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1、 .机电工程学院液压与气压传动课程设计说 明 书课题名称： 专用钻床的液压系统设计 学生姓名： 蒋诗阳 学号： 20100607208 专 业： 机械设计制造及其自动化 班级： 10机电2 成 绩： 指导教师签字： 2013年6月20日目 录1 设计题目及其要求. 12工况分析 2.1动作要求分析.1 2.2负载分析.2 2.3负载图和速度图的绘制.5 2.4液压缸主要参数确定.63 液压系统设计设计 3.1液压系统图的拟定.10 3.2液压系统的工作原理.12 3.3液压元件的选择.134 验算性能完成设计 .165总结.20word教育资料设计内容计算说明结论题目及要求动作要求分析一，设计
2、题目及要求：试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环已知：切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为t=0.2sec,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=0.2,Fd=0.1二，工况分析2.1动作要求分析根据主机动作要求画出动作循环图如图1-1图1-1 动作循环图设计内容计算说明结论工作负载摩擦负载惯性负载2.2负载分析（1）工作负载：工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载
3、。 FL=13412N（2）摩擦负载： 摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。静摩擦负载 Ffs=fsG = (0.2*5390)=1078N动摩擦负载 Ffd=fdG = (0.1*5390)=539N（3） 惯性负载： 惯性负载是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。 加速 Fa1 = m*a1=(5390/9.81)*(0.075/0.2)=206.04N 减速 Fa2 = m*a2=(5390/9.81)*(0.074/0.2)=203.29NFL=13412NFfs=1078NFFfd=539NFa1
4、 = 206.04N Fa2=203.29N 设计内容计算说明结论 制动 Fa3 = m*a3 =(5390/9.81)*(0.001/0.2)=2.75N反向加速 Fa4 = Fa1 = 206.04N反向制动 Fa5 = Fa4 =206.04N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦里的影响，并设液压缸的机械效率m=0.85，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表工况计算公式总负载 F/N缸推力 F/N启动Ffs10781268.23加速Ffd + Fa1745846.47快进Ffd539634.12减速Ffd - Fa2336395.29工进FL + Ffd1395116412.
5、94制动FL+Ffd Fa313948.2516409.7反向加速-Ffd - Fa4745.04876.52快退-Ffd 539634.12制动-Ffd+ Fa5332.96391.72Fa3=2.75NFa4=206.04N设计内容计算说明结论负载图和速度图的绘制液压缸主要参数确定初选液压缸的工作压力液压缸尺寸活塞杆稳定性校核流量计算压力计算功率计算工况图2.3负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的各个阶段的速度，由于行程是400mm，设定快进时的行程L1=300mm，工进时的行程L2=100mm。可绘出负载图（F-l）和速度图（v-l），见图1-2a、b。横坐标以上为液压缸活塞前进
6、时的曲线，以下为液压缸退回时的曲线。 1-2a,b2.4、液压缸主要参数确定（1）、初选液压缸的工作压力 按负载大小根据表2选择液压缸工作压力表2 按负载选择执行元件工作压力根据最大负载F=19412N, 初选液压缸的工作压力为3MPa（2）、计算液压缸尺寸 按最大负载Fmax计算缸筒面积A得计算缸筒内径D得 按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。表3 液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T23481993） mm按标准取D = 90mm(壁厚5mm，单重11.17kg/m)根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d，于是有 D2/(D2-d2) =1.3
7、 d=43.23mm按标准取 d = 45mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔的面积 A1=1/4 *D2 = 1/4*92=63.59cm2有杆腔的面积 A2=1/4 *(D2-d2) = 1/4*(92-4.52) =47.69cm2（3 ）活塞杆稳定性校核 活塞杆的总行程为400 mm , 而活塞杆的直径为45mm , l/d =400/45=8.8910 不用稳定性校核（4） 、计算液压缸流量、压力和功率1） 流量计算2）压力计算 3）功率计算4、绘制工况图 工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。 由表绘制液压缸的工况图如图3所示。图3 液压缸的工况图t(s)p(MPa)2
8、.580.40.13q(L/min)21.47.153.1t(s)P(W)47.7t(s)46.4133.3快进工进快退3MPaD=83mmA1=63.59cm2A2=47.69cm2不用稳定性校核设计内容计算说明结论选用执行元件确定供油方式调速方式选择速度换接选择换向方式选择快进工进快退液压泵压力所需液压泵流量选用液压泵选用电动机标准件油管油箱压力损失验算沿程压力损失Pf回油沿程压力损失总沿程压力损失局部压力损失Pr总压力损失p调定压力的确定系统温升验算总结 三，液压系统设计 3.1、液压系统图的拟定 1、选用执行元件 由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。根据快进和快退速度相等
9、的要求，拟定在快进时采用差动连接，因此应使无杆腔有效面积为有杆腔有效面积的两倍。 2、确定供油方式 由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；而在工进时所需流量较小，但持续时间较长。因此从提高系统效率，节省能源的角度考虑，系统供油方式不宜采用单个定量泵，而宜采用双泵或变量泵。因此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油方式。 3、调速方式选择 由工况图可知，快进和快退时有速度要求，因此在有杆腔油口处统一采用调速阀调速。工进时速度低，考虑到系统负载变化小，所以采用调速阀进油节流调速回路。 4、速度换接选择 快进和工进之间速度需要换接，为便于对换接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通行程阀来实现速度的换接。另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动回路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。 5、换向方式选择 采用三位五通电磁阀进行换向，以
