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1、机电液课程设计题目:设计一台加工气缸底面钻床的机电液控制系统班级学号:所在学院:姓名：毛俊豪 李佳翱 黄益聪 陈仲恒 文银 寇广鹏指导教师： 董华军结束日期:目录前言错误!未指定书签1. 设计内容与设计要求： 错误!未指定书签。2. 设计方法与步骤错误!未指定书签。第一章 钻床机械系统的设计与计算错误!未指定书签。1. 钻床整体分布图错误!未指定书签。2. 机械部分相关参数错误!未指定书签。3. 同工况下液压缸载荷和速度的分布错误!未指定书签。第二章 钻床液压系统的设计与计算错误!未指定书签。1. 工作液压缸的计算和选择错误!未指定书签。2. 夹紧缸的计算和选择错误!未指定书签。3. 工况分析
2、错误!未指定书签。4. 拟定液压原理图错误!未指定书签。第三章 钻床液压元件及液压装置的机构设计错误!未指定书签。1. 液压泵和电动机的选择错误!未指定书签。2. 阀类元件的选择错误!未指定书签。3. 油管错误!未指定书签。4. 油箱的选择错误!未指定书签。第四章 钻床控制系统的设计与计算错误!未指定书签。1. 电磁阀磁铁动作表错误!未指定书签。2. 电磁阀磁铁运动过程错误!未指定书签。3.控制系统错误!未指定书签。总结错误!未指定书签。参考文献错误!未指定书签。前言液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动 液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不
3、同行程， 不同方向的动作。完成设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及 农林牧渔等许多部门得到越来越广泛的应用，而且越来越先进的设备，其应用 液压的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个液压系统是 非常有意义的。液压传动是用液体来传递能量，具有以下几个优点：易于获得较大的力或 力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传 递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于 防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化，系列化。而且随 着可编程控制器（PLC）技术的发展，把PLC控制技术应用于起重机液压装置的 控制中，取代原
4、有的液压装置控制线路。简化了电器控制电路，提高了可靠性， 取得了很好的使用效果。并且易于修改控制程序，提高了控制系统的可扩展性。1. 设计内容与设计要求：1. 控制要求：液压系统要求完成的工作循环是：工件定位工件加紧进给缸快进进给缸工进进给缸快退到 原位工件松开拔出定位销。2设计参数工件的定位、加紧都采用液压控制，运动部件重质量为9800 N。快退与快 进速度都为6 m/min，快进行程为100 mm，工进速度为601000 mm/min , 工进行程为50 mm ,最大切削力为30468 N ，采用平面导轨，往复运动加减速 时间为0.2 s，加紧力为152340 N，采用两个加紧缸，加紧缸行
5、程为20 mm， 加紧时间为1 s 。3设计任务（1）对系统进行工况分析（含负载分析、速度循环分析、负载循环分析）；（2）按要求计算和设计液压系统，并绘制液压系统图；（3）绘制进给液压缸装配图和油箱装配图（含电动机与液压泵的连接等）;（4）编写设计说明书一份（含液压系统设计、控制线路设计、直流电机调 速实验报告等）;2. 设计方法与步骤首先对机电液系统功能进行分解，综合应用机械技术，电子技术和液压与气压传动技术的各自优势，力求系统结构构成简单模块化。设计策略如下：（1）减少机械传动部件，使机械结构简化，体积减小，提高系统动态性能 与运动精度；（2）注意选用标准、通用的功能模块，避免功能模块在低
6、水平上重新设计 提高系统在模块级上的可靠性，加快设计开发进度；（3）充分应用硬件功能软件化原则，使硬件组成最简单，使系统只能化；（4）以液压系统及 plc 控制系统为核心的设计方案；第一章 钻床机械系统的设计与计算机械系统是机电液系统的最基本要素，主要包括执行机构、传动机构和支 撑部件。机械的主要功能是完成机械运动，一部机器必须完成相互协调的若干 机械运动。1.钻床整体分布图本钻床是用来加工气缸，在气缸底部钻孔，所以设计成卧式机床，钻台移 动进给，夹具采用双缸夹紧，四爪卡盘，这样可以实现夹紧和定位，钻床关键 部位分布图见图 1-1 。图 1-1 钻床整体分布图2. 机械部分相关参数计算各部件质
7、量、位移、速度和力的大小。钻床的工进、快进、夹紧都属 于机械移动系统，故可按运动学方程计算各参数。移动部件总质量叫;快进加速度大小11运动部件总重G = 9800N快进、快退速度快退二 lOOwn快进行程工进速度工进行程工进时阻力（切削力）:汀心夹紧力F夹紧二 152340N夹紧行程3. 同工况下液压缸载荷和速度的分布液压缸推动钻台移动，实现快进、快退和工作进给，液压缸受到的载荷随 工况变化而变化，而且启动时受到的摩擦力为静摩擦，运行后为动摩擦，计算 过程见表 1-2，随工况变化，液压缸受到的作用力和速度均在变化，详细见图 1-3 和图 1-4 。表 1-2 工作缸在各工作阶段的负载图 1-4
8、 受力图图 1-3 速度图第二章 钻床液压系统的设计与计算液压系统的设计与主机的设计是密切相关的，首先应满足主机的功能要求 主机拖动、动作要求、循环要求等；其次还应符合结构组成简单、工作安全可 靠、使用维护方便、体积小重量轻等要求。因此，液压系统的设计应遵循从总 体到细部的原则，首先从分析机械系统开始，充分理解、分析设计要求，然后 做出液压系统总体方案设计，设计出液压系统原理图，并对液压系统中所涉及 到的液压元件进行选择。1.工作液压缸的计算和选择工作负载匸=30468N液压缸所需推动负载总质量 m ：G = 9800N(21)rn = - = -Q-p- - 1000&g计算惯性力：液压缸推
9、动钻台运动时有速度变换，则会带来惯性力，根据 牛顿第二定律可知其惯性力可由公式计算。快进时速度最大变化量：- 1 丫厂AT = 0.2s速度变化时间: 则惯性力为：=1000*(：；) = 500N(2-2)计算密封阻力：缸的密封阻力折算为密封阻力所需的等效压力乘以液压缸有效面积，采用Y型结构密封，则等效密封压力巴一：川厲；缸的有效面积粗估值为Eh则密封力为：启动时:Fsl = P% *启1 = 2 * 105 + 80 M0_4= 1600/V运行时:2-4)计算导轨摩擦阻力：V形块夹角“取：5则摩擦阻力5为:Ff = * f = 1386N(25）计算回油背压阻力-:液压缸运行中位了防止液
10、压缸受外力作用而滑动需要在回油路上设置一定的压力，压力作用在无杆腔。背压压力匕取。动力滑台要求快进快退速度相等， 则液压缸可选单活塞杆式。并在快进时作差动连接，这无杆腔工作面积山应为有杆腔工作面积的两倍，即则有杆腔面积背压阻力匕为:A2 40cmP汗P昇-吗）二1200N（2-6）则作用在活塞缸上总载荷F = % + Fs + 片 + Fb = 30468 + 800 + 1386 + 1200 = 33584JV(27)钻床为半精加工机床，系统工作压力取r 1 满足条件602.夹紧缸的计算和选择夹紧时负载=76170N(2-15)管道中沿程压力损失按0.3MPa计算 回油背压压力工作压力卩工
11、宀有效工作面积p_pb 4x 10= 0-01904m2计算无杆腔直径X 0.0190431 斗=0.155m2-17)取标准值IGm.有杆腔液压杆直径 “则无杆腔面积氏X D2=-q = 200cmffXCC-d)=180cm22-18)有杆腔面积2-19)夹紧缸行程3.工况分析液压系统要求完成的工作循环见图 2-1 。厂 A工件定位f、工件加紧X、进给缸快 进jTF、工件松开图2-1工作循环图给缸工进 快进缸退 回到原 位计算各工况所需要的油源压力:拔出定位销设管道中压力损失为0.3MPa,差动连接时出口压力比进口压力高出0.2MPa,P进口 iP出/禺液压缸的机械效率取快进:则:工进:匸
12、进出丨I *月？=2-21)P进口 X禺-P出口冥州工进出口压力为背压压力取0.3MPa则： 快退:2-22)出口压力也为背压压力则：夹紧：夹紧时压力与工进时压力相等。计算各工况所需流量：快进时采用差动连接，液压缸速度为快进二後）*孑快辿2-23)%门世=100 x 斗00王 5 = 400.35m/ 5经单位换算后得:Q “I = 24.021/mtzi工进时：2-24)Q 一进=7850 X 9 = 7Oml/$经单位换算后得:Q -jij. = 4.2/mtn快退时与快进时所需流量一样=24.0212-25)经过分析计算得出各工况下液压缸实际压力、负载、功率见图 2-2表 2-2 各工况下液压缸实际压力、负载、功率4. 拟定液压原理图由于该机床为固定式机床，不存在外负载对系统做功的工况，且液压系统 的功率较小，钻台移动速度较低，工作负载变化小，系统采用节流调速方式和 开式循环，采用进油路节流调速回路。从表 2-2 可知液压缸要求油源交替的提供低压大流量和高压小流量，夹紧 缸只有在夹紧一瞬间才需要高压，所以采用大小两个液压泵自动两级并联供油 的供油方案。液压原理图见图 2-3。10111591714650 J 2、比1
