液压与气压课程设计专用铣床液压系统课程设计

1、 合肥工业大学液压与气动课 程 设 计题目： 专用铣床液压系统设计专业班级：姓名：学 号：指导教师：2 0 1 3年 7月 2 0日合肥工业大学课程设计任务书设计题目专用铣床液压系统的设计成绩主要内容某台专用铣床，驱动铣头的电动机功率为7.5kw，铣刀（盘形）直径为120mm，转速为350r/min。假定工作平台重量为4×103N，工件和夹具的最大重量为1.5×103N，工作台行程为400mm，其中快进行程300mm，工进行程100mm；快进速度为4.5m/min，工进速度为0.061m/min，其往复运动的加速（减速）时间为0.05s，工作台用平导轨，其静摩擦系数fs=0

2、.2，动摩擦系数fu=0.1，试设计铣床的液压系统。指导教师意见签名： 200 年 月 日目录摘要2一设计目的、要求及题目3设计的目的3设计的要求3（3）设计题目3二负载工况分析41. 工作负载42. 摩擦阻力43. 惯性负荷4三绘制负载图和速度图5四初步确定液压缸的参数61初选液压缸的工作压力。62计算液压缸尺寸。63液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表7五制定液压回路的方案，拟定液压系统图91选择液压基本回路92组成系统图10六选择液压元件111确定液压泵的容量及电动机功率11控制阀的选择113确定油管直径124确定油箱容积12七液压系统的性能验算12液压系统的效率12液

3、压系统的温升13八、液压集成块结构与设计1. 液压集成回路设计 2. 液压集成块及其设计3. 集成块基块的设计致谢14参考文献14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。一设计目的、要求及题目设计的目的液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求

4、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；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。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、

5、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.在课程设计的过程中，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.液压传动课程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，题目附后；5.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作：设计计算说明书一份；液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）。（3）设计题目 一台专用铣床的铣头驱动电机的功率N= 7.5

6、KW ，铣刀直径D=120mm，转速n=350rpm，工作台重量G1=4000N，工件及夹具重量G2=1500N，工作台行程L=400mm，（快进300mm，工进100mm）快进速度为4.5m/min，工金速度为601000mm/min，其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计其液压控制系统。二负载工况分析1. 工作负载2. 摩擦阻力3. 惯性负荷查液压缸的机械效率，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表表1所示：表1 液压缸各阶段的负载情况工况负载计算公式液压缸负载液压缸推力/N启动11001222.22加速139

7、0.981545.53快进550611.11工进3960.464400.51快退550611.11三绘制负载图和速度图根据工况负载和以知速度和及行程S，可绘制负载图和速度图，如下图（图1、图2）所示：图1(负载图)图2（速度图）四初步确定液压缸的参数1 初选液压缸的工作压力。查各类液压设备常用工作压力初选，2计算液压缸尺寸。选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为；回油路上有背压阀或调压阀，取背压;回油管路压力损失。按JB218377取标准值 D=50mm活塞杆的直径为：由此求得液压缸的实际有效工作面积3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表2所示：表2 液压缸所需的实际流量

8、、压力和功率工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快进启动1222.2212.7加速1545.5321.27恒速611.1111.564.330.08工进4400.51826.51.960.120.086快退启动1222.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914.50.119五、制定液压回路的方案，拟定液压系统原理图1. 制订液压回路方案油源型式及压力控制 工况图表明，系统的压力和流量均较小，故可采用电动机驱动的单定量泵供油油源和溢油阀调压方案，如图3-10所示。调速回路 铣床加工零件时，有顺铣和逆铣两种工作状态，故选用单向调速阀的回油节流调速回路（见

9、图3-11）。由于已选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。换向回路与快速运动回路及换接方式 换向回路选用三位四通“O”型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的进退和停止（见图3-12）。采用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接（见图3-13）。由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求，故采用行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电以及死挡铁即可实现自动换向和速度换接。辅助回路 在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁；出口设一单向阀以保护液压泵，在该单向阀与液压泵之间设一压力表及其开关，以便液压阀调压和观测（见图3-14）。在制定各液压回路方案的基础上，

10、经整理所组成的液压系统原理图如图3-15所示。由电磁铁动作顺序表（图中附表）容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。图4为所设计的液压系统图。工况电磁铁状态1YA2YA3YA快进+_工进+_+快退_+工作台停止_六选择液压元件1确定液压泵的容量及电动机功率液压泵的工作压力和流量计算。进油路的压力损失取，回路泄露系数取，则液压泵的最高工作压力和流量为：根据上述计算数据查泵的产品目录，选用型定量叶片泵。（）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率0.75,则电动机功率为：控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件规格，如表所示。格表3 各元件

11、的规格序号元件名称最大通流量/（L/min）型号规格1 定量叶片泵2溢流阀Y10B 3三位四通电磁阀34D10B4单向调速阀QI10B5二位三通电磁阀23D10B6过滤器XUB3确定油管直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为，所以管道流量按计算。取压油管流速，取内径为的管道。吸油管的流速，通过流量为，则，取内径为管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。4确定油箱容积七 液压系统的性能验算 液压系统的效率 （经计算，）取泵的效率，液压缸的机械效率，回路效率为：当工进速度为时， 当工进速度为时， 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： 工进时系

12、统的效率，系统发热量为： 取散热系数，油箱散热面积时， 计算出油液温升的近似值：，固合理。八、液压集成块结构与设计 1. 液压集成回路设计 1）把液压回路划分为若干个单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回路T，这样的的单元回路称为液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时。优化选用通用液压集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。 2）把各液压元件回路连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向控制回路、调速回路、顶盖、及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完成后，要和液压回路进行比较和分析工作原理是否相同

13、；否则说明液压集成回路出了差错。 2.液压集成块及其设计 根据系统图确定各液压元件集成安装位置，划分为底板、方向调速块、压力块、和顶盖四部分。由四个紧固螺栓连接起来，再由四个螺钉紧固在液压油箱上，液压泵通过油管与底板连接，组成液压站，液压元件分别固定在集成块上，组成一个完整的液压系统。 （1）底板及供油块设计 其作用是连接集成块组，液压泵供应的压力油由底板引入各集成块，液压系统回路油及泄露经底板引入液压油箱冷却沉淀。 （2）顶盖及测压块设计 是封闭主油路，安装压力表来观察液压泵及系统各部分工作压力。设计顶盖时要充分利用顶盖的有效空间，也可把测压回路、卸荷回路以及定位夹紧回路等布置在顶盖上。 （

14、3）集成块设计 若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可以采用过渡板把阀与集成块连接起来。 集成块设计步骤： 1）制作液压元件样板。方法与油路板相同。 2）决定通道孔径。由液压泵流量决定，直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死。与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。 3）集成块上液压元件的布置。把制作好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。 电磁阀应布置在集成块的前后面上，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其他部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工

15、的孔最少为好。液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则应尽可能地布置在同一垂直位置或在直径d范围，否则要钻中间孔道。集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。 设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸大2mm，以避免上下集成块的液压元件相碰，影响集成块紧固。 4）集成块上液压元件布置程序。电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固定螺孔与阀口通道、集成块固定螺孔相通。液压元件泄漏孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道孔分三层进行布置。根据水平孔道布置的需要，液压元件可有上下左右移动一段距离。 5）集成块零件

16、图的绘制 集成块的六个面都是加工面，其中三个侧面要装液压元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错、层次多，需要多个视图和两三个剖视图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高，因此尺寸、公差及表面粗糙度应标注清楚，技术要求也应说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。 为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上液压元件布置简图绘制在旁边。而且应将各孔道编号，列表说明各个孔的尺寸、深度以及与哪些孔径相交等情况。3.集成块基块的设计其作用是连接集成块组，液压泵供应的压力油由底板引入各集成块，液压系统回路油及泄露经底板引入液压油箱冷却沉淀。集成块基块结构见零件图系统图基块局部基块三维图致谢一个星期的时间，课程设计终于完成了。在这个过程中我对书本有了更深的了解，学到了很多有价值东西，能达到这样的效果是所有曾经指导过我的老师，帮助过我的同学，一直支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！ 感谢我的室友及班级好友，因为有你们的帮助，我的课程