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机械毕业设计全套

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XYY01-103@某立式组合机床的动力滑台液压传动系统,机械毕业设计全套

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1 目 录 1工况分析 1 2 拟定液压系统原理图 2 3 液压系统的计算和选择液压元件 7 3.1 液压缸主要尺寸的确定 3 3.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 4 3.3 液压阀的选择 5 3.4 确定 管道尺寸 7 3.5 液压油箱容积的确定 7 nts 2 1 工况分析 首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图 1.5 所示，然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。 液压缸所受外负载 F 包括三种类型，即 afw FFFF Fw 为工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本例中为 18000N； Fa 运动部件速度变化时的惯性负载； Ff 导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨可由下式求得 Rnf FGfF G 运动部件重力； FRn 垂直于导轨的工作负载，事例中为零； f 导轨摩擦系数，本例中取静摩擦系数 0.2，动摩擦系数为 0.1。求得： Ffs=0.2*1500kg*9.8N/kg=2940N Ffa=0.1*1500kg*9.8N/kg=2500N 上式中 Ffs为静摩擦阻力， Ffa为动摩擦阻力。 tvgGFa g 重力加速度； t 加速度或减速度，一 般 t=0.01 0.5s v t 时间内的速度变化量。在本例中 根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载 (见表 1.4)，并画出如图 1.5 所示的 负载循环图。 Na 30006005.0 6kg1500 tvgGFa nts 3 图 1.1 速度与负载循环图 表 1.4 工作循环 外界负载 F/N 工作循环 外界负载 F/N 启动加速 F=Ffs+Fa 4470 工进 F=Ffs+Fw 29970 快进 F=Ffs 1470 快退 F=Ffs 1470 2 拟定液压系统原理图 (1)确定 供油方式 考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热等方面考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。先采用具有压力反馈功能的限压式变量泵。 (2)调速方式的选择 在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成容积节流调速。这种调速回路具有效率高发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力 。 (3)背压方式的选择 由于该机床采用立式，所以选择液控单向顺序阀构建平衡回路。 (4)速度换接方式的选择 本系统采用电磁换向阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。 最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图 1.2 所示的液压系统原理图。 nts 4 图 1.2 液压系统原理图 3 液压系统的计算和选择液压元件 3.1 液压缸主要尺寸的确定 1)工作压力 p 的确定。工作压力 p 可根据负 载大小及机器的类型来初步确定，表1.1 取液压缸工作压力为 4.5MPa。 2)计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。由负载图知最大负载 F=31547N，按表 1.2取 p2为 0.5Mpa， cm为 0.95，考虑到快进、快退速度相等，取 d D 为 0.7。将上述数据代入式可得 根据指导书表 2.1，将液压缸内径圆整为标准系列直径 D=100mm；活塞杆直径 d， mmDdpppFD97)7.0(1405195.0104014.3299704/111014.3425225nts 5 按 d D= 0.7 及表 2.2 活塞杆直径系列取 d=70mm。 按表 2.1 及表 2.2 液压缸和活塞杆的尺系列，取夹紧液压缸的 D 和 d 分别为 100mm及 70mm。 按最低工 进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式可得 式中 qmin 是由产品样本查得调速阀 AQF3-E10B 的最小稳定流量为 0.05L min。 本例中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，即 222222 4071044 cmcmdDA 可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。 3)计算在各工作阶段液压缸所需的流量 m in/39.0m in/1039.005.01.044 3322 LmvDq 工进工进 m i n/23m i n/100.23610744 33222 Lmvdq 快进快退 3.2 确定液压泵的流量、压 力和选择泵的规格 1)泵的工作压力的确定 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 ppp p 1 pp 液压泵最大工作压力； p1 执行元件最大工作压力； p 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取 0.2 0.5MPa，复杂系统取 0.5 1.5MPa，本例取 0.5MPa。 M P appp p 55.05.41 上述计算所得的 pp 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的223m inm in 105 1005.0 cmcmvqA min/24min/1024607.01.044 3322222 LmvdDq 快退快进nts 6 动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压 力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力 pn 应满足 pn (1.25 1.6) pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中 pn =1.25 pp=6.25MPa。 2)泵的流量确定 液压泵的最大流量应为 min qKq Lp qp 液压泵的最大流量； ( q)min 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量 2 3L min； KL 系统泄漏系数，一般取 KL=1.1 1.3，现取 KL=1.2。 m in/8.28m in/242.1m i n LLqKq Lp 3)选择液压泵的规格 根据以上算得的 pp 和 qp，再查阅有关手册，现选用 YBX-25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量 16mL r，泵的额定压力 6 3MPa，电动机转速 1450r min，容积效率 0.85，总效率 0.7。 3)与液压泵匹配的电动机的选定。首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的功率急剧降低，一般当流量在 0.2 1L min 范围内时，可取 0.03 0.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过 泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需要进行验算，即 Pnqp pB 2 所选电动机额定功率； 限压式变量泵的限定压力； 压力为 时，泵的输出流量。 首先计算快进时的功率，快进时的外负载为 1547 (考虑机械效率后 )，进右路的压力损失为0.3，由公式可得 M P a90.0a5.01007.041547P 62 nts 7 快进所所需电动机的功率为 KWqpP pB 61.07.0608.2890.0 工进时所需电动机功率 KW05.07.060 39.05P 查阅电动机产品样本，选用 L 型电动机，其额定功率为 1.5 ，额定转速 1400r/min. 根据产品样本可查的 25 的流量压力特性曲线。再有已知的快进时流量为28.8L min，工进是的流量0.39 ，压力为 5 ，做出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，如 图所示，查得该曲线拐点处的流量为 28.8 ，压力为 3.3 ，该工作点对应的功率为 KW26.27.060 8.283.3P 所选电动机满足要求，拐点处能正常工作。 3.3 液压阀的选择 本液压系统可采用力士乐系统 或 GE 系列的阀。方案一：控制液压缸部分选用力士乐系列的阀，其夹紧部分选用叠加阀。方案二：均选用 GE 系列阀。根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表1.5 所示。 nts 8 表 1.5 液压元件明细表 序 号 元 件 名 称 通过流量 /Lmin-1 型 号 1 过滤器 28.8 XU-B32100 2 变量叶片泵 28.8 YBX-16 3 单向阀 28.8 AF3-EA10B 4 三位四通电磁阀 24 34EF30-E10B 5 二位三通电磁阀 24 23EF3B-E10B 6 单向行程调速阀 24 AQF3-E10B 7 二位二通电磁阀 24 8 单向顺序阀 0.39 HC T03B422 9 单向阀 9.4 AF3-EA10B 10 二位四通电磁阀 9.4 24EF3-E10B 11 压力继电器 9.4 DP1-63B 12 单向节流阀 9.4 ALF-E10B 3.4 确定管道尺寸 油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。本系统主油路流 量为差动时流量 q=48L min，压油管的允许流速取 u=4ms，则内径 d 为 mmvqd 9.154486.46.4 若系统主油路流量按快退时取 q=24L min，则可算得油管内径 d=11.27mm。 综合诸因素，现取油管的内径 d 为 12mm。吸油管同样可按上式计算 (q=24L min、v=1.5m s)，现参照 YBX-16 变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径 d 为 25mm。 3.5 液压油箱容积的确定 本例为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的 5 7 倍来确定，现选用容量为 160L 的油箱。 nts液压课程设计任务书 一 .设计题目 ： 某立式组合机床的动力滑台采用液压传动，已知切削负载28500N 滑台工进速度 50mm/min，快进、快退速度 6m/min，滑台（包括滑台上的动力头）的质量 1500kg，滑台对导轨的法向作用力 1500N，往复运动的加、减速时间 0.05s，滑台采用平面导轨，静动摩擦系数分别为 0.2 和 0.1，快速行程为 100mm，工进行程为 180mm，设计该组合机床的液压系统和液压缸。 二 .课程设计目的 本课程设计是学生学完 液压与气动 技术 基础 专业 课程 之后 进行的一个综合性和实践性很强的教学环节 ， 学生通过课程设计 ,能综合运用所学基本理论以及学到的实践知识进行的基本训练 ， 掌握 液压系统设计的思维和 方法 ，专用元件和通用元件的参数确定。通过给定设计题目，初步掌握确定压力，进行缸的主要参数的初步确定，按系列要求确定缸体和活塞杆的直径。然后确定其他元件的参数，最后进行效核。通过液压课程设计， 提高学生分析 和解决实际 液压问题 的能 力 ，为后续课程的学习及今后从事科学研究 和 工程技术工作打下较坚实的基础 。 三 .课程设计内容 (一 )对题目 进行分析 ,初步计算确定缸体和活塞的直径 (二 )绘制液压缸装配图 (2A) (三 )2 个零件图 (3A) (四 )说明书一份 四 .课程设计的基本要求 (一 )课程设计 要求 1.要有勤于思考刻 、 苦钻研的学习精神 和 严肃认真、一丝不苟、精益求精的态度。 2.学生必须独立完成设计任务，严禁抄袭、剽窃他人成果或找人代做等行为，一经发现，按舞弊行为论处。 3.掌握相关课程的基本理论与基本知识，概念清楚，设计计 算正确，结构设计合理，实验数据可靠，绘图符合标准，说明书撰写规范。 4.课程设计期间学生的考勤与纪律按学校有关规定执行。要严格遵守学习纪律，遵守作息时间，不得迟到、早退和旷课。因事、因病不能参加设计，需履行请假手续，否则按旷课论处。 nts5.课程设计期间要爱护公物、搞好环境卫生，保证设计场所整洁、文明、安静。严禁在设计场所嬉戏或开展其他休闲娱乐活动。 (二 )通过本课程设计 ,应使学生在以下几方面得到锻炼： 1.能正确地理解和应用液压知识解决实际问题，进行简单的系统计算。 2.学会使用手册及图标资料 .掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途 ,做到熟练运用。 3.学生独立完成设计任务内容，利用计算机进行辅助设计 ， 设计资料符合国家有关标准。 (三 )在规定时间 内应完成以下任务 : 1.装配图 (规格 A2) 2.零件图二张（规格 A3 图纸） 3 设计说明书一份 (参见说明书写格式 ) 4.设计资料装订格式： (1)设计说明书封面 (见设计说明书封面样板 ) (2)设计任务书 (3)目录 (4)设计说明书 (5)总结 五 .成绩评定内容 1.成绩评定应综合以下因素：设计说明书及设计图纸的质量，独立工作能力 及设计过程的表现。 2.课程设计的成绩分为 优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。 3.五级评分制的评定标准 优秀：能独立完成课程设计工作，方案先进，计算正确，设计符合规范要求，说明书叙述透彻，图面整洁，体现一定的创新能力。设计过程中表现好，无违纪现象。 良好：能独立完成课程设计工