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F 3545.072 = 984.7 mm 2 6 P 4 10 0.9
液压缸内径 D D=
4 A1


4 984.7 35.42mm 3.14
取标准值 D=40mm 因为快速下降的速度与快速上升的速度不相等， 且快速下降小于快速上升， 所以采用单杆活塞液 压缸无杆腔进油，有杆腔出油，且活塞杆受压 由表 2 得 =0.5
备注
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设计内容
快速上升
设计说明及计算过程
备注
时间继电器发出信号， 使 1YA 断电， 2YA 通电， 使油液通过换向阀， 进入有杆腔， 使缸向上运动， 即快速上升。 进油路： 油箱——滤油器……电磁换向阀右位— —进入有杆腔 回油路： 无杆腔——单向阀 5——换向阀——油 箱 停止 按下停止按钮， 使换向阀位于中位， 泵直接卸荷。 进油路:油箱……电磁…… 回油路：油箱 快进 行程阀处于如图位置，使电磁铁 1YA 通电，使 上变量泵输出流量
目
一、设计题目及工况分析
1·运动参数分析 2·动力参数分析 3·液压缸在各阶段的负载及工况图
录
二、计算液压缸尺寸和所需流量
1·工作压力的确定 2·计算液压缸尺寸 3·确定液压缸所需的流量
三、确定液压系统方案，拟定液压原理图
1·确定执行元件的类型 2·换向阀确定 3·调速方式的选择 4·快进转工进的控制方式的选择 5·终点转换控制方式的选择 6·实现快速运动的供油部分设计
3、确定液压缸所需的流量 快进流量
qkj A2 v快下 1256 10 6 75 10 3 m 3 / s = 5.652L/min
快退流量
q jt
6 3 3 = A 2v快上 314 10 100 10 m / s 1.884 L / min
工进流量
q gj A1v g 1256 10 6 1 10 3 m 3 / s 1256 10 9 m 3 / s 0.075 L / min
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感想
在这次课程设计中，从刚开始的毫无头绪，到最后的顺利完工，一路走来 颇为艰辛。我基本学会了液压系统的设计和计算，强化了对液压元器件性能的 掌握，理解不同回路在系统中的各自作用，进一步巩固，加深和拓宽了所学的 知识。在此。要十分感谢蔺国民老师对我的指导，从开始的给课题，到后来的 修改，找不足，再修改，再找不足等等……。感谢老师给我的帮助。不但及时 地发现我的不足之处，还给我正确的指导。在学习和毕业设计过程中给予我很 大 的启迪与帮助，给我留下了极为深刻的印象，使我对以后的工作充满信心。
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设计内容
设计说明及计算过程
备注
所以 d= D=20mm 缸径、杆径取标准值后的有效面积 无杆腔有效工作面积为
D 2
A1 = 4

3.14 40 2 1256mm 2 4
活塞杆面积为
A3
d 2
4

3.14 20 2 314mm 2 4
有杆腔有效工作面积为
A2 A1 A3 1256 314 942mm 2
四、液压系统工作原理 五、液压泵的选择
1·计算泵的压力 2·计算泵的流量
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设计内容
设计说明及计算过程 一、工况分析
1·运动参数分析
备注
动作循环图
速度循环图
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设计内容
设计说明及计算过程
2、动力参数分析 快速下降速度为 75mm/s，工作进给速度小于等 于 1mm/s， 快速上升速度为 100mm/s， 加速度时 间小于等于 0.2s， 钻削头部件上下运动时静摩擦 为 1000N，动摩擦为 500N。 (1)计算各阶段的负载 启动和加速阶段的负载 F q F q =F j +F g +F m F 1 ——静摩擦阻力 F g ——惯性阻力 F m ——密封产生的阻力。 按经验可取 F m =0.1F q F q =F j +F g +F m =1000+ma+0.1F q =1000+255
备注
F kj =555.55N 减速阶段 F js F js =F dm +F m -F g F m ——密封阻力，取 F m =0.1F js F js =F dm +F m -F g =500+0.1F js -255 F js =450.72N
④工进阶段
74 10 3 0.2
F gj
0.1 0.2
绘制工况图
工况图
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设计内容
设计说明及计算过程
备注
二、计算液压缸尺寸和所需流量
1、工作压力的确定 工作压力可根据最大负载来确定，最大负载为 3545.072N 现 按 表 1 有 关 要 求 ， 取 工 作 压 力 P=1MPa
2、计算液压缸尺寸 1）液压缸的有效面积 A1
A1 =
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设计内容
设计说明及计算过程 三、确定液压系统方案，拟定液压原理图
1、确定执行元件的类型 工作缸选用无杆腔面积等于 5 倍有杆腔面 积。无杆腔进油，有杆腔出油。 2、换向阀确定 该系统流量比较小，采用三位四通电磁换向阀。 换向阀中位机能选 M 型，使泵实现压力卸荷。 3、调速方式的选择 根据钻、 镗类专机工作时对低速性能和速度负载 都有一定要求的特点， 采用调速阀进行调速。 为 了便于实现压力控制， 采用进油节流调速， 同时 为了保证低速进给时的平稳性并避免钻通孔终 了时出现前冲现象，在回油路上设有背压阀。 4、快进转工进的控制方式的选择 为了保证转换平稳、可靠、精度高，采用行程控 制阀。 5、终点转换控制方式的选择 根据钻削时停留和控制轴向尺寸的工艺要求， 本 机采用行程开关和压力继电器加死挡铁控制。
二、主要内容
（1）熟悉设计任务，明确设计及目标。 （2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。 （3）计算各元件的参数并验算。 （4）元件选型。 （5）编制文件，绘制速度、负载图谱。
三、工作量要求
完成规定的任务，总字数 3000～4000 字。
四、时间要求
本课程设计于 2014.12.31 前完成
备注
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设计内容
设计说明及计算过程
备注
6、实现快速运动的供油部分设计 因为快进、工进、快退速度各不相同，采用单泵 供油， 工进用调速阀调定。 并且压力继电器达到 一定值时，使行程阀到达停止位置。
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设计内容
设计说明及计算过程 四、液压系统工作原理
快速下降 按下启动按钮，电磁铁 1YA 通电。电磁换向阀 4 处于左位接入系统，变量泵供油，且行程阀 7 处于图示状态.使油液通过换向阀进入无杆腔， 使缸向下运动，即快速下降。 进油路： 油箱——滤油器——变量泵——单向阀 ——电磁换向阀左位——进入无杆腔。 回油路： 有杆腔——行程阀——电磁换向阀—— 油箱 工作进给 在快速下降时， 单向阀 5 截止， 且使压力达到一 定值时， 压力继电器使行程阀处于左位截止， 是 油液通过调速阀流回油箱 进油路： 回油路： 有杆腔——调速阀——电磁换向阀—— 油箱
F gj =F dm +F qx +F m F qx ——切削力 F gj =F dm +F qx +F m =1000+2500+0.1F js F gj =3545.072N
⑤制动
F zd
10 3 0.2
F zd =F m +F dm -F g =0.1F zd +500-255 F zd =554.14N
机械工程学院
液压与气动技术
课程设计
题 专 班 姓 学
目： 业： 级： 名： 号：
立式钻孔专用机床液压系统设计 机械设计制造及自动化 XXXXXXXX XXXX XXXXXXX XXXX 2014.12
指导教师：
液压与气压传动课程设计任务书 一、主要任务与目标
任务：设计一立式多轴钻孔专用机床，钻削头部的上、下运动采用液 压传动，其工作循环是：快速下降——工作进给——快速上升——原 位停止。液压系统的主要参数与性能要求如下 最大钻削力为 2500N， 钻穴头部件质量为 255kg， 快速下降行程 200mm， 工作进给行程 50mm，快速上升行程 250mm，快速下降速度为 75mm/s， 工作进给速度小于等于 1mm/s，快速上升速度为 100mm/s，加速度时 间小于等于 0.2s，钻削头部件上下运动时静摩擦为 1000N，动摩擦为 500N，液压系统中的执行元件采用液压缸，且活塞杆固定。液压缸采 用 V 型密封，其机械效率为 0.90。 目标：通过本题目的课程设计，使学生对所学知识有一个全面深 刻的认识， 熟悉液压系统设计的基本方法和过程； 提高工程设计能力。
从有关样本中查出：YBN-40N 型限压式变量泵
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设计小结
（一）各元件的作用： 1、液压泵 它是液压系统的动力元件，将输入的机械能转换成压力能输出，为执行元 件提供油液。 2、单向阀 1 安装在泵出口的单向阀，一方面组织系统的压力冲击影响泵的正常工作，另 一方面在泵不工作时防止系统的油液倒流回油箱。 2 安装在系统回油路的单向阀，使回油具有一定的背压，它作背压阀用。 3 安装在泵的卸载回路的单向阀， 更换刚度更大的弹簧使泵维持一定的控制压 力，使正向开启压力 P=0.3~0.5Mpa。 3、换向阀 它是利用阀芯在阀体内做相对运动使油路接通或切断而改变油流方向的 阀。 考虑到换向可靠性；压力损失；内泄露量；换向平稳；换向时间和换向频率等 因素，我们选择了三位四通电磁换向滑阀来实现换向功能。 4、调速阀 既节流又调速，本设计中，我们采用的是节流阀与定差减压阀串联组成的 调速阀，主要功能是实现工进工作，在调速阀中，节流阀既是一个调节元件， 又是一个检测元件当阀的开口面积调定之后，它一方面控制流量的大小，一方 面检测流量的信号，并可化为阀口前后的压力差反馈作用到定差减压阀的两端 并与弹簧力比较；而定差减压阀起压力补偿作用。 5、行程阀 主要用来控制机械运动部件的行程，也可以用作安全阀。它是借助于安装 在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向。本次设 计时我们应用的是两位行程阀，它在工作时通过缸体移动触发开关来控制油路 的畅通和关闭。 6、压力继电器 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件，其作 用是，根据液压系统的压力的变化，通过压力继电器内的微动开关自动接通或 断开电气线路，实行执行元件的顺序控制或安全保护。 7、溢流阀 旁接在液压泵出口的溢流阀作用时，保证系统压力稳定，或限制其最高压 力。
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设计内容
设计说明及计算过程
备注
五，液压泵的选择
1、计算泵的压力由
可知 P 0.5MPa
泵的工作压力 P b 初定为
P b =P+ p =1+0.5=1.5MPa 2、计算泵的流量
qkj qkt 5.652L/min
实际流量 qkjb qktb 5.652 L / min 1.1 6.217 L / min
⑥反向启动
F fgd
F fgd =F m +F jm +F g F fgd =969.4N
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设计内容
⑦快速上升
设计说明及计算过程
F kt
备注
F kt =F m +F dm =0.1F kt +500 F kt =555.55N
⑧反向制动
F fzd =F m +F dm -F g =0.1F fzd +500-m F fzd =697.22N 3 液压缸在各阶段的负载
75 10 Baidu Nhomakorabea3 +0.1F q 0.2
备注
F q =1217.36N 快速阶段的负载 F kj F kj =F dm +F m F dm ——动摩擦阻力 F m ——密封阻力，取 F m =0.1F dm F kj =F dm +F m =500+0.1F kj
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设计内容
设计说明及计算过程
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8、过滤器 过滤器的功用就是滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止油液污染保 证液压系统正常工作。 考虑到以下几个方面： 1 过滤精度应满足系统提出的要求； 2 要有足够的流通能力； 3 要有一定的机械强度，不因液压力而破坏； 4 考虑过滤器其他功能 在本次设计中，我们选用的是 XV—J63×80 型过滤器。 9、液压缸 液压缸是一种将液压能转变成机械能的转换装置。 10、油箱 油箱在液压系统中的主要功用是储存液压系统所需的足够油液，散发油的 能量，分离油液中的气体及沉淀污物。 11、油管 根据耐油、耐高压、强度高、工作可靠；装配时不易弯曲，装拆方便等设 计要求，我选用钢管。 该立式钻孔专用机床液压系统是采用零件固定，刀具旋转和进给实现机床 的“快进→工作进给→快退→原位停止” ，所以在设计该液压系统时应确保液压 系统传动的准确性，合理选取各执行原件和控制原件，以保证机床对工件的精 确加工。