华中科技大学 液压传动课程设计说明书 完整版

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教学资料

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指导老师：冯天麟

目录

第一章设计内容及要求2

第二章理论计算3

2.1 负载分析与计算3

2.2 液压缸的参数计算 4

2.3 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率 5

第三章液压系统的拟定8

第四章液压元件的选择9

4.1 液压泵及电机的选择 9

4.2 液压阀、过滤器、油管及油箱的选择 10

第五章 液压系统的验算 11 第六章 电控系统的设计

13

6.1 各电磁铁动作顺序表 13 6.2 PLC 外部接线控制电路

14

6.3 继电器-接触器控制梯形图 15

6.4 PLC 控制梯形图 16 6.5 指令语句表 17

第七章 设计感想 18

第一章 设计内容及要求

1. 设计内容

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驱动实现、铣刀的进给由机械步进装置完成，每一个行程进刀一次。

2. 设计要求及参数

（1）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) （2）各循环工步要求

定位缸的负载200N.行程100mm 动作时间1s; 夹紧的缸的负载2000N 、行程15mm ，动作时间1s ；取快进、快退最快速度为16m/min 。工作台往复运动的行程(100~270)mm.。最大行程定为500mm 。 （3）铣床参数及要求

采用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。切削负载

010215000,7500F N F N ==，工作台往复运动速度01v =0.8~8m/min, 02v =0.4~4m/min 。

第二章 理论计算

1负载分析与计算

负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压腔的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，忽略惯性力，则主要考虑摩擦阻力和切削负载即可。如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并取液压缸的机械效率m η为0.90，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，列表如下：

图1 工作循环图

机械系统的总负载如下：

图2 系统负载图

每个循环各工步的速度如下：

图3 速度图

2 液压缸参数计算

（1）工作压力的确定。工作压力p 可根据负载大小及机器类型来初步确定。铣床液压系统最大负载约为17500N ，选择工作台液压缸的工作压力为5MPa 。选取定位缸工作压力1Mpa ，夹紧缸工作压力1.5Mpa 。

（2）计算液压缸内径D 和活塞杆直径d 。

1）进给缸内径D 和活塞杆直径d 。由负载图知最大负载为17500N ，取背压2

P 为0.5Mpa ，考虑工进时往返速度相等，采用双作用双杆液压缸，取d/D=0.7。将数据

代入式

（5-1）

得-2D=9.850x10m ，根据液压缸内尺寸系列GB2348-80，液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm ，按d/D=0.7并依据活塞杆直径系列GB2348-80，取d=70mm 。

2）定位缸内径D 和活塞杆直径d 。定位缸选用双作用单杆液压缸。已知定位缸工作压力1Mpa ，负载为200N ，液压缸的机械效率m η为0.90，代入式

（5-2） 得-2D=1.682x10m ，按液压缸内尺寸系列GB2348-80，和活塞杆直径系列GB2348-80，取夹紧液压缸的D 和d 分别为20mm 及14mm 。

3）夹紧缸内径D 和活塞杆直径d 。夹紧缸选用双作用单杆液压缸。已知夹紧缸工作压力为1.5Mpa ，负载为2000N ，液压缸的机械效率m η为0.90，代入式（4-1），得-2D=4.434x10m ，按液压缸内尺寸系列GB2348-80，和活塞杆直径系列GB2348-80，取夹紧液压缸的D 和d 分别为50mm 及36mm 。

4) 验算液压缸的最小稳定速度。对于双杆液压缸

min

min min q A A v ==

（5-3）

满足设计要求。

3液压缸各工作阶段的压力、流量和功率

根据以上所计算得到的D 和d 值，可估算液压缸在各工作阶段中的压力、流量和功率，如下表所示（其中工进速度取最小值020.4/min v m =，最小值028/min v m =）：

工作阶段的运动时间为：快进1t ，顺铣一2t ，逆铣3t ，快退4t 。）：

图4

图5

图6

第三章液压系统的拟定

（1）确定供油方式：

由设计要求知，该系统采用单定量泵，回油有背压。

（2）调速方式的选择：

由设计要求知，该系统采用节流阀调速。

（3）速度换接方式的选择

采用电磁阀的快慢速换接回路，特点是结构简单、调节行程比较方便，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切速的速度换接回路。

（4）定位、夹紧顺序控制回路的选择

采用两个顺序阀控制定位、夹紧两个动作的先后顺序。

用二位四通阀来控制定位缸和夹紧缸的换向动作，为了避免工作时突然失电而松开，应该用失电夹紧方式。考虑到当进油路压力瞬间下降时仍能保持夹紧力，所以接入单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。

(5) 组成液压系统

将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求和需要作必要的修改补充，及组成如图下所示的液压系统图。为便于观察压力，在液压泵的出口处，液压缸无杆腔进油口处和有杆腔的出油口处设置测压点。若设置多点压力表开关，则只需要一个压力表即能观测多点压力。

第四章液压元件的选择