电磁阀体平面加工组合机床液压系统的毕业论文.doc

摘 要我们日常所见到的机器，如机床、起重机、汽车、拖拉机等，都装有一个用来接受外界能源输入的原动机，如电动机、内燃机等，并通过机器中的一系列传动装置，把原动机的动作转变为机器工作机构的动作，以完成机器工作任务。例如，车床主轴的旋转、刀架的移动、起重机吊钩的升降等等。所以一部完整的机器都是由原动机，传动装置和工作机构三部分所组成。传动装置是一部机器的重要组成部分，它在很大程度上决定着机器的性能。传动装置的主要类型有机械传动、电气传动和流体传动。液压传动和液力传动是以液体为工作介质的流体传动，是以液体的压力能来工作的，而压力传动除压力能外，主要是靠液体的动能进行工作的。【关键词】液压传动、液压泵、液压缸、压力、流向、流量、速度、方向控制阀、系统回路、有效工作压力、有效工作流量。ABSTRACTWe daily saw the machine, like the engine bed, the hoist crane, the automobile, the tractor and so on, are loaded with one to use for to accept the outside energy input the prime mover, like the electric motor, the internal combustion engine and so on, and through machines in a series of transmission device, transform prime movers movement into the machine operating mechanism movement, completes the machine work mission. For example, lathe main axles revolving, tool rests migration, hoist crane lift hooks fluctuation and so on. Therefore a complete machine is by the prime mover, the transmission device and the operating mechanism three parts compose.The transmission device is a machines important component, it is deciding machines performance to a great extent. Transmission devices predominant type has the mechanical drive, the electric drive and the fluid drive.The hydraulic transmission and the fluid drive are take the liquid as the actuating medium fluid drive, is works by the liquid pressure energy, but the pressure transmission besides the pressure energy, is mainly carries on the work depending on the liquid kinetic energy.Keywords: The hydraulic transmission, the hydraulic pump, the hydraulic cylinder, the pressure, flow to, the current capacity, the speed, the direction control valve, the system return route, the effective work pressure, the effective work current capacity.目 录中文摘要 英文摘要 II第1章 零件分析及明确设计要求 11.1 零件分析 11.2 明确设计要求 1第2章 明确设计依据、工艺分析及负载分析 32.1 编制工序卡 32.2 确定切削用量 32.3 确定动作循环 52.4 计算切削力 52.5 负载计算 62.6 绘制负载图及速度图 7第3章 液压缸的主要参数的确定，计算和选择 93.1 初选液压缸的工作压力 93.2 计算液压缸尺寸 103.3 绘制液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图 11第4章 液压系统图的拟订及绘制 134.1 选择液压回路 134.2绘制液压系统原理图 164.3 编写动作表 174.4 说明系统的动作原理 17第5章 液压缸的结构设计 19 5.1 液压缸的缸筒的壁厚计算 19 5.2 液压缸的缸体的外径计算 195.3 液压缸的缸盖的厚度计算 195.4 液压缸的缸底的厚度计算 205.5 液压缸的缸体的联接计算 205.6 液压缸的缸筒的变形计算 2第6章 活塞杆及活塞的设计 226.1 活塞杆的计算及校核 226.2 活塞杆及活塞的材料选择 226.3 活塞杆的稳定性计算 22第7章 液压系统元件的计算和选择 257.1 确定液压泵的规格和驱动电机功率 257.2 阀类元件及辅助元件的选择 267.3 油管的选择 277.4 确定油箱的容积 287.5章液压系统的性能验算 28第8章 结论 31第9章 参考文献 33第10章 致谢 34 附录1 机械加工工艺过程卡 35 附录2 机械加工工序卡 36前 言 液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，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发应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机防真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。 解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。 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。第1章 零件分析及明确设计要求1.1 零件分析对生产纲领5万件/年的电磁阀体加工属于大量生产，为了提高劳动生产效率，减轻工人的劳动强度，保证产品质量，采用高效专用机床及自动化机床，按流水线或自动线依据工序对工件进行加工，为了实现工序自动化或建立自动线，应实行机床加工循环自动化，一般可通过机械、电气、液压、气压等控制实现自动化循环。该机床用于加工25公升电磁阀体的55毫米的四个平面铣削部分。要求该机床动作全部用电气、液压控制，操作人员只需要按电钮即可进行手动操作和自动循环工作。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。 电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。电磁阀的作用： 电磁阀是利用电能流经线圈产生电磁吸力将阀芯(克服弹簧或自重力)吸引。分常开与常闭两类。通常用于切断油、水、气等物质的流通。配合压力，温度传感器等电气设备实现自动控制。它在液压设备中用得较多，主要是控制油缸的动作，用于自动控制设备中的，也有气动的电磁阀，由空压机来供气。1.2 明确设计要求 在开始设计液压系统时，首先要对机械设备主机的工作情况进行详细的分析，明确主机对液压系统提出的要求，具体包括： (1)主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸上的限制。 (2)主机的工作循环，液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。 (3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。 (4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求。 (5)对液压系统工作性能(如工作平稳性、转换精度等)、工作效率、自动化程度等方面的要求。 (6)液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。(7)其它方面的要求，如液压装置在重量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限制。毕业设计（论文）的主要内容及基本要求:(1)设计依据:25公升电磁阀体零件图,生产纲领,5万件/年.编制电磁阀体平面加工机械加工工序卡片;绘制电磁阀体平面加工组合机床加工示意图;并确定其动作循环。（2）设计该机床的液压系统；编写其液压系统设计计算说明书；液压元件明细表，绘制液压系统原理图。（3）绘制液压缸装配图及其一零件图。第2章 明确设计依据、工艺分析及负载分析2.1 编制工序卡根据零件尺寸及加工条件编制出平面加工机械加工工序卡，具体如下表所示： 表2.1 平面加工机械加工工序卡工序号工程名称工序内容备注1铸造铸造、清砂、退火。尺寸110x80x78。2画线，打样冲眼在宽度的交叉中心线处打样冲眼。3钻中心孔中心孔直径11加工前保证直径11而孔中心线对宽度方向上不得偏差1mm。4锪孔锪中心孔两端，直径13mm，深5mm。5粗、半精铣工件左右平面工件上下面粗铣3mm，留1mm半精铣。粗、半精铣加工同时完成，保证平行度0.05。6工件旋转工件旋转90度，保证垂直度0.1。7粗、半精铣工件上下平面工件上下面粗铣3mm，留1mm半精铣。粗、半精铣加工同时完成，保证平行度0.05。2.2 确定切削用量根据工件的特点和需要本机床由左、右两端各二个铣削头组成,分别进行粗铣和精铣两道工序如图2.1所示。工件穿入心轴后装入夹具体内,本机床一次可装三个工件,一次走刀完成两平面的粗、精加工工序。工件材料:HT21-40工件硬度:HB170-241表2.2 主要切削规范表被加工零件零件名称25公升电磁阀体毛胚种类铸铁毛胚重量材料HT21-40硬度HB170-240工序名称铣四面工序号序号工步名称铣刀直径加工长度行程切削速度转速进刀量1装工件2工件夹紧303铣头主轴寸进104铣头主轴夹紧105工作台快进456.56工作台工进8401165531872.143007铣头主轴松开108铣头主轴寸退109工作台快退12106.510卸工件刀具:直径90mm镶硬质合金端面铣刀被加工阀体面单向余量:3.5mm主孔直径16D加工前保证直径11,面孔中心线对72mm边不得偏差1mm。2.3确定动作循环因电磁阀平面加工简单,总体要求不高,所以电磁阀题平面加工的加工总共加工工步有：工件夹紧、铣头寸进、主轴抱紧、工作台快进、工作台工进、主轴松开、铣头寸退、工作台快退、工件松开和停止共10步，如2.2所示。3XK停止工件松开工件加紧铣头寸进主轴抱紧工作台快进主轴松开工作台快退铣头寸退1XK图2.2动作循环图4YJ1YT2XK2YJ3YJ工作台工进3YT1YT2.4 计算切削力电磁阀体加工自动线上要求设计一台专用铣平面的组合机床，机床有主轴2根，铣电磁阀体4个平面。要求的动作循环如动作循环图所示。加工完毕后快速退回到初始位置，最后自动停止。已知（由上表所知）：工件材料为HT，硬度为HB=241，铣削宽度，铣削深度，进给量（查机械设计工艺手册表3-28），铣刀直径，铣刀齿数。工件的体积: (2-1)材料密度： (2-2)工件质量: (2-3)工件体重: (2-4)工件的快进快退速度为。工进速度为。由理论力学课程可知，工件的静摩擦系数；动摩擦系数。往复运动加速度时，减速时间为快进的行程。查机械设计工艺手册表3-24可知，硬质合金端铣刀在铣灰铸铁时的切削力计算公式为： (2-5) 将已知条件代入上式得： 2.5 负载计算惯性负载： (2-6)阻力负载： 静摩擦阻力： (2-7) 动摩擦阻力： (2-8)其中-平均加速度表2.3 工作台液压缸外负载计算结果工况计算公式外负载（N）推力负载（N）启动76068451加速66667406快进45645072工进86649626反向启动76068451加速66667406快退45605072注：1.液压缸的机械效率。2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。2.6 绘制负载图、速度图及工况图工况分析，就是分析主机在工作过程中各执行元件的运动速度和负载的变化规律。对于动作较复杂的机械设备，根据工艺要求及表2.3中的数据，将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图2.2-a所示的负载-位移(F-t)曲线表示，称为负载图。将各执行元件在各阶段的速度用图2.2-b所示的速度-位移(v-l)曲线表示，称为速度图。设计简单的液压系统时，这两种图可省略不画。图2.2 （a）负载图 （b）速度图图2.3 执行元件的工况图液压系统执行元件的工况图是在执行元件结构参数确定之后，根据设计任务要求，算出不同阶段中的实际工作压力、流量和功率之后作出的(见图2.3)。工况图显示液压系统在实现整个工作循环时这三个参数的变化情况。当系统中包含多个执行元件时，其工况图是各个执行元件工况图的综合。液压执行元件的工况图是选择系统中其它液压元件和液压基本回路的依据，也是拟订液压系统方案的依据，这是因为：(1)、液压泵和各种控制阀的规格是根据工况图中的最大压力和最大流量选定的。(2)、各种液压回路及其油源形成都是按工况图中不同阶段内的压力和流量变化情况初选后，再通过比较确定的。(3)、将工况图所反映的情况与调研得来的参考方案进行对比，可以对原来设计参数的合理性作出鉴别，或进行调整。例如，在工艺情况允许的条件下，调整有关工作阶段的时间或速度，可以减少所需的功率；当功率分布很不均匀时，适当修改参数，可以避开(或削减) 。第3章 液压缸的主要参数的确定、计算和选择3.1 初选液压缸的工作压力这里是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。 执行元件的工作压力，可以根据负载图中的最大负载来选取（见液压传动及控制P185页表9-1，详见表3.1所示），也可以根据主机的类型来选取(液压传动及控制表9-2，详见表3.2所示)；而最大流量则由执行元件速度图中的最大速度计算出来。这两者都与执行元件的结构参数(指液压缸的有效工作面积A或液压马达的排量VM)有关。一般的做法是，先选定工作压力p，再按最大负载和预估的执行元件机械效率求出A或VM，经过各种必要的验算、修正和圆整后定下这些结构参数，最后再算出最大流量qmax来。在机床的液压系统中，工作压力选得小些，对系统的可靠性、低速平稳性和降低噪声都是有利的，但在结构尺寸和造价方面则须付出一定的代价。在本步骤的验算中，必须使执行元件的最低工作速度或符合下述要求:液压缸的液压马达 (3-1) 式中，血为节流阀或调速阀、变量泵的最小稳定流量，由产品性能表查出。此外，有时还须对液压缸的活塞杆进行稳定性验算，验算工作常常和这里的参数确定工作交叉进行。当负载推力为9626N时，工作压力可选为1.5-2.0Mpa（见液压传动及控制P185页表9-1，详见表3.1所示）。初选液压缸的工作压力（设计压力）为5 Mpa（见液压传动及控制表9-2，详见表3.1所示）。以上的一些验算结果如不能满足有关的规定要求时，A或VM的量值就必须进行修改。这些执行元件的结构参数最后还必须圆整成标准值(见国标GB234780和GBT234893)。表3.1 按负载选择执行元件工作压力 (液压传动及控制表9-1)负载F/N50000工作压力N5表3.2 按主机类型选择执行元件工作压力 (液压传动及控制表9-2)主机类型机床农业机械小型工程机械、工程机械辅助机构液压机，中、大型挖掘机，重型机械、其重运输机磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力N2358810101620323.2 计算液压缸尺寸铣削时，平面将被铣削玩时，铣刀会产生前冲现象，为了防止这一现象，回油路上应有一定的背压。根据液压传动及控制表9-3，详见表3.2所示，选其背压为。为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压迸泵的流量，现将液压缸的无杆腔作为主工作腔；并在快进时差动连接，则液压缸的无杆腔的有效面积与液压缸的有杆腔的有效面积应满足（即液压缸内经D与活塞杆的直径d之间应满足）。表3.2液压缸中的背压（液压传动及控制表9-3）系统类型背压力回油路上有节流阀的调速系统2-5回油路上有背压阀或调速阀的调速系统5-15采用辅助泵补油的闭式回油系统10-15取液压缸的机械效率为，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积: (3-2)液压缸的内径： (3-3)按GB/T 2348-1993取标准值D=90mm。因，故活塞杆直径：mm(取的标准直径) (3-4)则液压缸无杆腔的实际有效面积： (3-5)液压缸的有杆腔的有效面积： (3-6)液压缸的其它的总面积： (3-7)差动连接快进时，液压缸有杆腔压力必须大于液压缸无杆腔压力。其差值估取，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时；另外，取快退时的回油压力损失为1.2M。根据上述假定条件计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率如表3.3。3.3 绘制液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图根据表3.3绘制出液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图如图3.1所示.表3.3 液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率表工 作 阶 段计 算公 式负载F/N回油腔压力工作腔压力输入流量输入功率快进启动7606-2.65-加速66662.822.32-恒速45462.091.5920.833100工进866411523.6835522快退启动7606-2.66-加速66661.22.34-恒速45461.21.6120.833488 图3.1 液压缸压力循环图、流量循环图及功率循环图第4章 液压系统图的拟订及绘制4.1 选择液压回路1差动联接快速运动回路 当油缸前进时，从油缸有活塞杆侧出来的油与油泵流量合流，进入油缸无活塞杆侧。这种回路可以增加前进的速度，但承受载荷也要相应的减少。缸的活塞右行时，将排油口在接回进油口，此种连接方式叫差动联接，可使活塞快速右行。本回路结构简单，只能实现在一个运动方向上的增速，增速时缸的推力减小（如图4.1所示）。 图4.1 差动联接快速运动回路 图4.2 出口容积调速回路2采用调速阀出口容积节流调速回路 根据油液的循环方式，容积调速可以联接成开式回路和闭式回路两种。在开式回路中泵从油箱吸油后输入执行元件，执行元件的回油直接回油箱，因此油液能得到充分冷却，但油箱尺寸较大，空气和赃物易进入回路，影响其正常工作。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相接，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和赃物不易进入回路，但油的冷却条件，需设辅助泵补油、冷却和换油。采用调速阀出口容积节流调速回路适用于操作缸产生负载的负荷或负荷排油侧，油泵的输出压力为溢流阀的油液（如图4.2所示）。3采用行程开关和电磁换向阀控制的速度变换回路 由于铣削加工时对位置精度及动作平稳性要求不高，故选用三位五通电磁换向阀和行程开关控制的速度变换回路。（如图4.3所示）。图4.3速度变换回路 图4.4 定压回路4采用减压阀和液控单向阀的定压回路 液压缸的回油靠液控单向阀和简压阀串联闭琐。本回路闭琐严密。活塞在任意位置上可做长期停留。活塞下行时，有不大的功率损失（如图4.4所示）。5采用溢流阀和二位二通电磁换向阀的卸荷回路系统工作压力决定于缸所带动的负载。最大工作压力油起安全作用的溢流阀来限定。本回路功率损失小，可无级调速，适用于功率大的场合，二位二通电 磁换向阀位于右位时，溢流阀遥控口直通油箱，溢流阀 图4.5卸荷回路全开，泵经溢流阀排出的油，以很低的压力流回油箱。本回路适用于卸荷时间较短或多缸并联系统的卸荷（如图4.5所示）。6采用压力继电器控制的多缸顺卸荷回路 泵出口压力高到一定程度时，压力继电器发出信号，使泵停机，从而使泵卸荷。本回路适用于需长时间卸荷的情况。在多缸回路中，当全部换向阀都处于左位时，溢流阀遥控口接油箱，泵卸荷。本回路工作可靠，但换向阀数目较多时，控制油路过长影响卸荷效果（如图4.6所示）。 图4.6 多缸卸荷回路图4.7 二级减压回路 图4.8 保压回路7采用减压阀的二级减压回路 由两个减压阀和油泵并联，减压后的压力到达液压缸，形成两个液压支路。二者毫无关联。泵出口处的压力最大，决定于溢流阀（如图4.7所示）。8采用液控单向阀的保压回路 报压回路的功用是使系统在液压缸不动或仅有极微小的位移小稳定地维持住压力。最简单的报压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路，但是阀类元件处的泄漏使这种回路的报压时间不能维持很久（如图4.8所示）。4.2. 绘制液压系统原理图拟定液压系统原理图是整个设计工作中最主要的步骤，它对系统的性能以及设计方案的经济性、合理性具有决定性的影响。其一般方法是，根据动作和性能的要求先分别图4.9 液压系统原理图选择和拟定基本回路，然后将各个回路组合成一个完整的系统。选择液压回路是根据系统的设计要求和工况图从众多的成熟方案中评比挑选出来的。选择时，既要考虑调速、调压、换向、顺序动作、动作互锁等要求，也要考虑节省能源、减少发热、减少冲击、保证动作精度等问题。组合液压系统是把挑选出来的各种液压回路综合在一起，进行归并整理，增添必要的元件或辅助油路，使之成为完整的系统(如图4.9所示)。4.3 编写动作表根据液压系统原理图及其动作循环编出液压动作表,如表4.1所示：表4.1 液压动作循环表序号动作名称讯 号 来 源电 磁 铁 编 号1DT2DT3DT4DT5DT6DT1工件夹紧启动按纽K1+2铣头寸进1YT+3主轴抱紧2YT+4工作台快进3YT+5工作台工进2XK+-+6主轴松开3XK+-7铣头寸退4YT+-8工作台快退2YT-+9工件松开1XK+-10工作停止1YT-4.4 说明系统的动作原理一. 左、右铣削头的端铣刀的旋转运动是有主轴箱上的电机经过变速箱交换齿轮变换主轴变速实现的。两个铣头都带有微调受柄。而且铣头下滑台用丝杆螺母可调大距180mm左右。每次调动下滑台后,要把铣头上的镶条用螺钉锁死,同时也把丝杆用背帽锁死,以防铣削时振动。二铣削工作循环是：首先将工件穿入心轴后装入夹具内，工件夹紧，左右铣头铣刀轴各寸进10mm，夹紧立轴，工作台快进45mm，工进1165mm到终点。再使左右铣头立轴松开，立轴寸进，工作台快退回原位，工件松开即可卸下工件（参看动作循环图）。三实现上述循环是液压传动原理图和液压循环动作表，具体叙述如下：工件夹紧-电磁铁4DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入工件夹紧液压缸的上腔，工件夹紧；并由1YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使5DT电磁铁5DT通电。铣头寸进-电磁铁5DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入铣头寸进液压缸的无杆腔，铣头寸进10mm后由2YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁6DT通电。主轴抱紧-电磁铁6DT通电，压力油经过电磁换向阀24E-25B进入主轴抱紧液压缸的无杆腔，主轴抱紧后3YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁1DT和电磁铁3DT通电。 工作台快进-电磁铁1DT和电磁铁3DT通电，压力油经过电磁换向阀35E-25B进入工作台移动液压缸的无杆腔，工作台快进到挡铁碰到行程开关2XK后发出电讯号，使电磁铁3DT断电。工作台工进-电磁铁3DT断电，压力油经过调速阀QT-10B流回油箱，实现工作台工作进给，当挡铁碰到行程开关3XK后，后发出电讯号，使电磁铁6DT断电。主轴松开-电磁铁6DT断电，主轴抱紧紧液压缸中的压力油在弹簧的作用下流回油箱，3YT压力继电器DP-63B复位发出电讯号，使电磁铁5DT断电。铣头寸退-电磁铁5DT断电，压力油进入到铣头寸进液压缸的有杆腔，实现铣头寸退后，4YT压力继电器DP-63B发出电讯号，使电磁铁2DT通电。工作台快退-电磁铁2DT通电，压力油进入到工作台移动液压缸的有杆腔，实现工作台快回到原位，行程开关1XK发出电讯号，使电磁铁4DT断电。工件松开-电磁铁4DT断电，压力油进入到工件夹紧液压缸的无杆腔，工件松开，1YT压力继电器DP-63B发出复位电讯号，使电磁铁2DT断电。停止-电磁铁2DT断电，液压系统停止工作。第5章 液压缸的结构设计5.1 液压缸的缸筒的壁厚计算由缸的强度条件来确定,根据材料力学可知，受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时有薄壁筒和厚壁筒之分。 薄壁圆形壁厚的计算公式为： （5-1）厚壁圆形壁厚的计算公式为： （5-2）式中：-试验压力，当液压缸的额定压力6时，；当液压缸的额定压力6时，。 -缸筒材料许用应力，对无缝钢管，液压缸材料的许用应力 =110。n - 安全系数，对无缝钢管n=5。 - 刚缸筒材料抗拉强度极限。 （5-3）5.2 液压缸的缸体的外径计算液压缸的缸体的外径： （5-4）查标准取146mm。5.3 液压缸的缸盖的厚度计算当活塞杆运动到最前端时,全部推力由端盖承受,由教材液压传动可知其其计算公式为： (mm)（5-5）式中： D缸筒内径，单位mm； -螺钉圆周直径，单位mm；-作用力圆周直径，单位mm；-螺钉直径，单位mm；d-活塞杆直径，单位mm；p工作压力，单位（）；-材料的御用应力，单位（）；以知：D=90mm; =110/5=22; p=15; =200mm;173mm;d=15mm;d=115mm;=125mm;d=70mm; =120mm。（5-6） 将以知条件代入公式5.5得： （5-7）5.4 液压缸的缸底的厚度计算由教材液压传动知当缸底无孔时的计算公式为： （m） （5-8）由教材液压传动知当缸底有孔时的计算公式为 （m） （5-9）由于本次设计选用的是无孔缸底，则有式5.8得：（5-10）5.5 液压缸的缸体的联接计算为了保证连接的可靠性，对于工作压力较高的液压缸。应对缸体的连接进行强度计算。本次设计选用缸体法兰螺栓连接。则由教材液压传动知液压缸的缸体的联接时的螺栓的强度计算如下： 螺栓处的拉应力： （5-11） 螺栓处的剪切应力：（5-12）则起合成应力为： （5-13）式中：z螺栓的个数； k拧紧螺纹的系数，k=1.5； -液压缸的最大推力，单位N； -螺纹内径，单位m；5.6 液压缸的缸筒的变形计算由教材液压传动知液压缸的缸筒的变形计算公式为: (5-14)式中: -缸筒内径的伸长量,单位cm; D缸筒的内径, 单位cm; p缸筒内油压力,单位; E材料的弹性模数,对于钢取E=2.1; -泊松系数,对钢取=0.3.第6章 活塞杆及活塞的设计6.1 活塞杆的计算及校核活塞和活塞杆的联接形式有很多，这里所用的联接是螺纹式连接，它结构简单，装折方便，但在高压大负载下需备有螺帽防松装置。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆是采用空心的，用钢料制造。由教材机械设计可知活塞杆的直径计算公式为： （6-1）其中： -液压缸的负载N； d活塞杆的直径m；-活塞杆材料的许用应力M； （6-2）n - 安全系数，对活塞杆一般取； -材料抗拉强度极限。 （6-3）经校验后合格。6.2 活塞杆及活塞的材料选择根据机械设计加工工艺设计实用手册选择活塞杆的材料为45钢。选择活塞时有两种，一是整体式活塞杆；二是装配式活塞杆。根据机械设计加工工艺设计实用手册初步选定使用整体式活塞杆，则其材料为45钢。6.3 活塞杆的稳定性计算为了保证活塞杆不产生纵向弯曲,就需要计算活塞杆的稳定性。由教材液压传动与控制可知活塞杆的纵向允许的压缩载荷P与极限力的关系:, 为安全系数,一般取=2-4。由欧拉公式得： （6-4）由此可得活塞杆的最大条件计算长度为： （6-5）式中 d-活塞杆直径cm； p活塞杆的纵向压缩载荷（N），p=4100N； -安全系数，通常取； n末端条件系数，取n=1/4。活塞杆所能承受的负载，应该小于事它保持工作稳定的临界负载。 的值与活塞杆材料的性质、截面形状、直径和长度，以及犷的安装方式等因素有关，可按材料力学中的有关公式进行计算，即 （6-6）式中 安全系数，一般取=24。 当活塞杆细长比时 （6-7） 当活塞杆细长比时，而=20120时 （6-8）式中 安装长度，其值与安装方式有关； 活塞杆横截面积的最小回转直径， （6-9）； 活塞杆横截惯性矩。对实心杆，对空心杆 （6-10）； 活塞杆横截面积； 柔性系数，对钢=85； 末端系数； 材料的弹性模量，钢=2.06N/ （6-11）； 材料强度试验值，钢N/ （6-12） 试验常数，钢=1/5000。则计算过程如下： （6-13）其中 ，（实心杆） （6-14） （6-15） （6-16） （6-17） （6-18） （6-19） （6-20） （6-21）所以满足活塞杆稳定性的要求。第7章 液压系统元件的计算和选择7.1 确定液压泵的规格和驱动电机功率液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的湍的压力能，供液压系统使用。液压泵的最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和。液压执行元件的最大工作压力可以从工况图中找到；进油路上的总压力损失可以通过估算求得，也可以按经验资料估计(见表7.1)。表7.1 进油路压力损失经验值（机械设计手册表9-3）系统结构情况总压力损失一般节流阀调速及管路简单的系统0.20.5进油路有调速阀及管路复杂的系统0.51.5液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从工况图中找到(当系统中备有蓄能器时此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量)；而回路中的泄漏量则可按总流量最大值的1030估算。在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高2060，以便留有压力储备；额定流量则只须选得能满足上述最大流量需要即可。液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可以直接从产品样本上查到。电机功率也可以根据具体工况计算出来，有关的算式和数据见液压工程手册。阀类元件的规格按液压系统的最大压力和通过该阀的实际流量从产品样本上选定。选择节流阀和调速阀时，还要考虑它的最小稳定流量是否符合设计要求。各类阀都须选得使其实际通过流量最多不超过其公称流量的120，以免引起发热、噪声和过大的压力损失。对于可靠性要求特别高的系统来说，阀类元件的额定压力应高出其工作压力较多。液压泵在整个工作循环中的最大工作压力15MPa，如取进油路上压力损失为0.8MPa,则流量泵的最大工作压力为：150.815.8MPa。供油时最大输入流量为23.68Lmin若回路中的泄漏按10%的输入流量估计，则溢流阀的最小稳定流量为20.8Lmin，而工进时输入的流量为23.68Lmin所以考虑到不可预计的漏油将此流量放大1.05倍以流量泵的最小规格为24.864Lmin。根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取双作用叶片泵主要技术规格为：型号：pv-2R12型; 工作压力：63（公斤平方厘米）;转速960转分;容积效率（V）0.9; 重量：15公斤生产厂：北京液压元件厂生产。取单级齿轮的总效率取P0.8 则液压泵驱动电机所需的功率为： （7-1）代入数据算得： （7-2）根据此查阅电机产品目录最后选定Y 160L-6型电动机。 其主要技术数据为： 额定功率：11Kw; 满载：970r/s; 额定转矩：2.0 r/min; 质量：147Kg同步转速：1000r/min。7.2 阀类元件及辅助元件的选择液压阀的作用:液压阀是用来控制液压系统中油液系统中的流动方向或调节其压力和流量的。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流的更换控制着湍流的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样的不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。表 7.1元件表序号元件名称估计通