汽車變速箱箱體孔系鏜孔專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)

1、一、課程設(shè)計(jì)題目與其設(shè)計(jì)要求1二、系統(tǒng)工況分析與方案選擇1三、液壓元件的計(jì)算與產(chǎn)品選擇4四、主要部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析與強(qiáng)度校核計(jì)算8五、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算10六、課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單小結(jié)15七、參考文獻(xiàn)15一、液壓設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車變速箱箱體孔系鯉孔專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。要求該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)要完成的工作循環(huán)是：火具夾緊工件T工作臺(tái)快進(jìn)T工作臺(tái)1工進(jìn)T工作臺(tái)2工進(jìn)T終點(diǎn)停留T工作臺(tái)快退T工作臺(tái)起點(diǎn)停止T夾具松開工件。該組合機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的重量(含工作臺(tái)的多軸箱等部件)為20000N,快進(jìn)、快退速度為6m/min,1工進(jìn)的速度為8001000mm/min,2工進(jìn)的速度為600800mm/min,工作

2、臺(tái)的導(dǎo)軌采用山型一平面型組合導(dǎo)軌支撐方式；火具火緊缸的行程為25mm。夾緊力在2000014000之間可調(diào)，夾緊時(shí)間不大丁1秒鐘。二、系統(tǒng)工況分析與方案選擇1.工況分析根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖1-1所示。計(jì)算各階段的外負(fù)載，如下：液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即F=F+Ff+Fa(1-1)式中F工作負(fù)載，對(duì)丁金屆鉆鯉專用機(jī)床，既為工進(jìn)時(shí)的最大軸向切削力，為20000N;Fa運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；Ff一導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力阻力，對(duì)丁平導(dǎo)軌Ff可由下式求得Ff=f(G+FRn)；G運(yùn)動(dòng)部件重力；FRn垂直丁導(dǎo)軌的工作負(fù)載，本設(shè)計(jì)中為零

3、；f一導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，在本設(shè)計(jì)中取靜摩擦系數(shù)為0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。則求得Ffs=0.2X20000N=4000N(1-2)Ffa=0.120000N=2000N上式中Ffs為經(jīng)摩擦阻力,Ffa為東摩擦阻力。iaFa式中g(shù)一重力加速度;At一加速或減速時(shí)間，一般At=0.010.5s取:t=0.1s。A。一At時(shí)間內(nèi)的速度變化量。F20000a在本設(shè)計(jì)中6N=4082N9.80.160根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載(見表1-1)，并畫出如圖1-2所示的負(fù)載循環(huán)圖。6422003505002200082302000工作循環(huán)外負(fù)載F(N)工作循環(huán)外負(fù)載F(N)啟動(dòng)、加速F=Ffs

4、+Fa8230N工進(jìn)F=Ffa+%22000N快進(jìn)F=Ffa2000N快退F=Ffa2000N圖1-2負(fù)載循環(huán)圖圖1-1速度循環(huán)圖表1-1工作循環(huán)各階段的外負(fù)載2.擬定液壓系統(tǒng)原理圖(1) 確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或者變量泵供油。本設(shè)計(jì)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。(2) 夾緊回路的選擇采用二位四通電磁閥來控制火緊缸夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，應(yīng)采用進(jìn)油路裝個(gè)單向閥保壓夾緊方式。為了實(shí)現(xiàn)夾緊力的大小可調(diào)和保持夾緊力的穩(wěn)定，在該回路中裝有減壓閥。并采用壓

5、力繼電器對(duì)工進(jìn)主油路電磁閥發(fā)出信號(hào)，使工進(jìn)缶工動(dòng)作。圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖(4)調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)鉆鯉類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定技術(shù)要求的特點(diǎn)，采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。(5)速度換接方式的選擇本設(shè)計(jì)采用電磁閥的快慢速度換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程方便，閥的安裝也容易。最后把所選擇的液壓回路組合起來，既可組成圖13所示的液壓系統(tǒng)原理圖。三、液壓元件的計(jì)算與產(chǎn)品選擇(1) 液壓缸主

6、要尺寸的確定。1) 工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及其機(jī)器的類型來初步確定，參閱表2-1取液壓缸工作壓力為3MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為23000N,按表2-2可取P2為0.5MPa,吐頃為0.95,按表2-3,取d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式4F(2-3)可得D=42200053.14乂40勺0尺0.95乂14V-0-721m=10.04本設(shè)計(jì)中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積，既A=：D2d2=-102-72cm2=40cm2由式（2-4）得最小有效面積minqmin_0.05103min10cm

7、2=5cm因?yàn)闈M足AAmin，故液壓缸能達(dá)到所需低速。3）計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量222.3q快進(jìn)d?？爝M(jìn)乂（7乂10）x6m/min23.04L/minq2工進(jìn)：223.Dv)2x進(jìn)一k0.10.7m/min5.495L/min44q1工進(jìn)223Di工進(jìn)=x0.1乂0.9m/min7.065L/min44q快退=(D2d2k快退=一乂(0.12_0.072)x6m3/min=24L/min44q夾=:-D2夾=蘭k0.12K30x10J3x60m3/min=14.13L/min44（2）確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格1）泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失

8、，所以泵的工作壓力為Pp=Pi+P式中Pp液壓泵最大工作壓力;Pi執(zhí)行元件最大工作壓;瓦Ap進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.20.5MPa,復(fù)雜系統(tǒng)取0.51.5MPa,本設(shè)計(jì)取0.5MPa。Pp=Pi+p=30.5MPa=3.5MPa上述計(jì)算所得的Pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過度階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力Pn應(yīng)滿足Pn芝（1.251.6）Pp。中低壓系統(tǒng)取最小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本設(shè)計(jì)中Pn=1.25Pp=4.4MPa。2）泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為qp-kLqmax式中qP液壓泵的

9、最大流量；伐qma-一同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。2系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=1.11.3,本設(shè)計(jì)取=1.2。qPNkL伐qmax=1.2x24L/min=28.8L/min3）選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的Pp和qP,查找相關(guān)手冊(cè)，選用YBX-25限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量qo=25Ml/r,泵的額定壓力Pn=6.3MPa,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速nH=1450r/min,容積效率為n七=0.88,總效率=0.7。4）與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由丁在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減少，泵的效率急劇下降，

10、一般當(dāng)流量在0.21L/min范圍內(nèi)時(shí)，可取n=0.030.14。同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即(1-6)PBqpn式中Pn所選電動(dòng)機(jī)額定功率；PB限壓式變量泵的限壓力；qP壓力為Pb時(shí)，泵的輸出流量。首先計(jì)算快進(jìn)的功率，快進(jìn)的外負(fù)載為3000N,進(jìn)油路的壓力損失定為0.3MPa,由式（1-4）可得-20006Pp=x10+0.3MPa=0.82MPa-x0.072Amin穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin=冬=跟=0.83cmVmin60故可以滿足最小穩(wěn)定速度的要求。(3) 液壓缶工壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)

11、算jG+0.4Py1仲l.3Py-1一100,J110+0.4X3.5X1.25dI2110-1M3.5x1.25=1.75mm(4) 故即可求出缸體的外徑DND+28=100+2乂1.75=103.5mm根據(jù)無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)選取D=120mm液壓缸工作行程的確定(5) 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2-6中的系列尺寸可選得進(jìn)給液壓缸工作行程H=500mm位蓋厚度的確定選取無孔的平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求用下面公式進(jìn)行近似計(jì)算t-.433D2、得t芝0.433一100J351.25=8.64mm故取t=35mm110(6) 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿

12、足以下要求H芝支+；故可得夾緊缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度500,75mm。202活塞的寬度B一般由公式B=(0.61.0)D得進(jìn)給缸活塞寬度B=0.8X100=80mm；當(dāng)液壓缸內(nèi)徑D80mm時(shí)，活塞桿滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度=(7) (0.61.0)d故L=0.863=50.4mm；缸體長(zhǎng)度的確定一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大丁內(nèi)徑的2030倍，即缸體長(zhǎng)度L100x25=2500mm根據(jù)該液壓系統(tǒng)最大行程并考慮活塞的寬度選取L=590mm(8) 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算由丁該進(jìn)給液壓缸支承長(zhǎng)度LB=50013xd=13x63=819mm故不須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性和進(jìn)行驗(yàn)算。五、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)勁均

13、為14mm,各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=1.7m,AC=0.3m,AD=1.7m,DE=2m。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15也時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度曰=150cst=1.5cm2/s，油的密度P=920kg/m3。1. 壓力損失的驗(yàn)算1)工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為1m/min,進(jìn)給時(shí)的最大流量為7.065L/min,則液壓油在管內(nèi)流速u為-q1=7d4-347.065102cm/min=150cm/s3.1412Re11d管道流動(dòng)雷諾系數(shù)Re1為1501.4=1401.5Re110圣冏=0.22KW60此時(shí)的功率損失為P=P輸入-P輸出=0.63-

14、0.22KW=0.41KW當(dāng)u=100cm/min時(shí)，q=7.065Lmin，總效率皿=0.7,貝U6.37.065P輸入=KW=0.54KW60乂0.7100/項(xiàng)P輸入=氏=22000勺0亳x10KW=0.37KW60P=P輸入一P輸出=0.540.37KW=0.13KW可見在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為02.28KW,發(fā)熱量最大。假設(shè)系統(tǒng)的散熱狀況一般，取K=10X10KW/(cm2=C),油箱的散熱面積AA=0.0653V2=0.0653.1602m2=1.92m2系統(tǒng)的溫升為p0.41i=;C=21.4CKA1010*1.92驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)六、課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單小結(jié)通過對(duì)本學(xué)期的液壓課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握，同時(shí)也提高對(duì)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)思想認(rèn)識(shí)，并能比較熟練地運(yùn)用CA成進(jìn)行繪圖;在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程中通過廣泛地查找有關(guān)資料和熟練運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，為今后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)；同時(shí)也感謝老師和同學(xué)對(duì)我的指導(dǎo)。七、參考文獻(xiàn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)/楊培元，朱福元主編.一一北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.12機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè)/蔡春源主編中北京：機(jī)械工業(yè)出版社東北大學(xué)出版社，1997.11. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.液壓控制/成大先主編一一化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1210m根據(jù)表