液壓傳動課程設計--設計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

1、<p>　　計算機輔助設計與制造專業(yè)</p><p>　　《液壓傳動》課程設計說明書</p><p>　　班級： </p><p>　　學號： </p><p>　　姓名： </p><p><b>　

2、　目 錄</b></p><p>　　第一章 組合機床工況分析2</p><p>　　1.1 工作負載分析2</p><p>　　1.2 慣性負載分析2</p><p>　　1.3 阻力負載分析2</p><p>　　1.4工進速度選擇2</p><p>　　1.5 運動

3、時間計算2</p><p><b>　　1.6運動分析3</b></p><p>　　第二章 擬定液壓系統(tǒng)圖4</p><p>　　2.1液壓回路的選擇4</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)組成5</b></p><p>　　第三章 計算和選擇液壓元件6<

4、;/p><p>　　3.1液壓缸的設計計算6</p><p>　　3.1.1 初定液壓缸工作壓力6</p><p>　　3.1.2液壓缸尺寸的計算6</p><p>　　3.1.3液壓缸的流量的計算6</p><p>　　3.1.4液壓缸工作腔壓力的計算6</p><p>　　3.1.5液

5、壓缸的結構設計8</p><p>　　3.1.6液壓缸設計需要注意的事項8</p><p>　　3.1.7液壓缸主要零件的材料和技術要求8</p><p>　　3.2液壓泵的確定與所需功率的計算9</p><p>　　3.2.1液壓泵的確定9</p><p>　　3.2.2閥類元件及輔助元件的選擇10<

6、;/p><p>　　3.2.3油管的選擇11</p><p>　　3.2.4油箱容量的確定11</p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　設計心得13</b></p><p>　　一、液壓傳動課程設計的目的</p><

7、;p>　　1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟。</p><p>　　2、鍛煉機械制圖，結構設計和工程運算能力。</p><p>　　3、熟悉并會用有關國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術資料。</p><p>　　4、提高學生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實際工程設計的能力。</p>

8、<p>　　二、液壓課程設計題目</p><p>　　題目（一）設計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動作循環(huán)：夾緊——快進——工進——死擋鐵停留——快退——松開——原位停止；機床有16個主軸，鉆削加工￠13.9mm的孔14個，￠8.5mm的孔2個，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。動力滑臺采用平導軌，工進速度要求無級調速，如用高速剛鉆頭進行加工，其他參數(shù)如下表所示。</p

9、><p><b>　　試完成以下工作：</b></p><p>　　1、進行工況分析，繪制工況圖。</p><p>　　2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。</p><p>　　3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。</p><p>　　4、繪制液壓缸裝配圖（A1）。</p><p&g

10、t;　　5、編寫液壓課程設計說明書。</p><p>　　機床加工示意圖如下：</p><p>　　圖1 臥式動力滑臺加工示意圖</p><p>　　第一章 組合機床工況分析</p><p>　　1.1 工作負載分析 </p><p>　　工作負載即為切削阻力。</p><p>　　1.計算切

11、削阻力 鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算</p><p>　　式中，D—鉆頭直徑(mm) S—每轉進給量(mm/r)</p><p>　　鉆Φ13.9mm的孔時，主軸轉速，每轉進給量,鉆Φ8.5mm孔時，主軸轉速，每轉進給量</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　1.2 慣性負載分析&l

12、t;/p><p>　　1.3 阻力負載分析</p><p>　　摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動摩擦阻力 </b></p><p>　　1.4工進速度選擇</p><p>

13、　　工進速度取工進時的最大速度90mm/min</p><p>　　1.5 運動時間計算</p><p>　　快進               </p><p>　　工進      

14、;         </p><p>　　快退               </p><p><b>　　1.6運動分析</b></p><

15、;p>　　設液壓缸的機械效率ηcm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如表1所列。</p><p>　　表1 液壓缸負載的計算</p><p>　　根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與|v|-t圖（如圖1）</p><p>　　圖1 F-t與|v|-t圖</p><p>　　第二章 擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p

16、>　　2.1液壓回路的選擇</p><p><b>　　(1)調速方式選擇</b></p><p>　　由工況得知，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故可選用進油路節(jié)流調速，為防止鉆通孔時負載突然消失引起運動部件的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。由雙聯(lián)葉片泵和背壓閥組成的調速系統(tǒng)，使動力滑臺獲得穩(wěn)定的低速運動和較大的調速范圍。&l

17、t;/p><p>　　(2)供油形式的選擇 </p><p>　　系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，最小流量與最大流量的時間之比。根據(jù)該情況，選葉片泵較適宜，在本方案中，選用雙聯(lián)葉片泵。</p><p>　　(3)速度換接方式選擇 </p><p>　　因鉆孔工序對位置精度及工作平穩(wěn)性要求不高，可選用行程調速閥和電磁換向閥。動

18、作可靠，轉換精度較高。</p><p>　　(4)快速回路與快退控制方式的選擇 </p><p>　　為使快進快退速度相等，選用差動回路作快速回路。</p><p>　　(5) 選擇調壓和卸荷回路 </p><p>　　在雙泵供油的油源形式確定后，調壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調定，無需另設調

19、壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設卸荷回路。</p><p>　　(6)夾緊回路的設計</p><p>　　根據(jù)工件夾緊力的需要調節(jié)并穩(wěn)定其壓力，即使主油路壓力低于減壓閥所調壓力，因為有單向閥的存在，夾緊系統(tǒng)也能維持其壓力(保壓)。二位四通閥的常態(tài)位置是夾緊工件，保證了操作安全可靠。</p>

20、<p><b>　　2.2系統(tǒng)組成</b></p><p>　　將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺工進時進、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設了單向閥6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13?？紤]到這臺機床用于鉆孔（

21、通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設了一個壓力繼電器14。當滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。</p><p>　　第三章 計算和選擇液壓元件</p><p>　　3.1初定液壓缸的結構尺寸</p><p>　　3.1.1 初定液壓缸工作壓力P</p><p>　　計算，根據(jù)課本表9-3，選,

22、本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，根據(jù)課本表9-4取背壓，為使快進快退速度相等，選用差動油缸，假定快進、快退的回油壓力損失為。</p><p>　　3.1.2液壓缸尺寸的計算</p><p><b>　　由式得</b></p><p><b>　　液壓缸直徑</b></p>

23、<p><b>　　取標準直徑</b></p><p><b>　　因為，所以</b></p><p><b>　　則，液壓缸有效面積</b></p><p>　　3.1.3液壓缸的流量的計算</p><p><b>　　液壓缸的快進流量</b>

24、;</p><p><b>　　液壓缸的工進流量</b></p><p><b>　　液壓缸的工進流量</b></p><p>　　3.1.4液壓缸工作腔壓力的計算</p><p>　　液壓缸的快進壓力0.72</p><p>　　液壓缸的工進壓力3.95</p>

25、<p>　　液壓缸的工進壓力1.27</p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率見表2</p><p>　　表2液壓缸各階段壓力、流量和功率表</p><p>　　液壓缸的結構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，以及排氣裝置五個部分。</p><p>　　3.1.5液壓缸的結構設計<

26、/p><p>　　1）缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關。</p><p>　　2）活塞桿與活塞的連接結構 采用常見的整體式結構。</p><p>　　3）活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 </p><p>　　4）活塞及活

27、塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封圈。</p><p>　　5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調緩

28、沖裝置。</p><p>　　6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。</p><p>　　3.1.6液壓缸設計需要注意的事項</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)下承受最大負載。</p><p>　　2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如

29、無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。</p><p>　　3）根據(jù)主機的工作要求和結構設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。</p><p>　　4）液壓缸各部分的結構需根據(jù)推薦結構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。</p><p>　　3.1.7液壓缸主要零件的材料和技術要求</p>&l

30、t;p><b>　　1）缸體 </b></p><p>　　材料---灰鑄鐵: HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45</p><p>　　粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為</p><p>　　技術要求：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

31、><p><b>　　2）活塞</b></p><p>　　材料---灰鑄鐵：HT150,HT200</p><p>　　表面粗糙度---活塞外圓柱粗糙度</p><p>　　技術要求：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

32、塞桿</b></p><p>　　材料---實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管</p><p>　　粗糙度---桿外圓柱粗糙度為</p><p>　　技術要求：a調質20~25HRC</p><p>　　b活塞與導向套用 的配合，與活塞的連接可用 </p><p><b>　　4）

33、缸蓋</b></p><p>　　材料---35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵</p><p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為 </p><p>　　技術要求：同軸度不大于</p><p><b>　　5）導向套</b></p><p>　　材料---青銅，球墨鑄鐵</p&

34、gt;<p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為 </p><p>　　技術要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%</p><p>　　b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半</p><p>　　3.2液壓泵的確定與所需功率的計算</p><p>　　3.2.1液壓泵的確定</p><p>　

35、　(1)確定液壓泵的最大工作壓力</p><p>　　前面已經(jīng)確定液壓缸的最大工作壓力為，選取進油管路壓力損失，所以泵的工作壓力。這是高壓小流量的工作壓力。</p><p>　　由液壓系統(tǒng)圖知液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，取其壓力損失為，則快退時泵的工作壓力為這是低壓大流量泵的工作壓力。</p><p><b>　　(2)液壓泵的流量</b>

36、;</p><p>　　由液壓系統(tǒng)圖知，快進時流量最大，其值為37.5L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2，則兩泵的總流量為</p><p>　　最小流量在工進時，其值為0.85L/min，取K=1.2</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　由于溢流閥穩(wěn)定工作時的最小溢流量為3L/min故小泵流

37、量取3.5L/min。</p><p>　　根據(jù)以上計算，選用YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。</p><p><b>　　(3)選擇電動機</b></p><p>　　系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計算</p><p>　　式中——泵的總效率，取。</p><p>　　根據(jù)以上計算結果，

38、査電動機產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動機，轉速為940r/min，功率為2.2kw。</p><p>　　3.2.2閥類元件及輔助元件的選擇</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表）</p><p>　　3.2.3油管的選擇</p><p>　　(1)油管類型的選擇

39、 系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝配，使用軟管油路。</p><p>　　(2)油管尺寸的確定 </p><p><b>　　吸油管直徑：</b></p><p>　　(3)油管壁厚 </p><p>　　3.2.4油箱容量的確定</p><p>　　油箱容量可按經(jīng)驗公式估算，取

40、</p><p>　　根據(jù)液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），取油箱容量為250L</p><p>　　油箱公稱容量JB/T7938-1995（L）</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、《液壓與氣壓傳動》 北京：機械工業(yè)出版社2007.

41、2（2009.1重?。?lt;/p><p>　　2、《機械零件設計手冊》 北京：冶金出版社</p><p>　　3、《機械設計手冊》下冊 北京：化學工業(yè)出版社</p><p>　　4、《組合機床設計》（液壓傳動部分） 北京：機械工業(yè)出版社2007.2</p><p>　　5、《液壓工程手冊》上、下冊

42、 北京：機械工業(yè)出版社2007.2</p><p><b>　　設計心得</b></p><p>　　液壓傳動課程設計是機械課程當中一個重要環(huán)節(jié)，通過這次課程設計使我從各個方面都受到了專業(yè)課程設計的訓練，對液壓系統(tǒng)的有關各個零部件的有機結合有了更加深刻的認識。</p><p>　　由于在設計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，

43、在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標準件時可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的，計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠。</p><p>　　在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用液壓傳動課程及其他課程的理論知識在實際生產(chǎn)中應用所學知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的

44、不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。</p><p>　　通過這次課程設計，我想說：為完成這次課程設計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂，和同學們這十幾天的一起工作的日子，讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里兩年的相處還趕不上這十來天的課程設計，我感覺我和同學們之間的距離更加近了。這個設計確實有點累，有很多繁雜的細節(jié)問題需要處理，但當我們真正的把它設計出來的時候，心中不免有一點興