汽车变速箱箱体孔系镗孔专用组合机床的液压系统

1、一、课程设计题目与其设计要求1二、系统工况分析与方案选择1三、液压元件的计算与产品选择4四、主要部件的结构特点分析与强度校核计算8五、液压系统验算10六、课程设计简单小结15七、参考文献15一、液压设计题目与设计要求设计一台汽车变速箱箱体孔系鲤孔专用组合机床的液压系统。要求该组合机床液压系统要完成的工作循环是：火具夹紧工件T工作台快进T工作台1工进T工作台2工进T终点停留T工作台快退T工作台起点停止T夹具松开工件。该组合机床运动部件的重量(含工作台的多轴箱等部件)为20000N,快进、快退速度为6m/min,1工进的速度为8001000mm/min,2工进的速度为600800mm/min,工作

2、台的导轨采用山型一平面型组合导轨支撑方式；火具火紧缸的行程为25mm。夹紧力在2000014000之间可调，夹紧时间不大丁1秒钟。二、系统工况分析与方案选择1.工况分析根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1-1所示。计算各阶段的外负载，如下：液压缸所受外负载F包括三种类型，即F=F+Ff+Fa(1-1)式中F工作负载，对丁金届钻鲤专用机床，既为工进时的最大轴向切削力，为20000N;Fa运动部件速度变化时的惯性负载；Ff一导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦力阻力，对丁平导轨Ff可由下式求得Ff=f(G+FRn)；G运动部件重力；FRn垂直丁导轨的工作负载，本设计中为零

3、；f一导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1。则求得Ffs=0.2X20000N=4000N(1-2)Ffa=0.120000N=2000N上式中Ffs为经摩擦阻力,Ffa为东摩擦阻力。iaFa式中g一重力加速度;At一加速或减速时间，一般At=0.010.5s取:t=0.1s。A。一At时间内的速度变化量。F20000a在本设计中6N=4082N9.80.160根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载(见表1-1)，并画出如图1-2所示的负载循环图。6422003505002200082302000工作循环外负载F(N)工作循环外负载F(N)启动、加速F=Ffs

4、+Fa8230N工进F=Ffa+%22000N快进F=Ffa2000N快退F=Ffa2000N图1-2负载循环图图1-1速度循环图表1-1工作循环各阶段的外负载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。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或者变量泵供油。本设计采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。(2) 夹紧回路的选择采用二位四通电磁阀来控制火紧缸夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用进油路装个单向阀保压夹紧方式。为了实现夹紧力的大小可调和保持夹紧力的稳定，在该回路中装有减压阀。并采用压

5、力继电器对工进主油路电磁阀发出信号，使工进缶工动作。图1-3液压系统原理图(4)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者调速阀。根据钻鲤类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定技术要求的特点，采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。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。(5)速度换接方式的选择本设计采用电磁阀的快慢速度换接回路，它的特点是结构简单、调节行程方便，阀的安装也容易。最后把所选择的液压回路组合起来，既可组成图13所示的液压系统原理图。三、液压元件的计算与产品选择(1) 液压缸主

6、要尺寸的确定。1) 工作压力P的确定。工作压力P可根据负载大小及其机器的类型来初步确定，参阅表2-1取液压缸工作压力为3MPa。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为23000N,按表2-2可取P2为0.5MPa,吐顷为0.95,按表2-3,取d/D为0.7。将上述数据代入式4F(2-3)可得D=42200053.14乂40勺0尺0.95乂14V-0-721m=10.04本设计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，既A=：D2d2=-102-72cm2=40cm2由式（2-4）得最小有效面积minqmin_0.05103min10cm

7、2=5cm因为满足AAmin，故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222.3q快进d。快进乂（7乂10）x6m/min23.04L/minq2工进：223.Dv)2x进一k0.10.7m/min5.495L/min44q1工进223Di工进=x0.1乂0.9m/min7.065L/min44q快退=(D2d2k快退=一乂(0.12_0.072)x6m3/min=24L/min44q夹=:-D2夹=兰k0.12K30x10J3x60m3/min=14.13L/min44（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路有一定的压力损失

8、，所以泵的工作压力为Pp=Pi+P式中Pp液压泵最大工作压力;Pi执行元件最大工作压;瓦Ap进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5MPa,复杂系统取0.51.5MPa,本设计取0.5MPa。Pp=Pi+p=30.5MPa=3.5MPa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度阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力Pn应满足Pn芝（1.251.6）Pp。中低压系统取最小值，高压系统取大值。在本设计中Pn=1.25Pp=4.4MPa。2）泵的流量确定。液压泵的最大流量应为qp-kLqmax式中qP液压泵的

9、最大流量；伐qma-一同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。2系统泄露系数，一般取=1.11.3,本设计取=1.2。qPNkL伐qmax=1.2x24L/min=28.8L/min3）选择液压泵的规格。根据以上算得的Pp和qP,查找相关手册，选用YBX-25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量qo=25Ml/r,泵的额定压力Pn=6.3MPa,电动机的转速nH=1450r/min,容积效率为n七=0.88,总效率=0.7。4）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。由丁在慢进时泵输出的流量减少，泵的效率急剧下降，

10、一般当流量在0.21L/min范围内时，可取n=0.030.14。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，需进行验算，即(1-6)PBqpn式中Pn所选电动机额定功率；PB限压式变量泵的限压力；qP压力为Pb时，泵的输出流量。首先计算快进的功率，快进的外负载为3000N,进油路的压力损失定为0.3MPa,由式（1-4）可得-20006Pp=x10+0.3MPa=0.82MPa-x0.072Amin稳定速度的最小有效面积Amin=冬=跟=0.83cmVmin60故可以满足最小稳定速度的要求。(3) 液压缶工壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计

11、算jG+0.4Py1仲l.3Py-1一100,J110+0.4X3.5X1.25dI2110-1M3.5x1.25=1.75mm(4) 故即可求出缸体的外径DND+28=100+2乂1.75=103.5mm根据无缝钢管标准选取D=120mm液压缸工作行程的确定(5) 根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表2-6中的系列尺寸可选得进给液压缸工作行程H=500mm位盖厚度的确定选取无孔的平底缸盖，其有效厚度t按强度要求用下面公式进行近似计算t-.433D2、得t芝0.433一100J351.25=8.64mm故取t=35mm110(6) 最小导向长度的确定对一般的液压缸，最小导向长度H应满

12、足以下要求H芝支+；故可得夹紧缸最小导向长度500,75mm。202活塞的宽度B一般由公式B=(0.61.0)D得进给缸活塞宽度B=0.8X100=80mm；当液压缸内径D80mm时，活塞杆滑动支承面的长度=(7) (0.61.0)d故L=0.863=50.4mm；缸体长度的确定一般液压缸缸体长度不应大丁内径的2030倍，即缸体长度L100x25=2500mm根据该液压系统最大行程并考虑活塞的宽度选取L=590mm(8) 活塞杆稳定性的验算由丁该进给液压缸支承长度LB=50013xd=13x63=819mm故不须考虑活塞杆弯曲稳定性和进行验算。五、液压系统验算已知该液压系统中进、回油管的内劲均

13、为14mm,各段管道的长度分别为：AB=1.7m,AC=0.3m,AD=1.7m,DE=2m。选用L-HL32液压油，考虑到油的最低温度为15也时该液压油的运动粘度曰=150cst=1.5cm2/s，油的密度P=920kg/m3。1. 压力损失的验算1)工作进给时进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为1m/min,进给时的最大流量为7.065L/min,则液压油在管内流速u为-q1=7d4-347.065102cm/min=150cm/s3.1412Re11d管道流动雷诺系数Re1为1501.4=1401.5Re110圣冏=0.22KW60此时的功率损失为P=P输入-P输出=0.63-

14、0.22KW=0.41KW当u=100cm/min时，q=7.065Lmin，总效率皿=0.7,贝U6.37.065P输入=KW=0.54KW60乂0.7100/项P输入=氏=22000勺0亳x10KW=0.37KW60P=P输入一P输出=0.540.37KW=0.13KW可见在工进速度低时，功率损失为02.28KW,发热量最大。假设系统的散热状况一般，取K=10X10KW/(cm2=C),油箱的散热面积AA=0.0653V2=0.0653.1602m2=1.92m2系统的温升为p0.41i=;C=21.4CKA1010*1.92验算表明系统的温升在许可范围内六、课程设计简单小结通过对本学期的液压课程设计使我加深了对所学知识的掌握，同时也提高对设计液压系统的设计步骤和设计思想认识，并能比较熟练地运用CA成进行绘图;在整个课程设计的过程中通过广泛地查找有关资料和熟练运用有关的国家标准来进行设计，为今后进行毕业设计打下一个良好的基础；同时也感谢老师和同学对我的指导。七、参考文献液压系统设计简明手册/杨培元，朱福元主编.一一北京：机械工业出版社，1999.12机电液设计手册/蔡春源主编中北京：机械工业出版社东北大学出版社，1997.11. 机械设计手册.单行本.液压控制/成大先主编一一化学工业出版社，2004.1210m根据表