液压与气压传动课程设计说明书

一、设计题目及其要求

1、1题目：

设计一台汽车变速箱体孔系镗孔专用组合机床的液压系统。要求该组合机床液压系统要完成的工作循环是：夹具夹紧工件～工作台1快进～工作台2工进～终点停留～工作台快退～工作台起点停止～夹具松开工件。该组合机床运动部件的重量（含工作台基多轴箱）为20000N，快进、快退速度为6m/min，一工进的速度为800～1000mm/min，二工进的速度为600～800mm/min，工作台的最大行程为500mm，其中工进的总行程为300mm，工进是的最大轴向切削力为20000N，工作台采用山字形～平面型组合导轨支撑方式，夹具夹紧缸的夹紧行程为25mm，夹紧力在20000～14000N之间可调，夹紧时间不大于一秒钟。

依据以上题目完成下列设计任务：

1）、完成该液压系统的工况分析，系统计算并最终完成该液压系统工作原理图的工作；

2）、根据已完成的液压系统工作原理图选择标准液压元件；

3）、对上述液压系统钟的液压缸进行结构设计，完成液压缸的相关计算何部件装配图设计，并对其中的1～2个非标零件进行零件图设计。

1、2明确液压系统设计要求

本组合机床用于镗变速箱体上的孔，其动力滑台为卧式布置，工件夹紧及工进拟采用液压传动方式。

表

2、夹紧时间不大于一秒钟，按一秒计算。

3、属于范围数值取中间值。

二、工况分析

2、1

动力滑台所受负载见表2-1，其中

静摩擦负载：=

Ffsμ×20000N=3600N

s

=G

•

动摩擦负载：=

Ffdμ×20000N=2400N

d

=G

•

惯性负载： N N t v g G F 10202

.01

.08.920000=⨯=∆∆=

α 式中 s μ、d μ，分别为静、动摩擦因数，考虑到导轨的形状不利于润滑油的储存，分别取s μ=、d μ=。

v ∆，启动或者制动前后的速度差，本例中v ∆=s

t ∆，启动或者制动时间，取t ∆=

2、2

由表1-1和表2-1可分别画出动力滑台速度循环图和负载循环图如图2-1和2-2 6

1

6

三、确定主要参数

3、1 进给缸参数确定

1）组合机床属于半精加工机床，初选系统工作压力为

为使滑台快进快退的速度相等，并减小液压源的流量，将液压缸的无杆腔为主工作腔，采用差动连接，则液压缸的内径D 与活塞杆直径d 的关系为D=2d 。同时为防止滑台进给结束时发生前冲，暂取背压Mpa P 5.02=，从而可求液压缸无杆腔的有效面积(取液压缸的机械效率94.0=cm η)： ()

221125.05.394.022400

mm P P F

A cm ⎪

⎭⎫ ⎝

⎛

-⨯=

-=

η=2mm 液压缸内径： mm mm A D 65.9614

.324

.7332441

=⨯=

=

π

查表，取标准尺寸系列，D=100mm ，则d=70mm 。

2）按最小工进速度验算进给液压缸的最小稳定速度

由产品样本查得GE 系列调速阀的最小稳定流量m in /03.0min L q =，则

A>333

min min 5.060

1003.0cm cm V q =⨯=

而液压缸节流腔的有效工作面积 ()

()

222222

05.407104

4

cm cm d D A =-⨯=

-=

π

π

可见验算成立，则

()

2

21222

22

2149.3805.404

54.784

cm A A A cm d D A cm D A =-==-=

==

π

π

3、2 滑台快进时，液压缸为差动连接，故缸的有杆腔压力2P 必大于无杆腔压力1P ，其差值估取为Mpa p p p 5.012=-=∆，而启动瞬间液压缸尚未移动，此时p ∆=0，另外假定快退时，回路压力损失取为。

根据上述假定条件，可算出液压缸（进给缸）在各阶段中工作循环的内力，流量及功率值见表3-1

表

3、3夹紧缸

同进给缸，为了减少缸的外形尺寸，采用无杆腔夹紧，从而可求液压缸无杆腔的有效面积：（暂取减压阀的调整压力为） 5

.3X 94.020000

~14000P P 21cm '1=

-=

）

（夹

ηF A

夹紧缸的缸筒内径可求 mm A D 91~7641

'==

π

查表，取标准尺寸系列，mm D 100'=，同时活塞杆直径取50mm ，即

mm d 50'=

四、拟定液压系统图

4、1调速回路和液压源的形式，

由表3-1可看出，所设计的液压系统在快进和快退阶段，所需的压力较低，流量大，且持续的时间短，而系统在两次工作进给时所需压力较高，流量小，持续时间长，为此拟采用限压式变量泵供油和回路用调速阀节流的容积-节流联合调速回路。这样，一方面可保证进给运动的平稳和速度稳定，另一方面可实现流量自适应，减小系统功率损失和发热。

4、2油路循环方式，

由所选择的回路形式决定为开式

4、3换向及速度换接回路，

为了便于滑台在任意位置停止，使调整方便，同时为了实现差动快进，采用三位五通“O”型机能的电磁换向阀，且用二位二通换向阀与调速阀并联，实现两次进给运动的换接，采用电器行程开关加死挡铁以保证终点转换平稳，可靠，精度高。另外，为了实现终点短暂停留，电器控制回路接时间继电器。

4、4压力控制回路

在泵的出口并联一只二位二通换向阀构成卸荷回路，使变量泵在空载下启动，在夹紧回路并接一只蓄能器以保证一定的夹紧力，且可以达到节能的效果，和串接一减压阀是夹紧力可调。

4、5经整理所组成的液压系统原理图如附件所示。

表