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1、液压传动课程设计指导书主编：机械电子教研室适用专业：机械设计制造及其自动化上海应用技术学院一、液压传动课程设计的目的、内容和要求（一）液压传动课程设计的目的1、综合运用液压传动课程及其它已修有关课程的知识，进行液压传动系统的设计实践，使 理论和实际密切地结合起来，并使所学理论知识得到进一步的巩固、加深和扩展；2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件的选用和液压回路的设计方法，培养学生分析和 解决生产实际问题的能力，为今后的参加各种生产和科研实践工作打下初步基础；3、通过课程设计，使学生在计算、机械结构设计、运用并熟悉设计资料（包括设计手册、 产品样本、标准和规范）以及进行经验估算等方面进行一次训
2、练。（二）液压传动课程设计内容和要求：1、课题分析包括各种工况及负载分析2、液压传动系统方案的分析和液压原理图的拟定；3、液压系统主要参数的设计计算和元件的选择（如液压泵、电机、液压缸、液压马达及各 种液压控制元件）；4、液压辅助装置（油箱、滤油器、蓄能器、管路等）的计算、设计或选择；5、液压传动系统的验算和校核；6、液压系统图的绘制；7、液压部件装配图、零件图的绘制；8、编写设计计算说明书液压传动课程设计是在液压传动课程之后设置的，通过两周的课程设计可以使学生进一 步掌握液压传动系统设计的一般步骤和方法。掌握液压缸的结构和集成块的设计方法。 本课程设计要求学生完成根据题目规定的设计说明书一篇
3、，液压缸结构装配图1张及集成块 零件图1张，课程设计完成后进行答辩或考核。二、液压传动课程设计各阶段工作及进度液压传动课程设计匕可按下表所列的几个阶段进行：阶段主要内容约占总学时参考比例1、设计准备1）阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要 求，分析设计题目，了解原始数据和工作条件;2）通过调查研究，收集有关资料并进步熟悉课 题；3）阅读本指导书有关内容，明确设计过程，制订 设计进度计划。10%2、液压系统的设计 与计算1）工况分析对主要执行元件的负载要求进行分 析；2）初步确定系统工作压力和执行元件的尺寸；3）计算系统各部分所需压力、流量和功率；4）拟定液压系统原理图；5）确定液压泵规格和电
4、机功率及型号；6）确定各类控制阀；7）确定油箱容量与结构；8）确定滤油器、管道、蓄能器、压力表等辅件的 参数和规格。25%3、液压缸及液压装 置的结构设计（1）液压缸设计1）确定液压缸的结构型式（类型、安装方式、密 封形式、缓冲结构、排气方法等）；2）计算液压缸主要零件的强度和刚度；45%3、液压缸及液压装 置的结构设计3）完成液压缸的装配图和部分零件图；4）选择装配方案；5）绘制部件装配图（阀板或集成块、液压泵与油 箱部件）；6）结构设计强度校核；7）编写零件目录表。（注：根据课程设计时间安 排,在进行结构设计时，液压缸、阀板或集成 块、液压泵装置与油箱部件为三部分可以任选 一部分）。（2）
5、液压集成块设计1）根据液压原理图拟定液压集成块原理图；2）确定各液压元件在集成块上的安装位置，设计 液压集成块；（要求除元件间的连接关系、安 装要求外，还要求表示块上安装的元件及其位 置、钻孔表、各种技术要求）（3）进行危险位置的验算4、编写设计计算说 明书（1）系统校核和编写设计计算说明书；1）课题要求；2）课题分析、负载分析；3）方案论证；4）系统原理图的拟定；5）设计计算及元件选择；6）结构设计要点及必要验算；7）结论。（2）绘制正式的液压原理图；（3）资料整理、准备答辩或考核。10%5、答辩答辩、整改10%必须指出，上述设计步骤中的各项次序不是一成不变的。它与其它设计一样，某些矛盾 在
6、拟定方案时，甚至在完成各种计算设计时尚未显露，而当结构形状和具体尺寸表达在图 纸上时，这些矛盾才会充分暴露出来。故设计时常须作必要的修改，才能逐步完善。因此实 际的设计工作常常是“由主到次” “边计算、边画图、边修改”地逐步反复进行的。三、液压传动课程设计的注意事项（一）液压传动课程设计是学生一项较全面的设计训练，它可以为以后的设计工作打好基 础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精，这样才能在设计思想、 方法和技能等各方面都获得较好的锻炼和提高。（二）液压传动课程设计是在教师指导下由学生独立完成的。教师的主导作用主要在于指 明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题和按设计
7、进度进行阶段审查。学生必须发挥 主观能动性，积极思考问题，分析问题和解决问题，而不应该被动地依赖教师查资料、给数 据、定方案。要学会向书本学习、向社会实践学习、向同学老师学习的方法。（三）设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。设计是一项复杂、细致的工作，任 何设计都不可能是由设计者脱离前人长期积累的资料而凭空想象出来的。熟悉和利用已有资 料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的一个重要保证。善于 掌握和使用各种资料，合理地选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。然 而任何新的设计任务总是有其特定的设计要求和具体工作条件，因而又不能盲目地、机械地 抄袭资料，
8、而必须具体分析，创造性地进行设计，使设计质量和设计能力都获得提高。（四）学生应在教师指导下订好设计进程计划，注意检查和掌握进度，按时保质保量循序 完成设计任务。（五）设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据、结果、参 考资料的来源和出处，以及需要进一步探讨的问题等等，使设计的各方面都做到有理有据, 这对设计的正常进行、阶段自我检查和编写设计计算说明书都是非常必要的。四、液压传动系统的设计和计算（一）课题一推钢机液压传动系统1、课题简介本课题为推钢机液压传动系统的设计和计算。推钢机一般使用在冶金工厂的热轧车间, 其主要功能是将从输送辊道输入的钢锭送到加热炉内进行加热（见图
9、1）。它有三个执行机 构，即一对并联使用的推料缸和一个炉门启闭用的炉门缸。推钢机的一个工作循环分为：推 料缸快速趋近钢锭f推料缸以慢速I推动辊道上的单根钢锭至炉门前f炉门缸开启炉门f 推料缸以慢速II推动炉内炉排上的所有钢锭一齐向前移动一定距离（其中末尾一根钢锭从加 热炉另一端出炉至输出辊道，准备送到轧机轧制）f推料缸快速退回到原始位置f炉门缸将 炉门关闭。炉门缸2、主要参数推料缸：快进速度V =3m/min 慢进速度V =0.20.8m/min快进慢进总工作行程L=1m炉门缸：炉门重量G=15000N 开启速度V=2m/min炉门全部开启的行程L为1m钢锭：炉内钢锭型号和根数由指导教师确定，
10、可参阅下表。型号根数6#304050607080901008#30405060708090100钢锭尺寸如图2所示图2钢锭的尺寸a-钢锭小头边长。a=nX25.4（mm） b钢锭大头边长，b=（n+2）X25.4（mm） h-钢锭的长度,h=1m n-钢锭型号（三）液压传动系统的设计计算及其步骤下面主要以推钢机为例说明液压传动系统设计的一般步骤和方法1、明确设计依据进行工况分析1）明确设计依据分析推钢机的结构工作原理，分析推钢机对其液压系统的要求，主要参数作为设计依据。2）工况分析（1）动作循环分析分析推钢机的工作原理，分别确定推料缸、炉门缸工作循环并分别画出其工作循环图。（2）运动分析：根据
11、推料缸、炉门缸的工作循环，分别确定推料缸、炉门缸在各个阶段所需的行程、速 度和时间列表并绘制速度循环图（vt图或vL图）工步行程速度时间推料缸的单向行程包括快进、慢进I、慢进II三部分，其中慢进II应根据钢锭的尺寸保 证将其全部推入炉内所需的行程。慢进I的行程由辊道长度确定取3545mm。为了保证加 热炉的温度，炉门开启的高度不宜开得过大，应根据钢锭尺寸而定。（3）负载分析：根据推料缸、炉门缸的工作循环，分别确定推料缸、炉门缸在各个阶段所承受的外负载。 画出负载循环图（Ft图或FL图）。液压缸外负载F= 土 F +Ff土 F 土 Fgw f a G式中：土表示正负载和负负载，与运动速度方向一致
12、的负载为负负载。加速时的惯性负载为 正负载，减速时的惯性负载为负负载。F 工作负载。WFf导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力；启动后为动摩擦阻力。F 运动部件速度变化时的惯性负载。aFAvFa = m 一At式中m运动部件总质量。Av 速度的变化量。At发生速度变化的时间。（近似取0.2s）。这里对于推料缸，工作负载F为推钢锭时所需克服的摩擦力。由于两个并联的推料缸 W同时推钢锭如图4所示，钢锭有大小头之分，所以折算到每个推料缸上的最大工作负载可近 似的取总摩擦力的2/3。推钢锭时所需克服摩擦力的摩擦系数可查阅机械设计手册（设慢进 I的摩擦系数为钢与铸铁之间的摩擦系数，慢进II为加热炉内的摩
13、擦系数）。摩擦负载Ff取 最大负载的5%。对于炉门缸，工作负载F为提升炉门所需克服的重力。W图3推料缸推钢锭的工作原理2、确定执行元件的主要参数1）系统工作压力的选定各类液压主机由于性能要求与使用场合不同，其工作压力也各不相同，这是在设计液压 系统时，由设计者选定的。系统压力选得过低，则执行元件的作用面积（或排量）越大，达 到设计速度所需的流量与液压元件的外形尺寸和重量也越大，但对液压元件的制造精度与密 封要求较低。若系统的工作压力选得过高，则反之。故系统压力的选择决定于尺寸限制、成 本、使用可靠性等多方面因素。一般可参考同类型液压主机或根据最大外负载查阅有关手册 初步选择系统工作压力。2）执
14、行元件主要结构尺寸的确定（1）液压缸内径D和活塞杆直径d的确定根据负载循环图中所确定的fmax、快进和快退运动速度和预选定的工作压力。若工作时无杆腔进油，则44 F活塞力平衡方程：P A - P A = MAX1 12 2 耳人人 Fp A - p A - MAX1 22 1 耳mm若有杆腔进油，则式中：P预选定的工作压力p2回油管系阻力损失，一般依据回油管系的元件数和管系阻力损失确定，初步设计时可 根据手册查阅经验值。nm液压缸的机械效率.90.97。4兀D 2A】一液压缸的无杆腔面积液压缸的有杆腔面积A2 -2（或d/D）的比值可由以下方法确定。根据活塞杆受压受拉情况按下表选取活塞杆直径:活塞杆受力情况工作压力p/MPa活塞杆直径d受拉d (0.3 0.5)D受压及拉p 5d - (0.5 0.55)D受压及拉5 p 7d 0.7 D根据往返速度确定在应用往返速比时，所取的往返速度应是所要求的往返速度，用它来计算确定A1A （或Dd）应与后面系统选择的快进、快退回路相符。例如：快进时速度为V,无杆腔进油。快退时速度为v2有杆腔进油。、.vA则往返速比i = 2 =1vA1 2D 2_1D 2 - d 2
