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1、word目录一、设计任务41、课程设计题目42、课程设计任务5二、液压回路工况分析61、导程摩擦阻力62、惯性力63、工作负载74、液压缸密封摩擦阻力7三、液压系统主要参数计算101、预选系统设计压力102、计算液压缸主要结构尺寸103、单个液压缸需求的最大流量124、其他工作阶段的压力、流量和功率12四、制定方案，拟定液压系统图131、制定液压回路方案132、合成液压系统图143、选择液压系统的元件和辅件16(1)液压泵的选择16(2)控制元件的选择17五、液压缸设计 1、液压缸结构的拟定.18 2、液压缸主要几何尺寸的计算.19 3、液压缸的结构图.20六、设计总结.22七、参考文献一、设
2、计任务1、课程设计题目某厂欲自行设计制造一台专用车床，用于压缩机连杆两端长轴颈的车削加工。根据加工工件尺寸较长的特点，拟采用的加工工艺方案为：工件固定，刀具旋转并进给。车床主要由床身布有相互平行的V形导轨和平导轨各一条(见图1-1)和左右两个车削动力头组成，其总体布局如图2-2所示。工件装夹于床身中部。两个独立的动力头，通过机械传动带动主轴与刀具旋转实现车床的主运动；进给运动要求采用液压缸实现，即在床身上安装两个液压缸，使其活塞杆与各动力头下部相连，通过液压缸往复运动驱动动力头实现车床的进给运动。车床加工工件时，车削动力头的进给工作循环为：快进工进快退停止。：移动部件重约是G15kN；各车削动
3、力头的最大切削进给抗力(轴向力)估值为Fe10kN;主切削力(切向力)Fz35kN。要求动力头的快速进、退速度相等，V1=Vmax=3m/min；工进速度无级调整X围为V2=0.021m/min.导轨的静、动摩擦因数分别为fs=0.2;fd=0.1。(2)配置执行元件根据车床的总体布局与技术要求，选择缸筒固定的单杆活塞缸作为驱动车削动力头实现进给运动的液压执行元件。(3)工况分析由于动力头的快速进退与工作进给阶段的速度已给定，不必进展运动分析。故仅对液压缸作动力分析，即通过分析计算，确定液压缸总的最大外负载。 液压缸的受力简图如图1-2所示。图1-1 车床总体布局示意图1，8一车削动力头；2，
4、7一主轴；3，6一连杆轴颈；4一夹具；5一工件(连杆)；9一导轨；10一床身图1-2 车床液压缸受力分析计算参数类别参数值参数类别参数值最大行程轴向载荷Fe=10KN工进速度X围轴向载荷Fz=35KN快进，快退速度3m/min动摩擦系数移动部件重G=15KN静摩擦系数题目要求：1. 驱动装置：双作用单出杆活塞缸，头部用间隙式缓冲，尾部用可调缓冲。2. 安装方式：缸前，后盖采用法兰连接，用切向支座与机架固定，活塞杆移动。3. 控制方式：用行程阀快进与工进速度的换接。设计要求：1. 进展工况分析与计算，绘制工况图包括速度图与负载图。2. 拟定液压系统原理图，选择标准液压元件，绘制电磁铁动作循环表。
5、3. 进展液压缸设计计算，图纸绘制。上交材料：1. 设计说明书一份。2. 液压系统原理图一X。3. 液压缸装配图与局部零件图一套。二、液压回路工况分析1、导程摩擦阻力车床工进阶段的导轨受力见图2-2，取摩擦因数fd=1，可算得动摩擦阻力为图2-1 车床导轨受力分析简图车床空载快速进退阶段启动时，导轨受静摩擦阻力作用，区静摩擦因数=0.2，算得加速阶段和恒速阶段的动摩擦阻力为2、惯性力取速度变化量，启动时间。算得故惯性力3、工作负载液压缸拖动车削动力头进给时的工作负载为切削抗力，。4、液压缸密封摩擦阻力作用于液压缸活塞上密封阻力，用下式估算式中-液压缸机械效率，。取，算得启动时得静密封摩擦阻力恒
6、速时的动密封摩擦阻力估取为静密封摩擦阻力的30%，即，即。将上述计算过程综合后得到的各工作阶段的液压缸外负载结果列于表2-1和2-2，液压缸的负载循环图、速度循环图见图2。表2-1 车削动力头液压缸外负载计算结果工况外负载F/N计算公式结果快进启动4621加速2264恒速2111工进16336表2-2 车削动力头液压缸外负载计算结果工况外负载F/N计算公式结果快退启动4621加速2264恒速2111启动快进减速工进制动制动快退反向启动FOXX909图2 液压缸的负载循环图、速度循环图由表2-1和表2-2可以看出，最大负载出现在工进阶段 ，其最大值为.三、液压系统主要参数计算1、预选系统设计压力
7、本车床属于半精加工机床，负载最大时为慢速工进阶段，其他工况时载荷都不大，参考表31表31 按主机类型选择设计压力主机类型设计压力/MPa说明机床精加工机床0.82当压力超过32MPa时，称为超高压压力半精加工机床35龙门刨床28拉床810农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构1016液压机、大中型挖掘机、重型机械、起重运输机械2022地址机械、冶金机械、铁道车辆维护机械、各类液压机具等25100预选液压缸的设计压力。2、计算液压缸主要结构尺寸为了满足动力头快速进退速度相等的要求并减小液压泵的流量，将缸的无杆腔作为主公作腔，并在快进时差动连接，如此液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积与应满足,即活塞
8、杆直径d和液压缸内径D间应满足d=0.71D。为了提高动力头的工作平稳性，给液压缸设置一定回油背压。表32 液压执行元件的背压力系统类型背压力/MPa中低压系统简单系统和一般轻载节流调速系统回油带背压阀回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时设补油泵的闭式系统高压系统初算时忽略不计参考表表32，暂取背压0.3MPa，上已取液压缸机械效率，如此可算得液压缸无杆腔的有效面积从而得液压缸内径按GB/T 2348-1993，将液压缸内径圆整为。因，故活塞杆直径为按GB/T 2348-1993，将活塞杆直径圆整为.如此液压缸有效实际面积为由于动力头的最低工进速度很低，故需按 式3-1对缸的结构尺寸进展检验
9、：将调速阀的最小稳定流量和活塞最小进给速度代入式31，算得结果明确活塞面积可满足最低稳定速度的要求。差动连接快进时，液压缸有杆腔压力必须大于无杆腔压力，其差值估取，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时；另外，取快退时的回油压力损失为0.6MPa。从而算得液压缸在工进阶段的实际工作压力它正是系统工作循环中的最高压力。由于3、单个液压缸需求的最大流量液压缸最大流量发生在快退阶段，算得单个液压缸的最大流量为4、其他工作阶段的压力、流量和功率其他由下表可见，快退阶段工作时，输入功率最大，其值为.工作阶段计算公式负载F/N回油腔压力工作腔压力单缸输入流量输入功率快进启动4621加速2264恒速21112
10、17工进163366.35318快退启动4621加速2264恒速2111352四、制定方案，拟定液压系统图1、制定液压回路方案a 调速方式与油源方案。考虑到切削进给传动功率不是很大，低速时稳定性要求较高；加工期间负载变化较大，故采用限压式变量阀供油和调速阀联合的容积节流调速方案，且快进时液压缸差动，以满足系统高压小流量和低压大流量的工况特点，从而提高系统效率，实现节能，调速阀设置在进油路上，通过调节通流面积实现液压缸与其拖动的车削动力头的车削进给调速度大小；通过分别调整两个调速阀可使两个车削动力头获得较高同步精度。b 方向控制方案。由于系统流量不是太大，应当选用三位五通“O形中位机能的电磁换向
11、阀作主换向阀；本机床加工的轴颈长度尺寸无特殊精度要求，故采用行程控制即活动挡块压下电器行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电来实现自动换向和速度换接。通过两个电磁铁换向阀的通断组合，可实现两个车削动力头的独立调节。在调整一个时，另一个应停止。c 速度换接方案。快进和和工进的速度换接由二位二通行程阀和远控顺序阀实现，以简化油路，提高换接精度。工进时进右路和回油路的隔离采用单向阀实现。d 背压与安全保护。为了提高液压缸与其驱动的车削动力头的运动平稳性，在液压缸工进时的回油路上设置一溢流阀，以使液压缸在一定的背压下运行。为了保证整个系统的安全，在泵出口并联一溢流阀，用于防止过载。e 辅助回路方案。在液压
12、泵入口设置吸油过滤器，以保证油液的清洁度；在液压泵出口设置压力表与多点压力表开关以便于个压力阀调压时的压力观测。2、合成液压系统图将上述各液压回路方案进展综合即可组成专用车床的液压系统原理图，图中附表是电磁铁与行程阀的状态表。以左侧动力头与液压缸21为例说明其工作原理。a 快进 按下启动按钮，电磁铁1YA通电使换向阀13切换至左位。由于快进时负荷较小，系统压力不高，故顺序阀9关闭，变量泵2输出最大流量。此时，液压缸21为差动连接，动力头快进。西戎的油液流动路线如下。进油路：变量泵2换向阀13左位行程阀19下位液压缸21无杆腔。回油路：液压缸21有杆腔换向阀13左位单向阀11行程阀19下位液压缸21无杆腔。b 工进 当动力头快速前进到预定位置时，动力头侧面的活动挡块压下行程阀19，动力头开始车削工件。此时系统压力升高，在顺序阀9打开的同时，限压式变量泵2自动减小其输出流量，以便与调速阀
