【正文】 能是不夠的，系統(tǒng)的動(dòng)作質(zhì)量及動(dòng)作發(fā)生的時(shí)間歷程也是很重要的，而且 在 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備 中，這兩個(gè)因素 往往是更加重要的，這些問題需要 運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)。隨著液壓技術(shù) 以及 計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 、 計(jì)算等已 經(jīng) 得到 了 大力推廣和應(yīng)用。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一 個(gè)重要 部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是 密切 相關(guān)的。 通過查閱相關(guān)的參考資料，再經(jīng)過總結(jié)，可以確定 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟大致如下： （ 1） 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求； （ 2） 分析主機(jī)工礦，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； （ 3） 擬定液壓 ， 系統(tǒng)原理圖； （ 4） 液壓元件的計(jì)算與選擇； （ 5） 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； （ 6） 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 在以上的設(shè)計(jì)步驟中，前五項(xiàng)屬于性能設(shè)計(jì)，它們互相影響，互相滲透；最后一項(xiàng)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行時(shí)必須先查明液壓元件的結(jié)構(gòu)和配置方式，仔細(xì)查閱有關(guān)產(chǎn)品樣本、設(shè)計(jì)手冊(cè)和資料。 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足 設(shè)備的 各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)， 必須先 對(duì)機(jī)械設(shè)備 的 工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確 設(shè)備 對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求，具體 需要熟知的內(nèi)容 包括： （ 1）主機(jī)的用途、類型 、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。 （ 2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求：如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍。 （ 3）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求。 （ 4）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。 （ 5）其他方面的要求，如液壓裝置在質(zhì)量、外形尺寸、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等 14 方面的規(guī)定和限制。 工況分析 主液壓缸參數(shù) 液壓缸 行程安排 主缸快進(jìn)行程： 600mm，速度： 100mm/s； 主缸工進(jìn)行程： 100mm，速度： 10mm/s； 主缸 回程 ： 700mm，速度： 50mm。 液壓缸 工作壓力 計(jì)算 （ 1）慣性力： 快速下降時(shí)起動(dòng) 從文獻(xiàn) [4]中查得 11 0 .13 0 5 0 1 5 2 50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 式中 m—— 表示 移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模） 質(zhì)量 1v? —— 表示 快進(jìn)時(shí) 壓頭從開始啟動(dòng)到達(dá)到快進(jìn)速度所 增大 的 速度； t? —— 表示壓頭啟動(dòng)時(shí)間。 快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng) 22 0 .0 53 0 5 0 7 6 2 .50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 2v? — — 表示回程時(shí)壓頭從開始啟動(dòng)到達(dá)到回程速度所增大的速度； 其他參數(shù)同上。 壓制力：初壓階段由零上升到 F1 = 210 6 N = 210 5 N 終壓階段上升到 F2 = 210 6 N 回程力（壓頭離開工件時(shí)的力）：一般沖壓液壓機(jī)的壓制力 與回 程力 之比為 5～ 10，本壓 力 機(jī)取為 5，故回程力為 Fh = 5410? N。 各階段負(fù)載見表 31 ，負(fù)載圖見圖 31，工作壓力圖見圖 32。 15 表 31 主缸的負(fù)載 工作階段 負(fù)載力 FL（ N） 液壓缸推力 LFF ?? （ N） 液壓缸工作壓力（ Pa） 1 1 ()L LFpPA?? （回程時(shí)2 2LFp A??） 快速下行 起動(dòng) 1525 等速 0 0 0 壓制 初壓 2 105 105 24 105 終壓 2 106 106 24 106 快速回程 起動(dòng) 4 105 105 96 105 等速 30500 制動(dòng) 表中 2 621 1 0 0 .0 9 12DAm? ???? ? ????? 式（ ） D—— 表示液壓缸內(nèi)徑，前面已給出； 22 622 1 0 0 . 0 4 622DdAm? ???? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 式（ ） d—— 表示柱塞直徑，前面已給出 ； ? —— 表示液壓缸效率，取 。 運(yùn)動(dòng) 分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程 600mm，速度 100mm/s。壓制行程 100 mm，在開始的 80 mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。速度為 10 mm/s，最后的 20 mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以 50 mm/s的速度上升。利用以上 數(shù)據(jù)可繪制出速度圖 ，如圖33所示。 16 圖 31 液壓系統(tǒng)負(fù)載圖 圖 32 液壓系統(tǒng)工作壓力 17 圖 33 液壓缸運(yùn)動(dòng)速度圖 液壓缸 流量 的計(jì)算 （ 1）快速下行時(shí) 從文獻(xiàn) [10]中查得 31 1 1 0 .0 9 1 0 .1 0 .0 0 9 1 / 5 4 6 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 1A —— 表示液壓缸內(nèi)截面積； 1V —— 表示液壓缸快進(jìn)速度。 （ 2）工作行程 時(shí) 32 1 2 0. 09 1 0. 01 0. 00 09 1 / 54 .6 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 2V —— 表示液壓缸工進(jìn)速度。 （ 3）快速回程時(shí) 33 2 3 0 .0 4 6 0 .0 5 0 .0 0 2 3 / 1 3 8 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 2A —— 表示 主缸有桿腔的有效工作面積 ； 3V —— 表示液壓缸回程速度。 繪制出流量圖，如圖 34 液壓缸功率的計(jì)算 18 （ 1） 快速下行啟動(dòng)時(shí) 從文獻(xiàn) [10]中查得 1 1 1 186 19. 8 091 169 .45P p q W? ? ? ? 式（ ） （ 2）工作行程初壓階段 2 2 2 2 .4 9 1 0 2 1 8 4P p q W? ? ? ? 式（ ） （ 3）工作行程終壓階段 此過程中壓力和流量都在變化 ， 壓力 p在最后 20 mm行程內(nèi)由 MPa增加到 24MPa，其變化規(guī)律為 2 4 2 . 42 . 4 2 . 4 1 . 0 820p S S?? ? ? ? 式（ ） 式中 S—— 表示 行程（ mm），由壓頭開始進(jìn)入終壓階段算起。 流量 q在 20 mm內(nèi)由 910 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為 9 1 0 (1 ) 9 1 0 4 5 . 520SqS? ? ? ? ? 式（ ） 功率 ? ? ? ?2. 4 1. 08 91 0 45 .5P pq S S? ? ? ? ? 22184 ? ? ? 式（ ） 求 P關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 87 3. 6 98 .2 8PS?? 式（ ） 令 39。P =0，得 S=，故在 S=， P最大 2m a x 2 1 8 4 8 7 3 .6 8 .9 4 9 .1 4 8 .9 1 3 .8 5P KW? ? ? ? ? ? 式（ ） （ 4）快速回程啟動(dòng)階段 此過程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。設(shè)啟動(dòng)時(shí)間 加速運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)階段活塞行程為 50 5S Vt mm? ? ? ? ? 式（ ） 式中 V—— 表示液壓缸回程速度； t—— 表示快速回程時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間。 在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力 p由 MPa 降為 MPa。其變化規(guī)律為 9 .6 0 .7 49 .6 9 .6 1 .7 75p S S?? ? ? ? 式（ ） 式中 S—— 表示 行程（ mm），由壓頭開始回程時(shí)算起 。 流量 q由零增為 2300 cm3/s，其變化規(guī)律為 32300 4 6 0 ( / )5q S S cm s?? 式（ ） 19 功率 ? ? 29. 6 1. 77 46 0 44 16 81 4. 2P pq S S S S? ? ? ? ? ? 式（ ） 求 P 關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 44 16 16 28 .2PS?? 式（ ） 令 39。P =0，得 S=，故在 S= 時(shí)，功率 P 的值最大， 2m a x 44 16 81 9P K W? ? ? ? ? 式（ ） （ 5）快速回程等速階段 3 7 3 6 7 1 5 .2 0 .0 0 2 3 1 6 9 4 .4 1 .6 9P p q W KW? ? ? ? ? 式（ ） 繪制出功率圖，如圖 35 圖 34 液壓缸流量圖 20 圖 35 液壓缸功率圖 頂出缸參 數(shù) 頂出缸行程安排 頂出行程 ： 300mm，速度 ： 70 mm/s； 回程： 300 mm， 回程速度 140 mm/s。 頂出缸 結(jié)構(gòu)參數(shù) 計(jì)算 頂出力： 54 10dFN?? ， 回程力： 52 10dhFN?? 。 由于 22d dD pF???????? 式（ ） 故 頂出缸內(nèi)徑 5 364 4 4 1 0 1 0 1 4 2 . 83 . 1 4 2 5 1 0dd FD m mp? ??? ? ? ??? 式（ ） 取整 dD =150mm 頂出缸的活塞桿直徑： 2 4 ddd FdD p???? 52664 2 1 01 5 0 1 00 .9 3 .1 4 2 5 1 0??? ? ?? ? ? 106mm? 式（ ） 21 式中 dD —— 表示頂出缸內(nèi)徑； dF —— 表示頂出缸頂出力； ? —— 表示頂出缸的工作效率； P—— 表示液壓系統(tǒng)的工作壓力。 取整 d =110mm 無桿腔的有效工作面積 ： 2 2 21 153 . 1 4 1 7 722dd DA c m? ?? ??? ? ? ????? ???? 式（ ） 有桿腔的有效工作面積： 從文獻(xiàn) [2]中查得 222 22dddDdA ? ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 221 5 1 13 .1 422??? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? ? 式（ ） 頂出缸流量的計(jì)算 頂出行程： 311 17 7 7 12 39 / 74 .3