河南機(jī)電高等?？埔簤簜鲃?dòng)課程設(shè)計(jì)

1、一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的1、鞏固和深化己學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。3、熟悉并會(huì)用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、捉髙學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如autocad. pro/e等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。二、液壓課程設(shè)計(jì)題目題冃（一）設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆僮兩用紐合機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動(dòng)作循 壞：夾緊 快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退一一松開原位停止；機(jī)床有16個(gè)主 軸，鉆削加工©13.9mm的孔14個(gè)，c8.5mm的孔2個(gè),工件材料為鑄鐵,硬度hb240。動(dòng) 力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，工進(jìn)速度要求無級調(diào)

2、速，如用高速剛鉆頭進(jìn)行加工，其他參數(shù)如下表所zj'* o數(shù)參據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)iniiiivv運(yùn)動(dòng)部件自重（n）9810100009990950011000快進(jìn)快退速度（m/min）77.56.57.88快進(jìn)行程（mm）10012011095120工進(jìn)行程（mm）5060657060工進(jìn)速度（mm/min）30-9030-9030-9030-9030-90靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動(dòng)摩擦系數(shù)fd00.080.090.1204啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間t （s）0.20.250.210.230.3試完成以下工作：1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（a3）。3、計(jì)算液壓系

3、統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（a1）。5、編寫液壓課程設(shè)計(jì)說明帖。機(jī)床加工示意圖如下：圖1臥式動(dòng)力滑臺(tái)加工示意圖第1章組合機(jī)床工況分析1.1工作負(fù)載分析 1.2阻力負(fù)載分析 1.3慣性負(fù)載分析 14工進(jìn)速度選擇 1.5根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載16負(fù)載圖和速度圖的繪制第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定2.1初定液壓缸工作壓力 2.2液壓缸尺寸的計(jì)算第3章擬定液壓系統(tǒng)圖3.1選擇液壓回路73.2液壓系統(tǒng)工作分析7第4章液壓缸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)104.1液壓缸各元件的材料及連接配合方式104.2液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)114.3液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求114.413液壓缸主要尺寸的計(jì)算參考

4、資料附錄a附錄b15液壓系統(tǒng)原理圖液壓缸結(jié)構(gòu)圖第1章組合機(jī)床工況分析1.1工作負(fù)載分析工作負(fù)載即為切削阻力。1.計(jì)算切削阻力鑄鐵鉆孔時(shí)，其軸向切削力可用以下公式計(jì)算f = 25.5ds08 硬度式屮,d一鉆頭直徑(mm)s一每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)鉆c 13. 9mm的孔吋,主軸轉(zhuǎn)速® = 360廠/min ,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量® = 0.147伽/r,鉆c8. 5mm孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n2 = 550r/min ,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量5, = 0.096m / r,貝ij fc = 14x25.5qs：8 硬度 +2大25.5砂2叫更度“= 14x25.5xl3.9x0.147朋 x24o06

5、+ 2x25.5x8.5xo.o9608 x240%=30468n1.2阻力負(fù)載分析液壓缸驅(qū)動(dòng)工作部件時(shí)要克服機(jī)床導(dǎo)軌處的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌形狀、安放位 置及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 f& = ffi = ().15x 10000 = 1500n動(dòng)摩擦阻力fd = fd g = 0.08 x 10000/v = 800/v1.3慣性負(fù)載分析gav=ma =g/10000x7.59.8x0.25x60= 510.2n1-4工進(jìn)速度選擇 工進(jìn)速度v二比s二53mm/min1.5根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載（見表1-1）表1-1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工

6、況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載f/n液壓缸驅(qū)動(dòng)力f/久/n啟動(dòng)f7g15001666. 7正向加速1310.21455. 8快進(jìn)f = fq800888.9工進(jìn)f = fc“dg3130034777. 8快退800888.9注:表屮取液壓缸的機(jī)械效率 久尸0.91.6負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)值繪制，如圖所示。速度圖按已知數(shù)值vj = v2 = 7m/min >1, = 100mm , /2 = 50mm >快退行程人=z, +/2 = 150mm和工進(jìn)速度冬等繪制如圖。速度圖負(fù)載圖第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定2.1初定液壓缸工作壓力根據(jù)上述工況要求和動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)安排，應(yīng)采用液壓

7、缸為執(zhí)行元件。液壓缸 選用單桿式的，缸筒固定在床身上。曲于要求快進(jìn)與快退的速度相等，為減少液 壓泵的供油量，決定采用差動(dòng)型液壓缸。由工況分析屮可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù) 載力計(jì)算，選px =4mpaf a機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象， 液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，取背壓幾=6x105 pa,為使快進(jìn)快退速度相等，選用 a =2%，但由于油管中有壓降存在，有桿腔壓力大于有桿腔，估算時(shí)快進(jìn)取 ap = 7xl0'pd?？焱艘舶?=7x10%。2.2液壓缸尺寸的計(jì)算由式 f = pa - p2a2jcm 得31300、p10.9(40 -m 2 = 9

8、.4 x 10 3 m 2 x 105液壓缸直徑d取標(biāo)準(zhǔn)直徑d = 110/nm因?yàn)閍 =2人2,所以d« 80777777則，液壓缸有效面積a】=加芬=處11%(?加彳=95cm245cm2液床缸的流量計(jì)算:q進(jìn)=95x90x1。4 =0.855l/minq 快退=a2v = 45 x 7.5 x io-2 = 33.75l/min液壓缸工作腔壓力:工進(jìn)二f/久+短篤=3.95mpaa二二°叫=1.27 mpa根據(jù)上述d和d的值，可佔(zhàn)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力，流量和功率。如 下圖a-a,并據(jù)此會(huì)出工況圖a-baa液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率工作階段負(fù)載f

9、/%/n回油腔壓力p2! mpa工作腔壓力p21 mpa輸入流量ql/min輸入功率p/kw快進(jìn)888.91.550.7237.50.30工進(jìn)34777.80.63.950.8550.05快退888.90.71.2733.750.7737.533.750.855()t/s流量工況圖1.55().70.6t/s壓力工況圖0.770x)5t/s快退功率丁況圖液壓缸的工況圖第3章擬定液壓系統(tǒng)圖3.1選擇液壓回路1首先選擇調(diào)速冋路。由以上數(shù)據(jù)可得，這臺(tái)機(jī)床屬丁小功率，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小， 可采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了解決進(jìn)口節(jié)油調(diào)速冋路在鉆孔時(shí)的滑臺(tái)突然前沖現(xiàn)象, 回路上設(shè)置背壓閥。由于液壓系

10、統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方法，系統(tǒng)屮油液循環(huán)必然是開式的。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替的要求提供低壓大流 量和高壓小流量的油液。最大流量和最小流量之比約等于70,而快進(jìn)快退所需的時(shí)間比工進(jìn)所需時(shí)間 少的多，因此從提高工作效率，節(jié)省能量的角度看，采用單個(gè)定量泵是不合適的。 宜采用雙泵供油。由于快進(jìn)快退速度較大，為保證換向平穩(wěn)，且該系統(tǒng)采用差動(dòng)連接，采用三位 五通y型電液換向閥實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)換向，并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。為保證夾緊力可靠，且能單獨(dú)調(diào)節(jié)，在支路上串聯(lián)單向閥和減壓閥。為保證加 緊厚進(jìn)油缸才動(dòng)作，在加緊進(jìn)油缸裝一壓力繼電器，只有當(dāng)加緊里達(dá)到壓力繼電 器的調(diào)節(jié)壓力時(shí)，才發(fā)出信號，使進(jìn)油缸

11、油路的三位五通電液換向閥電磁鐵通電, 進(jìn)給缸才開始快進(jìn)。2擬定液壓系統(tǒng)圖根據(jù)上述分析和所擬定方案，將各回路合理的組合成為機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖 （如附圖）3.2液壓系統(tǒng)工作分析工件夾緊：電液換向閥處于中位狀態(tài)，液壓泵輸岀的壓力油進(jìn)入夾緊缸的左腔，右腔 回油，活塞桿向右移動(dòng)，將工件夾緊。夾緊后，液壓缸左腔的壓力升高，當(dāng)油壓 超過壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號指令使電磁鐵1ya通電，液壓 缸動(dòng)作。快速前進(jìn):電磁鐵1ya通電，電液換向閥左位接入系統(tǒng)，溢流閥7因系統(tǒng)壓力不高 仍處于關(guān)閉狀態(tài)，這吋液壓缸作差動(dòng)連接，液壓泵1輸出最大量。系統(tǒng)屮油液流 動(dòng)的情況為：進(jìn)油路：液壓泵1-單向閥10-換向閥2

12、 （左位）一行程閥3 （卜位）一 液壓缸右腔回汕路：液壓缸左腔一換向閥2-單向閥6-行程閥3-液壓缸右腔工進(jìn)階段：工進(jìn)在滑臺(tái)前進(jìn)到預(yù)定位置，描塊壓下行程閥3吋開始，這吋系統(tǒng)壓力升高, 溢流閥7打開，液壓泵單泵供油，系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：液壓泵1-單向閥10-換向閥2左位一調(diào)速閥4-液壓缸右腔回油路：液壓缸左腔一換向閥2 （左位）一單向閥6調(diào)速閥4 -液壓缸 右腔停留階段：停留在工進(jìn)行進(jìn)到碰上死擋塊不再前進(jìn)時(shí)開始，并在系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，壓 力繼電器14發(fā)岀信號后終止。快退階段：快退在壓力繼電器14發(fā)出信號后，電磁鐵1ya斷電、2ya通電時(shí)開始，油路 換向，系統(tǒng)屮油液的流動(dòng)情況為：進(jìn)油路

13、：液壓泵1-單向閥10-換向閥2 （右位）一液壓缸左腔冋油路：液壓缸右腔一左腔單向閥5-換向閥2 （右位）一油箱松開:松開在扌當(dāng)塊壓下終點(diǎn)開關(guān)時(shí)'3ya通電，夾緊缸松開。其油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：液壓泵1-減壓閥15-單向閥16-換向閥17 （右位）一夾 緊缸下腔回油路：夾緊缸上腔一單向閥18-換向閥17油箱停止停止在滑臺(tái)快速退冋到原位，扌肖塊壓下終點(diǎn)開關(guān)，電磁鐵2ya斷電、 換向閥2處于屮位，液壓泵卸荷，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。油路：液壓泵1-單向閥10-溢流閥7-油箱第4章液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1液壓缸各元件的材料及連接配合方式為滿足本題目中液壓系統(tǒng)快進(jìn)一工進(jìn)一快退的使用耍求，選用雙作用單桿活

14、 塞缸。1）液壓缸的組成：液壓缸的結(jié)構(gòu)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(gè)部分。2）液壓缸組件的連接方式：缸筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，也易 拆卸，故釆用法蘭連接，缸筒與缸底的連接形式也用法蘭連接?；钊麠U與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便 可靠?；钊麠U導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端 蓋、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。3）活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使 用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇0型的密封圈。4）液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動(dòng)

15、工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高, 則在達(dá)到行程終點(diǎn)吋，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī) 械碰撞。為防止此現(xiàn)彖的發(fā)牛，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。采用圓柱環(huán) 狀間隙節(jié)流緩沖裝置。5）液壓缸排氣裝置這里對液壓缸的要求高，故設(shè)置排氣裝置，使用放氣閥。6）密封裝置的選擇選0形密封圈，因?yàn)槠渚哂辛己玫拿芊庑阅?，且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng) 件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。4.2液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)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(fù)載。2）考慮到液壓缸冇不同行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題， 缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有

16、相應(yīng)措施。3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固 定方式，但液壓缸貝能一端定位。4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能 做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。4.3液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1）缸體材料-一灰鑄鐵：ht200,ht350。粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為r = 0.2 0.4則技術(shù)要求：3內(nèi)徑用ii8-ii9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6h精度2）缸蓋材料-35鋼粗糙度導(dǎo)向表面粗糙度為r（l =0.8 1.6如技術(shù)要求：同軸度不大于0.03“?？分析： 缸休組件有與活塞組件構(gòu)成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組 件耍有足

17、夠的強(qiáng)度，較高的表而精度，以承受活塞頻繁的往復(fù)摩擦，保證 活塞密封件的可靠密封，缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料與工作 壓力有關(guān)，當(dāng)工作壓力p<10mpa時(shí)使用鑄鐵，當(dāng)工作壓力10mpa>p<20mpa 時(shí)使用鑄剛或鍛剛，木題口屮工作壓力的最大值為3. 98mpa,故選用鑄鐵 缸筒。缸蓋的材料常用35號，40鋼號鍛件，或zg 270-500. zg310-570及 ht250. ht 300等灰鑄鐵。3）活塞材料-灰鑄鐵：ht300粗糙度-一活塞外圓柱粗糙度心=0.8技術(shù)耍求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞 桿的配合可取h8o4）活塞桿材料-實(shí)心：45

18、鋼，調(diào)質(zhì)處理，粗糙度桿外圓柱粗糙度為出=0.4 0.8/zm技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025hrcb活塞與導(dǎo)向套用h8/7的配合，與活塞的連接可用/78/h8分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，連接件等?；钊麠U是液壓 傳力的主要零件，由于液壓缸被用于不同的條件，因此耍求活塞桿能經(jīng)受 壓縮，拉伸，彎曲，振動(dòng)，沖擊等載荷作用，還必須具有耐磨，耐腐蝕性能，故活塞桿 材料可用35號鋼，45號鋼或無縫鋼管做成實(shí)心桿或空心桿，為提高耐磨 和防銹能力，可在活塞桿表而鍍鋸并拋光，活塞材料通常采用鋼.耐濟(jì)鑄 鐵，有時(shí)也用黃銅或鋁合金。5）導(dǎo)向套材料一-青銅，球墨鑄鐵粗糙度-一導(dǎo)向表面粗糙度為ra = o.8/z/7技術(shù)

19、要求：a導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑d內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半分析：導(dǎo)向套按材料分為金屬型和非金屬型兩種，金屬型一般選用摩 擦系數(shù)小耐磨好的青銅材料制造，非金屈型導(dǎo)向套可采用塑料，聚四氟乙 烯或聚三氟乙烯等材料制作。4.4液壓缸主要尺寸的計(jì)算液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑d,活塞桿直徑d,液壓缸筒的長度l,1）液壓缸內(nèi)徑d的計(jì)算，根據(jù)最大負(fù)載和選取的工作壓力來確定內(nèi)徑d-110mm,2）活塞桿直徑d的計(jì)算在前面的計(jì)算中己經(jīng)確定d=80 mm,3）液壓缸筒長度l的計(jì)算液壓缸筒長度l由活塞最大行程1,活塞寬度b,活塞桿導(dǎo)向長度h和有 特殊要求的其他長度確定。查手冊選取活塞行程l=250 mm,活塞寬度b= （0. 61.0） d,選b=88 mm, 導(dǎo)向套長度h二（0. 61.0） d,選h二0.8 d二64 m