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圆锯床设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文3.4万字72页】

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压盖a4.dwg
带轮a3.dwg
平板车a2.dwg
底座1(a1).dwg
张紧座a4.dwg
总装图A0定版.dwg
油缸座a4.dwg
轮a4.dwg
轴a3.dwg
轴套a4.dwg
辊道a3.dwg
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圆锯 设计 机械 毕业设计 cad 说明书 仿单 论文 72
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压盖a4.dwg

带轮a3.dwg

平板车a2.dwg

底座1(a1).dwg

张紧座a4.dwg

总装图A0定版.dwg

油缸座a4.dwg

轮a4.dwg

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设计说明书.doc[34000字，72页]

目  录

前 言……………………………………………...........................................1

1. 锯床的现状和发展趋势…………………………………………………6

2. 锯床的设计要求…………………………………………………………9

3. 锯床设计………………………………………………………...............18

3.1锯床的液压系统说明…………………………………...................18

3.2锯床的控制元件说明………………………………………………36

3.3锯床液压附件说明…………………………………………………40

3.4锯床的维护与防护…………………………………………………50

3.5锯床的工作原理说明…………………………………....................55

4.锯床的改进设计………………………………….....................................57

5 .锯床设计小结……………………………………....................................60

参考资料…………………………………………........................................61

英文翻译部分……………………………………........................................62


内容简介：
注： 1 前 言 经过四年的大学学习，我们对机械方面的知识有了一定的认识和掌握，在即将告别大学学习的时刻很有必要对大学四年的学习有个综合的检验，而这种检验不仅能考察我们对基础和专业知识的掌握的牢固程度，更重要的是经过这次设计，我们对对各门学科知识的交叉认识加强，对设计过程有了大体的了解 ，对于今后我们的学习和工作有着十分重要的意义！ 本次设计是四年中综合性最强的一次设计，较以前的课程设计。这次设计超出了一门或是几门课程的限制，要运用到大学四年学过的几乎所有专业课程。从利用现代设计理论的思想进行分析和总体设计，到具体 设计过程中的受力分析、强度 校核、材料选取、 机械运动原理分析、零件尺寸确定，再到手工制图和利用 此，这次设计 尤其的重要！ 在这个设计中我将介绍圆锯床的设计过程，圆 锯床和其他锯床一样在工业生产中不可缺少，但是多为粗加工设备，主要 用于各种原材料的下料，圆锯床具有动力部分、传动部分、执行部分和控制部分组成，这些结构和其他机床一样，具有较为广泛的代表性， 因此，在设计过程中可以领会到其他机床设计中所面临的问题。具有举一反三的作用。 液压部分的设计在机床设 计中很是重要，也较为复杂。液压部分的设计也要求较高的精度，在刚接到设计任务的时候，自己深感能力有限，不能胜任这个任务，多亏有冷老师给予的不懈的帮助，使我能够在已有知识上得到训练，在设计的过程中得到对陌生知识得祢补。整个设计过程我自己感觉受益匪浅。也感到了毕业设计的重要意义！ 本次机床的设计中涉及到的液压部分有：锯片得给进机构，加紧机构，以及冷却和清屑机构等。由于这几部分液压设计具有很大得相同性， 加上时间有限， 在设计过程中我主要对锯床得给进机构和加紧机构进行说明，对于其他部分得液压系统只作简单得介绍， 对与非液压部分，仅作简单得 提及。 注： 2 在本次的设计中，在 *老师的带领下我和 *同学共同完成整个设计过程，我主要负责液压部分的设计，在制图和设计计算方面我们共同定论，一同商讨。尤其是在 *老师的殷切的帮助下，我们克服了经验不足，知识不够等许多不利因素。 经过 *老师的讲解，并且提供了我们设计所需的许多资料 ；对于设计过程中出现得新问题新的思路， *老师都对我们有了很大影响和指导。让我们感觉到我们知识和经验得不足 ，感到在以后得工作中继续学习得必要性。 最后再次由衷得感谢在四年得大学生活和学习中各位老师对我们诲人不 倦的教导，感谢 *老师在设计中给我们热情得帮助和不懈得支持！ 注： 3 目 录 前 言 . 锯床 的现状和发展趋势 6 2. 锯床的设计要求 9 3. 锯床 设 计 .床的 液压 系统说明 .床的控制元件 说明 36 床 液压 附件说明 40 床的维护与防护 50 床的工作原理说明 . . .考资料 .文翻译部分 .注： 4 1 锯床的现状和发展趋势 锯床是工业加工生产中必不可少的一种工具。主要分为主要包括弓形锯床、带锯床、圆盘锯床和用于 V 管生产线上的飞锯机。弓形锯床是将弓子锯置于机架 之上，由马达和曲柄驱动，使之做直线往复运动来切断工件的。此锯床具有切削速度慢、不能精密加工、锯带的松紧度不易调 整、且容易损坏 等缺点。 这些缺点决定了弓形锯床不能被广泛应用，己逐渐被淘汰。 带锯床是将薄而长的环形带锯条张紧在主、从动轮上，由主动轮带动带锯条连续运转进行锯切的，它分为立式带锯床和卧式带锯床两种类型。立式带锯床的锯架垂直设置，锯切时，工件作进给运动，可用于板状，工件内、外轮廓的加工，特别适用于模具的加工。卧式带锯床的锯架横向倾斜布置，以设在锯架一端的轧为支点，沿转动方向实现进给，工作时，带锯条借助导 向块被扭转一定的角度，使锯齿垂直于工件切入。卧式带锯床的锯架又可分为固定式和可转角式两种形式 者则可沿与被锯切件轴心线成 一条线 ，一面做进给运动，从而将工件切断。虽然回盘锯锯齿较厚，切除盘较大费材料，但由于它的切削速度很高，线速度每分钟可达几千米，甚至上万米所以目前应用比较广泛，尤其是在冶金行业，特别是在焊管生产线中更是得到了广泛的应用。 飞锯机是在线定长切割系统，它是冶金企业各种型材生产线尤其是焊管生产线上必不可少的重要设备，根据同步机构的运动方式的不同大致可分为两大类 :具有直线往复运动同步机构的飞据机。其特点是结构简单、价格下因赚、维修方便，但其定尺粕度低，一般只适用于低晚焊管的生产条件。具有回转运动同步机构的飞锯机。其优点是在全部锯切过程中都与钥管的轴线垂直，回转台两端有锯切机构，与直线往复式锯机相比，由于没有逆向复位，惯性小故可节省辅助时间 ;其缺点是回转部分设变速回转时动载荷较大。 注： 5 国内外锯床的发展状况国外对锯床设备的研究工作进行的比较早，从弓形锯床、带锯床到圆盘锯床，低速到高速锯床的发展过程中不断更新换代，逐步形成了一些有代表性的产品。如 :美国艾纳特标准公司制造的直 线式飞锯机、西德曼内斯曼一米尔公司研制的曲柄连杆式飞锯机，可在高速运行状态下切断焊管，并且可对焊管的锯切长度作无级调整 :意大利因诺森蒂公司研制的带锯床具有结构紧凑、重最较轻。 传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序 精度和经济性的方向发展 ,锯切作为金切加工的起点 ,已成为零件加工过程中重要的组成环节 少二次加工量和提高生产效率 ,因此锯床特别是自动化锯床己广泛地应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域 带锯床正在逐 步代替传统弓锯床和圆盘锯床，开始占据主导地位。在欧美等发达国家，弓锯床已基本被淘汰，而带锯床迅速普及，这一趋势在德国尤为明显。以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格公司为例，其生产双立柱带锯床的历史已有 20 余年，至今已开发出近百个型号，达到了很高的技术水平。 在材料利用率方面，带锯床具有明显的优势，有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。此外，带锯床适应性广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割，因而得到了越来越广泛的应用。 带锯床中，双立柱带锯床性能最优。它采用双导向柱液压缸整体锯架结构，运用 平行法剧削，刚度持久，保证了锯架工作稳定性，提高了锯带寿命。 发展趋势 ： 随着金属锯切在金切加工中的地位日益提高，锯床的制造水平有了进一步的提高，主要表现在以下几个方面： （ 1）加工精度进一步提高 采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和激光定位方式，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合，由此提高锯床的加工精度。此外，金属锯切的关 注： 6 键技术点 高精度的切割力控制一直是锯床技术研究的重点，德国贝灵格锯床就很好地 解决了这一问题。该锯床可实现恒定锯切力控制，保证了锯切不规则截面型材的切削率恒定。该锯床的加工精度也较高，如切割厚材时，每 100割高度的误差仅为 （ 2）锯床加工高效化、范围扩大化 提高锯切效率，尤其是提高厚材及硬金属锯切效率，避免锯切成为整条生产线的瓶颈，一直是锯切及锯床技术领域多年关注的焦点。德国贝灵格锯床锯切1锈钢切削率达 48切 切削率达 125公司还设计了安装两个锯切系统的锯床，可同时对工件进行两次锯 切，从而大大提高生产效率，改善了锯切加工的经济性。 锯切范围扩大化已是趋势。如德国贝灵格巨型卧式带锯床可锯切达 实心方材，巨型立式带锯床可锯切长达10m 的板材及棒材。 （ 3）锯床全数控化、网络化 大型工件的切割过程往往持续数小时，为保证一人多机的生产条件，提高锯切加工的精度和效率，锯切过程的全数控化势在必行。 网络化生产、远程诊断及维护是当今数控机床的发展趋势，数控锯床也不例外。网络化生产可以使锯切过程与其余环节相联系，提高生产率，便于企业对各个环节实 现高效的统一管理。远程诊断和维护更是经济全球化的结果，可以提供跨国区域极为迅捷的设备维护。如德国贝灵格数控锯床加工时可与其技术中心联机，由技术专家对锯床进行远程维护。 从中国机床工具网获悉，近日，两台长 15 米、宽 3 米的 050 大型高速电圆锯床在中联重科湖机事业部（原湖南机床厂）试制成功，填补了国内圆锯床领域的一项空白，使切割长型蜂窝板型材达到了新水平。 总之，锯床的一定会随着工业生产的要求不断的发展和更新。随着工业对加工要求的苛刻，对锯床的生产和革新比将不断的发展。 注： 7 2 圆 锯床设计要求 锯床根据所加 工的工件的材料和加工的尺寸，对机床个部分的要求也也不一样，因此在设计锯床的时候，要视具体情况对锯床要有具体的要求。根据本设计的要求要求加工金属材料，加工直径小于 500片在低于 80 摄氏度，下面列出了锯床个部分要求： 紧机构设计 要求 锯床的夹具是一种能保证加工质量和加速生产过程的一种工艺装备。机床夹具是在锯床上加工使用的一种工艺装备，用来确定工件与刀具的相对位置，将工件定位并加紧。因此锯床夹具可以使工件定位和加紧的工艺设备。与其他机床的原理相同。 加紧机构用于保证机床的部件、工件 与刀具在整个加工 过程中不应由于切削力或自重的作用而产生位移或震动。加紧机构通常有三部分组成：动力源、增力机构而后加紧元件。动力源用于产生加紧力，可根据所需加紧力的大小，操作的方便性、快速性和自动化程度选择。增力机构用语改变加紧力的大小和方向，有的还能产生自锁的作用，以保证在加工过程中动力消失时仍能可靠的加紧。加紧元件用于承受及传递加紧力至被加紧部位，有压板 、压块、抱环、钢带等。 但是，并非所有的加紧机构都具备诶上述的 三个部分。例如：有的加紧机构只有动力源和加紧元件而没有增力机构；有的则只有动力源和增力机构，有螺旋、偏心、斜契等元件直接与被加紧部位接触。 加紧 机构在设计时应满足的基本要求： （ 1）应具有足够的加紧力，并有较高底加紧刚度，以保证整个加工过程不应由于切削力和自重的左右而产生位移，从而保证加工精度。加紧力的大小应能调节。 （ 2）应具有自锁性能，在动力源切断后，还能卡靠的加紧，以保证安全。 注： 8 （ 3）加紧时不应使被加紧部件产生过大的移动，以保证定位精度。 （ 4） 加紧时 ，被加紧不应产生 额外 的移动，以保证定位 精度。 （ 5）加紧机构松开时，被加紧不见移动时的阻力应该很小。操作方便，易于实现集中或远距离操纵。加紧动作应力要 求迅速，已缩短辅助时间，有时要求在在加紧或松开时能发出信号。 为了保证加工精度。我们设计了液压夹具。此夹具以于控制，可按照具体情况控制加紧力大小切加紧力均匀，满足设计要求。 液压夹具的组成： （ 1） 定位部分：家具固定部分，作用使工件在夹具中处于正确位置。 （ 2） 加紧部分：液压缸。作用是保证加工过程中工件定位的稳定性和可靠性。 （ 3） 辅助部分：工作台的矩形槽使活动夹具在液压缸驱动下沿着工作台矩形槽移 动实现工作的加紧。 位部分的设计 要求 定位直接由于螺钉固定在工作台上，它的位置不动，起定位作用。 定位不 部分的设计关系到机床的加工精度，因此，非常重要。 作台的设计 要求 小型卧式金属圆锯床的工作台分为不参加与切削运动的和参与送料的工作台。这次设计的参与切削的工作台，主要有可移动的夹具和固定的夹具两部分组成，不可移动的不分在道轨上移动从而达到对不同直径的工件的加紧，可移动部分是在液压驱动下工作的， 有固定在底座 1 上的液压缸驱动，夹具的设计在上面的说明中已经 介 绍 过 ，这 里 不 做太 多 的介 绍 。 液压 缸 才 用的 是 武 汉油 缸 厂生 产 311500 型号的油缸。 道轨的设计 要求 道轨是运动部件能沿着一定的轨迹运动（导向），并承受运动部件及工件的重 注： 9 量和切削力（承载）。道轨应满足下列要求：精度高；寿命长；刚度及承载能力大；摩擦阻力 小。运动平稳；机构简单；便于加工、装配、调整、维修、成本低。 道轨的种类分为：滑动道轨、静压道轨、滚动道轨。 本设计采用滑动道轨，滑动面接触，刚度高；道轨磨削或刮研，可打扫高精度；减震性好；机构简单，制造容易，维护简便，成本低。由于刮研道轨的老送强度大，生产效率低所以本设计不采用刮研道轨而采用磨削道轨，磨削道轨可以达到 较 高的精度和表面光洁度，生产效率高。 在加工时要采用淬硬的方法，这个方法也几乎上是唯一的。 在本设计中有三个位置用到了道轨，其中两个位置用的是滚动道轨，另一部分用的是滑动道轨。滚动道轨与滑动道轨相比具有制造精度要求不是太高，因而造价低而滑动道轨由于对滑道的粗糙度要求较高，并且由于配合的严格要求，这就要求造价较高。 滚动道轨一般结构是有滑轮和工字钢或槽钢组成 ，如图 2 1 所示 。本设计总一个地方用了工字钢，另一 部 分用到了槽钢。 图 2 1 滚动轨道 机床移动不见尺寸较大，作用力或重心不一定 正好通过道轨面时，大都采用两条道轨。本设计中材料进给和锯架进给都采用两条道轨。本次设计的道轨在三个地方用到，第一个地方是滑架也就是进给机构的移动由于对进给的平稳性和可靠性要求比较大，采用了滑动道轨，道轨的两端固定在两边的底座 1、 2 上，这种设计要求道轨的 具有很很好的刚度，不至于在受力较大时产生较大的挠度或是变形。 在设计中其结构简单如下： 注： 10 紧装置的结构形式 设计要求 张紧机构的形式大致有机械式、手动式、液压式、电动式等。为便于实现自动化， 由于本机床对张紧的要求不是很苛刻，且要求不是很高，我们通常才用手动式 。其结构通常有三部分组成，包括：张紧座和一组配套的螺钉组成。 张紧部分主要作用是保证电动机带轮和锯片座之间有足够大的张紧力，以保证在正常工作的时候能够不打滑。张紧的形式出了改变两张紧轮之间的位置外，还有改变带的长度上下手，可以在带上家张紧的装置从而该边带的有效工作长度。下面是本设计中才用的张紧设计机构 ，如图 2 2 所示 ： 图 2 2 张紧部分设计图 压部分和控制部分设计要求 液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴的技术。它的发展历史虽然较短 ，但发展的速度却非常快。自从 1795 年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域， 1906 年开始应用于国防战备武器。 第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统，从 20 世纪 60 年代起，由于原子能、空间技术、大型船舶及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术开始飞速发展起来。应用领域日趋广泛，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，液压技术得到更加广泛的发展和应用。 注： 11 在国防工业中，海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞 机、火炮、舰艇、雷达、导弹及火箭等。 在民用工业中有： (1) 机床工业：目前传动系统中采用液压传动与控制的机床有压铸机、造型机、冲压机、锻压机、组合机床、拉床、磨床和仿形机床； (2) 冶金工业：有电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制、带材跑偏及恒张力装置等； (3) 工程机械：有推土机、挖掘机、联合采煤机、隧道掘进机、压路机、凿岩机及桥梁启闭等； (4) 农业方面：有联合收割机的控制系统、拖拉饥的悬挂装置等； (5) 汽车工业：有全液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空 作业车、消防车 (云梯车及消防照明 )等； (6) 轻纺工业；有塑料注射机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机及纺织机等； (7) 船舶工业：有工程船舶 (全液压挖泥船、打捞船、打桩船及采油平台 )、气垫船及船舶辅机 (起货饥、锚机、舵机、舱盖启闭及船底启闭、船队联接装置 )等。 (8) 建材工业：水泥窑控制系统等。 另外，近几年又出现的太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟、地震再现、火箭助推发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。 总之，一切工程领域凡是有机械 设备的场合，均可应用液压技术来实现一定的功能和作用。 液压传动较其他传动具有很多优点。概括如下： （ 1） 能在较大的范围内实现无级调速。调速的范围可以达到 100： 1 至 2000：1 的范围之间； （ 2） 在同等的体积下，液压装置可以比电气装置产生出更多的动力由于液 注： 12 压系统中的压力能比电枢磁场中的磁力大出 30倍一 40倍。 单位重量的输出功率大、结构紧凑、体积小、重量轻、惯性小。在同等公里才的情况下，液压马达的重量为电动机的 10 20 间，外形 之尺寸为电机的 15左右； （ 3） 易实现各种复杂的的机械动作。如仿行车的刀架 、数控机床的液压工作台以及自动线中的液压系统； （ 4） 易于实现过载保护。只要设置一个安全阀便能可靠的实现过载保护，并且当动力源发生故障的时候，可借助储能器实现应急动作，避免事故扩大。 （ 5） 操作简单省力。如果与电器相配合，易于实现远距离操作和自动控制； （ 6） 液压元件中相对运动表面有油液，能自行润滑，因此液压元件的寿命一般很长。 （ 7） 液压元件容易实现通用化，标准化，系列化，便于设计，制造和推广使用； 但是液压元件液具有它的缺点： （ 1） 液压元件是以液体传递为介质传递能量的 ，液压元件在传动面之间存在这泄漏 和液体流动时的压力损失 ，因此传动效率较低。考虑刀液体的泄漏和可压缩性及元件的弹性变形，液压系统不使用与对传动要求比较严格的场合； （ 2） 工作油液随着温度的变化而变化时，会引起执行元件的运动不平稳，而且在低温和高温场合，不使用于液压传动； （ 3） 液压元件的加工精度要求比较高，这就要求较高的制造成本，并且对液压元件的维护和检修液也要求较高的技术水平； （ 4） 对工作介质的过滤要求比较严格。这是因为工作介质中的污染会直接的影响液压元件的寿命和液压元件的工作的可靠性； 总的来说液压元件的有点大于其缺点，并且随着科技的 发展，有些缺点也会很快的得刀解决。权衡上面的得失，我们在本设计中对液压元件的 设计要求要概括如下： 注： 13 本机床上用到液压的机构有四部分分别是给进部分、给进部分、冷却部分和铁屑清理部分组成。工作中液压主要用于动力的部分的是给进部分和加紧部分，这两部分 对力要求比较大，因此要求较高功率的电机。 在进行液压设计时，首先要明确设计依据和要求，满足主机所需的运动和性能。具体包括： （ 1）主机的用途、工艺过程和总体布置以及对液压传动装置的位置及空间尺寸的要求。 （ 2）主机的工作循环、各执行元件的运动形式（移动、转动和摆动）及其 工况范围。 （ 3）执行元件在各个工作阶段的负载大小和性质以及运动速度的变化范围。 （ 4）主机个运动部件之间的动作顺序、自动循环和互锁关系。 （ 5）对系统工作的平稳性、换向定位精度、调停时间、冲出量等方面的要求； （ 6）液压系统的工作环境如：温度、湿度、震动冲击是否有腐蚀性和易燃性物质存在等情况； 在知道液压部分的设计具体要求之后应对液压系统有所了解，液压系统的组成和总能通常分为 如表 2 1 及表 2 2 两 方面： 表 2 1 液压系统的组成部分及作用 组成部分 作 用 原动机 电动机 发动机 向液压系统 提供机械能 液压泵 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 把原动机所提供的机械能转变为油液的压力能，输出高压油液 执行器 液压缸 液压马达 摆动马达 把油液的压力能转变为机械能去驱动负载作功，实现往复直线运动、连续转动或摆动 注： 14 控制阀 压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀 控制和调节系统中的压力、流量和方向，保持执行部分完成预定运动规律 液 压 附 件 油箱 存放液压油，向液压泵供应液压油，回收来自执行器完成了能量传递任务之后的低压液压油 管路和接头 输出油液 过滤器 滤除油液中的杂质，保持系统正常工作所需 的油液清洁度 密封 在固定连接或运动连接处防止油液泄露，以保证工作压力建立 蓄能器 储存能量，并在需要时释放之 热交换器 控制油液温度 液压油 是传递能量的工作介质，也起润滑和冷却作用 表 2 2 液压系统的分类 类 别 说 明 开式系统 泵从油箱中抽油，系统回油返回油箱 应用普遍，油箱要足够大 闭式系统 马达排出的油液返回泵的进、出口 多用于车辆的行走驱动 用升压泵补油，并且用冲洗阀局部换油 传动系统 以传递动力为主 控制系统 以传递信息为主 注： 15 阀控制 通过改变节流 口的开度来控制流量，从而控制速度。按节流口与执行器的相对位置可分为进口节流和旁通节流 泵控制 通过改变泵的排量来控制流量，从而控制速度。效率高 开中位 换向阀在中位时，泵的流量经换向阀低压返回油箱 闭中位 换向阀在中位时，泵的流量经溢流阀低压返回油箱 固定设备用 多为开式系统 车辆用 包括用于车辆行驶的行走驱动、转向、制动系统及用于工作装置的各种作业系统 注： 16 3 锯床 设计 压 和控制 部分设计 液压系统设计是液压机械主机设计 是根据主机对液压系统提出的要求和综合运用液 压元件和液压回路基本知识的基础上进行的。 液压系统设计应从实际出发，吸取国内外先进的液压技术，力求设计出结构简单、效率高、质量好的液压传动装置。液压系统设计的步骤大体如下： （ 1） 明确设计要求； （ 2） 进行工况分析与初步确定系统的主要参数； （ 3） 拟订液压系统原理图； （ 4） 计算和选择液压元件； （ 5） 估算液压系统性能； （ 6） 绘制工作土和编写技术文件。 要参数的确定（工况分析） 工况分析的目的是主机在工作过程中 执行机构的运动速度和负载的大小及其变化规律。对与复杂的工况要绘制速度循环图和负载循环 图；对与动作简单的系统，这两种图可以省略，但是必须找到最大负载图和最大速度图。工况分析提供了主机在性能方面的明确要求。 （ 1） 运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，一般用于工作循环图和速度图分析。两张图确切的给出了一个完整的工作循环内元件的运动规律。 根据设计机床在加工是的运动情况分析，粗略的绘制了锯床给进部分的的速度图循环图和负载循环图如图 3 1 所示 ： 注： 17 图 3 1 圆锯床的给进机构工作负载和速度循环图 上图粗略的分析了机床给进机构的运动状况， 下面对运动作具体的分析。 （ 2） 负载分析 执行元件在工作 循环中各阶段所克服的负载，其大小和性质用图表示出来，即为负载循环图，它表示负载变化规律。 下面做 液压缸的负载分析 ： 做直线往复运动的液压缸，克服的外负载力主要有：工作负载 F、摩擦负载性 工作负载 F 工作负载是外负载中的主要部分，不同的机械，工作负载形式也不同。金属切削机床的工作负载是液压缸运动方向上的切削力，在该设计中这个负载主要是给进机构切削工件是克服的阻力，这个力的大小反映了，切削过程中机床的性能的好坏，负载力 必须满足给进机构最小给进速度 ，即 10mm/s。 摩擦负载是主机执行机构运动时克服的道轨或是支撑面上的摩擦阻力 另一个是液压缸密封 装置摩擦阻力 。 具体数值可以按下式计算获得； 1 f （ 3 1） 注： 18 根据圆锯床得经验设计和圆锯片的加工承受能力，我们初步定机床得切削力为447N，其中切向力为 400N,径向进给力为 200N，径向进给力就是给进油的工作 负载力。 锯床要满足加工直径为 500要求，并且要具有上面所介绍的行程，因此，我们初步定 起动行程为 50速行程为 80速行程为 100作行程为 500工作部件的重量为 电机重量 300 公斤 ，滑架重量 438 公斤 ， 轴 1 斤，锯片座重量 斤，压盖重量 斤和锯片重量 10 公斤，张紧座重量 2 公斤，合计重量为 斤。 由于液压缸相对于其他构建的重量可以忽略不计， 所以可求的个运动阶段的摩擦力： （ 1） 当液压缸起动时： 此时 f 选取 f = 10 快进时 V = 20m/s ， 属于低速行驶 ， f = 此处取 f = （ 2）此时 f 选取 f = 进时 V = 20m/s ， 属于低速行驶 ， f = 此处取 f = 10 （ 3）减速时，速度由 20 mm/s 减至 5 mm/s ， 速度更低 。因此 f = 10 （ 4） 工进时 ， f = 0.1 10 （ 5） 制动时，平均说来速度比启动时的速度更低 ，所以 f = 10 （ 6) 反向启动时，总的来说速度比正向启动时还大。所以 f = 注： 19 10 7) 快退时 v = 40mm/s, f = 10 （ 8) 制动时应该与启动时的摩擦负载相同 ， 所以 即为 惯性负载平均值可以按下式计算： （ 3 2） （见液压传动与控制技术王裕清 韩程石主编 。 ） 液压缸起动时。速度有 0 mm/s 增到 20 mm/s,经过的路程为 50工作要求的速度为 10此可一求得： （ 1）按设计要求 设起动时间为 20s 起动惯性力为 : 84 1. 8 1 84 1. 8i （ 2)工作时间 的行程为 500度匀速为 10 速度增加为 0，故惯性力为 0。 定液压系统的的主要参数 选液压系统的工作压力 表 3 1 设备 类型 机 床 农业机械、小型工程机械、工程机械的辅助机构 压力机、重型机械、起重运输机、大中型挖掘机 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力（ 00注： 20 工作压力的选取可按工况分析中执行元件的最大负载值来确定 ；也可以根据各类工作的特点和要求选取。工作压力的大小直接影响液压元件的尺寸、型号、系统的重量、效率及制造安装工艺等许多方面的问题。关系到设计液压系统是否经济合理。 由经验可在下表中选取合适的压力。 根据我们的设计要求和实际设计中的经验在本设计中可以选取组合机床的压力标准，选取 5 封圈的选择： 活塞杆密封，活塞装置主要用来防止液压油的泄漏。良好的密封是液压缸传递动力，正常动作的保证，根据需要密封的偶合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类，设置或选用密封装置的基本要求是具有良 好的密封性能，并随压力的增加自动提高密封性能，除此之外，摩擦阻力要小，耐油，抗腐蚀，寿命长，制造简单，拆装方便，常见的密封方法有以下几种： (1) 间隙密封 间隙密封较适用于活塞装置，结构简单，摩擦力小，耐用，但对零件加工精度要求较高，难以完全消除泄漏。故只适用于低压小流量的液压缸。 (2) 活塞环密封 依靠装在活塞环行槽内的弹性金属环。紧贴缸筒内壁实现密封，它的密封效果较间隙密封好，适用的压力范围和温度范围很宽，能自动补偿磨损和温度变化的影响，能在高速条件下工作，摩擦力小，工作可靠，寿命长，但不能完全密 封，活塞环的加工复杂，缸筒内表面加工精度高，一般用于高压、高速和高温的场合。 (3) 密封圈密封 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种，密封圈有 O 型 ,V 型 ,Y 型及组合式等数种， a O 形密封圈的截面为圆形，主要用于竟密封和速度较低的滑动密封，其结构简单紧凑，安装方便，价格便宜，可在 4 0 1 2 0 的温度范围内工作，但与唇行密封圈相比，其寿命较短。密封装置的机械部分要求较高。启动阻力较大， 注： 21 O 形圈的使用速度范围为 0 0 。 b V 形密封圈， V 形圈截面是 V 形。 V 形圈和支撑环组成。当工作压力高于 10 ，可增加 高密封效果，安装时 V 形圈的开口应朝向压力高的一侧， V 形圈密封性能良好，耐高压，寿命长，通过调节压紧力，可获得最佳密封效果，但 V 形密封装置的摩擦阻力及结构尺寸较大，主要用于活塞杆的往复运动密封。 C Y 形密封圈一般用于工作压力 32 P 的场合。 综上所述次液压缸选用 V 形组合圈效果最好， 由 89 查得用 3 6 0 3 2 0 6 0V 型 V 型密封圈。 所以 D =190 又由于此液压系统压力较高所以需要选两个以上的密封圈组合。 任何形状的密封装置在安装时必须保证适当的预压缩缩量，过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏，因此安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。 在具有尘埃和杂质的大气中使用密封装置时，必定要与防尘圈并用。 压缸的 计算 液压缸的长度主要由最大行程决定。导向长度 c 在 D 80时为 ： c = (D， 而在 D 80, c = (d， 从制造角度考虑，一般液压缸长度不应超过直径 D 的 20 30 倍。 液压缸直径 D = 2000。 所以 0 . 6 0 . 6 1 9 0 1 1 4c d m m 。 一个 v 型密封圈长 60 加固定板长度 30 柱塞底厚选为 24 得到缸体总长 L = 50+80+100+500 =730 再加入一定的余量取 L = 800 注： 22 缸筒壁厚 的计算： 缸筒壁厚 可给据结构设计确定。但在工作压力较高或缸径较大时必须进行强度验算。一般在 16D 时按薄壁筒公式校核，而在 16D 时用厚壁筒公式校核。 D =200于此钢筒压力高缸径大。所以 16D 是不可能的。用厚壁筒公式校核。 0 . 4 11 . 3 （ 3 3） 缸筒内最高工作压力，当液压缸工作压力 p 16，额定工作压力 16p时， 缸筒材料许用应力。 ， s 安全系数，通常 s， B 缸筒材料抗拉强度。此处缸筒材料为 45 钢。查得B 597由上公式计算得 : 取 35 缸筒底部厚度计算： 缸筒 底部为 平面时。其 厚度 : = 0035 底厚度 取 8 根据液压缸内径选油口尺寸，油口通径为 38 口尺寸为 60 2M 。 由于液压缸的计算长度 L10d 时不可能的，所以无需考虑对液压缸纵向稳定的验算。 注： 23 活塞杆的强度和稳定性校核： 液 压缸的支撑点和活塞杆端点的最大长度 L10d，液压缸属于短行程钢。按住向拉伸或压缩计算强度， 224 （ 3 4） F 液压缸的最大作用力； D 活塞杆直径； 空心活塞杆内径；活塞杆由空心与实心两种，实心杆制造工艺简单，空心杆用于直径 比值较大或杆内需装传感器或油管的情况，此处选空心。60 活塞杆的拉压应力； 活塞杆材料的许用应力； ，取安全系数 s =2 4。此处 s =3 。 查得 45 号钢 s 352 = 3523= 224 1 1 3 . 4 9() o。 所以强度足够。 由于液压支撑点和活塞端点最大长度 L 10d 时不可能的，所以无需考虑活塞杆的稳定性。 此处液压缸靠自重下降，且下降速度不是很大，所以不需要缓冲装置，又由于液压缸从下向上运动，不可能有气体对液压缸运动产生影响，所以也不需要排气装制。 元件的主要结构尺寸的确定 （ 1） 确定液压缸的有效工作面积 注： 24 液压缸的工作面积 A 直接影响着液压缸的推力和速度。 在设计 中我们设计给紧机构和加紧机构两部分的负载压力相同。 首先按负载力的要求计算 A 值 ，再按最低稳定速度要求进行演算， 由上面得计算，我们可以确定液压缸的平均的压力为F=24500N,按计算的 液压缸的外部负载压力为 24500N ， 设液压缸的传动效率是60 ，因此可得： 1 224500 0 . 0 0 8 1 6 75 0 0 0 0 0 0 6 0 % m根据计算结果可以得出 液压缸的 伸出柱体 直径 约为 102经过公式v 计算可以满足设计要 求，故知液压缸的径向壁厚为 80d 。 （ 2） 液压马达每转排量的确定 （液压泵得选择） 在设计中根据平时锯床的设计的经验我们选用 电动机，这种电动机的参数为：功率 1100W，转速为 2800 /率为 77， 最大扭矩为 2转扭矩为 据液压马达的一般的效率范围我们选定液压马达的效率为60 。 液压马达工作时要驱动 24500N 的负载力，液压马达的轴的尺寸我们设为 直径为 60 因此 ， 我们可以 计算出液 压马达的负载扭矩为 ： 24500 147000 并能 粗略的估计出液压马达每转的排量，即： 32 2 3 . 1 4 1 4 7 0 0 0 0 . 3 0 7 7 75 0 0 0 0 0 0 0 . 6 。 将上面的计算结果带入下式验算： 3m i nm i 3 0 7 7 7 0 . 3 0 7 7 7 符合设计要求，因此上面的选用正确。 注： 25 （ 3） 绘制液压执行元件工况图 （如图 3 2） 执行元件工况图是指执行元件在整个工作循环个阶段的 P、流量 Q 和功率 是指在确定了执行元件的主要参数（ A 和 q）后，依据负载循环图，流量循环图，通过计算机的出的循环中个阶段的压力、流量和功率值而绘制的。下土工况图直观限制了执行元件在工作循环中压力、流量和功率的变化规律及最大压力、最大流量和最大功率的数值，它是选择液压泵和液压阀的类型、规格的依据，同时对合理选择液压回路，拟订液压系统都有重要作用。 液压图反映了这几个参数之间的关系，具有很重要的参考价值。 图 3 2 压力 P、流量 Q 和功率 N 的图（ 工况图） （ 4） 拟订液压系统 图 在明白了液压系统的工况图后就可以拟订液压系统的工况图，拟订液压系统的工况图是是液压系统中的关键步骤，它直接影响着系统的性能，以及设计方按的经济合理性。拟订过程中首先依据设计任务中突出的动作和性能要求，综合运用液压系统的有关知识，选择和拟订基本回路，然后把 基本回路合成为液压系统。 基本回路的选取一定要要满足设计的基本要求，但是满足同一设计要求的回路不只一种方案，因此，要进行分析对比，并参考同类液压系统的成熟经验，确定出合理的回路。 （ 5） 换向和速度换接回路 注： 26 根据液压系统中的工作 循环，换向精度，换向冲击，换向平稳性以及自动化程度等要求，选择换向及速度换接回路。 调速回路选择的依据主要是调速范围、压力、流量和功率的大小以及系统对温升、工作平稳性要求等。调速回路往往是液压系统的核心，因为调速方式的确定见涉及到 液压泵、液压控制阀的选择，以及其他基本回路的选择，同时也决定着油 路的循环形式。
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