液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)液壓系統(tǒng)

1、<p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)</p><p>　　《液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　班級(jí)： </p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p>　　姓名： </p

2、><p>　　日期： 2010年12月26日 </p><p>　　題目（二）設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升——慢速上升（可調(diào)速）——快速下降——下位停止的半自動(dòng)循環(huán)。采用900V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間均為0.5s，液壓缸的機(jī)械效率為0.9。設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下表所示。</p><p><b>　

3、　試完成以下工作：</b></p><p>　　1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。</p><p>　　2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。</p><p>　　3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。</p><p>　　4、繪制液壓缸裝配圖（A1）。</p><p>　　5、編寫(xiě)液壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p&g

4、t;<p><b>　　上料機(jī)示意圖如下：</b></p><p>　　圖3 上料機(jī)示意圖</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　工況分析…………………………………… 2</p><p>　　液壓缸主要參數(shù)的確定…………………… 5</p>

5、<p>　　液壓系統(tǒng)的擬定……………………………… 8</p><p>　　液壓元件的計(jì)算與選擇……………………… 8</p><p>　　液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算………………………………10</p><p>　　液壓缸的設(shè)計(jì)……………………………… 11</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖…………………………14</p>

6、;<p>　　繪制液壓缸裝配圖………………………… 14</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………… 15</p><p><b>　　一、工況分析</b></p><p>　　對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過(guò)程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，也就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。</p>&l

7、t;p>　　根據(jù)各執(zhí)行在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如下圖所示：</p><p><b>　　快 慢</b></p><p><b>　　退 進(jìn)</b></p><p><b>　　快</b></p><p>　　進(jìn)

8、 1 </p><p><b>　　2、負(fù)載分析</b></p><p>　　負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。</p><p><b>　　1）工作負(fù)載：</b></p><p><b>　　2）導(dǎo)軌摩擦負(fù)載 &

9、lt;/b></p><p>　　因?yàn)樵撓到y(tǒng)使用90°型導(dǎo)軌，所以</p><p>　　f--摩擦因數(shù) a---V型角，90°</p><p><b>　　由題可知</b></p><p><b>　　取 則有</b></p><p>&

10、lt;b>　　靜摩擦負(fù)載：</b></p><p><b>　　動(dòng)摩擦負(fù)載：</b></p><p><b>　　3）慣性負(fù)載</b></p><p>　　慣性負(fù)載為運(yùn)動(dòng)部件在起動(dòng)和制動(dòng)的過(guò)程中可按 G---運(yùn)動(dòng)部件的重量（N）</p><p>　　g---重力加速

11、度， △v---速度變化值（）</p><p>　　△t---起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）</p><p><b>　　加速：</b></p><p><b>　　減速：</b></p><p><b>　　反向加速：</b></p><p><b>

12、;　　反向制動(dòng)：</b></p><p>　　根據(jù)以上的計(jì)算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路，因此，在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺(tái)的重量，則液壓缸各階段中的負(fù)載，如下表</p><p>　　3、負(fù)載和速度圖的繪制</p><p>　　按前面的負(fù)載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負(fù)載機(jī)速

13、度圖（如下所示）</p><p>　　F/N 5946.34 </p><p><b>　　5898.32</b></p><p>　　9.43 57.46</p><p>　　0 m/s <

14、;/p><p><b>　　-44.59</b></p><p><b>　　V(mm/s)</b></p><p><b>　　40</b></p><p><b>　　10</b></p><p>　　0

15、 m/s </p><p><b>　　-45</b></p><p>　　二、液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來(lái)確定，此外，還需要考慮一下因素：</p><p>　　（1）各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合</p><p

16、>　　（2）考慮經(jīng)濟(jì)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(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。</p><p>　　1、初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為2Mpa</p><p>　　2、計(jì)算液壓缸的尺寸</p><p&

17、gt;　　式中； F---液壓缸上的推力 </p><p>　　p---液壓缸的工作壓力 A---所求液壓缸有有效工作面積 </p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=63 mm</p><p>　　根據(jù)快上和快下的速度比值來(lái)確定活塞桿的直徑： 代入數(shù)值，解得：d=21 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=22 mm<

18、;/p><p>　　則液壓缸的有效面積為：</p><p><b>　　無(wú)桿腔面積：</b></p><p>　　有桿腔面積： </p><p>　　3、活塞桿穩(wěn)定性的校核</p><p>　　因?yàn)榛钊麠U總行程為450 mm，</p><p>　　塞桿直徑為22

19、 mm，L/d=450/22=20.5需要進(jìn)行穩(wěn)定性的校核，有材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取柔性系數(shù)=85，則：</p><p>　　由上式可知：在當(dāng)n=4時(shí)，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時(shí)可以安全使用。</p><p>　　4、求液壓缸的最大流量</p><p><b>　　5、繪制工況圖</b></p>

20、<p>　　鞏固走循環(huán)中各個(gè)工作階段的 液壓缸壓力，流量和功率見(jiàn)下表：</p><p>　　以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可繪制出液壓缸的工況圖（如下）</p><p><b>　　1.7</b></p><p><b>　　0.0031</b></p><p>

21、　　0 t/s</p><p>　　7.48 </p><p><b>　　7.39</b></p><p><b>　　1.87</b></p><p>　　0 t/s</p>

22、<p><b>　　212.34</b></p><p><b>　　53.08</b></p><p><b>　　0.38</b></p><p>　　0 t/s</p><p>　　快上 慢上 快下 <

23、;/p><p><b>　　(液壓缸的工況圖)</b></p><p>　　三、液壓系統(tǒng)圖的擬定</p><p>　　液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮一下幾個(gè)方面問(wèn)題：</p><p>　　1）供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時(shí)所需流量較大，且比較接近，在慢上時(shí)所需的流量較小，因此從提高小效率節(jié)省能量的角度考慮

24、采用單個(gè)定量泵，供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式量葉片泵作為油泵。</p><p>　　2）調(diào)速回路 有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。</p><p>　　3）速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對(duì)緩解的位置要求不高，所以采用由行程開(kāi)關(guān)法訊控制二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)速度換接。<

25、;/p><p>　　4）平衡及鎖緊 為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留的時(shí)間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無(wú)桿腔）進(jìn)油路上設(shè)置液控單向閥;另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快下過(guò)程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。</p><p>　　本系統(tǒng)的換向閥采用三維四通Y型中位機(jī)能的電磁換向閥。</p><p>　　四、液壓元件的計(jì)算與選擇</p><p&g

26、t;　　1、確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率</p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為1.7Mpa,由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工作壓力為：</p><p>　　兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為1.87L/min，多以高壓泵的流量不得少于4.87L/mi

27、n。</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容量效率，總效率，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（2.1Mpa）和輸出流量（點(diǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min） 求出：</p><p>　　查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90S-6，功率為750w,額定轉(zhuǎn)速為910r/min。</p><

28、;p>　　2、選擇閥類元件及輔助元件</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào)及規(guī)格（見(jiàn)下表）</p><p><b>　　液壓元件型號(hào)及規(guī)格</b></p><p>　?。?）油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進(jìn)行確定，也可按管中允許速度計(jì)算，在本設(shè)計(jì)中，出油口采用內(nèi)徑為8mm

29、，外徑為10mm的紫銅管。</p><p>　?。?）油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液，此外還起著散發(fā)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。</p><p>　　油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積: </p><p>　　, 即V=70L</p><p>　　五、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算</p><p

30、>　　1、回路壓力損失驗(yàn)算</p><p>　　計(jì)算回路壓力損失時(shí)，必須知道管道長(zhǎng)度，因液壓裝置管路布置圖上未設(shè)計(jì)出來(lái)，整個(gè)回路壓力損失無(wú)法驗(yàn)算。</p><p>　　2、系統(tǒng)發(fā)熱及平衡溫度的計(jì)算</p><p>　　在單位時(shí)間內(nèi)液壓系統(tǒng)的總發(fā)熱量H可按下式計(jì)算</p><p>　　——液壓泵的輸入功率</p><p

31、>　　——液壓執(zhí)行元件的輸出功率</p><p>　　——液壓系統(tǒng)的總效率</p><p>　　經(jīng)計(jì)算可得，在快上時(shí)H=249.7W，在慢上時(shí)，H=276.25W。</p><p>　　在慢上時(shí)的發(fā)熱略大于快上時(shí)，現(xiàn)取較大的值進(jìn)行校核其熱平衡求出熱溫升。</p><p>　　設(shè)油箱的三個(gè)邊長(zhǎng)1：1：1——1：2：3范圍內(nèi)，散熱面積為，假

32、設(shè)通風(fēng)良好，取.</p><p><b>　　所以油液的溫升為：</b></p><p>　　室溫為20，熱平衡溫度為36.71<65,沒(méi)有超出允許范圍。</p><p><b>　　六、 液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、液壓缸的分類機(jī)組成</p><p>

33、;　　液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動(dòng)缸三類。活塞缸和柱塞剛實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個(gè)使用外，還可以幾個(gè)組合起來(lái)和其他機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，在特殊場(chǎng)合使用，已實(shí)現(xiàn)特殊的功能。</p><p>　　液壓缸的結(jié)構(gòu)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(gè)部分。</p><p>　　2、液壓

34、缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)（已經(jīng)計(jì)算）</p><p>　　3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　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(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。</p><p>　　2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。<

35、/p><p>　　3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 </p><p>　　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(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見(jiàn)的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。</p>

36、<p>　　5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見(jiàn)的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。</p><p>　　6）液壓缸排氣裝置 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。</p>&

37、lt;p>　　4、液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)</p><p>　　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(tài)下承受最大負(fù)載。</p><p>　　2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題，缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。</p><p>　　3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但

38、液壓缸只能一端定位。</p><p>　　4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。</p><p>　　5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求</p><p><b>　　1）缸體 </b></p><p>　　材料---灰鑄鐵: HT200,HT350;鑄鋼：Z

39、G25,ZG45</p><p>　　粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合</p><p>　　b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度</p><p><b>　　2）活塞</b></p><p>　　材料---灰鑄鐵：HT150,HT200

40、</p><p>　　粗糙度---活塞外圓柱粗糙度</p><p>　　技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。</p><p><b>　　3）活塞桿</b></p><p>　　材料---實(shí)心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無(wú)縫鋼管</p><p>

41、;　　粗糙度---桿外圓柱粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC</p><p>　　b活塞與導(dǎo)向套用的配合，與活塞的連接可用</p><p><b>　　4）缸蓋</b></p><p>　　材料---35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時(shí)用（耐磨）鑄鐵</p><p>　　粗糙度--

42、-導(dǎo)向表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：同軸度不大于</p><p><b>　　5）導(dǎo)向套</b></p><p>　　材料---青銅，球墨鑄鐵</p><p>　　粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長(zhǎng)度一般取活塞桿直徑的60%~80%</p&

43、gt;<p>　　b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半</p><p>　　七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見(jiàn)A3圖紙）</p><p>　　八、繪制液壓缸裝配圖（見(jiàn)A1圖紙）</p><p><b>　　四、參考資料</b></p><p><b>　　1、教材相應(yīng)章節(jié)。</b></

44、p><p>　　2、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（液壓與氣動(dòng)部分） 冶金出版社</p><p>　　3、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　4、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》（液壓傳動(dòng)部分） 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　5、《液壓工程手冊(cè)》上、下冊(cè)

45、 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p><b>　　1.7</b></p><p><b>　　0.0031</b></p><p>　　0 t/s</p><p>　　7.48 </p><p><b>　

46、　7.39</b></p><p><b>　　1.87</b></p><p>　　0 t/s</p><p><b>　　212.34</b></p><p><b>　　53.08</b></p>&