液气压传动与控制第9章液压气动系统设计与计算
第九章液压系统设计计算(流体传动)
9.1 液压系统的设计计算
a. 工作负载 F 不同机械的工作负载形式各不同。对于金属切削机床，作
用在运动部件运动方向上的切削力是工作负载；而对于提升机 械，其重物的重量就是工作负载。工作负载可以是恒定的，也 可以是变化的；可能是正值负载，也可能是负值负载。
b. 摩擦阻力负载 Ff
摩擦阻力负载是指主机执行机构在运动时所需克服的支承 面上的摩擦力。 k
第9章 液气压系统的设计计算
1 明确设计要求，进行工况分析 2 初定液压系统的主要参数 3 拟定液压系统原理图 4 计算、选择和设计液压元件 5 绘制工作图，编写技术文件
明确设计要求 进行工况分析
确定p ,q 和排量
拟订系统草图 选择元件附件 系统性能验算
N Y
完成图纸文件
9.1 液压系统的设计计算
的惯性力折合到液压马达上的力矩的总和。
9.1 液压系统的设计计算
3 系统主参数 1）选定工作压力
工作压力的选定关系到设计的系统是否经济合理。 工作压力低，则要求执行元件的容量大，即尺寸大、重量 重，系统所需流量也大； 压力过高，则对元件的制造精度和系统的使用维护要求提 高，并使容积效率降低。
一般根据机械的类型来选择工作压力。
9.1 液压系统的设计计算
2）主机的性能要求 力和运动方面的要求。 各执行机构在各工作阶段力和速度的大小、调速的范围、
速度的平稳性、循环时间等方面都必须有明确的数据。 高精度、高生产力、高度自动化的现代化机械，这不仅要
求液压系统具有良好的静态指标，还对其动态指标提出要求。
3）液压系统的工作环境
工作环境的温度和湿度，污染和振动冲击情况 是否有腐蚀性和易燃性物质存在
4）计算功率，选用原动机
液气压传动与控制教案
（液气压传动与控制）课程教案主讲教师：职称：所在部门：机电工程学院机械电子工程系学年学期：2007 —2008 学年第下学期专业班级：机械工程与自动化2006课程总学时：48 总学分： 3其中讲课学时: 42 ；实验学时： 6 ；上机学时：“气压传动与控制”课程教案一、专业名称与班级机械工程及自动化专业20XX级二、培养目标《液气压传动与控制》是机械工程及自动化学科本科生必修的公共课程。
通过对该课程的学习，使学生掌握液气压传动系统及元件的工作原理、结构、特性及其应用；掌握液气压传动系统设计方法，了解液气压伺服控制的基础理论，并能将“液气压传动”应用于机电系统设计。
三、课程名称、总学时、讲课学时《液气压传动与控制》，总学时48学时，讲课学时42学时，实验学时6学时。
四、课程在本专业培养中的地位，课程与其它相关课程的联系本课程是四年制机械制造及自动化专业、机械电子工程专业的公共基础课程，它是以《机械原理》、《机械设计》、《机电传动控制》、《电工及电子技术》等多门基础课为基础的专业技术基础课。
通过对本课程的学习，不仅能进一步巩固上述课程的理论知识，而且能将所学的理论知识应用到实际系统的设计问题中。
五、学习本课程的目的和要求达到的目标本课程主要讲授液气压传动技术的理论、设计及应用。
通过本课程的学习要求学生掌握液气压传动的基本知识，掌握液气压传动的特点；掌握液气压元件的工作原理及工作特性；掌握一定数量液气压传动基本回路和熟悉几种典型的液气压系统；能正确阅读液气压传动系统图；了解液气压传动比例伺服控制技术的基本理论，能阅读和拟定简单的系统原理图，能计算系统的主要参数和合理选用元件，以及学会正确使用和维护液气压传动设备的方法。
六、课程的总体安排、教学重点、难点学习要求及教学方式教材：《液气压传动与控制》袁子荣主编重庆：重庆大学出版社，20XX年3月第1版；第一章液气压技术的基础知识讲课2学时。
内容：了解液压与气压传动的优缺点及应用发展；掌握液压与气压传动的特点、原理和组成。
“液气压传动与控制”课程学习指南
“液气压传动与控制”课程学习指南一、课程简介液气压传动与控制技术是现代传动和控制技术的一种重要形式，微电子技术和控制理论学科的发展促进了液气压技术与控制技术的紧密结合和相互渗透，这种技术被广泛的应用于机床、工程机械、冶金机械、农业机械、塑料机械、锻压机械、航空、航天、航海、石油与煤炭等工业领域。
本课程属于专业基础课，适用于机械类各专业。
通过本课程的学习，学生能较全面的掌握液压传动与气压传动的基础知识和专业技能，为后续专业课的学习做知识准备，并为学生今后从事机电液/气设备的设计、制造及使用方面的工作打下基础。
二、教学目标通过本课程的学习，希望学生在学习完成后能够掌握液气压传动技术基本的概念、理论和方法及其在控制工程中的应用；能分析阅读中等复杂的液气压传动图，并对其进行初步的设计和验算；会选择标准元件和设计非标准元件。
三、课程框架与结构要点在教学过程中，因为气压传动与液压传动在工作原理上具有相似性，我们将教材中液压传动和气压传动两方面共十六章的内容融合整理为十一章的内容，以液压传动为主，气压传动为辅，抓共性，显不同。
课程教学共十一章，分别是第一章绪论，介绍液气压传动系统的基本工作原理、系统组成和特点；第二章流体力学基础，介绍液压系统工作介质的特性及选用、流体静力学、流体动力学、能量损失及液压传动相关的其他基础知识；第三章动力元件，介绍容积式泵的基本工作原理(共性工作原理)、泵的性能参数的定义、量纲、相互间的关系及计算；泵的基本结构、工作原理、性能特点及应用范围；第四章执行元件，介绍缸和马达的结构特点、工作原理、性能参数及相关的设计计算；第五章控制元件，介绍各种阀的结构特点，工作原理和应用；第六章辅助元件，介绍各种辅件的工作原理、类型、特点、选择与应用；第七章基本回路，介绍各类基本回路的工作特性及各种回路的特点及其应用；第八章典型液压传动系统分析，介绍典型液气压传动系统的读图及分析方法；第九章液压系统设计计算，介绍液压系统的设计步骤，设计计算方法和相关实例；第十章液压伺服系统，介绍液压伺服控制系统的分类、工作原理和应用；第十一章液气压传动与控制实验，通过实验，使学生了解外齿轮泵、轴向柱塞泵、双作用叶片泵和溢流阀的拆装过程及专用工具的使用了解外齿轮泵、轴向柱塞泵、双作用叶片泵和溢流阀的组成、工作原理、工作过程以及主要零件的结构、作用；了解液压泵的流量、压力、容积效率和总效率的测试方法测试采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性。
液压传动系统设计与计算-说明书
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表1所示。
表1 液压缸总运动阶段负载表〔单位：N〕3 负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图1〔a〕所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据的设计参数进行绘制，快进和快退速度3.5快进行程L1=100mm、工进行程L2=200mm、快退行程L3=300mm，工进速度80-300mm/min 快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。
快进工进快退根据上述数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图〔F-t〕b图,速度循环图c图.ab c在此处键入公式。
4 确定液压系统主要参数4.1确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为16000时宜取3MPa。
表2按负载选择工作压力表3 各种机械常用的系统工作压力4.2计算液压缸主要结构参数根据参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A1=Fmas/P1-0.5P2=16000/3X10^6那么活塞直径为mm根据经验公式，因此活塞杆直径为d=58.3mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=80mm，活塞杆直径为d=56mm。
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：根据计算出的液压缸的尺寸，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。
表4 各工况下的主要参数值5 液压系统方案设计根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。
速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。
此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，本钱低，节约能源，工作可靠5.1确定调速方式及供油形式由表4可知，该组合机床工作时，要求低速运动平稳行性好，速度负载特性好。
液压与气压传动9、液压系统设计与计算
三、确定液压系统的主要参数
1.初选液压系统的主要从参数 根据系统对动作的要求及负载的性质
（输出力或转矩），确定执行元件种类及 工作形式，从而确定执行元件的工作状态， 为参数确定提供依据。
2.确定执行元件的主要结构参数 系统参数主要是压力和流量，这是系统
计算、元件选择、系统验算的依据。而无 论哪种参数均以保证执行元件输出工况需 要为前提的，因此，参数确定主要是执行 元件的参数确定。
负载f（N）
3289 2178 35511 2178
二.确定液压缸的主要参数
1）初选液压缸的工作压力
由最大负载值查教材中表9-3，取液压缸工作压力为4MPa。
按阀实际承载的压力和实际通过的流量来 选择阀的规格；按阀的动作要求和性能要求 选择阀的种类。 2）确定油箱容量
按泵每分钟流量选择油箱容量：
一般V≥q泵a a:低压系统—2~4
中压系统—5~7 高压系统—6~12
3）油管及管接头：
油管按内径和壁厚选择：
v：吸油 0.5~1.5m/s
压油 1.5~ 5m/s 回油 1.5~2.5m/s
(pij p0 j)t j
Hi j 1 N
tj
j 1
按油箱面积计算油箱散热是H0 H0=kA0t (k为散热系数）
验算：H0≥Hi—合适 H0<Hi—重新设计
第二节 液压系统设计计算实例
例：设计一台卧式单面钻镗两用组合机床，其工作循环是 “快进——工进——快退——原位停止”；工作时最大轴 向力为30kN，运动部件重为19.6kN；快进、快退速度为 6m/min，工进速度为0.02~0.12m/min；最大行程400mm，
五、液压元件的计算和选择
2.选择液压泵的规格 液压泵的额定压力应比系统最高压力高 25%~60%。液压泵的流量应与系统所需 的最大流量相适应。
液气压传动与控制课程教学大纲
液气压传动和控制课程教学大纲课程中文名称：液气压传动和控制课程英文名称： Hydrpenumatic & Control课程类别：专业基础课程编号: 0803102013课程归属单位：机械工程学院制定时间：2007年7月一、课程的性质、任务一）课程的性质和任务本课程是机械类各专业的一门专业基础课，主要内容包括液压传动、气压传动和伺服控制等。
其目的是使学生在已有的基本知识的基础上，掌握液气压传动和控制技术方面的基本理论、基本原理及特点和使用方面的知识，以便具有阅读分析、合理选择使用和设计液气压传动和控制系统的能力。
本课程的任务主要是让学生在掌握液气压传动这项专门技术的同时，为后续的相关课程机械加工设备、机电传动和控制、工业机器人、铸造机械化、金属和塑料成形设备、模具制造工艺及设备、农业机械等专业课程提供必要的液气压传动及控制技术基础。
二）课程的基本要求1、掌握液气压传动和控制的流体力学基础和使用范围。
2、掌握液气压传动和控制的基本原理、组成和特点。
了解液压油的性能和选用原则。
3、了解各种标准液气压元件的工作原理、结构特点、工作性能及使用范围，并能根据要求正确选用和使用。
4、掌握缸的结构特点、工作性能和设计计算方法。
5、了解辅助元件的类型、工作原理及使用。
6、掌握各种基本回路的特点，在进行液压系统设计时，能根据工艺要求合理选用。
7、了解液压伺服控制系统原理及使用。
8、能根据工艺要求进行液压系统的设计，并具有阅读和分析中等复杂程度液压原理图的能力。
三）课程的适用专业和学时数1、适用专业：机械类本科机械制造及其自动化、材料成形和控制工程、农业机械等专业。
2、学时安排：总学时为46学时。
其中理论教学38学时，实验教学12学时（课内8学时，课外4学时）。
四）课程和其他课程关系1、先修基础课程：流体力学或材料成形冶金传输原理、工程力学、机械设计、电工学；2、后续专业课程：机械加工设备、机电传动和控制、工业机器人、铸造机械化、金属和塑料成形设备、模具制造工艺及设备、农业机械等。
液压与气压传动第9章 液压传动系统的设计与计算
9.2
9.2.2
明确设计要求，进行工况分析
执行元件的工况分析
液压系统的工况分析指的是执行元件的负载分 析和运动分析，即分析主机在工作过程中各执行元 件的负载和运动速度的变化规律。 液压系统所承受的负载可由主机的规格确定 （通过样机实验测定），也可由理论分析确定。就 液压缸而言，负载主要由六部分组成，即工作负载，
9.3
9.3.2
液压系统原理图的拟定
选择液压回路
根据各类主机的工作特点、负载性质和性能要求，先确
定对主机主要性能起决定性影响的主要回路，然后再考虑其
它辅助回路。例如: 对于机床液压系统,调速和速度换接回路是主要回路；
对于压力机液压系统，调压回路是主要回路；
有垂直运动部件的系统要考虑平衡回路； 惯性负载较大的系统要考虑缓冲制动回路。 有多个执行元件的系统可能要考虑顺序动作、同步回路； 有空载运行要求的系统要考虑卸荷回路等。
9.3
液压系统原理图的拟定
液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的 重要技术文件。拟定液压系统原理图是设计液压系统的第 一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有 决定性的影响。 9.3.1 确定回路类型 一般具有较大空间可以存放油箱的系统，都采用开式 油路；相反，凡允许采用辅助泵进行补油，并借此进行冷 却交换来达到冷却目的的系统，可采用闭式油路。通常节 流调速系统采用开式油路，容积调速系统采用闭式回路。
Gv Fi m a gt
9.2
明确设计要求，进行工况分析
(4) 重力负载 Fg 垂直或倾斜放置的工作部件，在没有平衡的情况下， 其自重也成为负载。 (5) 密封负载 Fs 密封负载是指液压缸密封装置的摩擦力，一般通过液 压缸的机械效率加以考虑，常取机械效率值为0.90~0.97。 (6) 背压负载 Fb 背压负载是指液压缸回油腔压力所造成的阻力。
机械设计基础液压与气动系统设计
机械设计基础液压与气动系统设计液压系统是一种利用液体传递能量和控制的技术，广泛应用于机械设计中。
气动系统则是利用气体传递能量的技术。
本文将就机械设计基础液压与气动系统设计的相关知识进行探讨。
一、液压系统设计1. 液压系统的基本原理液压系统的基本原理是利用液体在封闭的管路中传递能量和力量。
液压系统由液压泵、液压缸、控制阀和管路组成。
液压泵通过排出液体产生压力，液压缸则根据控制阀的动作实现运动。
2. 液压系统的优点液压系统具有传动平稳、输出力矩大、长寿命等优点。
其稳定性和可靠性都较高，适用于各种重载、大功率的机械设备。
3. 液压系统设计的基本步骤液压系统设计的基本步骤包括需求分析、初步设计和详细设计。
需求分析是根据机械设备的工作需求确定液压系统参数。
初步设计是根据需求分析结果进行元件的选型和系统的布局。
详细设计则是对系统进行进一步的设计和计算。
二、气动系统设计1. 气动系统的基本原理气动系统的基本原理是利用气体在管路中的传递和控制。
气动系统由压缩空气发生器、气缸、控制阀和管路组成。
通过控制阀的动作，控制气缸的的启停和运动。
2. 气动系统的优点气动系统具有响应快、体积轻、结构简单等优点。
气缸具有较高的运动速度和频率，适用于对速度要求较高的机械设备。
3. 气动系统设计的基本步骤气动系统设计的基本步骤与液压系统设计类似，包括需求分析、初步设计和详细设计。
需求分析是根据机械设备的工作需求确定气动系统参数。
初步设计是根据需求分析结果进行元件的选型和系统的布局。
详细设计则是对系统进行进一步的设计和计算。
三、液压与气动系统的比较1. 动力来源液压系统的动力来源于液压泵，而气动系统则是通过压缩空气提供能量。
2. 控制方式液压系统的控制方式主要通过控制阀实现，而气动系统的控制方式则通过控制气源和气缸的启停实现。
3. 适用范围液压系统适用于需要大功率和高工作压力的场合，而气动系统适用于对速度和频率要求较高的场合。
4. 环境要求液压系统对工作环境要求较高，要求液体无杂质，而气动系统则对工作环境要求较低，只需保持空气相对干燥。
液压传动课程设计-液压系统设计举例
液压系统设计计算举例液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容，包括明确设计要求进行工况分析、确定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件以及验算液压系统性能等。
现以一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统为例，介绍液压系统的设计计算方法。
1 设计要求及工况分析1.1设计要求要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进 → 工进 → 快退 → 停止。
主要性能参数与性能要求如下：切削阻力F L =30468N ；运动部件所受重力G =9800N ；快进、快退速度υ1= υ3=0.1m/s ，工进速度υ2=0.88×10-3m/s ；快进行程L 1=100mm ，工进行程L 2=50mm ；往复运动的加速时间Δt =0.2s ；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs =0.2，动摩擦系数μd =0.1。
液压系统执行元件选为液压缸。
1.2负载与运动分析(1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =30468N 。
(2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 N 196098002.0s fs =⨯==G F μ 动摩擦阻力 N 98098001.0d fd =⨯==G F μ (3) 惯性负载N 500N 2.01.08.99800i =⨯=∆∆=t g G F υ(4) 运动时间快进 s1s 1.0101003111=⨯==-υL t工进 s 8.56s 1088.0105033222=⨯⨯==--υL t快退s5.1s 1.010)50100(33213=⨯+=+=-υL L t设液压缸的机械效率ηcm =0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。
表1液压缸各阶段的负载和推力根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F -t 和速度循环图υ-t ，如图1所示。
2 确定液压系统主要参数2.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力p 1=4MPa 。
液气压传动与控制课程设计
液气压传动与控制课程设计液气压传动与控制是机械工程中重要的一项技能。
液压传动和气压传动具有较高的效率和可靠性，可以满足不同环境下的运行需要，被广泛应用于工业、农业、航空、航天等领域。
本次课程设计旨在让学生通过设计液气压传动系统来深入了解传动原理和控制方法。
实验介绍本实验需要使用以下器材：•液压泵、气源、液压缸、气缸、方向控制阀、电磁阀、压力传感器、流量计等。
实验流程如下：实验1：液压传动控制1.使用液压泵将液体压力调至5MPa左右，并将液压缸安装在实验台面上，注意连接液压管路。
2.连接方向控制阀，通过操控方向控制阀改变液压泵输出的方向并观察液压缸是否正常工作。
3.运用电磁阀控制液压泵，让液压缸的前后位置发生往复运动。
4.使用压力传感器和流量计检测液压泵输出的压力和流量。
实验2：气压传动控制1.将气源接入气缸，并使用方向控制阀控制气源的进出使气缸正常工作。
2.运用电磁阀改变气源的进出以控制气缸发生往复运动。
3.使用压力传感器和流量计检测气源输出的压力和流量。
实验结果分析根据实验数据分析可得：1.液压传动的效率较高，工作可靠性强，但需要对压力和流量进行控制。
2.气压传动的效率相对较低，但工作过程中的响声小、启动响应快。
同样需要对压力和流量进行控制。
3.在液气压传动控制方面，常用的设备有压力传感器、流量计、方向控制阀等，这些器材保证了系统能够快速、准确地响应指令。
总的来说，本次液气压传动与控制课程设计对于学习机械工程知识和技能有着重要的意义，对于探究传动原理和控制技术有着显著的作用。
液压传动系统的设计与计算
背压阻力
液压缸的外负载力F及液压马达的外负载与转矩T计算公式、
2.本例中计算各阶段的外负载并绘制负载图
①、工件的压制力即为工件的负载力:F1=20000N ②摩擦负载：静摩擦系数取0.2，动摩擦系数取0.1则 静摩擦阻力：Ffj=0.2×20000=4000N 动摩擦阻力：Ffd=0.1×20000=2000N ③惯性负载：Fm＝m(∆v/∆t) ∆t为加速或减速的时间，一般∆t=0.01～0.5s。在这里取∆t=0.2s Fm＝(20000×3)/(9.8×0.2×60)=510N 自重G=20000N 液压缸在各工作阶段的外负载
液压系统设计的一般流程
1.明确对液压传动系统的工作要求（设计要 求） 2.拟定液压传动系统图 3.计算液压系统的主要参数和选择液压元件 4.进行必要的液压系统验算. 5.液压装置的结构设计。 6.绘制正式液压系统工作图，编制技术文件.
一.明确系统的设计要求
明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依 据，由使用部门以技术任务书的形式提出. 1.主机概况：主机的用途、总体布局、主要结构、技术参数与性能要求；
液压元件的选择
1.确定液压泵规格（压力与流量）和驱动电机功率 由前而工况分析，考虑最大压制力和液压主机类型，已初定上液压 泵的工作压力取为25MPa。再考虑到进出油路上阀和回油路的压力损 失为1MPa，则液压泵的最高工作压力为 ： Pp＝(25 + I)=26MPa 另外考虑到一定压力贮备，并确保泵的寿命，正常工作压力只能为泵 的额定压力的80%左右，因此选泵的额定压力只应满 足: P泵＝Pp/0.8≈31.5MPa 液压泵的最大流量 选工况中所需流量最大者+考虑泄漏系数K漏 Q泵＝K漏∑Qmax＝（1.1～1.3）×400＝440L/min
液压与气压传动课程设计--液压气动系统系统设计与分析
液压与气压传动课程设计--液压气动系统系统设计与分析宁波理工学院液压气动系统系统设计与分析姓名朱贤晖学号 3100612086专业班级机械电子工程102分院机电与能源工程学院完成日期 2013年12月19日目录1.设计任务书 (3)1.1课程设计题目 (3)1.2课程设计的目的和要求 (3)2.负载分析 (3)3.液压系统设计方案 (5)3.1确定液压泵类型 (5)3.2选用执行元件 (5)3.3快速运动回路和速度换接回路 (5)3.4换向回路的选择 (5)3.5组成液压系统绘原理图 (5)4.液压系统的参数计算 (7)4.1液压缸参数计算 (7)4.1.1初选液压缸的工作压力 (7)4.1.2确定液压缸的主要结构尺寸 (7)4.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 (8)4.2液压泵的参数计算 (9)4.3电动机的选择 (9)5.液压元件的选择 (10)5.1液压阀及过滤器的选择 (10)5.2油管的选择 (11)5.3油箱容积的确定 (11)6.验算液压系统性能 (12)6.1压力损失的验算及泵压力的调整 (12)6.1.1工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 (12)6.1.2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 (12)6.2液压系统的发热和温升验算 (14)7.阀块的3D结构 (15)8.总结及感谢 (19)8.1设计小结 (19)8.2设计所得及感谢 (19)9.参考文献 (20)1.设计任务书1.1课程设计题目设计一台上料机的液压传动系统。
1）工作台的工作循环过程：“快速上升－慢速上升－停留－快速下降”。
2）工作参数：工件的重量为500Kg ，滑台的重量为100Kg ，快速上升要求>=45mm/s,慢速上升要求>=8mm/s ，快速下降要求>=55mm/s,滑台采用V 型导轨，导轨面夹角为90°，滑台与导轨的最大间隙为2mm ，气动加速与减速时间均为0.5s ，液压缸的机械效率为0.91（考虑密封阻力）。
液压传动系统设计与计算
第九章液压传动系统设计与计算液压系统设计的步骤大致如下：1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。
第一节明确设计要求进行工况分析在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
图9-1位移循环图在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。
该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t(或v—L)工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。
图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，图9-2 速度循环图最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。
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能器时，此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量。
如果液压泵的供油量是按工进工况选取时，其供油量应考虑溢流阀的最小溢 流量。
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3）选择液压泵的规格型号 4）选择驱动液压泵的电动机 （2）液压阀的选择 （3）辅助元件的选择 9.1.5液压系统的性能验算 （1）回路压力损失验算 系统的总压力损失包括油液流经管道的沿程压力损失、局部压力损失和流经
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9.1液压系统设计一般步骤
①主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在空间布置和 尺寸上的限制。
②主机的工作循环，液压执行元件的运动方式（移动、转动或摆动）及其工作
范围。 ③液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。
④主机各液压执行元件的动作循环、转换和互锁要求。
⑤对液压系统工作性能（如运动平稳性、可靠性、转换精度等）、工作效率、 自动化程（2）系统发热温升验算 液压系统在工作时，有压力损失、容积损失和机械损失，这些损耗能量的大
部分转化为热能，使油温升高从而导致油的黏度下降，油液变质，机器零件
变形，影响正常工作。为此，必须将温升控制在许可范围内。
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9.1.6绘制工作图，编写技术文件 （1）绘制工作图 正式工作图包括液压系统原理图、液压系统装配图、液压缸等非标准元件装 配图及零件图。 （2）编写技术文件 技术文件一般包括液压系统设计计算说明书，液压系统使用及维护技术说明
结构尺寸及质量的限制，等等。
应在充分调查研究的基础上，比较同类系统的优劣，制订出气动系统合理的 技术指标，并以此作为设计的依据。
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（2）设计依据及工况分析 （3）选择设计气动执行元件
①选择执行元件的类型。根据运动的种类选择执行元件的类型，一般来说直
线型运动首选气缸，旋转型运动首选气马达。 ②根据工况分析计算气缸或气马达的主要参数，如气缸的内径D、活塞杆的
图9.1执行元件负载图
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图9.2执行元件速度图
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9.1.2 确定主要参数 液压系统的主要参数设计是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。
图9.3执行元件的工况图示
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9.1.3 拟定液压系统原理图 （1）确定回路类型 （2）拟定液压回路 （3）绘制液压系统原理图 9.1.4液压元件的计算和选择 （1）液压泵及驱动电机的选择
直径d、气马达的排量Vm等。
书，零、部件目录表及标准件、通用件、外购件汇总表等。
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9.2 液压系统设计计算示例 设计一台卧式组合钻孔专用机床液压系统，完成8个14mm孔的加工进给传
动。根据加工需要，该系统的工作循环是快进→工进→快退→原位停止
。已知：快进快退速度约为4.5m/min,工进速度应能在20～120mm/min范 围内无级调速，最大行程为400mm（其中工作行程为180 mm），最大切削
力为18kN，运动部件自重为25kN，启动换向时间Δ t=0.0s，采用水平放
置的平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。
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9.2.1工况分析 （1）负载分析 1）启动加速阶段、快进或快退阶段、工进阶段
图9.4液压缸负载循环图
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图9.5液压缸速度循环图
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（2）运动分析 （1）初选液压缸工作压力
有无制动、缓冲要求等。
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2）动力要求 执行元件所需克服的最大负载及负载变化范围，是否需要承受冲击性负荷，
操作力的大小等。
3）控制要求 各执行元件动作采用何种类型的程序控制，程序是否要求改变，执行元件有
无相互的联动与互锁，自动化程度及可靠性要求，信号检测与转换,等等。
4）工作条件要求 工作环境的温度、湿度、防尘、防爆、防腐蚀的要求；工作场地对气动系统
1）确定液压泵的最大工作压力
式中 p——执行元件的最高工作压力；
Δ pl——进油路上总的压力损失。
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2）确定液压泵的最大供油量qp 液压泵的最大供油量必须大于或等于几个同时工作的液压执行元件总流量的
最大值以及回路中泄漏量这两者之和。计算公式为
式中 k——系统的泄漏修正系数，一般取k=1.1～1.3，大流量取小值，小流
⑥液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃、防
火、外界冲击振动等。 ⑦其他方面的要求，如液压装置在质量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限
制。
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9.1.1工况分析 工况分析，就是分析主机在工作过程中各执行元件的运动速度和负载的 变化规律，通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值。
1）液压缸内径
2）活塞杆直径 3）液压缸实际有效作用面积
4）按最低速度验算液压缸有效面积
（3）液压缸的压力、流量和功率计算 9.2.3拟定液压系统原理图
（1）调速方法及供油形式的确定
（2）换向方式的确定 （3）工作进给油路的确定
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图9.6液压系统原理图
1—双联叶片泵；2,4—顺序阀；3—背压阀；5,9,10—单向阀； 6—单向调速阀；7—压力继电器；8—换向阀；11—溢流阀
第9章液压气动系统 设计与计算
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液压、气动系统设计是整机设计的重要组成部分。无论是液压传 动还是气压传动，其设计的一般步骤基本是一致的，具体包括以 下6个步骤： ①明确系统设计要求。 ②分析系统工况，确定系统的主要性能参数。 ③拟定系统原理图。 ④元件的计算和选择。 ⑤系统的性能验算。 ⑥绘制工作图，编写技术文件。
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9.2.4选择液压元件 （1）选择液压泵 1）液压泵 2）供油流量 3）电动机功率 （2）选择液压阀 （3）选择辅助元件
9.2.5液压系统的性能验算
（1）压力损失验算 （2）油液温升验算
1）输入、输出功率
由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷，功率上使 用合理，读者可自行计算验证。
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2）温升验算 本系统中油箱可以取较大值，系统发热温升不大，系统温升验算从略。
9.3气压系统设计
9.3.1气动系统设计的主要内容及步骤 （1）明确设计要求
与液压系统设计相类似，在进行气动系统设计之前也必须要先明确主机对启
动系统的工艺及控制要求，主要包括以下4个方面： 1）运动要求
根据主机工艺要求所决定的执行元件的运动速度及其调节范围、运动时间、