完整版液压传动毕业课程设计.docx
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完整版液压传动毕业课程设计
起重运输机械设计与制造专业
《液压传动》课程设计说明书
班级：
起机102班
姓名：
郭旭
目录
第一章组合机床的工况分析……………………………………2
第二章液压缸主要参数的确定………………………………5
第三章拟定液压系统图………………………………………7
第四章液压元件的选择………………………………………10
第五章液压缸的结构设计……………………………………12
致谢……………………………………………………………19
设计心得………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………21
附录A…………………………………………液压系统原理图
附录B……………………………………………液压缸装配图
一、液压传动课程设计的目的
1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。
2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。
3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。
4、提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PROE等）进行实际工程设计的能力。
二、液压课程设计题目（选第三组数据）
题目
（一）设计一台卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统，要求完成如下的动作循环：
夹紧——快进——工进——死挡铁停留——快退——松开——原位停止；机床有16个主轴，钻削加工￠13.9mm的孔14个，￠8.5mm的孔2个，工件材料为铸铁，硬度HB240。
动力滑台采用平导轨，工进速度要求无级调速，如用高速刚钻头进行加工，其他参数如下表所示。
数
参据
数
数据
I
II
III√
IV
V
运动部件自重（N）
9810
10000
9990
9500
11000
快进快退速度（mmin）
7
7.5
6.5
7.8
8
快进行程（mm）
100
120
110
95
120
工进行程（mm）
50
60
65
70
60
工进速度（mmmin）
30~90
30~90
30~90
30~90
30~90
静摩擦系数fg
0.2
0.15
0.2
0.18
0.15
动摩擦系数fd
0.1
0.08
0.09
0.12
0.14
启动制动时间t（s）
0.2
0.25
0.21
0.23
0.3
试完成以下工作：
1、进行工况分析，绘制工况图。
2、拟定液压系统原理图（A3）。
3、计算液压系统，选择标准液压元件。
4、绘制液压缸装配图（A2）。
5、编写液压课程设计说明书。
机床加工示意图如下：
图1卧式动力滑台加工示意图
第一章组合机床工况分析
1.1工作负载分析
工作负载即为切削阻力。
1、计算切削阻力铸铁钻孔时，其轴向切削力可用以下公式计算
式中，D—钻头直径（mm）S—每转进给量（mmr）
钻¢13.9mm的孔时，主轴转速，每转进给量,钻¢8.5mm孔时，主轴转速，每转进给量
则
1.2惯性负载分析
1.3阻力负载分析
摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：
静摩擦阻力
动摩擦阻力
1.4工进速度选择
工进速度取工进时的最大速度90mmmin
1.5运动时间
快进
工进
快退
1.6运动分析
设液压缸的机械效率ηcm=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。
表1液压缸各工作阶段负载的计算
工况
计算公式
液压缸负载FN
液压缸驱动力FηcmN
快进
启动
1998
2220
加速
1482.9
1583
恒速
899
1000
工进
31399
34887.8
快退
启动
1998
2220
加速
1482.9
1583
恒速
899
1000
制动
373.1
414.6
1.7根据上述数据绘液压缸V-t与F-t图
速度图
负载图
第二章液压缸主要参数的确定
2.1初定液压缸工作压力
由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据课本表9-1，选,本机床为钻镗孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，根据参考资料液压传动与设计取背压，为使快进快退速度相等，选用差动油缸，并减小液压泵流量，假定快进、快退的回油压力损失为。
2.2液压缸尺寸的计算
由式得
液压缸直径
取标准直径
因为，所以
则，液压缸有效面积
差动连接时，快进时必须大于2,取差值为0.5Mpa
由前面设计知道，缸内径D=110mm,活塞杆直径d=80mm，缸的行程为110+65=175mm，
缸筒厚度pyD2[]，式中：
无缝钢管[]=110Mpa，py=1.5p；
p为设计时工作压力的大小
则3mm，取为=5mm。
所以缸筒外径标D1=D+2=120mm。
缸底厚度，若取系统泄漏系数K=1.2，则两泵的总流量为
最小流量在工进时，其值为0.855Lmin，取K=1.2
则
为保证工进时系统压力比较稳定，应该考虑溢流阀有一定的最小溢流量，取最小溢流量为2Lmin，所以高压小流量液压泵的流量规格最小应为3。
03Lmin。
根据压力和流量的数值查阅产品样本，本方案确定选用YB-D324型双联叶片泵。
（3）选择电动机
系统最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算
式中——泵的总效率，取。
根据以上计算结果，査电动机产品目录，选Y112M-6型异步电动机，转速为1000rmin，功率为2.2kw。
4.2阀类元件及辅助元件的选择
根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）
序号
元件名称
通过最大流量（Lmin）
规格
型号
公称流量（Lmin）
公称压力Mpa
1
双联叶片泵
-
YB-D504
324
10
2
三位五通电液换向阀
76
35DY-100B
100
6.3
3
行程阀
76
22C-100BH
100
6.3
4
调速阀
<1
Q-D6B-3
0.05~3
10
5
单向阀
76
A-F20D
100
20
6
单向阀
32
A-F10D
40
20
7
液控顺序阀
32
XY-63B
63
6.3
8
背压阀
<1
P-D6B
20
0.3~1.6
9
溢流阀
3.5
Y-D6B
20
10
10
单向阀
32
A-F10D
40
20
11
滤油器
50
XU-50×100
50
2.5
12
压力表开关
-
KF3-E3B
-
10
13
单向阀
76
A-F20D
100
20
14
压力继电器
-
DP-63B
-
10
4.3油管的选择
（1）油管类型的选择系统的工作压力在6.5Mpa以下，为了便于装配，使用软管油路。
（2）油管尺寸的确定吸油管
式中q为通过油管的最大流量
V液体在管内的最大允许速度，一般对吸油管取0.5-1.5ms，回油管取1.5-2.5ms，压油管取2.5--5ms。
代入数据后，查手册吸油管选用50×2.5（外径50mm，内径2.5mm）的10号冷拔无缝钢管。
压油管，回油管分别选用2.2×1.6，28×1.6的10号冷拔无缝钢管。
（3）油管壁厚
4.4油箱容量的确定
油箱容量可按经验公式估算，取
4
63.
10
25
40
63
100
160
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
3150
4000
5000
6300
第五章液压缸的结构设计
液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。
5.1基本机构设计
1）液压缸的组成：
液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。
2）液压缸组件的连接方式：
缸筒与缸盖的连接形式，因法兰连接结构简单，容易加工，也易拆卸，故采用法兰连接，缸筒与缸底的连接形式也用法兰连接。
活塞杆与活塞的连接方式选用螺纹连接，其结构简单，安装方便可靠。
活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。
3）活塞及活塞杆处密封圈的选用
活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择O型的密封圈。
4）液压缸的缓冲装置
液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。
为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。
常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。
5）液压缸排气装置
对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。
6）密封装置的选择
选0形密封圈，因为其具有良好的密封性能，且结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜等优点。
5.2液压缸设计需要注意的事项
1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。
2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。
3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。
4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。
5.3液压缸主要零件的材料和技术要求
1）缸体
材料---无缝钢管；灰铸铁:
HT200,HT350;铸钢：
ZG25,ZG45
本缸体选用无缝钢管
粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为
2）活塞
材料---灰铸铁：
HT150,HT200，耐磨铸铁或球墨铸铁
粗糙度---活塞外圆柱粗糙度
3）活塞杆
材料---实心：
35钢，45钢；空心：
35钢，45钢无缝钢管
粗糙度---杆外圆柱粗糙度为
4）缸盖
材料---35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁
粗糙度---导向表面粗糙度为
技术要求：
同轴度不大于
5.4液压缸主要尺寸的计算
液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D，活塞杆直径d，液压缸筒的长度L，
1）液压缸内径D的计算，
根据最大负载和选取的工作压力来确定内径D=110mm，
2）活塞杆直径d的计算
在前面的计算中已经确定d=80mm，
3）液压缸筒长度L的计算
液压缸筒长度L由活塞最大行程l，活塞宽度B，活塞杆导向长度H和有特殊要求的其他长度确定。
查手册选取活塞行程L=250mm，活塞宽度B=（0.6—1.0）d，选B=88mm，导向套长度H=（0.6—1.0）d，选H=0.8d=64mm，且液压缸筒长度不超过内径110mm的20倍，综上所述，得液压缸筒长度L=450mm。
6）液压缸参数的计算
液压缸的结构参数，主要包括缸筒壁厚，油口直径，缸底厚度
1）壁厚的计算
查表取缸筒外径为133mm，则壁厚=mm
2）液压缸油口直径在计算
设定液压缸油口液流速度为1.0mmin
则液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度V和油口最高液流速度Vo=而定
Do=0.13DDo————液压缸油口直径
=0.13X0.11D————液压缸内径
=40mmV————液压缸最高输出速度
Vo————油口液流速度
7）缸头厚度计算
由于在液压缸缸头上有活塞杆导向孔，因此其厚度的计算方法与缸底有所不同，这里选用螺钉联结法兰式缸头。
H=F=+（d-）q
F————法兰受力总和（N）q————附加密封压力（pa）
————螺钉孔分布圆直径（m）————密封环平均直径（m）【】————法兰材料许用应力（pa）d————密封环内径（m）
————密封环外径（m）P————系统工作压力（pa）
选取d=90mm=100mm=110mm=130mmP=3.98Mpaq=0.5Mpa
将数据代入式中，求得h=28mm
（1）缸体与缸盖的连接形式，主要有焊接、螺纹连接、法兰连接、拉杆连接、半环连接等。
焊接主要用于柱塞式液压缸，螺纹连接缸体外部需要加工，装卸不变，拉杆连接适用于双作用缸，外形尺寸大，螺纹连接尺寸较大，重量较大。
综合考虑，选用半环连接，结构紧凑，重量小。
（2）活塞杆与活塞的连接结构有整体式、螺纹连接、半环式连接，且整体式用于工作压力大而活塞直径小的情况，半环连接用于工作压力和振动大的情况，螺纹连接为常用连接。
所以，选用螺纹连接。
（3）液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。
为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。
常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。
本方案中选用恒节流面积型的固定式缓冲装置。
（4）活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、温度、运动速度的范围，选择O型的密封圈。
（5）液压缸排气装置对于有速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。
本机床在工进阶段速度需要均匀稳定，所以应该设有排气阀。
致谢
本设计课题是由马霄老师为我们精心挑选的，在我们课程设计进行过程中更是得到了马霄老师的悉心指导。
在设计过程中计算公式的选用、数据的处理以及课程设计说明书编写的行文过程中，马霄老师多次帮助我分析设计思路，开拓视野。
在我们遇到困难想放弃的时候马霄老师总是耐心的教导我们：
要坚持到底，要有不怕吃苦的精神。
课程设计虽然很枯燥，但做好后会让你感到很有成就感。
无论是学习还是生活上马霄老师都给予我们每一位学生最大的支持和帮助。
马霄老师严谨求实的治学态度和她那踏实坚韧的工作精神使我终生受益，在我以后的工作学习中，要以马霄老师为榜样。
再多的言语也显苍白，在此谨向马霄老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
此致
敬礼
设计心得
液压传动课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过这次课程设计使我从各个方面都受到了专业课程设计的训练，对液压系统的有关各个零部件的有机结合有了更加深刻的认识。
由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：
在选择计算标准件时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的，计算误差会更大，在查表和计算上精度不够。
在设计的过程中，培养了我综合应用液压传动课程及其他课程的理论知识在实际生产中应用所学知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
参考文献
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北京理工大学出版社，1988.
【2】路甬祥.液压气动技术手册[M].北京：
机械工业出版社，2002.
【3】章宏甲.液压与气压传动[M].北京：
机械工业出版社，2003.
【4】刘震北.液压技术基本理论[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，1985.
【5】林建亚.液压元件[M].北京：
机械工业出版社，1988.
【6】陆元章.现代机械设备设计手册[M].北京：
机械工业出版社，1996.
【7】左建民.液压传动系统[M].北京：
机械工业出版社，1997.
【8】周士昌.液压系统设计图集[M].北京:
机械工业出版社，2004.
【9】石光源.机械制图.[M].北京：
高等教育出版社，1990.
张先虎.机械制图与微机绘图.[M].北京：
机械工业出版社，1988.
【10】
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