液压传动课程设计

液压传动课程设计说明书 设计题目：半自动液压专用铣床液压系统 工程技术系机械设计制造及其自动化 4 班 设计者 指导教师 2016 年 12 月 1 日 摘要 液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容， 包括明确设计要求进行 工况分析、确定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件以 及验算液压系统性能等。现以半自动液压专用铣床液压系统为例，介绍液压系统 的设计计算方法。 设计一台多用途大台面液压机液压系统，适用于可塑材料的压 制工艺，如冲压、弯曲翻边、落板拉伸等。要求该机的控制方式：用按钮集中控 制，可实现调整，手动和半自动，自动控制。要求该机的工作压力、压制速度、 空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺要求进行调整。主缸工作循环为： 快降、工作行程、保压、回程、空悬。顶出缸工作循环为：顶出、顶出回程（或 浮动压边） 。 关键字：液压; 快进; 工进; 快退 前言 本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课， 是在完成 《液压与 气压传动》 课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。 本课程的学习目的在于使学生综 合运用《液压与气压传动》课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识， 进行液压传动 的设计实践， 使理论知识和生产实际知识紧密结合起来， 从而使这些知识得到进一步的巩固、 加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好 的基础。 (1) 液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可 以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求 精。 (2) 液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启 发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查， 学生必须发挥主观能动性，积 极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。 (3) 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利 用已有资料可以避免许多重复工作， 加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。 另外任 何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件， 因而不能盲目地抄袭资料， 必须 具体分析，创造性地设计。 (4) 应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。 液压传动课程设计一般包括以下内容： (1) 明确设计要求进行工况分析； (2) 确定液压系统主要参数； (3) 拟定液压系统原理图； (4) 计算和选择液压件； (5) 验算液压系统性能； (6) 结构设计及绘制零部件工作图； (7) 编制技术文件。 1 设计要求及工况分析 设计要求 设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床， 工作循环： 手工上料— 自动夹紧—工作台快进—铣削进给—工作台快退—夹具松开—手工卸料。 要求设计的动力滑台实现的工作循环是： 快进—工进—快退—停止。 主要性能参数与性 能要求如下：工作台液压缸负载力F L  3KN；夹紧液压缸负载力F C  4.5KN；工作台 液压缸移动件重力G 1.5KN； 夹紧液压缸负移动件重力 退速度 G C 60KN；工作台快进、快 vv 13 5.5m/min；工作台工进速度v 2 35mm/min；夹紧液压缸行程 L c 15mm； 夹紧液压缸运动时间t c 1s；工作台液压缸快进行程L 1  220mm；工作 台液压缸工进行程 L 2  80mm；导轨面静摩擦系数  s  0.2；导轨面动摩擦系数  d  0.1；工作台启动时间D t  0.5s；液压系统执行元件选为液压缸。 负载与运动分析 (1) 工作负载:工作负载即为切削阻力F L  3000N。 (2) 摩擦负载:摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 动摩擦阻力 F F fs   G  0.21500 300N s fd   G  0.11500 150N d (3) 惯性负载 F i  G 1500 0.1  76N gt9.80.2 (4) 运动时间 快进t  L v 1 1 1 220103  9.6s 5.5/60 80103 137s 35/(601000) 2 工进t  L v 2 2 2  快退t  L L v 1 3 3 (22080)103 3.3s 5.5/60 设液压缸的机械效率 η cm=，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。 表 1液压缸各阶段的负载和推力 推力 工况负载组成液压缸负载 F/N F 0  F // N cm 启动 F fs 330 226 150 48270 540 408 270 600 453 300 53633 600 453 300 加速 F F F fd F i fd 快进 F fd 工进 F L fs 反向启动 F fd 加速 F i fd 快退 F 2 确定液压系统主要参数 初选液压缸工作压力 所设计的动力滑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 p  5MPa。 1 计算液压缸主要尺寸 鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸 （A1=2A2） ，快进时液压缸差动连接。工进时为防止铣削时负载突然消失发生前冲现象，液 压缸的回油腔应有背压，参考表4选此背压为 p2=。 表 2 按负载选择工作压力 负载/ KN50 工作压力/MPa~1~2~33~44~5≥5 表 3 各种机械常用的系统工作压力 机 床 机械类型 农业机械 小型工程机械 磨床组合机床龙门刨床拉床建筑机械 液压凿岩机 工作压力/MPa~23~52~88~1010~18 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 20~32 表 4 执行元件背压力 系统类型 简单系统或轻载节流调速系统 回油路带调速阀的系统 回油路设置有背压阀的系统 用补油泵的闭式回路 回油路较复杂的工程机械 回油路较短且直接回油 背压力/MPa ~ ~ ~ ~ ~3 可忽略不计 表 5 按工作压力选取 d/D 工作压力/MPa d/D ≤ ~ ~ ~ ≥ 表 6 按速比要求确定 d/D  2/1 d/D 2 由式 p 1 A 1  p 2 A 2  F  得 cm A 1  F  (p cm1 p )2  2 48270 11.4103m2 0.6 0.9(5)106 2 则活塞直径D  4A 1   411.4103  120mm 参考表 5及表 6，得d  0.6D  72mm，圆整后取标准数值得D 120mm，d  70mm。 由此求得液压缸两腔的实际有效面积为 A 1 D2 4  1202 4 1102m2 A 2  (D2d2) 4  (1202702) 4  7.5103m2 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， 如表 7 所列，由此绘制的液压缸工况图如图2 所示。 表 7液压缸在各阶段的压力、流量