机电液课程设计报告说明书

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课程设计说明书

课程名称：液压与气压传动

题目名称：钻镗组合机床动力滑台液压系统

2011年5月28日

目录

液压传动任务书 .....................................................................

(1)

1序言························- 1 -

2设计的技术要求和设计参数··············- 2 -

3工况分析······················- 2 -

3.1 确定执行元件····················- 2 -

3.2分析系统工况····················- 3 -

3.3负载循环图和速度循环图的绘制············- 4 -

3.4确定系统主要参数··················- 6 -

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3.4.1初选液压缸工作压力 .............................- 6 -

3.4.2确定液压缸主要尺寸 .............................- 6 -

3.4.3计算最大流量需求 ...............................- 7 -3.5拟定液压系统原理图·················- 9 -

3.5.1速度控制回路的选择 .............................- 9 -

3.5.2换向和速度换接回路的选择 (10)

3.5.3油源的选择和能耗控制 (11)

3.5.4压力控制回路的选择 (12)

3.6 液压元件的选择 (13)

3.6.1确定液压泵和电机规格 (14)

3.6.2阀类元件和辅助元件的选择 (15)

3.6.3油管的选择 (17)

3.6.4油箱的设计 (18)

3.7液压系统性能的验算 (20)

3.7.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (20)

3.7.2油液温升验算 (22)

4 参考文献 (23)

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液压传动任务书

设计一台钻镗两用组合机床动力滑台的液压系统。要求其完成的工作循环是：快进——一工进——二工进——死挡块停留——快退——原位停止。快进快退速度为7.3m/min, 工进速度应能在6.6~660mm/min 范围内无级调速，最大行程为

400mm(其中一工进为100mm，二工进为 80mm），最大切削力为18KN，运动部件的总重量为 25KN，采用平面导轨，往复运动加、减速时间为0.05S 。

任务：设计说明书一套（液压系统设计、控制线路设计、直流电机调速实验报

告）；进给液压缸装配图一张；油箱装配图一张（含电动机与液压泵的联结）

1序言

作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产

中应用广泛。本次课程设计将以钻镗两用组合机床动力滑台液压系统设

计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组

合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、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等。

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设

计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用

多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通

用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采

用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几

倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速

范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。

液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动，如图 1所示，如果动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动

作循环通常包括：原位停止快进一工进二工进死挡铁停留快退原位停止。

图 1组合机床动力滑台工作循环

2设计的技术要求和设计参数

工作循环：快进两个工进快退停止；

系统设计参数如表 1 所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为 f s = 0.18、f d = 0.11。

表 1设计参数

参数数值

切削阻力（ N）18000

滑台自重 (N)25000

快进、快退速度 (m/min)7.3

工进速度 (mm/min) 6.6~660

最大行程 (mm)400

工进行程 (mm)180

启动换向时间（ s）0.05

液压缸机械效率（m ）0.9

3工况分析

3.1确定执行元件

金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。

3.2分析系统工况

在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑

台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。（ 1）工作负载FW

工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，

对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作

负载，即

F W=18000N

（ 2）惯性负载

最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间

为 0.05s ，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为 7.3m/min ，因此惯性负载

F m v250007.3

t9.860 0.05

N 6207 N

(3)阻力负载

阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦

阻力两部分。

静摩擦阻力 F fj = f j×N= F fs =0.18 × 25000=4500N

动摩擦阻力 F fd = f d×N= F fs =0.11 × 25000=2750N

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 2 所示。

表 2 液压缸在各工作阶段的负载（单位：N）

工况负载组成负载值F液压缸推力 F ' =F/m