液压传动课程设计

机械制造与自动化专业 《液压传动》课程设计说明 班级：                  学号：                    姓名：                  目  录 第一章 组合机床工况分析    2 1.1 工作负载分析    2 1.2 惯性负载分析    2 1.3 阻力负载分析    2 1.4工进速度选择    2 1.5 运动时间    2 1.6运动分析    3 1.7根据上述数据绘液压缸F-t与V-t图    4 第二章 拟定液压系统图    4 2.1 选择液压回路    4 2.2组成系统    5 第三章 计算和选择液压元件    6 3.1 初定液压缸工作压力    6 3.2液压缸尺寸的计算    6 3.3液压缸的流量的计算    7 3.4液压缸工作腔压力的计算    7 3.5液压缸的结构设计    9 3.6液压缸主要零件的材料和技术要求    9 参考文献    10 设计心得    10 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（选第三组数据） 题目（一）设计一台卧式单面多轴钻镗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——工进——死挡铁停留——快退——松开——原位停止；机床有16个主轴，钻削加工￠13.9mm的孔14个，￠8.5mm的孔2个，工件材料为铸铁，硬度HB240。动力滑台采用平导轨，工进速度要求无级调速，如用高速刚钻头进行加工，其他参数如下所示。 数 参 据 数 数 据 I II III√ IV V 运动部件自重（N） 9810 10000 9990 9500 11000 快进快退速度（m/min） 7 7.5 6.5 7.8 8 快进行程（mm） 100 120 110 95 120 工进行程（mm） 50 60 65 70 60 工进速度（mm/min） 30~90 30~90 30~90 30~90 30~90 静摩擦系数fg 0.2 0.15 0.2 0.18 0.15 动摩擦系数fd 0.1 0.08 0.09 0.12 0.14 启动制动时间t（s） 0.2 0.25 0.21 0.23 0.3             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）。 3、计算液压系统，选择标准液压元件。 4、绘制液压缸装配图（A2）。 5、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 第一章 组合机床工况分析 1.1 工作负载分析 工作负载即为切削阻力。 1、 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 式中，D—钻头直径(mm) S—每转进给量(mm/r) 钻￠13.9mm的孔时，主轴转速 ，每转进给量 ,钻￠8.5mm孔时，主轴转速 ，每转进给量 则  1.2 惯性负载分析 1.3 阻力负载分析 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力  动摩擦阻力  1.4工进速度选择 工进速度取工进时的最大速度90mm/min 1.5 运动时间 快进                工进                  快退                1.6运动分析 设液压缸的机械效率ηcm =0.9，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/ηcm/N 快进 启动 1998 2220 加速 1425 1583.3 恒速 899.1 999 工进 31399.1 34887.9 快退 启动 1998 2220 加速 1425 1583.3 恒速 899.1 999 制动 373.2 414.7           1.7根据上述数据绘液压缸F-t与V-t图                       第二章 拟定液压系统图 2.1 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。 (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，且低压大流量工况时间短，而高压小流量时间持续长，根据该情况，选双联叶片泵或者限压式变量泵较适宜，在本中，选用双联叶片泵。 (3) 换向与速度换接方式  系统选用差动回路，同时考虑到工进到快退时回油流量大，为保证平稳性，选用三位五通换向阀，主换向阀实现差动连接，因钻孔工序对位置精度无特殊要求且工作平稳性要求不高。可选用行程开关，动作可靠。 (4) 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。在滑台慢速工进时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷。 (5)辅助回路  在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入的液压泵的油液清洁。 2.2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,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，机床对位置定位精度有要求，图中增设了一个压力继电器14。当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向 （1）快进  当换向阀1YA得电时，换向阀左位工作，泵1的输入油经过行程阀3下位进入右腔，因为此时空载，压力不大，顺序阀处于关闭状态，故液压缸左    腔排出的油液经单向阀6也进入缸的右腔，这时实现差动连接，由此实现快进。 进油路：双联泵1→换向阀2左位→行程阀3下位→液压缸右腔； 回油路：液压缸左腔→换向阀2左位→单向阀6→行程阀3下位→液压缸右腔. （2）工进  当快进终了时，滑台上的挡块压下行程阀3行程阀上位工作，阀口关闭，这时换向阀2仍处于左位，泵的输出油经过阀6只能通过调速阀4进入液压缸的右腔，由于经过调速阀使系统压力升高，于是外控顺序阀打开，并关闭单向阀6，差动连接被切断，液压缸只能通过换向阀2左位流回油箱。 进油路：双联泵1→换向阀2→左位调速阀4→液压缸右腔； 回油路：液压缸左腔→换向阀2左位→单向阀13→油箱。 （3）死挡铁停留  工进结束后时，动力滑台与死挡铁相碰撞，液压缸停止运动。这时系统压力进一步升高，达到压力继电器14的调定压力后，压力继电器动作，发出信号给时间继电器。时间继电器延时结束之前，动力滑台将停留在死挡铁限定的位置上，且工作状态不变。 （4）快退  动力滑台停留时间结束后，时间继电器发出信号，使先导型电磁换向使其右位工作。泵的输出油经换向阀2的右位进入液压缸左腔，液压缸右腔排出的油液经单向阀5，换向阀2右位，单向阀13，最后流回油箱。这时，因为负载小，系统压力低，双联泵输出流量自动恢复，动力滑台实现快退。 进油路：双联泵1→换向阀2右位→液压缸左腔； 回油路：液压缸左腔→单向阀5→换向阀2右位→单向阀13→油箱。 （5）原位停止  这时换向阀处于中位，泵通过溢流阀9卸荷，液压缸两腔室均与油箱相连。 第三章 计算和选择液压元件 3.1 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，根据课本表8-4，选 ,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，根据参考资料液压传动与设计课本表2-4取背压 ，为使快进快退速度相等，选用 差动油缸，并减小液压泵流量，假定快进、快退的回油压力损失为 。 3.2液压缸尺寸的计算 由式 得 液压缸直径 取标准直径 因为 ，所以 则，液压缸有效面积 差动连接时，快进时 必须大于 2,取差值为0.5Mpa 由前面设计知道，缸内径D=110mm,活塞杆直径d=80mm，缸的行程为110+65=175mm，根据国标GB/T2349-1980取行程为200mm。 缸筒厚度 pyD/2[ ]， 式中： 无缝钢管[ ]=110 Mpa ，py =1.5p； p为设计时工作压力的大小 则        3mm，取为 =5mm。 所以      缸筒外径标D1=D+2 =120mm。 缸底厚度  h=0.0433D     则  h=11.12mm 3.3液压缸的流量的计算 液压缸的快进流量 液压缸的工进流量 液压缸的工进流量 3.4液压缸工作腔压力的计算 液压缸的快进压力 0.74 液压缸的工进压力 3.96 液压缸的工进压力 1.49 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 回油腔压力 工作腔压力 输入流量q 输入功率 快进 999 1.25 0.74 32.5 0.4 工进 34887.9 0.6 3.96 0.855 0.06 快退 999 0.7 1.49 29.25 0.73             压力工况图 3.96 1.49 0.74        0                        t/s 32.5    流量工况图 29.25 0.855              0 t/s 死挡铁停留 3.5液压缸的结构设计 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。 （1）缸体与缸盖的连接形式，主要有焊接、螺纹连接、法兰连接、拉杆连接、半环连接等。焊接主要用于柱塞式液压缸，螺纹连接缸体外部需要加工，装卸不变，拉杆连接适用于双作用缸，外形尺寸大，螺纹连接尺寸较大，重量较大。综合考虑，选用半环连接，结构紧凑，重量小。 （2）活塞杆与活塞的连接结构  有整体式、螺纹连接、半环式连接，且整体式用于工作压力大而活塞直径小的情况，半环连接用于工作压力和振动大的情况，螺纹连接为常用连接。所以，选用螺纹连接。 （3）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。本方案中选用恒节流面积型的固定式缓冲装置。 （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、温度、运动速度的范围，选择O型的密封圈。 （5）液压缸排气装置  对于有速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。本机床在工进阶段速度需要均匀稳定，所以应该设有排气阀。 3.6液压缸主要零件的材料和技术要求 1）缸体  材料---无缝钢管；灰铸铁: HT200,HT350;铸钢：ZG25,ZG45 本缸体选用无缝钢管 粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为 2）活塞 材料---灰铸铁：HT150,HT200，耐磨铸铁或球墨铸铁 粗糙度---活塞外圆柱粗糙度 3）活塞杆 材料---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 4）缸盖 材料---35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁 粗糙度---导向表面粗糙度为 技术要求：同轴度不大于 参考文献 1、《液压与气动技术》    赵波 王宏远主编            机械工业出版社 2、《液压传动设计》      张利平编著              化学工业出版社 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。