【導(dǎo)讀】本論文是MCP-1000數(shù)控仿行銑床液壓夾具液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時(shí)所花的大量的時(shí)間，只需要通過控制油路的通斷就可實(shí)現(xiàn)夾具的完整的順序動(dòng)作控制。計(jì)算；第六章是對液壓系統(tǒng)主要性能的估算。液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對能量進(jìn)行傳動(dòng)和控制的一種傳動(dòng)形式。用有壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。為包括傳動(dòng)、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)。程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。成效，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。天津特精液壓股份有限公司的三種齒輪泵，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、耐高壓、噪聲低、性能指標(biāo)先進(jìn)等特點(diǎn)。另外，還有廣東廣液公司的高壓高性能葉?？卦O(shè)備配套的WPI新型氣缸系列都是很有特色的新產(chǎn)品。由于編者的知識水平有限，加上時(shí)間短促，有不足的地方，請給于批評指正。

　　

【正文】 =4 6 10－ 3m3 =24L 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面滿足系統(tǒng)供油需求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不可能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位 不能低于最低限度。 5 擬定液壓系統(tǒng)回路 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問題，速度控制是指通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)的控制方法，相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速，容積調(diào)速以及二者結(jié)合 —— 容積節(jié)流調(diào)速 節(jié)流調(diào)速是指靠改變定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度，此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單。 而容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的，其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率高，但為了散熱和 補(bǔ)充泄露，需要有輔助泵，此種調(diào)速方案適用于功率大運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 本設(shè)計(jì)本著滿足控制要求，經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡單可行的原則，綜合考點(diǎn)選擇節(jié)流調(diào)速而節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種形式。 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥串接在進(jìn)油路上，改變其通流面積，可以調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度，如圖（ 5— 1）這種調(diào)速方式起動(dòng)沖擊小，平穩(wěn)。 圖 51 回油節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥串接在回油路上，改變節(jié)流口通流面積調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，常用于有負(fù)載的場合，如圖（ 5— 2）所示 圖 52 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 旁路節(jié)流調(diào)速 節(jié)流閥與液壓缸并聯(lián)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積可以控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，這種回路結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，效率高，但調(diào)速范圍小，承載能力受速度變化影響，多用于高速，不能承受負(fù)載，如圖（ 53） 。 圖 53 故綜合上述三種節(jié)流調(diào)速方式，本設(shè)計(jì)采用回油節(jié)流調(diào)速 如圖（ 5— 4） 圖 54 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 方向控制回路擬定 本設(shè)計(jì)液壓夾具隨著工件的大小，需不 斷調(diào)整 夾具的開合大小 ，在調(diào) 整時(shí) 能停止在一定的位置，液壓缸的 夾緊、松開， 需改變液壓油的方向。 采用三位四通閥，利用其中間機(jī)能，當(dāng)某個(gè)工作狀態(tài)執(zhí)行元件需停止，以保證 夾具 的安裝工作完成。本設(shè)計(jì)方案擬采用 M 型三位四通閥，因?yàn)樘幱谥虚g位置時(shí)它能使液壓缸能夠鎖緊，且液壓泵此時(shí)處于卸荷狀態(tài)，從節(jié)約能源角度和滿足控制要求，經(jīng)濟(jì)實(shí)用幾個(gè)方面綜合考慮， M 型三位四通閥均能滿足要求。 M 型如圖（ 5— 5）、（ 5— 6） 圖 55 圖 56 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵，節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般采用定量泵供油，在無其它輔助油的情況下，液壓泵供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用，容積調(diào)速度系統(tǒng)多數(shù)是采用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配，對工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況一般采用多泵供油或變量泵供油，對長時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 液壓泵分定 量泵與變量泵兩類，在這基礎(chǔ)上又分齒輪泵，葉片泵，柱塞泵三種： 齒輪泵：它的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，自吸能力強(qiáng)，對油液的污染不敏感；其缺點(diǎn)是：流量和壓力的脈動(dòng)大，噪聲大和排量不可變，存在泄漏，困油現(xiàn)象和徑向力不平衡等問題。 柱塞泵：加工方便 ， 可得到較高的配合精度，密封性能好，在高壓下工作仍有較高的容積效率；易于實(shí)現(xiàn)變量，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，流量調(diào)節(jié)方便，故在需要高壓，大流量，大功率的系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合， 葉片泵： 流量比較均勻，壓力脈動(dòng)相對較?。辉肼暤?，結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸小，排量大；和 柱塞泵相比，有較好的自吸能力；受力均勻，軸承受力很小，泵的壽命很長，所以被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中的專用機(jī)床，自動(dòng)線等中低壓系統(tǒng)中。 本設(shè)計(jì)方案綜合上述因素考慮選項(xiàng)取葉片 泵。 因?yàn)?液壓夾具 本身工作過程中需要速度穩(wěn)定（即流量、壓力穩(wěn)定）盡量避免沖擊，在定量泵節(jié)流調(diào)速回路中，要保證進(jìn)口壓力比較恒定系統(tǒng)壓力不再升高，故要采用溢流閥將系統(tǒng)中多余的油液送回油箱并保持壓力穩(wěn)定。 此外由于 機(jī)加車間鐵屑較多 ，當(dāng)這些雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)后，會(huì)導(dǎo)致泵，閥液壓缸等元件 早期磨損，不但增加了維修，管理工作，同時(shí)也 縮短了液壓元件的壽命， 因此還需增加濾油器。 6 液壓系統(tǒng)主要性能估算 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式，液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實(shí)際情況對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)時(shí)行各項(xiàng)性能分析， 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 對一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失，容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等，根據(jù)分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計(jì)重新進(jìn)行調(diào)整，或采取其他必要的措施。 壓力損失包括管路的沿程損失△ P1 管路的局部壓力損失△ P2 和閥類元件的局部壓力損失△ P3總 的壓力損失為 △ P1=△ P1+△ P2+△ P3 △ P1=λ 22VdL P △ P2=ξ 22V P 式中 L— 管道長度一般?。?2— 5m）本設(shè)計(jì)取 3m d— 管道內(nèi)徑（ m） V— 液壓油 平均速度（ m/s） P— 液壓油密度（ kg/m3） λ — 冶積阻力系數(shù) ξ — 局部阻力系數(shù) V=24d?? = 101023??? ?? = Re= ?VdH υ — 為液壓油的運(yùn)動(dòng)度 m /s 本設(shè)計(jì)采用 LHM型抗磨液壓油υ =46 10－ 6 m /s 故液壓油在管路中為層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為λ 只是λ選取的數(shù)值不同，對于圓管層流冶程阻力損失，理論值 λ =64/Re 考慮到實(shí)際圓管截面可能有變形，以及靠近管壁處的液層可能冷卻阻力略有加大 實(shí)際計(jì)算時(shí)金屬管取λ =75/Re 橡膠管 取λ =80/Re 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 λ =Re75=23075= 進(jìn)油路壓力損失 △ P1= 22 22 PV??= 900 ??=6492Pa= △ P2=ξ PV22 本設(shè)計(jì)ξ取 故△ P2= 2 ?? = △ P3=△ Pn 2????????qnq 式中△ Pn— 液壓閥在額定流量時(shí)最大壓力損失 q— 通過液壓閥的額定流量 q— 通過液壓閥的實(shí)際流量 查產(chǎn)品樣本換向閥 34SM— L10H— T壓力損失為 — 本設(shè)計(jì)取 △ P3A=(2021 )2= 查產(chǎn)品樣本手冊溢流閥 Y2— Ha10 壓力損失為 — 本方案取 △ P3B=(4010 )2= 查產(chǎn)品樣本手冊單向閥 2AY— F100— AB壓力損失為 △ P3C=(4010 )2= 有四個(gè)數(shù)故△ P3C 4= 4= 查產(chǎn)品樣本手冊節(jié)流閥 LA— F10D— AB 壓力損失為 △ P3D=(4010 )2= 有兩個(gè)數(shù)△ P3D= 2= 故ξ△ P3=△ P3A+△ P3B+△ P3C+△ P3D =+++ = 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 故進(jìn)油路壓力損失為 △ P=△ P1+△ P2+ξ△ P3 =++ = 退油時(shí)壓力損失計(jì)算 退油時(shí)最大速度為 Q退 max=5L/min V = 2max4d?? = ? ? 10523?? ?? = Re = 61046 ??? = 163 2300 故油液在回油管路中仍為層液 λ = Re75 = 16375 = ∴ △ P1 =λ PVdL 22 = 3 2 ? = △ P2 = ξ PV22 = 2 ?? = 810MPa = 查產(chǎn)品樣本手冊換向閥 34SM— L10H— T壓力損失為 — 本設(shè)計(jì)取 △ P3A = 2205??????= 查產(chǎn)品樣本手冊單向閥 2AY— F10D— AB壓力損失為 △ P3B = 2405??????= 有四個(gè)故△ P3B 4= 查產(chǎn)品樣本手冊溢流閥 Y2Ha10 最在壓力損失為 △ P3C = 2405??????= 查產(chǎn)品樣本手冊節(jié)流閥 LAF10DAB的最大壓力損失為 △ P3D = 2405??????= 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 有兩個(gè)故△ P3D= 2= ∑△ P3=△ P3A+△ P3B+ △ P3C+ △ P3D =+++ = 由上述計(jì)算可表明系統(tǒng)工作壓力損失總和不超過 ，故以上設(shè)計(jì)方案可行，無需進(jìn)行調(diào)整。 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載 荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)換為熱量，使油溫升高，連續(xù)工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量與散發(fā)到空氣中的熱量相等即達(dá)到熱平衡狀態(tài)，此后，溫度不在升高，不同的主機(jī)，固工作條件工人狀況不同，最高允許的油溫是不同的，系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算，就是計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際油溫，如果實(shí)際油溫小于最高允許溫度，則系統(tǒng)滿足要求。系統(tǒng)中散發(fā)熱量的元件主要是油箱。 系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量φ為φ =P1— P2 式中 P1— 液壓泵輸入功率（ Kw） P2— 系統(tǒng)輸出功率 (Kw)，執(zhí)行元件是液壓缸時(shí)為液壓缸的輸出功率。 若在一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求系統(tǒng)的平均發(fā)熱量。 φ = 2405?????? 式中 t— 工作循環(huán)周期（ S） ti— 第 i個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間（ S） P1i— 第 i個(gè)工作階段泵輸入功率。 P2i— 第 i個(gè)工作階段系統(tǒng)的輸出功率。 由于本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)較為簡單故 φ =P1— P2。如圖 61 所示 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 圖 61 P1 = Paq=3X 6010101036 ?? = P2 = Fvmin F— 為活塞桿推力 F = PaA1 103 = 3 = 15KN 當(dāng) V=P2 = 15 φ = P1— P2 = = 如果油箱三個(gè)邊長比例在此 1： 1： 1 到 1： 2： 3范圍內(nèi)且油面高度為油箱高度的 80%，其散熱面積就可近擬為 A = 2V 式中 V— 有油箱的有效容積（ L） A— 散熱面積（ m2） A= m2 油箱單位時(shí)間的散熱量 φ = h A△ T 式中 A— 油箱散熱面積（ m2） △ T— 系統(tǒng)溫升 ， △ T= T2— T1（℃） 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 T1— 系統(tǒng)達(dá)到熱平衡油溫（℃） T2— 環(huán)境溫度（℃） h— 油箱散熱系數(shù)，當(dāng)自然冷卻通風(fēng)很差時(shí) h=（ 8— 9） 10－ 3Kw/m2℃， 當(dāng)自然冷卻通風(fēng)良好時(shí) h=15 103Kw/m2℃ 用風(fēng)扇冷卻時(shí) h=23 10－ 3Kw/m2? 用循環(huán)水冷卻時(shí) h=（ 110— 170） 10－ 3Kw/m2℃ 本設(shè)計(jì)取 h=15 10－ 3Kw/m2℃ 液壓系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)φ =φ176。即 △ T =φ /hA = = ℃ T = T2 + △ T T2取自然平均溫度 20℃ ∴ T = 20+ =℃ T ≤ [T] （ [T] 值見表 6— 1） 表 6— 1 各種機(jī)械允許油溫（℃） 液壓設(shè)備名稱 正常工作油溫 最高允許油溫 油及油箱的油溫 機(jī) 床 3050 5570 ≤ 3035 工程機(jī)械礦山機(jī)械 5080 7090 ≤ 3540 數(shù)控機(jī)床 3050 5570 ≤ 25 金屬粗加工機(jī)械 無屑加工機(jī)械 4070 6090 機(jī)車車輛 4060 7080 船 舶 3060 8090 綜上所述 ， 油箱能滿足散熱要求。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 結(jié)束語 通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我受益匪淺，知道了許多知識，認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性， 且是十分必要的。 在已度過的 三年 時(shí)間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實(shí)踐面？如何把我們學(xué)到愛的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。 在做本次設(shè)計(jì)中，我感 觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻越手冊是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。 一名專業(yè)學(xué)生掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，由于本次設(shè)計(jì)要求用 AUTOCAD 制圖。雖然過去從未獨(dú)立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率更高， 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我有效的掌握了液壓知識，以及各個(gè)學(xué)科之間的融會(huì)貫通。比如在做設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用到了機(jī)械制造，數(shù)控原理，機(jī)床構(gòu)造等課程，起到了綜合運(yùn)用的效果。 但是水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評指正。而且，讓幾個(gè)人 一起做設(shè) 計(jì)， 培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，發(fā)揮了我們的特長， 這在以后的工作中十分重要。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 謝 辭 這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)過程中得到 了 馬偉良 老師的悉心指導(dǎo)。 馬 老師多次詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我們指點(diǎn)迷津，幫助我們開拓研究思路，精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)。對 馬老師 在設(shè)計(jì)過程中的幫助表示忠心的感謝 。 在設(shè)計(jì)的過程中有很多同學(xué)給我?guī)椭乙蚕蛩麄儽硎靖兄x。 同時(shí)感謝學(xué)院圖書館提供了大量的資料供我們參考閱讀。 最后感謝在設(shè)計(jì)過程中所有提供幫助的人。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第四卷 徐灝 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 液壓與傳動(dòng)技術(shù) 林木勝、謝光輝 煤炭工業(yè)出版社 [3] 液壓與氣壓傳動(dòng) 第 2 版 袁承訓(xùn) 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 機(jī)械制造技術(shù) 邵堃 西安電子科技大學(xué)出版社 [5] 液壓元件手冊 黎啟柏 機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 陳立德 高 等教育出版社