1液压系统设计的步骤大致步骤

现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系和结合的一个综合体，现代机械中，

液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传动形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压系统作为现代机械的一个组成部分，液压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。

一课程设计的目的

《液压与气压传动》课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。

液压传动课程设计的目的主要有以下几点：

1、综合运用液压与气压传动课程及其他有关先修课程的基本理论、生产实践和相关专

业知识，进行液压传动设计实践，使理论知识和生产实践紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展，并掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。

2、在设计实践中学习和掌握各种常用的标准与非标准液压元件的设计方法，尤其是各

类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养机械制图、结构设计和工程运算等设计技能，提高学生分析和解决生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。

3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉有关技术资料（包括设计手册、产品

样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。掌握与本设计有关的资料查询和正确运用，熟练掌握其中的有关技巧。

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，液

压系统设计的步骤大致如下：

1、确定液压执行元件的形式，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、制定基本方案，拟定液压系统原理图。

4、计算和选择液压元件。

5、验算液压系统性能。

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。

二明确设计要求进行工况分析

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、总体布局以及对液压传动装置的

位置和空间尺寸的要求等；

(2)主机对液压系统的性能要求，具体包括：a液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼

此联锁关系如何；b液压驱动机构的运动形式，运动速度；c各动作机构的载荷大小及其性质；d对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；e自动化程度、操作控制方

式的要求；f对效率、温升、成本等方面的要求。

(3)液压系统的工作环境的要求，对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；

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，由此了解执行元件的负载和速度随时间变化的规

律，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。

以下对工况分析的内容作具体介绍。

1、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2-1为液压机的主液压缸位移循环图，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。

图2–1位移循环图

(2)速度循环图v–t(或v–L)

图2–2速度循环图

工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图2–2为三种类型液压缸的v–t图，第一种如图2–2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，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。

2、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

A、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 F F F F F(2-1)

c f i G m b

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2–3所示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数已标注在图上，其中F W是作用在活塞杆上的外部载荷。F m是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻

力。作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷F g，导轨的摩擦力F f和由于速度变化而产生

的惯性阻力F i。其中常见的工作载荷F g有作用于活塞杆轴线上的重力F G、切削阻力F c、挤压力等。

a、切削阻力F c

液压缸运动方向的主要工作载荷，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。

b、摩擦阻力F f

为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的图2–3液压系统计算简图

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2-4为最常见的两种导轨形式，其摩擦阻力的值为：

对于平导轨

F f＝μ∑(G＋F N) (2-2)

对于V型导轨

F f＝μ∑(G＋F N)/sin(α/2) (2-3) 图2-4导轨形式