液壓課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設計要求 -----------------------------------------------（3）</p><p>　　二、設計計算、元件選擇及驗算 -------------------------------------（4）</p><p>　　1

2、、運動分析 ----------------------------------------------- （4）</p><p>　　2、負載分析 -------------------------------------------------（5）</p><p>　　3、負載圖與速度圖的繪制 -------------------------------------（

3、6）</p><p>　　4、液壓缸主要參數(shù)的確定 -------------------------------------（7）</p><p>　　5、液壓系統(tǒng)圖的擬定 ---------------------------------------（9）</p><p>　　6、液壓元件的選擇 --------------------------

4、-----------------（10）</p><p>　　7、液壓系統(tǒng)的性能驗算 -----------------------------------（11）</p><p>　　三、液壓缸裝配圖------------------------------------------------（12）</p><p>　　四，各類閥及其元件-------

5、--------------------------------------（13-15）</p><p>　　五、液壓集成塊及裝配圖---------------------------------------（16-17）</p><p>　　六、個人設計小結 -----------------------------------------------（18）</p>

6、<p>　　七、參考資料 ----------------------------------------------------（18）</p><p><b>　　一、 設計要求</b></p><p>　　1、以小組為單位（每小組5人）按進度完成全部設計任務，設計思想，技術路線正確，計算，說明完整。</p><p><

7、;b>　　2、 設計步驟</b></p><p><b>　　（1）明確設計要求</b></p><p>　?。?）分析油缸在往復運動過程中負載、運動速度的變化，畫出系統(tǒng)工況圖</p><p>　?。?）確定執(zhí)行元件的主要參數(shù)：根據(jù)最大負載確定系統(tǒng)的工作壓力，油缸的面積，活塞及活塞桿的直徑等，畫出執(zhí)行元件工況圖<

8、;/p><p>　?。?）確定液壓系統(tǒng)方案及擬訂液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　?。?）選擇液壓元件：包括液壓泵、控制閥、油管（軟管、硬管）、油箱的容量等</p><p>　　（6）驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　?。?）液壓集成塊設計</p><p>　　（8）繪制工作圖和編制技術文件</p><

9、;p>　　3、設計計算說明書（技術文件）要求</p><p>　　設計計算說明書采用A4紙，5號字體，單倍行距，不少于15頁。內(nèi)容包括：</p><p><b>　?。?）設計要求</b></p><p>　?。?）設計計算、元件選擇、驗算等</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)原理圖一張</p>&l

10、t;p>　　按機械制圖裝配圖要求繪制，標出元件的序號，列出所有元件的明細表，畫出工作循環(huán)圖，電磁鐵動作順序表。</p><p>　　（4）液壓缸的裝配圖</p><p>　?。?）非標零件的零件圖</p><p>　?。?）液壓集成塊零件圖</p><p>　?。?）液壓集成塊裝配圖</p><p>　?。?）相

11、關的電氣控制原理圖</p><p><b>　?。?）設計總結</b></p><p><b>　　（10）參考文獻</b></p><p><b>　　二、設計計算</b></p><p>　　題目：設計一臺銑床專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工作臺快進—>工作

12、臺工進—>工作臺快退—>工作臺停止。運動部件的重力為25000N，快進，快退速度為5m/min,工進速度為100-1200mm/min，最大行程為400mm，其中工進行程為180mm，最大切削力為18000N，采用平面導軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。</p><p><b>　　1、運動分析</b></p><p><b>

13、　　圖（1-1）</b></p><p>　　工作循環(huán)如上圖所示，為快進→工進→快退→原位停止。</p><p>　　完成一次工作循環(huán)的速度—位移曲線如下圖所示：（圖2-2）</p><p><b>　　2、負載分析</b></p><p>　　注：設計的缸體為單出桿液壓缸，而且是橫向放置。工作負載為最大切削

14、阻力Ft=18000N</p><p>　　快進和快退速度都取v=5m/min，進給速度為1200 ，摩擦表面的正壓力為G=W=25000N</p><p><b>　　1、工作負載</b></p><p>　　工進時：Fl=18000N 其他時間為：Fl=0N</p><p><b>　　2、摩擦

15、負載</b></p><p>　　由已知靜磨擦系數(shù);動磨擦系數(shù)</p><p>　　可得 靜摩擦負載Ffs=0.2*25000=5000N</p><p>　　動摩擦負載Ffd=0.1*25000=2500N</p><p><b>　　.3、慣性負載</b></p><p><

16、b>　　加速 </b></p><p>　　Fa1=G△v/g△t=25000*5/（60*9.81*0.5）=424.7N</p><p><b>　　減速 </b></p><p>　　Fa2= G△v/g△t =25000*[5/60-1200/(60*1000)]/(9.81*0.2)=322.8N&l

17、t;/p><p><b>　　制動 </b></p><p>　　Fa3= G△v/g△t =(25000*1200)/(9.81*0.2*1000*60)=101.9N</p><p><b>　　反向加速</b></p><p>　　Fa4= G△v/g△t =(2500*5)/(9.81*0.2*

18、60)=424.7N</p><p><b>　　反向制動</b></p><p>　　Fa5=Fa4=424.7N</p><p>　　4.根據(jù)以上計算，制作液壓缸各階段中的負載表（）。（表2-1）</p><p>　　3：繪制負載圖和速度圖</p><p>　　4、液壓缸主要參數(shù)的確定<

19、/p><p>　　1、初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)分析此設備的負載不大，所以初選液壓缸的工作壓力為3.5MPa</p><p><b>　　2、計算液壓缸尺寸</b></p><p>　　A=F/P=22527.5/3500000=64.36/10000 m²</p><p&g

20、t;　　D=(4A/π) ½=(4*64.36*100/3.14159) ½=89.52mm</p><p>　　按標準?。篋=90 mm </p><p>　　因為快進，快退速度相同，所以：</p><p><b>　　d=63.3mm</b></p><p>　　按標準取d=63mm</p&

21、gt;<p>　　則液壓缸的有效作用面積為：</p><p>　　無桿腔面積： A1=πD²/4=9²cm²π/4=63.585cm²</p><p>　　有桿腔面積： A2=π（D²－d²）/4=(9²-6.3²) cm²π/4=32.43cm²</p><

22、;p>　　3、活塞桿穩(wěn)定性校核</p><p>　　根據(jù)液壓缸一端支承一端鉸接取末端系數(shù)Ψ2=2，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度實驗值f=4.9*10⒏pa。系數(shù)α=1/5000，柔性系數(shù)Ψ1=85，γk=d/4=15.75，因為l/γk=64<Ψ1* Ψ2=85*1.414=120。所以有其臨界載荷Fk：</p><p>　　Fk=fA/[1+α﹙l/rk﹚²/Ψ

23、2]=1440260N。</p><p>　　當取安全系數(shù)nk=4時</p><p>　　Fk/nk=1440260N /4=360065N>22527.5N。</p><p>　　所以，滿足穩(wěn)定性條件。</p><p>　　4、求液壓缸的最大流量</p><p>　　q快進=A1*V快進=63.585*0.01

24、*50=31.2925L\min</p><p>　　q工進= A1*V工進=63.585*0.01*12=7.63L/min</p><p>　　q快退= A2*V快退=32.43*0.01*50=16.215L/min</p><p><b>　　5.繪制工況圖</b></p><p>　　工作循環(huán)中各個工作階段的液

25、壓缸壓力、流量和功率如表所示</p><p>　　5：液壓系統(tǒng)原理圖擬定</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，主要考慮以下幾個方面的問題</p><p>　　（1）、供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快進和快退時所需流量較大，在工進時所需流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用雙聯(lián)葉片泵作為油源</p><p>　　

26、(2 )、調(diào)速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，而且系統(tǒng)功率較小，工作負載變化較大，所以采用換向調(diào)速回路。</p><p>　?。?）、速度換接回路 由于快進和工進之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以</p><p>　　采用由行程開關發(fā)訊控制 </p><p><b>　　具體原理圖如下：</b></p>

27、<p><b>　　電磁鐵動作順序表</b></p><p><b>　　6、液壓元件的選擇</b></p><p>　　(1) 確定液壓泵型號與電機功率：</p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為3.22MPa </p><p>　　取壓力損失為ΣΔp=0.4MPa<

28、;/p><p>　　液壓泵的工作壓力為：Pp=P+ΣΔp=3.62MPa</p><p>　　兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為31.79L/min，若回路中的泄露按液壓缸輸入流量的10%估算，則兩個泵的總流量應為=1.131.79=34.97L/min。由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時輸入液壓缸的流量為7.63L/min，所以小流量泵的流量規(guī)格最小應為10.63L/min。

29、</p><p>　　根據(jù)以上功率和流量，經(jīng)機械設計手冊查得，選用YB-16/25型的雙聯(lián)葉片泵。其額定壓力為6.3Mpa，轉速960，容積效率為0.92，總效率為0.85。所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力和輸出流量（當電機轉速為960r/min）=（16+25）*960*0.92=36.2L/min 求出：</p><p>　　Pp= Pp* q p/=3.62*106*36

30、.2/（60*0.85）=2.27KW</p><p>　　查表:選出電機為Y100L2-4</p><p><b>　　功率為3kw</b></p><p>　　轉速為1430r/min 查《機械設計手冊第四版第五卷》P22-52</p><p>　　2閥類元件、輔助元件 </p><p

31、><b>　　油管 </b></p><p>　　出油口采用通徑10mm ，外徑14mm的紫銅管。</p><p>　　《液壓元件手冊》 表6-4-1 P510</p><p><b>　　油箱</b></p><p>　　油箱的容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積V=(5-7)，即V=6=6

32、*36.2=217.2L。根據(jù)參考書《液壓元件手冊》表6-5-2，選取型號YWZ-250T,V=250L。</p><p>　　7：液壓系統(tǒng)的性能驗算</p><p>　　1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定</p><p>　　根據(jù)計算工進時管道內(nèi)的油液流動速度約為0.2m/s，通過的流量為7.63L/min，數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降，此時功率損失最大；而

33、在快進，快退時系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算。因而必須以工進為依據(jù)來計算卸荷閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快退時液壓缸的速度為：</p><p>　　V1=Qp/A1=37.72/63.585×10-4*60=99mm/s。</p><p>　　此時油液在進油管中的流速為：</p><p>　　v= Qp/A=37.72/（10²*60π/

34、4）=3.3m/s。</p><p><b>　　沿程壓力損失</b></p><p>　　首先要判斷管中的流態(tài)，設采用N32液壓油，室溫為20℃時，γ =0.0001m²/s，所以有Re=v*d/γ=(3.3*19*10-3)/(0.1*10-3)=627<2320管中為層流，則阻力損失關系系數(shù)λ=75/Re=0.12, 若取進出口油管長度約為2m,

35、油液的密度ρ=890kg/m3 則其進油路上的沿程壓力損失為</p><p>　　Pλ1=λ* v2=0.12*(2/19*10-3)*(890/2)*3.32=0.061Mpa</p><p><b>　　⑵ 局部壓力損失</b></p><p>　　局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失,前者視管道具體結構而

36、定,一般取沿層壓力損失的10﹪;而后者則與通過閥的流量大小有關,若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和⊿pn,則當通過閥的流量為q時的閥的壓力損失⊿pv為:</p><p>　　⊿pv=⊿pn*(q/qn)²</p><p>　　因為GE系列10mm通徑的閥的額定流量為63l/min,疊加閥10mm通徑系列的額定流量為42 l/min，而在本題中通過每個閥的最大流量僅為36.2 l

37、/min，所以，通過整個閥的壓力損失很小可忽略不計。</p><p>　　同理，工進時回油路上的流量</p><p>　　q 2=A 2*q 1/ A 1=( 32.43*36.21)/ 63.585=18.47L/min</p><p>　　則回油路油管上的流速</p><p>　　v= q p/A=(18.47*10-3)/(60*0.2

38、5π*192*10-6)=1.09m/s</p><p>　　由此可得Re=v*d/γ=(1.09*19*10-3)/(0.1*10-3)=207.1（層流）λ=75/Re=0.362, 所以回油路上沿程壓力損失為</p><p>　　Pλ=λ* v2=0.362*(2/19*10-3)*(890/2)*1.092=0.020Mpa</p><p><b>

39、;　?、?總壓力損失</b></p><p>　　∑P=P1+（A2/A1）*P2=(0.061+0.061)+(32.43/63.585)*(0.020+0.0020) </p><p>　　= 0.143Mpa</p><p>　　原設∑P=0.4Mpa ，這與計算結果有差異,應用計

40、算出的結果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)定值.</p><p><b>　　⑷ 壓力閥的調(diào)定值</b></p><p>　　雙級葉片泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應該滿足快進的要求，保證泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值略大于快進時泵的供油壓力。</p><p>　　Pp= F/A1+∑P=3.22+0.143=3.363Mpa</p><

41、;p>　　所以卸荷閥的調(diào)定壓力應取3.4Mpa為宜。</p><p>　　溢流閥的調(diào)定壓力大于卸荷閥壓力0.3—0.5Mpa ,所以取溢流閥調(diào)定壓力為3.8Mp</p><p>　　2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升</p><p>　　根據(jù)以上的計算可知，在快進時電機的輸入功率為：</p><p>　　Pp= Pp* q p/p=(3.4*106*

42、36.21*10-3)/(60*0.85)=2414w</p><p>　　工進時電機輸出功率為</p><p>　　Pp1= Pp1* q 2p/p=(3.8*106*36.21/2*10-3)/(60*0.85)=1349w </p><p><b>　　而快進時有效功率</b></p><p>　　P1=(0.39

43、*106*36.21*10-3)/(60)=235w</p><p><b>　　工進時有效功率</b></p><p><b>　　P2=40.95w</b></p><p>　　所以快進時的功率損失為2414-1349=1065w，而工進時的功率損失194.05 w,比較大的</p><p>　

44、　值1349來校核其熱平衡,求出溫升:</p><p>　　設油箱得三邊長在1:1:1-1:2:3范圍內(nèi)，則散熱面積為</p><p>　　A=0.065=0.065*（250²）1/3=2.58m</p><p>　　假設通風良好,取h=15*0.001 KW/(m²*℃),所以油液的溫升為:</p><p>　　△t=

45、H/（hA）=1.349/(15*10-3*2.58)=34.8℃</p><p>　　室溫為20 ℃,熱平衡溫度為54.8℃<65 ℃,沒有超出允許范圍.</p><p>　　三、 液壓缸的裝配圖</p><p>　　四、 各類閥零件圖及其它元件</p><p><b>　　雙聯(lián)葉片泵</b></p>

46、<p><b>　　電動機</b></p><p>　　3位4通電磁換向閥（E型）</p><p><b>　　溢流閥</b></p><p><b>　　兩位兩通電磁換向閥</b></p><p><b>　　節(jié)流閥</b></p&g

47、t;<p>　　五、液壓集成塊及裝配圖</p><p><b>　　集成塊</b></p><p><b>　　管道</b></p><p><b>　　裝配圖</b></p><p><b>　　六．設計小結</b></p>

48、<p>　　經(jīng)過這次液壓課程設計，我學到了很多，了解了要設計一個液壓設備的基本過程和一些基礎知識，明白了應該怎么做？如何做？過程怎么樣？這次課程設計也使我更加體會到液壓傳動的知識。通過自己動手實踐，對已經(jīng)學習到的知識再一次進行復習和鞏固。</p><p>　　一開始覺得這有點太簡單了，但等具體動手做了之后事實證明之前的想法是完全錯誤的，它不僅要求計算還要畫圖并且兼帶查表等各項工作有時先查表再計算有時要反

49、過來，所以一旦一步走錯那么就意味著下一步肯定錯了。這方面要求很高，既考驗耐心又考驗細心，同時還要有信心，還好在同學的幫助下讓我所困惑的問題都順利解決了。</p><p>　　液壓課程設計還是對所學知識的一次具體的應用和實踐，這對于增強所學識、方法的實際應用能力很有幫助。通過這次課程設計，使我對于實際生活中的設計過程有了一個更加形象，生動和鮮明的了解和體會。在這個過程中鍛煉了我解決實際問題的能力，同時又鍛煉了我應用

50、和查閱資料進行設計的能力。</p><p>　　我們參考了許多資料，通過指導老師給予的一些資料，讓我們的視角伸向了書本之外，而在找尋部件型號的同時，我們對過去不足的地方進行了彌補。在CAD、Pro/E等設計軟件的使用上，我們共同學習，能掌握的同學幫助還未學習過的同學一起進行設計，并使一些為學習過軟件的同學知曉了許多軟件知識，而在設計的計算過程中，我們雖然有的步驟發(fā)生了點錯誤，但通過一個小組同學的檢查，我們不斷的改

51、正了錯誤，并熟悉的知曉了計算過程。</p><p>　　就在我們大家的共同努力下終于完成了這次的課程設計，通過這次實踐也讓我對液壓系統(tǒng)有了一個比較具體的概念。這些都為我以后的工作打下基礎。</p><p>　　所以我認為課程設計對我們的幫助很大，既讓我們把所學知識運用了，又讓我們對實際生產(chǎn)實踐中的知識。這對我們今后的學習和工作都有很大幫助。</p><p><

52、b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1．《液壓與氣壓傳動》教材 左健民 機械工業(yè)出版社 2005.5</p><p>　　2．《機械零件設計手冊》 （液壓與氣動部分） 冶金出版社 </p><p>　　3.《組合機床設計》PDF版 （液壓傳動部分）

53、 機械出版社</p><p>　　4.《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》 楊培元 機械工業(yè)出版社</p><p>　　5. 《液壓元件手冊》 黎啟柏 冶金/機械工業(yè)出版社</p><p>　　6. 《液壓工程手冊》