学院机电工程学院。
指导老师曾红兵。
学生姓名。班级。
学号。时间2013.06 .24
目录。一）、课程设计要求3）
二）、设计计算、元件选择及验算3）
1. 运动分析4）
2. 负载分析4）
3. 负载图和速度图的绘制5）
4. 液压缸主要参数的确定6）
5. 液压系统图的拟定8）
6. 液压元件的选择9）
7. 液压系统的性能验算10）
三）、液压缸的装配图11）
四）、各类阀零件图13）
五）、集成块及装配图14）
六）、个人设计小结24）
七）、个人设计说明24）
八）、参考文献25）
一、课程设计要求：
1、以小组为单位（每小组3人）按进度完成全部设计任务，设计思想，技术路线正确，计算，说明完整。
2、设计步骤。
1）明确设计要求。
2）分析油缸在往复运动过程中负载、运动速度的变化，画出系统工况图。
3）确定执行元件的主要参数：根据最大负载确定系统的工作压力，油缸的面积，活塞及活塞杆的直径等，画出执行元件工况图。
4）确定液压系统方案及拟订液压系统原理图。
5）选择液压元件：包括液压泵、控制阀、油管（软管、硬管）、油箱的容量等。
6）验算液压系统性能。
7）液压集成块设计。
8）绘制工作图和编制技术文件。
3、设计计算说明书（技术文件）要求。
设计计算说明书采用a4纸，5号字体，单倍行距，不少于25页。内容包括：
1）设计要求。
2）设计计算、元件选择、验算。
3）液压系统原理图一张。
按机械制图装配图要求绘制，标出元件的序号，列出所有元件的明细表，画出工作循环图，电磁铁动作顺序表。
4）液压缸的装配图。
5）非标零件的零件图。
6）液压集成块零件图。
7）液压集成块装配图。
8）相关的电气控制原理图。
9）设计总结。
10）参考文献。
二．设计计算，元件选择及验算。
课题： 一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床，动力滑台的动作顺序为快速趋进工件、工进、加工结束快退、原位停止。滑台移动部件的总重量为7000n，加减速时间为0.
3s.采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.
1.快进行程为200mm，快进与快退速度相等均为4m/min.工进行程为100mm，工进速度为80-100mm/min，轴向工作负载为1700n。
工作性能要求运动平稳，设计动力滑台的液压系统。
1. 运动分析：
根据已知条件，运动部件的工作循环为快进-工进-快退-停止。工作循环图如下所示：
图1 工作循环图。
完成一次工作循环的速度-位移曲线如下图所示：
图2 速度位移图。
2.负载分析：
1） 工作负载：工作负载即为工进时的轴向工作负载，本题中为1700n。即工进时，fw=1700n，而在其余的时间里，fw=0.
2） 摩擦负载：
静摩擦负载：ffs=0.2×7000n=1400n
动摩擦负载：ffd=0.1×7000n=700n
3） 惯性负载：
起动阶段：f=ffs=1400n
加速阶段（从起动到达到快进速度的过程）：fa1=m△v/△t=g△v/g△t
即为 fa1=7000×4/(9.8×60×0.3)=158.7n
快进阶段：f=ffd=700n
减速阶段（由快进速度减到工进速度的过程）：fa2=m△v/△t=g△v/g△t
即为 fa2=7000×（4/60-100/60/1000）/(9.8×0.3)=154.8n
工进阶段：f=fw+ffd=1400n+700n=2100n
制动阶段（由工进速度到速度为零的过程）：fa3=g△v/g△t
即为 fa3=7000×100/(9.8×60×1000×0.3)=0.36n
反向起动阶段：
f=ffs=1400n
反向加速阶段（由停止到达到快退速度的过程）：fa4=g△v/g△t
即为 fa4=7000×4/(9.8×60×0.3)=158.7n
反向制动阶段（由快退速度到原位停止的过程）：
fa5=fa4=158.7n
由此可得出液压缸在各工作阶段的负载如下表所示：
查《液压元件手册》得，液压缸的机械效率一般为0.9-0.95，此处选取0.9。)
表2.2.1
3.负载图和速度图的绘制。
图3 负载随行程的变化图。
图4 工作循环中各阶段速度变化图。
4.液压缸主要参数的确定：
a. 选择系统工作压力。
根据计算，此液压缸的负载值小于5kn，由《液压元件手册》第二章液压缸的设计计算（130页）表2-3-2（即下表）可初选液压缸的工作压力为0.5mpa.
表2-3-2 不同负载下液压缸常用的工作压力。
b.确定液压缸的型式、规格及尺寸。
a=f/p=2333.3/(0.5×10^6)=4.6667×10^-3m
d=（4a/π）0.5=0.0771m=77.1mm
查《液压元件手册》表2-1-4缸筒内径尺寸系列（下表），取d=80mm.
由于快进快退速度相等，故可以得知d=(2d)^0.5.所以可得d=56.57mm,按标准值取d=56mm.
则液压缸无杆腔面积：a1=πd /4=5026.55mm
有杆腔面积：a2=π（d -d ）/4=2563.54mm
c.检验活塞杆的强度和稳定性。
查《液压元件手册》第140页表2-3-12末端条件系数可得一端固定，一端铰接时末端系数n取2，活塞杆材料选用中碳钢，根据下表。
可查得材料强度实验值fc=490mpa,柔性系数m=85，实验常数a=1/5000。计算求得对实心杆，活塞杆截面的回转半径k=d/4=14mm。选取活塞杆长度为800mm。
因为l/k=800/14=57.1可求得fk=494620n,安全系数nk一般取2-4，取n=4得fk/nk=989240n>1555.6n，所以活塞杆满足强度稳定性条件。
d.计算液压缸的最大流量。
快进时，q1=(a1-a2)×v=2463.01mm ×4000/60mm/s=9.852l/min；
工进时，q2=a1×v=5026.55mm ×100mm/min=0.5027l/min；
快退时，q3=a2×v=2563.54mm ×4000/60mm/s=10.254l/min。
e.工况分析。
快进时，进油腔压力p=f/(a1-a2)=0.3158 mpa，功率p=pq=51.85w；
工进时，进油腔压力p=f/a1=0.4642mpa,功率p=pq=3.889w；
快退时，进油腔压力p=f/a2=0.3034mpa,功率p=pq=51.851w。
表2.4.1 液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率。
5.液压系统原理图的拟定。
a.从提高系统效率、节约能源角度考虑，采用双联叶片泵作为油源，流量突变时液压冲击时较小，工作平稳性较好，且双泵可同时向液压缸供油实现快速运动，有利于降低能耗，节约成本。
b.由工况图可知，该系统在慢速时速度需要调节，而且系统功率较小，工作负载变化较大，所以采用换向调速回路。
c.由于快进和工进之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制 。
经过以上的分析可得出液压系统原理图拟定如下：
图5 液压系统原理图。
电磁铁的工作顺序表如下所示：
表2.5.1 电磁铁工作顺序表。
6.液压元件的选择。
a.确定液压泵型号。
液压缸在工作循环过程中的最大工作压力为0.4642mpa，考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，进油管路中的压力损失，简单系统可取0.2～0.
5mpa，复杂系统取0.5～1.5mpa，此处取0.
5mpa。压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值，取0.5mpa。
则高压小流量的最大工作压力pp=0.4642mpa+0.5mpa+0.
5mpa=1.4642mpa。
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