河南機電高等?？埔簤簜鲃诱n程設(shè)計

1、一、液壓傳動課程設(shè)計的目的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。2、鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算能力。3、熟悉并會用有關(guān)國家標準、部頒標準、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實際工程設(shè)計的能力。二、液壓課程設(shè)計題目題目（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)：夾緊快進工進死擋鐵停留快退松開原位停止；機床有16個主軸，鉆削加工13.9mm的孔14個，8.5mm的孔2個，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。動力滑臺采用平導(dǎo)軌，工進速度要求無級調(diào)速，如用高速剛鉆頭進行加工，

2、其他參數(shù)如下表所示。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)IIIIIIIVV運動部件自重（N）9810100009990950011000快進快退速度（m/min）77.56.57.88快進行程（mm）10012011095120工進行程（mm）5060657060工進速度（mm/min）30903090309030903090靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動制動時間t（s）0.20.250.210.230.3試完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。4、繪制液壓缸裝配

3、圖（A1）。5、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目 錄 第1章 組合機床工況分析 11.1 工作負載分析 11.2 阻力負載分析 11.3 慣性負載分析 11.4工進速度選擇 11.5 根據(jù)以上分析計算各工況負載 21.6負載圖和速度圖的繪制 2 第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定 42.1 初定液壓缸工作壓力 42.2 液壓缸尺寸的計算 4第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖 73.1 選擇液壓回路 73.2 液壓系統(tǒng)工作分析 7第4章 液壓缸的機構(gòu)設(shè)計 104.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式 104.2 液壓缸設(shè)計需要注意的事項 114.3 液壓缸主要零件的材料

4、和技術(shù)要求 114.4 液壓缸主要尺寸的計算 13參考資料 15附錄A液壓系統(tǒng)原理圖 附錄B液壓缸結(jié)構(gòu)圖第1章 組合機床工況分析1.1 工作負載分析 工作負載即為切削阻力。1.計算切削阻力 鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算式中，D鉆頭直徑(mm) S每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)鉆13.9mm的孔時，主軸轉(zhuǎn)速，每轉(zhuǎn)進給量,鉆8.5mm孔時，主軸轉(zhuǎn)速，每轉(zhuǎn)進給量, 則 1.2 阻力負載分析液壓缸驅(qū)動工作部件時要克服機床導(dǎo)軌處的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌形狀、安放位置及工作臺的運動狀態(tài)有關(guān)。 摩擦負載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動摩擦阻力 1.3 慣性負載分析1.4工進速度選擇工進速度v=s=53mm

5、/min1.5 根據(jù)以上分析計算各工況負載 (見表1-1)表1-1 液壓缸在各工作階段的負載值工況計算公式液壓缸負載F/N液壓缸驅(qū)動力F/m/N啟動15001666.7正向加速1310.21455.8快進800888.9工進3130034777.8快退800888.9注:表中取液壓缸的機械效率cm=0.91.6 負載圖和速度圖的繪制負載圖按上面數(shù)值繪制，如圖所示。速度圖按已知數(shù)值、，、快退行程和工進速度等繪制如圖。 速度圖 負載圖第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定2.1 初定液壓缸工作壓力根據(jù)上述工況要求和動力滑臺的結(jié)構(gòu)安排，應(yīng)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

6、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。由工況分析中可知，工進階段的負載力最大，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(yīng)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，有桿腔壓力大于有桿腔，估算時快進取?？焱艘舶?。2.2 液壓缸尺寸的計算由式得液壓缸直徑取標準直徑因為，所以則，液壓缸有效面積液壓缸的流量計算：液壓缸工作腔壓力：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-BA-A液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率工作階段負載回

7、油腔壓力工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進888.91.550.7237.50.30工進34777.80.63.950.8550.05快退888.90.71.2733.750.77 流量工況圖壓力工況圖液壓缸的工況圖第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖3.1 選擇液壓回路1首先選擇調(diào)速回路。由以上數(shù)據(jù)可得，這臺機床屬于小功率，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。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。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。最大流量和最小

8、流量之比約等于70，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。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。為保證夾緊力可靠，且能單獨調(diào)節(jié)，在支路上串聯(lián)單向閥和減壓閥。為保證加緊厚進油缸才動作，在加緊進油缸裝一壓力繼電器，只有當加緊里達到壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時，才發(fā)出信號，使進油缸油路的三位五通電液換向閥電磁鐵通電，進給缸才開始快進。2擬定液壓系統(tǒng)圖根據(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）3.2 液壓系統(tǒng)工作分

9、析工件夾緊： 電液換向閥處于中位狀態(tài)，液壓泵輸出的壓力油進入夾緊缸的左腔，右腔回油，活塞桿向右移動，將工件夾緊。夾緊后，液壓缸左腔的壓力升高，當油壓超過壓力繼電器的調(diào)定值時，壓力繼電器發(fā)出信號指令使電磁鐵1YA通電，液壓缸動作?？焖偾斑M： 電磁鐵1YA通電，電液換向閥左位接入系統(tǒng)，溢流閥7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： 進油路：液壓泵1單向閥10換向閥2（左位）行程閥3（下位）液壓缸右腔 回油路：液壓缸左腔換向閥2單向閥6行程閥3液壓缸右腔工進階段：工進在滑臺前進到預(yù)定位置，擋塊壓下行程閥3時開始，這時系統(tǒng)壓力升高，溢流閥7打開

10、，液壓泵單泵供油，系統(tǒng)中油液流動情況為： 進油路：液壓泵1單向閥10換向閥2左位調(diào)速閥4液壓缸右腔 回油路：液壓缸左腔換向閥2（左位）單向閥6調(diào)速閥4 液壓缸右腔 停留階段：停留在工進行進到碰上死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?？焱穗A段：快退在壓力繼電器14發(fā)出信號后，電磁鐵1YA斷電、2YA通電時開始，油路換向，系統(tǒng)中油液的流動情況為： 進油路：液壓泵1單向閥10換向閥2（右位）液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔左腔單向閥5換向閥2（右位）油箱松開 ： 松開在擋塊壓下終點開關(guān)時3YA通電，夾緊缸松開。其油液流動情況為： 進油路：液壓泵1減壓閥15單向閥1

11、6換向閥17（右位）夾緊缸下腔 回油路：夾緊缸上腔單向閥18換向閥17油箱停止 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。 油路：液壓泵1單向閥10溢流閥7油箱第4章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式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。1）液壓缸的組成：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）液壓缸組件的連接方式：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，缸筒與缸底的連接形式也用法蘭

12、連接?；钊麠U與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠?；钊麠U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)套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 3）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O型的密封圈。4）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。5）液壓缸排氣裝置 這里對液壓缸的要求高，故設(shè)置排氣裝置，使用

13、放氣閥。6）密封裝置的選擇選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。4.2 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)計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。4.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 1）缸體 材

14、料-灰鑄鐵: HT200,HT350。 粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 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）缸蓋 材料-35鋼 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于分析： 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(fù)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p10Mpa時使用鑄鐵，當工作壓力10Mpap20Mpa時使用鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為3.98 Mpa，故選用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號，40鋼號鍛

15、件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT250. HT 300等灰鑄鐵。 3）活塞 材料-灰鑄鐵：HT300 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 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。 4）活塞桿 材料-實心：45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRC b活塞與導(dǎo)向套用 的配合，與活塞的連接可用 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，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

16、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。 5）導(dǎo)向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半 分析：導(dǎo)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(dǎo)向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。4.4 液壓缸主要尺寸的計算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，1）液壓缸內(nèi)徑D的計算，根據(jù)最大負載和選取的工作壓力來確定內(nèi)徑

17、D=110mm，2）活塞桿直徑d的計算 在前面的計算中已經(jīng)確定d=80 mm，3）液壓缸筒長度L的計算 液壓缸筒長度L由活塞最大行程l，活塞寬度B，活塞桿導(dǎo)向長度H和有特殊要求的其他長度確定。 查手冊選取活塞行程L=250 mm，活塞寬度 B=（0.61.0）d，選B=88 mm，導(dǎo)向套長度H=（0.61.0）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。6）液壓缸參數(shù)的計算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度1）壁厚的計算查表取缸筒外徑為133 mm，則壁厚= mm2）液壓缸油口直徑在計算設(shè)定液壓缸油口液流速度為1.0m/min則液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度V 和油口最高液流速度Vo定Do=0.13D Do液壓缸油口直徑 D液壓缸內(nèi)徑 =38mm V液壓缸最高輸出速度 Vo油口液流速度7）缸底厚度計算D液壓缸內(nèi)徑（mm） 【】缸底材料的許用應(yīng)力（Mpa） Py 試驗壓力（Mpa）8）缸頭厚度計算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計算方法與缸底有所不同，這