《液压与气压传动》
课程设计指导书。
应用技术学院。
机械教研室编写。
一、《液压传动与气动》课程设计目的。
本课程设计目的是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步骤和方法；正确合理地确定执行机构，运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的、高效的液压系统；熟悉并运用有关国家标准、设计手册和产品样本等技术资料。
二、设计内容及参数。
设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环。采用900v型导轨，垂直于导轨的压紧力为60n，启动、制动时间均为0.
5s，液压缸的机械效率为0.9。设计原始数据如下表所示。
上料机示意图。
三、设计要求。
1．负载分析，绘制负载图、速度图、工作循环图；
2．确定执行元件(液压缸)的主要参数；
3．绘制液压系统原理图和电磁铁动作循环表；
4．选择各类元件及辅件的形式和规格。
四、设计时间。
一周。五、主要参考资料：
1] 许福玲。液压与气压传动。北京：机械工业出版社，2001.08
2] 陈奎生．液压与气压传动．武汉：武汉理工大学出版社，2001.8
3] 蔡文彦．液压传动系统．上海：上海交通大学出版社，1990.4
4] 官忠范．液压传动系统．北京：机械工业出版社，1997.7
5] 张利平．液压传动系统及设计．北京：化学工业出版社，2005.8
6] 朱新才．液压与气动技术．重庆：重庆大学出版社，2003.9
7] **电大《液压传动辅导教材》编写小组。液压传动辅导教材。北京：**广播电视大学出版社，1991.02
8] 左健民主编。液压与气压传动。北京：机械工业出版社，2000.06
9] 邹建华。液压与气动技术基础。武汉：华中科技大学出版社，2006.03
10] 何存兴。液压传动与气压传动。武汉：华中科技大学出版社，2000.08
六、课程设计任务书。
课程设计任务书。
学院： 应用技术学院
姓名： 课程设计课题：上料机液压系统设计。
时间：课程设计工作日自 2012 年 7 月 2 日至 2012 年 7 月 6 日。
指导教师签字教研室主任签字：
七、设计实例。
目录。一． 工况分析2
二． 负载和速度图的绘制5
三． 液压缸主要参数的确定6
四． 液压系统的拟定9
五． 液压元件的选择10
六． 液压缸的设计11
七． 拟定液压系统原理图14
八． 绘制液压缸装配图14
九． 参考文献14
一、工况分析。
对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。
1.运动分析。
根据各执行元件在完成一个工作循环内各阶段的速度，绘制以速度为纵坐标，时间或位移为横坐标的速度循环图，掌握一个工作循环中速度的变化情况。如图1所示：
图1 工作循环及速度的变化情况图。
2.动力分析。
动力分析是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，图2为上料机液压系统的负载—位移曲线图。
图2 负载—位移曲线图。
3.负载分析。
负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。工作机构作直线运动时，液压缸必须克服的负载为：
式中：—工作阻力。
摩擦阻力。惯性阻力。
1）工作负载。
此系统的工作阻力即为工件的自重与滑台的自重。
2）摩擦负载。
此系统的摩擦阻力滑台所受阻力，与导轨的形状，放置情况和运动状态有关。
此系统为v型导轨，垂直放置，故。
---摩擦因数， a---v型角， 一般为90°
由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导轨的载荷可由间隙和结构尺寸求得，已知。
运动部件及外负载对支撑面的正压力。
摩擦系数，分为静摩擦系数（一般取0.15～0.2，一般取0.05～0.12）
故取： 则有：静摩擦负载：
动摩擦负载：
3）惯性负载。
惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算：
g---运动部件的重量（n）
g---重力加速度，
△v---速度变化值（）
△t---起动或制动时间（s）
加速： 减速：
制动： 反向加速：
反向制动：
根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路。因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表（=0.9）
液压缸各阶段中的负载。
二、负载和速度图的绘制。
按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载图3和速度图4。
速度—行程图。
负载—行程图。
三、液压缸主要参数的确定。
液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：
1）各类设备的不同特点和使用场合。
2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
1．初选液压缸的工作压力。
根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为1.5mpa
2．计算液压缸的尺寸。
式中：f---液压缸上的外负载。
p---液压缸的工作压力。
---液压缸的工作效率。
a---所求液压缸有有效工作面积
按标准取值：d=80mm
根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：
代入数值，解得：d=34.1mm
按标准取值： d=35mm
活塞宽度b=0.8d=64mm
导向套长度： c=0.8d=28mm
液压缸缸筒长度： l=450+b+c=532mm
则液压缸的有效面积为：
无杆腔面积：
有杆腔面积：
3．活塞杆稳定性的校核。
因为活塞杆总行程为450而活塞杆直径为35mm，l/d=450/35=13>10,材料力学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取末端系数=2。活塞杆材料用普通碳钢则：材料强度试验值=，系数=1/5000，柔性系数=85， 因为=96<=85=120，所以其临界载荷为：
由上式可知：在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。
4．求液压缸的最大流量
5．绘制工况图。
工作循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功率见下表：
以上是液压缸压力，流量和功率的**，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图5.
图5 液压缸的工况图。
四、液压系统图的拟定。
液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面问题：
1）供油方式
从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时侯所需流量较大，且比较接近，在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统效率，节能的角度考虑，采用单一定量泵的供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式定量叶片泵作为油源。
2）调速回路
有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速。
3）速度换接回路
由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。
4）平衡及锁紧回路
为防止在上端停留时重物下落和在停留的期间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。
五、液压元件的选择。
1、确定液压泵的型号及电动机功率。
液压缸在工作循环中最大工作压力为1.07mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失。所以液压泵的工作压力为。
两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为，由于溢流阀最小稳定流量为2l/min，而工进时液压缸所需流量为2.41l/min，所以高压泵的流量不得少于（2+2.41）l/min=4.
41l/min。
根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用型的双联叶片泵，其额定压力为6.3mpa,容积效率，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（1.07mpa）和输出流量（当电动机转速为910r/min） 求出：
查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为y100l-4，功率为2.2kw,额定转速为1400r/min。
2、选择阀类元件及辅助元件。
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）
液压元件型号及规格。
表3控制元件和辅助元件选择。
1）油管油管内径一般可参考所接元件口尺寸进行确定，也可按管中允许速度计算，在本设计中，出油口采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管。
2）油箱油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，溢出混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。
油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积：
即v=100l
六液压缸的设计。
1、液压缸的分类机组成。
液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度。摆动缸则能实现小于的往复摆动，输出转矩和角速度。
液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合起来，在特殊场合使用，已实现特殊的功能。
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、液压缸的主要参数设计（已经计算）
液压课程设计指导书
目录。1 题目12 技术参数和设计要求1 3 工况分析2 4 拟定液压系统原理图5 4.1 确定供油方式5 4.2 调速方式的选择5 4.3 速度换接方式的选择5 5 液压系统的计算和选择液压元件6 5.1 液压缸主要尺寸的确定6 5.1.1 工作压力p的确定6 5.1.2 计算液压缸内径d和活塞杆...
液压传动课程设计指导书
要求完成以下工作 1 进行工况分析，绘制工况图 2 拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表 3 计算液压系统，选择标准液压元件 4 液压缸的设计计算 5 液压缸 图一张，零 部件图若干张。6 液压系统原理图一张。7 设计说明书一份。题目 二 汽车起重机液压系统设计。1 主要参数起重量 吨 3 5 ...
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