第2章 液压传动系统的设计
液压机液压传动与控制系统设计手册
液压机液压传动与控制系统设计手册【实用版】目录一、液压机的概述二、液压传动系统的设计1.液压元件的选择2.液压传动系统的原理图设计3.液压传动系统的性能分析三、控制系统的设计1.控制系统的组成2.控制策略的选择3.控制系统的实现四、液压机液压传动与控制系统的实际应用正文一、液压机的概述液压机是一种利用液体压力来传递动力的机械设备，其主要由液压元件、液压传动系统以及控制系统组成。
液压机的工作原理是利用液压油的压力来驱动液压缸，从而实现机械的运动。
液压机的应用广泛，主要用于锻造、冲压、拉伸等工艺过程。
二、液压传动系统的设计1.液压元件的选择液压元件是液压传动系统的核心部分，主要包括液压泵、液压阀、液压缸等。
液压元件的选择主要根据液压机的工作要求、工作环境和液压油的性质来确定。
2.液压传动系统的原理图设计液压传动系统的原理图设计是液压传动系统设计的重要环节。
原理图设计主要包括液压泵、液压阀、液压缸的连接方式和顺序，以及液压油的流动方向和压力分布。
3.液压传动系统的性能分析液压传动系统的性能分析主要包括液压传动系统的工作压力、流量、效率和稳定性等。
通过对液压传动系统的性能分析，可以确保液压传动系统的正常工作和长期稳定性。
三、控制系统的设计1.控制系统的组成控制系统主要由控制器、传感器和执行器组成。
控制器是控制系统的核心部分，主要负责控制液压传动系统的工作。
传感器是控制系统的输入部分，主要用于检测液压传动系统的工作状态。
执行器是控制系统的输出部分，主要用于控制液压传动系统的工作。
2.控制策略的选择控制策略的选择是控制系统设计的重要环节。
控制策略的选择主要根据液压机的工作要求、工作环境和液压油的性质来确定。
常用的控制策略包括比例 - 积分 - 微分控制（PID 控制）、模糊控制和神经网络控制等。
3.控制系统的实现控制系统的实现主要包括控制器程序的设计和执行器的控制。
控制器程序的设计主要采用 MATLAB 仿真软件进行，通过仿真可以验证控制器程序的正确性和有效性。
液压与气压传动(第二章讲稿)
将流管截面无限缩小趋近于零，便获 得微小流管或微小流束。微小流束截面各 点处的流速可以认为是相等的。 流线彼此平行的流动称为平行流动。 流线间夹角很小，或流线曲率很大的流动 称为缓变流动。平行流动和缓变流动都可 认为是一维流动。 （ 3）通流截面、流量和平均流速 通流截面：在流束中与所有流线正交的截 面。在液压传动系统中，液体在管道中流 动时，垂直于流动方向的截面即为通流截 面，也称为过流断面。
根据静压力的基本方程式，深度为h处的液体压力
p p0 gh =106+900×9.8×0.5
=1.0044×106(N/m2)106(Pa)
从本例可以看出，液体在受外Fra bibliotek压力作用的情况 下，液体自重所形成的那部分压力gh相对甚小，在 液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体 内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压 力时，一般都采用这种结论。
例2.1 如图2-2所示，容器内盛满油 液。已知油的密度=900kg/m3 ，活 塞上的作用力F=1000N，活塞的面积 A=1×10-3m2 ，假设活塞的重量忽略 不计。问活塞下方深度为h=0.5m处 的压力等于多少？ 解: 活塞与液体接触面上的压力 均匀分布，有
F 1000 N p0 10 6 N / m 2 A 110 3 m 2
四、 静止液体中的压力传递(帕斯卡原理)
根据静压力基本方程 (p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液 体，其外加压力p0发生变化时，只 要液体仍保持其原来的静止状态不 变，液体中任一点的压力均将发生 同样大小的变化。 如图2-5所示密闭容器内的静 止液体，当外力F变化引起外加压 力p发生变化时，则液体内任一点 的压力将发生同样大小的变化。即 在密闭容器内，施加于静止液体上 的压力可以等值传递到液体内各点。 这就是静压传递原理，或称为帕斯 卡原理。
第二章 液压传动流体力学基础
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2.2 液体动力学
实验
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2.2 液体动力学
一维流动
当液体整个作线形流动时，称为一维流动；当作平面或 空间流动时，称为二维或三维流动。一维流动最简单，但是 严格意义上的一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完 全相同，这种情况在现实中极为少见。通常把封闭容器内液 体的流动按一维流动处理，再用实验数据来修正其结果，液 压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。
静止液体中的压力分布
例：如图所示，有一直径为d， 解：对活塞进行受力分析， 活塞受到向下的力： 重量为G的活塞侵在液体中， 并在力F的作用下处于静止状 F下 ＝F＋G 态，若液体的密度为ρ，活 活塞受到向上的力： 塞侵入深度为h，试确定液体 d 2 在测量管内的上升高度x。 F上＝g h x 4 F 由于活塞在F作用下受力平衡， d 则：F下＝F上，所以：
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2.2 液体动力学
通流截面、流量和平均流速
流束中与所有流线正交的截面称为通流截面，如图c中的A面 和B面，通流截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。 单位时间内流过某通流截面的液体体积称 为流量，常用q表示 ，即：
q V t
式中
q —流量，在液压传动中流量
常用单位L/min； V —液体的体积； t —流过液体体积V 所需的时间。
1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N／m2
1at(工程大气压，即Kgf/cm2)=1.01972×105帕 1atm(标准大气压)=0.986923×105帕。
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2.1 液体静力学
帕斯卡原理
基于PLC的四柱万能液压机液压系统设计
基于PLC的四柱万能液压机液压系统设计第1章绪论液压机简介液压机是利用液压油来传递压力的设备。
液压油在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。
动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为容积式油泵。
为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。
低压〔油压小于2.5MP〕用齿轮泵；中压〔油压小于6.3MP〕用叶片泵高压〔油压小于32.0MP〕用柱塞泵。
液压机通常指液压泵和液压马达，液压机和液压马达都是液压系统中的能量转换装置，不同的是液压泵把驱动电动机的机械能转换成油液的压力能，是液压系统中的动力装置，而液压马达是把油液的压力能转换成机械能，是液压系统中的执行装置。
液压系统中常用的液压泵和马达液压机都是容积式的，其工作原理都是利用密封容积的变化进行吸油和压油的。
从工作原理上来说，大部分液压泵和液压马达是互逆的，即输入压力油，液压泵就变成液压马达，就可输出转速和转矩，但在结构上，液压泵和液压马达还是有些差异的.液压机的维修:过盈配合的零件拆装采用锤敲、棍橇劳动强度大效率低且不安全，还容易打坏零件，以及用加热法操作困难、增加维修成本的缺点提供的，是在支架的顶部，安装有活塞杆竖直向下的液压油缸，活塞杆的下端安装有压头；支架上在活塞杆的下部，水平固定有工作台；与油泵连接的输油管通过换向阀与液压油缸连接。
用液压油缸的压力装卸零件，没有猛烈的锤击棍橇，不损坏零件，也不用加热耗能，安全可靠节能，安装精度高.液压机液压机简介：液压机由主机及控制机构两大部分组成。
液压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。
动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。
动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。
液压机的分类：利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。
液压传动系统的设计与计算
液压传动系统的设计与计算[原创2006-04-09 12:49:44 ] 发表者: yzc741229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。
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。
液压与气压传动(第4版)刘银水
液压与气压传动（第4版）刘银水简介《液压与气压传动（第4版）刘银水》是一本介绍液压传动和气压传动的教材。
本书详细讲解了液压传动和气压传动的原理、组成、工作原理、应用以及维护保养等方面的内容。
是液压与气压传动领域的重要参考书之一。
内容概述本书共分为八个章节，内容涵盖了液压传动和气压传动的基础知识、元件介绍、系统设计、系统性能、系统应用、系统维护以及案例分析等方面的内容。
下面将对每个章节的内容进行简要介绍。
第一章：液压与气压传动概述本章介绍了液压传动和气压传动的基本概念和发展历程，阐述了液压传动和气压传动的优点和缺点，以及与其他传动方式的比较。
第二章：液压传动元件本章详细介绍了液压传动中常用的元件，包括液压泵、液压阀、液压缸、液压马达等。
对每个元件的工作原理、结构和特点进行了详细说明。
第三章：气压传动元件本章介绍了气压传动中常用的元件，包括气压泵、气缸、气动阀等。
对每个元件的工作原理、结构和特点进行了详细说明。
第四章：液压传动系统设计本章介绍了液压传动系统的设计原则和步骤。
包括系统的布置原则、元件的选择原则、系统的供油方式等内容。
同时，还介绍了常见的液压传动系统，并对其进行了分析和比较。
第五章：气压传动系统设计本章介绍了气压传动系统的设计原则和步骤。
包括系统的布置原则、元件的选择原则、系统的供气方式等内容。
同时，还介绍了常见的气压传动系统，并对其进行了分析和比较。
第六章：液压传动系统性能本章介绍了液压传动系统的性能参数和测试方法。
包括流量、压力、速度、功率等参数的测试方法和分析。
同时，还介绍了常见的液压传动系统故障分析和解决方法。
第七章：气压传动系统性能本章介绍了气压传动系统的性能参数和测试方法。
包括流量、压力、速度、功率等参数的测试方法和分析。
同时，还介绍了常见的气压传动系统故障分析和解决方法。
第八章：液压与气压传动应用与维护本章介绍了液压与气压传动在工程实践中的应用和维护。
包括工程机械、冶金装备、船舶等领域的典型应用案例，以及系统的日常维护和故障排除方法。
液压与气压传动液压系统设计实例
根据系统的工作环境和要求，选择合适的液压介质，如矿 物油、合成油、水等，并确定其清洁度和粘度等参数。
选择合适元件和连接方式
01
选择液压泵和液压马达
根据系统的负载和运动参数，选择合适的液压泵和液压马达，确保其能
够提供足够的流量和压力，并满足系统的效率和精度要求。
02
选择液压缸和阀门
其他常见问题及相应解决方案
气穴现象
产生原因是油液中溶解的气体在低压区析出并形成气泡。解决方案 是减小吸油管路的阻力，避免产生局部低压区。
压力冲击
产生原因是液压阀突然关闭或换向，导致系统内压力急剧变化。解 决方案是在液压阀前设置蓄能器或缓冲装置，吸收压力冲击。
爬行现象
产生原因是液压缸或马达摩擦阻力不均、油液污染等。解决方案是改 善液压缸或马达的润滑条件，使用干净的油液。
关键技术应用
节能环保措施
采用负载敏感技术、电液比例控制技术等 ，提高挖掘机液压系统的控制精度和响应 速度。
通过优化系统设计和选用高效节能元件，降 低挖掘机液压系统的能耗和排放，提高环保 性能。
压力机液压系统性能评估方法论述
评估方法介绍
采用实验测试、仿真分析等方法对压力机 液压系统进行性能评估，获取系统在不同
明确系统的设计目标和约束条件
根据实际需求，明确系统的设计目标，如高效率、 低能耗、高精度等，并考虑成本、空间、重量等 约束条件。
确定系统方案和布局
制定系统原理图
根据设计要求和目标，制定液压系统的原理图，包括液压 缸、液压马达、液压泵、油箱、阀门等元件的连接方式和 控制逻辑。
确定系统布局和安装方式
根据机械设备的结构和空间要求，确定液压系统的布局和 安装方式，包括元件的布置、管路的走向和固定方式等。
液压传动第二章
液体动力学
• 理想液体 假设的既无粘性又不可压缩的流体称为理想流体。 • 恒定流动 液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不 随时间而变化的流动，亦称为定常流动或非时变流动。 • 通流截面 垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。
•
流量 单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以q表示， 单位为 m3 / s 或 L/min。
水力直径DH
圆形截面管： DH = d (管道内径）
非圆形截面管： D H =
4A
一般以液体由层流转变为紊流的雷诺数作为判断 液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为Rer。 当Re＜Rer，为层流；当Re＞Rer，为紊流。
沿程压力损失
液体在等断面直管内，沿流动方向各流层之 间的内摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力 损失。
二、缝隙流动
液压元件中的缝隙流动
a、齿轮泵（马达）的齿侧和齿顶 间隙； b、滑阀的阀芯与阀套，柱塞泵的 柱塞与缸孔； c、柱塞泵的滑靴与斜盘，缸体端 面与配流盘；
二、缝隙流动
（1）平行平板缝隙流
a、压差流（Poiseuille流）
p 流速u1 ( -z) z 2l b p 流量q1 12l
压力的度量
压力的单位换算
1atm 1.013 10 Pa 1.013bar 760mmHg
5
1MPa 10 Pa 10bar
6
1Pa 1N / m
2 2
1MPa 1N / mm
液体动力学
主要是研究液体流动时流速和压力的变化规律。流动液体的 连续性方程、伯努利方程、动量方程是描述流动液体力学规 律的三个基本方程式。前两个方程反映了液体的压力、流速 与流量之间的关系，动量方程用来解决流动液体与固体壁面 间的作用力问题。 • 基本概念 • 流量连续性方程 • 伯努利方程 • 动量方程
液压系统设计与计算
（2）确定执行元件的主要结构参数
以缸为例，主要结构尺寸指缸的内径D和活塞杆的直 径d，计算后按系列标准值确定D和d。
对有低速运动要求的系统，尚需对液压缸有效工作面 积进行验算，即应保证：
式中
A q min v min
（10.8）
：A—液压缸工作腔的有效工作面积；
v m in—控制执行元件速度的流量阀最小稳定流量；
17
1.3.2 选择液压泵
先根据设计要求和系统工况确定泵的类型， 然后根据液压泵的最大供油量和系统工作压力来 选择液压泵的规格。
（1） 液压泵的最高供油压力
ppp pl （10.11）
式中: p—执行元件的最高工作压力；
pl —进油路上总的压力损失。
18
（2）确定液压泵的最大供油量 液压泵的最大供油量为：
khAt （10.15）
式中: A—油箱的散热面积；
t —液压系统的温升；
k h —油箱的散热系数，其值可查阅液压设计手册。
系统的温升为 t kh A
（10.16）
计算温升值如果超过允许值，应采取适当的冷却措施。
27
1.5 绘制正式工作图和编制技术文件
10.1.5.1 绘制正式工作图 正式工作图包括液压系统原理图、液压系统装配图、
30
机床的外形示意图。
1-左主轴头；2-夹具；3-右主轴头；4-床身；5-工件
31
2.1 确定对液压系统的工作要求
根据加工要求，刀具旋转由机械传动来实现；主轴头 沿导轨中心线方向的“快进一工进—快退—停止”工作循环 拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。
考虑到车削进给系统传动功率不大，且要求低速稳定 性好，粗加工时负载有较大变化，故拟选用调速阀、变量 泵组成的容积节流调速方式。
液压传动课件第1-2章
液压系统若 能正常工作必须 由五部分组成。
(1) 动力装置 (2) 执行元件
(3) 控制调节元件 (4) 辅助元件 (5) 工作介质
二、液压传动系统的图形符号
简单机床的液压传动系统 1一油箱2一滤油器3一液压泵4一节流阀5一溢流阀6一换向阀 7一换向阀手柄 8一液压缸9～活塞10一工作台
第二节 液压传动的优缺点
第三节 液压传动的应用和发展
一、液压传动在各类机械中的应用
二、液压传动技术的发展概况
近年来，液压行业对于计算机技术的应用给予极大的关注，其中计
算机辅助设计
的推广使用和数字控制液
压元件的研制开发尤其突出。
另外，减小元件的体积和重量，提高元件的寿命，研制新介质以及 污染控制的研究，也是当前液压传动及液压控制技术发展和研究的重要 课题。
一、液体流经小孔的流量
小孔一般可以分为三种：当小孔的长径比
壁孔；当
时，称为细长孔；当
时，称为薄 时，称为短孔。
(一) 液体流经薄壁小孔和短孔的流量
流经薄壁小孔的流量 与小孔的过流断面面积 及小
孔两端压力差的平方根
成正比。
式中
与小孔的结构及液体的密度等有关的系数。
流经薄壁小孔时液流变化示意图
(二)液体流经细长小孔的流量 计算公式。即
三、阀的压力损失 式中
四、管路系统的总压力损失
1) 当液压缸无杆腔进压力油，有杆腔回油，活塞向右移动时
当量压力损失的计算
2) 当液压缸有杆腔进压力油，无杆腔回油，活塞向左移动时
式中A1——液压缸无杆腔有效作用面积； A2——液压缸有杆腔有效作用面积； ——回油路当量压力损失。
第五节 液体流经小孔和间隙的流量
虑到实际圆管截面可能有变形，以及靠近管壁处的液层可能冷却，
液压传动系统设计计算
液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
一、设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1〕确定液压执行元件的形式；2〕进行工况分析，确定系统的主要参数；3〕制定基本方案，拟定液压系统原理图；4〕选择液压元件；5〕液压系统的性能验算；6〕绘制工作图，编制技术文件。
1.1 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1〕主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2〕液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3〕液压驱动机构的运动形式，运动速度；4〕各动作机构的载荷大小及其性质；5〕对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6〕自动化程序、操作控制方式的要求；7〕对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8〕对效率、成本等方面的要求。
进行工况分析、确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。
压力决定于外载荷。
流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
制定基本方案和绘制液压系统图〔1〕制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
液压系统课程设计
液压传动系统课程设计指导老师：设计者：班级：机电08级学号：同组人：目录一．设计目标及参数1.设计目标2.设计要求及参数二．液压系统方案设计1、确定液压泵类型及调速方式2、选用执行元件3、快速运动回路和速度换接回路4、换向回路的设计5、组成液压系统绘原理图三．主要参数的选择设定1. 定位液压缸主要参数的确定2. 夹紧缸的主要参数设计3．主控缸主要参数确定4.液压泵的参数计算5.电动机的选择四．液压元件和装置的选择1.液压阀及过滤器的选择2.油管的选择3.油箱容积的确定五．验算液压系统的性能。
1.沿程压力损失计算∑2.局部压力损失r p∆六液压系统发热和温升验算七电气控制系统设计1.PLC控制编程图八实验报告1 实验目的2 试验设备3 试验原理4 实验步骤5 实验数据及处理九分析思考题十设计总结十一参考文献一设计目标及参数设计一专用双行程铣床。
工件安装在工作台上，工作台往复运动由液压系统实现。
双向铣削。
工件的定位和夹紧由液压实现，铣刀的进给由机械步进装置完成，每一个行程进刀一次。
机床的工作循环为：手工上料——按电钮——工件自动定位，夹紧——工作台往复运动铣削工件若干次——拧紧铣削——夹具松开——手工卸料（泵卸载）定位缸的负载200N ，行程100mm ，动作时间1s ； 夹紧缸的负载2000N ，行程15mm ，动作时间1s ； 工作台往复运动行程（100-270）mm 。
方案：单定量泵进油路节流高速，回油有背压，工作台双向运动速度相等，但要求前四次速度为01υ，然后自动切换为速度02υ，再往复运动四次。
设计参数：前四次速度为01υ，切削负载（N ）为15000N ，工作台（液压缸）复复运动速度(m/min)为：0.8~8。
后四次速度为02υ，切削负载（N ）为7500N,工作台（液压缸）往复运动速度(m/min)为0.4~4，结构设计为：往复运动液压缸设计二 液压系统方案设计1、确定液压泵类型及调速方式参考一般机床液压系统，选用双作用叶片泵单泵供油。
液压传动系统完整版
七.制动缓冲回路 为了减少液压冲击，除了在液压元件结构本 身采取措施，还可以在系统中采去缓冲回来 了。可以采用单向行程节流阀和溢流阀的缓 冲制动回路。
第节 速度控制回路
速度控制回路是关于系统的速度调节和 变换的问题。是使执行元件从一种速度到另 一种速度的回路，有增速回路、减速回路和 二次速度转换回路。
一.插装阀方向控制回路 图2-54是二通插装阀方向控制基本回路。 其中a与b为单向节流阀，c为液控单向阀。d 为二位二通的方向控制阀。 一个插装阀只能控制两个油口的通断。
图2-54 手绘
图2-55是插装阀三位四通换向回路。图示位 置先导阀失电时，插装阀1、2、3、4的控制 腔在压力油的作用下，阀芯均关闭，P、A、B、 T均不相同；1Y得电，插装阀2、4控制油腔失 压而开启，1、3关闭，P和A接通，B和T接通； 2Y得电时，P和B、A和T接通，构成相当于O型 机能的三维四通电液换向回路。
2 1 1 2
图2-6a
图2-6b中，增压回路可使液压缸1共作行程 加长，活塞向右运动时遇到负载时，单向阀4 由于系统压力升高而开启，压力油进入增压 器2 才起到增压作用。 系统实现快进，并低速工作要求。 液控单向阀6是为了增压时隔开高低压力 油。
图2-6b
四.卸荷回路 液压系统工作时，执行元件短时间的停止 工作，不需要输入油，此时可以让液压泵卸 荷。 液压泵卸荷：让液压泵以很小的出输出功 率运转，或以很低的压力运转，或让液压泵 输出很小流量的压力油。
图2-36
图2-37
第四节 顺序动作回路
顺序动作回路是实现多个执行元件按预定 的次序动作的液压回路。按顺序动作控制方 法可分为压力控制和行程控制两大类。
一.压力控制顺序回路 图2-37是顺序阀控制的顺序动作回路。 当手动换向阀4左位接入回路，液压缸1活塞 向右运动，完成动作1后，压力升高，3开启， 液压缸2的活塞向右运动，完成动作2。退回 时，换向阀右位接入回路，一次完成3、4。
液压机液压传动与控制系统设计手册
液压机液压传动与控制系统设计手册液压机液压传动与控制系统设计手册导言：在现代工业中，液压传动与控制系统起到了至关重要的作用。
液压机是一种广泛应用于工程和制造领域的机械设备，它利用液体的力学性质传输和控制力，实现各种工作任务。
本文旨在为液压机液压传动与控制系统的设计提供一份全面而又深入的手册，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
第一章：液压传动基础1.1 液压传动的基本原理液压传动是利用液体在封闭的系统中传递能量，实现力或运动控制的方法。
通过利用液压元件，如液压缸、液压马达和液压阀，液压传动系统能够转换机械能为液压能，并将其再次转换为机械能。
1.2 液压元件的基本工作原理主要介绍了液压元件的基本组成和工作原理，包括液压缸、液压马达、液压泵和液压阀。
液压传动系统中的这些元件起到了关键的作用，通过合理地设计和组合，可以实现各种工作任务。
1.3 液压流体的特性与选用探讨了液压系统中所使用的液压流体的特性和选用。
液压流体应具有一定的黏度、抗磨性和耐高温性能，同时还需要考虑系统的工作压力和环境因素。
第二章：液压控制系统2.1 液压控制系统的基本组成介绍了液压控制系统的基本组成，包括执行元件、执行元件、控制元件和电气元件。
这些组件相互配合，实现对液压传动系统的精确控制。
2.2 液压控制系统的工作原理详细阐述了液压控制系统的工作原理，包括液压马达的控制、液压缸的控制和液压阀的控制等方面。
通过对系统工作原理的理解，能更好地设计和操作液压传动系统。
2.3 液压控制系统的性能参数列举了液压控制系统的主要性能参数，包括系统的输出力、速度、位置精度以及系统的动态响应。
这些参数对于系统设计和优化非常关键。
第三章：液压传动系统的设计3.1 液压传动系统的设计要点讨论了液压传动系统的设计要点，包括选用合适的液压元件、合理布局和连接、确定工作压力和流量，并注意系统可靠性和安全性等方面。
3.2 液压传动系统的设计实例通过实例介绍了液压传动系统的设计过程和方法。
(完整版)液压与气压传动课后习题答案
《液压与气压传动》习题解答第1章液压传动概述１、何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特性？答：液压传动是以液体为工作介质，把原动机的机械能转化为液体的压力能，通过控制元件将具有压力能的液体送到执行机构，由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力，把液体的压力能再转变为工作机构所需的机械能，也就是说利用受压液体来传递运动和动力。
液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。
２、液压传动系统有哪些主要组成部分？各部分的功用是什么？答：⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。
⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。
⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。
⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。
⑸传动介质：液压油，传递能量。
３、液压传动与机械传动、电气传动相比有哪些优缺点？答：液压传动的优点：⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。
⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。
⑶容易实现过载保护和自动控制。
⑷机构简化和操作简单。
液压传动的缺点：⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。
⑵出现故障不易诊断。
⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。
第２章液压传动的基础知识1、选用液压油有哪些基本要求？为保证液压系统正常运行，选用液压油要考虑哪些方面？答：选用液压油的基本要求：⑴粘温特性好，压缩性要小。
⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。
⑶抗泡沫、抗乳化性好。
⑷抗燃性能好。
选用液压油时考虑以下几个方面，⑴按工作机的类型选用。
⑵按液压泵的类型选用。
⑶按液压系统工作压力选用。
⑷考虑液压系统的环境温度。
⑸考虑液压系统的运动速度。
⑹选择合适的液压油品种。
2、油液污染有何危害？应采取哪些措施防止油液污染？答：液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。
其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。
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第2章液压传动系统的设计液压系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单、工作安全可靠、效率高、寿命长、经济性好、使用维护方便等条件。
液压系统的设计没有固定的统一步骤，根据系统的繁简、借鉴的多寡和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。
各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。
图2.1所示为液压系统设计的基本内容和一般流程。
2.1 明确设计要求、进行工况分析图2.1 液压系统设计的一般流程2.1.1 明确设计要求1．明确液压系统的动作和性能要求液压系统的动作和性能要求，主要包括有：运动方式、行程和速度范围、载荷情况、运动平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或联锁要求、工作可靠性等。
2．明确液压系统的工作环境液压系统的工作环境，主要是指：环境温度、湿度、尘埃、是否易燃、外界冲击振动的情况以及安装空间的大小等。
2.1.2 执行元件的工况分析对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的大小、方向及其变化规律。
通常是用一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示，必要时还应作出速度和负载随时间（或位移）变化的曲线图（称速度循环图和负载循环图）。
在一般情况下，液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载和背压负载，前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。
1. 工作负载F W不同的机器有不同的工作负载。
对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载；对液压机来说，工作的压制抗力即为工作负载。
工作负载F W与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值（如顺铣加工的切削力）。
工作负载可能为恒值，也可能为变值，其大小要根据具体情况进行计算，有时还要由样机实测确定。
2. 导轨摩擦负载F f导轨摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨型式、放置情况及运动状态有关。
机床上常用平导轨和V形导轨支承运动部件，其摩擦负载值的计算公式（导轨水平放置时）为：平导轨F f = f (G + F N ) （2.1）V形导轨F fG FfN=+sinα2（2.2）式中f——摩擦系数，其值参考表2.1；G ——运动部件的重力（N）；F N ——垂直于导轨的工作负载（N）；α—— V形导轨面的夹角，一般α=90o。
表2.1 导轨摩擦系数导轨种类导轨材料工作状态摩擦系数滑动导轨铸铁对铸铁启动低速运动高速运动0.16 ~ 0.20.1 ~ 0.220.05 ~ 0.08滚动导轨铸铁导轨对滚动体淬火钢导轨对滚动体0.005 ~ 0.02 0.003 ~ 0.006静压导轨铸铁对铸铁0.000 53. 惯性负载F a惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出，即F m a Gg tαυ==∆∆（2.3）式中g——重力加速度（m/s2）；∆υ——∆t时间内的速度变化值（m/s）；∆t——启动、制动或速度转换时间（s）。
可取∆t=（0.01 ~ 0.5）s，轻载低速时取较小值；重载高速时取较大值。
4. 重力负载F g重力负载是指垂直或倾斜放置的运动部件在没有平衡的情况下，其自身质量造成的一种负载力。
倾斜放置时，只计算重力在运动方向上的分力。
液压缸上行时重力取正值，反之取负值。
5. 密封负载F s密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关，F s 的计算公式详见有关手册。
在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，F s 无法计算，一般用液压缸的机械效率ηm 加以考虑，常取ηm = 0.90 ~ 0.97。
6. 背压负载F b背压负载是指液压缸回油腔压力所造成的阻力。
在系统方案及液压缸结构尚未确定之前，F b 也无法计算，在负载计算时可暂不考虑。
液压缸各个主要工作阶段的机械总负载F 可根据实际受力进行分析，通常按下列公式计算：启动加速阶段m g a f F F F F η)(±+= （2.4）快速阶段()mg f F F F η/±= （2.5）工进阶段()f W g m F F F F η=±± （2.6）制动减速阶段()m g a w f F F F F F η/±-±= （2.7）以液压马达为执行元件时，负载值的计算类同于液压缸。
2.2 执行元件主要参数的确定主要参数的确定是指确定液压执行元件的工作压力和主要结构尺寸，主要参数确定的主要依据是执行意见的工况分析（即负载循环图和速度循环图）。
液压系统采用的执行元件型式可视主机所要实现的运动种类和性质而定，见表2.2。
表2.2 选择执行元件的型式运动形式往复直线运动回 转 运 动往复摆动短行程长 行 程高 速低 速建议采用的执行元件形式 活塞缸 柱塞缸液压马达与齿轮齿条机构 液压马达与丝杆螺母机构 高速液压马达低速液压马达高速液压马达与减速机构齿条油缸与齿轮 摆动马达2.2.1 初选执行元件的工作压力工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，乃至整个系统的性能。
工作压力选得高，执行元件和系统的结构紧凑，但对元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的液压泵；反之，如果工作压力选得低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。
所以应根据实际情况选取适当的工作压力。
执行元件工作压力可以根据总负载值或主机设备类型选取，见表2.3和表2.4。
表2.3 按负载选择执行元件的工作压力负载/kN <10 10 ~ 20 20 ~ 30 30 ~ 50 >50 工作压力/MPa 0.8 ~ 1.2 1.5 ~ 2.5 3.0 ~ 4.0 4.0 ~ 5.0 ≥5.0表2.4 按主机类型选择执行元件的工作压力设备类型精加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运输机械工作压力/MPa 0.8 ~ 2 3 ~ 5 5 ~ 10 10 ~ 16 20 ~ 322.2.2 确定执行元件的主要结构参数1. 液压缸主要结构尺寸的确定在这里，液压缸的主要结构尺寸是指缸的内径D和活塞杆的直径d。
计算和确定D和d 的一般方法见参考文献[1]的 5.1节，例如，对于单活塞杆液压缸，可按参考文献[1] 中式（5.3）、式（5.4）、式（5.7）及D、d之间的取值关系计算D和d，并按系列标准值确定D 和d。
对有低速运动要求的系统（如精镗机床的进给液压系统），尚需对液压缸的有效作用面积进行验算，即应保证Aq≥m inm inυ（m2）（2.8）式中 A ——液压缸的有效作用面积（m2）；qm in——控制执行元件速度的流量阀的最小稳定流量（m3/s），可从液压阀产品样本上查得；υmin——液压缸要求达到的最低工作速度（m/s）。
验算结果若不能满足式（2.8），则说明按所设计的结构尺寸和方案达不到所需的低速，必须修改设计。
2. 液压马达主要参数的确定液压马达所需排量V可按下式计算VTpm=2πη∆（mL/r）（2.9）式中 T ——液压马达的负载转矩（N·m ）； ∆p ——液压马达的两腔工作压差（Pa ）； ηm ——液压马达的机械效率。
求得排量V 值后，从产品样本中选择液压马达的型号规格。
2.2.3 复算执行元件的工作压力当液压缸的主要尺寸D 、d 和液压马达的排量V 计算出来以后，要按各自的系列标准进行圆整，经过圆整的标准值与计算值之间一般都存在一定的差别，因此有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。
还须看到，在按上述方法确定工作压力的过程中，没有计算回油路的背压，因此所确定的工作压力只是执行元件为了克服机械总负载所需的那部分压力。
在结构参数D 、d 及V 确定之后，若选取适当的背压估算值（如表2.5），即可求出执行元件工作腔的压力p 1。
表2.5 执行元件背压的估计值系 统 类 型背压p b /MPa 中低压系统（0 ~ 8）MPa简单系统，一般轻载节流调速系统回油路带调速阀的调速系统回油路带背压阀 带补油泵的闭式回路0.2 ~ 0.5 0.5 ~ 0.80.5 ~ 1.50.8 ~ 1.5中高压系统（8 ~ 16）MPa 同上比中低压系统高50% ~ 100%高压系统（16 ~ 32）MPa 如锻压机械等初算时背压可忽略不计对于单活塞杆液压缸，其工作压力p 1可按下列公式复算： 差动快进阶段b p A A A A A F p 212211-+-=（2.10）无杆腔进油工进阶段p F A A A p b 1121=+ （2.11）有杆腔进油快退阶段p F A A A p b 1212=+ （2.12）式中 F —— 液压缸在各工作阶段的最大机械总负载（N ）；A 1、A 2 —— 分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效作用面积（m 2）；p b —— 液压缸回油路的背压（Pa ），在系统设计完成之前无法准确计算，可先按表2.5估计。
差动快进时，有杆腔压力大于无杆腔，其压差 p =p b 是油液从有杆腔流入无杆腔的压力损失。
2.2.4 执行元件的工况图各执行元件的主要参数确定之后，不但可以复算液压执行元件在工作循环各阶段内的工作压力，还可求出需要输入的流量和功率。
这时就可作出系统中各执行元件在其工作过程中的工况图，即液压执行元件在一个工作循环中的压力、流量和功率随时间（或位移）的变化曲线图（图2.2为某一机床进给液压缸工况图）。
当液压执行元件不只有一个时，将系统中各执行元件的工况图进行叠加，便得到整个系统的工况图。
液压系统的工况图可以显示整个工作循环中的系统压力、流量和功率的最大值及其分布情况，为后续设计中选择元件、回路或修正设计提供依据。
对于单个执行元件的系统或某些简单系统，其工况图的绘制可以省略，而仅将计算出的各阶段压力、流量和功率值列表表示。
图2.2 机床进给液压缸工况图1t —快进时间；2t —工进时间；3t —快退时间2.3 液压系统原理图的拟定液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的图样。
拟定液压系统原理图是设计液压系统的关键一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。
1. 确定油路类型一般具有较大空间可以存放油箱且不另设散热装置的系统，都采用开式油路；凡允许采用辅助泵进行补油并借此进行冷却油交换来达到冷却目的的系统，都采用闭式油路。
通常节流调速系统采用开式油路，容积调速系统采用闭式回路。
2. 选择液压回路在拟订液压系统原理图时，应根据各类主机的工作特点和性能要求，首先确定对主机主要性能起决定性影响的主要回路。