海洋港口學(xué)院《液壓傳動》課程設(shè)計說明書課程名稱液壓與氣壓傳動專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級14港口機械本學(xué)號10姓名江玉龍指導(dǎo)教師趙剛老師一、液壓傳動課程設(shè)計的目的1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算能力。3、熟悉并會用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學(xué)生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實際工程設(shè)計的能力。二、液壓課程設(shè)計題目題目（二）設(shè)計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升慢速上升（可調(diào)速）快速下降一一下位停止的半自動循環(huán)。采用9O0V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N,啟動、制動時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.91。設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表所示。試完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、計算液壓系統(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)計說明書。上料機示意圖如下：圖2上料機示意圖目錄TOC\o"1-5"\h\z工況分析2\o"CurrentDocument"負載和速度圖的繪制5液壓缸主要參數(shù)的確定6液壓系統(tǒng)的擬定9液壓元件的選擇10\o"CurrentDocument"液壓缸的設(shè)計11擬定液壓系統(tǒng)原理圖14\o"CurrentDocument"繪制液壓缸裝配圖14參考文獻14一、工況分析對液壓傳動系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律，也就是進行運動分析和負載分析。1、運動分析根據(jù)各執(zhí)行元件在完成一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制以速度為縱坐標(biāo)，時間或位移為橫坐標(biāo)的速度循環(huán)圖，掌握一個工作循環(huán)中速度的變化情況。如下圖所示：工作循環(huán)中速度的變化情況圖2、動力分析動力分析是研究機器在工作過程中，其執(zhí)行機構(gòu)的受力情況，圖2

為上料機液壓系統(tǒng)的負載一位移曲線圖。負載一位移曲線圖3、負載分析負載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。工作機構(gòu)作直線運動時，液壓缸必須克服的負載為：F=F+F+F式中：F一工作阻力cfiCFf一摩擦阻力F?—慣性阻力i1）工作負載：此系統(tǒng)的工作阻力即為工件的自重與滑臺的自重。2）摩擦負載：此系統(tǒng)的摩擦阻力滑臺所受阻力，與導(dǎo)軌的形狀，放置情況和運動狀態(tài)有關(guān)。此系統(tǒng)為v型導(dǎo)軌，垂直放置，故F二ff---摩擦因數(shù)a---V型角，一般為90°由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導(dǎo)軌的載荷可由間隙和結(jié)構(gòu)尺寸求得，已知F二60NNfn:運動部件及外負載對支撐面的正壓力。f:摩擦系數(shù)，分為靜摩擦系數(shù)（fs一般取0.2~0.3，fd一般取0.05~0.1)-71.57-71.57故?。篺s=0.2,/=o.i,sd則有：靜摩擦負載：F二0.2x60/45.26Nfs/sin45。動摩擦負載：F=0.1x60二22.63Nfd/sm45。3）慣性負載慣性負載是運動部件的速度變化時，由其慣性而產(chǎn)生的負載,F=ma=—色可用牛頓第二定律計算：agAtG---運動部件的重量（N）g---重力加速度，g=9.8△V---速度變化值（ms）△t---起動或制動時間（s）加速:減速:制動:廠加速:減速:制動:廠GAv86000.035…小F==x=61.42Na1gAt9.80.5F=—Av=型x°.°45一0?01=61.42Na2gAt9.80.5GAv86000.035-0.006F==x=50.90Na3gAt9.80.5反向加速：F=—Av=8600x0.05=87.76Na4gAt9.8反向制動：Fa5=87.76N根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路。因此，在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下表（％=°?9）

液壓缸各階段中的負載工況計算公式總負載F（N）缸推力F（N）起動8645.269500.29加速8684.059542.91快上8622.639475.42減速8571.739419.48工進8622.639475.42制動8612.109463.85反向加速110.39121.31快退22.6324.87制動-65.13-71.57二、負載和速度圖的繪制按前面的負載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負載和速度圖（如下所示）6683.63F/N速度一行程圖400s/mm

mmmm液壓缸工作壓力主要根據(jù)運動循環(huán)各階段的最大總負載力來確定，此外，還需要考慮一下因素：（1）各類設(shè)備的不同特點和使用場合（2）考慮經(jīng)濟和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重,壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對元件的制造精度，密封性能要求高。1、初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負載不大，按類型屬機床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為1.5Mpa2、計算液壓缸的尺寸式中：F—液壓缸上的外負載P---液壓缸的工作壓力m---液壓缸的工作效率A---所求液壓缸有有效工作面積按標(biāo)準(zhǔn)取值：按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=90mm按標(biāo)準(zhǔn)取值：按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=90mm根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：D2_55D2一d245代入數(shù)值，解得：d=34.1mm按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=35mm活塞寬度：B=0.8D=64mm導(dǎo)向套長度：C=0.8d=28mm液壓缸缸筒長度：L=450+B+C=532mm則液壓缸的有效面積為：TOC\o"1-5"\h\z1兀A=—兀D2=—X82=50.24cm2無桿腔面積：1441兀有桿腔面積：A=—兀(D2-d2)=_x(82-3.52)=40.64cm21443、活塞桿穩(wěn)定性的校核因為活塞桿總行程為450而活塞桿直徑為35mm，L/d=450/35=13>10,材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐,另一端鉸鏈，取末端系數(shù)申1=2?；钊麠U材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值f=4.9X108，系數(shù)?=1/5000，柔性系數(shù)也=85，r=：J=-=35=8.75因為k\A44lrk=96<也嚴(yán)1=85邁=120，所以其臨界載荷fk為：由上式可知：在當(dāng)n=4時，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全0.570.570.570.57使用。4、求液壓缸的最大流量5、繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表:液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工況壓力％pa流量％/min）功率嘆/w快上1.2913.56291.54慢下1.202.4148.2快下0.001213.410.57以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可繪制出液壓缸的工況圖（如下）1.290.0012t/s2.41t/s48.22.41t/s48.200t/s快上慢上快下液壓缸的工況圖四、液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面問題：1）供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時侯所需流量較大，且比較接近，在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。2）調(diào)速回路有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。3）速度換接回路由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥實現(xiàn)速度換接。4）平衡及鎖緊回路為防止在上端停留時重物下落和在停留的期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設(shè)置液控單向閥；另一方面，為

了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。五、液壓元件的選擇1、確定液壓泵的型號及電動機功率液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為1.07Mpa,由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失SAp=0.45Mpa.所以液壓泵的工作壓力為兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵的總流量應(yīng)為q二1.1x12.06L/min二13.266L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)p定流量為2L/min，而工進時液壓缸所需流量為2.41L/min，所以高壓泵的流量不得少于（2+2.41）L/min=4.41L/min。YB-16//根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用YB116型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容積效率耳＞85%，總效率耳＞62%,pvp所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（1.07Mpa）和輸出流量（當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速為910r/min）=2x6.3x=2x6.3x910x0.9x10-3=10.32求出:查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為Y100L-4，功率為2.2kw,額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。2、選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表）液壓元件型號及規(guī)格序號名稱通過流量min型號及規(guī)格1濾油器25zv-1-125x2052雙聯(lián)葉片泵9.753單向閥104外控順序閥405溢流閥3.3756三位四通電磁換向閥6.37單向順序閥108液控單向閥45ACt-03型G9二位二通電磁換向閥8.2110單向調(diào)速閥1011壓力表12壓力表開關(guān)13電動機(1)油管油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計算，在本設(shè)計中，出油口采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。(2)油箱油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，溢出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積:即V=100LV二（5-7）q即V=100LP六液壓缸的設(shè)計1、液壓缸的分類機組成液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。活塞缸和柱塞缸實現(xiàn)往復(fù)運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于360的往復(fù)擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構(gòu)組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。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，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計（已經(jīng)計算）3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）缸體與缸蓋的連接形式常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。3）活塞桿導(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)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）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、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。5）液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。4、液壓缸設(shè)計需要注意的事項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)下承受最大負載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動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)中需有相應(yīng)措施。3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。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)計標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1）缸體材料---灰鑄鐵：HT200,粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為R二0.2?0.4yma技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度2）活塞材料---灰鑄鐵：HT150粗糙度---活塞外圓柱粗糙度Ra二0.8?1.6回技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。3）活塞桿材料---實心：45鋼，粗糙度---桿外圓柱粗糙度為R二0.4?0.8卩ma技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRCb活塞與導(dǎo)向套用H&f的配合，與活塞的連接可用H&h84）缸蓋材料---45鋼；粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為R二0.8?1.6即a技術(shù)要求：同軸度不大于0.03卩m

5）導(dǎo)向套材料---青銅粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為R二0.8卩ma技術(shù)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)孔公差之半七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見a3圖紙）八、繪制液壓缸裝配圖（見A八、繪制液壓缸裝配圖（見A2圖紙）九、小結(jié)通過液壓課程設(shè)計練習(xí)，對這學(xué)期學(xué)習(xí)的液壓傳動知識比較系統(tǒng)的歸納總結(jié)，用學(xué)到的理論知識去解決實際問題，加深了基礎(chǔ)知識的掌握,對液壓傳動這門課程有了更清晰的認識。對我而言，知識上的收