1、 機械制造與自動化液壓傳動課程設計說明書班級： 學號： 姓名： 日期： 題目（二）設計一臺上料機液壓系統，要求該系統完成：快速上升慢速上升（可調速）快速下降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60N，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。數 參 據數數 據IIIIIIIVV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（mm）350350400420450慢速上升速度（mm/s）1013161820慢速上升行程（m

2、m）100100100100100快速下降速度（mm/s）4555556065快速下降行程（mm）400450500550600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（A1）。5、編寫液壓課程設計說明書。上料機示意圖如下：圖3 上料機示意圖 目錄一 工況分析 2二 液壓缸主要參數的確定 5三 液壓系統的擬定 8四 液壓元件的計算與選擇 9五 液壓系統的驗算11六 液壓缸的設計 12七 擬定液壓系統原理圖15八 繪制液壓缸裝配圖 15九 參考文獻 15一、工況分析對液壓傳動系統的工況分析就是明確各執行

3、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。根據各執行在一個工作循環內各階段的速度，繪制其循環圖，如下圖所示： 快 慢 退 進快進 1 2、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。1）工作負載： 2）導軌摩擦負載 因為該系統使用90型導軌，所以 f-摩擦因數 a-V型角，90由題可知取 則有靜摩擦負載：動摩擦負載：3）慣性負載 慣性負載為運動部件在起動和制動的過程中可按 G-運動部件的重量（N） g-重力加速度， v-速度變化值（） t-起動或制動時間（s）加速：減速：反向加速：反向制動：根據以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為

4、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，如下表工況計算公式總負載F（N）缸推力F(N)起動7616.978463.3加速7701.558557.27快上7608.498453.87減速7670.538522.81慢上5308.495898.32反向加速109.31121.45快下8.499.43制動-92.33-102.59 3、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，繪制出負載機速度圖（如下所示）F/N 5946.34 5898.32 9.43 57.46 0 m/s 二、液壓缸主要

5、參數的確定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2Mpa2、計算液壓缸的尺寸 式中； F-液壓缸上的推力 p-液壓缸的工作壓力 A-所求液壓缸有有效工作面積 按標準取值：D=80 mm根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 代入數值，解得：d=22.19 按標準取值：d=25 mm則液

6、壓缸的有效面積為： 無桿腔面積： 有桿腔面積： 3、活塞桿穩定性的校核 因為活塞桿總行程為550 mm，塞桿直徑為25 mm，L/d=550/25=22需要進行穩定性的校核，有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，取柔性系數=85，則： 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、求液壓缸的最大流量 5、繪制工況圖 鞏固走循環中各個工作階段的 液壓缸壓力，流量和功率見下表：工況壓力流量功率快上1.718.1512.83慢上1.76.03170.85快下0.00219.610.65以上是液壓缸壓力，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

7、圖（如下） 1.7 0.002 0 t/s 18.1 19.61 6.03 0 t/s 512.83 170.85 0.65 0 t/s 快上 慢上 快下 (液壓缸的工況圖)三、液壓系統圖的擬定液壓系統圖的擬定，主要是考慮一下幾個方面問題：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，因此從提高小效率節省能量的角度考慮采用單個定量泵，供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯式量葉片泵作為油泵。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，所以采用調速閥的回油節流調速。3）速度換接

8、回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關法訊控制二位二通電磁閥實現速度換接。4）平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留的時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。本系統的換向閥采用三維四通Y型中位機能的電磁換向閥。四、液壓元件的計算與選擇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1.7Mpa,由于該系統比較簡單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工作壓力為： 兩個液壓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

9、應為，由于溢流閥最小穩定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需流量為6.03L/min，多以高壓泵的流量不得少于9.03L/min。根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，故應選用型的雙聯葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容量效率，總效率，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（2.1Mpa）和輸出流量（點電動機轉速為910r/min） 求出： 查電動機產品目錄，擬選用的電動機的型號為Y90S-6，功率為750w,額定轉速為910r/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型

10、號及規格1濾油器11.47xlx-06-082雙聯葉片泵9.753單向閥4.8754外控順序閥4.8755溢流閥3.3756三位四通電磁換向閥9.757單向順序閥11.578液控單向閥11.579二位二通電磁換向閥8.2110單向調速閥9.7511壓力表12壓力表開關13電動機（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，逸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: , 即V=70L五、液壓系統的

11、性能驗算1、回路壓力損失驗算計算回路壓力損失時，必須知道管道長度，因液壓裝置管路布置圖上未設計出來，整個回路壓力損失無法驗算。2、系統發熱及平衡溫度的計算在單位時間內液壓系統的總發熱量H可按下式計算液壓泵的輸入功率液壓執行元件的輸出功率液壓系統的總效率經計算可得，在快上時H=249.7W，在慢上時，H=276.25W。在慢上時的發熱略大于快上時，現取較大的值進行校核其熱平衡求出熱溫升。設油箱的三個邊長1：1：11：2：3范圍內，散熱面積為，假設通風良好，取.所以油液的溫升為：室溫為20，熱平衡溫度為36.7165,沒有超出允許范圍。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

12、以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。活塞缸和柱塞剛實現往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現小于的往復擺動，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、密封裝置、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 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

13、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不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y型圈，Y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，

14、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,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45 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）活塞 材料-灰鑄鐵：HT150,HT200 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。 3）活塞桿 材料-實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管 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 4）缸蓋 材料-35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于