【正文】 作為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能并通過控制閥門等附件操縱液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的整套裝置。 一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場合，均可采用液壓技術(shù)。 本說明書主要用于說明根據(jù)工作進(jìn)程和一些工作要求設(shè)計(jì)出的小型液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，包含設(shè)計(jì)構(gòu)思，工作原理和過程分析，相關(guān)參數(shù)計(jì) 算，元件選型和系統(tǒng)驗(yàn)算等，并以說明書、原理圖和主油缸裝配圖的方式將最終結(jié)果表現(xiàn)出來。 關(guān)鍵詞 ： 液壓機(jī)，元件選型，原理圖，裝配圖，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 32 頁 前言（設(shè)計(jì)任務(wù)書） 課程設(shè)計(jì)的目的 液壓傳動與控制課程設(shè)計(jì)是機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)完《流體傳動與控制》以及其他有關(guān)課程，并經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)后進(jìn)行的一個重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過本課程設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步熟悉并掌握液壓傳動與控制的基本概念、熟悉液壓元件結(jié)構(gòu)原理、熟悉液壓基本回路、掌握液壓系統(tǒng)圖的閱讀方法及基本技能、能夠綜合運(yùn)用本課程及工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等有關(guān)課程的知識設(shè)計(jì)一般工程設(shè)備液壓系統(tǒng)。 同時，學(xué)生通過本課程設(shè)計(jì)可在以下幾方面得到訓(xùn)練： ○ 1 正確進(jìn)行工程運(yùn)算和使用技術(shù)文件、技術(shù)資料的能力； ○ 2 掌握系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般方法； ○ 3 正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想的方法和能力； ○ 4 綜合利用所學(xué)知識解決工程實(shí)際問題的能力。 課程設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料 ——自動夾緊 ——工作臺快進(jìn) ——銑削進(jìn)給 ——工作臺快退 ——夾具松開 ——手工卸料。 設(shè)計(jì)參數(shù)見下表。其中： 工作臺液壓缸負(fù)載力（ KN） FL =20 夾緊液壓缸負(fù)載力（ KN） Fc = 工作臺液壓缸移動件重力（ KN） G= 夾緊液壓缸負(fù)移動件重力（ N） Gc =65 工作臺快進(jìn)、快退速度（ m/min） ??1 = ??3 = 緊液壓缸行程（ mm） ???? = 10 第 3 頁 共 32 頁 工作臺工進(jìn)速度（ mm/min） V2 =40 緊液壓缸運(yùn)動時間（ S） ???? = 2 工作臺液壓缸快進(jìn)行程（ mm） ??1 = 280 軌面靜摩擦系數(shù) μs= 工作臺液壓缸工進(jìn)行程（ mm） ??2 = 70 軌面動摩擦系數(shù) μd= 工作臺啟動時間（ S） t= 課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 ○ 1 查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況； ○ 2 確定液壓系統(tǒng)及主油缸的主要參數(shù)； ○ 3 繪制系統(tǒng)原理圖； ○ 4 計(jì)算選擇各液壓元件； ○ 5 驗(yàn)算系統(tǒng)性能； ○ 6 繪制主液壓缸裝配圖； ○ 7 編制技術(shù)文件，撰寫課程設(shè)計(jì)說明書； 任務(wù)分配 姜文雷 ：進(jìn)行工況分析，繪制負(fù)載循環(huán)圖、速度循環(huán)圖， 設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng) ， 并繪制 原理圖，動作順序表； 黃德榮：計(jì)算除主油缸外液壓系統(tǒng)各元件的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)技術(shù)手冊等相關(guān)資料進(jìn)行選型； 趙興平：根據(jù) 液壓系統(tǒng)及所選元器件的參數(shù)對 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 陳 根及郭潘： 由于 關(guān)于液壓缸的工作量比較大， 故 由兩人合作， 計(jì)算主液壓缸相關(guān)參數(shù)，根據(jù)技術(shù)手冊等相關(guān)資料進(jìn)行選型；繪制主液壓缸裝配圖，選擇零件型號及裝配 。 注： 計(jì)算說明書 由 所有成員合作完成 。 第 4 頁 共 32 頁 液壓機(jī)的工作特性 一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場合，均可采用液壓技術(shù)。 液壓機(jī)采用液壓系統(tǒng)傳動方式的優(yōu)點(diǎn)有： 液壓傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活； 易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速 范圍寬，便于與電氣控制相配合實(shí)現(xiàn)自動化； 易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和保壓，安全可靠；元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化； 液壓易與微機(jī)控制等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī) 電 液 光”一體化便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化等等。 液壓機(jī)作為一種通用的無削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。其工作特點(diǎn)之一是動力傳動為“ 柔性”傳動 , 不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動力傳動系統(tǒng)復(fù)雜 , 這種驅(qū)動原理避免了機(jī)器過載的情況 液壓 系統(tǒng)的工況分析及計(jì)算 確定執(zhí)行元件的形式 液壓機(jī) 采用為立式布置，工作臺 做 直線往復(fù)運(yùn)動，往返速度相同； 在工作中需要加緊工件，因此還需 一個 夾緊缸 加緊 工件 ； 單桿雙作用活塞式液壓缸 , 是液壓系統(tǒng)中作往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ， 具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，裝拆方便，易于維修，且連接方式多樣等特點(diǎn) ，能夠滿足一般小型液壓機(jī)的運(yùn)動要求 。 故在本次設(shè)計(jì)中 工作缸 及加緊缸均可 可選缸筒固定的單桿雙作用活塞液壓缸（取缸的機(jī)械效率 ???? = ），作為執(zhí)行元件驅(qū)動 部分 。 主缸 及夾緊缸的 運(yùn)動分析 根據(jù)已知參數(shù)對 運(yùn)動 過程進(jìn)行 進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見下： 加緊運(yùn)動時間 ： ???? = 2s 啟動 時間 ： t= 第 5 頁 共 32 頁 快 進(jìn)時間 已知 ： 工作臺快進(jìn)速度 ??1 = ； 工作臺液壓缸快進(jìn)行程 ??1 = 280???? 所以 ，工作臺快進(jìn)時間為 ??快 = L1??1= 時間： 已知 ： 工作臺工進(jìn)速度 ??2 = 40??m/min； 工作臺液壓缸工進(jìn)行程 ??2 = 70???? 所以 ，工作臺快進(jìn)時間為 ??工 = L2??2=105s 快退時間： 已知 ： 工作臺快退速度 ??3 = ； 工作臺液壓缸工進(jìn)行程 ??3 = ??1 +??2 = 70+ 280 = 350???? 所以 ，工作臺快進(jìn)時間為 ??退 = L3??3= 則 主缸與夾緊缸的 理想 運(yùn)動階段圖如下 主缸 工作循環(huán)圖 如下： 加緊 缸 工作 圖 如下 ： 第 6 頁 共 32 頁 主缸 位移循環(huán)圖 ,速度圖 及速度循環(huán)圖如下 0 280 350 0 0100200300400快進(jìn) 工進(jìn) 快退 位移/mm t/s 位移循環(huán)圖 位移 0 580 580 40 40 580 580 0 60040020002004006008000 20 40 60 80 100 120速度/(mm/min) t/s 速度圖 0 580 580 40 40 580 580 60040020002004006008000 50 100 150 200 250 300 350 400速度/(mm/min) 位移 /mm 速度循環(huán)圖 第 7 頁 共 32 頁 負(fù)載分析 (1)工作缸 工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載： ???? = 20???? 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力： fsF = 2021=400N 動摩擦阻力： fdF = 2021=200N 慣性負(fù)載 tvgGFa ???? 其中 ： g— 重力 加速度 ； g=??2 ?v— 速度變化 量（ m/??2） ； ?v= ?t— 為 啟動或制動時間（ s） ； ?t= 所以 )( NtvgGF a ???????? 則各階段 的外載荷 ????為： 啟動： ????=???? + ???? +????=0+400=400N 加速： ????=???? + ???? +????=0+200+= 快速進(jìn)給 ： ????=???? + ????=0+200=200N 共進(jìn)： ????=???? + ????=20210+200=20200N 快退 ： ????=???? + ????=0+200=200N 制動： ????=???? + ???? ?????=0+= 除外載荷外 ，作用于活塞上的載荷 F 還包括 液壓缸密封處的 摩擦阻力 ， ????由于各種缸的密封材質(zhì)和密封方式不同，密封 阻力 難以精確 計(jì)算 ，一般估算為： ???? = (1 ?????） F 式中： ????— 液壓缸 的機(jī)械效率， 取 。 F = ???????? 第 8 頁 共 32 頁 則載荷 F 各階段 為： 啟動； F=400/= 加速 ： F=快速進(jìn)給： F=200/= 工進(jìn)： F=20200/= 快退 ： F=200/= 制動： F=則負(fù)載 循環(huán)圖如下： (2)夾緊缸 慣性力和摩擦力可以忽略不計(jì)， 則 為負(fù)載 ????=G+????=5800+65=5865N 則工作時負(fù)載 為： F = ????????=5862/= 液壓缸 主要 參數(shù)的確定 (1)工作缸 ① 初選 液壓缸的工作壓力 由 液壓缸的最大推力為 ，去文獻(xiàn) 3 表 91查出 ， 當(dāng) 負(fù)推力為（ 2— 3） 104??時 ，工作 壓力 可選為（ 3040） 105????， 根據(jù) 文獻(xiàn) 3表 92應(yīng)選 （ 3050）105????， 今初選缸的工作壓力為 ??1 = ??????。 ② 計(jì)算液壓 缸的 尺寸 由于 是組合機(jī)床，為了使 共進(jìn) 完畢后不致前沖， 在 回油路上要裝背壓閥或采用 回油節(jié)流調(diào)速，按 文獻(xiàn) 3表 93 選定背壓 為 ??2 = ??????。， 由負(fù)載循環(huán)圖可F/N L/MM 負(fù)載循環(huán)圖 400 第 9 頁 共 32 頁 知，最大負(fù)載在工作進(jìn)給階段，采用無桿腔進(jìn)油，而且去 d=(即 ??1 = ??2),以便 采用差動連接時，快進(jìn)與快退的速度相等，因此液壓缸的 受力 平衡式為 Ρ1??1 = ??2??2 +??(其中 ??1 = ??2) ??1 = ??Ρ1 ???22= (35?82)105= 10。3??2 D = √4????1 = √4?? 10。3 = ?? 按 標(biāo)準(zhǔn) 取 D=10cm