1、中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 1 页 共 31 页1 引言磨床工作台的运动是一种连续往复直线运动，它对调速、运动平稳性、换向精度、换向频率都有较高的要求，因广泛采用液压传动。磨床是一种精密加工机床，对液压系统有着较高的要求。磨床中的平面磨床为精加工机床，磨削力及变化量不大，工作台往复速度较高，调速范围较广，要求换向灵敏迅速，冲击小，但对换向精度要求不高。液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的 10%20%左右；反应速度快、准、稳；又能在大范
2、围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件液压泵；执行元件液压缸和液压马达；控制元件各种液压阀；辅助元件油箱、蓄能器等。液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。1.1 液压系统的发展历史 液压传动理论和液压技术发展的历史可追溯 17 世纪，当时的荷兰人史蒂文斯（Strvinu
3、s）研究指出，液体静压力随液体的深度变化，与容器的形状无关。之后托里塞勒(Torricelli)也对流体的运动进行研究。17 世纪末，牛顿对液体的粘度以及浸入运动流动体中的物体所受的阻力进行了研究。18 世纪中叶，伯努利提出的流束传递能量理论及帕斯卡提出的静压传递原理，使液压理论有了关键性的中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 2 页 共 31 页进展。1795 年英国伦敦的约瑟夫.布拉默(Joseph Bramah 17491814)创造了世界上第一台水压机棉花、羊毛液压打包机。1905 年，詹尼（Janney）设计了一台带轴向柱塞泵的油压传动与控制装置，并于 1906
4、 年成功地应用在弗吉尼亚号战舰的炮塔俯仰、转动机构中。1936 年，哈里.威克斯（Harry Vikers）提出了包括先导式溢流阀在内的些液压控制元件有力地推动了液压技术的进步。1958 年美国麻萨诸塞州理工学院的布莱克本（Blackburn） 、李诗颖创造了电液伺服阀，并于 1960 年发表了对液压技术有杰出贡献的论著流体动力控制 。现在由于微型计算机与液压技术日益密切的结合，对液压控制阀提出了更高、更新的要求，液压控制已开始形成了一个分支学科，继续不断不断地向高、精、尖的方向发展。12 液压系统的发展现状液压传动技术发展到今天已经拥有较为完善的理论和实践基础。虽然液压传动还存在一些缺陷，但
5、总体上优点还是盖过了缺点。正因为液压传动具有很多机械传动所不具备的优点，液压传动技术在机械工业的各个领域得到了广泛的应用，如：矿山机械、工程机械、冶金机械、建筑机械、起重机械等。液压技术的应用实现了从手动到半自动化、自动化的逐步发展，从而也推动了机械工业的向前发展。在整个机械传动工程中，液压传动技术扮演了举足轻重的角色。1.3 现今液压系统的优缺点液压传动的特点：液压传动技术与传统的机械传动相比，液压传动操作方便简单，调速范围广，很容易实现直线运动，具有自动过载保护功能。液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。液压传动系统可以灵活布置各个元件，由
6、于工作介质为矿物油，良好的润滑条件延长了元件的使用寿命。由于液压传动的工作介质是流体矿物油，因而沿程、局部阻力损失和泄漏较大，泄漏的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引发各种安全事故。液压油受温度的影响很大，因而不能在很高或很低的温度条件下工作。因为液压油存在一定的压缩性，所以液压传动的传动比不恒定，不能保证很高的传动精度。密封状况的好坏对液压传动影响很大，因而液压元件必须具有较高的制造精度。液压传动的故障排除不如机械传动、电气传动那样容中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 3 页 共 31 页易，因此对维护人员有较高的技术水平要求。近年来，国内的平面磨床制造水平虽
7、然有了明显的提高，但不可否认的是无论是高档的多轴联动数控、强力成形磨床、磨削加工中心和中档的数控平磨还是普通平磨或传统的手动平磨，与国外先进水平相比仍有不小的差距。1.4 平面磨床液压系统发展潮流平面磨床相对于车床、铣床等采用数控技术较晚，是因为它对数控系统的特殊要求。近十几年来，借助 CNC 技术磨床上砂轮的连续休整，自动补偿，自动交换砂轮，多工作台等操作功能得以实现。数控磨床行业独特需求，机床生产厂也积极开发机械部分，提出独特控制要求：斜轴控制、主轴摆动、强化拱顶磨削方法。同时液压元件也在将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套法向发展，向低能耗、低噪声、无污染法向发展。21 世纪是一个高度
8、自动化的社会，随着科技的发展和人类的新需要，大型智能型行走机器人将应运而生。资料表明，液压技术作为能量传递或做功环节是其中必不可少的一部分。故无论现在还是将来，液压技术在国民经济中都占有重要的一席之地，发挥着无法替代的作用。现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成一个完善高效的控制中枢，成为包括传动、控制、检测、显示乃至校正、预报在内的综合自动化技术。它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术，应用面极其广泛。1.5 本课题的目的及研究范围该课题从分析研究平面磨床液压系统的角度入手，深度剖析了当代液压系统的优缺点。旨在有针对性的提出对当代液压系统进
9、行逐步完善的方法。要求通过对各种机床液压系统的分析，设计出初步的 MK7120A 平面磨床的动作循环，并根据动作循环图了解了磨床液压系统的原理特点，对当代液压系统有清楚明了的认识。2 液压系统分析与设计平面磨床是磨床的一种。主要用砂轮旋转研磨工件以使其可达到要求的平整度,根据工作台形状可分为矩形工作台和圆形工作台两种，矩形工作台平面磨床的中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 4 页 共 31 页主参数为工作台宽度及长度，圆台平面磨床的主参数为工作台面直径。根据轴类的不同可分为卧轴及立轴磨床之分。2.1 MK7120A 平面磨床主参数的确定MK7120A 型平面磨床设计为卧
10、轴矩台平面磨床，加工工件最大尺寸630mm200mm320mm，砂轮主轴中心到工作台距离：100445mm。工作台液动速度：118m/min 工作台纵向移动最大距离：780mm。2.2 平面磨床动作循环分析一般的立式卧轴平面磨床，轴的线性运动具有：1、工作台的左右运动；2、砂轮座的上下运动；3、砂轮座得前后运动。由于平面磨床的工作台左右移动一般要求高速运动以及平稳，因此大部分平面磨床此轴通常采用液压系统控制。此处设计为 MK7120A 型平面磨床工作台采用液压系统传动，砂轮及砂轮座采用电动机带动丝杠传动，本设计中只研究平面磨床的液压系统，对后者不做研究。因此，设计中只分析设计液压泵带动液压缸的
11、左右运动。MK7120A 平面磨床工作台循环运动设计为：快进-工进-快退。其中快进与快退均设计为 13m/min，加速时间为 0.13 秒。2.3 负载的分析计算2.3.1 导轨的选择与摩擦力的计算主要性能参数与性能要求如下：假设工件为 45 号钢：=7.85g/cmm=v=7.85(630200320)=316.512kgG=mg=3101.82N设工作台及夹具质量为 500kg导轨摩擦系数为 s=0.2动摩擦系数 d=0.1静摩擦力：Ffs=s（m1+m2)=0.2(500+316.5)=1600N中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 5 页 共 31 页动摩擦力：F
12、fd=d（m1+m2)=0.1（500+316.5）=800N惯性负载：Fi=（m1+m2）V/t=（500+316.5）13/0.1360=1360.8NFt=500NF=T/（De/2）=P/n/（Den）=170.6Nm2.3.2 循环阶段受力分析与计算a 快进阶段受力分析：启动：F=Ffs 1600N 推力：1778N加速：F=Ffd+Fi 2160.8N 推力：2400N恒速：F=Fd 800N 推力：889Nb 工进：F=F+Ffd 970N 推力：1078Nc 快退阶段：启动：F=Ffs 1600N 推力：1778N加速：F=Ffd+Fi 2160.8N 推力：2400N恒速：F
13、=Fd 800N 推力：889N根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图 F-L如图 1 所示。中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 6 页 共 31 页图 1根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图 v-L 如图2 所示。图 22.4 计算液压系统主要参数并编制工况图2.4.1 预选系统设计压力平面磨床也归属精加工机床，所设计的工作台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力 p1=2MPa。2.4.2 计算液压缸主要结构尺寸由于设计要求工作台快速进退速度相等，故选用单杆差动连接液压缸，使缸
14、的无杆腔与有杆腔的有效面积 A1 与 A2 保持关系 A1=2A2，即杆 d 和缸径 D 满足d=0.707D.按设计手册取背压 0.8MPa。表 1中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 7 页 共 31 页负载/ KN 50工作压力/MPa 0.81 1.52 2.53 34 45 5表2 各种机械常用的系统工作压力机 床 农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械机械类型磨床 组合机床 龙门刨床 拉床工作压力/MPa 0.8235 28 8101018 2032表3 执行元件背压力系统类型 背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统 0
15、.20.5回油路带调速阀的系统 0.40.6回油路设置有背压阀的系统 0.51.5用补油泵的闭式回路 0.81.5回油路较复杂的工程机械 1.23回油路较短且直接回油 可忽略不计中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 8 页 共 31 页从满足最大推力出发，可算得液压缸无杆腔的有效面积A1=F/(p1-p2/2）=2400/（2-0.8/2）=17cm液压缸内径： 41D=A.746.530圆整后取标准数值得 D=50mm=5cm按表 4 表 5 确定 d表 4 按工作压力选取 d/D工作压力/MPa 5.0 5.07.0 7.0d/D 0.50.55 0.620.70 0
16、.7表5 按速比要求确定 d/Dv1/v21 1.15 1.25 1.33 1.46 1.61 2d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71注：v1无杆腔进油时活塞运动速度；v2有杆腔进油时活塞运动速度。由表 4、表 5 得：d=0.71D=36mm=3.6cm由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：A1=D/4=3.14504=1963mmA2=（D-d）/4=3.145036）=946mmA=A1-A2=1963-946=1017mm根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率：a 快进阶段的液压缸压力：启动时， p1=（F+A2P)/A=17
17、781017=1.1MPa中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 9 页 共 31 页加速时， p1=（F+A2P)/A=（2400+9460.5）1017=2.8MPa恒速时， p1=（F+A2P)/A=（889+9460.5）1017=1.33MPa工进阶段的液压缸压力：工进时， p1=（F+A2P)/A1=（1078+9460.8）1963=0.8MPa快退阶段的液压缸压力：启动时， p1=（F+A1P)/A2=1778946=1.8MPa加速时， p1=（F+A1P)/A2=（2400+19630.5）946=3.6Pa恒速时， p1=（F+A1P)/A2=（889
18、+19630.5）946=1.9MPab 快进阶段的液压缸流量：快进时， q=Avk=10171310=13.2(Lmin)工进阶段的液压缸流量：工进时， qmax=A1vg=1963610=11.8(Lmin)qmin=A1vg=1963110=1.9(Lmin)快退阶段的液压缸流量：快退时， q=A2vk=9461310=12.3(Lmin)c 快进阶段液压缸功率：快进时， P=P1q=1.3313.21060=292W工进阶段液压缸功率：工进时， P=P1q=0.811.81060=157W快退阶段的液压缸功率：快退时， P=P1q=1.94.71060=148W由上述结果编制出的液压缸
19、工况图：中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 10 页 共 31 页液压缸的 p-L 图液压缸的 q-L 图中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 11 页 共 31 页液压缸的 P-L 图3 制定液压回路方案，拟定液压系统原理图3.1 制定液压回路方案3.1.1 油源形式及压力控制工况图表明，系统压力和流量均小，故可采用电动机驱动的单定量泵供油油源和溢流阀调压方案，如图 3-1 所示。中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 12 页 共 31 页图 3-1 液压油泵3.1.2 调速回路磨床加工零件时，可以精加工和粗加工两种状态，故
20、选用单向调速阀的回油节流调速回路。由于已选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。如图 3-2如图 3-23.1.3 换向回路与快速运动回路及换接方式换向回路选用三位四通电磁换向阀实现液压缸的进退和停止，采用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接。如图 3-3、3-4中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 13 页 共 31 页如图 3-3如图 3-4由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求，故采用行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电以及死挡铁即可实现自动换向和素的换接。3.1.4 辅助回路在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁
21、；出口设一单向阀以保护液压泵，在该单向阀与液压泵之间设一压力表及开关，以便溢流阀调压和观测。中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 14 页 共 31 页如图 3-5。如图 3-53.2 拟定液压系统图在制定各液压回路方案的基础上，经整理所组成的液压系统原理图如图 3-6 所示。由电磁铁动作顺序表容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。系统的电磁铁动作顺序表电磁铁状态工况1YA 2YA 3YA快进 + +工进 +快退 +停止中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 15 页 共 31 页图 3-6 MK7210A 平面磨床液压系统原理图1-过滤器；
22、 2-单向定量泵； 3-电动机； 4-溢流阀； 5-压力表开关； 6-单向阀；7-三位四通电磁换向阀； 8-单向调速阀； 9-二位三通电磁换向阀； 10-液压缸；4 计算与选择液压元件中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 16 页 共 31 页4.1 液压泵及其驱动电机计算与选定4.1.1 液压泵最高工作压力计算由工况图可以看出液压缸最高工作压力出现在快退阶段，即 p1=3.6MPa 由于进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为 p=0.3MPa。则液压泵的最高工作压力为：Pp=3.6+0.3=3.9MPa4.1.2 液压泵流量计算泵的供油流量 qp 按液压缸的快
23、进阶段的流量 q=13.2L/min 进行估算。由于系统流量较小，故取泄露系数 K=1.3，则液压泵供油流量 qp 应为：qpqv=Kq1max=1.313.2=17.16L/min4.1.3 确定液压泵规格根据系统所需流量，拟初选液压泵的转速为 n1=1450r/min，泵的容积效率v=0.8，则可算得泵的排量参考值为：Vg=1000qv/（n1v）=100017.1614500.8=14.8L/min根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的 YB1-16 型叶片泵，泵的额定压力为 pn=6.3MPa，泵排量为 V=16L/min，泵的额定转速为 n=1450r/min，容积效率 p=0
24、.8，倒推算得泵的额定流量为：qp=Vnv=1614500.8=18.56L/min比系统所需的流量稍大。4.1.4 确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号由功率计算结果得，最大功率出现在快退阶段，已知泵的总效率为p=0.8，则泵的快退所需的驱动功率为：Pp=ppqp/p=（p1+p1）qp/p=0.78KW中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 17 页 共 31 页查表得，选用规格最相近的 YB90S-4 卧式三相异步电动机，其额定功率为1.1KW，转速为 1400r/min。用此转速驱动液压泵时，泵的实际输出流量为18L/min，仍能满足系统各工况对流量的要求。4.2
25、其他辅助元件的确定4.2.1 确定阀类元件及辅件首先根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，算出液压缸在各阶段的实际进出流量，以便为其他液压控制阀，及辅件的选择及系统的性能计算奠定基础。如表 4-1。表 4-1 液压缸在各阶段的实际进出流量流量工作阶段无杆腔 有杆腔快进 q 进=A1qp/A=35.8q 出=q 进 A2/A1=17.25工进 q 进=13.2 q 出=q 进 A2/A1=6.4快退 q 出=q 进 A1/A2=38.5q 进=qp=18.56根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表4-2所列。其中，溢流阀9按最小流量泵的
26、额定流量选取，调速阀4选用 AQF36aB 型，其最小稳定流量为6.3 L/min，小于本系统工进时的流量13.2L/min。 中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 18 页 共 31 页表 4-2 MK7120A 平面磨床液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格序号 名称 通过流量 额定流量 额定压力 型号1 过滤器 18 20 6.3 XU-B201002 定量叶片泵 18 6.3 YB1-163 交流异步电动机YB90S-44 溢流阀 18 63 6.3 YF3-10B5 压力表开关 6.3 AF6EP30/Y636 单向阀 18 40 16 YAF37 三位四通电
27、磁换向阀13.2 73 16 34DF3-E4B8 单向调速阀 13.2 16 6.3 QF3-E10B9 二位三通电磁换向阀13.2 20 6.3 23D-20B10 液压缸 自行设计4.2.2 确定油箱油箱容量计算：本系统属于中低压系统，取经验系数 =5，得油箱容量为：V=qp=59.6L=48L中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 19 页 共 31 页4.2.3 确定油管在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表 4-3所列表 4-3 各工况实际运动速度、时间和流量快进 工进
28、 快退q1=A1qp/（A1-A2）=35.8 q1=13.2 q1=q2A1/A2 =38.5q 出=q 进 A2/A1=17.25 q1=q1A2/A1=6.4 q2=qp=18.56v1=qp/（A1-A2）=0.003 v2=q1/A2=0.0023 v3=q1/A2=0.0067表 4-4 允许流速推荐值管道 推荐流速/(m/s)吸油管道 0. 51.5，一般取1以下压油管道 36，压力高，管道短，粘度小取大值回油管道 1. 53由表 4-4 可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表 9 数值，按表 10 推荐的管道内允许速度取 1m/s。内径：d41803.qmv
29、中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 20 页 共 31 页6 验算液压系统性能6.1 验算系统压力损失按选定的液压元件接口尺寸确定管道直径为 d=10mm，进、回油管道长度均取为l=2m；取油液运动粘度 v=0.0001m/s，油液密度 =0.917410kg/m。查得工作循环中的进回油管道中通过的最大流量 q=12.3L/min 发生在快退阶段，由此计算得液流雷诺数：Re=vd/v=4q/dv=412.31010/6010）=261.14由于小于临界雷诺数 2300，故可推论出，各工况下的进回油路中的液流均为层流。将适用于层流的沿程阻力系数 =75/Re 和管道中液体
30、流苏v=4q/（d）带入沿程压力损失计算公式得：p=475lq/（2dd）=1.503 810q在管道具体结构尚未确定情况下，管道局部压力损失 pn 按一下经验公式计算得：p=0.1p各工况下的阀类元件的局部压力损失按下式计算得：pv=pn（q/qn）根据以上三式计算出的各工况下的进回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 21 页 共 31 页损失，如表 6-1 所列。将回油路上的压力损失折算到进油路上，可求得总的压力损失，例如快进工况下的总的压力损失为：p=（3.24110101.197101044.7/95Pa=0.3804MPa工况
31、管道 压力损失/MPa快进 工进 快退p 0.1029 0.00069 0.0545p 0.0111 0.000069 0.0545pv 0.2101 0.5 0.0460进油管道p 0.3241 0.5 0.1059表 6-1 各工况下进油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失工况管道 压力损失/MPa快进 工进 快退中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 22 页 共 31 页p 0.0484 0.000348 0.1158p 0.00484 0.0000348 0.01158pv 0.0665 0.6 0.485回油管道p 0.1197 0.6 0.61242表 6-2
32、 各工况下回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失6.2 液压泵工作压力的估算液压泵在系统快退时的工作压力等于液压缸工作腔压力 p1 加上进油路上的压力损失 p1 及回油路上的压力损失 p2Pp1=0.8+0.1059+0.61242=1.5MPa6.3 估算系统发热、效率和温升由平面磨床的工作循环可以看出，本液压系统的进给缸在其工作循环中快速进退相对工进来说所占时间比例很小，所以系统效率、发热和温升可概略用工进时的数值来代表。6.3.1 计算系统效率根据下式可算得工进阶段的回路效率c =p1q1/（pp1qp1+pp2qp2）=0.067中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明
33、书第 23 页 共 31 页其中前面已取液压泵的总效率 p=0.8，现取液压缸的总效率cm=0.95，这可算得本系统的总液压系统效率;=0.0670.80.95=0.051足见工进时液压系统效率极低，这主要是由于溢流损失造成的。工进工况液压泵的输入功率为Ppi=pp1qp1/=0.811.81060/0.8=196.7W6.3.2 计算系统发热功率根据系统发热功率公式可算得工进阶段的发热功率：Ph=Ppi（1-）=196.7（1-0.051）=96.3W6.3.3 计算系统散热功率前已经初步求得油箱有效容积为 48L，按下式求的油箱各边之积为abh=V/0.8=48/（0.81000）=0.0
34、6m则可算得油箱 a=0.6m b=0.35m c=0.3m按下式可算得油箱散热面积为：A=1.8(a+b）h+1.5ab=1.80.6+0.351.50.60.35=2.025m由下式知道油箱的散热功率得：Pho=KAt取油箱散热系数 K=15W/（m） ，油温与环境温度之差 t=25。算得：Pho=KAt=152.02525=759.375WPh可见油箱散热能够满足液压系统的散热要求，不需加设其他冷却装置。中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 24 页 共 31 页6 液压缸结构的计算6.1 液压缸的主要尺寸计算由前面可知液压缸的内径为 50mm，根据机械设计手册液压
35、传动控制，查取液压缸的参数尺寸如装配图所示。由手册得液压缸的外径 60mm。缸筒壁厚验算：选取液压缸的材料为 45 号钢，由机械设计手册第五卷表 21-6-7查得 45 号钢的屈服极限为 360MPa，取安全系数为 1.5，可得许用压力为：s/n=360/1.5=240MPa然后由表 21-6-8 中的公式：Pn0.35z（D1-D2)/D1验算额定压力 Pn所以 Pn0.35360（60-50）/60=38.5MPa由于 Pn 的额定压力为 21MPa 小于 38.5MPa，所以符合要求。根据机械设计手册（单行本）液压传动与控制整体螺纹连接法兰厚度计算公式：h=3()12FDodn式中： D
36、-法兰的外径 mmDn-螺栓孔间的距离 mmd-螺纹中径 mmdo-螺栓孔直径 mm中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 25 页 共 31 页所以： h=3()1FDodn=58mm缸底厚度计算：根据机械设计手册（单行本）液压传动与控制，由式子（23-6-27）：0.43phD式中： h-缸底的厚度 mmD-液压缸内径 mmP-试验压力 MPa-缸底材料的许用压力 MPa所以： h=32.02mm6.2 活塞的选取由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏
37、缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的形式，而选用的密封件的形式决定了活塞的结构形式。常用的活塞结构形式分为整体式和组合式活塞两类。根据本设计的情况，选用整体式活塞，材料为 45 号钢。6.3 活塞杆的强度计算中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 26 页 共 31 页在活塞杆的强度计算中，通常以液压缸的活塞杆端部和缸筒盖均为螺纹式连接安装方式作为基本情况来考虑。并令活塞杆全部伸出时，活塞杆端部与负载连接点与液压缸支撑点间的距离为 L。根据机械设计手册得：2Fn
38、d式中： F-液压缸的最大推力 N-材料的屈服强度 MPaNs-安全系数 一般为 2-4d-活塞缸的直径 mm所以： 624031d=20.4mm由于 20.4 小于 36mm，可知活塞杆直径符合强度要求。6.4 液压缸的结构设计缸体端部与缸盖的连接形式：缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的缸盖连接形式有以下几种：法兰连接：其优点有：结构简单、成本低、容易加工、便于装拆、强度较大、能承受高压。其缺点是径向尺寸较大，重量比螺纹连接的大，缸体全为钢管，用拉中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 27 页 共 31 页杆连接的重量也较大，用钢管焊接
39、上法兰，工艺过程复杂些。螺纹连接：优点是外形尺寸小，重量较轻。缺点是端部结构复杂、工艺要求较高，装拆需用专用工具，拧盖时易损坏密封圈。外半径连接：优点是结构简单，加工装配方便，缺点是外形尺寸大，缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚。内半径连接：优点是外形尺寸较小，结构紧凑，重量较轻。缺点是缸筒开槽削弱了轻度，端部进入缸体内较长，安装时密封圈易被槽口擦伤。活塞杆与活塞连接结构：常见的连接形式有以下几种：整体式结构：其特点是结构简单，适用于缸径较小的液压缸。螺纹连接：其特点是结构简单，在震动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。锥销连接：其特点是结构可靠，
40、用锥销连接，销孔必须配合，销钉连接后必须锁紧，多用于负载较小的场合。6.5 活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆一端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，亦可以做成鱼端盖分开中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 28 页 共 31 页的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可以安装在密封圈内侧，也可以安装在外侧。机床和工程机械中一般采用在内侧的安装结构，有利于导向套的润滑：而油压机常用在外侧结构，在高压下工作时，是密封圈有足够的油压将唇张开，以提高密封性能。活塞杆处得密封形式有 O
41、型、V 型、Y 型、和 Yx 密封圈。为了清除活塞杆处外漏部分沾付的灰尘，保证油压清洁及减少磨损，在外端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和 J 型橡胶密封圈，亦可以用毛毡圈防尘。6.6 液压缸的安装连接结构液压缸常用的安装形式有：长螺栓安装、径向脚架安装、前后脚架安装、头部外法兰安装、头部内法兰安装、尾部外法兰安装、头部轴销安装、尾部轴销安装、中部轴销安装、尾部耳环安装和尾部球头安装等。7 总结通过这一次对毕业设计的分析与设计，使我对液压系统的认识有更深刻的了解，通过一步步的对平面磨床液压系统的分析和计算，能够对各个液压元件的性能和特点以及液压系统工作的原理有了进一步了解。并且能够初步的
42、掌握平面磨床液压系统的构造。这其中所运用到的知识都是我们大学四年来所学的各门知识的总结，从而使我大学里所学的知识得到一遍系统的梳理。毕业设计是实现培养目标的重要环节，是我们从在校学习到上岗工作前的一中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 29 页 共 31 页次重要的综合训练，是培养我们学生运用所学知识解决实际问题、培养创新精神、进一步提高综合素质的重要的实践性教学环节。在这短短几个月的时间里，虽然在做毕业设计中遇到了许许多多的问题，但是在老师、同学以及查阅相关资料的帮助下，最终完成了这次的毕业设计。回头再看看，感觉毕业设计对于我们学生来说，尤其是我们学工科的，更应当好好的
43、把握这次机会，无论是计算、设计还是画图，都锻炼了我们各个方面的能力。也使我们会很好的将自己大学四年来学到的知识跟实际相结合，在解决问题的同时验证书本上的知识，同时我们也能够把理论和实际相结合起来，让理论知识更好的去解决实际的问题。同时也使得我们对于即将面临的工作有了一个很清晰地认识，为我们以后的工作打下一个很好的基础。我想这对于我们以后的发展是很有意义的，因为我们大部分可能都从事相关的工作。所以作为我们学生也很感谢能够有这样的一次很好的毕业设计的机会。参考文献1 陈友侃.M7150A 大型平面磨床液压系统解决存在问题的探讨.磨床与磨削，1999,052 王佩君.MK7163 型平面磨床设计分析
44、.磨床与磨削，1998,033 李文建.数控平面磨床发展简述.伺服控制，2008,104 杨晓红.平面磨床发展趋势.机电工程，2005,085 姚俊.平面磨床评述.精密制造与自动化，2008，016 R.Meyder .Thermal-Hydraulic System Study of the Helium Cooled Pebble Bed (HCPB)Test Blanket Module (TBM) for ITER Using System Code RELAP5.Plasma Science YANG Wei-min; CHEN kang-ning(Xian Jiaotong Uni
45、versity; Xian; 710049; PRC).Advance of Study on Design Methods of Hydraulic System of RadioRemote Control of Construction Machinery .Journal of Northeast AgriculturalUniversity(English Edition),2003,12中 北 大 学 2007 届 毕 业 设 计 说 明 书第 30 页 共 31 页8 James TAYLOR; Derek SEWARD.Modelling of an hydraulic exc
46、avator using simplifiedrefined instrumental variable(SRIV)algorithm .Journal of Control Theory andApplications,2007,159 姜继海.液压传动.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997 .0410 明仁雄.王会雄.液压与气压传动.北京：国防工业出版社，2003.0611 卢光贤.机床液压传动与控制.西安：西北工业大学出版社，1993.0412 龚仲华.数控内球面磨床.中国专利：200420109333X，2005-09-26.13 龚仲华.MK2110D 高精度全自动数控内球面专用磨床.学士学位论文.北京：中 国科学院，200214 罗云林,金海明.油开关液压系统模糊控制器研究.见张成会编. 1997 中国控制与决策学术年会论文集，辽宁：工程技术大学， 199715 赵静一，姚成玉.液压系统的可靠性研究进展.见阎晓宏，邱书博编.第四届全国体传动与控制学术会议论文集，北京：中国高等科学技术中心， 2006
