1、機械制造與自動化專業液壓傳動課程設計說明書班級： 學號： 姓名： 一、液壓傳動課程設計的目的1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統設計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結構設計和工程運算能力。3、熟悉并使用有關國家標準、行業標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。4、提高學生使用計算機繪圖軟件進行實際工程設計的能力。二、液壓課程設計題目題目（一）設計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統，要求完成如下的動作循環：快進工進死擋鐵停留快退停止；切削力為20000N，動力滑臺采用平導軌，工進速度要求無級調速，其他參數如下表所示。數 參 據數數 據IIIIIIIVV運動部件自重（N）98101

2、00009990950011000快進快退速度（m/min）78快進行程（mm）10012011095120工進行程（mm）5060657060工進速度（mm/min）30903090309030903090靜摩擦系數fg動摩擦系數fd啟動制動時間t（s）試完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統原理圖（A3）。3、計算液壓系統，選擇標準液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（A3）。5、編寫液壓課程設計說明書。機床加工示意圖如下： 臥式動力滑臺加工示意圖目 錄第1章 組合機床工況分析1第2章 液壓缸的主要參數的確定4第3章 擬定液壓系統圖 8第4章 液壓元件的選擇 11第5章 液

3、壓缸的機構設計 14 設計總結19 參考資料20 附錄A液壓系統原理圖 附錄B 液壓缸裝配圖第1章 組合機床工況分析 工作負載分析 工作負載即為切削阻力。1.計算切削阻力 F= F切 + FG =20000+9990=29990N1.2 阻力負載分析液壓缸驅動工作部件時要克服機床導軌處的摩擦阻力，它與導軌形狀、安放位置及工作臺的運動狀態有關。 摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動摩擦阻力 1.3 慣性負載分析工進速度取工進時的最大速度90mm/min即 根據以上分析計算各工況負載 (見表1-1)表1-1 液壓缸在各工作階段的負載值工況計算公式液壓缸負載F/N液壓缸驅動力F/m/N啟動19

4、982220正向加速1533快進9991110工進3150935010快退9991110制動465注:表中取液壓缸的機械效率cm1.6 負載圖和速度圖的繪制負載圖按上面數值繪制，如圖所示。速度圖按已知數值、，、快退行程和工進速度等繪制如圖。 負載圖第2章 液壓缸的主要參數的確定 初定液壓缸工作壓力根據上述工況要求和動力滑臺的結構安排，應采用液壓缸為執行元件。液壓缸選用單桿式的，缸筒固定在床身上。由于要求快進與快退的速度相等，為減少液壓泵的供油量，決定采用差動型液壓缸。由工況分析中可知，工進階段的負載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負載力計算，選,本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發生前沖現象

5、，液壓缸回油腔應有背壓，取背壓，為使快進快退速度相等，選用差動油缸，假定快進、快退的回油壓力損失為。2.2 液壓缸尺寸的計算由式得液壓缸直徑取標準直徑因為，所以則，液壓缸有效面積活塞桿面積 =-Acm經檢驗，活塞桿的強度和穩定性均符合要求。2.3 液壓缸的流量的計算液壓缸的快進流量液壓缸的工進流量液壓缸的工進流量2.4 液壓缸工作腔壓力的計算液壓缸的快進壓力液壓缸的工進壓力3.57液壓缸的工進壓力液壓缸在工作循環中各階段壓力、流量和功率工作階段負載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進10900.72590工進3.5755快退流量圖壓力圖功率圖 第3章 擬定液壓系統圖3.1 選擇液壓回路1

6、) 調速方式 由工況得知，該液壓系統功率小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故可選用進油路節流調速，為防止鉆通孔時負載突然消失引起運動部件的前沖現象，在回油路上加背壓閥。2) 液壓泵形式的選擇 系統工作循環主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，且低壓大流量工況時間短，而高壓小流量時間持續長，根據該情況，選雙 聯葉片泵或者限壓式變量泵較適宜，在本方案中，選用雙聯葉片泵。3) 換向與速度換接方式 系統選用差動回路，同時考慮到工進到快退時回油流量大，為保證平穩性，選用三位五通換向閥，主換向閥實現差動連接，因鉆孔工序對位置精度無特殊要求且工作平穩性要求不高。可選用行程開關，動作可

7、靠。4) 選擇調壓和卸荷回路 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，無需另設調壓回路。在滑臺慢速工進時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷。5) 輔助回路 在液壓泵進口設置一過濾器以保證吸入的液壓泵的油液清潔。將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經修改和完善，就可得到完整的液壓系統工作原理圖，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12。考慮到這臺機床用于 孔（通孔

8、與不通孔）加工，機床對位置定位精度有要求，圖中增設了一個壓力繼電器13。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 圖 整理后的液壓系統原理圖1）快進 當換向閥1YA得電時，換向 閥左位工作，泵1的輸入油經過行程閥 3下位進入右腔，因為此時空載，壓力不大，順序閥處于關閉狀態，故液壓缸左腔排出 的油液經單向閥6也進入缸的右腔，這時實現差動連接，由此實現快進。進油路：雙聯泵1換向閥2左位行程閥3下位液壓缸右腔；回油路：液壓缸左腔換向閥2左位單向閥6行程閥3下位液壓缸右腔.2）工進 當快進終了時，滑臺上的擋塊壓下行程閥3行程閥上位工作，閥口關閉，這時換向閥2仍處于左位，泵的

9、輸出油經過閥6只能通過調速閥4進入液壓 缸的右腔，由于經過調速閥使系統壓力升高，于是外控順序閥打開，并關閉單向閥6，差動連接被切斷，液壓缸只能通過換向閥2左位流回油箱。進油路：雙聯泵1換向閥2左位調速閥4液壓缸右腔；回油路：液壓缸左腔換向閥2左位溢流閥8外控順序閥7油箱。3）死擋鐵停留 工進結束后時，動力滑臺與死擋鐵相碰撞，液壓缸停止運動。這時系統壓力進一步升高，達到壓力繼電器13的調定壓力后，壓力繼電器動作，發出信號給時間繼電器。時間繼電器延時結束之前，動力滑臺將停留在死擋鐵限定的位置上，且工作狀態不變。4）快退 動力滑臺停留時間結束后，時間繼電器發出信號，使先導型電磁換向使其右位工作。泵的

10、輸出油經換向閥2的右位進入液壓缸左腔，液壓缸右腔排出 的油液經單向閥5，換向閥2右位，單向閥12，最后流回油箱。這時，因為負載小，系統壓力低，雙聯泵輸出流量自動回復，動力滑臺實現快退。進油路：雙聯泵1換向閥2右位液壓缸左腔；回油路：液壓缸左腔單向閥5換向閥2右位單向閥12油箱。5）原位停止 這時換向閥處于中位，泵通過溢流閥9卸荷，液壓缸右腔室油箱相連。 第4章 液壓元件的選擇4.1 液壓泵的確定(1)確定液壓泵的最大工作壓力 對于執行元件運動過程中需要最大壓力，液壓缸的工作壓力為P=P+ 式中 執行元件在穩定工況下的最高工作壓力； 進油路上的遠程和局部損失； 前面已經確定液壓缸的最大工作壓力為

11、，選取進油管路壓力損失，所以泵的工作壓力。這是高壓小流量的工作壓力。由液壓系統圖知液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，取其壓力損失為，則快退時泵的工作壓力為這是低壓大流量泵的工作壓力。(2)液壓泵的流量 由液壓系統圖知，快進時流量最大，其值為9L/min，若取系統泄漏系數K=1.2，則兩泵的總流量為最小流量在工進時，其值為55L則 為保證工進時系統壓力比較穩定，應該考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為L/min，所以高壓小流量液壓泵的流量規格最小應為L/min。根據壓力和流量的數值查閱產品樣本，本方案確定選用YB-D32/4型雙聯葉片泵。(3)選擇電動機 系統最大功率出現在快退工況，其數

12、值如下式計算式中泵的總效率，取。根據以上計算結果，査電動機產品目錄，選Y112M-6型異步電動機，轉速為1000r/min，功率為2.2kw。4.2 閥類元件及輔助元件的選擇根據系統的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規格（見下表）序號元件名稱通過最大流量/(L/min)規格型號公稱流量/(L/min)公稱壓力/Mpa1雙聯葉片泵-YB-D50/432/4102三位五通電液換向閥7635DY-100B1003行程閥7622C-100BH1004調速閥1Q-D6B-30.053105單向閥76A-F20D100206單向閥32A-F10D40207液控順序閥32X

13、Y-63B638背壓閥1P-D6B209溢流閥Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器50XU-501005012壓力表開關-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D1002014壓力繼電器-DP-63B-104.3 油管的選擇(1)油管類型的選擇 系統的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝配，使用軟管油路。(2)油管尺寸的確定 吸油管式中q 為通過油管的最大流量V-2.5 m-5 m/s。代入數據后，查手冊吸油管選用502.5（外徑50 m m，內徑2.5 m1.6，281.6的10號冷拔無縫鋼管。(3)油管壁厚 4.4 油箱容量的確定油箱容量可按經驗公式估算，

14、取 根據液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），取油箱容量為315L油箱公稱容量JB/T7938-1995（L）463.1025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300第5章 液壓缸的結構設計5.1 為滿足本題目中液壓系統 快進工進快退的使用要求，選用雙作用單桿活塞缸。1）液壓缸的組成：液壓缸的結構基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。2）液壓缸組件的連接方式：缸筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結構簡單，容易加工，也易拆卸，故采用法蘭連接，缸筒與缸底的連接形

15、式也用法蘭連接。活塞桿與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結構簡單，安裝方便可靠。活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導套的結構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 3）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封 圈。4）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產生機械碰撞。為防止此現象的發生，在行程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環狀間隙節流緩沖裝置，三角槽式節流緩沖裝置，可調緩沖裝置。5）液

16、壓缸排氣裝置 對于速度穩定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。6）密封裝置的選擇選0形密封圈，因為其具有良好的密封性能，且結構緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜等優點。 液壓缸設計需要注意的事項 1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態下承受最大負載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統中需有相應措施。 3）根據主機的工作要求和結構設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結構需根據推薦結構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。

17、液壓缸主要零件的材料和技術要求 1）缸體 材料-灰鑄鐵: HT200,HT350。 粗糙度-液壓缸內圓柱表面粗糙度為 技術要求：a內徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）缸蓋 材料-35鋼 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于分析： 缸體組件有與活塞組件構成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度，以承受活塞頻繁的往復摩擦，保證活塞密封件的可靠密封，缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料與工作壓力有關，當工作壓力p10Mpa時使用鑄鐵，當工作壓力10Mpap20Mpa時使用鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為3.98 Mpa，故選

18、用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號，40鋼號鍛件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT250. HT 300等灰鑄鐵。 3）活塞 材料-灰鑄鐵：HT300 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內孔與活塞桿的配合可取H8。 4）活塞桿 材料-實心：45鋼，調質處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術要求：a調質2025HRC b活塞與導向套用 的配合，與活塞的連接可用 分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，連接件等 。活塞桿是液壓傳力的主要零件，由于液壓缸被用于不同的條件，因此要求活塞桿能經受壓縮，拉伸，彎曲，振動，沖擊等載荷作用，還必須具有耐磨，

19、耐腐蝕性能，故活塞桿材料可用35號鋼，45號鋼或無縫鋼管做成實心桿或空心桿 ，為提高耐磨和防銹能力，可在活塞桿表面鍍鉻并拋光，活塞材料通常采用鋼. 耐磨鑄鐵，有時也用黃銅或鋁合金。 5）導向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑D內孔的同軸度不大于內孔公差之半分析：導向套按材料分為金屬型和非金屬型兩種，金屬型一般選用摩擦系數小耐磨好的青銅材料制造，非金屬型導向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。 液壓缸主要尺寸的計算液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內徑D，活塞桿直徑d，液壓缸筒的長度L，1）液壓缸內徑D的計算，根

20、據最大負載和選取的工作壓力來確定內徑D=53mm，2）活塞桿直徑d的計算在前面的計算中已經確定d= mm，3）液壓缸筒長度L的計算液壓缸筒長度L由活塞最大行程l，活塞寬度B，活塞桿導向長度H和有特殊要求的其他長度確定。查手冊選取活塞行程L=250 mm1.0）d，選B=88 mm1.0）d，選H=0.8 d=34 mm，且液壓缸筒長度不超過內徑530 mm的20倍，綜上所述，得液壓缸筒長度L= 900mm。6）液壓缸參數的計算液壓缸的結構參數，主要包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度1）壁厚的計算查表取缸筒外徑為134 mm，則壁厚= mm2）液壓缸油口直徑在計算則液壓缸油口直徑應根據活塞最高運動速度V 和油口最高液流速度Vo=而定D