毕业设计（论文）-车床滑台液压系统设计.docx

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1、西安航空职业技术学院毕业设计（论文）称：车床滑台液压系统名班姓教题业生导课专学指二。二X年作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高、配置灵活方便、调速范围大、工作平稳且快速性好、易于控制并过载保护、易于实现自动化和机电液一体化整合、系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。本课题研究的主要内容是车床滑台液压系统设计。液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液

2、压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计，最后对液压系统的主要性能进行验算。关键字：车床滑台液压系统；液压系统；ABSTRACTAsanimportanttechnicalmeanstorealizetransmissionandcontrolofmodernmechanicalequipment,hydraulictechnologyhasbeenwidelyusedinvariousfieldsofnationaleconomy.Comparedwithothertransmissioncontroltechnologies,

3、hydraulictechnologyhasmanyremarkabletechnicaladvantages,suchashighenergydensity,flexibleandconvenientconfiguration,widespeedrange,smoothandfastoperation,easycontrolandoverloadprotection,easyrealizationofautomationandelectromechanicalintegration,andconvenientsystemdesign,manufacture,useandmaintenance

4、,whichmakesitthebasictechnicalcompositionofmodernmechanicalengineeringandthebasictechnicalelementsofmoderncontrolengineering.Themaincontentofthisresearchisthedesignofhydraulicsystemoflatheslidingtable.Thedesignofhydraulicsystemisapartofthewholemachinedesign.Itstaskistodrawupareasonablehydraulicsyste

5、mdiagramaccordingtothepurpose,characteristicsandrequirementsofthemachineandthebasicprincipleofhydraulictransmission,andthendeterminetheparametersofthehydraulicsystemthroughnecessarycalculations,andthenselectthespecificationsofhydrauliccomponentsanddesignthestructureofthesystemaccordingtotheseparamet

6、ers,andfinallycheckthemainperformanceofthehydraulicsystem.Keywords:hydraulicsystemoflatheslidingtable;Hydraulicsystem;摘要IABSTRACTII1绪论12设计任务书23液压系统的功能原理计算33.1 液压缸液压系统设计要求分析33.2 负载分析43. 2.1工作负载44. 2.2摩擦负载45. 2.3惯性负载46. 2.4液压缸在各阶段的负载值47. 2.5负载图与速度图的绘制53.3 液压缸主要参数的确定63.4 计算和确定液压缸的主要尺寸63.5 制定液压回路方案，拟定液压

7、系统原理图163.6液压系统的工作原理173.7计算与选择液压元件193. 7.1液压泵及驱动电机计算与选定194. 7.2液压控制阀和液压辅助元件的选定205. 7.3油管的选择216. 7.4液压系统的验算234设计小结27致谢28参考文献29本课题来源于生产实践，液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、传动它是以液压油为工作介质，通过动力元件将原

8、动机的机械能变为液压油的压力链条和齿轮等传动元件相类似。液压能，再通过控制元件，然后借助执行元件将压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动，且通过对控制元件扰动时，执行元件的输出量一般要偏离原有调定值，产生一定的误差。液压系统主要由:动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛。未来社会是一个环保的，低污染，低消耗的社会，这就要求我们在改善液压系统的技术方面下功夫，作为即将走

9、进社会的我们更应该关注新技术的应用和开发。2设计任务书设计1车床滑台液压系统，（给定条件：轴向切削力12000N,工作台重量12000N,工件和夹具的重量为1500N,快进行程为300j三,工进行程为100工叫快进、快退速度4mmin,工进速度20-1000mmmin,往复运动加、减速时间0.5s,工作台采用平导轨）本题目为新课题，培养学生综合应用所学知识，结合实践知识，初步具有设计一个中等复杂液压系统的能力。题目5：设计1车座滑台液压系统（绐定条件：轴向切削力2000N,工作台重量CT12000n工件和夹具的重量为1500N,快进行程为30OraD,工-进行程100mn1,快道、快退速度4m

10、min,工进速度20100OmmZmin,往复运动加、减速时间0.5S,工作台采用平导轨任务与要求;1、确定元件规格并完成;例三系统回路图1张；2、设计出液压缸的裳配图1张；.3、扮规定格式完成设计计算说明书1份.-3液压系统的功能原理计算液压系统设计是指组成一个新的能量传递系统，以完成一项专门的任务。系统功能原理设计是根据主机的工艺目的或用途、工作循环、负载条件和主要技术要求，通过配置执行元件，负载分析、运动分析及编制执行元件的工况图，对同类主机及其传动系统的分析比较，选择设计参数，确定液压系统的工作压力、流量和执行元件主要几何参数等，拟定液压系统方案和传动系统原理图，并对组成系统的各标准液

11、压元件辅件进行选型，最后对液压系统的主要性能（压力损失、发热温升等）进行验算。3.1液压缸液压系统设计要求分析设计题目设计工作循环为：快进一工进一快退一停止。1.已知参数设计一车床滑台的液压系统，实现的工作循环是：快进一工进一快退一停止。主要性能参数与性能要求如下：轴向切削力120OON,工作台重量12000N,X件和夹具的重量为150ON,快进行程为300Jss,工进行程为100JS叫快进、快退速度4mmin,工进速度20-1000mmmin,往复运动加、减速时间0.5s,工作台采用平导轨2明确设计要求该液压系统的功率较大，空行程和加压行程速度差异较大，因此要求功率利用合理。且该系统的压制力

12、较大，因此对于工作的平稳性、安全性要求较大。3设计方案根据已知参数和表2-1所示液压系统工作台的执行元件为单杆活塞缸，PlP2活塞杆3.2负载分析3.2.1工作负载工作负载Fe液压缸的常见工作负载有重力、切削力、挤压力等。阻力负载为正，超越负载为负。工作台重量12000N,工件和夹具的重量为1500N,轴向切削力力F=M2000N3.2.2摩擦负载假设静摩擦系数fs=O.2,动摩擦系数fd=O.10=力G=0.2(12000+1500)N=270ON力G=0.1x(12000+1500)N=1350N3.2.3惯性负载惯性负载E惯性负载时运动部件在启动和制动过程中的惯性力，其平均值可按下式计算

13、Fi=Gg*vt(N)式中g=重力加速度，ms2,g=9.8ms2AV=速度变化量，ms2及=启动或制动时间，s一般机械At=O.105s,厂,G、V/2000+1500、0.1A7Fo=(一)-=()XN=688.78Nggt9.80.23.2.4液压缸在各阶段的负载值(1)查液压缸的机械效率加二9,可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表表1所示：表1液压缸各阶段的负载情况工况负载计算公式液压缸负载/N液压缸推力/N启动F=F*27003000加速F=Ffit+%2038.782265.31快进F=Ffii13501500工进F=辱+及1213013477.78快退F=Ffii1350

14、15003 .2.5负载图与速度图的绘制根据工况负载和以知速度匕和乙及行程S,可绘制负载图和速度图，如下图（图1、图2（速度图）3.3 液压缸主要参数的确定（1）液压缸的内径和活塞杆的内径表3-1按负载选择工作压力口负载/KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表3-2各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械工程机械建筑机械液压凿岩机车床滑台大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.823528810I(H82032初选系统压力P=16Mpa3.4 计算和确定液压缸的主要尺寸1液压缸缸径的计算内径D可按下列公式初步计算：液压缸的负载为推

15、力I4F41347778D=I106=，106103mm=32.76mm5（3-1）式中尸一液压缸实际使用推力13477.78（N）（最大负载的情况下）；P一液压缸的供油压力，一般为系统压力（MPa）本次设计中液压缸已知系统压力P=16MPa;故根据实际需要，可能会超载，稍微取大一点，查缸筒内径系列mm（GBT2348-1993)可以取为40mmo液压气动系统及元件缸内径及活塞杆外径标准编号：GB/T2348.1993表GB/T2348-1993直径系列直径系列mm4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、(GB/T2348-1993)50、56、

16、63、70、80、90、220、250、280、320、360100、110、125、140、160、180、200、根据下表3-1：由于快进速度和快退速度相等，属于差动连接，可以得到d=O.707D,代入计算并取标准直得d=28.107m11b根据标准系列，取d=28mm2活塞宽度B的确定活塞的宽度B一般取B=(0.6-1.0)DBPB=(0.6-1.0)X40=(24-40)mm取B=32mm3缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径。的20-30倍。即：缸体内部长度快进行程Ll=300mm

17、,工进行程L2=100mm总行程L=Ll+L2=400mm4缸筒壁厚的计算在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。当A0.08时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为式(3-2)式中，Pmax一缸筒内最高压力;司一缸筒材料的许用压力。同=功/，力为材料的抗拉强度，n为安全系数，当C0.08时，一般取=5。D当0.080.3时,按式（3-3）计算（该设计采用无缝钢管）式(3-3)根据缸径查手册预取b=30Co止匕时0.08=0.1070.3D280最高允

18、许压力一般是额定压力的1.5倍，根据给定参数P=16MZ%,所以:ax=161.5=24MP=100110MP（无缝钢管），L=100MPa,其壁厚按公式（3-3）计算为3PmaXD一2.33PnlaX10.5x362.3100-324=2.39mm满足要求，就取壁厚为5mm。5活塞杆强度和液压缸稳定性计算A.活塞杆强度计算活塞杆的直径d按下式进行校核d4F式中，尸为活塞杆上的作用力;匕为活塞杆材料的许用应力，cr=%几,n一般取1.40o满足要求B.液压缸稳定性计算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。心的值与活

19、塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比/d10且杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行FW式中，如为安全系数，一般取%=24。a.当活塞杆的细长比/瓜mF0tb.当活塞杆的细长比/片痴时p=足l+-(lTk式中，/为安装长度，其值与安装方式有关，见表1；为活塞杆横截面最小回转半径，rk=V77A;加为柔性系数，其值见表3-2；i为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表1；E为活塞杆材料的弹性模量，对钢取E=2.061011Nm2;为活塞杆横截面惯性矩；A为活塞杆横截面积；/为由材料强度决定的实验值，戊为系数，具体

20、数值见表3-3。表3-2液压缸支承方式和末端系数，的值支承方式支承说明末端系数i一端自由一端固定1/4-te两端钱接1L*ZLQ一端较接一端固定2J两端固定4表3-3f、。、加的值材料f103Nm2am铸铁5.61/160080锻铁2.51/9000110钢4.91/500085c.当工20时,缸已经足够稳定，不需要进行校核。k此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。6缸筒壁厚的验算下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算：A液压缸的额定压力必值应低于一定的极限值，保证工作安全：%0.35卬今尸)(MPa)式(3-4)根据式(3-4)得到：八。厂353(0.052-0

21、.0452)iz,z,、P”V0.35X彳访28.12(孙Q)显然，额定油压P=jp=16MP,满足条件；B为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力已值应与塑性变形压力有一定的比例范围：2(0.350.42)4,式(3-5)Pp23bslog*式（3-6）先根据式（3-6）得到：ppl2.35log=41.21（MP6Z）显然，满足条件；C耐压试验压力鸟，是液压缸在检查质量时需承受的试验压力。在规定的时间内，液压缸在此压力与下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象。各国规范多数规定：当额定压力Pn6.3M%),钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常

22、在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用。1 .管接头的选用：管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接

23、头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定较接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹(ZM)和普通细牙螺纹(M)o锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。2 .管道内径计算：(1)式中Q通过管道内的流量以V管内允许流速外,见表:表3.2：液压系统各管道流速推荐值油液流经的管道推荐流速m/s液压泵吸油管0.51.5液压系统压油管道36,压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6(1).液压泵压油管道的内

24、径:取v=4ms根据简明手册Pin查得:取d=20mm,钢管的外径D=28mm;管接头联接螺纹M27X2。(2).液压泵回油管道的内径：取v=2.4msd=21mm根据简明手册Pin查得：取d=25mm,钢管的外径D=34mm;管接头联接螺纹M33X2。3.管道壁厚b的计算式中：P管道内最高工作压力Pad管道内径m管道材料的许用应力Pa,M=i%管道材料的抗拉强度Pan安全系数，对钢管来说，p7M时，取n=8；17.5MP1时，取n=4。根据上述的参数可以得到：我们选钢管的材料为45#钢，由此可得材料的抗拉强度=600MPa;7600Mpais”=100Mpa(1) .液压泵压油管道的壁厚=1

25、.65mmepd16.5106201032同一2100(2) .液压泵回油管道的壁厚epd16.525103Clo=r-i=2.12同21003.7.4液压系统的验算前述液压系统的初步设计是在某些估计参数的情况下进行的，当液压系统原理图，组成元件及连接管路等完全确定后，针对实际情况对设计的系统进行各项性能分析计算,其目的在于对液压系统的设计质量作出评价和评判，若出现问题,则应对液压系统某些不合理的设计进行修正或重新调整，或采取其他的必要的措施，性能验算内容一般包括压力损失，效率，发热与升温，液压冲击等，对于较重要的系统，还应对其动态性能进行验算或计算机仿真。计算时通常只采用一些简化公式以求得概

26、略结果。1、液压系统压力损失验算上面已经计算出该液压系统中进，回油管的内径分别为20mm,25mmo但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定，所以压力损失无法验算。(1)工作进给时进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为50mms,进给时的最大流量为18.7Lmin,则液压油在管内流速匕为q418.4103CrS/CU,v1=-=3750cm/min=61.5cm/s1114d23.14(25)2管道雷诺数%为Rel=Vld/U=62.5X2.5/1.5=104.2Kl2300,可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数4=75/凡I=75/104.2=0.073进油管道BC的沿程压力损失如一为p=%,川=0.073XX92X。22Pa=0.91IO6Pa11d21.21022查得换向阀34EF30-E6B的压力损失如2=005xl()