1、目 錄摘要2一、 液壓系統(tǒng)設(shè)計的目的、要求和題目 2（一）設(shè)計的目的2 （二）設(shè)計的要求2（三）設(shè)計的題目2二、 液壓系統(tǒng)的分析計算與設(shè)計3（一）液壓系統(tǒng)負載與運動分析3（二）確定液壓缸參數(shù)4（三）擬定液壓系統(tǒng)圖6（四）液壓元、輔件的選擇6（五）液壓系統(tǒng)主要性能驗算8結(jié)論12參考文獻13 課程設(shè)計說明書摘要液壓系統(tǒng)應(yīng)用在機床上，實現(xiàn)對工作臺和夾緊工件的循環(huán)控制起著重要的作用。對銑削類組合機床，運用液壓來控制運動循環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間小，而且能滿足較大的切削負載要求。液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的有機組成部分。液壓系統(tǒng)的設(shè)計除了具備堅實的機械基礎(chǔ)知識外，還必須熟練掌握液壓傳動的專業(yè)知識，本次任務(wù)通

2、過分析系統(tǒng)工況，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，并進行系統(tǒng)參數(shù)的計算，液壓元件選擇，液壓系統(tǒng)布置，同時運用cad繪制工程圖紙。本次設(shè)計涉及課程廣泛：液壓與氣壓傳動、機械制圖、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、互換性與技術(shù)測量、cad、工程力學、電工學、機械零件、流體力學等一些機械專業(yè)課程以及一些工具書與手冊。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，組合機床，機械專業(yè)課程一、液壓系統(tǒng)設(shè)計的目的、要求和題目（一）設(shè)計的目的液壓傳動課程設(shè)計是本課程的一個綜合實踐性教學環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： 1.鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題能力； 2.正確合理地確定

3、執(zhí)行機構(gòu)，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 3.熟悉并會運用有關(guān)的國家標準、部頒標準、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對學生在計算、制圖、運用設(shè)計資料以及經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策、cad技術(shù)等方面的基本技能進行一次訓練，以提高這些技能的水平。（二）設(shè)計的要求1.設(shè)計時必須從實際出發(fā)，綜合考慮實用性、經(jīng)濟性、先進性及操作維修方便。如果可以用簡單的回路實現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過分強調(diào)先進性。并非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經(jīng)濟；2.獨立完成設(shè)計。設(shè)計時可以收集、參考同類機械的資

4、料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡單地抄襲；3.在課程設(shè)計的過程中，要隨時復習液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。（三）設(shè)計的題目現(xiàn)需要得到一臺組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)。要求以油缸為執(zhí)行元件，具有速度控制、方向控制和壓力控制功能，要求其工作循環(huán)為：快進工進1工進2停止快退。已知總軸向切削阻力為fq=9kn；運動部件所受重力為g=10kn；快進、快退速度u=0.1m/s；工進1速度u1=810-4m/s，工進2速度 u2=510-4m/s；往復運動的加速、減速時間為0.2s，快進行程l=200mm，工進1行程l1=80mm，工進2行程l2=70

5、mm；動力滑臺采用平導軌，靜、動摩擦因數(shù)為fj=0.2、fd=0.1。要求達到速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，液壓系統(tǒng)效率高，工作可靠，試設(shè)計計算此液壓系統(tǒng)。二液壓系統(tǒng)的分析計算與設(shè)計（一）液壓系統(tǒng)負載與運動分析1.計算工作負載工作負載即為切削阻力，由設(shè)計內(nèi)容直接得到總軸向切削阻力即工作負載為fq=9kn2.計算摩擦負載 靜摩擦阻力 ffj = fjg=0.210000=2000（n）動摩擦阻力 ffd = fdg=0.110000=1000（n）3.計算慣性負載 fg= gugt = 100009.80.10.2 =510 (n)4.計算工進速度 由設(shè)計內(nèi)容直接得到工進1速度u1=810-4m/s，工進2速度

6、 u2=510-4m/s5. 查機械設(shè)計手冊液壓缸的機械效率為0.9，即f =0.9f06.計算各工況負載（見下表）液壓缸負載計算值工況計算公式液壓缸負載f/n液壓缸驅(qū)動力f0/n快進啟動f = fjg20002222加速f = fdg+（g/g）(u/t）15101678快進f = fdg10001111工進1f = fq+fdg10000111112f = fq+fdg1000011111快退反向啟動f = fjg20002222加速f = fdg+（g/g）(u/t）15101678快退f = fdg100011117.計算快進、工進、和快退時間 快進時間 t0=l/u=20010-3/

7、0.1=2 工進1時間 t1= l1/ u1=8010-3/810-4=100工進1時間 t2= l2/ u2=7010-3/510-4=140快退時間 t3=（l+ l1+ l2）/ u=(200+80+70) 10-3/0.1=3.58.繪制液壓缸f-t圖與u-t圖（由上述數(shù)據(jù)即可繪圖） （二）確定液壓缸參數(shù)1.初選液壓缸工作壓力 參考液壓傳動表10.3-1，初選液壓缸工作壓力p1=4mpa。為使快進、快退速度相等并使系統(tǒng)油源所需最大流量減小1/2，選用a1=2a2差動液壓缸。快進時液壓缸作差動連接，由于管路中有壓力損失，液壓缸有桿腔壓力p2必須大于無桿腔壓力p1，計算中取兩者之差p= p

8、2p1=0.5mpa；同時還要注意到，啟動瞬間活塞尚未移動，此時p=0。工進時為防止負載突然消失而發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)此背壓為0.6mpa。同時假定，快退時間油壓損失為0.7mpa。2.計算液壓缸主要尺寸參考液壓傳動式10.3-1得a1=30.0310-4(m2)液壓缸直徑為d=6.20（cm）查機械設(shè)計手冊取標準直徑d=80mm；因為a1=2a2，所以d=0.7d56(mm)將d圓整為d=60mm，則液壓缸有效面積a=a1-a2=()=28.26(cm2)3.計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率（見下表）各工況所需壓力、流量和功率工況計算公式液壓缸驅(qū)動力f0/n回

9、油腔壓力p2/mpa進油腔壓力p1/mpa輸入流量q/(l/s)輸入功率p/kw快進啟動p1=q=aup= p1q22220.79加速16781.470.97恒速11111.260.760.280.21工進1p1=q= a1u1或a1u2p= p1q11111111110.62.740.4010-20.2510-20.0110.0072快退啟動p1=q=a1up= p1q22220.79加速16780.72.46恒速11110.72.190.501.104.繪制液壓缸工況圖（p-t、q-t、p-t圖），如下圖所示（三）擬定液壓系統(tǒng)圖1.選擇基本回路（1）調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定考慮到所設(shè)計

10、的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故選用進口節(jié)流調(diào)速回路。在回油路上加背壓閥，由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。（2）油源形式的確定由工況圖看出，系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相應(yīng)相應(yīng)于快進、快退行程的低壓大流量和相應(yīng)于工進行程的高壓小流量兩個階段所組成，其最大流量和最小流量之比qmax/qmin=200;其相應(yīng)的時間之比(t0 +t3)/( t1 +t2)=(2+3.5)/(100+140)=0.023。這表明，系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中的大部分時間處于高壓小流量下工作。從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為液壓源，通過液壓傳動表10.8-3比較，最終確定選

11、用雙聯(lián)葉片泵方案。（3）快速、換向與速度換接回路的確定本系統(tǒng)已經(jīng)選定差動回路作為快速回路。考慮到由快進速度u轉(zhuǎn)換為工進速度u1速度變化大（u/ u1125）,故選用行程閥，綜合考慮，采用雙泵供油和三位五通電液換向閥組成的差動控制回路實現(xiàn)進給缸快進和工進的轉(zhuǎn)換，并且控制油缸的運動方向，兩調(diào)速閥并聯(lián)，進口節(jié)流調(diào)速。2.組成系統(tǒng)圖在所選定的基本回路的基礎(chǔ)上，考慮以下要求與因素，組成一完整液壓系統(tǒng)。（1） 工進時，為了防止進油路與回油路串通，在系統(tǒng)中必須設(shè)置單向閥。（2） 在調(diào)整和運行中，為了便于測試出系統(tǒng)中有關(guān)部位的壓力，設(shè)置壓力表及其開關(guān)、壓力繼電器由系統(tǒng)圖知油路經(jīng)過元件的順序：快進：進油1（10

12、）-2-3-16 回油 2-7-3-16工進1：進油 1小泵（10）-2-4-16 回油 2-8-12-17工進2：進油 1小泵（10）-2-5-16 回油 2-8-12-17快退：進油 1（10）-2-16 回油 16-6-2-17（四）液壓元、輔件的選擇1.選擇液壓泵及其驅(qū)動電機（1）液壓泵工作壓力的計算小流量泵在快進和工進時都向液壓泵供油，液壓缸在整個循環(huán)中的最大壓力2.74mpa。如果在調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進油路上的壓力損失為0.8mpa，則小流量泵的最高工作壓力估算為pb1=2.74+0.8=3.54（ mpa）大流量泵只在快進、快退時向液壓泵供油，快退時比快進時液壓缸的工

13、作壓力大；考慮到快退時進油不通過調(diào)速閥，故其進油壓力損失比前者小，現(xiàn)取為0.4 mpa，則大流量泵的最高工作壓力估算為pb2=2.46+0.4=2.50（ mpa）（2）液壓泵流量的計算由工況圖知，液壓源向液壓缸輸入的最大流量為0.510-3m3/s，若取回路泄露系數(shù)為k=1.1，則兩個泵的總流量為qb=1.10.510-3=0.5510-3 (m3/s)=33(l/min)考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為2l/min，工進時的最大流量為0.4010-2(l/s)即0.24l/min，則小流量泵的流量至少為2.24 l/min。（3）液壓泵及其驅(qū)動電機規(guī)格的確定 查機械設(shè)計手冊選取規(guī)格相近的yb1

14、2.5/32型雙聯(lián)葉片泵。由工況圖知，最大功率在快退時，所需電動機的功率為n= 為雙聯(lián)葉片泵的總效率，取為0.8，查機械設(shè)計手冊選用規(guī)格相近的y100l14型電動機，其額定功率為2.2kw。2.其他元件、輔助元件的選擇（1）根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元件、輔助元件的實際流量，查機械設(shè)計手冊列表選規(guī)格。序號元件名稱通過閥的最大流量q/(l/min)規(guī)格壓力損失mpa型號額定流量/(l/min)額定壓力/mpa1雙聯(lián)葉片泵yb12.5/322.5/326.32三位五通電液換向閥82.1524*100bz1006.30.253行程閥61.3lci-63b636.30.34調(diào)速閥1q10b106.30

15、.35調(diào)速閥1q25b256.30.36單向閥82.151100b1006.30.27單向閥25.8163b636.30.28背壓閥1b10b106.30.69順序閥2.5xy63b636.310單向閥2.5163b636.30.211溢流閥32y63b636.30.1512溢流閥2.5y10b106.30.1513濾油器34.5xuc50100506.30.0614壓力表y4015壓力繼電器hed1k（2）管道尺寸 由選定的標準元件連接口尺寸確定。（3）郵箱尺寸 按經(jīng)驗公式計算郵箱容量，即 v=（57）qb=198（l）（五）液壓系統(tǒng)主要性能驗算1.系統(tǒng)壓力損失計算管道直徑按選定元件的接口尺

16、寸確定為d=18mm，進、回油管道長度定為l=2m；油液的運動黏度取=110-4m2/s，油液的密度=0.9174103/m3。液壓缸在實際快進、工進、快退階段的運動速度、時間以及進入和流出液壓缸的流量見下表。快進工進快退12q1= 61.3(l/min)q1=0.24(l/min)q1=0.15(l/min)q1= =2.5+32=34.5(l/min)q2= q161.325.8(l/min)q2= q10.10(l/min)q2= q10.06(l/min)q2= q182.15(l/min)u1=0.204(m/s)u2=0.8010-3(m/s)u2=0.5010-3(m/s)u2=

17、0.273(m/s)t1=1.04(s)t2=100(s)t2=140(s)t3=1.28(s)（1） 判斷流動狀態(tài)由雷諾數(shù)re=在快進、工進、和快退三種工況下，進、回油管路中所通過的流量以快退時回油量為q2=82.15(l/min)最大，此時re=969 re臨界=2320，即可知各工況下的進、回油路中的油液流動狀態(tài)為層流。（2） 計算系統(tǒng)壓力損失將計算沿程壓力損失公式簡化，將適用于層流流動狀態(tài)的沿程阻力系數(shù)=油液在管道內(nèi)的流速u=同時代入沿程壓力損失計算公式，得pl1=0.8349103q沿程壓力損失的大小與其通過的流量成正比，這是由層流流動決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓

18、力損失pl2=0.1pl1，根據(jù)上述兩式計算出的各工況下的進、回油管路的沿程和局部壓力損失見下表。其中閥的壓力損失pv=ph()2計算各工況下的閥類元件的局部壓力損失：其中額定流量qh見元件表所示，實際流量q見流量表所列，ph查機械設(shè)計手冊可得，電液換向閥2的額定壓力損失ph為2.5105pa，行程閥3的額定壓力損失ph為3105pa，單向閥6和7的額定壓力損失ph均為2105pa。以快進工況，進油路中油液通過電液換向閥2和行程閥3所產(chǎn)生的局部壓力損失為例，即pv=2.5105()2+3105()2=3.780105（pa）根據(jù)需要可將回油路上的壓力損失折算到進油路上，求的總的壓力損失p。結(jié)合

19、系統(tǒng)圖中油路經(jīng)過元件的順序列壓力損失表。工況p/pa管路快進工進快退12進油路pl10.9551050.003341050.002091050.480105pl20.09551050.0003341050.0002091050.0480105pv3.7831050.004741050.003681050.301105p5.01881050.008421050.0059861050.829105回油路pl10.3591050.001391050.0008351051.143105pl20.03591050.0001391050.00008351050.1143105pv1.0051050.000

20、75251050.00027091053.063105p1.39991050.002281050.0011891054.320105快進p=5.0188105+1.3999105=6.4187105（pa）工進p1=0.00842105+0.00228105=0.0107105（pa） p2=0.005986105+0.001189105=0.0072105（pa） p=0.0107105+0.0072105=0.0179（pa）快退p=0.829105+4.320105=5.149105（pa）（3） 液壓泵工作壓力估算小流量泵在工進時的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力p1加上進油路的壓力損失p

21、b1=27.4105+0.0179105=27.42105(pa)這是溢流閥11、12的調(diào)整壓力時的參考依據(jù)。大流量泵以快退時的工作壓力為最高，即為 pb2=24.6105+0.829105=25.429105(pa)此值是順序閥9的調(diào)整壓力時的參考依據(jù)。2.系統(tǒng)效率計算在一個工作循環(huán)中，快進、快退僅占1，而工進占99，系統(tǒng)效率完全可以用工進時的效率代表。(1) 計算回路效率工進時小泵供油(2) 計算系統(tǒng)效率取雙聯(lián)葉片泵的總效率b=0.80，液壓缸的總效率m=0.95，系統(tǒng)效率即為=bmc=0.083.系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算(1)計算工進工況時液壓泵的輸入功率，即(3) 計算工進時系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱流量q=pb1(1-)=142.8(1-0.08)=131.4(w)(4) 計算工進系統(tǒng)中的油液溫升式中：傳熱系數(shù)k=15w/（m2）。本系統(tǒng)溫升很小，符合要求。結(jié) 論經(jīng)過對組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計，上述設(shè)計結(jié)果可以實現(xiàn)該課題所給的要求，即組合機床在加工零件時需要的動作循環(huán)。液壓傳動課程的設(shè)計，使我對液壓系統(tǒng)有進一步的認識，進一步掌握了液壓元件的工作原理和在所設(shè)計液壓系統(tǒng)時對液壓元件的選用。在設(shè)計過程中，對其他所學課程的知識加深和鞏固，通過為期三周的分析、計算、設(shè)計，對液壓知識有了進一步的了解，通過設(shè)計以上所設(shè)計液壓系統(tǒng)符合工作要求，達到設(shè)計目的。三周的課程設(shè)計結(jié)