1、液壓傳動課程設計說明書、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、熟悉并會用有關國家標準、部頒標準、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（如AUTOCAD PRO/E等）進行實際工程設計的能力。、液壓課程設計題目60N,題目（二）設計一臺上料機液壓系統，要求該系統完成：快速上升一一慢速上升（可調 速）一一快速下降一一下位停止的半自動循環。采用900V型導軌，垂直于導軌的壓緊力為啟動、制動時間均為 0.5s，液壓缸的機械效率為 0.9。設計原始數據如下表所示。試完成以下工作：1

2、、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。數參、據數數據III a/IIIIVV滑臺自重（N）8001000120014001600工件自重（N）45005000550058006000快速上升速度（mm/s）4045505560快速上升行程（mr）i350350400420450慢速上升速度（mm/s）< 10< 13< 16< 18< 20慢速上升行程（mr）i100100100100100快速下降速度（mm/s）4555556065快速下降行程（mr）i4004505005506004、繪制液壓缸裝配圖（

3、A1）。5、編寫液壓課程設計說明書。 上料機示意圖如下：圖2上料機示意圖目錄一. 工況分析 2二. 負載和速度圖的繪制5三. 液壓缸主要參數的確定 6四. 液壓系統的擬定 9五. 液壓元件的選擇 10六. 液壓缸的設計 11七. 擬定液壓系統原理圖 14八. 繪制液壓缸裝配圖 14九. 參考文獻 14工況分析對液壓傳動系統的工況分析就是明確各執行元件在工作過程中的速 度和負載的變化規律，也就是進行運動分析和負載分析。1、運動分析根據各執行元件在完成一個工作循環內各階段的速度，繪制以速度為縱坐標，時間或位移為橫坐標的速度循環圖，掌握一個工作循環中速 度的變化情況。如下圖所示：工作循環中速度的變化

4、情況圖2、動力分析動力分析是研究機器在工作過程中，其執行機構的受力情況，圖2為上料機液壓系統的負載一位移曲線圖。負載一位移曲線圖3、負載分析負載分析就是研究各執行元件在一個工作循環內各階段的受力情 況。工作機構作直線運動時，液壓缸必須克服的負載為:F = Fc FfFi式中：Fc 工作阻力Ff 摩擦阻力Fi 慣性阻力1) 工作負載：此系統的工作阻力即為工件的自重與滑臺的自重Fc = Fg 二 5000 1000 = 6000N2) 摩擦負載:此系統的摩擦阻力滑臺所受阻力，與導軌的形狀，放置情況和運動 狀態有關此系統為v型導軌，垂直放置，故Ff二/ 2f -摩擦因數 a-V 型角，一般為90&#

5、176;由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導軌的載荷可由間隙和結構尺寸求得，已知Fn =60NFn :運動部件及外負載對支撐面的正壓力f :摩擦系數，分為靜摩擦系數（fs一般取0.20.3 ， fd 一般取0.050.1）故取：fs = 0.18 , fd = 0.11,則有：靜摩擦負載：Ffs n。18 6015.27N/ sin 45 動摩擦負載：Ffd 二。11 60，9.33N/ sin 453）慣性負載慣性負載是運動部件的速度變化時，由其慣性而產生的負載，G vFa = ma =可用牛頓第二定律計算：g ：tG-運動部件的重量（N）g- 重力加速度，g = 9.82 t-加速：起動或

6、制動時間（s） v-速度變化值（咲）減速：局/加-6000045 -0.008 =45 31Ng :t9.80.5制動：lG Av6000 0.008Fa39.80 Ng t9.80.5G X 6000 0.045“Fa155.10 Ng 也t 9.80.5反向加速：G J 6000 0.055 =67.35Ng t9.80.5反向制動：G vFa5Fa4 =67.35 Ng氏根據以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因 自重而自行下滑，系統中應設置應平衡回路。因此，在對快速向下運動 的負載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下 表（m=0.9）液壓缸各階段中的

7、負載工況計算公式總負載F（ N）缸推力F（N）起動F =Ffs +Fl6015.276683.63加速F = Ffd 十 Fl 十 Fai6064.436738.26快上F 十 +Fl6009.336677.03減速F = Ffd +Fl -Fa25964.026626.69工進F T +Fl6009.336677.03制動F =Ffd +Fl Fa35999.536666.14反向加速F =Ffd +Fa476.6885.2快退F =Ffd9.3310.37制動F = Ffd Fa5-58.02-64.47、負載和速度圖的繪制按前面的負載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負載和 速度圖

8、（如下所示）64.47速度一行程圖V( mm/s)mm負載一行程圖三、液壓缸主要參數的確定55液壓缸工作壓力主要根據運動循環各階段的最大總負載力來確定， 此外，還需要考慮一下因素：（1）各類設備的不同特點和使用場合（2）考慮經濟和重量因素，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分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所遇初選此設備的 工作壓力為1.5Mpa2、計算液壓缸的尺寸mp式中：F-液壓缸上的外負載P- 液壓缸的工作壓力m-液壓缸的工作效率A-所求液壓缸有有效工作面積mp6009.330.

9、9 1.5 105= 44.51 10*m2mA4 疋 44.51疋10鼻“DI3-7.53 10，m按標準取值：D=80mm根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：D255D2 _d2 _ 45代入數值，解得：d=34.1mm按標準取值： d=35mm活塞寬度：B=0.8D=64mm 導向套長度：C=0.8d=28mm液壓缸缸筒 長度：L=450+B+C=532mm則液壓缸的有效面積為：12兀22AD850.24cm無桿腔面積：44有桿腔面積：22A.222A1( D - d2):(82 -3.52) = 40.64cm2443、活塞桿穩定性的校核因為活塞桿總行程為450而活塞桿直徑為3

10、5mm L/d=450/35=13>10,材料力學中的有關公式，根據液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數1=2。活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值f =4.9 108，系數y/500。，柔性系數 2=85，35 =8.75因為£rk =96< ；： ：1 =85 2 =120，所以其臨界載荷Fk為：fA4.9 1 08 352 1 041(550)24 5000(8.75)N =3.94 105N取安全系數n =4時,nk3.94 1054= 0.985 104 N 5947.33N由上式可知：在當n=4時，活塞桿的穩定性滿足，此時可以安全 使用。4、求液壓缸的最

11、大流量q快上工 A,v快上=50.24 10， 45 10m3 /226.08 10 m3/ 13.56L/min q 慢上=A1v 慢上=50.24 10，8 10 “ m3/s = 40.19 10_6m3 / 2.41L/minq 快下=A1v 快下=40.64 10，55 10 m3 / 223.52 10 m3 / s = 13.41L/min5、繪制工況圖工作循環中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表:液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工況壓力%pa流量:L/mi n)功率7/ w快上1.2913.56291.54慢下1.202.4148.2快下0.001213.410.57以

12、上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數值，可繪制 出液壓缸的工況圖（如下）0t/S吐/min)13.5613.412.410t/S48.20.57t/s快上 慢上 快下液壓缸的工況圖四、液壓系統圖的擬定液壓系統圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面問題：1）供油方式從工況圖分析可知，該系統在快上和快下的時侯所需流量較大，且 比較接近，在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統效率，節能的角 度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯式 定量葉片泵作為油源。2）調速回路有工況圖可知，該系統的在慢速時速度需要調節，考慮到系統功率 小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥

13、的回油節流調 速。3）速度換接回路由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所 以采用由行程開關發訊控制二位二通電磁閥實現速度換接。4）平衡及鎖緊回路為防止在上端停留時重物下落和在停留的期間內保持重物的位置， 特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設置液控單向閥；另一方面，為 了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。五、液壓元件的選擇1、確定液壓泵的型號及電動機功率液壓缸在工作循環中最大工作壓力為1.07Mpa,由于該系統比較簡 單，所以取其壓力損失a p= 0.45Mpa .所以液壓泵的工作壓力為pp = p 亠二、p =1.290.45 = 1.74Mpa兩個液壓

14、泵同時向系統供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵的總流量應為qp =1.1 12.06L/min=13.266L/min ，由于溢流閥最小穩定流量為2L/min ，而工進時液壓缸所需流量為2.41L/min ，所以高壓泵的流量不 得少于（2+2.41）L/min=4.41L/min。Yb _ 16/根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，故應選用_16型的雙聯葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容積效率pv_85%，總效率p _ 62%， 所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（1.07Mpa ）和輸出流量 qp =2 6.3 910 0.9 10” L 10.32L .（當電動機轉速為

15、910r/min ） pminmin求出：Pp1.91 106 10.32 10“60985w = 981.6w查電動機產品目錄，擬選用的電動機的型號為Y100L-4，功率為2.2kw,額定轉速為 1400r/min。2、選擇閥類元件及輔助元件根據系統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格（見下表）液壓元件型號及規格序 號名稱通過流量qmax / L min型號及規格1濾油器25zv-1-125 漢 2052雙聯葉片泵9.75YB -6.3 6.33單向閥10AF6D -94外控順序閥40XY-F*10D-P105溢流閥3.375YF3-10B6三位四通電磁換

16、向閥6.3Y2DF3 T0B7單向順序閥10XA Ff 6D B8液控單向閥45AC； 03 型9二位二通電磁換向閥8.2122EF - EI0B10單向調速閥10QA F6D - A11壓力表Y -100T12壓力表開關3K - F6D13電動機Y100L1 _4（1）油管 油管內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，在本設計中，出油口采用內徑為8mm，外徑為10mm 的紫銅管。（2）油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發油液中的 熱量，溢出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。油箱容積根據液壓泵的流量計算，取其體積：V =（5 7）qp, 即 V=100L

17、六液壓缸的設計1、液壓缸的分類機組成液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。 活塞缸和柱塞缸實現往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現小于 360的往復擺動，輸出轉矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾 個組合起來和其他機構組合起來，在特殊場合使用，已實現特殊的功能。液壓缸的結構基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密圭寸裝置、 緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數設計（已經計算）3、液壓缸的結構設計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、 外半環連接和內半環連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有 關。2）活塞桿與活塞的連接結構

18、 常見的連接形式有：整體式結構和 組合式結構。組合式結構又分為螺紋連接、半環連接和錐銷連接。3 ）活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿 與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）活塞及活塞桿處密圭寸圈的選用 活塞及活塞桿處密圭寸圈的選 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 不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：0型圈，0型圈加擋 圈，高底唇丫型圈，丫型圈，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

19、發生，在行程末端設 置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環狀間隙節流緩沖裝置，三角槽式節流 緩沖裝置，可調緩沖裝置。6 ）液壓缸排氣裝置對于速度穩定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。4、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準比較，盡 可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術要求1 ）缸體材料-灰鑄鐵：HT200,粗糙度-液壓缸內圓柱表面粗糙度為Ra =0.20.4加技術要求：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 ）活塞材料-灰鑄鐵：HT150粗糙度-活塞外圓柱粗糙度艮=°.81&力技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f