专用铣床液压系统设计(液压设计论文)【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学生课程设计 （论文） 题 目： 液压课程设计（论文） 专用铣床液压系统设计 学生姓名： 学 号： 所在院 (系 )： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 二一 年 六 月 二十五 日 *教务处制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本科学生课程设计任务书 题 目 A 专用铣床液压系统设计 1、课程设计的目的 学生在完成液压传动与控制课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，根据液压元件、各种液压回路的基本原理，独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中，强化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。能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际运用能力的锻炼。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 设计一 台专用铣床，铣头驱动电机的功率为 瓦，铣刀直径为 120速 350转/分，如工作台质量为 480 公斤，工件和夹具最大质量为 150 公斤，工作台行程为 400进行程为 100进快退速度为 /分，工进速度为 60 1000 毫米 /分，其往复运动的加速（减速）时间为 ，工作台用平导轨静摩擦系数 ， ，试设计该机床的液压系统。 3、主要参考文献 1 成大先主编 行本 机械传动 . 化学工业出版社 2 李壮云主编 江西：江西科学出版社， 2002 3 王文斌主编 新版 械工业出版社， 2004 4、课程设计工作进度计划 内容 学时 明确机床对液压系统的要求，进行工作过程分析 4 初步确定液压系统的参数，进行工况分析和负载图的编制 14 确定液压系统方案，拟订液压系统图 4 确定液压制造元件的类型并选择相应的液压元件，确定辅助装置 4 液压系统的性能验算 2 液压油箱的结构设计，制 图及编制技术文件 12 合计 1周 指导教师 （签字） 日期 年 月 日 教研室意见： 年 月 日 学生 （签字） ： 接受任务时间： 年 月 日 注： 任务书由指导教师填写。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 课程设计（论文）指导教师成绩评定表 题目名称 评分项目 分值 得分 评价内涵 工作 表现 20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。 02 科学实践、调研 7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料 。 03 课题工作量 7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能力 水平 35% 04 综合运用知识的能力 10 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。 05 应用文献的能力 5 能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。 06 设计（实 验 ）能力，方案的设计能力 5 能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、 完整。 07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。 08 对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力） 10 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。 成果 质量 45% 09 插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度 5 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。 10 设计说明书（论文）质量 30 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处 理科学。 11 创新 10 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成绩 指导教师评语 指导教师签名： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，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、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接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、运用和熟悉设计资料（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。 关键词 现代机械 ， 液压传动系统 ， 液压传动课程设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a as of in an is up an It is a to To an in to in be to to to is to 1, of of is to is to be to 2, in of in of of a 3, by be in of as as 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 . I . 设计方案拟定 . 1 . 1 . 2 2 负载分析计算 . 3 析 . 3 . 3 3 液压缸主要参数的确定 . 5 . 5 . 5 . 6 4 液压 系统图的拟定 . 7 . 7 . 7 . 7 . 8 . 8 . 9 5 液压 元件的选择 . 12 . 12 . 12 . 13 . 14 . 14 . 15 . 16 . 16 . 16 . 16 温度计的选取 . 17 . 17 6 液压系统性能的验算 . 18 . 18 . 18 . 18 . 19 . 20 参考文献 . 22 致谢 . 23买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 设计 方案的拟定 题目：专用铣床液压系统设计 设计一台专用铣床， 铣头驱动电机的功率为 瓦，铣刀直径为 120速 350 转 /分，如工作台质量为 480 公斤，工件和夹具最大质量为 150 公斤，工作台行程为 400进行程为 100进快退速度为 分，工进速度为 60 1000 毫米 /分，其往复运动的加速（减速）时间为 ，工作台用平导轨静摩擦系数 ，动摩擦系数 ，试设计该机床的液压系统。 案分析 已知设计的是一 专用铣床 的液压系统，要求液压系统 完成的工作循环是：快进工进快退停止。在设计过程中要注意液压设计的注意事项：在滑台的速度变化较大，滑台由工进转为快退时， 为 减少液压冲击，须使用背压阀等。 方案一： 选用柱塞缸来实现工作循环所要求的快进、工进运动，在快进和 快退时要求速度相等，通过差动连接来实现。系统在工作过程环境恶劣 时 ， 有冲击可通过在回油路上加背压阀来减少其对加工工件精度的影响。为了减少空间，油箱采用闭式油箱。 从 节约能源，节约成本 的角度来看， 可采用变量泵来实现不同工况对油量的不同需要。闭式油箱，不易于散热，要附加散热器，增 加了成本。 方案二： 选用单杆活塞缸来实现工作 循环所要求的快进、工进运动，借鉴经典的实现快进、快退的连接方式 差动连接来实现，而对于有大冲击，工作阻力不定对加工过程的影响，采用在回油路上接背压阀和在进油路上用调速阀和行程阀的组合来实现。为减少热变形对加工精度的影响，减少热源，选用远离机床床身的开式油箱。 方案三 : 选用单杆活塞缸来实现工作环循环所要求的快进、工进运动，对运动方向的改变可以 用三 位 四 通电磁换向阀、单向阀和调速阀来实现。液压泵选用变量泵，这种方案就是在快进的时候油液流经阀 的速度快，流量大，局部损失大，油液发热高，使液压液的粘性降低，影响系统的稳定性 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 案确定 综合比较方案一 、 方案二 和方案三 ，从经济成本、以往同类成功机床的例子和可操作性考虑后，选用方案二。方案二的具体设计过程如下。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 负载 分析 计算 载分析 根据给定条件，先计算工作台运动中铣削最大负载阻力铣头驱动电机的功率可以求得铣削最大负载阻力 t PF v（ 2 式中 3 5 0 3 . 1 4 0 . 1 2 / 2 . 1 9 8 /6 0 6 0m s m s 代入式（ 2得 7000 31852 . 1 9 8t 惯性负载 4 . 5( 4 8 0 1 5 0 ) 9 4 56 0 0 . 0 5m vF m N 阻力负载 动摩擦阻力 12( ) 0 . 1 ( 4 8 0 1 5 0 ) 9 . 8 6 1 7 . 4f d d G GF f F F N N 静摩擦阻力 12( ) 0 . 2 ( 4 8 0 1 5 0 ) 9 . 8 1 2 3 4 . 8f S s G GF f F F N N 式中 11 4 8 0 9 . 8 4 7 0 4GF m g N N 22 1 5 0 9 . 8 1 4 7 0GF m g N N 12 ( 4 8 0 1 5 0 ) 6 3 0m m m K g K g 由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表 表 压缸在各工作阶段的负载值 （单位： N） 工况 负载组成 负载值 F 推力起动 372 加速 fd F736 快进 86 工进 fd F225 快退 86 注： 载图和速度图的绘制 负载图按上面数值绘制，如图 2.1(a)所示。速度图按已知数值快进快退13V=V=进行程1l=300进行程2l=100退行程3l=400纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 和工进速度2V=601000mm/ m/绘制，如图 2-1(b)所示。图 负载图和速度图 (a)负载图 (b)速度图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 液压缸主要参数的确定 选液压缸的工作压力 由教材 用铣床液压系统在最大负载为 3880 定液压缸尺寸 由于铣床工作台快进和快退速度相同，因此液压缸选用单杆活塞式的，并在快进时采用差动连接。这种情况下液压缸无杆腔工作面积1有杆腔工作面积2122活塞杆直径 呈 的关系。 在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压2p，以防止孔钻通时滑台突然前冲。根据现代机械设备设计手册中推荐值，背压值2p 快进时液压缸虽 然作差动连接，但由于油管中有压降 p 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时回油路压力损失可取 。快退时回油腔中是有背压的，压力损失亦取 。工进时，为使运动平稳，在液压缸回油路上须加背压阀。 根据1 1 2 2 0p A p A F,可求出液压缸无杆腔面积11A= = 254225(1 0 0 . 5 6 ) 1 0 m =m D = 14A= 34 0 . 0 0 6 103 . 1 4 =0 7 8 7 .4 =据 这些直径圆整成就近的标准值得： D=90d=63此得液压缸两腔的实际有效工作面积为： 2 2 4 21 0 . 0 9 6 3 . 5 9 1 044A D m 2 2 2 2 4 22 ( ) ( 0 . 0 9 0 . 0 6 3 ) 3 2 . 4 3 1 044A D d m 根据上述 D和 d 的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 表 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值 工况 推力F (N) 回油腔压力2 /p p 输入功率 /P 快进(差动 ) 起动 1372 0 加速 1736 恒速 686 进 4225 退 起动 1372 0 加速 1736 减速 686 ： F =m/F 。 制液压缸工况图 根据表 算结果，绘制 出液压缸的工况图 ，如图 图 用铣床液压缸工况图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 4 液压系统图的拟定 压回路的选择 速回路 由 图 首先考虑到 滑台运动速度低， 工进时速 度稳定性要求不高，且 工作负载 小、负载变化小。其次这台铣床液压系统功率在 3下， 故可选用进口节流调速 回路 。 由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开式的。 考虑到铣削加工中有顺铣和逆铣两种工况， 必须保证滑台运动 速度 稳定。 如 选 用图 4.1(a)定压式节流调速回路，结构简单，价格低廉，但效率较低，机械特性都比较软，变载下的运动平稳性都比较差。 如选用图 4.1(b） 调速阀的节流 调速回路 ， 并将调速阀装在液压缸 进 油路上 。 由于 调速阀比节流阀的调速精度高， 使 滑台运动 速度比较平稳。 由于本系统滑台由快进 转为工进时，速度变化不大，为减少速度换接时的液压冲击， 故 选用如图 4.1(b)所示的调速回路 ， 使工作台低速运动时 更 平稳。 图 速回路 (a)定压式节流调速回路 (b） 使用 调速阀的节流调速回路 向回路和卸荷回路 铣床工作台采用单活塞杆液压缸驱动。由工况图 知，系统压力和流量都不大，同时考虑工作台工作一个循环后装夹具时间比较长，为方便工作台的手动，选用三位四通 由电气行程开关配合实现自动换向，如图 4.2(b)所示。当换装工件时，工作台停止运动，液压泵卸荷回路采用小型买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 二位三通电磁阀控制先导型溢流阀，如图 4.3(a)所示。 速运动回路 为实现工作台快速进给，选用二位三通换向阀构成液压缸的差动连接 ， 这种差动连接的快速运动回路，结构简单，也比较经济，如图 4.2(a） 所示。图4.2(c） 中 采用三位五通换向阀来实现液压缸的差动连接， 结构复杂不利于控制，选择图 4.2(a)所示的回路同图 4.2(b)所示的回路一起组成快进快退换向回路，同样可以实现差动连接。同时验算回路的压力损失比较简便，所以不选用图4.2(c)所 示的回路。 图 快速运动和换向回路 力控制回路 从工况图中可以清楚的看到，在这个液压系统的工作循环内， 液压系统流量很小， 最大流量与最小流量之比约为 37，而快进快退所需的时间11t= 1 1 3 3/l v l v= 0 . 3 6 0 0 . 4 6 04 . 5 4 . 5 s =2t=22/s=100s 亦即是21/11。 可见快进快退与工进所需时间差不是很大，从节省能量和经买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 济性的角度上来看，图 a）所示的定量泵，结构简单 ，其 采用先导式溢流阀维持液压泵出口压力恒定。当换装工件时，工作台停止运动，液压泵卸荷回路采用小型二位三通电磁阀控制先导型溢流阀，实现液压泵的卸荷 ， 从而 提高系统效率、节省能量 。图 b）所示的双联泵， 其结构复杂， 消耗功率和能量都很高， 控制也复杂 。从系统的要求和节省能量和经济性的角度上来看， 不适宜选用此方案。 故这台铣床液压系统应采用图 a）所示的定量泵作为油源。 图 压力控制回路 压系统合成 根据以上选择的液压基本回路 组合画在一起，就可以得到如图 示的液压系统原理图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 压回路的综合和整理 12345678910将此图仔细检查一遍，可以发现，这个图所示系统在工作中还存在问题，必须进行如下的修改和整理。 1） 为了解决 机床停止工作时系统中的邮箱流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性的问题，必须在电液换向阀的出口处增 设一个单向阀。 2） 为了便于系统自动发出快退信号起见，在调速阀输出端须增设一个压力继电器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 1 2 3 45 6 7、 9 8 1011 12理后的液压系统如图 在各方面都比较合理、完善了。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 5 液压元件的选择 压泵和驱动电机 液压泵的最大 流量m a )，取液压系统的泄漏系数 K=有 1 4 4 / m =根据拟定的液压系统是采用回油路节流调速，进油路压力损失选取p =故液压泵工作压力为： =( 0 0 M P a =考虑到系统动态压力因素的影响，液压泵的额定工作压力为： 1 . 4 7 ( 1 2 5 % ) 1 . 8 3 8 P a M P a 根据手册书（二）选用 16 B 型定量叶片泵。该泵额定 排量为 r,若取液压泵的容积效率v=当泵的转速n=910r/液压泵的实际输出流量为 ( 1 6 . 3 9 1 0 0 . 9 / 1 0 0 0 ) / m i =工况图可知，液压缸在快退阶段输出功率最大，流量为 果取液压泵 的效率为为 液压泵驱动电动机所需的最大输入功率 P 为： 1 1 . 8 3 8 1 3 . 3 5 0 . 5 4 56 0 0 . 7 5 W K W 查阅电动机产品样本选取 90 6型电动机，其额定功率 额定转速 9 1 0 / m 类元件及辅助元件 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格 见表 中序号与图 元件标号相同。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 表 选择各种阀件的规格 序号 元件名称 型号规格 技术数据 1/ 计流量 1/ 额定流量时压力损失 /p 1 定量叶片泵 16 B p=7 q= 2 三位四通电 磁换向阀 34060 二位三通电 磁换向阀 23060 单向调速阀 向行程调速阀） 0. 5 5 行程阀 q=63 13 单向阀 02 516 13 溢流阀 3 10 9 溢流阀 3 10 10 过滤器 100低压线隙式 q=25 过滤精度100 m 1 二位二通换 向阀 22060 2 压力继电器 0 P=10 管 各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如表 示。表中数值说明，液压缸快进、快退速度1v、3表明所选液压泵的型号、规格是适宜的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 表 压缸的 进、出流量和运动速度 流量、速度 快进 工进 快退 输入流量/ 1 1 1 1 2( ) / ( ) q A A6 3 1 3 6 3 3 2 = 0 . 3 8 2 6 . 3 5 9q 1 1 3 排出流量/ 1 2 2 1 1( ) /q A q A3 2 2 7 46 3 2 2 1 1( ) /q A q A( 0 . 3 8 2 6 . 3 5 9 ) 3 2 . 4 36 3 . 5 9 = 1 1 2( ) /q A q A1 3 6 3 3 2 =动速度/ 1 1 1 2/ ( )pv q A A1 3 1 06 3 3 2 = 1 1/v q A( 0 . 3 8 2 6 . 3 5 9 ) 1 060 = 1 2/v q A =据表 油液在压力管中流速取 3m/式 2 算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为 d 无 =2 632 7 . 2 4 4 1 023 1 0 6 0 =d 有 =2 631 3 . 3 5 1 023 1 0 6 0 =两根油管都按 23514、内径 10的钢管。 箱 油箱容 量：由下式计算有效容积 V，取系数 =7,求得其容积为 7 1 3 . 3 5 9 3 . 4 5pV q L 根据书 1标准，选带支撑脚的矩形油箱，可取油箱的容积 V=125L。 箱总体尺寸设计 油箱的体积为： 容 量 （此处取 1给出的值。） 125 1 5 6 . 2 50 . 8 0 . 8 容 量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 由于油箱的温升没有超出允许的范围，故可不按发热来计算。此处按参考资料 2表 199 中推荐的范围，长、宽和高的比例： 1： 1： 1 3： 2： 1。此处取油箱内长取为 3： 2： 1 设因子为 x,则长为 3x,宽为 2x,高为 x, 则： x =96以长为：1l=3x =888 1w =2x =592为1h=x =296 此带支撑脚的矩形油箱采用普通钢板焊接而成，参照书上取钢板的厚度为：取油箱箱壁厚为 t=3 按箱底厚度应大于箱壁的原则：箱底厚度为： 5箱盖厚度应为 3 4倍箱壁的原则：箱盖厚度为 :10了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，取箱底离地的距离为160资料 2油箱结构设计。） 故可知，油箱基体的总长总宽总高为： 长为：1 2 ( 8 8 8 2 3 ) 8 9 4l l t m m m m 宽为：1 2 5 9 2 2 3 5 9 8w w t m m m m 高为： ( 1 0 5 1 6 0 ) ( 1 0 2 9 6 5 1 6 0 ) 4 7 11h h m m m m m m 油箱外形图大致如图 位计注油器清洗孔个固定孔离地间隙图 油箱外形图 种油管的尺寸 由上知：回油管直径取上边用到油管的最大管好，内径为： 10径为： 14 泄油管的尺寸取为和回油管尺寸一样。 吸油管尺寸的确定： 取吸油管中油液的流速为 1m/s。则依书上公式 7 9得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 31 3 . 3 5 1 02 2 0 . 0 1 7 1 71 6 0qd m m m p 查资料 3表 2得，将其取公称直径圆整取 d=20有外径为 28 油管和过滤器之间管接头的选择 在此选用卡套组合直角管接头，查资料 3表 28得： 表 卡套组合直角管接头 公称压力子外径00 手尺寸 1 S (25) 28 24 28 28 31 56 52 34 41 4 过滤器的选取 取过滤器的流量至少是泵流量的两倍的原则，有 ：