1、液壓傳動課程設計計算說明書設計題目：專用銑床液壓系統設計學院： 機電工程學院專業： 機械設計制造及其自動化班級： 11機三姓名： 張敏指導老師：徐建方2013年12月28日目錄摘 要3一設計目的、要求及題目5（一）設計的目的5（二）設計的要求5（三）設計題目6二負載工況分析71、工作負載72、摩擦阻力73、慣性負荷7三繪制負載圖和速度圖8四初步確定液壓缸的參數101、初選液壓缸的工作壓力112、計算液壓缸尺寸123、液壓缸工作循環中各階段的壓力、流量和功率的計算值如下表134、繪制液壓缸的工況圖（圖3）145、液壓缸工況分析15五擬定液壓系統圖161、選擇液壓基本回路162、組成系統圖20六選

2、擇液壓元件221、確定液壓泵的容量及電動機功率222、控制閥的選擇233、確定油管直徑244、確定油箱容積25七 液壓系統的性能驗算261、液壓系統的效率28小結29參考文獻30摘 要本次課程設計的是液壓專用銑床的液壓設計，專用銑床是根據工件加工需要，以液壓傳動為基礎，配以少量專用部件組成的一種機床。在生產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生不同性質的銑床。此次設計主要是將自己所學的知識結合輔助材料運用到設計中，鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統設計計算的一般步驟和方法，正確合理的確定執行機構，選用標準液壓元件，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。在設計過

3、程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設計的內容完整的顯示出來，還能看出所學知識是否已完全掌握了。整個設計過程主要分成六個部分：參數的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設計、液壓系統的設計以及最后有關的驗算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統的設計兩部分中完成的。關鍵詞 專用銑床 液壓傳動AbstractThe graduation design is semi-automatic hydraulic special milling machine, hydraulic design special milling machine is based on needs of work

4、, based on hydraulic transmission, match with a few special parts of a machine tool. During production has great practical hydraulic special 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

5、 design of auxiliary materials, strengthening and deepening prior knowledge of hydraulic system design calculation, the general procedure and method to determine the correct method of actuator, choose standard hydraulic components, can skilled using hydraulic basic circuit, composition satisfy basic

6、 performance requirements of the hydraulic system. In the design process of the main is drawing, which not only can clearly drawn designed 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

7、 parts: parameter selection, plan formulation, the figure card planning, special milling machine design, hydraulic system design and final relevant calculating. Theme part includes graph preparation and hydraulic system design.Key Words Special milling machine hydraulic transmission 一、 設計目的及要求（一）、設計

8、的目的液壓傳動與機械傳動，電氣傳動為當代三大傳動形式，是現代發展起來的一門新技術。液壓傳動課是工科機械類專業的重點課程之一。既有理論知識學習，又有實際技能訓練。為此，在教學中安排一周的課程設計。該課程設計的目的是：1、 綜合運用液壓傳動及其它先修課的理論知識和生產實際知識，進行液壓傳動實際實踐，從而使這些知識得到進一步的鞏固，加深和發展。2、 熟悉和掌握擬定液壓傳動系統圖，液壓缸機構設計，液壓元件選擇以及液壓系統的計算方法。3、 通過課程設計，提高設計、計算、繪圖的基本技能，熟悉設計資料和技術手冊，培養獨立分析和解決問題的能力，為今后畢業設計及設計工作打下必要的基礎。（二）、設計的要求1、設計

9、時必須從實際出發，綜合考慮實用性、經濟性、先進性及操作維修方便。如果可以用簡單的回路實現系統的要求，就不必過分強調先進性。并非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經濟；2、獨立完成設計。設計時可以收集、參考同類機械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡單地抄襲；3、在課程設計的過程中，要隨時復習液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。4、液壓傳動課程設計的題目均為中等復雜程度液壓設備的液壓傳動裝置設計。具體題目由指導老師分配，題目附后；5、液壓傳動課程設計一般要求學生完成以下

10、工作：（1）、設計計算說明書一份； （2）、液壓傳動系統原理圖一張（A1號圖紙，包括工作循環圖和電磁鐵得電順序表）。（3）、設計工作流程圖液壓系統設計與整機設計是緊密聯系的，設計步驟的一般流程如圖明確液壓系統的設計要求否否 液 壓 CAD是否符合要求？繪制工作圖，編制技術文件是否通過？ 驗標液壓系統性能 選擇液壓元件 擬定液壓系統原理圖 確定執行元件主要參數執行元件運動與負載分析是 結 束是 下面將按照這一流程圖來進行本次液壓課程設計。（三）、設計題目設計一臺專用銑床液壓系統，要求實現“夾緊快進工進快退原位停止松開”的自動工作循環。設計要求如下：夾緊力為3500N，工作缸的最大有效行程為400

11、mm、工作行程為200mm、工作臺自重3000N，工件及液壓夾具最大重量為1000N，采用平導軌和V型導軌，水平切削力為12000N，垂直切削力為2000N，工作臺快進、快退速度為4m/min，工作進給速度為401000mm/min。設靜摩擦系數fj=0.2，動摩擦系數fd=0.1，試設計該機床的液壓系統。二、 負載工況分析1、工作負載 工作負載對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，即水平切削力，Fw=12000N。2、摩擦阻力靜摩擦阻力Ffj=fj(G1+G2+G3)=0.2×(3000+1000+2000) N=1200 N動摩擦阻力Ffd=fd(G1+G2+G3)=

12、0.1×(3000+1000+2000) N=600NG1-工作臺重量G2-工件和夾具最大重量G3-垂直切削力3、慣性負荷Fa=(G1+G2+G3) /gt=(3000+1000+2000) ×4/9.8×0.1×60 N = 408.16Ng 重力加速度9.8m/s2 工進速度t 往返加減速時間,設t=0.1s三、 繪制負載圖和工作圖取液壓缸的機械效率=0.9，計算液壓缸各工作階段的負載情況。啟動：F=Ffj=1200 NF=F/=1200/0.9 N=1333N加速：F=Ffd+Fg=600+408.16=1008.16NF=F/=1008.16/0

13、.9=1120 N快進：F=Ffd=600 N F=F/=600/0.9=667 N工進：F=Ffd+Fw=600+12000=12600 N F=F/=12600/0.9=14000 N快退：F=Ffd=600 N F=F/=600/0.9=667 N液壓缸各階段負載情況階段負載計算公式液壓缸負載F/N液壓缸推力F/N啟動F=Ffj12001333加速F=Ffd+Fg1008.161120快進F=Ffd600667工進F=Ffd+Fw1260014000快退F=Ffd600667根據工況負載F及行程S，繪制負載圖：根據快進速度1、工進速度v2和行程S，繪制速度圖：四、 確定液壓缸參數表2 按

14、負載選擇工作壓力負載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.533445>=5表3 各種機械常用的系統壓力機械類型機 床農業機械小型工程機械建筑機械液壓鑿巖機液壓機大中型挖掘機重型機械起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4 執行元件背壓力系統類型背壓力/MPa簡單系統或輕載節流調速系統0.20.5回油路帶調速閥的系統0.50.8回油路設置由背壓閥的系統0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計表5 按工作壓力選取

15、d/D工作壓力/MPa<=5.05.07.0>=7.0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求確定d/D1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：無桿腔進油時活塞運動速度；1、液壓缸的工作壓力根據負載并查表2、3，初選工作壓力P1=3MPa由設計要求可知，導軌要求快進、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進時采用差動連接，且液壓缸活塞桿直徑d0.7D。快進和工進的速度換接用三位五通電磁閥來實現。 銑床液壓系統的功率不大，為使系統結構簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油。考慮到銑床可能受到負值負載，故采用調速

16、閥的進油節流加背壓閥的調速回路，所以回油路上具有背壓P2，取背壓P2=0.8Mpa。2.計算液壓缸尺寸鑒于動力滑臺要求快進、快退速度相等，可選用單桿式差動液壓缸。無桿腔工作面積A1，有桿腔工作面積A2，且A1=2A2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.7D的關系。查表4，回油路上背壓P2取0.8MPa油路壓力損失P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=14000×10-6/(3-0.8/2)m2=53.84×10-4m2D=82.79mmd=0.7D=57.65mm按GB/T2348-2001將直徑圓整成就進標準值D=80mmd=63mm液壓缸兩腔的實際有效面積為：

17、A1=D2/4=56.75×10-4m2A2=(D2-d2)/4=28.47×10-4m2根據上述D與d的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力3、液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進油腔壓力P1/MPa輸入流量輸入功率計算公式快進啟動133300.975-加速1120P=0.5Mpa0.899-恒速6670.7391.130.835工進140000.82.895.680.230.578快退啟動133300.468-加速11200.51.39-恒速6671.231.141.404、繪制液壓缸的工況圖圖三5、液壓缸工況分析機床工況由題可

18、知為：按設計要求，希望系統結構簡單，工作可靠，估計到系統的功率不會很大，且連續工作，所以決定采用單個定量泵，非卸荷式供油系統；考慮到銑削時可能有負的負載力產生，故采用回油節流調速的方法；為提高夾緊力的穩定性與可靠性，夾緊系統采用單向閥與蓄能器的保壓回路，并且不用減壓閥，使夾緊油源壓力與系統的調整壓力一致，以減少液壓元件數量，簡化系統結構；定位液壓缸和夾緊液壓缸之間的動作次序采用單向順序閥來完成，并采用壓力繼電器發訊啟動工作，以簡化電氣發訊與控制系統，提高系統可靠性。五擬定液壓系統圖1、選擇液壓基本回路 首先要選擇調速回路。 這臺機床液壓系統功率較小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變

19、化小，故可選用進口節流調速回路。為防止銑完工作時負載突然消失引起運動部件前沖，在回油路上加被壓閥。考慮到銑床可能受到負值負載，故采用回油路調速閥節流調速方式，并選用開式循環。從工況圖可以清楚看出，在工作循環內，液壓缸要求油源提供快進、快退行程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比=0.4/(1.58×10-2)25：其相應的時間之比(t1+t2)/t2=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個工作循環中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統效率、節省能量角度看來，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯葉片泵作為油源。考慮

20、到前者流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩性差，且后者可雙泵同時向液壓缸供油實現快速運動，最后確定選用雙聯葉片泵方案。該系統的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，液壓系統功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，銑床加工有順銼和逆銼之分，可采用進流口節流的調速形式，具有承受負切削的能力，如圖（a） （a）選擇快速運動回路和換向回路。 由設計依據可以知道，設計過程中不考慮工件夾緊這一工序，并且從快進到工進時，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不是很大，所以采用電磁換向閥來實現速度的換接。壓力繼電器發訊，由電磁換向閥實現工作臺的自動啟動和換向。同時為了實現工作

21、臺能在任意位置停止，泵不卸載，故電磁閥必須選擇O型機能的三位五通閥。    由于要求工作臺快進與快退速度相等，故快進時采用差動連接來實現快速運動回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d0.7D。本系統已選擇液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運動回路實現快速運動。考慮到從工進轉快退時回油路流量較大，故選用換向時間可調的電液換向閥式換向回路，單桿液壓缸要作差動連接，為保證換向平穩，以減小液壓沖擊。由于要實現液壓缸差動連接，所以選用三位五通電液換向閥。系統采用節流調速回路后，不管采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現快速運動。如圖（b）(b)選擇速度

22、換接回路。 由于本系統滑臺由快進轉為工進時，速度變化大(v1/v2=4.5/0.145)，為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。避免液壓沖擊，宜選用行程閥來控制速度換接，如圖（c）（c）選擇調壓和卸荷回路 設計過程中，在油源中采用溢流閥來調定系統的工作壓力，因此調壓問題基本上已經在油源中解決，無須在另外設置調壓系統。這里的溢流閥同時還能起到安全閥的作用。在雙泵供油的油源形式確定后，調壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調定，無需另調壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵通過夜空順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較

23、小，故可不需要再設卸荷回路。將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并修改和完善，就可得到完整的液壓系統工作原理，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺工進時進、回油路串通使系統壓力無法建立的問題，增設了單向閥6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導致空氣進入系統，影響滑臺運動的平穩性，圖中添置了一個單向閥13。圖中增設了一個壓力繼電器14。當滑臺碰上死擋塊后，系統壓力升高，它發出快退信號，操縱電液換向閥換向。2、組成液壓系統圖根據各液壓基本回路組成液壓系統圖,如圖（d） (d) 專用銑床液壓系統原理圖1、濾油器 2、定量泵 3、單向閥 4、三位五通電磁換向閥5、二位二通電磁換向閥 6、調速

24、閥 7、單向閥 8、液壓缸9、單向閥 10、溢流閥 11、順序閥 12、溢流閥 13、單向閥系統油路分析:1)、快進進油路：油箱濾油器1定量泵2單向閥3三位五通電磁換向閥4左位行程閥5左位液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔三位五通電磁換向閥4左位單向閥9行程閥5左位液壓缸8右腔2）、工進進油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4左位調速閥6液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔三位五通電磁換向閥4左位溢流閥10順序閥11油箱3）、快退進油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3三位五通電磁換向閥4右位液壓缸8左腔回油路：液壓缸8右腔單向閥7換向閥4右位單向閥13油箱同時電磁鐵的動作順序表如下： 表 3

25、   液壓專用銑床電磁鐵動作順序表  工序1Y2Y3Y4Y5YYJ 工作缸快進+ -+ - -+工作缸工進+ - - - -+工作缸快退 -+- -  - +六、選擇液壓元件1、確定液壓泵的容量及電機功率1）、液壓泵（1） 計算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進和工進時都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進時工作壓力最大，最大工作壓力為p1=2.89MPa,如在調速閥進口節流閥調速回路中，選取進油路上的總壓力損失p=0.5 MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差pe=0

26、.5MPa，則小流量泵的最高壓力估算為P1+p+=(2.89+0.5+0.5 )MPa =3.89 MPa大流量泵只在快進和快退時向液壓缸供油，由表7可見，快退時液壓缸的工作壓力為，比快進時大，考慮到快退時進油不通過調速閥，故其進油路壓力損失比前者小。取回油路泄露系數取1.1 ，(2) 總流量：QB=KQmax=(1.1x5.68) L/min=6.248L/min根據上述計算數據查泵的產品目錄,選用YB-A9B定量式葉片泵,輸出流量6.9L/min。）確定驅動電動機功率由工況圖表明，最大功率出現在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動機功率為：P= (1.40+0.5+0.5) ×

27、 1.14/60×0.75kW=0.260 kW根據此數據按JB/T96161999，查閱電動機產品樣本選取Y90S型三相異步電動機，其額定功率P=0.75Kw,額定轉速n=1000r/min。2控制閥的選擇根據閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規格，如下表：序號元件名稱額定流量L/min額定壓力MPa型號規格1濾油器166.18XU10x2002定量式葉片泵6.97YB-A9B3單向閥6316AF3-Ea10B4三位五通電液閥801835DYF3Y-E10B5行程閥6316AXQF-E10B6調速閥0.0750167單向閥63

28、169單向閥6316AF3-Ea10B10背壓閥636.3YF3-10B11順序閥2037X2F-L10F12溢流閥636.3YF3-10B13單向閥6316AF3-Ea10B4、 確定油管直徑各元件間連接管道的規格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、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、出流量已與原定數值不同，所以要重新計算，如下表所示。油液在壓油管中的流速取3m/min，d2=2×mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2×mm=11.3mm兩個油管都按GB/T2351-2005選用外徑15mm、內徑12mm的無縫鋼管。流量、

29、速度快進工進快退輸入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(56.7×6)/(56.75-28.47)=12.04q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(28.47x12.04)/ 56.75=6.04q2=(A2q1)/A1=(0.5x28.47)/ 56.75=0.25q2=(A1q1)/A2=(56.75×6)/28.47=11.964、確定油箱容積取為7時，求得其容積為：V=qp=7×6 L=42 L按JB/T7938-1999規定，取標準值V=100L。七、液壓系統性能的驗算1、液壓系統的效率（壓力損失計算）

30、1）、快進滑臺快進時，液壓缸差動連接，進油路上通過單向閥3的流量是6L/min，通過電液換向閥4，液壓缸有桿腔的回油與進油路匯合，以12.04L/min通過行程閥5并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為pv=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2+0.3×(12.04/63)2=(0.019+0.038+0.058)MPa=0.112MPa壓力閥不會被打開，油泵的流量全部進入液壓缸。回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.04L/min，然后與液壓泵的供油合并，經行程閥5流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1

31、之差p=p2-p1=0.5×(6.04/80)2+0.2×(6.04/63)2+0.3×(12.04/63)2 =(0.038+0.020+0.057)MPa =0.115MPa此值小于原估計值0.5MPa，所以是安全的。2）、工進工進時，油液在進油路上通過電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過換向閥4的流量是0.25L/min，在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過順序閥11的流量為（6+0.04）=6.24L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力p2為p2=0.5×(0.24/80)2+0.

32、5+0.3×(6.24/63)2 =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa此值小于原估計值0.8MPa。重新計算工進時液壓缸進油腔壓力p1p1=(F+p2A2)/A1=(14000+0.8×106×28.74×10-4)/56.75×106×10-4=2.87MPa此數值與2.54MPa接近。3）、快退快退時，油液在進油路上通過換向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.96L/min，因此進油路上總壓降為pv1=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2 =(0.019+0.038)MPa =0.057 MPa此值較小，所以液壓泵驅動電動機的功率是足夠的。回油路上總壓降為pv2=0.2×(11.96/63)2+0.5×(11.96/80)2+0.2×（11.96/63）2 =(0.037+0.074+0.037)MPa =0.148MPa此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時液壓泵的最大工作壓力pp應為pp=p1+pv1=(1.39+0.057)MPa=1.447MPa因此液壓泵卸荷的順序閥11的調壓應大于1.447MPa。2、液壓系統的熱量溫