1、液壓與氣壓傳動技術課程設計說明書一、液壓傳動課程設計的目的1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統設計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結構設計和工程運算能力。3、熟悉并使用有關國家標準、行業標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。4、提高學生使用計算機繪圖軟件進行實際工程設計的能力。二、液壓課程設計題目題目（一）設計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統，要求完成如下的動作循環：快進工進死擋鐵停留快退停止；切削力為20000n，動力滑臺采用平導軌，工進速度要求無級調速，其他參數如下表所示。數 參 據數數 據iiiiiiivv運動部件自重（n）9810100009990950011000

2、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fg0.20.150.20.180.15動摩擦系數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、擬定液壓系統原理圖（a3）。3、計算液壓系統，選擇標準液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（a3）。5、編寫液壓課程設計說明書。機床加工示意圖如下：圖1 臥式動力滑臺加工示意圖機械制造與自動化專業液壓傳動課

3、程設計說明書班級： 機制103班 學號： 100114341 姓名： 日期： 2012-11-6 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11.6 負載圖和速度圖的繪制2第2章 液壓缸的主要參數的確定32.1 初定液壓缸工作壓力32.2 液壓缸尺寸的計算3第3章 擬定液壓系統圖63.1 選擇液壓回路63.2 液壓系統工作分析7第4章 液壓缸的結構設計84.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式84.2 液壓缸設計需要注意的事項94.3 液壓缸主要零件的材料和技術要求94.4 液壓缸主要尺寸的計算11參考文獻13第1章

4、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。 所以 =20000n。1.2 阻力負載分析液壓缸驅動工作部件時要克服機床導軌處的摩擦阻力，它與導軌形狀、安放位置及工作臺的運動狀態有關。 摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動摩擦阻力 1.3 慣性負載分析1.4工進速度選擇工進最大速度v=90mm/min1.5 根據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液壓缸驅動力f/m/n啟動19622180正向加速15641738快進9811090工進2098123312快退9811090注:表中取液壓缸的機械效率cm=0.9

5、1.6 負載圖和速度圖的繪制負載圖按上面數值繪制，如圖所示。速度圖按已知數值、，、快退行程和工進速度等繪制如圖。v/m/min 7 0.09 50 100 150 l/mm -7 速度圖 f/n 23312 1738 2180 1090 50 100 150 l/mm 1090 負載圖 -2100第2章 液壓缸的主要參數的確定2.1 初定液壓缸工作壓力根據上述工況要求和動力滑臺的結構安排，應采用液壓缸為執行元件。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

6、計算，選,本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發生前沖現象，液壓缸回油腔應有背壓，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，有桿腔壓力大于無桿腔，估算時快進取。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 其中d為活塞缸直徑則，液壓缸有效面積經檢驗，活塞桿的強度和穩定性均符合要求。根據上述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,并據此會出工況圖a-b液壓缸的流量計算：液壓缸工作腔壓力：a-a液壓缸在工作循環中各階段壓力、流量和功率工作階段負載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進109050.45350.26工進233120

7、.80.380.8850.056快退10900.51.6931.50.89q/l/min 35 0.885 0 50 100 150 l/mm 31.5 b-b流量圖 p/mp 2.83 0.45 0 50 100 150 l/mm 1.69b-b壓力圖p/kw 0.26 0.056 0 50 100 150 l/mm 0.89b-b功率圖第3章 擬定液壓系統圖3.1 選擇液壓回路首先選擇調速回路。由以上數據可得，這臺機床屬于小功率，滑臺運動速度低，工作負載變化小，可采用進口節流調速，為了解決進口節油調速回路在鉆孔時的滑臺突然前沖現象，回路上設置背壓閥。由于液壓系統選用了節流調速的方法，系統中

8、油液循環必然是開式的。根據以上數據可知，在液壓系統工作循環內，液壓缸交替的要求提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量和最小流量之比約等于40，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，且該系統采用差動連接，采用三位五通y型電液換向閥實現運動換向，并實現差動連接。2擬定液壓系統圖根據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原理圖（如附圖）3.2 液壓系統工作分析快速前進： 電磁鐵1ya通電，電液換向閥左位接入系統，溢流閥8因系統壓力不高仍處于關閉狀態，這時液壓

9、缸作差動連接，液壓泵1輸出最大量。系統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）液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔換向閥2單向閥6行程閥3液壓缸左腔工進階段：工進在滑臺前進到預定位置，擋塊壓下行程閥3通電開始，這時系統壓力升高，溢流閥8打開，液壓泵單泵供油，系統中油液流動情況為： 進油路：液壓泵1單向閥10換向閥2左位調速閥4液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔換向閥2（左位）單向閥6調速閥4 液壓缸左腔 停留階段：停留在工進行進到碰上死擋塊不再前進時開始，并在系統壓力進一步升高，壓力繼電器14發出信號后終止。快退階段：快退在壓力繼電器14發出信號后，電磁鐵1ya斷

10、電、2ya通電開始，油路換向，系統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）液壓缸右腔 回油路：液壓缸左腔左腔單向閥5換向閥2（右位）油箱停止 停止在滑臺快速退回到原位，擋塊壓下終點開關，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換向閥2（中位）單向閥13油箱第4章 液壓缸的結構設計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 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：液壓缸的結構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

11、筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結構簡單，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連接?；钊麠U與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結構簡單，安裝方便可靠?；钊麠U導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導套的結構，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，應根據密封部位、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，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產生機械碰撞。為防止此現象的發生，在行程末端設

12、置緩沖裝置。采用圓柱環狀間隙節流緩沖裝置。5）液壓缸排氣裝置 這里對液壓缸的要求高，故設置排氣裝置，使用放氣閥。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，且結構緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜等優點。4.2 液壓缸設計需要注意的事項 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，缸內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統中需有相應措施。 3）根據主機的工作要求和結構設計要求，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）液壓缸各部分的結構需根據推薦結構形式和設計標

13、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要求 1）缸體 材料-灰鑄鐵: ht200,ht350。 粗糙度-液壓缸內圓柱表面粗糙度為 技術要求：a內徑用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-導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于分析： 缸體組件有與活塞組件構成密封的空腔，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，當工作壓力p10mpa時使用鑄鐵，當工作壓力10mpap20mpa時使用

14、鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為5 mpa，故選用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號，40鋼號鍛件，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 技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內孔與活塞桿的配合可取h8。 4）活塞桿 材料-實心：45鋼，調質處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術要求：a調質2025hrc b活塞與導向套用 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 。活塞桿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受壓

15、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）導向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑d內孔的同軸度不大于內孔公差之半 分析：導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小耐磨好的青銅材料制造，非金屬型導向套可采用塑料，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徑

16、d，活塞桿直徑d，液壓缸筒的長度l，1）液壓缸內徑d的計算，根據最大負載和選取的工作壓力來確定內徑d=110mm，2）活塞桿直徑d的計算 在前面的計算中已經確定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）液壓缸參數的計算 液壓缸的結構參數，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定液壓缸油口液流速度為1.0m/min則液壓缸油口直徑應根據活塞最高運動速度v 和油口最高液流速度vo定do=0.13d do液壓缸油口直徑 =0.13x0.11 d液壓缸內徑 =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液壓缸內徑（mm） 【】缸底材料的許用應力（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向孔，因此其厚度的計算方法與缸底有所不同，這里選用螺釘聯結法蘭式缸頭。h