液壓與氣壓課程設計說明書

1、<p><b>　　機械與汽車工程學院</b></p><p>　　《液壓與氣壓傳動》課程設計說明書</p><p>　　課 程 設 計 題 目 ： 液壓專用銑床</p><p>　　專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化</p><p>　　班 級

2、： </p><p>　　姓 名 ： </p><p>　　學 號 : </p><p>　　指 導 教 師 : </p><p><b>　　目錄</b></p>&l

3、t;p>　　一.設計要求及設計參數(shù)2</p><p><b>　　1.設計要求2</b></p><p><b>　　2.設計參數(shù)3</b></p><p>　　二．負載與運動分析3</p><p><b>　　1、負載分析3</b></p>&l

4、t;p><b>　　A)夾緊缸3</b></p><p>　　B)工作臺液壓缸3</p><p><b>　　2、運動分析4</b></p><p>　　3、速度v-t圖的繪制5</p><p>　　三、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)5</p><p>　　1、液壓缸的

5、選定5</p><p>　　2、活塞桿穩(wěn)定性校核7</p><p><b>　　A)夾緊缸7</b></p><p><b>　　B)工作臺缸7</b></p><p>　　3、液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率7</p><p><b>　　A) 夾緊缸

6、7</b></p><p>　　B)工作臺液壓缸8</p><p>　　4、液壓缸的工況圖10</p><p>　　四、擬定液壓系統(tǒng)原理圖11</p><p><b>　　1、供油方式11</b></p><p><b>　　2、調速回路11</b>&

7、lt;/p><p>　　3、速度換接回路11</p><p><b>　　4、差動回路12</b></p><p><b>　　5、鎖緊回路12</b></p><p>　　五、液壓元件的選擇13</p><p>　　1、確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率13</p&

8、gt;<p>　　2、選擇閥類元件及輔助元件14</p><p>　　六、液壓系統(tǒng)發(fā)熱與升溫的驗算14</p><p><b>　　課程設計總結15</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p>　　一.設計要求及設計參數(shù)</p>&l

9、t;p><b>　　1.設計要求</b></p><p>　　設計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料——自動夾緊——工作臺快進——銑削進給——工作臺快退——夾具松開——手工卸料。</p><p><b>　　2.設計參數(shù)</b></p><p><b>　　設計參數(shù)如下：

10、</b></p><p>　　工作臺液壓缸負載力（KN）： FL = 2.2 </p><p>　　夾緊液壓缸負載力（KN）： Fc =4.8 </p><p>　　工作臺液壓缸移動件重力（KN）： G =3.5</p><p>　　夾緊液壓缸負移動件重力（N

11、）： Gc=30</p><p>　　工作臺快進、快退速度（m/min）： V1=V3=5.5</p><p>　　工作臺工進速度（mm/min）： V2=55</p><p>　　夾緊液壓缸行程（mm）： Lc=10</p><p>　　夾緊液壓

12、缸運動時間（S）： tc =1</p><p>　　工作臺液壓缸快進行程（mm）： L1=450</p><p>　　工作臺液壓缸工進行程（mm）： L2= 80</p><p>　　導軌面靜摩擦系數(shù)： μc=0.2</p><p>

13、　　導軌面動摩擦系數(shù)： μd=0.1</p><p>　　工作臺啟動時間（S）： t=0.5 </p><p><b>　　二．負載與運動分析</b></p><p><b>　　1、負載分析</b></p><p>&l

14、t;b>　　A)夾緊缸</b></p><p>　　工作負載：Fl= Fc+ Gcμd=4800+30×0.1=4803N</p><p>　　由于夾緊缸的工作對于系統(tǒng)的整體操作的影響不是很高，所以在系統(tǒng)的設計計算中把夾緊缸的工作過程簡化為全程的勻速直線運動，所以不考慮夾緊缸的慣性負載等一些其他的因素。</p><p><b>

15、　　B)工作臺液壓缸</b></p><p>　　1、工作負載 工作負載極為切削阻力FL=2.2KN。</p><p>　　2、摩擦負載 摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　(1)靜摩擦阻力</b></p><p><b>　　(2)動摩擦阻力</b></

16、p><p><b>　　3、慣性負載</b></p><p><b>　　4、運動時間</b></p><p><b>　　快進 </b></p><p><b>　　工進 </b></p><p><b>　　快

17、退 </b></p><p>　　假設液壓缸的機械效率，得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如表1所示。 </p><p>　　表1 液壓缸各階段的負載和推力 </p><p><b>　　2、運動分析</b></p><p>　　手工上料—按按鈕加緊缸自動加緊—按按鈕工作臺快進—工作臺切削進給—工作臺快

18、退—按按鈕松開夾具—卸料</p><p>　　3、速度v-t圖的繪制</p><p>　　三、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)</p><p><b>　　1、液壓缸的選定</b></p><p><b>　　A)夾緊缸</b></p><p>　　根據(jù)負載選擇液壓缸的執(zhí)行壓力p=1MP

19、a。</p><p>　　根據(jù)GB\T2348-1993規(guī)定,D取80mm。根據(jù)穩(wěn)定性校核LC/d<10時，液壓缸能滿足穩(wěn)定性條件，LC=10mm,,這里取d=15mm。</p><p>　　液壓缸的有效作用面積：</p><p><b>　　有桿腔：</b></p><p><b>　　無桿腔：<

20、/b></p><p>　　此時實際工作壓力為：，所以選取工作壓力1MPa滿足要求。</p><p><b>　　B)工作臺液壓缸</b></p><p>　　所設計的動力滑臺在工進時負載最大，參考表2和表3，初選液壓缸的工作壓力p1=2MPa.</p><p>　　表2 按負載選擇工作壓力</p>

21、<p>　　表3各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　鑒于動力滑臺快進和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸（A1=2A2），快進時液壓缸差動連接。工進時為防止車銑時負載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應有背壓，參考表4選定背壓為。</p><p><b>　　由式得</b></p><p><b&

22、gt;　　則活塞直徑</b></p><p><b>　　參考表5及表6，</b></p><p><b>　　，取標準值得。</b></p><p>　　由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積：</p><p><b>　　無桿腔：</b></p><

23、;p><b>　　有桿腔：</b></p><p>　　實際工作壓力為：，即選取工作壓力2MPa滿足要求。</p><p>　　表4 執(zhí)行元件背壓力</p><p>　　表5 按工作壓力選取d/D</p><p>　　表6 按速比要求確定d/D</p><p>　　注：1—無桿腔進油時活塞運

24、動速度；</p><p>　　2—有桿腔進油時活塞運動速度。</p><p>　　2、活塞桿穩(wěn)定性校核</p><p><b>　　A)夾緊缸</b></p><p>　　由于夾緊缸的活塞桿直徑是利用穩(wěn)定性校核來計算的，所以不需要進行校核。 </p><p><b>　　B)工作臺

25、缸</b></p><p>　　因為活塞桿的總行程為420mm，活塞桿的直徑是56mm，所以L/d=7.5<10，所以滿足穩(wěn)定性要求。</p><p>　　3、液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率</p><p>　　A) 夾緊缸 </p><p><b>　　（）</b></p>&

26、lt;p><b>　　夾緊時： </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　放松時： </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　B)工作臺液壓缸</b><

27、;/p><p>　　分析可知，快進時，液壓缸無桿腔進油，壓力為p1；有桿腔回油，壓力為p2。</p><p>　　快退時，液壓缸有桿腔進油，壓力為p1；無桿腔回油，壓力為p2。</p><p>　　由于液壓缸是差動連接，回油口到進油口之間的壓力損失取。快退時，回油路的背壓取0.4MPa，即。</p><p><b>　　快進： ，<

28、;/b></p><p><b>　　工進：，</b></p><p><b>　　快退：，</b></p><p>　　表7 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率</p><p><b>　　4、液壓缸的工況圖</b></p><p>　　四、擬定

29、液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　1、供油方式</b></p><p>　　從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內，液壓缸要求油源提供快進、快退行程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比 ；其相應的時間之比。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，

30、為此可選用限壓式變量泵1作為油源。</p><p><b>　　2、調速回路</b></p><p>　　由工況圖可知，這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故可選用進口節(jié)流調速回路。該液壓系統(tǒng)以采用節(jié)流式開式循環(huán)為宜。</p><p><b>　　3、速度換接回路</b></p

31、><p>　　由工況圖中的可知，當滑臺從快進轉為工進時，輸入液壓缸的流量由降至，滑臺的速度變化交大，可選用行程閥3來控制速度的換接，以減小液壓沖擊。</p><p>　　當滑臺由工進轉為快退時，回路中通過的流量很大—進油路中通過，回油路中通過。為了保證換向平穩(wěn)其見，宜采用換向時間可調的電液換向閥2換接回路。由于這一回路換要實現(xiàn)液壓缸的差動連接，所以換向閥選擇五通的。</p>&l

32、t;p><b>　　4、差動回路</b></p><p>　　為實現(xiàn)工作臺缸的快進的效果，在系統(tǒng)中設置一個差動回路。</p><p><b>　　5、鎖緊回路</b></p><p>　　夾緊回路中采用液控單向閥。 當液壓缸到達左端后，不會因為外力的作用而移動。</p><p><b&g

33、t;　　液壓系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　上圖，為了解決滑臺工進時進、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設了單向閥6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥11。</p><p>　　表8 元件動作順序表</p><p><b>　　五、液壓元件的選擇</b&

34、gt;</p><p>　　1、確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率</p><p>　?。?）計算液壓泵的最大工作壓力</p><p>　　由表7可知，工作臺液壓缸在工進時工作壓力最大，最大工作壓力p1=1.91MPa，夾緊缸最大壓力p2'=0.95MPa。如在調速閥進口節(jié)流調速回路中，選取進油路上的總壓力損失∑?p=0.4MPa，則限壓式變量泵的最高工作壓力估

35、算為：</p><p>　?。?）計算液壓泵的流量</p><p>　　由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為q=192mL/s，按10%的泄露來計算那么泵的總流量為：</p><p>　　而工進時最小的流量是3.8mL/s，所以泵的穩(wěn)定輸出流量不得小于工進時的最小流量與溢流閥的最小流量之和。</p><p>　?。?）確定液壓泵的規(guī)格和電

36、動機功率 </p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產品樣本，最后確定選取YBX-16型限壓式變量泵。</p><p>　　液壓缸在快退時輸入功率最大，液壓泵總效率，這是液壓泵的驅動電動機的功率為：</p><p>　　根據(jù)此數(shù)值查閱產品樣本，選用電動機Y90L-6型異步電動機，其額定功率為1.1kW，額定轉速為910r/min。</p>

37、<p>　　2、選擇閥類元件及輔助元件</p><p>　　六、液壓系統(tǒng)發(fā)熱與升溫的驗算</p><p>　　工進在整個工作循環(huán)過程中所占的時間比例達96%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進時的工況來計算。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率：</p><p>　　液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的有效功

38、率：</p><p><b>　　系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：</b></p><p>　　油箱容積根據(jù)液壓泵的流量來計算，體積取為（5~7）,</p><p><b>　　油箱散熱面積為：</b></p><p>　　按計算，取,所以油液的溫升為：</p><p>　　室溫為20，熱

39、平衡溫度為23.7<65,沒有超出允許范圍。</p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　液壓課程設計是對液壓這門課程的實驗性教學，是對液壓學習的檢驗與總結。一周的課程設計，讓我們對所學的液壓課程有了一個系統(tǒng)的把握，將以前所學的知識有了一個更好的鞏固和加強，更是對我們自己設計能力的一種鍛煉和挑戰(zhàn)。從開始對題目的分析、解剖、局部設計、計算

40、、連接回路到最后的檢驗，都是對我們液壓的知識的一種檢驗和加深，同時也是對我們機械制圖、CAD制圖能力的考察?？傊?，這次課程設計對我們起到了很大的作用，對我們專業(yè)課程的學習有很大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王積偉 《液壓傳動》 機械工業(yè)出版社，2006年12月第二版</p><p>　　[2

41、] 成大先 《機械設計手冊第五分冊》 機械工業(yè)出版社，2010年1月第五版</p><p>　　[3] 張利平 《液壓站設計與使用》 海洋出版社，2004年2月</p><p>　　[4] 陳啟松 《液壓傳動雨控制手冊》【M】 上海：上?？萍技夹g出版社，2006</p><p>　　[5] 馬文星 《液壓傳動理論與設計》【M】北京：化學工業(yè)出版社，2004</