液壓課程設(shè)計---設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

1、<p>　　一、液壓傳動課程設(shè)計的目的</p><p>　　1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟。</p><p>　　2、鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算能力。</p><p>　　3、熟悉并使用有關(guān)國家標準、行業(yè)標準、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。</p><p>　　4、提高學生使用計算機繪圖軟件

2、進行實際工程設(shè)計的能力。</p><p>　　二、液壓課程設(shè)計題目</p><p>　　題目（一）設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動作循環(huán)：快進——工進——死擋鐵停留——快退——停止；切削力為20000N，動力滑臺采用平導軌，工進速度要求無級調(diào)速，其他參數(shù)如下表所示。</p><p><b>　　試完成以下工作：</b&g

3、t;</p><p>　　1、進行工況分析，繪制工況圖。</p><p>　　2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。</p><p>　　3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。</p><p>　　4、繪制液壓缸裝配圖（A3）。</p><p>　　5、編寫液壓課程設(shè)計說明書。</p><p>　　機床

4、加工示意圖如下：</p><p>　　圖1 臥式動力滑臺加工示意圖</p><p>　　機械制造與自動化專業(yè)</p><p>　　《液壓傳動》課程設(shè)計說明書</p><p>　　班級： 機制103班 </p><p>　　學號： 100114341 </p><

5、;p>　　姓名： </p><p>　　日期： 2012-11-6 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 組合機床工況分析 1</p><p>　　1.1 工作負載分析1</p><p>　　1.

6、2 阻力負載分析1</p><p>　　1.3 慣性負載分析1</p><p>　　1.4工進速度選擇1</p><p>　　1.6 負載圖和速度圖的繪制2</p><p>　　第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定3</p><p>　　2.1 初定液壓缸工作壓力3</p><p>　

7、　2.2 液壓缸尺寸的計算3</p><p>　　第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖6</p><p>　　3.1 選擇液壓回路6</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)工作分析7</p><p>　　第4章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　4.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式8</p>

8、<p>　　4.2 液壓缸設(shè)計需要注意的事項9</p><p>　　4.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求9</p><p>　　4.4 液壓缸主要尺寸的計算11</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　第1章 組合機床工況分析</p><p&g

9、t;　　1.1 工作負載分析 </p><p>　　工作負載即為切削阻力。</p><p>　　所以 =20000N。</p><p>　　1.2 阻力負載分析</p><p>　　液壓缸驅(qū)動工作部件時要克服機床導軌處的摩擦阻力，它與導軌形狀、安放位置及工作臺的運動狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　摩擦負載即為導軌

10、的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動摩擦阻力 </b></p><p>　　1.3 慣性負載分析</p><p><b>　　1.4工進速度選擇</b></p><p>　　工進最大速度v=9

11、0mm/min</p><p>　　1.5 根據(jù)以上分析計算各工況負載 (見表1-1)</p><p>　　表1-1 液壓缸在各工作階段的負載值</p><p>　　注:表中取液壓缸的機械效率ηcm=0.9</p><p>　　1.6 負載圖和速度圖的繪制</p><p>　　負載圖按上面數(shù)值繪制，如圖所示。

12、速度圖按已知數(shù)值、，、快退行程和工進速度等繪制如圖。</p><p>　　V/m/min 7</p><p><b>　　0.09</b></p><p>　　50 100 150 L/mm</p><p><

13、;b>　　-7</b></p><p><b>　　速度圖</b></p><p>　　F/N 23312</p><p><b>　　1738</b></p><p><b>　　2180&l

14、t;/b></p><p><b>　　1090</b></p><p>　　50 100 150 L/mm </p><p>　　1090 </p><p>　　負載圖 -2100

15、</p><p>　　第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定</p><p>　　2.1 初定液壓缸工作壓力</p><p>　　根據(jù)上述工況要求和動力滑臺的結(jié)構(gòu)安排，應采用液壓缸為執(zhí)行元件。液壓缸選用單桿式的，缸筒固定在床身上。由于要求快進與快退的速度相等，為減少液壓泵的供油量，決定采用差動型液壓缸。</p><p>　　由工況分析中可知，工進階段

16、的負載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負載力計算，選,本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，取背壓，為使快進快退速度相等，選用，但由于油管中有壓降存在，有桿腔壓力大于無桿腔，估算時快進取。</p><p>　　2.2 液壓缸尺寸的計算</p><p><b>　　由式得</b></p><p><b&g

17、t;　　液壓缸直徑</b></p><p><b>　　取標準直徑</b></p><p>　　因為，所以 其中d為活塞缸直徑</p><p><b>　　則，液壓缸有效面積</b></p><p>　　經(jīng)檢驗，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。</p><p>

18、　　根據(jù)上述D和d的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力，流量和功率。如下圖A-A,并據(jù)此會出工況圖A-B</p><p><b>　　液壓缸的流量計算：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　液壓缸工作腔壓力：</b></p><p>

19、　　A-A液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率</p><p>　　q/L/min 35</p><p><b>　　0.885</b></p><p>　　0 50 100 150 L/mm</p><p><

20、b>　　31.5</b></p><p><b>　　B-B流量圖</b></p><p><b>　　P/Mp</b></p><p><b>　　2.83</b></p><p><b>　　0.45</b></p>&

21、lt;p>　　0 50 100 150 L/mm </p><p><b>　　1.69</b></p><p><b>　　B-B壓力圖</b></p><p><b>　　

22、P/kw</b></p><p><b>　　0.26</b></p><p><b>　　0.056</b></p><p>　　0 50 100 150 L/mm</p><p><b>

23、　　0.89</b></p><p><b>　　B-B功率圖</b></p><p>　　第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　3.1 選擇液壓回路</p><p><b>　　首先選擇調(diào)速回路。</b></p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可得，這臺機床屬于

24、小功率，滑臺運動速度低，工作負載變化小，可采用進口節(jié)流調(diào)速，為了解決進口節(jié)油調(diào)速回路在鉆孔時的滑臺突然前沖現(xiàn)象，回路上設(shè)置背壓閥。</p><p>　　由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方法，系統(tǒng)中油液循環(huán)必然是開式的。</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替的要求提供低壓大流量和高壓小流量的油液。</p><p>　　最大流量和最小流量之

25、比約等于40，而快進快退所需的時間比工進所需時間少的多，因此從提高工作效率，節(jié)省能量的角度看，采用單個定量泵是不合適的。宜采用雙泵供油。</p><p>　　由于快進快退速度較大，為保證換向平穩(wěn)，且該系統(tǒng)采用差動連接，采用三位五通Y型電液換向閥實現(xiàn)運動換向，并實現(xiàn)差動連接。</p><p><b>　　2擬定液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>

26、　　根據(jù)上述分析和所擬定方案，將各回路合理的組合成為機床液壓系統(tǒng)原理圖（如附圖）</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)工作分析</p><p><b>　　快速前進：</b></p><p>　　電磁鐵1YA通電，電液換向閥左位接入系統(tǒng)，溢流閥8因系統(tǒng)壓力不高仍處于關(guān)閉狀態(tài)，這時液壓缸作差動連接，液壓泵1輸出最大量。系統(tǒng)中油液流動的情況為：&

27、lt;/p><p>　　進油路：液壓泵1→單向閥10→換向閥2（左位）→行程閥3（下位）→液壓缸左腔</p><p>　　回油路：液壓缸右腔→換向閥2→單向閥6→行程閥3→液壓缸左腔</p><p><b>　　工進階段：</b></p><p>　　工進在滑臺前進到預定位置，擋塊壓下行程閥3通電開始，這時系統(tǒng)壓力升高，溢流

28、閥8打開，液壓泵單泵供油，系統(tǒng)中油液流動情況為：</p><p>　　進油路：液壓泵1→單向閥10→換向閥2左位→調(diào)速閥4→液壓缸左腔</p><p>　　回油路：液壓缸右腔→換向閥2（左位）→單向閥6→調(diào)速閥4 →液壓缸左腔 </p><p><b>　　停留階段：</b></p><p>　　停留在工進行進到碰上死

29、擋塊不再前進時開始，并在系統(tǒng)壓力進一步升高，壓力繼電器14發(fā)出信號后終止。</p><p><b>　　快退階段：</b></p><p>　　快退在壓力繼電器14發(fā)出信號后，電磁鐵1YA斷電、2YA通電開始，油路換向，系統(tǒng)中油液的流動情況為：</p><p>　　進油路：液壓泵1→單向閥10→換向閥2（右位）→液壓缸右腔</p>

30、<p>　　回油路：液壓缸左腔→左腔單向閥5→換向閥2（右位）→油箱</p><p><b>　　停止</b></p><p>　　停止在滑臺快速退回到原位，擋塊壓下終點開關(guān)，電磁鐵2YA斷電、換向閥2處于中位，液壓泵卸荷，滑臺停止運動。</p><p>　　油路：液壓泵1→單向閥10→換向閥2（中位）→單向閥13→油箱</p

31、><p>　　第4章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式</p><p>　　為滿足本題目中液壓系統(tǒng) 快進—工進—快退的使用要求，選用雙作用單桿活塞缸。</p><p><b>　　1）液壓缸的組成：</b></p><p>　　液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成

32、缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。</p><p>　　2）液壓缸組件的連接方式：</p><p>　　缸筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，也易拆卸，故采用法蘭連接，</p><p>　　缸筒與缸底的連接形式也用法蘭連接。</p><p>　　活塞桿與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡單，安

33、裝方便可靠。</p><p>　　活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 </p><p>　　3）活塞及活塞桿處密封圈的選用 </p><p>　　活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封圈。</p><p>

34、;　　4）液壓缸的緩沖裝置 </p><p>　　液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。采用圓柱環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置。</p><p>　　5）液壓缸排氣裝置 </p><p>　　這里對液壓缸的要求高，故設(shè)置排氣裝置，使用放氣閥

35、。</p><p><b>　　6）密封裝置的選擇</b></p><p>　　選0形密封圈，因為其具有良好的密封性能，且結(jié)構(gòu)緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜等優(yōu)點。</p><p>　　4.2 液壓缸設(shè)計需要注意的事項 </p><p>　　1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀

36、態(tài)下承受最大負載。</p><p>　　2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。</p><p>　　3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。</p><p>　　4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工

37、、裝配和維修方便。</p><p>　　4.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求</p><p><b>　　1）缸體 </b></p><p>　　材料---灰鑄鐵: HT200,HT350。</p><p>　　粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8

38、-H9的配合</p><p>　　b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度</p><p><b>　　2）缸蓋</b></p><p><b>　　材料---35鋼</b></p><p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為 </p><p>　　技術(shù)要求：同軸度不大于<

39、/p><p>　　分析： 缸體組件有與活塞組件構(gòu)成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度，以承受活塞頻繁的往復摩擦，保證活塞密封件的可靠密封，缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料與工作壓力有關(guān)，當工作壓力p＜10Mpa時使用鑄鐵，當工作壓力10Mpa＞p＜20Mpa時使用鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為5 Mpa，故選用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號，40鋼號鍛件，或ZG 270-5

40、00.ZG310-570 及HT250. HT 300等灰鑄鐵。</p><p><b>　　3）活塞</b></p><p>　　材料---灰鑄鐵：HT300</p><p>　　粗糙度---活塞外圓柱粗糙度</p><p>　　技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。</

41、p><p><b>　　4）活塞桿</b></p><p>　　材料---實心：45鋼，調(diào)質(zhì)處理，</p><p>　　粗糙度---桿外圓柱粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC</p><p>　　b活塞與導向套用 的配合，與活塞的連接可用 </p><p

42、>　　分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，連接件等 ?；钊麠U是液壓傳力的主要零件，由于液壓缸被用于不同的條件，因此要求活塞桿能經(jīng)受壓縮，拉伸，彎曲，</p><p>　　振動，沖擊等載荷作用，還必須具有耐磨，耐腐蝕性能，故活塞桿材料可用35號鋼，45號鋼或無縫鋼管做成實心桿或空心桿 ，為提高耐磨和防銹能力，可在活塞桿表面鍍鉻并拋光，活塞材料通常采用鋼. 耐磨鑄鐵，有時也用黃銅或鋁合金。</p>

43、<p><b>　　5）導向套</b></p><p>　　材料---青銅，球墨鑄鐵</p><p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為 </p><p>　　技術(shù)要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%</p><p>　　b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半</p><p&

44、gt;　　分析：導向套按材料分為金屬型和非金屬型兩種，金屬型一般選用摩擦系數(shù)小耐磨好的青銅材料制造，非金屬型導向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。</p><p>　　4.4 液壓缸主要尺寸的計算</p><p>　　液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D，活塞桿直徑d，液壓缸筒的長度L，</p><p>　　1）液壓缸內(nèi)徑D的計算，</p>

45、<p>　　根據(jù)最大負載和選取的工作壓力來確定內(nèi)徑D=110mm，</p><p>　　2）活塞桿直徑d的計算</p><p>　　在前面的計算中已經(jīng)確定d=80 mm，</p><p>　　3）液壓缸筒長度L的計算</p><p>　　液壓缸筒長度L由活塞最大行程l，活塞寬度B，活塞桿導向長度H和有特殊要求的其他長度確定。<

46、;/p><p>　　查手冊選取活塞行程L=250 mm，活塞寬度 B=（0.6—1.0）d，選B=88 mm，導向套長度H=（0.6—1.0）d，選H=0.8 d=64 mm，且液壓缸筒長度不超過內(nèi)徑110 mm的20倍，綜上所述，得液壓缸筒長度L=450 mm。</p><p>　　6）液壓缸參數(shù)的計算</p><p>　　液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑

47、，缸底厚度</p><p><b>　　1）壁厚的計算</b></p><p>　　查表取缸筒外徑為133 mm，則壁厚= mm</p><p>　　2）液壓缸油口直徑在計算</p><p>　　設(shè)定液壓缸油口液流速度為1.0m/min</p><p>　　則液壓缸油口直徑應根據(jù)活塞最高運動速度V

48、 和油口最高液流速度Vo定</p><p>　　Do=0.13D Do————液壓缸油口直徑</p><p>　　=0.13X0.11 D————液壓缸內(nèi)徑</p><p>　　=38mm V————液壓缸最高輸出速度</p&g

49、t;<p>　　Vo————油口液流速度</p><p><b>　　7）缸底厚度計算</b></p><p>　　D————液壓缸內(nèi)徑（mm）</p><p>　　【】——缸底材料的許用應力（Mpa）</p><p>　　Py———— 試驗壓力（Mpa）</p><p><b

50、>　　8）缸頭厚度計算</b></p><p>　　由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導向孔，因此其厚度的計算方法與缸底有所不同，這里選用螺釘聯(lián)結(jié)法蘭式缸頭。</p><p>　　H= F= +（d-）q</p><p>　　F————法蘭受力總和（N） q————附加密封壓力（pa）</p

51、><p>　　————螺釘孔分布圓直徑（m） ————密封環(huán)平均直徑（m） 【】————法蘭材料許用應力（pa） d————密封環(huán)內(nèi)徑（m）————密封環(huán)外徑（m） P————系統(tǒng)工作壓力（pa）</p><p>　　選取d=90 mm =100 mm =110 mm =130 mm P=3.98 Mp

52、a q=0.5Mpa</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式中，求得h=28 mm</p><p>　　9）液壓缸裝配圖見附表</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1《液壓傳動》 機械工業(yè)出版社 主編：章宏甲 黃宜</p><p>　　2《液壓與氣動部分》 華中