液壓傳動課程設(shè)計說明書模版課件

1、機電一體化專業(yè)液壓傳動課程設(shè)計說明書班級：12機電一體化技術(shù)學(xué)號： 1230616008姓名： 黎亞軍日期：2014年6月10日液壓傳動課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏈兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求完成如 下的動作循環(huán)：快進一一工進一一死擋鐵停留一一快退一一停止；切 削力為20000n動力滑臺采用平導(dǎo)軌，工進速度要求無級調(diào)速，其他 參數(shù)如下：運動部件自重9500n快進快退速度7.8 m/min、快進行程 95 mm工進行程70 mm工進速度3090 mm/min靜摩寸s系數(shù)f=0.18 動摩擦系數(shù)f=0.12、啟動制動時間t=0.23s試完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液

2、壓系統(tǒng)原理圖（a3）。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、編寫液壓課程設(shè)計說明書。機床加工示意圖如下：圖1臥式動力滑臺加工示意圖ii液壓傳動課程設(shè)計說明書目錄1 .工況分析 22 .液壓缸主要參數(shù)的確定 53 .液壓系統(tǒng)的擬定 84 .液壓元件的計算與選擇 85 .液壓系統(tǒng)的驗算 106 .液壓缸的設(shè)計 117 .擬定液壓系統(tǒng)原理圖 148 .繪制液壓缸裝配圖 149 .參考文獻 1519一、工況分析對液壓傳動系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過 程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，也就是進行運動分析和負(fù)載分 析。根據(jù)各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循 環(huán)圖，如下圖所示：2、負(fù)載分析

3、負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。1）工作負(fù)載：fl =fg =4500 +800=5300n2）導(dǎo)軌摩擦負(fù)載因為該系統(tǒng)使用 90型導(dǎo)軌，所以 f fff.csin2f-摩擦因數(shù)av型角，90由題可知fn =60n取 fs = 0.2 , fd= 0.1,則有靜摩擦負(fù)載:ffs= 0.2 60.=16.97nfssin 45動摩擦負(fù)載:% 皿 60sin45 =8.485n3）慣性負(fù)載慣性負(fù)載為運動部件在起動和制動的過程中可按lg lvf = ma =g寸g-運動部件的重量（n)g-重力加速度，g=9.8av-速度變化值（ t-起動或制動時間（s)加速：faig v

4、5300 0.04x9.80.5= 43.22n減速：fa2g v 5300 0.04 - 0.01=32.42n反向加速:g t 9.8g . vfa4反向制動:faig ：t ,g v 匚二 fg以0.55300 0.045 k1=48.62n9.80.5a4 = 48.62 n根據(jù)以上的計算壓缸垂直安放,其重量較大，為止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路快速向下運動的負(fù)載分析時,就不考慮滑臺的重量，則液壓各階段中的負(fù)載，如下表工況計算公式總負(fù)載f ( n)缸推力f(n)起動f =ffs +fl5316.975907.74加速f =ffd +fl +fai5351.715946.34

5、快上f =ffd +fl5308.495898.32減速f =ffd +fl - fa25276.075862.3慢上f =ffd +fl5308.495898.32反向加速f =ffd +fa451.7157.46快下f =ffd8.499.43制動f =ffd -fa5-40.13-44.593、負(fù)載和速度圖的繪制按前面的負(fù)載分析及已知的速度要求，行程限制等,繪制出負(fù)載機速度圖(如下所示)v(mm/s)z-0-100m/s-45二、液壓缸主要參數(shù)的確定 液壓缸工作壓力主要根據(jù)運動循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來確定，止匕外，還需要考慮一下因素：(1)各類設(shè)備的不同特點和使用場合(2)考慮經(jīng)濟和重

6、量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重，壓力選 得高一些，則元 件尺寸小，重量 輕，但對元件的 制 造精度，密封性能要求高。1、初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為2mpa2、計算液壓缸的尺寸a = f式中； f-液壓缸上的推力pp-液壓缸的工作壓力a-所求液壓缸有有效工作面積a=fp= 0.00297m25946.34520 105= 6.15 104m 4a 4 2.97 10二 二 3.14按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=63 mm2根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：d=竺d2 -d240代入數(shù)值，解得：d=21 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=22 mm

7、則液壓缸的有效面積為：無桿腔面積：a1 二 d2= 6.32 = 31.17cm244有桿腔面積：a1 =- d2 -d2 = 6.32 - 22.22 = 27.36cm2443、活塞桿穩(wěn)定性的校核因為活塞桿總行程為450 m m,塞桿直徑為 22 mm , l/d=450/22=20.5 需要進行穩(wěn)定性的校核,有材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端較鏈，取柔性系數(shù)中，”*%.25則:取安全系數(shù)n =4時,4.9 1083w“252 10?1(450 )225 5000 6.25n =197418.15nfk 197418.15=49353.29n 5946.34 nnk4由上

8、式可知：在當(dāng) n=4時，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。4、求液壓缸的最大流量63 .q快上=a1v快上=124.68父 10 m /s = 7.48l/m i nq 慢上=a1v 慢上=31.17m10m3/s = 1.87l/minq 快下=a1v 快下=123.12x10*m3/s=7.39l/min5、繪制工況圖鞏固走循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表：工況壓力%pa流量%min)功率%快上1.77.48212.34慢下1.71.8753.08快下0.00317.390.38以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值,可繪制出液壓缸的工況圖（如下）1.70

9、.0031t/s%/min)7,8 7 39_1.87t/s0%212.3453.080.380t/s快上 慢上 快下 （液壓缸的工況圖）三、液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮一下幾個方面問題：1）供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時所需流量較大，且比較接近， 在慢上時所需的 流量較小，因此 從 提高小效率 節(jié)省能量的角度 考慮采用單個定 量泵，供油方式 顯 然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式量葉片泵作為油泵。2）調(diào)速回路有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng) 功率小，滑臺運 動速度低，工作 負(fù)載變化小，所 以 采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。3）速度換接回路由于快上

10、和慢上之間速度需要換接，但對緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)法訊控制二位二通電 磁閥實現(xiàn)速度換接。4）平衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和在停留的時間內(nèi)保持重物 的位置，特在液壓缸的下腔（即 無桿腔）進油路上設(shè)置液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的 影響，設(shè)置了一單向背壓閥本系統(tǒng)的換向閥采用三維四通y型中位機能的電磁換向閥。四、液壓元件的 計算與選擇1、確定液壓泵的型號及電動機功率液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為1.7mpa,由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失zap = 0.4mpa.所以液壓泵的工作壓力為：pp = p - y a.p =1.7 0.4 = 2.1m

11、pa兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵的總流量應(yīng)為qp =1.1父7.48 = 8.228l/min ,由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3l/min ,而工進時液壓缸所需流量為1.87l/min ,多以高壓泵的流量不得少于4.87l/min 。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用丫巳-6%3型的雙聯(lián)葉片泵，具額定壓力為6.3mpa,容量效率6.3=0.85,總效率l=0.75,所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（2.1mpa）和輸出流量（點電動機轉(zhuǎn)速為910r/min ）qp =2父6.3父910父0.85父10二=9.759益求出:ppppqpn p2.

12、1 106 9.75 10“60 0.75w = 455w查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為y90s-6 ,功率為750w,額定轉(zhuǎn)速為 910r/min2、選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表）液壓元件型號及規(guī)格序號名稱通過流量qmax /l- min型號及規(guī)格1濾油器11.47xlx-06-082雙聯(lián)葉片泵9.75yb1 -6.3 6.33單向閥4.875af3-ea10b4外控順序閥4.875xf3-10b5溢流閥3.375xf3-10b6三位四通電磁換向閥9.75ydf3-10b7單向順序閥11.57axf3

13、-10b8液控單向閥11.57yf3 -ea10b 3a9二位二通電磁換向閥8.2122ef -e10b10單向調(diào)速閥9.75aqf3-e10b11壓力表y -100t12壓力表開關(guān)qf3-e10b13電動機y90s - 6(1)油管油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計算，在本設(shè)計中，出油口采用內(nèi)徑為 8mm,外徑為10mm的紫銅管。(2)油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積：v=(57)qp,即 v=70l五、液壓系統(tǒng)的性能驗算1、回路壓力損失驗算計算回路壓 力

14、損失時，必須知道管道長度，因液壓裝置管路 布置圖上未設(shè)計出來，整個回路壓力損失無法驗算。2、系統(tǒng)發(fā)熱及平衡溫度的計算在單位時間內(nèi)液壓系統(tǒng)的總發(fā)熱量h可按下式計算h = pi - po = pi(1 - )pi 液壓泵的輸入功率po 液壓執(zhí)行元件的輸出功率h=276.25w液壓系統(tǒng)的總效率經(jīng)計算可得，在快上時h=249.7w ,在慢上時,在慢上時的 發(fā)熱略大于快上 時，現(xiàn)取較大的 值進行校核具熱平 衡求出熱溫升 設(shè)油箱的三個邊長1: 1: 1 1: 2: 3范圍內(nèi)，散熱面積為a = 0.0653v 2=1.104m 2,假設(shè)通風(fēng)良好，取所以油液的溫升為：t = hka=16.71c室溫為20,熱

15、平衡溫度為 36.7165,沒有超出允許范圍六、液壓缸的設(shè)計1、液壓缸的分類機組成液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類?；?塞缸和柱塞剛實 現(xiàn)往 復(fù)運動，輸出推力和速度。 擺動缸則能實現(xiàn)小于 360二的往復(fù)擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用 外，還可以幾個 組合起來和其他 機構(gòu)組合起來， 在 特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計（已經(jīng)計算）3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）缸體與缸蓋的連接形式常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，具形式與工作壓力、

16、缸體材 料、工作條件有關(guān)。2）活塞桿與 活塞的連接結(jié)構(gòu)常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐 銷連接。3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)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不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：o型圈，o型圈加擋圈，高底唇 y型圈，y型圈，奧米加型等。5）液壓缸的緩沖裝置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

17、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。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間 隙節(jié)流緩沖裝置，三角梢式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。4、液壓缸設(shè)計需要注意的事項1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載。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(yīng)措施。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。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(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、

18、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1）缸體材料一灰鑄鐵：ht200,ht350;鑄鋼：zg25,zg45粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為ra = 0.2 0.4nm技術(shù)要求：a內(nèi)徑用h8-h9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6h精度2）活塞材料-灰鑄鐵： ht150,ht200粗糙度-活塞外圓柱粗糙度ra = 0.81.6%技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取h8。3）活塞桿材料一實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管粗糙度-桿外圓柱粗糙度為ra=0.40.8nm技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025hrcb活塞與導(dǎo)向套用h8/f7的配合，與活塞的連接可用h8h84）缸蓋材料-35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時用（耐磨）鑄鐵粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為ra=0.81.6nm技術(shù)要求：同軸度不大于0