臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 專 班 姓 學(xué)別 業(yè) 級(jí) 名 號(hào)機(jī)械工程系機(jī)電一體化指導(dǎo)教師（職稱）朱琪 （副教授）2013.03.04蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書機(jī)械工程系靈2013 屆 機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容性質(zhì)理論研究/實(shí)驗(yàn)研究/工程技術(shù)研究/軟件開發(fā)課題來源性質(zhì)結(jié)合教師科研課題/教師收集的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課 題/學(xué)生自立課題設(shè)計(jì)/論文校內(nèi)（外）指導(dǎo)教 師職稱工作單位及部門聯(lián)系方式朱琪副教授蘭州工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程、題目說明（目的和意義）：畢業(yè)設(shè)

2、計(jì)是學(xué)生在校結(jié)束了全部理論課程和相應(yīng)實(shí) 踐教學(xué)環(huán)節(jié)后進(jìn)行的一項(xiàng)大型綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在能將所學(xué)理論知識(shí)全 面應(yīng)用并結(jié)合理解實(shí)際問題的工程實(shí)踐過程中不可或缺的、較系統(tǒng)的工程化訓(xùn)練， 是完成工程師初步訓(xùn)練的重要步驟。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求：1 、具有綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐技能，初步解決本專業(yè)范圍內(nèi)的工程技 術(shù)冋題的能力，善于應(yīng)用新技術(shù)、新工乙、新材料。2、具有查閱科技文獻(xiàn)資料、使用各種標(biāo)準(zhǔn)、手冊以及獨(dú)立工作、創(chuàng)新的能力。3、深刻認(rèn)識(shí)理解聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)對技術(shù)人員的重要性。二、設(shè)計(jì)（論文）要求（工作量、內(nèi)容）：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，元成8個(gè)14mm孔的加工

3、進(jìn)給傳動(dòng)。該系統(tǒng)工作循環(huán)為：快速前進(jìn)一工作進(jìn)給一快速退回一原位停止。原始數(shù)據(jù)：快進(jìn)快退速度約為0.075m/s ;工進(jìn)速度可在0.00030.002m/s范圍內(nèi)無極調(diào)速；最大行程為400mm工進(jìn)行程為180mm最大切削力為18KN運(yùn)動(dòng)部件自重為25KN 啟動(dòng)換向時(shí)間為0.05s ;采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù) 錯(cuò)誤！未找到引用源。，動(dòng)摩擦系數(shù)錯(cuò) 誤！未找到引用源。主要要求：要求根據(jù)系統(tǒng)的工作要求，進(jìn)行工況分析和計(jì)算，擬定方案，確定液壓傳動(dòng)系 統(tǒng)，計(jì)算和選擇液壓元件，并進(jìn)行系統(tǒng)的驗(yàn)算，確定合理的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制相 關(guān)工作圖并編制技術(shù)文件。設(shè)計(jì)者須提交的文件：1）液壓系統(tǒng)原理圖2）液壓泵站裝配圖、液壓

4、缸裝配圖3）列出所有標(biāo)準(zhǔn)件總成型號(hào)和性能4）典型零件圖5）PLC系統(tǒng)硬件接線圖、軟件流程圖、梯形圖6）撰寫設(shè)計(jì)說明書圖紙要求：機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖視圖完整清晰，符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)，圖面整潔，質(zhì)量高， 所設(shè)計(jì)圖紙至少有兩張零號(hào)圖紙有計(jì)算機(jī)繪制打印。設(shè)計(jì)說明書的撰寫設(shè)計(jì)說明書的論證要有科學(xué)根據(jù)，要有說服力；計(jì)算部分須指出公式來源并說明公式中的符號(hào)所代表的意義，公式中所有常數(shù)或系數(shù)必須正確， 計(jì)算結(jié)果要足夠 準(zhǔn)確，計(jì)算過程可省略，計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果可列表表示；說明書分章節(jié) 段落敘述，通順簡練，有條理；所有圖表，線圖，簡圖應(yīng)規(guī)范。設(shè)計(jì)說明書和圖紙的裝訂工程圖按國標(biāo)規(guī)定裝訂，圖幅小于或等于 錯(cuò)誤！未找到

5、引用源。圖幅時(shí)應(yīng)裝訂在論文封底后，大于 錯(cuò)誤！未找到引用源。圖幅時(shí)按國標(biāo)規(guī)定單獨(dú)裝訂作為附圖。三、進(jìn)度表日期內(nèi)容2012.12.03錯(cuò)誤！未找到引用源。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，收集、閱讀整理有關(guān)資料，2012.12.09 （ 1 周）初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)繪制液壓系統(tǒng)裝配圖2012.12.10錯(cuò)誤！未找到引用源。典型零件液壓缸、郵箱、控制板等結(jié)構(gòu)圖的繪2012.12.23 （ 2 周）制2012.12.24錯(cuò)誤！未找到引用源。繪制PLC系統(tǒng)硬件接線圖、軟件流程圖、梯形2012.12.30 （ 1 周）圖編寫設(shè)計(jì)說明書2012.12.31錯(cuò)誤！未找到引用源。畢業(yè)答辯2013

6、.01.06 （ 1 周）2013.01.07錯(cuò)誤！未找到引用源。2013.01.13 （ 1 周）2013.02.25錯(cuò)誤！未找到引用源。2013.03.08 （ 2 周）完成日期2013.01.11答辯日期2013.02.25錯(cuò)誤！未找到引用源。2013.03.08四、主要參考文獻(xiàn)、資料、設(shè)備和實(shí)習(xí)地點(diǎn)及翻譯工作量： 參考資料：1. 液壓傳動(dòng)與控制重慶大學(xué)出版社2. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)寧夏人名出版社3. 新編液壓工程手冊北京理工大學(xué)出版社4. 機(jī)床液壓傳動(dòng)機(jī)械工業(yè)出版社5. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊機(jī)械工業(yè)出版社6. 機(jī)床電氣控制及可編程序控制器蘭州大學(xué)出版社7. 機(jī)械設(shè)備電氣控制華南理工大

7、學(xué)出版社實(shí)習(xí)地點(diǎn)：機(jī)械系實(shí)驗(yàn)中心指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字主管系領(lǐng)導(dǎo)簽字年 月日年 月日年 月日注：本任務(wù)書要求一式兩份，一份系部留存，一份報(bào)教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)科。摘要針對臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 除了滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定 的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用 和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)已知的條件，來確 定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它相關(guān)元件的設(shè)計(jì)。作為一種高效率的專用機(jī)床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本 次設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例， 介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的

8、設(shè)計(jì)方法 和設(shè)計(jì)步驟，其中包括組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系 統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇、系統(tǒng)性能驗(yàn)算以及相關(guān)的 PLC 控制設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床；液壓系統(tǒng)；液壓元件； PLCABSTRACTAccord ing to the desig n of hydraulic system of horiz on tai drilli ng and bori ng mach ine, in addition to meet the host specified in the action and performance requirements, but also

9、 must meet the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable work, convenient to use and repair and other recog ni zed uni versal desig n prin ciples. The desig n of hydraulic system is based on the known conditions, to determine the design of hydraulic project, hyd

10、raulic flow, pressure and hydraulic pumps and other related eleme nts.As a special mach ine for high efficie ncy, comb ined machi ne tool is widely used in large nu mbers, many mecha ni cal process ing product ion. The desig n of the comb in ati on mach ine tool hydraulic pressure system desig n as

11、an example, in troduces the desig n method of the hydraulic system of modular machi ne tool and the desig n procedure, in clud ing comb in ati on mach ine tool hydraulic pressure system con diti on an alysis, determ in ati on of mai n parameters, formulate, prin ciple diagram of hydraulic system of

12、hydraulic comp onents select ion, system performa nce calculati on and the related PLC con trol desig n etc.Key words：comb in ati on machi ne; hydraulic system; hydraulic comp onents目錄任務(wù)書1摘 要I.ABSTRACT I.L.1緒論11.1設(shè)計(jì)的目的、范圍和背景11.2液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)11.2.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程11.2.2我國的液壓技術(shù)發(fā)展11.2.3 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 21.3液壓傳動(dòng)的組成及特

13、點(diǎn)31.3.1液壓傳動(dòng)的組成31.3.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)31.4理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和研究方法 41.5預(yù)期的結(jié)果及其地位、作用和意義 41.6本章小結(jié)52液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.1組合機(jī)床工作情況分析，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 72.1.1負(fù)載分析72.1.2運(yùn)動(dòng)分析82.1.3確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)82.2設(shè)計(jì)方案，初擬液壓系統(tǒng)原理圖 112.2.1調(diào)速方式的選擇112.2.2快速回路和速度換接方式的選擇 112.2.3油源的選擇和能耗控制122.2.4組成液壓系統(tǒng)原理圖132.3本章小結(jié)133液壓缸的設(shè)計(jì)153.1液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求 153.1.1 缸體153.1.2 缸蓋153.2液

14、壓缸主要尺寸的確定 163.2.1 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 163.2.2 缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 173.2.3 液壓缸工作行程的確定 173.2.4缸蓋厚度的確定173.2.5最小導(dǎo)向長度的確定173.2.6缸體長度的確定183.2.7活塞桿的強(qiáng)度校核183.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 193.3.1缸體與缸蓋的連接形式 193.3.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)193.3.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 19334法蘭盤與鋼體連接20335活塞桿與工作臺(tái)的連接203.4本章小結(jié)204驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能214.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 214.1.1判斷流動(dòng)狀態(tài)214.1.2計(jì)算系統(tǒng)壓力損失214.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升234

15、.3本章小結(jié)245液壓站的設(shè)計(jì)255.1液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)255.1.1 液壓泵組的安裝方式 255.1.2油箱的設(shè)計(jì)265.2確定液壓泵和電機(jī)的規(guī)格295.3閥類元件和輔助元件的選擇 305.3.1閥類元件的選擇305.4其它元件的選擇305.4.1過濾器的選擇305.4.2空氣濾清器的選擇325.4.3壓力表及壓力表開關(guān)的選擇335.4.4液位計(jì)的選擇335.4.5油管的選擇345.5液壓控制裝置的集成方式355.5.1 集成塊的設(shè)計(jì)原則 365.5.2 集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 375.5.3 集成塊裝配與調(diào)試385.6液壓站裝配圖的繪制385.7本章小結(jié)386可編程序控制器控制系統(tǒng)396.1液壓

16、系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)396.1.1 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用 396.1.2 PLC的發(fā)展趨勢406.2 PLC液壓缸設(shè)備的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 406.2.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)要點(diǎn) 406.2.2工藝流程的編寫436.2.3 輸入輸出電路I/O 口的分配 436.3接線圖的繪制446.4梯形圖的繪制456.5指令表的轉(zhuǎn)化476.6安裝調(diào)試486.7本章小結(jié)49結(jié)論50致謝51參考文獻(xiàn)521緒論1.1設(shè)計(jì)的目的、范圍和背景隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門迫切需要各種各樣的質(zhì)量 優(yōu)、性能好、能耗低、價(jià)格廉的液壓機(jī)床產(chǎn)品。 其中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、 水平、市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益

17、的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)的功能分析、工 作原理方案設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)等。這些設(shè)計(jì)內(nèi)容可作為液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的內(nèi) 容。很明顯，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身如果存在問題，常常屬于根本性的問題，可能造成液壓 機(jī)床的災(zāi)難性的失誤。因此我們必須重視對學(xué)生進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。1.2液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)1.2.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程液壓傳動(dòng)相對機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門比較新的學(xué)科，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、 輸出功率大、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速及自動(dòng)控制等特點(diǎn)，因此發(fā)展很快。從1795年英國制造出世界上第一臺(tái)水壓機(jī)至今，液壓傳動(dòng)已有二三百年的歷史，但廣泛的應(yīng)用和推廣僅 有六七十年。19世紀(jì)末，德國制造出液壓

18、龍門刨床，美國制成液壓六角車床和液壓磨床， 但因當(dāng)時(shí)沒有成熟的液壓元件以及機(jī)械制造工藝水平的限制，液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用仍不普遍。第二次世界大戰(zhàn)期間，一些兵器采用精度高、功率大的液壓傳動(dòng)裝置，大大提高 了兵器的性能，同時(shí)推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，其迅速轉(zhuǎn)向民用，在機(jī)床、工程機(jī) 械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)中逐步推廣。20世紀(jì)60年代后，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。目前，正在向高壓、高速、高效、大流量、大功率、低噪聲、長壽命、高度 集成化和模塊化、提高可靠性技術(shù)及污染控制技術(shù)的方向發(fā)展。同時(shí)，液壓元件和液壓 系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等，

19、又使液壓技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到 了一個(gè)新的階段。1.2.2我國的液壓技術(shù)發(fā)展我國的液壓工業(yè)始于20世紀(jì)50年代，最初只是應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來發(fā)展 到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年開始引進(jìn)國外液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，并自行設(shè)計(jì)液壓 產(chǎn)品以來，我國的液壓元件生產(chǎn)從低壓刀高壓形成了系列。幾十年來，隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，液壓傳動(dòng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、 工程建筑、石油化工、交通運(yùn)輸、軍事器械、礦山冶金、航空航海、輕工、農(nóng)機(jī)、漁業(yè)、 林業(yè)等各個(gè)方面，也被應(yīng)用在宇宙航行、海洋開發(fā)、核能建設(shè)、地震預(yù)測等新的技術(shù)領(lǐng) 域中。1.2.3液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢液壓技術(shù)中的重大進(jìn)展是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在液壓系統(tǒng)中

20、的應(yīng)用。微電子技術(shù)與液壓技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出了很多高可能性、低成本的微型節(jié)能元件，為液壓技術(shù)在 工業(yè)中的應(yīng)用開辟了更為廣闊的前景。計(jì)算機(jī)控制是必然趨勢，電液比例閥和伺服閥只能接受連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)，而計(jì)算機(jī)要求數(shù)字開關(guān)量，使用電液比例閥和伺服閥與計(jì)算機(jī)接口必須經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，極不方便。而數(shù)字液壓泵、數(shù)字控制閥、數(shù)字液壓缸等，即用數(shù)字量進(jìn) 行控制并具有數(shù)字量輸出響應(yīng)特性的液壓元件。 由于是可以直接與計(jì)算機(jī)接口，不需D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是今后液壓技術(shù)發(fā)展的重要趨向之一。計(jì)算機(jī)與液壓技術(shù)的結(jié)合包括：計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（液壓元件CAD和液壓系統(tǒng)CAD、液壓產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔

21、助試驗(yàn)（CAT及計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 利用計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制以及靈活的多余度控制等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)的基本特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)的圖形功能，由設(shè)計(jì)者通過人機(jī)對話控制設(shè)計(jì)過程以得到最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果，并能通過動(dòng)態(tài)仿真對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行檢測。計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)則可運(yùn)用計(jì)算機(jī) 技術(shù)對液壓元件及液壓系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行測試，對液壓設(shè)備故障進(jìn)行診斷和對液 壓元件和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型辨識(shí)等。此外，高壓大流量小型化與液壓集成技術(shù)、液壓節(jié)能與能量回收技術(shù)也成為近年研 究的重要課題?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓技術(shù)也隨之發(fā)展，拓寬范圍，以適應(yīng)各行各業(yè)新 技術(shù)的發(fā)展需求。1.3液壓傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)1.3.1液壓傳

22、動(dòng)的組成（1）動(dòng)力元件（油泵）：它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能； 是液壓傳動(dòng)的動(dòng)力部分。（2）執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）：它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油 缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（3）控制元件：包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié) 液動(dòng)機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。（4）輔助元件：除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、 冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。（5）工作介質(zhì)：工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液 動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。1.3.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)與

23、機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)相比較有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在相同功率的情況下，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，從而慣性小，可快速啟 動(dòng)和頻繁換向，且能傳遞較大的力和轉(zhuǎn)矩。（2） 能方便地實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大，可達(dá) 100： 1至2000: 1。而最低穩(wěn) 定轉(zhuǎn)速可低至每分鐘幾轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)低速強(qiáng)力或低速大扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)，不需減速器。（3）傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平衡、方便可靠，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。（4）控制調(diào)節(jié)比較方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，當(dāng)與電氣控制或氣動(dòng)控制配合 使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，還可遠(yuǎn)程控制。（5）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。同時(shí)液壓元件可自行潤滑，使用壽命較長。（6）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、

24、系列化，便于設(shè)計(jì)制造和推廣使用。元 件之間用管路連接時(shí)，在系統(tǒng)中的排列布置有較大的機(jī)動(dòng)性。（7）用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)一般比機(jī)械傳動(dòng)簡單。液壓傳動(dòng)同時(shí)存在的缺點(diǎn)如下：（1）由于采用液體傳遞壓力，系統(tǒng)不可避免地存在泄漏，因而傳動(dòng)效率較低，不 宜于作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。（2）液壓裝置對油溫變化比較敏感，運(yùn)動(dòng)件的速度不易保持穩(wěn)定，同時(shí)對油液的 清潔程度要求較高。（3）為減少泄漏，液壓元件制造精度要求高，加工工藝復(fù)雜，因而成本較高。（4）系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不易查找原因，維修難度較大。（5）系統(tǒng)或元件的噪聲較大?？偟膩碚f，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著科學(xué)技術(shù)和設(shè)計(jì)、制造工藝水平的發(fā)展, 其缺點(diǎn)正逐步得到改善，因此

25、，液壓傳動(dòng)有著廣闊的發(fā)展前景。1.4理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和研究方法液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的。當(dāng) 經(jīng)過全面方案論證，確定一部機(jī)器或機(jī)器的一部分的傳動(dòng)方式采用液壓傳動(dòng)后，則考慮 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程如下： 明確對液壓系統(tǒng)的要求； 分析主機(jī)工況，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)； 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，初擬液壓系統(tǒng)原理圖； 計(jì)算和選擇液壓元件； 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能； 繪制正式系統(tǒng)工作圖，編織技術(shù)文件。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和 夾具而組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或 多工位同時(shí)

26、加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和 高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī) 床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時(shí)加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻 絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。液壓系統(tǒng) 由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無級(jí)連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在組 合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。1.5預(yù)期的結(jié)果及其地位、作用和意義本次設(shè)計(jì)主要針對液壓泵站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括擬定液壓系統(tǒng)原理圖，液壓元件的選擇，液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算 與校核以及

27、液壓缸主要參數(shù)的確定；控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電氣控制原理圖的擬定， 電氣元件的選型等。本文共分為6部分：1. 緒論 簡述本課題研究的主要目的和意義，介紹液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)，以 及液壓泵站在國內(nèi)外的發(fā)展概況，提并出本文的主要研究工作和內(nèi)容。2. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過所給數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并設(shè)計(jì)出合理的液壓系統(tǒng)。3. 液壓缸的設(shè)計(jì)根據(jù)所得數(shù)據(jù)和液壓缸工況的分析，對液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4. 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能對液壓系統(tǒng)在不同工況下的損失進(jìn)行計(jì)算，以及對油箱溫升 的計(jì)算來確定是否需要冷卻裝置。5. 液壓泵站的設(shè)計(jì)對回路換接和調(diào)速方式進(jìn)行選擇，以及油源的選擇和能耗的控 制，最終組成原理圖。6. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

28、 設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，并選擇相關(guān)的電氣元件。1.6本章小結(jié)本部分主要內(nèi)容包括：針對臥式鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，說明了本次設(shè) 計(jì)課題的作用和意義，并對本論文所涉及的內(nèi)容進(jìn)行了概括性的講述。2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1組合機(jī)床工作情況分析，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)2.1.1負(fù)載分析工作負(fù)載錯(cuò)誤！未找到引用源摩擦負(fù)載靜摩擦負(fù)載錯(cuò)誤！未找到引用源。動(dòng)摩擦負(fù)載錯(cuò)誤！未找到引用源。慣性負(fù)載錯(cuò)誤！未找到引用源。根據(jù)以上計(jì)算，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載如表2-1所示表2-1液壓缸在各工作階段的負(fù)載/N工況負(fù)載組成F系統(tǒng)負(fù)載錯(cuò)誤！未找 到引用源。時(shí)間錯(cuò)誤！未找到引 用源。啟動(dòng)F下5556加速F下譏7026快速進(jìn)、

29、退F下27782.9 ； 5.3工進(jìn)F十52277890制動(dòng)F = Ffd - Fm-1470注：1.取工進(jìn)時(shí)的最大速度 錯(cuò)誤！未找到引用源。mm/s2. 錯(cuò)誤！未找到引用源。；錯(cuò)誤！未找到引用源。；3. 取液壓缸的機(jī)械效率 錯(cuò)誤！未找到引用源。由表2-1數(shù)值繪制負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示。75U-75圖2-2速度循環(huán)圖圖2-1 負(fù)載循環(huán)圖2.1.2運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)錯(cuò)誤！未找到引用源。，取錯(cuò)誤！未找到引用源。，繪制出速度循環(huán)圖如圖2-2所示。2.1.3確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)伏在循環(huán)圖中的最大負(fù)載來選取，也可以根據(jù)主機(jī)的類型了確定（見表2-2和表2-3 ）。表2-2按負(fù)載選

30、擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載/ KN<55錯(cuò)誤！未找到 引用源。1010錯(cuò)誤！未找到引用源。2020錯(cuò)誤！未找到 引用源。3030錯(cuò)誤！未找到引用源。50>50工作壓力/MPa<0.8 錯(cuò)誤！未 找到引 用源。11.5錯(cuò) 誤！未 找到引 用源。22.5錯(cuò)誤！未找到引用源。33錯(cuò)誤！未找到引用源。44錯(cuò)誤！未找到 引用 源。5> 5表2-3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.8錯(cuò)誤！未找到引用源。23錯(cuò)誤！未找到引用源。52錯(cuò)誤！未找到引用源。88錯(cuò)誤！

31、未找 到引用 源。1010錯(cuò)誤！未找到引用源。1820錯(cuò)誤！未找到引用源。32所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為22778N其它工況時(shí)的負(fù)載都相對較低，參考表2-2和表2-3按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇 工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力pi=3MPa為了節(jié)省能源宜選用較小流量的油源。利用單活塞缸差動(dòng)連接滿足快進(jìn)速度 的要求，且往復(fù)快速運(yùn)動(dòng)速度相等，這樣就給液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d規(guī)定 了錯(cuò)誤！未找到引用源。的關(guān)系。在鉆孔加工時(shí)，為了防止孔被鉆通時(shí)負(fù)載突然消失而產(chǎn)生的鉆頭前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，查液壓工程手冊（回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)<0.5錯(cuò)誤！未找到引

32、用源。0.8>/回油路帶背壓閥<0.5錯(cuò)誤！未找到引用源。1.5>） 取背壓為錯(cuò)誤！未找到引用源。由此求得液壓缸無桿腔面積為FA. = = 84 X 10_4m24X84=cm = 10,3cm7T J 7TD 10.3= cm = 7.3 cmVz 邁由GB/T2348-1980查得標(biāo)準(zhǔn)值為 D=10cm d=8cm。由此計(jì)算出液壓缸的實(shí)際有效面積為nD2 ttIO2 夕-= 78.54cm44=如-巧j 1"一茁丿賦=2827cm2244按工作進(jìn)給速度檢驗(yàn)液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸。查產(chǎn)品樣本，Q型調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量為錯(cuò)誤！未找到引用源。，則=27.28cm20.05 X

33、 103“cm* 0.0003 X 60 X 100本例錯(cuò)誤！未找到引用源。，能滿足工作進(jìn)給速度要求?？焖龠M(jìn)給時(shí)液壓缸做差動(dòng)連接。由于管路中有壓力損失，去此項(xiàng)損失為錯(cuò)誤! 未找到引用源。，同時(shí)假定快退時(shí)回油壓力損失為 0.5MP&根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出液壓缸在一個(gè)工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率，如表2-4所示，并根據(jù)此繪制出其工況圖如圖 2-3所示。表2-4液壓缸在不同階段所需壓力、流量和功率工作階段系統(tǒng)負(fù)載 錯(cuò)誤！未找 到引用源。/N回油腔壓 力錯(cuò)誤！未找到引用源。/MPa工作腔壓力錯(cuò)誤！ 未找到引用源。/MPa輸入流量q/錯(cuò)誤！未找到引用源。）輸入功率 P/kW快速前進(jìn)2778

34、務(wù)二丹+山:十3戸=二 11每一血g =（缶一（F二陰工作進(jìn)給227780.6匸-衍血*=兔牡=P二阿q快速退回27780.5PL A2 i*=地耳=P 注：取液壓缸機(jī)械效率 錯(cuò)誤！未找到引用源。(a) p-t(b) q-tIp/kV0,05t/s90(c) P-t圖2-3液壓缸工況圖2.2設(shè)計(jì)方案，初擬液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對調(diào)速范圍、低 速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、 穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠

35、。2.2.1調(diào)速方式的選擇由于機(jī)床液壓系統(tǒng)調(diào)速是關(guān)鍵問題，因此首選調(diào)速回路。有工況圖可知：所 設(shè)計(jì)的機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，為了防止孔被鉆通時(shí)負(fù)載突然消失而產(chǎn)生的鉆頭前 沖，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，故可采用回油路調(diào)速閥調(diào)速回路。222快速回路和速度換接方式的選擇本系統(tǒng)已選定差動(dòng)連接回路作為快速回路。所設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向 平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制 換向回路即可。為便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓，選用三位四通電磁換向閥。為便于實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)保壓，應(yīng)考慮選用0型中位機(jī)能。由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn) 時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由22.62 L/min降為0.9

36、42 L/min，可選二位二通電磁換 向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊， 如圖2-4所示。由于 工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，在回路上 并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度， 采用行程開關(guān)做終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。2.2.3油源的選擇和能耗控制從工況圖上可以清楚地看到：整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓缸要求交替提供快行程的低壓大流量和慢行程的高壓小流量油液。最大流量與最小流量之比約為24。而快進(jìn)、快退所需時(shí)間為+=s5 = 82sV r3 0.075 X 1QOO 0.075 X 100Q工進(jìn)時(shí)間為L2180 S = 90s 0

37、.002 X 1000從降低成本的角度出發(fā)，不宜選用雙聯(lián)泵，只需用單個(gè)定量泵就可以?，F(xiàn)確定定圖2-5泵供油油源2.2.4組成液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)上面選定的基本回路，在綜合考慮設(shè)計(jì)要求，便可組成完整的液壓系統(tǒng) 原理圖，如圖2-6所示。2.3本章小結(jié)通過調(diào)速方式的選擇，和液壓換接回路的選擇，以及油源和能耗的控制， 最后初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖，從而初步確定設(shè)計(jì)方案。圖2-6原理圖3液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小 于360°擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置?；钊捉Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，因此在液壓系 統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還必須對主要

38、參數(shù)進(jìn)行計(jì) 算與校核，確定液壓缸的材料，并對液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。3.1液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求3.1.1 缸體液壓缸缸體的常用材料一般為20、35、45號(hào)無縫鋼管，鑄鐵可采用HT200 HT350間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和 彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制 造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用 Q235鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1. 缸體的內(nèi)徑因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度， 可采用H8 H9配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為0.10.4陶 當(dāng)活塞用活

39、 塞環(huán)密封時(shí)，Ra為0.20.4 um且均需研磨。2缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取，圓柱度公差應(yīng)按 8級(jí)精度選取。3 缸體端面的垂直度公差可按 7級(jí)精度選取。4 缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用 6級(jí)精度的米制螺紋。5.當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時(shí)，孔徑 D或軸徑d的中心線對缸體內(nèi)孔軸線垂 直公差值按9級(jí)精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。 裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小， 質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。3.1.2缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用HT200鑄

40、鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵HT2O0以使導(dǎo)向套更加耐用 3.1.3活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵， 灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)液壓缸 活塞材料選用45號(hào)鋼，需要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。1 活塞外徑D對內(nèi)孔d的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。2端面T對內(nèi)徑d軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。3外徑D的圓柱度公差值，按9、10、11級(jí)精度選取。4 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 O型密封圈。3.2液壓缸主要尺寸的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備， 由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。所以設(shè)計(jì)時(shí)，可用類比法來確 定。液壓缸的工作壓力P=1.99MPa缸筒內(nèi)徑

41、D=80mm活塞桿外徑d=50mm3.2.1液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算1.液壓缸壁厚計(jì)算(3 1)式中液壓缸壁厚（m ；D液壓缸內(nèi)徑（m）;Pmax 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5 ）倍（Mpa）; 二缸筒材料的許用壓,灰鑄鐵：；=25Mpa。由式（3-1）得：.PmaxD1.5 1.99 0.082漢25二 4.776mm2. 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑 D1為:Dj - D 2、=80 2 4.776=89.552mm式中Di值應(yīng)按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值故取 Di=100mm 3.2.2缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒兩端分別和缸蓋和缸底相連，構(gòu)成密圭寸的壓力腔，因而它的

42、結(jié)構(gòu)形式往 往和缸蓋及缸底密切相關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié) 構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的連接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。3.2.3液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，按系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值?，F(xiàn)選取 GB2349-80系列中液壓缸工作行程為400mm。3.2.4缸蓋厚度的確定般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似無孔時(shí)有孔時(shí) 式中，t(3-2)(3-3)計(jì)算t - 0.433D2-iPyD2t £0.433D21J Y5(D2-d°)缸蓋有效厚度(m)；D2缸蓋止口內(nèi)徑（m）;d

43、。一一缸蓋孔的直徑（m ）。在此次設(shè)計(jì)中，利用式（3-3 ）計(jì)算可取t=40 mm 3.2.5最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)的距離 H稱為最小導(dǎo)向長度。如果 導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的 穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足以下要求LD+ 202(3-4)式中，L 液壓缸的最大行程;D液壓缸的內(nèi)徑。20 2400 romm20 2活塞的寬度B一般取B =(0.6 1.0)D，即B=0.6 80=48mm缸蓋滑動(dòng)支撐面的長度11，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng) Dv80mm 時(shí)，取 h

44、=(0.61.0 D;當(dāng) D臭80mm 時(shí)，取 h = (0.6 1.00°.本設(shè)計(jì)D=80mm，所以 h = 0.6 _ 1.0 d0 = 0.8 50 = 40mm為保證最小導(dǎo)向長度H,若過分增大11和B都是不適宜的，必要時(shí)可以在缸 蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由最小導(dǎo)向長度H決定, 即1C 二 H -孑仏 B)(3-5)由公式(3-5 )得1C = H (l1 B11mm23.2.6缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞寬度與活塞行程之和。 缸體外形長度還要考 慮到兩端的端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 2030倍，即 選取液壓缸缸體長度

45、為460mm。3.2.7活塞桿的強(qiáng)度校核由于本設(shè)計(jì)為低壓系統(tǒng)，活塞桿穩(wěn)定性須校核?；钊麠U的強(qiáng)度校核如下：(3-6)d 一2, Fns式中d-活塞桿直徑；F-液壓缸的最大推力(或拉力)；ns-缸筒屈服安全系數(shù)，為23.5;亠-缸筒材料的屈服極限(本次設(shè)計(jì)采用35鋼，取二s=315MPa )由式(3-6 )得d _2 10000 3.5 ： 16.8mm nx315因活塞桿的直徑d = 50mm，故強(qiáng)度足夠。3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、 缸體材料以及工作條件有關(guān)。本設(shè) 計(jì)選用螺紋連接。螺紋連接的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：(1) 外形尺寸小；(2)

46、 重量較輕。缺點(diǎn)：(1) 端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜；(2) 裝拆時(shí)需用裝用工具；(3) 擰端蓋時(shí)易損壞密圭寸圈。端蓋與鋼體的連接考慮到法蘭盤的安裝，采用螺釘連接(GB/T68-1985M10X3O)。3.3.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞桿與活塞有幾種常用的連接形式。 分整體結(jié)構(gòu)和組合結(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。本設(shè)計(jì)中選用半環(huán)連接，半環(huán)連接的特 點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，不易松動(dòng)，但會(huì)出現(xiàn)軸向間隙。多用在壓力高、負(fù) 荷大，有振動(dòng)的場合。3.3.3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 塵和所緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直

47、接導(dǎo)向， 也可做成與端蓋 分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位 置安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可安裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般米用裝在內(nèi)側(cè) 的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑：而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)， 在高壓下工作 時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能?；钊麠U處的密封有0形、Y形、V形、密封圈。為了清除活塞桿處外露部分 粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈，也可用毛氈 圈防塵。334法蘭盤與鋼體連接法蘭盤與缸體連接采用焊接方式，其特點(diǎn)有：不易松動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，且比較經(jīng) 濟(jì)實(shí)惠，但缺點(diǎn)是不能拆卸。3.3.5活塞桿與工作臺(tái)的連接本次設(shè)計(jì)考

48、慮到工作時(shí)拉力較大，采用螺紋連接，其特點(diǎn)有優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單易拆卸；缺點(diǎn)是：螺紋不易加工。3.4本章小結(jié)本章內(nèi)容主要介紹了液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括了：缸體、缸蓋、活塞桿 的設(shè)計(jì)，液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定以及液壓缸工作行程的確定， 缸蓋 厚度的確定等。4驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能4.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)，然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失。現(xiàn)取進(jìn)、回油管4233道長為l=2m,油液的運(yùn)動(dòng)粘度取'=1 10-m/s，油液的密度取 H0.9174 10kg/m。4.1.1判斷流動(dòng)狀態(tài)在快進(jìn)、工進(jìn)和快退三種工況下，

49、進(jìn)、回油管路中所通過的流量以快進(jìn)時(shí)回 油流量q1=22.62L/min為最大，此時(shí)，油液流動(dòng)的雷諾數(shù)Re- d4q: d4 x 51.24 漢 1060 28 10 _3 1 10二 388.5也為最大。因?yàn)樽畲蟮睦字Z數(shù)小于臨界雷諾數(shù)（2000），故可推出：各工況 下的進(jìn)、回油路中的油液的流動(dòng)狀態(tài)全為層流。4.1.2計(jì)算系統(tǒng)壓力損失將層流流動(dòng)狀態(tài)沿程阻力系數(shù)75 _ 759Re4q和油液在管道內(nèi)流速同時(shí)代入沿程壓力損失計(jì)算公式'，并將已知數(shù)據(jù)代入后，得4 75 二2二 d4q = 1.423 107q3a4 75 0.9174 103 1 102_3 42- (28 10 )4可見，沿

50、程壓力損失的大小與流量成正比，這是由層流流動(dòng)所決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓力損失 ？Pz常按下式作經(jīng)驗(yàn) 計(jì)算各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計(jì)算3其中的厶5由產(chǎn)品樣本查出，qn和q數(shù)值由表4-2和表4-5列出?；_(tái)在快 進(jìn)、工進(jìn)和快退工況下的壓力損失計(jì)算如下：1.快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過電液換向閥差動(dòng)連接。 由表8和表9可知，進(jìn)油路 上油液通過單向閥10的流量是22L/min，通過電液換向閥2的流量是27.1L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合，以流量51.24L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿=(0.024卄 0.057+ 0-198)MFa = 0.279

51、MPa此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，幫能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸在回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥 2和單向閥6的流量都是24.14L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力P2與無桿腔壓力P1之差24.14r80+ 02 X24A4£5124 °+ 02 X (6363此值小于原估計(jì)值0.5MPa,所以是安全的2.工進(jìn)滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過電液換向閥 2、調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無 桿腔，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MP&在回油路上，油液通過電液換向閥2、 背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥

52、 7返回油箱，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MP&通過順序閥7的流量為（0.25+22） =22.25L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力4為:P2 0.5 X（普）+0,5+°-3XMPa = 0.537MPa可見，此值略小于原估計(jì)值0.8MPa。故可按表2-5中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓 缸進(jìn)油腔壓力Pl，即22778 + 0.537 X 106 X 4,48 X 10-495 X IO-4 X 106MPa = 2.58MPa考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差pe=0.5MPa故溢流閥9的調(diào)壓Pp1A應(yīng)為:2.58 + 0.5 X I： ） + 0.5 十 0.5 MPn

53、 = 3.58MPa3 快退滑臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過單向閥10為22L/min電液換向閥2為27.1L/min進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱，流量都為57.52L/min在進(jìn)油路上總的壓降為MPa = 0.082MPa此值遠(yuǎn)小于估計(jì)值，因此液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的在回油路上總的壓降為 Fir_ 盧厲 20.2 X57_53*/57.72+ 0.2 譏F丿嚴(yán)砂沁此值與表2-5的數(shù)值基本相符，故不必重算。 所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力 Pp應(yīng)為瑪二內(nèi) + Ebp札=（2.68 - 0,082）MPa = 2.962MPa此值是調(diào)

54、整液控順序閥7的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)4.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占95%所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來 計(jì)算。22778X(0,02-012)p0 = Fv =-kW = 0.0076-0.0456kW刊103X 60液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率pt =外1尬7邛理=0424kW由此可計(jì)算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為= P： - Po = 0424 - (a007650456)kW = 0,378-0.416kW按式錯(cuò)誤！未找到引用源。計(jì)算工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)中的油液溫升，即(0378-0.416) 103占 T = 弋=(932-10,48)°C油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷