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1、目录一 前言11.1课程设计的目的：11.2课程设计题目：11.3课程设计主要完成的主要内容：1二 工况分析22.1负载分析22.2运动分析5三 确定液压缸的参数63.1初选液压缸的工作压力63.2 确定液压缸尺寸73.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值83.4绘制液压缸工况图10四 拟定液压系统图114.1选择液压回路114.2 液压原理图12五 选择液压元件145.1 选择液压泵和驱动电机145.2 选择控制元件155.3 选用辅助元件15六 液压系统性能验算176.1 油路中的压力损失176.2液压系统的效率186.3 液压系统的发热温升验算19七 液压缸的设计与计算20
2、7.1 计算液压缸的结构尺寸20总结23参考文献24一 前言 有一点点数据错误，要高分画图很重要1.1课程设计的目的：液压传动与控制课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完流体力学与液压传动课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；掌握系统方案设计的一般方法；正确表达设计思想的方
3、法和能力；综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.2课程设计题目：设计一台专用卧式铣床的液压系统，要求液压系统完成“快进工进快退停止”的工作循环。已知：铣削阻力最大为10000N，工作台、工件和夹具的总重量为5500N，工作台快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进、快退速度为4.5m/min，工进速度为601000mm/min，加、减速时间为0.05s，工作台采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。1.3课程设计主要完成的主要内容：1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越
4、先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济；2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考；4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后；5.液压传动课程设计要求学生完成以下工作：(1) 液压系统原理图1张；(2) 部件工作图和零件工作图若干张；(3) 设计计算说明书1份二 工况分析工况分析就是分析液压执行元件在工作工程中速度和负
5、载的变化规律，求出工作循环中各动作阶段的负载和速度的大小，并绘制负载图和速度图。从这两图中可明显看出最大负载和最大速度值及二者所在的工况。这是确定系统的性能参数和执行元件的结构参数（结构尺寸）的主要依据。（a） 工况循环图2.1负载分析 在负载分析中，先不考虑回油腔的背压力。因工作部件是水平放置的，重力的水平的分力为零，在运动过程的力有轴向切削力、导轨摩擦力、惯性力三种。导轨的正压力等于动力部件的重力。（1）工作负载 FL ： FL=10000N（2）摩擦负载 Ff ： fd=0.1 fs=0.2静摩擦负载： Ffs = Fn fs=55000.2=1100N动摩擦负载： Ffd = Fnfd
6、=55000.1=550N（3）惯性阻力Fm： Fm= 同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力（作为内负载阻力，考虑计入液压缸的机械效率，取液压缸的机械效m=0.9），工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表2.1中，负载循环图如图2-1所示。表2.1液压缸在各阶段的负载F和缸的推力F工况负载组成负载值F液压缸推力F、=F/m起动F=Ffs1100N1222.2N加速F=Ffd +Fm1391.8N1546.4N快进F=Ffd550N611.1N工进F= Ffd+ FL10550N11722N反向起动F=Ffs1100N1222.2N加速F= Ffd + Fm1391.8N1546.4N快退F=F
7、fd550N611.1N注：m缸的机械效率，取m=0.9图:2.1：负载循环图2.2运动分析图2.2：速度循环图三 确定液压缸的参数3.1初选液压缸的工作压力执行元件的参数确定表(3.1)不同负载条件下的工作压力负载F/N50000液压缸的工作压力/MPa0.811.522.53344557表（3.2）各类机械常用的工作压力 设备类型机床农业机械、小型工程机械、工程机械中的辅助机构、船舶机构压力机重型机械、起重运输机械、船舶起货机、大中型挖掘机磨床车、镗、铣组合机床拉床龙门刨床工作压力/MPa0.8224351010162032由表（3.2）选取工作压力P=3.0MPa表（3.3）液压系统中背
8、压力的经验数据表回路特点背压力 P2/Pa进口调速（进口调速，回油腔装背压阀（出口调速（闭式回路，带补油辅助泵工作压力超过25 MPa的高压系统采用内曲线液压马达3.2 确定液压缸尺寸3.2.1液压缸内径与活塞直径由于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（A1=2A2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止车铣时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表上章（2.4）选择背压为P2=0.5MPa。工进时液压缸的推力公式为： F/m =P1A1-P2A2= P1A1-P2A2式中： F负载力 P1液压缸无杆腔压力P2液压缸有杆腔压力A1液压缸无杆腔有效作
9、用面积A2=液压缸有杆腔有效作用面积m液压缸机械效率根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积A1 为：A1 10-6=10550（3.0- ）0.9106=4.2810-3 m2D= 73.9 mm由于液压缸采用差动连接，故：按GB/T2348-2001将直径元整成就进标准值D=80mm d=56 mm根据整圆后的液压缸内径和活塞杆直径，可得到液压缸有杆腔和无杆腔的实际工作有效面积：A1=D2/4=50.26cm2A2=(D2-d2)/4=26cm23.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值 根据液压缸的负载循环图及液压缸的有效工作面积，可以计算出液压缸在工作循环各个阶段的压力、流
10、量和功率。当液压缸做差动连接快进时，由于管路中有压力损失，液压缸有杆腔的压力必须大于无杆腔中的压力，此处选管路压力损失 =0.5MP,则有杆腔压力为P1= P2+= P1+0.5。液压缸工进时回油腔中的被压P2=0.5MPa，快退时回油腔中背压为P1=0.5MP。表3.3 液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量输入功率计算公式快进启动1222.201.07-加速1546.4P=0.51.21-恒速611.10.8110.680.14工进117220.52.385.240.21快退启动1222.200.46-加速1546.40
11、.51.53-恒速611.11.1713.250.263.4绘制液压缸工况图根据上述液压缸中各个阶段的压力、流量和功率的计算结果，可绘制液压缸的工况图。图3.1液压缸工况图 四 拟定液压系统图4.1选择液压回路(1)选择油源形式由工况图（3.1）可知，该液压系统在快进和快退时，所需要的流量比较大，而且比较相近，在工进时所需流量较小，所以从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。但前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速运动，最后确定选用双联定量叶片泵方案。(2)选择调速回路由工况图（3.2
12、）可知，这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止铣完工件时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。 (3)速度换接回路由于快进和工进之间速度需要换接，但换接的位置要求不高，故快进时采用在回油路加二位三通电磁换向阀和与在进油路上的调速阀上并联一个二位二通电磁换向阀实现差动连接。该连接方式能在不增加液压泵流量的情况下提高液压元件的运动速度，实现速度的平稳接换。4.2 液压原理图图4.1液压系统原理图1定量叶片泵 2背压阀 3溢流阀 4三位四通电磁换向阀5二位二通电磁换向阀
13、 6调速阀 7二位三通电磁换向阀 8液压缸 9滤油器系统各个阶段的工作状态：1.快进按下启动按钮，电磁铁2YA和电磁铁3YA得电，电磁铁4YA不得电（入如图所示状态），此时从液压缸右腔流出来的油液经油管路又流回液压缸左腔，形成差动连接。油路：定量泵1换向阀4（左位）换向阀5（右位）液压缸左腔液压缸右腔换向阀7（左位）液压缸左缸(形成差动连接)2工进当铣刀运动到预定的位置时，电磁铁3YA与电磁阀4YA将会得电，换向阀5与换向阀7则自动换向，此时系统的压力上升，速度降低。油路：定量泵1换向阀4（左位）调速阀6液压缸8换向阀7（右位）换向阀4（左位）背压阀2油箱3.快退当铣刀完成工进，运动到预定的位置时，电磁铁1YA与电磁铁3YA得电，换向阀4与换向阀5自动换向，此时系统的油压又减低，速度增加。油路：定量泵1换向阀4（右位）换向阀7（右位）液压缸
