液压系统设计步骤
液压系统设计小结
液压系统设计小结液压系统设计是现代机械制造中重要的一环。
液压系统能够实现力、速度的集成控制，并且在一些特殊工作场合，液压系统有其它传动方式无法替代的工作效果。
对于液压系统设计来说，设计方案要不仅要能够满足工作要求，还要考虑力、速、功的匹配，以及可靠性和安全性。
液压系统设计包括以下几个步骤：需求分析、系统参数确定、元件选型、系统方案设计、回路图绘制、系统试验和运行调试。
(1) 需求分析：液压系统设计的前提是了解工程技术需求。
设计人员需要与机器操作者交流，以了解系统的工作要求。
同时，还需要了解系统的工作环境、操作方式和安全要求等方面的信息。
(2) 系统参数确定：系统参数的确定对液压系统的设计有着决定性的影响。
例如，液压缸的直径、工作行程、工作半径以及工作压力等参数都需要根据实际需求进行确定。
此外，液压泵、阀门和控制器等元件的型号、安装位置以及内部参数也需要确定，以保证系统能够正常工作。
(3) 元件选型：根据系统参数和工作要求，选择合适的液压元件。
液压元件的选择需要考虑以下因素：① 额定工作压力：液压元件的额定工作压力需要大于系统工作压力。
一般规定元器件的最高工作压力应为系统工作压力的1.5-2倍。
② 流量：液压元件的流量必须满足系统工作要求。
③ 控制方式：液压元件控制方式的选择也需要针对不同情况进行调整。
电磁液压阀是常用的控制元件之一，其具有控制精度高、动作迅速等优点。
但是，所需的控制电路、电源等辅助设备比较复杂。
此外，气控和电控柔性操作和链式安全回路等也是常用的控制方式。
(4) 系统方案设计：按照选定的元件进行系统方案的设计。
系统方案的设计需要结合系统参数、工作要求以及应用环境的特点，制定相应的方案。
在系统方案确定后，应绘制液压回路图便于检查和维护。
(5) 回路图绘制：对液压回路图进行精确定位和编写。
在编写液压回路图时，应注意以下几个方面：① 正确绘制液压回路图。
按照系统方案进行液压回路图的绘制。
液压系统的设计
液压系统的设计液压系统设计是液压主机设计的重要组成部分，也是对前面各章内容的概括总结和综合应用。
本章主要阐述液压系统设计的一般步骤，设计内容和设计计算方法，并通过实例来说明液压系统的设计过程。
9.1 液压系统的设计步骤液压系统设计与主机的设计是紧密联系的，两者往往同时进行，互相协调。
设计液压系统时应首先明确主机对液压系统在动作、性能、工作环境等方面的要求，如执行元件的运动方式、行程、调速范围、负载条件、运行平稳性和精度、工作循环及周期、工作环境、安装空间大小、结构简单、工作安全可靠、效率高、使命寿命长、经济性好、使用维修方便等设计原则。
液压系统设计步骤大体上可按图9-1所示的内容和流程进行。
这里除了最后一项（8）外，均属性能设计范围。
这些步骤是相互关联，相互影响的，必须经反复修改才能完成。
设计步骤及方法介绍如下。
9.1.1 明确系统的设计要求设计液压系统时，首先要对液压主机的工况进行分析，明确主机对液压系统的要求，具体包括：1）主机的用途、主体布局、对液压装置的位置和空间尺寸的限制。
2）主机的工作循环，液压系统应完成的动作、动作顺序或互锁要求，以及自动化程度的要求。
3）液压执行元件的负载和运动速速的大小及其变化范围，运动平稳性、定位精度及转化精度等的要求。
4）液压系统的工作环境和工作条件。
5）工作效率、安全性、可靠性及经济性等要求。
9.1.2 分析系统工况，确定主要参数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。
它是拟定液压系统方案，选择或设计液压元件的依据。
工况分析包括动力参数分析和运动参数分析两个部分，即：1）动力参数分析就是通过计算液压执行元件的载荷大小和方向，并分析各执行元件在工作过程中可能产生的冲击、振动及过载等。
对于动作较复杂的机械设备，根据工艺要求，将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图9-2a所示的负载-位移（F-L）曲线表示，称为负载图。
液压系统设计篇
液压系统设计篇----4ffaa03a-7161-11ec-876d-7cb59b590d7d液压传动系统设计，除了应符合其主机在动作循环和静、动态性能等方面所提出的要求外，还必须满足结构简单、使用维护方便、工作安全可靠、性能好、成本低、效率高、寿命长等条件。
液压传动系统的设计一般依据流程图见图4-1的步骤进行设计。
图4-1液压传动系统设计流程图第一节明确设计要求要设计一个新的液压系统，首先必须明确机器对液压系统的动作和性能要求，并将这些技术要求作为设计的出发点和基础。
需要掌握的技术要求可能包括：1．机器的特性（1）充分了解主机的结构和总体布置，机构与从动件之间的连接条件和安装限制，以及其用途和工作目的。
(2)负载种类（恒定负载、变化负载及冲击负载）及大小和变化范围；运动方式（直线运动、回转运动、摆动）及运动量（位移、速度、加速度）的大小和要求的调节范围；惯性力、摩擦力、动作特性、动作时间和精度要求（定位精度、跟踪精度、同步精度）。
（3）原动机类型（电机、内燃机等）、容量（功率、速度、扭矩）和稳定性。
(4)操作方式（手动、自动）、信号处理方式（继电器控制、逻辑电路、可编程控制器、微机程序控制）。
（5）系统中每个执行器的动作顺序和动作时间之间的关系。
2.使用条件（1）设置地点。
(2)环境温度、湿度（高温、寒带、热带），粉尘种类和浓度（防护、净化等），腐蚀性气体（所有元件的结构、材质、表面处理、涂覆等），易爆气体（防爆措施），机械振动（机械强度、耐振结构），噪声限制（降低噪声措施）。
（3）维护程度和周期；维修人员的技术水平；保持空间、可操作性和互换性。
3.适用的标准和规则根据用户要求采用相关标准、法则。
4．安全性、可靠性（1）用户在安全方面是否有特殊要求。
（2）指定保修期和条件。
5.经济不能只考虑投资费用，还要考虑能源消耗、维护保养等运行费用。
6．工况分析液压系统的工况分析是为了找出各执行机构在各自工作过程中的速度和负载变化规律。
液压动力控制系统的设计
液压动力控制系统的设计简介液压动力控制系统广泛应用于各种机械设备中，其设计和优化对于提高设备的性能和效率至关重要。
本文将讨论液压动力控制系统的设计原理、关键组件以及设计步骤。
设计原理液压动力控制系统的设计原理基于流体力学和控制工程的基本原理。
系统通过控制流体的流量、压力和方向来实现对机械设备的运动控制。
设计时需要考虑的主要因素包括系统的负载要求、速度调节范围、响应时间和能源效率等。
关键组件液压动力控制系统的关键组件包括液压泵、液压马达、控制阀、油箱和油液过滤器等。
液压泵负责将机械设备所需的压力液体供应到系统中，而液压马达则将液压能量转化为机械能，驱动设备运动。
控制阀用于控制液压系统中的液压液体流动，从而实现对设备的运动控制。
油箱用于储存液压液体，并保持其所需的温度和压力。
油液过滤器则负责过滤液压液体中的杂质和颗粒，以保证系统正常运行。
设计步骤液压动力控制系统的设计步骤可以概括为以下几个方面：1. 确定设备的动力要求和性能指标：根据机械设备的工作要求和负载要求，确定系统需要提供的动力、速度范围和精度等指标。
2. 选择合适的液压元件：根据系统的动力要求和性能指标，选择合适的液压泵、液压马达和控制阀等元件，并进行组合配置。
3. 设计液压回路：根据设备的运动需要和控制要求，设计液压回路结构，确定液压元件的连接方式和控制阀的位置。
4. 进行流体力学分析：使用流体力学模拟软件对设计的液压回路进行分析，验证系统的运动性能和控制精度。
5. 进行系统集成和调试：将各个液压元件组装到一起，并进行系统集成和调试，确保系统正常运行并满足设计要求。
结论液压动力控制系统的设计对于提高机械设备的性能和效率非常重要。
通过合理选择液压元件和设计优化液压回路，可以实现对设备运动的精确控制。
在进行设计过程中，需要充分考虑负载要求、速度范围、响应时间和能源效率等因素，以获得最佳的设计方案。
液压系统研制实施方案
液压系统研制实施方案一、引言液压系统是一种利用液体传递能量的动力传动系统，广泛应用于工程机械、航空航天、军事装备等领域。
液压系统具有传动效率高、传动力矩大、动作平稳等优点，因此备受青睐。
本文将针对液压系统的研制实施方案进行深入探讨，以期为相关领域的工程师提供参考。
二、液压系统研制的基本要求1. 性能要求：液压系统的研制首先需要满足其设计性能要求，包括传动效率、工作压力、流量等指标。
2. 可靠性要求：液压系统在实际工作中需要具有较高的可靠性，能够保证长时间稳定运行。
3. 经济性要求：在满足性能和可靠性的前提下，液压系统的研制还需要考虑成本控制，以提高其经济性。
三、液压系统研制的技术方案1. 液压元件的选型：液压系统的研制首先需要根据设计要求选择合适的液压元件，包括液压泵、液压阀、液压缸等。
在选型时需要考虑元件的性能、品质、价格等因素。
2. 液压系统的布局设计：液压系统的布局设计需要考虑元件之间的连接方式、管路的布置方式、油箱的容积等因素，以保证系统的紧凑性和稳定性。
3. 液压系统的控制策略：液压系统的研制还需要考虑控制策略的制定，包括开环控制、闭环控制、比例控制等方式，以实现对系统的精准控制。
4. 液压系统的试制与调试：在研制过程中需要进行系统的试制与调试工作，以验证设计方案的可行性，并对系统进行性能优化。
四、液压系统研制的实施步骤1. 确定研制目标：明确液压系统的使用环境、工作条件、性能要求等，为研制工作奠定基础。
2. 设计方案制定：根据研制目标，制定液压系统的设计方案，包括选型、布局、控制策略等内容。
3. 元件采购与加工：根据设计方案，采购所需的液压元件，并进行加工制造。
4. 系统组装与调试：将液压元件进行组装，并进行系统的调试工作，验证系统的性能。
5. 系统性能测试：对研制的液压系统进行性能测试，以验证其满足设计要求。
6. 系统优化与改进：根据性能测试结果，对系统进行优化与改进，以提高其性能和可靠性。
(完整word版)液压系统回路设计
1、液压系统回路设计1.1、 主干回路设计对于任何液压传动系统来说, 调速回路都是它的核心部分。
这种回路可以通过事先的调整或在工作过程中通过自动调整来改变元件的运行速度, 但它的主要功能却是在传递动力（功率）。
根据伯努力方程: 2d v p q C x ρ∆= （1-1）式中 q ——主滑阀流量d C ——阀流量系数v x ——阀芯流通面积p ∆——阀进出口压差ρ——流体密度其中 和 为常数, 只有 和 为变量。
液压缸活塞杆的速度:q v A= （1-2） 式中A 为活塞杆无杆腔或有杆腔的有效面积一般情况下, 两调平液压缸是完全一样的, 即可确定 和 所以要保证两缸同步, 只需使 , 由式（1-2）可知, 只要主滑阀流量一定, 则活塞杆的速度就能稳定。
又由式（1-1）分析可知, 如果 为一定值, 则主滑阀流量 与阀芯流通面积成正比即: ,所以要保证两缸同步, 则只需满足以下条件:, 且此处主滑阀选择三位四通的电液比例方向流量控制阀,如图1-1所示。
图1-1 三位四通的电液比例方向流量控制阀它是一种按输入的电信号连续地、按比例地对油液的流量或方向进行远距离控制的阀。
比例阀一般都具有压力补偿性能, 所以它输出的流量可以不受负载变化的影响。
与手动调节的普通液压阀相比, 它能提高系统的控制水平。
它和电液伺服阀的区别见表1-1。
表1-1 比例阀和电液伺服阀的比较项目 比例阀 伺服阀低, 所以它被广泛应用于要求对液压参数进行连续远距离控制或程序控制, 但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。
又因为在整个举身或收回过程中, 单缸负载变化范围变化比较大（0~50T）, 而且举身和收回时是匀速运动, 所以调平缸的功率为, 为变功率调平, 为达到节能效果, 选择变量泵。
综上所可得, 主干调速回路选用容积节流调速回路。
容积节流调速回路没有溢流损失, 效率高, 速度稳定性也比单纯容积调速回路好。
为保证值一定, 可采用负荷传感液压控制, 其控制原理图如图1-2所示。
液压系统的设计计算步骤和内容
• 最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。 • 液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上述负载
设计计算
步骤和内容
4～5
＞5～7
18
系统工作压力的确定
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
设备 类型
磨床
机床
组合机床 牛头刨床
插床 齿轮加工
机床
车床 铣床 镗床
珩磨 拉床 机 龙门 床 刨床
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅 助机械
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
压力 /MPa
摆动缸
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
往复摆动运动
齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
结构简单、体积小、惯性小 运动平稳、转大、转速范围宽 结构复杂、转大、转速低
设计计算
步骤和内容
高速小转矩回转运动 大转矩回转运动 低速大转矩回转运动
7
负载分析
• 负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分 析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
设计计算
步骤和内容
2
1.1 液压系统的设计依据和工况分析
液压系统的设计依据
• 设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液压系统 的设计要求和与设计相关的情况了解清楚，一般要明确下列主要问题：
液压系统设计步骤
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。
一、工况分析本机主要用于剪切工件装配时可通过夹紧机构来剪切不同宽度的钢板。
剪切机在剪切钢板时液压缸通过做弧形摆动提供推力。
主机运动对液压系统运动的要求：剪切机在剪切钢板时要求液压装置能够实现无级调速，而且能够保证剪切运动的平稳性，并且效率要高，能够实现一定的自动化。
该机构主要有两部分组成：机械系统和液压系统。
机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，它们两者共同作用实现剪切机的功能。
本次主要做液压系统的设计。
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。
该系统的剪切力为400T剪切负载F=400×10000=4×106N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（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、运行压制、保压、泄压和快速回程五个阶段组成。
图（1）位移循环图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（2）为种液压缸的v—t图，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，速度循坏图液压缸在总行程的一大半以上以一定的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。
v—t图速度曲线，不仅清楚地表明了液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析液压缸运动循环各阶段的总负载力。
专用铣床液压系统设计课程设计
专用铣床液压系统设计课程设计引言：专用铣床液压系统设计是现代工程领域中一门重要的课程。
液压系统在工业生产中起着至关重要的作用，而专用铣床液压系统则是在铣床加工过程中用于控制和驱动铣刀、工作台等部件的关键系统。
本文将介绍专用铣床液压系统的设计过程和原理，并提供一些设计方案和注意事项。
一、液压系统的基本原理液压系统利用液体传递力和能量，实现机械设备的控制和驱动。
液压系统由液压泵、液压缸、液压阀和液压管路等组成。
液压泵通过机械能转化为液体压力能，液压阀控制液体的流动方向和流量，液压缸则将液体的压力能转化为机械能。
二、专用铣床液压系统设计的基本要求1. 功能要求：液压系统应能够实现铣床的各种操作，如起动、加工和停止等。
2. 系统稳定性：系统在工作过程中应具有较高的稳定性和可靠性，能够保证加工精度和加工质量。
3. 控制灵活性：液压系统应具备灵活的控制能力，能够满足不同加工工件的需求。
4. 安全性：液压系统设计应考虑到安全因素，如过载保护、漏油报警等。
5. 经济性：液压系统的设计应尽可能降低成本，并提高能源利用效率。
三、专用铣床液压系统设计的步骤1. 确定系统的工作压力和流量：根据铣床的加工要求和工作负荷，确定液压系统的工作压力和流量。
同时要考虑系统的泄漏和能量损失。
2. 选择液压元件：根据系统的工作压力、流量和控制要求，选择合适的液压泵、液压缸、液压阀等元件。
要考虑到元件的质量、可靠性和维修方便性。
3. 设计液压回路：根据铣床的工作过程和控制要求，设计合适的液压回路。
液压回路的设计应考虑到系统的稳定性、控制灵活性和安全性。
4. 设计液压管路：根据液压回路的设计，设计合适的液压管路。
液压管路的设计应考虑到管路的阻力、泄漏和安装方便性。
5. 进行系统的仿真和优化：通过液压系统仿真软件对系统的性能进行评估和优化，以确保系统的稳定性和可靠性。
6. 进行系统的实验验证：根据设计结果，进行液压系统的实验验证。
通过实验数据的分析和对比，评估系统的性能和可靠性。
液压系统的设计毕业设计
液压系统的设计毕业设计液压系统的设计毕业设计引言液压系统是一种利用液体传递能量的技术，广泛应用于各个领域，如工业、农业、航空航天等。
在液压系统的设计中，需要考虑多个因素，包括系统的结构、元件的选择、流体的性质等。
本文将探讨液压系统的设计过程，并介绍一些常见的设计原则和方法。
一、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力和能量。
液压系统由液压泵、执行元件、控制阀等组成。
液压泵通过机械能转化为液压能，将液体压入管路中。
控制阀通过控制液体的流动方向和流量来实现对执行元件的控制。
执行元件将液体的能量转化为机械能，完成所需的工作。
二、液压系统的设计步骤1. 确定系统的需求：在进行液压系统的设计之前，需要明确系统的工作要求和目标。
例如，需要确定系统的工作压力、流量需求、工作环境等。
2. 选择液压元件：根据系统的需求，选择合适的液压元件，包括液压泵、执行元件、控制阀等。
在选择液压元件时，需要考虑元件的性能参数、可靠性、成本等因素。
3. 设计管路布局：根据系统的工作需求和元件的选择，设计合理的管路布局。
管路布局应考虑液体的流动路径、压力损失、泄漏等因素，以确保系统的稳定性和效率。
4. 进行系统分析：通过数学模型和仿真软件对系统进行分析，评估系统的性能和可靠性。
分析过程中需要考虑液体的性质、流动特性、压力变化等因素。
5. 进行系统优化：根据系统分析的结果，对系统进行优化。
优化的目标可以包括提高系统的效率、减少能量损失、降低成本等。
6. 进行系统测试：设计完成后，进行系统的实际测试。
测试过程中需要检查系统的各个部件是否正常工作，是否满足设计要求。
三、液压系统设计的原则和方法1. 简化系统结构：在液压系统的设计中，应尽量简化系统的结构，减少元件的数量和复杂性。
简化系统结构可以提高系统的可靠性和维护性。
2. 选择合适的元件：在选择液压元件时，应考虑元件的性能参数、可靠性、成本等因素。
选择合适的元件可以提高系统的性能和效率。
液压系统设计计算举例
(9.20)
设计计算
步骤和内容
6
液压系统的发热功率
(3) 溢流阀的损失功率
k
Py
pYi qYi
式中
i 1
pYi ——各溢流阀的调整压力；
qYi ——各溢流阀的溢流量；
k——溢流阀数量。
(4) 节流功率损失
(9.21)
式中
k
Pj pji qji i 1
p ji ——各流量阀进出口压差；
q ji ——通过各流量阀的流量；
表9-5 液压缸在各工作阶段的负载值
工况 起动
负载组成 F＝ Ffs
负载值F/N 1962
推力 /N
F
2180 m
加速
F ＝ Ffd ＋ Fm 1564
1500
快进 工进 快退
F ＝Ffd F ＝Ffd ＋ Ft F ＝Ffd
981 31449 981
1090 34943 1090
设计计算
设计实例
22
1 液压传动系统的设计计算步骤和内容
• 液压系统设计步骤如下： • (1) 明确液压系统的设计要求及工况分析； • (2) 主要参数的确定； • (3) 拟定液压系统原理图，进行系统方案论证； • (4) 设计、计算、选择液压元件； • (5) 对液压系统主要性能进行验算； • (6) 设计液压装置，编制液压系统技术文件。
设计计算
设计实例
19
负载分析
1. 工作负载
由切削原理可知，高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力Fｔ与钻头直径D(mm)、每转进给量s(mm/r) 和铸件硬度HB之间的经验计算式为
Ft 25.5Ds0.8 (HB)0.6 (9.27)
根据组合机床加工的特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s
液压系统设计说明书
液压系统设计说明书一、设计概述液压系统是一种将动力转换为机械能的传动系统，广泛应用于各种工业设备和机器中。
本次设计的液压系统主要应用于挖掘机的操作，该系统需要具备高效率、高可靠性、低能耗和易于维护的特点。
二、系统组成1. 液压泵：液压泵是液压系统的核心部件，负责提供压力油。
本设计选用柱塞泵，其具有高压力、高效率、长寿命等优点。
2. 液压缸：液压缸是将液压能转换为机械能的执行元件。
本设计选用双作用活塞缸，以满足挖掘机在挖掘和提升等不同工况下的需求。
3. 控制阀：控制阀用于控制液压油的流向和流量，从而实现执行元件的运动控制。
本设计选用方向控制阀和压力控制阀，以实现挖掘机的各种动作。
4. 油箱：油箱是液压系统的油液储存部件，具有散热、沉淀杂质等功能。
本设计选用封闭式油箱，以减少油液污染和散热不良等问题。
5. 管路与接头：管路与接头用于连接液压元件，保证液压油的流动畅通。
本设计选用耐高压、耐腐蚀的管路和标准接头，以提高系统的可靠性和安全性。
三、系统特点1. 高效率：本设计采用高效率的柱塞泵，可有效降低能量损失，提高系统效率。
2. 高可靠性：选用高质量的液压元件和管路，采用标准化的连接方式，提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 低能耗：通过优化液压元件的参数和系统布局，降低能耗，符合绿色环保要求。
4. 易于维护：采用模块化设计，便于拆卸和维修；同时，选用易于购买的标准件，降低了维护成本。
四、系统控制本设计的液压系统采用手动控制和自动控制相结合的方式。
手动控制主要用于初次的设备调试和应急情况下的操作；自动控制则根据预设的程序，自动完成挖掘机的各种动作。
在自动控制中，还引入了传感器和电液比例阀等智能控制元件，以提高控制的精度和响应速度。
五、系统安全为确保系统的安全运行，采取了以下措施：1. 设置溢流阀和减压阀等安全保护装置，防止过载和压力过高对系统造成损坏；2. 在油箱中设置液位计和温度计，实时监测油液的液位和温度，防止油液不足或温度过高对系统造成影响；3. 在管路中设置过滤器，防止杂质进入系统对元件造成损坏；4. 设置报警装置，当系统出现异常情况时，及时发出报警信号并切断电源，确保设备和人员的安全。
简述液压系统设计的工作步骤
简述液压系统设计的工作步骤液压系统设计是指根据工作需求和系统性能要求，综合考虑液压元件的选型、液压元件的布置和连接、液压系统的控制与保护等因素，设计出一个满足设备工作需求的液压系统。
液压系统设计的工作步骤主要包括以下几个方面：1.需求分析与规定：这一步骤主要是对液压系统工作的需求进行分析和规定。
需求分析包括工作压力、流量要求、工作温度范围、工作环境要求等方面的考虑，规定则是在需求分析的基础上对液压系统的工作参数进行具体规定。
2.液压元件的选型：根据工作压力、流量要求以及规定的工作参数，从液压元件产品手册、厂家技术资料和液压元件选型手册中选取合适的液压元件。
液压元件的选型包括选取合适的液压泵、阀门、执行元件等。
3.系统图的绘制：根据工作需求和选定的液压元件，绘制出液压系统的结构图和工作原理图。
结构图主要是表现液压系统各个部件之间的布置关系和连接方式，工作原理图则是表现液压系统各个部件之间的工作原理和控制关系。
4.系统参数计算：根据液压元件的选型和系统图，对液压系统各个部分的参数进行计算。
主要包括液压泵的排量和功率计算、液压缸的有效面积计算、阀门的流量和压力损失计算等。
这些参数计算的正确与否直接影响到液压系统的性能指标是否得以实现。
5.系统接口设计：液压系统在工作过程中需要与其他机械系统或电气系统进行配合，因此需要进行系统接口设计。
主要包括液压系统与机械系统的连接方式、液压系统与电气系统的控制信号传递方式等。
6.控制与保护系统设计：液压系统控制与保护是液压系统工作的关键环节，所以需要进行相应的控制与保护系统设计。
包括设计液压系统的控制方式（手动控制、自动控制等）、液压系统的安全保护装置（压力开关、过载保护等）等。
7.系统布置与装配：设计完液压系统后，需要进行系统布置与装配。
主要包括选择系统的布置位置、液压元件的安装位置和固定方式、管路的布置与连接等。
合理的系统布置与装配能够减小液压系统的压力损失和泄漏，提高系统的工作效率和可靠性。
第九章液压系统的设计与计算
按各执行元件在工作中的速度v以及位移s或经历的时间t 绘制v－s或v－t速度循环图。
三、确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数——工作压力和流量是选择液压元 件的主要依据，而系统的工作压力和流量分别取决于液压执 行元件工作压力、回路上压力损失和液压执行元件所需流量 、回路泄漏，所以确定液压系统的主要参数实质上是确定液 压执行元件的主要参数。 1. 初选液压系统的主要参数 执行元件工作压力是确定其结构参数的重要依据。工作 压力选得低一些，对液压系统工作平稳性、可靠性和降低噪 声等都有利，但对液压系统和元件的体积、重量就相应增大 ；工作压力选得过高，虽然液压元件结构紧凑，但对液压元 件材质、制造精度和密封要求都相应提高，制造成本也相应 提高。执行元件的工作压力一般可根据负载进行选择。
二、液压系统的工况分析和系统的确定
对执行元件负载分析与运动分析，也称为液压系统的工 况分析。工况分析就是分析每个液压执行元件在各自工作过 程中负载与速度的变化规律，一般执行元件在一个工作循环 内负载、速度随时间或位移而变化的曲线——用负载循环图 和速度循环图表示。 1. 负载分析 液压缸与液压马达运动方式不同，但他们的负载都是由 工作负载、惯性负载、摩擦负载、背压负载等组成的。 (1) 工作负载 FW 包括切削力、夹紧力、挤压力、重力等， 其方向与液压缸运动方向相反时为正，相同时为负；
2. 确定执行元件的主要结构参数 （1）确定液压缸主要结构参数 根据负载分析得到的最
大负载Fmax和初选的液压缸工作压力p，再设定液压缸回
油腔背压pb以及杆径比d/D，即可由第四章中液压缸的力 平衡公式来求出缸的内径D、活塞杆直径d和缸的有效工作
面积A,其中D、d值应圆整为标准值 。
（2）确定液压马达排量VM 排量VM 由马达的最大负载扭矩Tmax、
液压系统设计方法
液压系统设计方法液压系统是一种通过液体传递能量的系统，广泛应用于各种工业和机械设备中。
液压系统设计的目标是实现高效、可靠的能量传递和控制，同时满足系统的性能要求。
下面是液压系统设计的一般方法和步骤。
第一步：明确系统的工作要求在液压系统设计之前，首先需要明确系统的工作要求，包括工作条件、所需输出力或动力、速度和精度要求等。
这些要求将直接影响到系统的设计和选型。
第二步：选择液压元件在液压系统中，液压元件起到能量传递和控制的作用。
选择适合系统要求的液压元件是液压系统设计的核心步骤之一、常见的液压元件包括液压泵、阀门、缸体、马达等。
在选择液压元件时，需要考虑其技术参数、工作压力范围、流量要求、密封性能和可靠性等。
第三步：设计液压系统布局液压系统布局是指液压元件在系统中的位置和连接方式。
液压系统布局的设计直接影响液压系统的性能和工作效率。
在设计液压系统布局时，需要考虑以下几个因素：1.系统的可维修性和易操作性，便于维护和检修。
2.尽量减少管路的长度和对流动的阻力，提高系统的工作效率。
3.避免液压元件之间的相互干扰和干涉，确保系统的正常工作。
第四步：计算和选择液压元件参数在设计液压系统时，需要计算和选择液压元件的参数。
例如，液压泵的流量和压力选择要根据系统的工作需求来确定，阀门的开口面积需要根据所需流量来计算，缸体的尺寸和活塞面积需要根据所需输出力来选择等。
第五步：进行系统的动态和静态模拟在液压系统设计的过程中，进行系统的动态和静态模拟可以帮助工程师预测系统的性能和响应。
动态模拟可以用于分析系统的运动特性和响应时间，判断系统是否满足要求；静态模拟可以用于分析系统的压力分布和流动性能，优化设计。
第六步：进行系统的试验验证总结：。
第9章液压系统设计与计算-
• 快进时：
差动系统
p F A1 A2
qv快 (A1A2)
非差动系统
p1
F A1
A2 A1
p2
q v快A1
P pq
•工进时：
p1
A2 A1
F pb A1
q v工A1
P p工q工
• 快退
p1
A2 A1
pb
F A1
qv快退A2
P pq
图9-2 组合机床执行元件工况图
Ff f FN
（9-2）
式中 FN——运动部件及外负载对支撑面的正压力； f——摩擦系数，分 静摩擦系数（ fS≤0.2~0.3）和动摩擦系数（fd ≤0.05~0.1）。
（3）惯性负载 Fa 惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负
载，可用牛顿第二定律计算：
Fa
ma Gv g t
液压缸推力F（N）
F =( Ffs + FL ± Fg) /ηm F =( Ffd + FL +Fa± Fg) /ηm F =( Ffd + FL± Fg) /ηm F =( Ffd + FL — Fa± Fg) /ηm F =( Ffd + FL ± Fg) /ηm F =( Ffd + FL — Fa± Fg) /ηm F =( Ffs + Fa ± Fg) /ηm
来验பைடு நூலகம்，即
A q min v min
（9-5）
qmin—流量阀最小稳定流量。
液压马达：排量的计算式为
2T
V
p Mm
（9-6）
式中 T—液压马达的总负载转矩，N.m； ηMm—液压马达的机械效率； p—液压马达的工作压力，pa； V—所求液压马达的排量，m3/r。
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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。
v —t 图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸的负载及负载循环图(1)液压缸的负载力计算。
工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成：F=F c +F f +F i +F G +F m +F b (9-1)式中：F c 为切削阻力；F f 为摩擦阻力；F i 为惯性阻力；F G 为重力；F m 为密封阻力；F b 为排油阻力。
图9-3导轨形式①切削阻力F c ：为液压缸运动方向的工作阻力，对于机床来说就是沿工作部件运动方向的切削力，此作用力的方向如果与执行元件运动方向相反为正值，两者同向为负值。
该作用力可能是恒定的，也可能是变化的，其值要根据具体情况计算或由实验测定。
②摩擦阻力F f ：为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的形状、放置情况和运动状态有关，其 计算方法可查有关的设计手册。
图9-3为最常见的两种导轨形式，其摩擦阻力的值为： 平导轨： F f =f ∑Fn (9-2) V 形导轨： F f =f ∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)式中：f 为摩擦因数，参阅表9-1选取；∑Fn 为作用在导轨上总的正压力或沿V 形导轨横截面中心线方向的总作用力；α为V 形角，一般为90°。
③惯性阻力F i 。
惯性阻力F i 为运动部件在启动和制动过程中的惯性力，可按下式计算：()i G vF ma N g t ∆==∆ (9-4)导轨类型 导轨材料运动状态 摩擦因数(f) 滑动导轨铸铁对铸铁 启动时低速(v ＜0.16m/s) 高速(v ＞0.16m/s)0.15～0.20 0.1～0.12 0.05～0.08 滚动导轨铸铁对滚柱(珠)淬火钢导轨对滚柱(珠)0.005～0.020.003～0.006静压导轨 铸铁 0.0052为重力加速度，g=9.81 (m/s 2)；Δv 为速度变化值(m/s)；Δt为启动或制动时间(s)，一般机床Δt＝0.1～0.5s，运动部件重量大的取大值。
④重力F G：垂直放置和倾斜放置的移动部件，其本身的重量也成为一种负载，当上移时，负载为正值，下移时为负值。
⑤密封阻力Fm：密封阻力指装有密封装置的零件在相对移动时的摩擦力，其值与密封装置的类型、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。
在初算时，可按缸的机械效率(ηm=0.9)考虑；验算时，按密封装置摩擦力的计算公式计算。
⑥排油阻力F b：排油阻力为液压缸回油路上的阻力，该值与调速方案、系统所要求的稳定性、执行元件等因素有关，在系统方案未确定时无法计算，可放在液压缸的设计计算中考虑。
(2)液压缸运动循环各阶段的总负载力。
液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。
①启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力(按缸的机械效率ηm=0.9计算)、重力和惯性力等项，即：F=F f+F i±F G+F m+F b (9-5)②快速阶段： F=F f±F G+F m+F b (9-6)③工进阶段： F=F f+F c±F G+F m+F b (9-7)④减速： F=F f±F G-F i+F m+F b (9-8)对简单液压系统，上述计算过程可简化。
例如采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。
(3)液压缸的负载循环图。
对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸(或液压马达)的速度和负载的变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—L)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。
图9-4负载循环图图9-4为一部机器的F—t图，其中：0～t1为启动过程；t1～t2为加速过程；t2～t3为恒速过程； t3～t4为制动过程。
它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。
图中最大负载是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。
2.液压马达的负载工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=M e+M f+M i (9-9) (1)工作负载力矩M e。
工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
(2)摩擦力矩M f。
为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：M f=GfR(N·m) (9-10) 式中：G为旋转部件的重量(N)；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；R 为轴颈半径(m)。
(3)惯性力矩M i 。
为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：M i =J ε=J t ω∆∆(N ·m) (9-11)式中：ε为角加速度(r/s 2)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt 为加速或减速时间(s)；J 为旋转部件的转动惯量(kg ·m 2)，J=1GD 2/4g 。
式中：GD 2为回转部件的飞轮效应(Nm 2)。
各种回转体的GD 2可查《机械设计手册》。
根据式(9-9)，分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。
第二节 确定液压系统主要参数一、液压缸的设计计算1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：(1)各类设备的不同特点和使用场合。
(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。
如表9-2、表9-3所示。
缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算，详见第四章第二节。
3.液压缸的流量计算液压缸的最大流量： q max =A ·v max (m 3/s) (9-12)式中：A 为液压缸的有效面积A1或A2(m 2)；v max 为液压缸的最大速度(m/s)。
液压缸的最小流量： q min =A ·v min (m 3/s) (9-13) 式中：v min 为液压缸的最小速度。
液压缸的最小流量q min ，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。
若不满足此要求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量q min 也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。
二、液压马达的设计计算1.计算液压马达排量 液压马达排量根据下式决定：v m =6.28T/Δp m ηmin (m 3/r) (9-14)式中：T为液压马达的负载力矩(N·m)；Δp m为液压马达进出口压力差(N/m3)；ηmin为液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.9～0.95，叶片马达取0.8～0.9。
2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：q max=v m·n max(m3/s)式中：v m为液压马达排量(m3/r)；n max为液压马达的最高转速(r/s)。
第三节液压元件的选择一、液压泵的确定与所需功率的计算1.液压泵的确定(1)确定液压泵的最大工作压力。
液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失ΣΔp，即p B =p1+ΣΔp (9-15)ΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统ΣΔp为(2～5)×105Pa，用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为(5～15)×105Pa，ΣΔp也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表9-4选取。
表9-4 常用中、低压各类阀的压力损失(Δp n)阀名Δp n(×105Pa) 阀名Δp n(×105Pa)阀名Δp n(×105Pa)阀名Δp n(×105Pa)单向阀0.3～0.5 背压阀3～8 行程阀 1.5～2 转阀 1.5～2 换向阀 1.5～3 节流阀2～3 顺序阀 1.5～3 调速阀3～5(2)确定液压泵的流量q B。