液压课程设计

孔（不通孔）的专用组合机床。
要求：
1、立式动力滑台所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求较高， 故在滑台行程终点加死挡块停留，为满足扩锥孔的进给量要
求而设置第二次工进。其动作循环如下：快进→工进Ⅰ→工
进Ⅱ→死挡块停留→快退→原位停止。卧式动力滑台动作循
环为：快进→工进→停留→快退→原位停止。
2 运动参数和动力参数
3） 惯性负载 加速 Fa1=G*Δ v1/（ gΔ t）= 3400*6.4/9.81/ （60*0.2 ）=184.8N
减速 Fa2= G*Δ v2（/ gΔ t）=3400*（ 6.4-2.027）/9.81/（ 60*0.2 ）
=184.07N
制动 Fa3=G*Δ v3/ （gΔ t ）=3400*0.027/9.81/(60*0.2)=0.78N
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四、 夹紧缸主要参数的确定 1、 初选夹紧缸的工作压力 根据夹紧力 F=2000N，按类型属机床类，所以初选液压缸的 工作压力为 1MPa。 2、 计算夹紧缸的尺寸 A=F/P=2000/（106）m 2=2*10 -3m2 D=（ 4A/ π ）1/2 =5.05*10 -2m 按标准取： D=50mm 按夹紧缸的工作压力选取 d/D ，确定活塞杆直径： 工作压力 P≤2，则 d/D=0.7 ， d=35mm 按标准取： d=36mm 则夹紧缸的有效作用面积为： 无杆腔面积 A1=πD2/4= π 52/4=19.63cm 2 有杆腔面积 A2=π（ D2-d2） /4= π （ 52-3.62） /4=9.46cm 2
反向加速 Fa4= G*Δ v4/ （gΔ t ）=3400*6.4/9.81/ （ 60*0.2 ）
=184.8N
反向制动 Fa5= G*Δ v5/ （gΔ t ）=3400*6.4/9.81/ （ 60*0.2 ）
=184.8N
根据以上计算， 取 ym=0.9，则液压缸各阶段的负载如下表所
示。
液压缸各阶段的负载
3
一、 设计的技术要求和设计参数
1、 技术要求 立式动力滑台所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求较高，故
在滑台行程终点加死挡块停留为满足扩锥孔的进给量要求
而设置第二次工进。其动作循环如下：快进→工进Ⅰ→工进
Ⅱ→死挡块停留→快退→原位停止。卧式动力滑台动作循环
为：快进→工进→停留→快退→原位停止。
2 运动参数和动力参数
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五、液压系统图的拟定 1、调速方案 由工况要求可知，执行元件采用油缸实现往复运动，组合机 床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采 用回流路节流调速方案。为保证切削过程速度稳定，选用调 速阀调速。 2 夹紧方案 采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油式保压回路 夹紧方案。这一回路能自动的使液压缸补充压力油，使其压 力能长期保持在一定范围内。 3 换向换接方式 本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三 位五通换向阀进行换向，当动力滑台由差动快进换接为工进 时，与调速阀并联的二位二通电磁阀关闭，泵压升高，使液 控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀， 三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱，这样可使速度换接 平稳。 4 供油方式 从工况图分析可知，该系统在快进和快退时需流量较大，在 慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的故障，节省能源 的角度考虑，采用单定定量泵，供油方式显然是不合适的， 宜选用农联式定量叶片泵作为油源。
工况
计算公式
总负载 F/N 缸推力 F/N
启动
F=Ffs
820.8
912
5
加速
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F=Ffd+Fa1 595.2
661.33
快进
F=Ffd
410.4
456
减速 工进
F=Ffd-Fa2 F=Ffd+R
226.33 3910.4
251.48 4344.89
制动
F=Ffd-Fa3
409.62
455.13
反向加速 快退 制动
0.2
立式滑台宽 320mm ，采用平导轨，卧式滑台导轨宽 200mm 采用平面和 v 型（ 90°）导轨组合方式， 静摩擦系数 u=0.2， 动摩擦系数 u=0.1。两滑台同时工作不能相互干扰。
2
序言 作为一种高效率的专用机床、组合机床在大批、大量加工生 产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床、液压系统设计 为例，介绍该组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要 参考确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择、以及 系统性能验算。 液压与气压传动，由于其自身的特点、重量轻、体积紧凑、 能实现无级调速、便于实现频繁及平稳的换向，因而在现代 化机械中使用得越来愈多，是机械设备中发展速度最快的技 术之一。近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、 计算机技术相结合，液压与气压传动进入了一个新的发展阶 段。 液压与气压传动是以流体液压油或压缩空气为工作介质进 行能量传递和控制的一种传动形式。主要由能源装置，执行 元件，控制元件，辅助元件组成。
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3） 活塞杆稳定性校核 因为活塞杆总行程为 250mm ，而活塞杆直径为 56mm ， L/d=250/56=4.46 ＜10，所以不需要进行稳定性校核。 4） 求液压缸的最大流量 q 快进=π D 快进 d2/4= π*4.8*5.6 2*10 -4*10 3/4=11.8L/min q 工进 1=A1v 工进 1=78.54*10 -4*0.048*10 3 =0.38L/min q 工进 2=A1v 工进 2=78.54*10 -4*0.03*10 3 =0.24L/min q 快退=A2v 快退=53.91*10 -4*4.8*10 3 =25.88L/min 5） 绘制工况图 液压缸各工作阶段的压力流量和功率 可绘制出液 压缸的工况 图， 如下图所 示
0.2
4
二、 卧式动力滑台的工况分析
1、 负载分析
1） 工作负载
FL=3400N
2)摩擦负载
fs=0.2 fd=0.1,则有 静摩擦负载 Ffs=fsFN=0.2*[3400（ 1+1/sin45 °） /2]=820.8N
动摩擦负载 Ffd=fdFN=0.1*[3400 （ 1+1/sin45 °） /2]=410.4N
13
5 平衡及锁紧 为防止在下端停留时重物下落和停留期间内保持重物的位 置，特在液压缸的下腔进油路上设置了液控单向阀，另一方 面，为了克服滑台自重在快进的过程中的影响，设置了一单 向背压阀。
14
五、 液压元件的选择
1、 确定液压泵的型号及电动机的功率 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为
4.74MPa ，由于系
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减速 F a2= G*Δ v（/ g* Δt ）=25500（* 0.048-0.03）（/ 9.81*60*0.2 ）
=1039.76N
制动 F a2= G* Δ v/ （ g* Δ t ） =25500*0.03/ （ 9.81*60*0.2 ）
=1039.76N
反向加速 F a2= G*Δ v/ （g* Δ t） =25500*4.8/ （ 9.81*60*0.2 ）
行程限制等，
绘制出负载图及速度图 如下图所示。
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3 液压缸主要参数的确定 1） 初选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载，按类型属机床类，所以初选液压缸 的工作压力为 4MPa 2） 计算液压缸的尺寸 A=F/p=29545.29/ （4*10 6）=7.39*10 -3m2 D=（ 4A/ π ）1/2 =（4*7.39*10 -3/ π ） 1/2 =9.7*10 -2m 按标准取： D=100mm 根据液压缸工作压力选取 d/D ，确定活塞杆直径： 工作压力 P＞2 ~5MPa，则 d/D=0.3 ， d=58mm 按标准取 d=56mm 的有效面积为： 无杆腔面积 A1=πD2/4= π *10 2/4=78 .54cm2 有杆腔面积 A2=π（ D2-d2） /4= π （ 102-5.62） /4=53.91cm 2
统比较简单，所以取其压力损失∑ Δ P=0.5MPa，所以液压泵
的工作压力为 PP1=P1+∑Δp=1.598+0.5MPa=2.098MPa Pp2=p2+∑ Δp=4.74+0.5=5.24 MPa 若回路中泄漏按 10％计算，则泵的流量应为：
qp=1.1* （ 16.41+25.88） =46.519L/min 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用
液压课程设计任务书 机械工程系 11 机械设计 1 班 姓名 方玲峰 目录 一、 设计的技术要求和技术参数 二、 卧式动力滑台的工况分析 三、 立式动力滑台的工况分析 四、 夹紧缸主要参数的确定 五、 液压系统图的拟定 六、 液压系统的性能运算
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课程设计内容与要求：
内容：设计一台加工垂直孔（数个圆柱孔和圆锥孔）和水平
滑台 切削力 (N) 移动部件
速度 (m/min)
行程（ mm ）
加、减速
形式 工进Ⅰ 工进Ⅱ 重量 (N) 快进 工进Ⅰ 工进Ⅱ 快进 工进Ⅰ 工进Ⅱ 时间 (s)
立式 12000 4000 25000
4.5 0.045 0.028 207
35
8
0.2
卧式 3000
3200
6 0.025
162
40
滑台 切削力 (N) 移动部件
速度 (m/min)
行程（ mm ）
加、减速
形式 工进Ⅰ 工进Ⅱ 重量 (N) 快进 工进Ⅰ 工进Ⅱ 快进 工进Ⅰ 工进Ⅱ 时间 (s)
立式 12000 4000 25000
4.5 0.045 0.028 207
35
8
0.2
卧式 3000
3200
6 0.025
162
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三、 立式动力滑台的工况分析 1、 负载分析 1） 工作负载
FL=25500N 2） 摩擦负载
Ff=fFN 由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间 隙和结构尺寸求得 FN=510N，取 fs=0.2，fd=0.1，则有 静摩擦负载 Ffs=fsFN=0.2*510N=102N 动摩擦负载 Ffs=fsFN=0.1*510N=51N 3） 惯性负载 加 速 Fa1=G* Δ v/ （ g* Δ t ） =25500*4.8/ （ 9.81*60*0.2 ） =1039.76N 减速 F a2= G* Δ v/ （ g* Δ t ） =25500*4.8/ （ 9.81*60*0.2 ） =1039.76N
=1039.76N
反向制动 F a2= G*Δ v/ （g* Δ t） =25500*4.8/ （ 9.81*60*0.2 ）
=1039.76N
根据以上计算，考虑到液压缸垂直，其重量较大，为防止因
自重而下滑，系统应设置平衡回路，因此，在对快速向下运
动的负载分析时，就不考虑移动部件的重量。
2、 负载图和速度图的绘制 按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、
F=Ffd+Fa4 F=Ffd F=Ffd-Fa5
595.2 410.4 225.6
661.33 456 250.67
2、负载图和速度图的绘制 按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、行程限制等， 绘制 出负载图及速度图如 下所示。
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3 液压缸主要参数的确定 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，所以初选 液压缸的工作压力为 1.0MPa。 2） 计算液压缸的尺寸 A=F/p=4344.89/1.0*10 6m2=4.34*10 -3m2 D=（ 4A/ π ）1/2 =（4*4.34*10 -3/ π ） 1/2 =7.43*10 -3m 按标准取： D=80mm 按液压缸工作压力选取 d/D ，确定活塞杆直径 工作压力 p≤2，则 d/D=0.7,d=56mm 则液压缸的有效作用面积为： 无杆腔面积 A1=πD2/4= π *8 2/4cm 2=50.24cm2 有杆腔面积 A2=π（ D2-d2）=π （ 82-5.62）/4=25.64cm 2 3） 活塞杆稳定性校核 因为活塞杆总行程为 202mm ，而活塞杆直径为 56mm ， L/d=202/56=3.6 ＜10，不需要进行稳定性校核。 4） 求液压缸的最大流量 q 快进=π v 快进 d2/4= π *1.4*5.6 2*10 -4*10 -3/4=15.76L/min q 工进=A1v 工进=50.24*10 -4*0.027*10 3L/min=0.14L/min q 快退=A2v 快退=25.64*10-4*6.4*103L/min=16.41L/min 5)卧式滑台工况图如下