【導(dǎo)讀】在普通機(jī)床上加工方頭軸類零件，工作效率低、勞動強(qiáng)度大。的批量要求時，其生產(chǎn)就顯得力不從心了，為此設(shè)計(jì)了專用設(shè)備。半徑很大的橢圓短半軸曲線代替直線切削方形工件。生產(chǎn)率高,刀具成本低。適當(dāng)?shù)能囶^行星輪的分度圓直徑,可以有效地控制車方原理的直線度誤差。際工件進(jìn)行了原理誤差的分析計(jì)算和行星輪系的設(shè)計(jì)計(jì)算。的基礎(chǔ)上，主要完成液壓系統(tǒng)及滑臺的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中借鑒了國內(nèi)一些現(xiàn)有組。合機(jī)床的設(shè)計(jì)資料，結(jié)合被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，在指導(dǎo)老師的幫助下設(shè)計(jì)而成。制相配合，可方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)。為期四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，最后一項(xiàng)重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)。踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。防止環(huán)境污染，如減少噪音，防止漏油等等。誨人不倦，在此表示衷心的感謝?？傮w方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對整個機(jī)床設(shè)計(jì)的影響較大。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施。

　　

【正文】 圖 48 滑臺的結(jié)構(gòu)形 式示意圖 1導(dǎo)軌上部 2壓板 3導(dǎo)軌下部 4液壓缸 導(dǎo)軌間距 AL 的大小根據(jù)導(dǎo)軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類型機(jī)床導(dǎo)軌的尺寸確定。從統(tǒng)計(jì)資料來看，中等尺寸 的普通車 床 ，床鞍導(dǎo)軌的跨距 AL 和最大回轉(zhuǎn)半徑 maxD 之比maxALD =— 。 這里取系數(shù)為 。則： 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 共 55 頁 AL = maxD ? =65? 2? =130（ mm） 液壓系統(tǒng)概述 液壓傳動是以有壓液體為能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動 。液壓 傳動與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì)，并采用各種允件組成所需要的 控制回路，再由若干回 路 有機(jī)組合成能完成各種控制功能的傳動系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換傳 遞與 控制。 與機(jī)械傳動， 電力傳動等傳動方式相比，液壓傳動具有下列優(yōu)點(diǎn)： 等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓馬達(dá)的重量只有同功率電動機(jī)重量的 10％ — 20％，而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩 。 、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動、制動和換向。液壓傳 動裝置的換向頻率高，對于回轉(zhuǎn)運(yùn)動每分鐘可達(dá) 500 次，直線往復(fù)運(yùn)動每分鐘可達(dá) 4001000次。這是其他傳動控制方式無法比擬的。 能在運(yùn)動過程中進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，而且調(diào)速性能好。其傳動比可達(dá) 100： 1至 2020： 1。 、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化，如與電氣控制相配合，可方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠(yuǎn)程控制。 。由于采用油 液作為工作介質(zhì)，液壓傳動裝置能自行潤滑，故使用壽命較長。 、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)和選用。 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 40 頁 共 55 頁 由于液壓傳動技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，因而在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門得到了廣泛應(yīng)用。目前，其應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)展，從組合機(jī)床、機(jī)械手、自動 加工及裝配線到金屬及非金屬壓延、注射成型設(shè)備，從材料及構(gòu)件強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)到電液仿真試驗(yàn)平臺，從建筑、工程機(jī)械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備，從能源機(jī)械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過程控制，從橡膠、皮革、造紙機(jī)械到建筑材料生產(chǎn)自動線，從采煤機(jī)械到石油鉆探及采收設(shè)備，從航空航天器控制到船舶、火車、汽車等運(yùn)輸設(shè)備等等，液壓傳動與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機(jī)械工程制造業(yè)的基本要素和工程 控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。 參數(shù)及數(shù)據(jù) 根據(jù)工件加工方法的分析，可知為一次裝加，一次進(jìn)刀完成切削。因此，工作臺自動循環(huán)為：快進(jìn) — 工進(jìn) — 快退 — 停止。 參數(shù)為： 滑臺總重量： 5000N，切削最大阻力 883N，滑臺快進(jìn)，快退速度為，工進(jìn)速度為 12— 37mm/min， 加速（或減速）時間 ，采用的為矩形 導(dǎo)軌，取靜摩擦系數(shù) mf =，動摩擦系數(shù) df =，滑臺快進(jìn)行程 ，工進(jìn)行程 。 確定液壓系統(tǒng)工作要求 根據(jù)加工要求，工件不動， 主軸和刀具由液壓滑臺帶動進(jìn)給， “快進(jìn)一工進(jìn)一 快退 — 停止”， 工作循環(huán)采用液壓傳動方式，選用活塞桿 做執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。 考慮到車削進(jìn)給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好， 故擬選用調(diào)速閥、定 量泵組成的節(jié)流調(diào)速方式。 為自動實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件的加工長度 (該長度并無過高 的精度AL =130mm 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁 共 55 頁 要求 )，擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動作回路，實(shí)現(xiàn)順序動作。 圖 5— 1 車方機(jī)床外形示意圖 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，動作循環(huán)完全相同。 為保證快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵流量規(guī)格，選用差動連接回路。 在行程控制中，由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時，采用機(jī) 動滑閥，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且安全可靠。 工進(jìn)終了 壓下行程開關(guān)返回?？焱说浇K點(diǎn)，壓下電氣行程開關(guān)，運(yùn)動停止。 快進(jìn)轉(zhuǎn) 工進(jìn)后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥 回油箱，系統(tǒng)不再差動連接。 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 共 55 頁 圖 5— 2 液壓系統(tǒng)工作原理圖 1電磁鐵 2換向閥 3液壓缸 4活塞桿 5行程開關(guān) 6換向閥 7調(diào)速閥 8單向閥 9壓力表開關(guān) 10壓力表 11液壓泵 12濾油網(wǎng) 13油箱 14溢流閥 計(jì)算和選擇液壓元件 液壓缸的計(jì) 算 F 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況，液壓缸受力 如圖 5— 3所示 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 共 55 頁 圖 5— 3 液壓缸受力示意圖 F=F工 +F慣 +F封 +F摩 +F回 式中 F工 —— 按 題目給定為 5000N； F慣 —— 活塞上所受慣性力； F封 — — 密封阻力； F摩 —— 導(dǎo)軌摩擦阻力； F回 —— 回油背壓形成的阻力。 (1) F慣 的計(jì)算 按下式 計(jì) 算： F慣 ＝ Gg vt?? (N) 式中 G—— 液壓缸所要移動的總重量，即滑臺的總重量。估算數(shù)值為 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 共 55 頁 5000N； g—— 重力加速度， ； v? —— 速度變化量，由題知，工進(jìn)時， v? ＝ ； t? —— 啟動或制動時間，一般為 — ， 取 t? =。 將上式各值代入上式 F慣 ＝ Gg vt?? = 5000 ? =（ N） (2) F封 的計(jì)算 F封 ＝ P?摩 A工 （ N） 式中 P?摩 —— 克服液壓缸密封件摩擦阻力所須空載壓力 (Pa)，如該液壓缸選“ Y” 形密封 圈 ，設(shè)液壓缸工作壓力 p2MPa，由表 13— 2查 得 P?摩 ；取 P?摩 =。 A工 — — 進(jìn)油工作腔有效面積 ( 2m )，此值同未定數(shù)值，初估為 40 2cm 。 啟動時 F封 ＝ P?摩 A工 =? 610 ? =800（ N） 運(yùn)動時 F封 ＝ P?摩 A工 50%=? 610 ? ? 50%=400（ N） (3) F摩 的計(jì)算 該機(jī)床導(dǎo)軌材料選用鑄鐵，結(jié)構(gòu)受力情況如圖 5— 4，那么鑄鐵件之間的摩擦力為 ： F慣 = F封 =800N F封 =400N 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 45 頁 共 55 頁 圖 5— 4 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)受力示意圖 F摩 =（ G+ zF ） ? 式中 G—— 移動的總重量， 5000N； zF —— 切削力在導(dǎo)軌垂直方向的分力，按切削原理，一般為 ： xF ：yF ： zF ＝ 1： ： 。則 zF =883? =（ N）； ? —— 摩擦因數(shù)，查表 131（《 液壓傳動與控制》 曹玉平 閻 祥安 主編 天津大學(xué)出版社 2020） 選 ? =； 各值帶入上式 F摩 =（ G+ zF ） ? =（ 5000+） ? =（ N） (4) F回 的計(jì)算 回油背壓形成的阻力按下式計(jì)算 F回 =P出 A2 式中 P出 —— 回油背壓，一般為 — ，取 P出 =； zF = F摩 =552N 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 46 頁 共 55 頁 A2 —— 有桿腔 活塞面積，考慮兩邊 差動比為 2，已初估 A1 =40 2cm ，A2 =20 2cm ； 各值 代入上式 F回 =P出 A2 =? =600(N) 分析液壓缸各工作階段受力情況，得知在工進(jìn)階段受力最大，作用在活塞上的總機(jī)械載荷為 F=F工 +F慣 +F封 +F摩 +F回 =++400++600 =(N) 力 按表 13— 3（《 液壓傳動與控制》 曹玉平 閻 祥安 主編 天津大學(xué)出版社 2020） 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)工作壓力 ， 工作壓力取 為 P工 =20MPa。 液壓缸工作控有效工作面積 A1 = FP工= 10?=( 2cm ) 活塞直徑 D= 14A?= 4 ??=(cm) 因差動比為 1： 2，所以活塞桿直徑 d＝ ＝ ? 33=(mm) 取標(biāo)推直徑 D=40mm， d＝ 25mm，則工作壓力 P工 =2??=(MPa) 今取 P工 =. A1 =40 2cm A2 =20 2cm F回 =600N F= 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 47 頁 共 55 頁 由于兩個 切削頭工作時需做低速進(jìn)給運(yùn)動，在確定液壓缸活塞面積 A1 之后，還必須按最低進(jìn)給速度驗(yàn)算液壓缸尺寸。設(shè)液壓缸有效工作面積為 A1 ，則 A1 ? minminqv minq —— 流 量閥最小穩(wěn)定流量，取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 20ML/min。 minv —— 活塞最低進(jìn)給速度，取 20mm/min。 A1 —— — 液壓缸有效工作面積。 根據(jù)上面計(jì)算值，得 A1 =4? 2D =4? ? 24 =( 2cm ) 又 minminqv = 20/2 = 10 ( 2cm ) 所以 A1 minminqv 說明液壓缸尺寸滿足活塞最小穩(wěn)定速度要求。 液壓泵的選擇 1．確定液壓泵的實(shí)際工作壓力 Bp Bp =p工 + p?總 式中 p工 —— 。 p?總 —— p?沿 程 + p?局 部 之和，對于回油路采用調(diào)速閥 的系統(tǒng)， p?總 可估為（ — ） MPa，取 。 P工 = 中國礦業(yè) 大學(xué) 2020 年 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 48 頁 共 55 頁 因此，可確定論壓泵的實(shí)際工作壓力為 Bp =p工 + p?總 =+=(MPa) qB =Kqmax 式中 K —— 泄露因數(shù)，取 ； qmax —— — 兩切削頭快進(jìn)時所需最大流量之和 。 qmax 的計(jì)算如下： qmax =2179。 A差 動 v快 =2179。 ( )179。 30=(L/min) 帶入上式得： qB =Kqmax =179。 =(L/min) 按壓力為 ，流量為 ，選擇 1YB 4液壓泵。 3．確定液壓泵電機(jī)的功率 該系統(tǒng)選用變量泵，故 應(yīng)分別計(jì)算快速空載所需功率與最大工進(jìn)時所需功率。 (1)最大工進(jìn)時所需功率 p工 ＝ 2179。 max60Bpq?工 式中 maxq工 —— 一個液壓缸最大工進(jìn)速度下所需流量 ； Bp —— 液壓泵實(shí)際工作壓力， ； ? —— 液壓泵總效率，取 ? ＝ 。 maxq工 的計(jì)算如下： Bp =a qmax = L/min qB = L/min