1、机械制造与自动化专业液压传动课程设计说明书班级： 机制 124学号： 121303211姓名： 杨志宇卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统1目 录第一章 组合机床工况分析 21.1 工作负载分析 21.2 惯性负载分析 21.3 阻力负载分析 21.4 工进速度选择 21.5 运动时间 31.6 运动分析 31.7 根据上述数据绘液压缸 F-t 与|v|-t 图.4第二章 拟定液压系统图 42.1 选择液压回路 42.2 组成系统 5第三章 计算和选择液压元件 63.1 液压缸的设计计算 63.1.1 初定液压缸工作压力 63.1.2 液压缸尺寸的计算 63.1.3 液压缸的流量的计算 63.
2、1.4 液压缸工作腔压力的计算 73.1.5 液压缸的结构设计 83.1.6 液压缸设计需要注意的事项 93.1.7 液压缸主要零件的材料和技术要求 93.2 液压泵的确定与所需功率的计算 103.2.1 液压泵的确定 103.2.2 阀类元件及辅助元件的选择 103.2.3 油管的选择 113.2.4 油箱容量的确定 11设计心得 12参考文献 12卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统0一、液压传动课程设计的目的1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。4、
3、提高学生使用计算机绘图软件（如 AUTOCAD、PRO/E 等）进行实际工程设计的能力。二、液压课程设计题目题目（一）设计一台卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统，要求完成如下的动作循环：夹紧快进工进死挡铁停留快退松开原位停止；机床有 16 个主轴，钻削加工13.9mm 的孔 14 个，8.5mm 的孔 2 个，工件材料为铸铁，硬度 HB240。动力滑台采用平导轨，工进速度要求无级调速，如用高速刚钻头进行加工，其他参数如下表所示。数 据数 参 据数 I II III IV V运动部件自重（N） 9810 10000 9990 9500 11000快进快退速度（m/min） 7 7.5 6.5
4、7.8 8快进行程（mm） 100 120 110 95 120工进行程（mm） 50 60 65 70 60工进速度（mm/min） 3090 3090 3090 3090 3090静摩擦系数 fg 0.2 0.15 0.2 0.18 0.15动摩擦系数 fd 0.1 0.08 0.09 0.12 0.14启动制动时间 t（s） 0.2 0.25 0.21 0.23 0.3试完成以下工作：1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图（A3 ） 。3、计算液压系统，选择标准液压元件。4、绘制液压缸装配图（A1） 。5、编写液压课程设计说明书。机床加工示意图如下：卧式单面多轴钻镗两用组合
5、机床液压系统1图 1 卧式动力滑台加工示意图液压传动课程设计说明书2卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统第一章 组合机床工况分析1.1 工作负载分析 工作负载即为切削阻力。1.计算切削阻力 铸铁钻孔时，其轴向切削力可用以下公式计算 6.08.52硬 度DSFc式中，D钻头直径(mm) S每转进给量(mm/r)钻13.9mm 的孔时，主轴转速 ，每转进给量 ,钻min/3601rnrms/147.08.5mm 孔时，主轴转速 ，每转进给量i/52 /96.1则 NSDSDFc305 240.58.24017.9.214. 6.8.68. 6.0.0 硬 度硬 度1.2 惯性负载分析 NtgvGm
6、aFi 87.49603.8911.3 阻力负载分析摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力 NGfFgfs 165015.0动摩擦阻力 fdf 44.1.4 工进速度选择液压传动课程设计说明书3工进速度取工进时的最大速度 90mm/min1.5 运动时间 快进 svLt 9.06812031工进 svt4092快退 svLt 35.1608)12(213 1.6 运动分析设液压缸的机械效率 cm=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表 1 所列。表 1 液压缸负载的计算工况 计算公式 液压缸负载 F/N 液压缸驱动力 F/ cm/N启动 fsF1650 1833正向加速 ifd203
7、8.87 2265.4快进 f 1540 1711工进 cfdF32040 35600反向启动 fs 1650 1833反向加速 ifd2038.87 2265.4快退 fF1540 1711制动 ifd1041.13 1156.8液压传动课程设计说明书41.7 根据上述数据绘液压缸 F-t 与|v|-t 图（如图 1）图 1 F-t 与|v|-t 图第二章 拟定液压系统图2.1 选择液压回路(1)调速方式 由工况得知，该液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时负载突然消失引起运动部件的前冲现象，在回油路上加背压阀。由双联叶片泵和
8、背压阀组成的调速系统，使动力滑台获得稳定的低速运动和较大的调速范围。(2)液压泵形式的选择 系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量的时间之比 。根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方4.12t案中，选用双联叶片泵。(3)速度换接方式 因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀和电磁换向阀。动作可靠，转换精度较高。t1 t1t2 t2 t3t3320402038165015400.1331.5x10-3F/N V/(m/s)t t液压传动课程设计说明书5(4)快速回路与工进转快退控制方式的选择 为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。(5) 选
9、择调压和卸荷回路 在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。(6)夹紧油路中串接减压阀，课根据工件夹紧力的需要调节并稳定其压力，即使主油路压力低于减压阀所调压力，因为有单向阀的存在，夹紧系统也能维持其压力(保压)。二位四通阀的常态位置是夹紧工件，保证了操作安全可靠。2.2 组成系统液压传动课程设计说明书6将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原
10、理图，如图 3 所示。在图 3 中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀 6。为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个单向阀 13。考虑到这台机床用于钻孔（通孔与不通孔）加工，对位置定位精度要求较高，图中增设了一个压力继电器 14。当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向第三章 计算和选择液压元件3.1 液压缸的设计计算3.1.1 初定液压缸工作压力由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，选 ,本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现
11、象，液压Pap5104缸回油腔应有背压，取背压 ，为使快进快退速度相等，选用 差Pap52106 21A动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为 。Pa51073.1.2 液压缸尺寸的计算由式 得mApF)(21223-25211 .96106.910649.03cmAcm 液压传动课程设计说明书7液压缸直径 cmAD07.12.9641取标准直径 m因为 ，所以 21ADd802则，液压缸有效面积 221 7.9641.cm2228.4dDA3.1.3 液压缸的流量的计算液压缸的快进流量 min18.4018)4.679(3412 LvAq 快 进液压缸的工进流量 in.0.421 L工 进液
12、压缸的工进流量 i18.3718.46412vAq快 退3.1.4 液压缸工作腔压力的计算液压缸的快进压力 0.83MPa21快 进 ApFpcm液压缸的工进压力 3.957MPa12工 进 cm液压缸的快退压力 1.489MPa21快 退 ApFpcm液压传动课程设计说明书8液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率(见表 2)工作阶段 负载 N/Fcm工作腔压力 MPap/2输入流量 qmin/L输入功率 kwP/快进 1711 0.99 40.18 0.66工进 35600 3.97 0.87 0.06快退 1711 1.616 37.18 1.003.97Mpa0.99 1.6160 t
13、/s压力工况图40.18 (L/min)q37.18 0.870 t/s流量工况图kwp1.00液压传动课程设计说明书90.66 0.060 t/s快进 工进 快退 功率工况图(液压缸的工况图)液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。3.1.5 液压缸的结构设计1）缸体与缸盖的连接形式，采用常用的法兰连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。2）活塞杆与活塞的连接结构 采用常见的整体式结构。3）活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。 4）活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及
14、活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择 O 型的密封圈。5）液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。6）液压缸排气装置 对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。3.1.6 液压缸设计需要注意的事项1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和
15、液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。液压传动课程设计说明书103.1.7 液压缸主要零件的材料和技术要求1）缸体 材料-灰铸铁: HT200,HT350;铸钢：ZG25,ZG45粗糙度-液压缸内圆柱表面粗糙度为 mRa4.02技术要求：a 内径用 H8-H9 的配合b 缸体与端盖采用螺纹连接，采用 6H 精度2）活塞材料-灰铸铁：HT150,HT200粗糙度-活塞外圆柱粗糙度
16、 mRa6.180技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取 f7f9 的配合，内孔与活塞杆的配合可取 H8。3）活塞杆材料-实心：35 钢，45 钢；空心：35 钢，45 钢无缝钢管粗糙度-杆外圆柱粗糙度为 mRa8.04技术要求：a 调质 2025HRCb 活塞与导向套用 的配合，与活塞的连接可用 7fH8hH4）缸盖材料-35 钢，45 钢；作导向时用（耐磨）铸铁粗糙度-导向表面粗糙度为 mRa6.180技术要求：同轴度不大于 3.5）导向套材料-青铜，球墨铸铁粗糙度-导向表面粗糙度为 mRa8.0技术要求：a 导向套的长度一般取活塞杆直径的 60%80%b 外径 D 内孔的同轴度不大于内孔公差
17、之半3.2 液压泵的确定与所需功率的计算3.2.1 液压泵的确定(1)确定液压泵的最大工作压力 前面已经确定液压缸的最大工作压力为 ，MPap97.31选取进油管路压力损失 ，所以泵的工作压力MPap8.0。这是高ap74)8.097.3( 压小流量的工作压力。液压传动课程设计说明书11由液压系统图知液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失为 ，MPap3.0则快退时泵的工作压力为 这是低压大流量泵的工作MpaPp916.)3.061.(压力。(2)液压泵的流量 由液压系统图知，快进时流量最大，其值为 40.18L/min，若取系统泄漏系数 K=1.2，则两泵的总流量为 min/216.
18、48in/1.402LLqp最小流量在工进时，其值为 0.87L/min，取 K=1.2则 min/04.1in/87.021LLqp由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为 3L/min 故小泵流量取 3.5L/min。根据以上计算，选用 YB-D32/4 型双联叶片泵。(3)选择电动机 系统最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算 kwqpPp 924.10608.12419.103321 式中 泵的总效率，取 。p .p根据以上计算结果，査电动机产品目录，选 Y112M-6 型异步电动机，转速为940r/min，功率为 2.2kw。3.2.2 阀类元件及辅助元件的选择根据系统的工作压力和通过各
19、个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）规格序号 元件名称 通过最大流量/(L/min) 型号 公称流量/(L/min)公称压力/Mpa1 双联叶片泵 - YB-32/4 32/4 102 三位五通电液换向阀 76 35DY-100B 100 6.33 行程阀 76 22C-100BH 100 6.34 调速阀 1 Q-D6B-3 0.053 105 单向阀 76 A-F20D 100 206 单向阀 32 A-F10D 40 207 液控顺序阀 32 XY-63B 63 6.3液压传动课程设计说明书128 背压阀 1 P-D6B 20 0.31.69 溢流阀 3.5
20、Y-D6B 20 1010 单向阀 32 A-F10D 40 2011 滤油器 36 XU-63100 63 1.612 压力表开关 - KF3-E3B - 1013 单向阀 76 A-F20D 100 2014 压力继电器 - DP-63B - 103.2.3 油管的选择(1)油管类型的选择 系统的工作压力在 6.5Mpa 以下，为了便于装配，使用软管油路。(2)油管尺寸的确定 吸油管 mvqvqd 63.15018.4013.013.433.2.4 油箱容量的确定油箱容量可按经验公式估算，取 pqV)75(Lp 382416.8)()(根据液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-19
21、95），取油箱容量为 315L油箱公称容量 JB/T7938-1995（L）4 63. 10 25 40 63 100 160250 315 400 500 630 800 1000 12501600 2000 3150 4000 5000 6300设计心得液压传动课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过这次课程设计使我从各个方面都受到了专业课程设计的训练，对液压系统的有关各个零部件的有机结合有了更加深刻的认识。液压传动课程设计说明书13由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的，计算误差会更大，在查表和计算上精度不够。在设计的过程中，培养了我综合应用液压传动课程及其他课程的理论知识在实际生产中应用所学知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。参考文献1、教材相应章节。2、机械零件设计手册（液压与气动部分） 冶金出版社3、机械设计手册下册 化学工业出版社4、组合机床设计（液压传动部分） 机械工业出版社5、液压工程手册上、下册 机械工业出版社
