppMPaMPa5.125.12液壓泵的流量計算液壓泵的流量計算泵的供油流量按液壓缸的快進(jìn)（恒速時）階段的流量 q=4.35L/min 進(jìn)行估算。由于系統(tǒng)流量較小，故取泄漏系數(shù) K=1.3，則液壓泵供油流量應(yīng)為 pq =1

35、.3 4.35=5.655(L/min)pqqv5.1.3.5.1.3.確定液壓泵的規(guī)格確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為 1450 r/min，泵的容積效率為=0.8，由此可得泵的排量參考值為v=1000/（n1）=1000 5.655/(1450 0.8)=4.875()Vgqvv/mL r根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取 YB1-6 型葉片泵，泵的額定壓力為=6.3MPa,液壓泵的理論排量為: ，容積效率pn6/VmL r=0.8，泵的額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min。輸出流量為v， 0.86 1450 0.86.96(/ min)pqVnL比系統(tǒng)所需的

36、流量稍大。 . . . 13 / 385.1.45.1.4 確定液壓泵驅(qū)動功率與電機(jī)的規(guī)格、型號確定液壓泵驅(qū)動功率與電機(jī)的規(guī)格、型號由于液壓缸在快退階段的輸入功率最大，這時液壓泵的工壓力為 1.541MPa、流量為 4.35L/min。取泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動電機(jī)的所需功率0.8p為： （5-1）(0.3)6 (1.5410.3) 14500.33460 0.8 1000ppppppp qpqPkw根據(jù)此數(shù)值按/T8680.11998，查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取 Y801-4 型三相異步電動機(jī)，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速。用此轉(zhuǎn)速0.55nPkw1390 / minnnr驅(qū)動液壓泵時，泵的實際輸出

37、流量為 6.67L/min，仍能夠滿足系統(tǒng)工作時各工況對流量的要求。5.25.2 閥類元件與輔助元件的選擇閥類元件與輔助元件的選擇根據(jù)閥類與輔助元件所在的油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可以選出這些液壓元件的型號與規(guī)格見表 5-1，表中序號與圖 4-6中標(biāo)號一樣。表 5-1 元件的型號與規(guī)格序號元件名稱估計通過流量L/min額定流量/L/min額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號、規(guī)格1過濾器6.67162.50.02XU-B16X100 2定量葉片泵66.676.3YB-63異步電機(jī)Y80144溢流閥6.67636.3YF3-10B5壓力表開關(guān)6.3AF6EP30/Y636單向

38、閥6.6780160.2AF3-Ea10B7三位四通電磁閥4.586160.534DF3-E4B8單向調(diào)速閥4.266.316AQF3-6aB . . . 14 / 389二位三通電磁換向閥4.26106.323D-10B10液壓缸自行設(shè)計5.35.3 油管的選擇油管的選擇各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出口油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量由節(jié)流閥與調(diào)速閥決定，故液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量均可調(diào)整到與原定數(shù)值一樣，進(jìn)出液壓缸無桿腔的流量，在快退和差動工況時為，所以管2Q道流量按計算。Q12 / minL液壓缸在各階段的

39、進(jìn)、出流量與流速表 5-2：表 5-2 液壓缸的進(jìn)、出流量與流速流量流速快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量 L/min1112()/()(20 6.67)/1013.34pqAqAA12.0q 16.67pqq排出流量 L/min22 11()/(10 13.34)/206.67qA qA2211()/(2.0 10)/201.0qA qA21 12()/(6.67 20)/1013.34qAqA運動速度m/min14/10 106.67vqp12-3（A-A）=6.67 102114/20 101vqA-32. 0 103124/10 106.67vqA-36. 67 10由表中數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號、

40、規(guī)格是適宜的。由表 3-1 可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于 3MPa，油管中流速取 2.53m/s；所以當(dāng)油液在壓力管中流速取 3m/min 時，公式 （5-2qdv3） . . . 15 / 38可算得與液壓缸無桿腔相連的油管徑分別為：6312/2(13.34 10 )/(3 1060)9.7dqmm 故可取徑為的管道。10mm6322/2(6.67 10 )/(3 1060)6.87dqmm 故可取徑為管道。7mm5.45.4 油箱的計算油箱的計算油箱容積公式 (5-4）pVq估算，當(dāng)取為 6 時，求得其容積為：6 6.6740.02pVqL按/7938-1999 規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值 V=40L5

41、.55.5 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇吸油管和過濾器之間管接頭的選擇在此選用卡套式軟管接頭查機(jī)械設(shè)計手冊4表 23.966 得其連接尺寸如下表： 表 7.3 卡套式軟管接頭 單位：mm0D公稱壓力MPa管子徑0dmm公稱尺寸極限偏差minL卡套式管接頭0dG(8)3018.5250.105170265.65.6 堵塞的選取堵塞的選取考慮到鋼板厚度只有 4mm，加工螺紋孔不能太大，查中國機(jī)械設(shè)計大典表42.7178 選取外六角螺塞作為堵塞，詳細(xì)尺寸見下表表 7.5 外六角螺塞作為堵塞Sd1dDe基本尺寸極限偏差Lhb1bRC重量Kg 12 1.25M10.222151300.24412331

42、1.00.032 . . . 16 / 385.75.7 空氣過濾器的選取空氣過濾器的選取按照空氣過濾器的流量至少為液壓泵額定流量 2 倍的原則，即： 22 6.96 / min13.92(/ min)qqLLp過濾器選用 EF 系列液壓空氣過濾器，參照機(jī)械設(shè)計手冊表 23.8-95 得，將其主要參數(shù)列于下表： 表 7.6 EF 系列液壓空氣過濾器參數(shù)型號過濾注油口徑mm注油流量L/min空氣流量L/min油過濾面積L/min1Hmm2Hmm1Dmm2Dmm3Dmm四只螺釘均布mm空氣進(jìn)濾精度mm油過濾精度mE-502F323237927015458668296M6140.105125注：油過

43、濾精度可以根據(jù)用戶的要可調(diào)的。 . . . 17 / 386 6 液壓系統(tǒng)性能的驗算液壓系統(tǒng)性能的驗算6.16.1 驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的油路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按式估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局2()rrqppq 圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。6.1.16.1.1 快進(jìn)快進(jìn)滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，由表 5-1 和表 5-2 可知，進(jìn)油路上油液通過單向閥 3 電磁換向閥

44、 2 的流量是 6.67L/min，然后與有桿腔的回油匯合，以13.34L/min 通過行程閥 7 并進(jìn)入無桿腔,從而進(jìn)油路上的總壓降為：2220.2 (6.67/63)0.5 (6.67/80)0.25 (13.34/63)0.0169VpMPa(6-1)此壓力值不大，不會會使壓力閥打開，故可保證從節(jié)流閥流出的油液全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞希簤焊子袟U腔中的油液通過電液換向閥 2 和單向閥 3 的流量都是 6.67L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥 7 流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。2p1p (6-2) 212220.5 (6.67/80)0.2 (6.67

45、/63)0.25 (13.34/63)0.0169pppMPa 此值小于原估計值 0.5MPa（見表 3-1） ，所以是偏安全的。 . . . 18 / 386.1.26.1.2 工進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)時，油液在油路上通過單向閥 3 和電磁換向閥 2 的流量為2.0L/min，在調(diào)速閥 6 處的壓力損失為 0.5MPa；油液在回油路上通過換向閥 2 的流量是 1.0L/min，在背壓閥 7 處的壓力損失為 0.5MPa，通過順序閥10 的流量為（1.0+6.67）L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力為:2p (6-3)2220.5 (2.0/80)0.50.37.67/63 0.505pMPa（）可見

46、此值小于原估計值 0.8MPa。故可按表 3-1 中公式重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力，即：1p 6121()/10 )2.282pFp AAMPa6-4-4(4059+0. 505 1010 10 )/ (20 10(6-4)此值與表 3-1 中數(shù)值 2.330MPa 相近。溢流閥 4 的調(diào)壓應(yīng)為:1p Ap . . . 19 / 38 (6-5)21112.2820.5 (2.0/80)2.2823p ApppMPa6.1.36.1.3 快退快退快退時，油液在進(jìn)油路上通過單向閥 3、電磁換向閥 2 的流量為13.7L/min，油液在回油路上通過換向閥 2 和單向閥 3 的流量為 27.4L

47、/min.因此進(jìn)油路上總壓降為： (6-6)2210.3 (6.67/100)0.5 (6.67/80)0.0048VpMPa此值較小，液壓泵驅(qū)動電機(jī)的功率是足夠的。所以快退時液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為：pp (6-7)112.282+0.0048=2.286MPapVppp因此大流量液壓泵卸荷的順序閥 11 的調(diào)節(jié)器壓應(yīng)大于 2.286MPa。6.26.2 油液溫升驗算油液溫升驗算工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達(dá) 54.7%95.3%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時的情況來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率為 （6-34059 1000/(60 10 )0.06765opFvkw8）由于使用變

48、量泵，則液壓泵的出油量是根據(jù)系統(tǒng)所需油量出油的，又在工進(jìn)時所需油液為 0.08L/min，同時回路中油液損失按 10%計算，則液壓泵出油量為：，由手冊查得，變量葉片泵的效率可0.9 0.080.072 / minpqL取 0.8,故此時液壓泵總的輸出功率為： （6-3620.25 10/1.914 10 /0.80.807560ippPp qkw9）由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為: 0.80750.067650.7399iioHppkw . . . 20 / 38 （6-10）由于在液壓系統(tǒng)中，油管的散熱面積相對于油箱來說小的多，可以忽略不計，故系統(tǒng)主要考慮油箱的熱量問題。因為液壓系統(tǒng)采用變量泵供油

49、，其發(fā)熱量根據(jù)經(jīng)驗公式可算得，式中 V 為油箱的有效體積，32/iTHVC由前面計算可知 V=66L,故其發(fā)熱量為： (6-11) 32323/0.7399 10 /(40)45.2950 55iTHVCCCC該系統(tǒng)的溫升沒有超出允許的圍，故該液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。7 7 油箱的設(shè)計油箱的設(shè)計由前面計算可知，該液壓系統(tǒng)所需油液體積為：V=40.02，但應(yīng)考慮油箱散熱條件，由相關(guān)資料查得油箱頂面應(yīng)高出油液高度 10%-15%，所以油箱的體積應(yīng)為：，并取標(biāo)準(zhǔn)容積為 63L，且選擇開式油1.1 40.0244.022VL箱，考慮到油箱的整體美觀大方,將其設(shè)計成為帶支撐腳的長方體形油箱。所以其長

50、、寬、高尺寸均按國家規(guī)格選取，其外形圖如圖 5 所示。液位計注油器清洗孔個固定孔離地間隙圖 7-1 油箱外形圖 . . . 21 / 38根據(jù)有關(guān)手冊與資料初步確定其外形尺寸為如表 7-1 所示：表 7-1 油箱的輪廓參數(shù)公稱容量B1B2L1L2H近似油深固定孔徑最小壁厚63L365285508308410350mm14mm3mm7.17.1 壁厚、箱頂與箱頂元件的設(shè)計壁厚、箱頂與箱頂元件的設(shè)計由表中數(shù)據(jù)分析可采取鋼板焊接而成，故取油箱的壁厚為：，并采用將液壓泵安裝在油箱的上表面的方式，故上表面應(yīng)比其3mm壁要厚，同時為避免產(chǎn)生振動，則頂扳的厚度應(yīng)為壁厚的 4 倍以上，所以取：，并在液壓泵與箱

51、頂之間設(shè)置隔振墊。55 315mm 頂在箱頂設(shè)置回油管、泄油管、吸油管、通氣器并附帶注油口，即取下通氣帽時便可以進(jìn)行注油，當(dāng)放回通氣帽地就構(gòu)成通氣過濾器，其注油過濾器的濾網(wǎng)的網(wǎng)眼小于，過流量應(yīng)大于 20L/min。另外，由于要將液壓250 m泵安裝在油箱的頂部，為了防止污物落入油箱，在油箱頂部的各螺紋孔均采用盲孔形式，其具體結(jié)構(gòu)見油箱的結(jié)構(gòu)圖。7.27.2 箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設(shè)計箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設(shè)計在此次設(shè)計中采用箱頂與箱壁為不可拆的連接方式，由于油箱的體積也相對不大，采用在油箱壁上開設(shè)一個清洗孔，在法蘭蓋板中配以可重復(fù)使用的彈性密封件。法蘭蓋板的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)油箱的外形尺

52、寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，具體尺寸見法蘭蓋板的零件結(jié)構(gòu)圖，此處不再著詳細(xì)的敘述。為了便于油箱的搬運，在油箱的四角上焊接四個圓柱形吊耳，吊耳的結(jié)構(gòu)尺寸參考同類規(guī)格的油箱選取。在油箱的箱體另一重要裝置即是液位計了，通過液位計我們可以隨時了解油箱中的油量，同時選擇帶溫度計的液位計，我們還可以檢測油箱中油液的溫度，以保證機(jī)械系統(tǒng)的最佳供油。將它設(shè)計在靠近注油孔的附近 . . . 22 / 38以便在注油時觀察油箱的油量。7.37.3 箱底、放油塞與支架的設(shè)計箱底、放油塞與支架的設(shè)計在油箱的底設(shè)置放油塞，可以方便油箱的清洗和換油，所以將放油塞設(shè)置在油箱底傾斜的最低處。同時，為了更好地促使油箱的沉積物聚積到油箱的最低

53、點，油箱的傾斜坡度應(yīng)為：。在油箱的底部，為了1/25 1/20便于放油和搬運方便，在底部設(shè)置支腳，支腳距地面的距離為 150mm，并設(shè)置加強(qiáng)筋以增加其剛度，在支腳設(shè)地腳螺釘用的固定。7.47.4 油箱隔板與除氣網(wǎng)的設(shè)置油箱隔板與除氣網(wǎng)的設(shè)置為了延長油液在油箱中的逗留時間，促進(jìn)油液在油箱中的環(huán)流，促使更多的油液參與系統(tǒng)中的循環(huán)，以更好地發(fā)揮油箱的散熱、除氣、沉積的作用，在油箱中的上下板上設(shè)置隔板，其隔板的高度為油箱油液高度的2/3 以上。并在下隔板的下部開缺口，以便吸油側(cè)的沉積物經(jīng)此缺口至回油側(cè)，經(jīng)放油孔排出。如圖 8：在油箱中為了使油液中的氣泡浮出液面，并在油箱設(shè)置除氣網(wǎng)，其網(wǎng)眼的直徑可用網(wǎng)眼

54、直徑為 0.5mm 的金屬網(wǎng)制成，并傾斜布置。1030在油箱回油管與吸油管分布在回油測和吸油測，管端加工成朝向箱壁的 斜口，以便于油液沿箱壁環(huán)流。45油管管口應(yīng)在油液液面以下，其入口應(yīng)高于底面 23 倍管徑，但不應(yīng)小于20mm，以避免空氣或沉積物的吸入或混入。對泄油管由于其過的流量一般較小，為防止泄油阻力，不應(yīng)插入到液面以下。另外在油箱的表面的通孔圖7-2 油箱隔板 . . . 23 / 38處，要妥善密封，所以在接口上焊上高出箱頂 20mm 的凸臺，以免維修時箱頂?shù)奈畚锫淙胗拖洹?.57.5 油箱的裝配圖的繪制油箱的裝配圖的繪制采用 CAD 繪制油箱的裝配圖見圖以與系系統(tǒng)原理圖見圖。 . .

55、 . 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn)1 王積偉，章宏甲，黃誼.主編. 液壓傳動. 機(jī)械工業(yè).2006.122 成大先. 主編.機(jī)械設(shè)計手冊單行本機(jī)械傳動. 化學(xué)工業(yè) 2004.13 利平液壓傳動系統(tǒng)與設(shè)計 M：化學(xué)工業(yè)，20054 路甬祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊.機(jī)械工業(yè).20025 雷天覺主編.液壓工程手冊.機(jī)械工業(yè).1990 . . . 25 / 38總總 結(jié)結(jié)一個星期的時間，課程設(shè)計終于完成了。在這個過程中我對書本有了更深的了解，學(xué)到了很多有價值東西，能達(dá)到這樣的效果是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過我的老師，幫助過我的同學(xué)，對我的教誨、幫助和鼓勵的結(jié)果。我要在這里對他們表示深深的意！液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強(qiáng)增大作用力。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。一個液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計的合理性、系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，而最后一點尤為重要。1、在設(shè)計的過程中，首先是對設(shè)計題目的全面了解，該題為一個專用銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計，對設(shè)計