本科课程设计（**）
题目机电液综合设计与实验
学院机械工程学院。
年级专业机械工程及自动化
班级学号。目录。
1 任务书。
1.1实验目的。
1.2实验任务。
2 液压传动系统的设计计算及元件选型。
2.1 选用液压元件。
2.2计算和选择液压元件。
3 液压缸的设计计算。
3.1 液压缸主要零件的材料。
3.2 液压缸的内径d和活塞杆直径d的计算。
3.3 液压缸壁厚的计算。
3.4 校核d
3.5 缸盖固定螺栓d3的计算。
3.6 缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算。
3.7 活塞与活塞杆采用螺纹连接时的计算。
4 实验安装及调试。
4.1 电器控制系统的设计。
4.2 基本工作过程。
5 心得体会。
参考文献。附录。
1任务书。1．1实验目的：
1. 熟悉、了解本实验台的组成。
2. 掌握常见典型液压回路的设计、安装及调试。
3. 掌握继电器控制电路的设计；plc控制程序的设计、安装及调试。
4. 培养学生综合运用机械、液压、电气等知识及设计、安装调试等综合技能。
1．2实验任务。
一）机械动作要求。
工进50快退。
二）设计参数。
工作是最大负载f=3000n;液压缸工作压力为p1=1.5m;快进、快退速度v快=5m/min;工进速度v=0.8m/min;油缸内径与活塞杆直径比d/d=0.
75;回油腔背压p2=0.5mpa;油路压力损失∑δp=0.3mpa;qmin=0.
2l/min。
三）设计内容。
（1）绘制液压缸总图和绘制端盖零件图。
（2）液压泵及匹配的电动机选择。
（3）液压元件的选择。
（4）按规定机械动作要求，设计液压传动系统原理图，设计电器控制系统。
（5）液压传动装置的安装及电气控制系统的链接。
（6）调试。
2液压传动系统的设计。
2.1 选用液压元件如下表2-1：
表2-1根据动作要求和提供的元件，设计液压传动系统，其工作情况由表2-2所示。
油路中用到的上述提供的元器件有：二位二通电磁换向阀、调速阀、先导式溢流阀、三位四通电磁换向阀。
表2-22.2计算和选择液压元件。
1）确定液压泵的规格和电动机功率。
(1) 计算液压泵的最大工作压力。
液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=1.5mpa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失∑p=0.3mpa，则小流量泵的最高工作压力估算为：
2) 计算液压泵的流量。
油源向液压缸输入的最大流量为：
所以泵的流量 ：
qv≥q共进时的流量为：
qg 3) 确定液压泵的规格和电动机功率。
据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取cb-c外齿合单级齿轮泵。泵的排量为32ml/r，当液压泵的转速np=940r/min时，其理论流量分别为31l/min，若取液压泵容积效率ηv=0.9，则液压泵的实际输出流量为：
q=30l/minx0.9=27l/min
由于液压缸在快进时输入功率最大，若取液压泵总效率ηp=0.8，这时液压泵的驱动电动机功率为。
根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的y100l—6型电动机，其额定功率为1.5kw，额定转速为940r/min。
1）确定阀类元件及辅件。
根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表2-3所列。
表2-32) 确定油管内径。
表2-4有管内径为：
根据内径尺寸系列，选取内径为20mm的软管。
3缸的设计计算。
3.1 液压缸主要零件的材料。
1)缸体无缝钢管 45钢。
无缝钢管作缸体毛坯加工余量小，工艺性能好，生产准备周期断，是与大批量生产，标准液压缸大部分都采用无缝钢管，一般常用调质的45号钢。
2)活塞铸铁ht200
活塞常用材料灰铸铁，耐磨铸铁、35及40钢和铝合金等。缸径较小的整体式活塞用钢，其他多用灰铸铁。
3)活塞杆 45钢。
活塞杆常使用钢等材料。对于冲击震动很大的活塞杆，也可以使用55钢。一般实心的活塞杆用钢。
4)前缸盖 45钢。
缸盖常用钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用铸铁材料。
5)后缸盖 45钢。
缸盖常用钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用灰铸铁材料。起导向作用时则用铸铁。
3.2 液压缸的内径d和活塞杆直径d的计算。
px1a1=p2xa2+f3.1)
式中：p1---液压刚工作压力（mpa）
p2---回油腔背压(mpa)
a1---无杆腔面积(mm^2)
a2---有杆腔面积(mm^2)
f最大负载（n）
a1=π dxd3.2）
a2=a1-π dxd3.3）
式中：d液压缸的内径。
d活塞杆的直径。
所给的设计参数为：最大负载f=3000n;工作压力为p1=1.5m; d/d=0.
75;回油腔背压p2=0.5mpa 。依据式(1.
1) 、1.2）、（1.3）可计算出。
内径d和活塞杆直径d.
计算结果为：
d=54.61 d=40.96
根据gb/t2348-1993,液压缸内径尺寸系列和液压缸活塞杆外径尺寸对d和d进行圆整，取d=63 d=45.
3.3 液压缸壁厚的计算。
q ≥ pyd /23.4)
式中：q液压缸缸筒厚度（mm）
py实验压力（mpa）,工作压力p≤16mpa时，py=1.5p；工作压力p≥16mpa时，py=1.25p
缸体材料的许用应力（mpa）
n缸体材料的抗拉强度（mpa）
n---安全系数，n=3.5~5，一般n取5
选用45刚，其抗拉强度为500~550mpa，根据式1.4求得：
q ≥ 0.708mm
根据钢管外径尺寸系列，选取其外径为76mm，其厚度也就为6mm>0.708mm,满足要求。
3.4 校核d
1.4=357mpa
式中：f---最大负载（n）
据式1.5计算得d≥3.2mm
上述计算得d=45mm>3.2mm,所以满足要求。
3.5 缸盖固定螺栓d3的计算。
式中：f---液压缸负载。
k---螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5
z---固定螺栓个数。
螺栓许用应力，[σ3/(1.22~2.5), 3为材料的屈服点为355mpa
其中负载为3000n，宁紧系数取1.5，螺栓个数取六个，根据式1.6计算得：
d3≥2.46mm,选取m10的螺栓。
3.6 缸体与缸盖采用螺纹连接时的计算。
缸体螺纹处的拉应力：
螺纹处的切应力为：
式中：σ-螺纹处的拉应力（pa）
k---螺纹拧紧系数，静载荷时，取k=1.25~1.5；动载荷时，取k=2.5~4,(取k=3)
k1---螺纹内摩擦系数，（取k1=0.12）
d0---螺纹外径m （d0=82mm）
d1---螺纹内径m (d1=80mm)
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