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1、目录1设计流程图2 2设计依据2 3工况分析33.1外负载33.2阻力负载34初步确定油缸参数，绘制工况图64.1初选油缸的工作压力64.2计算油缸尺寸64.3油缸各工况的压力、流量、功率的计算7 5确定液压系统方案和拟订液压系统原理图105.1确定油源及调速方式105.2选择基本回路106选择液压元气件136.1液压泵的选择136.2阀类原气件及辅助元气件的选择14 7验算液压系统性能 17、设计流程图液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程F面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。二、设计依据：设计一台专用铣床的液压系统，铣头驱动电机的功率N=7.5KW，铣刀 直径为D=1
2、00mm，转速为n=300rpm，若工作台重量400kg，工件及夹 具最大重量为150kg,工作台总行程L=400mm，工进为100mm，快退, 快进速度为5m/min，工进速度为501000mm/min，加速、减速时间 t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2,动摩擦系数fd=0.1。设计此专用铣床液压系统。三、工况分析液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分 析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率 的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数(压力和流 量)的依据。负载分析(一) 外负载1OK)尸1UUU F尸v弍口只/rDnFw=
3、川=4774.65N(二) 阻力负载静摩擦力：Ffj= (G1+G2) fj其中Ffj静摩擦力NG1、G2工作台及工件的重量Nfj静摩擦系数由设计依据可得：Ffj二(G1+G2) fj=(4500+1500)X0.2=1200N动摩擦力Ffd= (G1+G2)fd其中Ffd动摩擦力N fd动摩擦系数同理可得：Ffd二(G1+G2) fd=(4500+1500)X0.1=600N(三) 惯性负载机床工作部件的总质量m二（G1+G2） /g=6000/9.81=611.6kg惯性力 Fm=m a= 匚=1019.37Nm/su0执行元件初速度m/s其中：a执行元件加速度ut执行元件末速度m/s2
4、t执行元件加速时间s因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示:（查液压缸的机械效率为0.96，可计算液压缸各段负载，如下表）工况油缸负载（N）液压缸负载（N）液压缸推力（N）启动F=Ffj12001250加速F=Ffd+Fm1619.371686.84快进F=Ffd600625工进F=Ffd+ Fw5374.655598.60快退F=Ffd600625按上表的数值绘制负载如图所示。对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如下:根抵丨祝负載利以知速度片和宀及行秤S 讦绘制血战图兀速度图.如卜-图图1、F. N圏2斯示:JZ 5J1 GO611 1 ?oo300-iC
5、LtlSZ ttkFTl四、初步确定油缸参数，绘制工况图1、初选油缸的工作压力、由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N,根据下表可得:表按负载选择液压执行元件的工作压力载荷/ (kN)50工作压力(Mpa)=57选系统的工作压力P1=2Mpa。由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用 单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径da0.7D 快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采 用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油 节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2
6、=0.5Mpa。2、计算油缸尺寸可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及活 塞杆直径d计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：F=0.00109=二0.002116=0.0512.= -C S =0.0362在将这些直径按照国标圆整成标准值得：D=0.09m,d=0.07m由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为竺_如-沪)4 =0.0063,4=0.002512。3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算(1)、工进时油缸需要的流量Q工进m3/minQ 工进二 A1 U 工进二28.26X10-4X0.3 = 0.0008m3/m
7、inA1：工进时油压作用的面积m2U工进一工进时油缸的速度mm/min、快进时油缸需要的流量Q快进m3/min差动连接时:Q快进=(A1-A2)U快进= (28.26 -15.7) x 10-4 x 5 = 0.0063m3/minA1、A2分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积m2U快进一油缸快进时的速度mm/min(3) 、快退时油缸需要的流量Q快退，m3/minQ快退二A2 U快退=15.7 x10-4 x 5 = 0.0078m3 / minU快退油缸退回时的速度，mm/min(4) 、工进时油缸的压力p = (F / 耳 + p A ) / A = 1.60 MPa1m221P2为工进时回
8、油腔的背压，上面已经选取为0.5Mpa。(5) 、快进时油缸压力p 二(F /耳 + pA )/( A - A ) = 0.96 MPa 启动m212p 二(F /n + pA ) /( A - A ) = 1.26 MPa 加速m212p 二(F /n + pA )/( A - A ) = 0.86 MPa 快速m212这里：F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。Ap表示管路中压力损失大小，这里我们取值为0.3Mpa。(6) 、快退时油缸压力P =(F / n + PA )/A 二 0.77 MPa 启动m 212P =(F/n + PA )
9、/A 二 1.61MPa加速m 2 1 2P =(F/n + PA )/A 二 1.28MPa快退m 2 1 2F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。P2的值为0.5MPa油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表2所示:表2液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力P / MPa2进油腔压力P / MPa1输入流量q/m3/min输入功率P/kW快进（差动）启动120000.96加速1619P +AP11.26快进6000.860.00630.09工进85800.51.600.00080.021快退启动120000
10、.77加速16190.51.61快退6001.280.00780.166由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示:.6 ：)VG/l:/bC.0Q631260.960.0E1：).( )()!()./ L/r I -1.28l.tl0.3078功率压力流量五、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图（一）确定油源及调速方式由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的 变化情况很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量 泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用回油路调速阀节流调 速方式，并选用开式循环。从工况图中我们可以清楚的看出，在液压系统的工作循环中，液 压缸要求油源提
11、供的流量变化并不是很大，因此工进和快进的过程 中，所需流量差别较小。故我们选用定量单液压泵供油。（二）选择基本回路工作缸1.选择换向回路及速度换接方式由设计依据可以知道，设计过程中不考虑工件夹紧这一工序，并 且从快进到工进时，输入液压缸的流量从6.3L/min降到0.8L/min， 速度变化不是很大，所以采用电磁换向阀来实现速度的换接。压力继 电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换向。同时为了实 现工作台能在任意位置停止，泵不卸载，故电磁阀必须选择0型机 能的三位四通阀，如下图所示：由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用差动连接来实 现快速运动回路，且要求液压缸活塞杆直径d=0
12、.7D。（三）选择调压回路设计过程中，在油源中采用溢流阀来调定系统的工作压力，因此 调压问题基本上已经在油源中解决，无须在另外设置调压系统。这里 的溢流阀同时还能起到安全阀的作用。1、 组合成液压系统图将上面所选的液压基本回路组合在一起，便可得到以下的液压系统 原理图。同时电磁铁的动作顺序表如下：13812wiowll1）、快进进油路：油箱一滤油器油泵2-单向阀3-换向阀4左位一行程阀5左位液压缸8右腔回油路：液压缸8左腔一换向阀4左位一单向阀9行程2）、工进进油路:油箱一滤油器1 一油泵2单向阀3换向阀4左位一调速阀6液压 缸8右腔回油路：液压缸8左腔一换向阀4左位一溢流阀10顺序阀11 一
13、油箱3）、快退进油路：油箱一滤油器1 一油泵2单向阀3换向阀4右位一液压缸8左腔 回油路：液压缸8右腔一单向阀7换向阀4右位一单向阀13油箱图4专用铣床液压系统原理图1-油箱；2-过滤器；3-叶片泵；4-溢流阀；5-三位四通电磁换向阀6单向调速阀；7-两位三通电磁换向阀；&工作缸；9-压力继电器六、选择液压元气件（一）液压泵的选择由以上的设计可以得到，液压缸在整个工作过程中的最大压力是 1.61Mpa，如取进油路上的压力损失为0.4Mpa，则此时液压泵的最 大工作压力是 p =1.61+0.4=2.01Mpa。p由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是7.8L/min，因为系 统较为简单，取泄
14、漏系数k二1.1，则两个液压泵的实际流量应为：lq = l.lx 7.8 L /min = 8.58 L /minp由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入到液压缸 的流量是3.8L/min，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格 最少应为6.8L/mino根据以上的压力和流量的数值查阅机械设计手册，最后选用 YB1-6.3型单叶片液压泵，其排量大小为6.3ml/r，当液压泵的转速为 1450r/min时，该液压泵的理论流量为9.14L/min。取液压泵的容积 效率为耳二0.9，则液压泵的实际流量大小为：vq = 6.3 x 1200 x 0.9/1000 = 6.8L /minp由于由以上的计算过程中，我们知道了液压缸在快退时的输入功 率最大，此时液压泵的
