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机械毕业设计全套

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JCYY01-011@双面铣床的液压系统设计,机械毕业设计全套

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哈尔滨理工大学毕业设计（论文） 评语 学生姓名： 于洪正 学号： 1030310101 学 院： 荣成学院 专业：机械设计与制造 任务起止时间： 2013 年 2月 25 日至 2013年 6月 21 日 毕业设计（论文）题目： 双面铣床液压系统设计 指导教师对毕业设计（论文）的评语 ： 该课题源于生产实践，该同学在毕业设计中，态度端正，能 把所 学习相关知识 运用设计中 ，设计结构 基本 合理正确，设计论文论述 比较 正确 、 格式 较 规范， 尚 能正确运用所学基本知识，完成任 务要求， 请评阅教师评阅。 指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语： 该同学论文格式规范， 对 机械 设计 有了一定了解，设 计符合任务书要求，所做画 纸 符合要求，但在图纸的绘制和尺寸的标注需要改进，建议参加答辩。 评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计（论文）的评语： 该同学的设计符合“毕业设计任务书”的要求，任务量适中，答辩表述基本清晰，能回答大多数提问，概念较清楚， 设计的内容基本合理，无原则性错误，掌握了一定的基础知识和基本技能。符合学院专科毕业设计的要求。 答辩委员会评定， 该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日 教务处制表 nts I 双面铣床液压系统设计 摘 要 液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系统是非常有意义的。 进行液压系统设计首先要明确设计的目的和要求，收集所需的资料，然后进行工况分析，分析工作负载，摩擦阻力，绘制负载图等。 其次还要进行油路的分析，绘制系统图，选择液压元件，计算液压缸各 项参数，确定液压系统力等。最后还要对液压系统进行性能验算，校核。 本液压系统设计，操作方便安全，生产效率高，设计上主要是对 液压缸，液压系统的设计，其中主要是对液压系统的设计，以保证工作的精度和质量要求。 关键词 切削液压传动；稳定性；液压系统 nts II 目 录 摘要 . I 第 1 章 绪论 . 3 1.1 课题背景 . 3 1.1.1 课题来源 . 3 1.1.2 课题的研究的背景和意义 . 3 1.2 概述 . 3 1.2.1 设计的目的 . 3 1.2.2 设计的要求 . 4 第 2 章 工况分析 . 5 2.1 工作负载 . 5 2.2 摩擦阻力 . 5 2.3 惯性负载 . 5 第 3 章 绘制负载图、速度图 . 6 3.1 初步确定液压缸的参数 . 7 3.2 计算液压缸的尺寸 . 7 3.3 液压缸工况 . 7 第 4 章 拟定液压原理图 . 10 4.1 选择液压基本回路 . 10 4.2 组成系统图 . 13 第 5 章 选择液压元件 . 14 5.1 液压传动系统 . 14 5.2 液压装置的结构设计，绘制工作图及编译技术文件 . 14 5.3 液压传动系统参数及元件选择 . 14 5.4 确定系统工作压力 . 14 5.5 执行元件控制方案拟定 . 15 5.6 确定执行元件的主要参数 . 15 5.7 确定液压泵的工作压力和流量计算 . 15 5.8 控制阀的选择 . 15 5.9 确定油箱直径 . 16 第 6 章 液压系统的性能验算 . 17 6.1 液 压系统的效率 . 17 6.2 液压系统的温升 . 17 结 论 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 nts 3 第 1章 绪论 1.1 课题背景 1.1.1 课题来源 本课题来源于 指导老师指定众多课题之一 1.1.2 课题的研究的背景和意义 目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多样化，世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。 因此机械制造业的内涵与水平已今非昔比，它是基于先进制造技术的现代制造产业。纵观现代机械制造技术 的新发展，其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。 近年来，我国的工程机械取得了蓬勃的发展，其中，液压传动技术起到了至关重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为农业机械、工程建筑机械等行业不可缺少的重要技术。 然而，尽管液压技术在机械能与压力能的转换方而，已取得很大进展，但它在能量损失和传动效率上仍然存在着问题。因为，在液压系统中，随着油液的流动，有相当多的液体能量损失掉，这种能量损失不仅体现在油液流动过 程中的内摩擦损失上，还反映在系统的容积损失上，使系统能量利用率降低，传动效率无法提高。高能耗和低效率又使油液发热增加，使性能达小到理想的状况，给液压技术的进一步发展带来障。因此，探索和研究高效液压传动技术，提高其综合性能就成为了液压技术领域研究的重点之一 。 1.2 概述 1.2.1 设计的目的 液压传动系统设计是本设计的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的； 1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2.正确合理地确定执行机构，选用 标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统； nts 4 3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、 CAD 技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。 1.2.2 设计的要求 1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件 ，不能单独考虑简单、经济； 2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭； 3.在设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考。不能直接向老师索取答案； 4.液压传动设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配 nts 5 第 2章 工况分析 2.1 工作负载 计算液压缸工作负载，动、静摩擦因数为 0.2jf 、 0.1df 。 1g = 0 . 2 8 4 0 . 9 8 1 6 8 . 2 0 NjF f F N 2 0 . 1 8 4 0 . 9 8 8 4 . 0 1 NdgF f F N 2.2 摩擦阻力 1 2 4 0 0 0 1 5 0 0 4 . 5( ) ( ) 8 4 0 . 9 8 N9 . 8 1 0 . 0 5 6 0gG G vFNgt 1 2 4 0 0 0 1 5 0 0 4 . 5( ) ( ) 8 4 0 . 9 8 N9 . 8 1 0 . 0 5 6 0gG G vgt 2.3 惯性负载 查液压缸的机械效率 Pap 61 102 ，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表 2-1： 表 2-1液压缸各阶段的负载情况表 工况 负载计算公式 液压缸负载/FN 液压缸推力 /N 启动 fjFF 1100 1222.22 加速 Pap 61 1021390.98 1545.53 快进 fdFF 550 611.11 工进 fd wFFF 3960.46 4400.51 快退 fdFF 550 611.11 1 2 4 0 0 0 1 5 0 0 4 . 5( ) ( ) 8 4 0 . 9 8 N9 . 8 1 0 . 0 5 6 0gG G vFNgt nts 6 第 3章 绘制负载图、速度图 根据工况 负载和以知速度 1v 和 2v 及行程 S，可绘制负载图和速度图，如下图所示： 400300200100F / Ns / m m4 4 0 0 . 5 1图 3-1 负载循环图 64 . 542400300200100v / ( m / m i n )s / m mnts 7 图 3-2 速度循环图 3.1 初步确定液压缸的参数 查各类液压设备常用工作压力初选， ap P102 61 3.2 计算液压缸的尺寸 选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为122AA；回油路上有背压阀或调压阀，取背压 52 8 1 0 P ap ;回油管路压力损失55 1 0p Pa 。 9.3310)2817(51.4 4 0 02125211 mppFA 57.614 AD 按 JB2183 77 取标准值 D=70mm 活塞杆的直径 d 为： mm49707.07.0 Dd 取标准值 d=50mm 由此求得液压缸的实际有效工作面积 22 2215 1 9 . 6 3 c m44DA c m 2 2 2 2 22 ( ) ( 5 3 . 5 ) c m 1 0 . 0 144A D d 3.3 液压缸工况 表 3-2液压缸各工作循环的负载、压力、流量和功率数值表 工况 负载/FN 回油腔压力510 /p Pa进油腔压力510 /p Pa输入流量/JQ （ L/min）输入功率/P kW计算公式 nts 8 快进 启动 1222.22 12.7 2112F A Pp AA 1 2 1Qv（ A -A ）1P p Q加速 1545.53 1p p p 5p 21.27 恒速 611.11 5p 11.56 4.33 0.08 工进 4400.51 8 26.5 1.960.12 0.086 2211F p Ap A 12Q Av1P p Q快退 启动 1222.22 12.2 2112F p Ap A 2Q Av 1P p Q加速 1545.53 5p25.24 恒速 611.11 5p 15.91 4.5 0.119 nts 9 图 2-1 工况图 nts 10 第 4章 拟定液压原理图 4.1 选择液压基本回路 该系统由定位夹紧和滑台加工两部分构成，可完成定位 -夹紧 -快进 -工进 -死挡铁停留 -快退 -松紧，拔销 -原位停留的自动工作循其元件动作循环如图 4-1 表 4-1 双面铣床液压系统动作元件动作顺序 从工况图可知：该系统 的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图 a 所示。铣床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承受负切削的能力，如图 b 所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图 c 所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结构简单。选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式，如图 d 所示。 (a) (b) nts 11 (c) (d) 定位夹紧 当工件到位后压下启动按钮，电磁铁 6DT 得电，大流量泵3 终止卸荷，大，小流量泵同时给系统供油，同时电磁铁 5DT 得电，换向阀 11 左位进入系统，系统油路为 : 进油路 大流量泵 3 和小流量泵 4 单向阀 6 和 7 减压阀 9 单向 阀10 换向阀 11（左位） 定位缸下腔； 回油路 定位缸上腔 换向阀 11（左位） 邮箱，定位缸伸出对被加工工件定位。 定位结束后，回油压力升高。当压力升高到顺序阀 12 的调定压力时，打开顺序阀 12， I 夹紧缸夹紧，夹紧后回路压力再次升高，当压力升高到顺序阀 13 的调定压力时，打开顺序阀 13， II夹紧缸夹 紧，其油路为： 进油路 大流量泵 3 和小流量泵 4 单向阀 6 和 7 减压阀 9 单向阀10 换向阀 11（左位，定位后压力升高打开顺序阀 12) 顺序阀 12 夹紧缸 I 下腔（夹紧后压力继续升高打开顺序阀 13） 顺序阀 13 夹紧缸 II 下腔； 回油路 夹紧缸 I 和夹紧缸 II 上腔 定位缸上腔 换向阀 11（左位） 邮箱 快进 工件被夹紧后，油路压力进一步升高，当压力达到压力继电器1YJ 的调定压力时，压力继电器 1YJ 发出信号，是 1DT 和 3DT 得电，换向阀 15 左位和换向阀 14 右位同时接入系统，进给缸实现快进 ,其油路为： 进油路 液压缸 3 和液压泵 4 单向阀 6 和单向阀 7 换向阀 15（左位）进给缸左腔： 回油路 进给缸右腔 换向阀 15（左位） 换向阀 14（右位） 进给缸左腔，进给缸构成差动连接回路，实现快进，刀具快速趋近工件。 工进 当刀具靠近工件时，滑台压下第一个行 程开关 1XK,使 3DT 和nts 12 6DT 失电，换向阀 14 和换向阀 15 复位，使大流量泵卸荷，进给缸实现工进，其油路为： 进油路 小流量泵 4 单向阀 7 换向阀 15（左位） 进给缸左腔； 回油路 进给缸右腔 换向阀 15（左位） 调速阀 17 单向阀 18油箱 。 由调速阀 17 和单向阀 18 构成出油口节流调速回路，使进给缸进给速度平稳，进给缸的进给速度由调速阀 17 调节。同时由于大流量泵卸荷，只有小流量泵向系统供油，从而减少功率损失。 死挡铁停留 当进给缸工进到位碰到死挡铁时，压下第二个行程开关2XK，若有延时继电器，则在延时 期间进给缸停留不动，这时液压泵 4 的压力油全部在高压下经溢流阀 8 回油箱。显然，该停留时间不能太长，否则能量损失过大，并导致系统过热。 nts 13 4.2 组成系统图 设计 液压系统图 4-1 图 4-1 液压系统原理图 nts 14 第 5章 选择液压元件 5.1 液压传动系统 液压元件的选择，主要是计算它们的主要参数（如压力和流量）来确定。一般先计算工作负载，再根据工作负载和工作要求的速度计算液压缸的注意啊尺寸、工作压力和流量或液压马达的排量，然后计算液压泵的压力，流量和液压系统性能的验算。 确定了各个液 压元件之后，要对液压系统进行验算。验算内容一般包括系统的压力损失、发热温度、运动平稳性和泄露量等。 5.2 液压装置的结构设计，绘制工作图及编译技术文件 根据拟定的液压系统原理图绘制正式工作图。正式工作图包括 1.液压泵的型号、压力、流量、转速以及变量泵的调节范围。 执行元件的运转速度，输出的最大转矩或推力、工作压力以及工作行程等。 2.所有执行元件及辅助设备的型号及性能参数。 3.管路元件的规格与型号。 4.在绘制时，各元件的方向和位置，尽量与实际装配时一致。 5.设计该机床的液压传动系统 5.3 液压传动系统参 数及元件选择 对液压系统进行分析，就是要查明它的每个执行元件在各自工作过程中的运动速度和负载的变化规律。这是满足设备规定的动作要求和承载能力所必须具备的。液压系统承受的负载可由设备的规格规定，由样机通过实验测定。也可以有理论分析确定。当用理论分析确定系统的实际负载时，必须仔细考虑它所有的组成项目，例如工作负载（切削力、挤压力、弹性塑性变形抗力、重力等）、惯性负载和阻力负载（摩擦力、背压力）等，并把它们绘制成图，同样地，液压执行元件在各动作阶段内的运动速度也须相应地绘制成图，设计简单的液压系统时，这两种图可以 省略不画。 5.4 确定系统工作压力 系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定。系统工作压力高，则省材料，机构紧凑，重量轻，是液压系统的发展方向；nts 15 但要注意泄露、噪音控制和可靠性问题的妥善处理。系统工作压力可根据负载来选取，也可根据设备类型选取。 5.5 执行元件控制方案拟定 根据已订的液压执行元件、速度图或动作线路图，选择适当的压力控制、方向控制、速度换接、差动连接回路，以实现对执行元件的方向、出力及速度的控制。需要无级调速或无级变速时，可选择的方案。有级变速比无级调速使用方便，适用于速度控制精 度低，但要求速度能够预置，以及在动作循环过程中有多重速度自动变换的场合。具体参见基本回路一章内容。完成上述的选择，所需液压泵的类型就基本确定了。 5.6 确定执行元件的主要参数 根据液压系统载荷图和已确定的系统工作压力，计算出液压缸内径、活塞杆直径，柱塞缸的柱塞直径、柱塞杆直径；根据液压缸缸径内径、活塞杆直径、活塞杆直径及行程的国家标准系列，确定主要参数。如采用液压马达，还需计算出液压马达的排量。 5.7 确定液压泵的工作压力和流量计算 进油路的压力损失取 53 1 0 P ap ，回路泄露系 数取 1.1K ，则液压泵的最高工作压力和流量为： 551 ( 2 6 . 5 3 ) 1 0 2 9 . 5 1 0 P aBp p p P a m a xq 1 . 1 4 . 5 / m i n 5 L / m i nBQ K L 根据上述计算数据查泵的产品目录，选用 型定量叶片泵。 5.8 控制阀的选择 根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件的规格，如表5-1 所示。 表 5-1各元件的规格表 序号 元件名称 最大通流量 /（ L/min） 型号规格 1 定量叶片泵 6 63 2 溢流阀 Y 10B 10 63 3 三位四通电磁阀 34D 10B 4 单向调速阀 QI 10B 5 二位三通电磁阀 23D 10B 6 单向阀 I 10B 7 过滤器 XU B16 100 nts 16 5.9 确定油箱直径 进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为 2Q 所以管道流量Q 按 12 / minL 计算。取压油管流速 3m/sv q 1 24 . 6 1 4 . 6 1 m m 9 . 2 2 m m3d v ，取内径为 10mm 的管道。 吸油管的流速 1m /vs ，通过流量为 6L/ min ，则 64 . 6 1 m m 1 1 . 2 9 m m1d ，取内径为 12mm 管道。 确定管道尺寸应与选定的 液压元件接口处的尺寸一致。 nts 17 第 6章 液压系统的性能验算 6.1 液压系统的效率 （经计算 51 0 . 6 3 1 0 P ap ， 52 2 . 6 2 5 1 0 P ap ） 取泵的效率 0.75，液压缸的机械效率 0.9G ，回路效率为： 11qqCBBpp 221455453 9 6 0 . 4 6 6 . 2 6 5 1 0 . 0 1 1 0 1 0( 0 . 6 3 1 0 )1 9 . 6 3 1 02 4 1 0 P aF A pppAPa 当工进速度为 1m/ min 时， 551 . 9 6 2 4 1 0 0 . 2 96 2 7 1 0c 当工进速度为 60mm/min 时， 550 . 1 2 2 4 1 0 0 . 0 1 7 86 2 7 1 0c 0 . 7 5 0 . 9 ( 0 . 2 9 0 . 0 1 7 8 ) 0 . 1 9 6 0 . 0 1 2 6.2 液压系统的温升 （只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为： 53q 2 7 1 0 6 k W 0 . 3 6 k W0 . 7 5 6 0 1 0yBpP 工进时系统的效率 0.012 ，系统发热量为： ( 1 ) 0 . 3 6 ( 1 0 . 0 1 2 ) k W 0 . 3 6 k WP 取散热系数 3 2 ?1 5 1 0 k W / m CK ，油箱散热面积 3 2 2Vm O.065 时， 计算出油液温升的近似值： 33 20 . 3 5 6 1 0 3 3 . 5 5 0 5 51 5 0 . 0 6 5 3 6HT C C CKA ，固合理。 nts 18 结 论 目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工回来的，所以发展国产液压技术振兴国产液压系统技术。 不管人们有没有意识到，科学技术已经深深的影响着我们的日常生活，在经济社会发展扮演着不可或缺的角色。科学技 术在一定程度上也改变着我们的生活方式，改变着我们的文化。 正是因为科学技术具有如此的重要性，我们的国家领导人也在多种场合提出大力发展科学技术。我国在改革开放以后取得了很大地进步，步入了科技强国之林。但是，我们还应该认识到，我国很多技术都受限于发达国家。所以，我们应该奋起直追，迎头赶上。 作为当前社会的一员，我们不仅应该认识到科技的重要性，还应该努力学习科学技术，用科学技术来武装我们的头脑，具有献身科学的勇气和决心，具有用科学技术来发展全人类的博大胸怀。更重要地是，我们还应当教育我们的后代，要热爱科学，尊重科 学！ nts 19 参考文献 1 丁