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1、 本科课程设计本科课程设计本科课程设计本科课程设计（论文论文论文论文） 题目 机电液综合设计与实验 学 院 机械工程学院 年 级 07 专 业 机械工程及自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 论文提交日期 2010 年 1 月 5 日 目录 1 1 1 1 任任任任 务务务务 书书书书 1.11.11.11.1 实验目的实验目的实验目的实验目的 1.21.21.21.2 实验任务实验任务实验任务实验任务 2 2 2 2 液压传动系统的液压传动系统的液压传动系统的液压传动系统的设计计算及元件选型设计计算及元件选型设计计算及元件选型设计计算及元件选型 2.1 2.1 2.1 2.1 选用选用
2、选用选用液压元件液压元件液压元件液压元件 2.22.22.22.2 计算和选择液压元件计算和选择液压元件计算和选择液压元件计算和选择液压元件 3 3 3 3 液压缸的设计计算液压缸的设计计算液压缸的设计计算液压缸的设计计算 3.13.13.13.1 液压缸主要零件的材料液压缸主要零件的材料液压缸主要零件的材料液压缸主要零件的材料 3.23.23.23.2 液压缸的内径液压缸的内径液压缸的内径液压缸的内径 D D D D 和活塞杆直径和活塞杆直径和活塞杆直径和活塞杆直径 d d d d 的计算的计算的计算的计算 3.3 3.3 3.3 3.3 液压缸壁厚的计算液压缸壁厚的计算液压缸壁厚的计算液压
3、缸壁厚的计算 3.4 3.4 3.4 3.4 校核校核校核校核 d d d d 3.5 3.5 3.5 3.5 缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓 d d d d3 3 3 3 的计算的计算的计算的计算 3.6 3.6 3.6 3.6 缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算 3.73.73.73.7 活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算 4 4 4 4 实验安装及调试实验安装及调试实验安装及调试实验安装及调试
4、 4.1 4.1 4.1 4.1 电器控制系统的设计电器控制系统的设计电器控制系统的设计电器控制系统的设计 4.2 4.2 4.2 4.2 基本工作基本工作基本工作基本工作过程过程过程过程 5 5 5 5 心得体会心得体会心得体会心得体会 参考文献参考文献参考文献参考文献 附录附录附录附录 1 任 务 书 1 1 1 11 1 1 1 实验目的实验目的实验目的实验目的： 1. 熟悉、了解本实验台的组成 2. 掌握常见典型液压回路的设计、安装及调试 3. 掌握继电器控制电路的设计；PLC 控制程序的设计、安装及调试 4. 培养学生综合运用机械、液压、电气等知识及设计、安装调试等综合技能 1 1
5、1 12 2 2 2 实验任务实验任务实验任务实验任务 （一一一一）机械动作要求机械动作要求机械动作要求机械动作要求 工 进 50 快 退 （二二二二）设计参数设计参数设计参数设计参数 工作是最大负载 F=3000N;液压缸工作压力为 P1=1.5M;快进、快退速度 V 快=5m/min;工进速度 V=0.8m/min;油缸内径与活塞杆直径比 d/D=0.75;回油腔背压P2=0.5Mpa;油路压力损失P=0.3Mpa;Qmin=0.2L/min。 （三三三三）设计内容设计内容设计内容设计内容 （1）绘制液压缸总图和绘制端盖零件图 （2）液压泵及匹配的电动机选择 （3）液压元件的选择 （4）按
6、规定机械动作要求，设计液压传动系统原理图，设计电器控制系统 （5）液压传动装置的安装及电气控制系统的链接 （6）调试 2 液压传动系统的设计 2.1 2.1 2.1 2.1 选用选用选用选用液压元件如下表液压元件如下表液压元件如下表液压元件如下表 2 2 2 2- - - -1 1 1 1： 表 2-1 序 号 名 称 型 号 数 量 1 二位二通电磁换向阀 22D-10B 220V 2 图 1-1 2 二位三通电磁换向阀 23D-10B 220V 1 3 二位四通电磁换向阀 24D-10B 220V 1 4 三位四通电磁换向阀 34D-10B 220V 2 5 先导式溢流阀 Y-10B 1
7、6 调速阀 Q-10B 2 7 单向阀 I-10B 2 8 先导式减压阀 J-10B 1 9 压力继电器 DP-63B 1 10 可调节流器 L-10B 1 11 压力表 K1-3B 2 根据动作要求和提供的元件，设计液压传动系统，其工作情况由表 2-2 所示 油路中用到的上述提供的元器件有：二位二通电磁换向阀、调速阀、先导式溢流阀、三位四通电磁换向阀。 表 2-2 动作名称 电磁铁工作状态 2DT 3DT 1DT 快进 + - + 工进 + - - 快退 - + + 强退 - + + 2.22.22.22.2 计算和选择液压元件计算和选择液压元件计算和选择液压元件计算和选择液压元件 （1）确
8、定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率 (1) 计算液压泵的最大工作压力 液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=1.5MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失p=0.3Mpa，则小流量泵的最 高工作压力估算为: ()MPa8 . 1MPa3 . 05 . 1e11p=+=+pppp （2.1） (2) (2) (2) (2) 计算液压泵的流量计算液压泵的流量计算液压泵的流量计算液压泵的流量 油源向液压缸输入的最大流量为： min/12.2510005808014. 325. 0Lxxxxxq
9、=所以泵的流量 ： qvq 共进时的流量为: qgmin/02. 410008 . 0808014. 325. 0Lxxxxx= (3) (3) (3) (3) 确定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率确定液压泵的规格和电动机功率 据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最 后确定选取 CB-C 外齿合单级齿轮泵。泵的排量为 32mL/r，当液压泵的转速 np=940r/min 时，其理论流量分别为 31L/min，若取液压泵容积效率v=0.9， 则液压泵的实际输出流量为: q=30L/minx0.9=27L/min 由于液压缸在
10、快进时输入功率最大，若取液压泵总效率p=0.8，这时液 压泵的驱动电动机功率为 63 pp 3 p1.8 1025.12 10KW0.942KW60 0.8 10p qP=（2.2） 根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的 Y100L6 型电动机，其额 定功率为 1.5KW，额定转速为 940r/min。 ( ( ( (4 4 4 4) ) ) ) 确定其它元件及辅件确定其它元件及辅件确定其它元件及辅件确定其它元件及辅件 （1）确定确定确定确定阀类元件及辅件阀类元件及辅件阀类元件及辅件阀类元件及辅件 根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，阅产 品样本，选出的阀类元件和辅件规格
11、如表 2-3 所列。 表 2-3 序 号 元件名称 通过的最 大流量 q/L/min 规格 型号 额定流 量 qn/L/min 额定压 力 Pn/MPa 额定压降 Pn/MPa 1 外齿合单级 齿轮泵 CB-C 10 4 调速阀 0.708mm,满足要求。 3.4 3.4 3.4 3.4 校核校核校核校核 d d d d 4 Fd (3.5) = /1.4=357Mpa 式中：F- 最大负载（N） 据式 1.5 计算得 d3.2mm 上述计算得 d=45mm3.2mm,所以满足要求。 3.5 3.5 3.5 3.5 缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓缸盖固定螺栓 d d d d3 3 3 3
12、 的计算的计算的计算的计算 5.23 KFdZ (3.6) 式中：F-液压缸负载 K-螺纹拧紧系数，K=1.121.5 Z-固定螺栓个数 -螺栓许用应力，= 3/(1.222.5), 3 为材料的屈服点为 355Mpa 其中负载为 3000N，宁紧系数取 1.5，螺栓个数取六个，根据式1.6 计算得： d32.46mm,选取 M10 的螺栓。 3.6 3.6 3.6 3.6 缸体与缸盖采用螺缸体与缸盖采用螺缸体与缸盖采用螺缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算纹连接时的计算纹连接时的计算纹连接时的计算 缸体螺纹处的拉应力： (d12-D2)4KF= (3.7) 螺纹处的切应力为: 10 0.2(d13
13、-D3)K KFd= （3.8） 23* 2n=+ x (3.9) 式中：-螺纹处的拉应力（pa） K-螺纹拧紧系数， 静载荷时， 取 K=1.251.5； 动载荷时，取 K=2.54,(取 K=3) K1-螺纹内摩擦系数， （取 K1=0.12） d0-螺纹外径 m （d0=82mm） d1-螺纹内径 m (d1=80mm) D-液压缸内径 m (D=62mm) -螺纹外的切应力 pa -螺纹材料的许用应力 pa =s/n s-螺纹材料的屈服点 pa （s=355Mpa） n-安全系数 （n=2） n-合成应力（pa） F-缸体螺纹处所受到的拉力（N） 将各参数带入式 1.7、1.8、1.9 得： =6.74Mpa =1.86Mpa n =7.47Mpa =175Mpa 所以n =7.47Mpa =175Mpa,其螺纹联接符合要求。 3.73.73.73.7 活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算 螺纹连接：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。 活塞杆危险截面处的拉应力： 1124KFd= （3.10） 切应力为： 311
