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1、 新疆工程学院 机械工程系新疆工程学院课程设计题目：专用铣床液压系统设计系 部: 机械工程系 专 业: 矿山机电班 级: 矿电11-8（1）班姓 名: 学 号: 2011230134指导 老师: 完成 日期: 2013.7.3 机械工程系课程设计任务书12/13学年下学期 2013年6月30日专 业矿山机电班 级矿电11-8（1）课程名称液压传动设计题目专用铣床液压系统设计指导教师刘克毅起止时间2013.6.252013.7.1周数1周设计地点 D111设计目的：液压系统的设计是整机设计的重要组成部分，主要任务是综合运用前面各章的基础知识，学习液压系统的设计步骤、内容和方法。通过学习，能根据工
2、作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，能进行必要的设计计算，合理的选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验算，为进一步进行液压系统结构设计打下基础。主要内容：1. 熟悉设计任务，明确设计目标。2. 根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。3. 计算各元件的参数并验算。4. 液压元件选型。5. 编制文件，绘制速度，负载图谱。设计进度与要求：1、液压系统图一张。2、设计说明书一份。主要参考书及参考资料：1液压与气压传动 杨慧敏 西北工业大学出版社 2009-82液压传动（第三版）丁树模、丁问司 机械工业出版社 2009-63液压传动设计指南 张利平 化学工业出版社 200
3、9-74雷天觉主编.液压工程手册（M）. 北京：机械工业出版社，1992.75章宏甲. 液压与气压传动（M）.北京：机械工业出版社, 2005教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 2013 年 6月 新疆工程学院机械工程系课程设计成绩表学 生 姓 名王礼专业班级矿电11-8（1）班设 计 题 目专用铣床液压系统设计指导教师（签名）指导教师单位机械系工程机械教研室说明书评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年月日答辩记录答辩成绩： 提问教师签字： 年月日设计鉴定及成绩设计成绩： 答辩小组组长签字： 年月日 目录一、铣床液压系统的要求 1-1铣床的介绍及作用11-2设计流程图11-3设计依据1 1-
4、4工况分析2二液压系统的主要参数 2-1油缸的工作压力42-2计算油缸尺寸52-3油缸各工况的压力、流量、功率的计算5 2-4液压缸工况图7三、确定液压系统方案和拟定液压系统原理图3- 1确定油源及调速方式83- 2选择基本回路83-3选择调压回路9四、选择液压元件4-1液压泵的选择104-2阀类元件及辅助元件的选择12 4-3确定油管直径12 4- 4油箱的设计13五、验算系统性能5-1油液温升的验算14设计小结16参考文献17 一、铣床的介绍及作用铣床是一种主要用于金属切削的机床，铣床用来切削平面，或者用特殊形状的铣刀铣出成型表面、螺旋槽或齿轮的齿形等。铣削时，工件装在工作台上或分度头等附
5、件上，铣刀作旋转的切削运动，辅以工作台作进给运动。二、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如图明确液压系统的设计要求否绘制工作图，编制技术文件 验算液压系统性能 选择液压元件 拟定液压系统原理图 确定执行元件主要参数执行元件运动与负载分析是否通过？是 下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。三、设计依据：专用铣床工作台重量G1=2900N，工件及夹具重量G2=1000N，切削力最大为8000N，工作台的快进速度为4.8m/min，工进速度为801000mm/min，行程为L=330mm（工进行程可调），工作台往复加速、减速时间的时间t=0.05s，假定工作台用平
6、导轨，静摩擦系数=0.2，动摩擦系数=0.1。试设计其液压系统。四、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 =8000N其中表示最大切削力。（二） 阻力负载静摩擦力：Ffj=（G1+G2）fj 其中 Ffj静摩擦力N G1、G2工作台及工件的重量N fj静摩擦系数由设计依据可得：Ffj=（G1+G2）fj=(2900+1000)X0.2=780N动摩擦力Ffd=（G1+G2）fd 其中 Ffd动摩擦力N fd动摩擦系
7、数同理可得： Ffd=（G1+G2）fd=(2900+1000)X0.1=390N（三） 惯性负载机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=3900/9.81=397.5kg 惯性力Fm=ma=N=159N 其中：a执行元件加速度 m/s ut执行元件末速度 m/s u0执行元件初速度m/st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：工况油缸负载（N）负载值（N）启动F=Ffj780加速F=Ffd+Fm549快进F=Ffd390工进F=Ffd+Fc3290快退F=Ffd390按上表的数值绘制负载如图所示。图1铣床液压缸负载图 对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明
8、，所以按照设计依据绘制如下：图2铣床液压缸速度图 铣床机床液压缸负载图 五、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d0.7D。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
9、的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=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： 在将这些直径按照国标圆整成标准值得：D=0.05m, d=0.04m由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为，。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 Q 工进= A1U工进= A1:工进时油压作用的面积U工进工进时油缸的速度 mm/min(2)、快进时油缸需要的流量Q快进 差动连接时:Q快进=(A1-A2) U快进 =A1
10、、A2分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 mU快进油缸快进时的速度mm/min(3)、快退时油缸需要的流量Q快退 , Q快退= A2U快退= U快退油缸退回时的速度, mm/min(4)、工进时油缸的压力 P2为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa。（5）、快进时油缸压力 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。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 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。P2的值为0.5MPa油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率
11、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回油腔压力进油腔压力输入流量q/输入功率P/kW快进(差动)启动78001.02 加速5490.83 快进3900.700.00600.09 工进32900.51.600.00080.021快退启动78001.41加速5490.51.26快退3901.150.00750.166 由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：图3液压缸工况图六、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。
