液压传动课程设计-小型液压机液压系统设计14组

1、11级液压传动课程设计l 重庆大学11级液压传动课程设计（说明书）课题22：小型液压机液压系统设计14组学 生：组内任务：进行工况的分析，设计液压系统并绘制原理图小 组：指导教师：专业班级：2011级机械电子工程3班重庆大学机械学院二O一四年六月目录摘 要- 1 -1.工况分析及大致方案的拟定- 2 -1.1前言（设计任务书）- 2 -1.1.1课程设计的目的- 2 -1.1.2 课程设计题目- 2 -1.1.3课程设计主要内容- 3 -1.1.4任务分配- 3 -1.2液压机的工作特性- 4 -1.3 液压系统的工况分析及计算- 4 -1.3.1 确定执行元件的形式- 4 -1.3.2主缸及夹紧缸的运动分析- 4 -1.3.3负载分析- 7 -1.3.4液压缸主要参数的确定- 8 -1.3.5液压系统的拟定- 10 -2.计算和选择液压件- 13 -2.1确定液压泵的规格和电动机功率- 13 -2.1.1计算液压泵的最大工作压力pp1、pp2- 13 -2.1.2确定泵的流量qp- 13 -2.1.3选择液压泵的规格型号- 13 -2.1.4选择电动机的功率、转速和型号- 14 -2

2、.2阀类元件及辅助元件的选择- 14 -2.3油管的选择- 15 -2.4确定油箱容量- 15 -3.液压缸设计- 16 -3.1 液压缸的选择- 16 -3.1.1缸筒和缸盖组件- 16 -3.1.2排气装置- 17 -3.2活塞及活塞杆组件- 18 -3.2.1 确定活塞及活塞杆的连接形式- 18 -3.2.2 选择活塞及活塞杆的材料- 18 -3.2.3 活塞与缸筒的密封结构- 18 -3.2.4 活塞杆的结构- 19 -3.2.5活塞杆的强度校核- 19 -3.2.6 活塞杆的导向、密封和防尘- 19 -3.2.7活塞- 20 -3.2.8缓冲装置- 20 -3.3 缸体长度的确定- 21 -4. 液压系统性能的验算- 21 -4.1 液压系统压力损失- 22 -4.2 液压系统的发热温升计算- 25 -5.主油缸的装配图绘制与选型- 26 -5.1绘制主油缸装配图- 26 -5.2选型：- 27 -结束心得- 31 -参 考 文 献- 1 -11级液压传动课程设计 11机电03班20112964摘 要液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺

3、的机器。液压机作为一种通用的无削成型加工设备，其工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工的。液压机一般由本机（主机）、动力系统及液压系统三部分组成。而液压系统则是以油液作为工作介质，利用油液的压力能并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置。一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。本说明书主要用于说明根据工作进程和一些工作要求设计出的小型液压机的液压系统，包含设计构思，工作原理和过程分析，相关参数计算，元件选型和系统验算等，并以说明书、原理图和主油缸装配图的方式将最终结果表现出来。关键词：液压机，元件选型，原理图，装配图，液压系统设计 1.工况分析及大致方案的拟定1.1前言（设计任务书）1.1.1课程设计的目的液压传动与控制课程设计是机械电子工程专业学生在学完流体传动与控制以及其他有关课程，并经过生产实习后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。

4、同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；掌握系统方案设计的一般方法；正确表达设计思想的方法和能力；综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.1.2 课程设计题目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。设计参数见下表。其中：工作台液压缸负载力（KN）FL=20夹紧液压缸负载力（KN）Fc=5.8工作台液压缸移动件重力（KN）G=2.0夹紧液压缸负移动件重力（N）Gc=65工作台快进、快退速度（m/min）V1=V3=5.8紧液压缸行程（mm）LC=10工作台工进速度（mm/min）V2=40紧液压缸运动时间（S）tc=2工作台液压缸快进行程（mm）L1=280轨面静摩擦系数s=0.2工作台液压缸工进行程（mm）L2=70轨面动摩擦系数d=0.1工作台启动时间（S）t=0.51.1.3课程设计主要内容查阅文献，了解并熟悉设计工况；确定液压系统及主油缸的主要参数；绘制系统原理图；计算选择各液压元件；验算系统性能；绘制主液压缸装配图；编制技术文件，撰

5、写课程设计说明书；1.1.4任务分配姜文雷：进行工况分析，绘制负载循环图、速度循环图，设计液压系统，并绘制原理图，动作顺序表；黄德荣：计算除主油缸外液压系统各元件的相关参数，根据技术手册等相关资料进行选型；赵兴平：根据液压系统及所选元器件的参数对液压系统性能验算陈根及郭潘：由于关于液压缸的工作量比较大，故由两人合作，计算主液压缸相关参数，根据技术手册等相关资料进行选型；绘制主液压缸装配图，选择零件型号及装配。注：计算说明书由所有成员合作完成。1.2液压机的工作特性一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。液压机采用液压系统传动方式的优点有：液压传动装置体积小、结构紧凑、布置灵活；易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护和保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化等等。液压机作为一种通用的无削成型加工设备，其工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工的。其工作特点之一是动力传动为“ 柔性”传动, 不象机械加工设备一样动力传动系统复杂, 这种驱动原理避免

6、了机器过载的情况1.3 液压系统的工况分析及计算1.3.1 确定执行元件的形式液压机采用为立式布置，工作台做直线往复运动，往返速度相同；在工作中需要加紧工件，因此还需一个夹紧缸加紧工件；单杆双作用活塞式液压缸 , 是液压系统中作往复运动的执行机构，具有结构简单，工作可靠，装拆方便，易于维修，且连接方式多样等特点，能够满足一般小型液压机的运动要求。故在本次设计中工作缸及加紧缸均可可选缸筒固定的单杆双作用活塞液压缸（取缸的机械效率m=0.94），作为执行元件驱动部分。1.3.2主缸及夹紧缸的运动分析根据已知参数对运动过程进行进行计算，其计算结果见下：1.夹紧缸加紧运动时间：tc=2s2.工作缸启动时间：t=0.5s3.工作缸快进时间 已知：工作台快进速度 V1=5.8m/min；工作台液压缸快进行程 L1=280mm 所以，工作台快进时间为 t快=L1V1=2.897s4.工作台共进时间：已知：工作台工进速度 V2=40mm/min；工作台液压缸工进行程 L2=70mm 所以，工作台快进时间为 t工=L2V2=105s5.工作台快退时间：已知：工作台快退速度 V3=45.8m/min；工作

7、台液压缸工进行程 L3=L1+L2=70+280=350mm 所以，工作台快进时间为 t退=L3V3=3.621s则主缸与夹紧缸的理想运动阶段图如下主缸工作循环图如下：加紧缸工作图如下：主缸位移循环图,速度图及速度循环图如下1.3.3负载分析(1)工作缸工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：Fg=20KN 摩擦负载 静摩擦阻力： =0.22000=400N 动摩擦阻力： =0.12000=200N 惯性负载 其中：g重力加速度；g=9.81m/s2v速度变化量（m/s2）；v=0.0967t为启动或制动时间（s）；t=0.5s所以 则各阶段的外载荷FW为：启动：FW=Fg+Ff+Fa=0+400=400N加速：FW=Fg+Ff+Fa=0+200+39.41=239.41N快速进给：FW=Fg+Ff=0+200=200N共进：FW=Fg+Ff=20000+200=20200N快退：FW=Fg+Ff=0+200=200N制动：FW=Fg+Ff-Fa=0+200-39.41=160.59N除外载荷外，作用于活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力，Fm由于各种缸的密封材质和密封方式不同，密

8、封阻力难以精确计算，一般估算为：Fm=(1-m）F式中：m液压缸的机械效率，取0.94。 F=FWm则载荷F各阶段为：启动；F=400/0.94=425.53N加速：F=239.41/0.94=254.70N快速进给：F=200/0.94=212.77N工进：F=20200/0.94=21489.36N快退：F=200/0.94=212.77N制动：F=160.59/0.94=170.83N则负载循环图如下：400212.77(2)夹紧缸惯性力和摩擦力可以忽略不计，则为负载FW=G+FC=5800+65=5865N 则工作时负载为：F=FWm=5862/0.94=6239.36N1.3.4液压缸主要参数的确定(1)工作缸初选液压缸的工作压力由液压缸的最大推力为21489.31N，去文献3表9-1查出，当负推力为（23）104N时，工作压力可选为（30-40）105pa，根据文献3表9-2应选（30-50）105pa，今初选缸的工作压力为p1=3.5Mpa。计算液压缸的尺寸由于是组合机床，为了使共进完毕后不致前冲，在回油路上要装背压阀或采用回油节流调速，按文献3表9-3选定背压为p2=0.8Mpa。，由负载循环图可知，最大负载在工作进给阶段，采用无杆腔进油，而且去d=0.7D(即A1=A2),以便采用差动连接时，快进与快退的速度相等，因此液压缸的受力平衡式为1A1=P2A2+F(其中A1=A2)A1=F1-P22=21489.36(35-82)105=6.93210-3m2D=4A1=46.93210-3=0.094m按标准取D=10cm,则d=0.7D=7cm。液压缸无杆腔和有杆腔的实际有效面积A1、A2为A1=D24=1024=78.54cm2A2=4D2-d2=4102-72=39.27cm2计算液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的实际值如下表工况负数/N液压缸计算公式回油腔压力p2

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