液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(例子)精選

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院北京理工大學(xué)珠海學(xué)院液壓傳動(dòng)課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)題題 目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)學(xué) 院：機(jī)械與車輛學(xué)院院：機(jī)械與車輛學(xué)院姓姓 名：名： 唐引唐引學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2015珠海珠海- 1 -目錄目錄1 課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求.- 2 -1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 .- 2 -1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 .- 2 -2 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.- 2 -2.1 課程設(shè)計(jì)題目 .- 2 -2.2 課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容 .- 3 -3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.- 3 -3.1 工況分析 .- 3 -3.1.1 運(yùn)動(dòng)分析.- 3 -3.1.2 負(fù)載分析

2、.- 4 -3.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 .- 6 -3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 .- 7 -3.3.1 初選液壓缸的工作壓力.- 7 -3.3.2 計(jì)算液壓缸的尺寸.- 7 -3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性的校核.- 8 -3.3.4 求液壓缸的最大流量.- 8 -3.3.5 繪制工況圖.- 8 -3.4 確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖 .- 9 -3.4.1 確定系統(tǒng)方案.- 9 -3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖.- 11 -3.5 液壓元件的選擇和參數(shù)計(jì)算 .- 12 -3.5.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率.- 12 -3.5.2 閥類元件及輔助元件.- 12 -3.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 .-

3、 14 -3.6.1 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力.- 14 -3.6.2 系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算.- 15 -總結(jié).- 16 -參考文獻(xiàn).- 17 -致謝.- 18 - 2 -1 課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求課程設(shè)計(jì)的目的和基本要求1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)的目的液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械電子專業(yè)學(xué)生在學(xué)完理論課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)本課程設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步熟悉并掌握液壓傳動(dòng)與控制的基本概念、熟悉液壓元件結(jié)構(gòu)原理、熟悉液壓基本回路、掌握液壓系統(tǒng)圖的閱讀方法及基本技能、能夠綜合運(yùn)用本課程及工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等有關(guān)課程的知識(shí)設(shè)計(jì)一般工程設(shè)備液壓系統(tǒng)。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)本課程設(shè)計(jì)可在以下幾

4、方面得到訓(xùn)練：正確進(jìn)行工程運(yùn)算和使用技術(shù)文件、技術(shù)資料的能力；掌握系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般方法；正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想的方法和能力；綜合利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求課程設(shè)計(jì)的基本要求每個(gè)設(shè)計(jì)題目根據(jù)難度及工作量大小可由 13 人完成，由學(xué)生自由組合，課題組每個(gè)人都有明確的工作任務(wù)；系統(tǒng)原理草圖擬定由專人負(fù)責(zé)，課題組每個(gè)人都必須參與；每個(gè)課題組必須提交一份所設(shè)計(jì)系統(tǒng)非標(biāo)液缸設(shè)計(jì)裝配圖一張；每個(gè)人必須提交系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖一份、課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。2 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.1 課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成“快速上升-慢速上升

5、-停留-快速下降”的工作循環(huán)。已知：垂直上升工件的重量為 7000N，滑臺(tái)的重量為2000N，快速上升行程為 350mm，快速上升、下降速度為 45mm/s，慢速上升行程為 100mm，其最小速度為 8mm/s，滑臺(tái)為 V 型導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌面的夾角為 90，垂直作用于導(dǎo)軌的載荷為 120N，加、減速時(shí)間為 0.2s，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。 2.2 課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容課程設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容- 3 -查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況； 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)；擬定系統(tǒng)原理草圖； 計(jì)算選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能； 繪制工作圖；撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6、方法液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本包括四個(gè)步驟：明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工況分析；確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖；液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇；液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算和繪制工作圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不一定要嚴(yán)格按照這些步驟進(jìn)行，有時(shí)可以交替進(jìn)行，甚至要反復(fù)多次。對(duì)某些關(guān)鍵性的參數(shù)和性能難以確定時(shí)，要先經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，才能把設(shè)計(jì)方案確定下來(lái)。3.1 工況分析工況分析3.1.1 運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析工況分析是選定系統(tǒng)方案、液壓元件和執(zhí)行元件功率的依據(jù)。繪制該系統(tǒng)的工作循環(huán)圖及速度循環(huán)圖，如圖 1、2 所示。快上慢上快下圖 1 系統(tǒng)的工作循環(huán)圖- 4 -啟動(dòng)快上減速慢上制動(dòng)制動(dòng)快下加速V/ mm/sS/mmmmm0動(dòng)圖 2 工作循環(huán)中速

7、度的變化情況圖3.1.2 負(fù)載分析負(fù)載分析通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)，確定工作部件的力或力矩的大小和方向，并分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沖擊、振動(dòng)和過(guò)載能力等情況。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。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)載為： fLaFFFF式中：工作阻力，摩擦阻力，慣性阻力。lFfFaF工作阻力700020009000LGFFN摩擦負(fù)載sin2NffFF已知,摩擦系數(shù)取,則靜摩擦負(fù)載NFN1200.2 ,0.1sdff，動(dòng)摩擦負(fù)載：。0.2 12033.94sin45fsFN0.1 12016.96sin45fdFN慣性負(fù)載- 5 -慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的速度變化時(shí)，由其慣性

8、而產(chǎn)生的負(fù)載，可用牛頓第二定律計(jì)算： tvgGmaFa加速：190000.045206.639.80.2aGvFNgt減速：290000.0450.008169.909.80.2aGvFNgt制動(dòng)：390000.00836.739.80.2aGvFNgt反向加速：490000.045206.639.80.2aGvFNgt反向制動(dòng)：54206.63aaFFN根據(jù)以上的計(jì)算，液壓缸各階段中的負(fù)載，如表 1 所示（=0.9） 。m表 1 液壓缸各階段中的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載 F（N）缸推力 F(N)起動(dòng)LfsFFF9033.9410037.71加速1aLfdFFFF9240.5710267.3快上

9、LfdFFF9016.9710018.86減速2aLfdFFFF8847.079830.08慢上LfdFFF9016.9710018.86反向加速4afdFFF223.6248.44快下fdFF 16.9718.86制動(dòng)5afdFFF-189.66-210.733.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖和速度圖的繪制由表 1 所得數(shù)據(jù)繪制負(fù)載圖、速度圖，如圖 3、4 所示。- 6 -10037.7110018.86248.4418.869830.08-210.73F/NS/mmmmm0動(dòng)10267.3圖 3 負(fù)載圖45350450-45S/mmmmm0動(dòng)圖 4 速度圖3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定液壓缸

10、主要參數(shù)的確定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，V/ mm/s- 7 -還需要考慮一下因素：各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合考慮經(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。3.3.1 初選液壓缸的工作壓力初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，由表 2 選擇此設(shè)備的工作壓力為 2.5Mpa。表 2 按負(fù)載選擇液壓缸的工作壓力載荷/kN5510102020303050工作壓力/MPa0.811.522.5334453.3.2 計(jì)算液壓缸的尺寸計(jì)算液壓缸的尺寸FAP式中：

11、F 液壓缸上的外負(fù)載 P 液壓缸的工作壓力 A 所求液壓缸有有效工作面積 2142610037.7149.57 1010.92.50.2510()2mFmApp（）4124449.57 107.9 103.14ADm按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=80mm 經(jīng)查表，可取,求得 d=54.86mm 0.707dD 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=55mm則液壓缸的有效面積為： 無(wú)桿腔面積：222124.508441cmDA- 8 - 有桿腔面積：222221185.526.4844ADdcm（）（）3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性的校核活塞桿穩(wěn)定性的校核因?yàn)榛钊麠U總行程為 450 而活塞桿直徑為 55mm，L/d=450/55=8.2

12、10,不需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.3.4 求液壓缸的最大流量求液壓缸的最大流量43363150.24 1045 10/226.08 10/13.56 /minqAvmsmsL快上快上 43363150.24 108 10/40.19 10/2.41 /minqAvmsmsL 慢上慢上43363226.48 1045 10/119.16 10/7.15 /minqvmsmsLA快下快下3.3.5 繪制工況圖繪制工況圖按照所確定的液壓執(zhí)行元件的工作面積、工作循環(huán)各階段的負(fù)載和工作循環(huán)各階段要求的速度，計(jì)算各階段的壓力、流量和功率，并繪制液壓缸的工況圖。工作循環(huán)中各個(gè)工作階段的液壓缸壓力，流量和功

13、率，如表 3 所示：表 3 液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工況壓力Mpap流量(L/min)q功率wp快上1.9913.56449.74慢上1.992.4179.93快下0.00717.150.85由表 3 可繪制出液壓缸的工況圖,如圖 5 所示。- 9 -t/st/st/s1.990.00712.4113.567.15449.7479.930.85快上慢上快下圖 5 液壓缸的工況圖3.4 確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖確定系統(tǒng)方案，擬定原理圖確定液壓系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵性的一步。系統(tǒng)方案，首先應(yīng)滿足工況提出的工作要求（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）和性能要求。其次，擬定系統(tǒng)圖時(shí)，還應(yīng)力求效

14、率高、發(fā)熱少、簡(jiǎn)單、可靠、壽合長(zhǎng)、造價(jià)低。3.4.1 確定系統(tǒng)方案確定系統(tǒng)方案確定供油方式 由工況圖分析可知，系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需流量較大，在慢上時(shí)所需的流量較小。因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)定量葉片泵作為油源，如圖 6 所示。確定調(diào)速回路由工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢上時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，由于滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，如圖 7 所示。確定速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，可采用二位二通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)快P/MPaq/(L/min)P/w- 10 -慢速度的換接回路，如圖 8 所示。 確定換向回路本

15、液壓系統(tǒng)的順序換向采用三位五通電磁換向閥，如圖 9 所示。 平衡及鎖緊回路 為了克服滑臺(tái)自重在快下過(guò)程中的影響，設(shè)置了一個(gè)單向背壓閥，如圖 10所示。 圖 6 雙聯(lián)定量葉片泵 圖 7 調(diào)速回路 圖 8 速度換接回路 圖 9 換向回路 圖 10 平衡及鎖緊回路- 11 -3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖在擬定液壓系統(tǒng)圖時(shí)，應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：避免回路之間相互干擾； 防止液壓沖擊；力求控制油路可靠；力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單；合理分布測(cè)壓點(diǎn)。確定液壓系統(tǒng)方案后，將液壓基本回路、配置輔助性回路或液壓元件組合，便可得到上料機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 11 所示。圖 11 系統(tǒng)原理圖1-雙聯(lián)葉片泵；2-濾油器；3-三

16、位五通電磁換向閥；4-溢流閥；5-調(diào)速閥；6、10、11-單向閥；7-液控順序閥；8-二位二通電磁換向閥；9、12-背壓閥；13-壓力繼電器；14-壓力表；15-壓力表開(kāi)關(guān)- 12 -3.5 液壓元件的液壓元件的選擇和參數(shù)計(jì)算選擇和參數(shù)計(jì)算3.5.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為 1.99Mpa,本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油路上的壓力損失為 0.5Mpa，壓力繼電器的動(dòng)作可靠，要求壓差 0.5Mpa，故泵的最高工作壓力為 MpaMpaPp99. 2)5 . 05 . 099. 1 (1由表可知，兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)

17、供油時(shí)，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為 13.56L/min，因系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，取泄漏系數(shù) KL=1.1,則兩個(gè)液壓泵的總流量應(yīng)為min/L916.14min)56.131 . 1 (Lqp由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為 3L/min，而工進(jìn)時(shí)所需流量為2.41L/min，由一個(gè)液壓泵單獨(dú)供油，所以液壓泵的輸出流量應(yīng)大于5.41L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱相關(guān)的液壓元件使用手冊(cè)，最后確定選取YB1-10/10 型雙聯(lián)定量葉片泵,其額定壓力為 6.3Mpa。當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min 取液壓泵的容積效率 0.88，總效率 0.75，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為=(10+10)9

18、400.88/1000 L/min=16.54L/minpq則液壓泵的電動(dòng)機(jī)所需的功率為pPKWKWqpppp10. 175. 06054.1699. 2根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取 Y100L-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn=1.5KW，額定轉(zhuǎn)速 nn=940r/min。3.5.2 閥類元件及輔助元件閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見(jiàn)表 4。- 13 -表 4 液壓元件型號(hào)及規(guī)格編號(hào)元件名稱通過(guò)流量L/min額定壓力Mpa型號(hào)規(guī)格1雙聯(lián)定量葉片泵16.546.3YB1-10/102濾油器336.3MF-

19、043三位五通電磁換向閥16.546.335DY-63BYZ4、12溢流閥66.3Y-10B5調(diào)速閥2.56.3QCI-63B6單向閥8.56.3I-63B7液控順序閥96.3XY-63B8二位二通電磁換向閥13.566.322EF3-E10B9背壓閥26.3B-63B10、11單向閥16.546.3I-63B13壓力繼電器14PF-B8L14壓力表6.3Y-100T15壓力表開(kāi)關(guān)6.3K-3B選擇油管：油管類型根據(jù)使用揚(yáng)合和液壓系統(tǒng)的最大工作壓力進(jìn)行選擇?？紤]油管所承受的壓力，選用紫銅管。油管內(nèi)徑一般參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計(jì)算。出油口采用內(nèi)徑為 9mm,外徑為 12m

20、m。確定油箱的容量油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，因此必須有足夠的散熱面積和儲(chǔ)油量。主要是合理擬定液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱。其次要保證油箱- 14 -有一定的散熱面積，也就是保證油箱有一定的容量。取其體積 V=(57)，即 V=100L。pq密封裝置的選用密封裝置的類型選用見(jiàn)表 5，該液壓系統(tǒng)采用聚氨酯制成的 Y 型密封圈。表 5 密封裝置的選用密封圈類型mmO、U、X、Y30.04V50.063.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算為了判斷液壓系統(tǒng)工作性能的好壞，和正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，常需驗(yàn)算管路的壓力損失、發(fā)熱后的溫升。對(duì)動(dòng)態(tài)特性有要求的系統(tǒng)，還需驗(yàn)算液壓沖擊或換向性能

21、。3.6.1 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力選定系統(tǒng)的元件、油管和管接頭后。對(duì)管路系統(tǒng)總的壓力損失進(jìn)行驗(yàn)算，確定溢流閥的調(diào)整壓力，并計(jì)算其它壓力閥的調(diào)整壓力。油液在進(jìn)油管中的流速為：326/16.54 10/(/491060)4.34/PvqAm s 沿程壓力損失該液壓系統(tǒng)采用 N32 液壓油。室溫為 20 時(shí)，所以 。421.0/10sm,管中為層流，則阻力損失系數(shù)34/4.349/1390.623201010eRd ，取油管、回油管長(zhǎng)度均為 2m，油液的密度為75/75/390.60.19eR。3=890/kgmMPa.22128900.290.354.34322910lPd同理，可得回油路上的沿程壓力損失為 =0.18MPa222lPd- 15 - 總的壓力損失不考慮局部壓力損失，由上面式子可求得管路系統(tǒng)的總壓力損失為=0.35+0.18=0.53MPa0.5Mpa，驗(yàn)算通過(guò)?？捎迷O(shè)的壓力損失值來(lái)確定P系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)速值。3.6.2 系統(tǒng)油液溫升系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算驗(yàn)算液壓泵的工作壓力為 2.5Mpa,實(shí)際流量為 16.54L/min,其工作時(shí)的實(shí)際輸入功率為 1.10KW。液壓缸的最小有效功率為 P=Fv=10018.86 0.008=80.2W。系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量為=1100-80.2=1019.8W。iH當(dāng)油箱長(zhǎng)、寬、高的比例為