机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计-汽车后桥十二轴组合机床液压系统设计

三江学院本科毕业设计（论文）题目汽车后桥十二轴组合机床液压系统设计高职系机械设计制造及其自动化专业学号G095152038学生姓名周秋晨指导教师刘凯起讫日期2012年12月17日—2013年4月5日设计地点东校区摘要本文首先介绍了应用在组合机床上的液压系统的工作过程。介绍了液压技术的发展现状和趋势。详细了解了液压技术在我国的发展情况和应用的状况。仔细的阐述了设计液压系统的过程及步骤：液压系统原理图的绘制、液压参数的计算（其中详尽的列出了所有的计算过程和公式）、液压总装图的绘制以及零件图的绘制。设计出了液压系统的原理图，并对他作出详尽的阐述，简要说明了液压的工作原理，具有高效、节能的作用。设计使液压技术向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化等方向发展，有广泛的应用前景和实际意义。最后讲述了液压系统的维护。关键词：组合机床，液压系统，原理设计AbstractThispaperfirstlyintroducestheworkingprocessofthehydraulicsystemofmodularmachinetoolusedinthe.Introducedthepresentsituationanddevelopmenttrendofhydraulictechnology.Adetailedunderstandingofthehydraulictechnologyinthedevelopmentandapplicationofourcountry'ssituation.Carefullydescribestheprocessandstepsofthedesignofhydraulicsystem:Calculationanddrawing,hydraulicparametersofhydraulicsystemprinciplediagram(includingthedetailedlistofthecalculationprocessandformulaofall),hydraulicassemblydrawingandpartdrawing.Designtheschematicdiagramofhydraulicsystem,andmakesadetailedexpositionofhis,abriefdescriptionoftheworkingprincipleofhydraulic,hastheadvantagesofhighefficiency,energysavingeffect.Designofthehydraulictechnologydevelopmenttothehighpressure,highspeed,highpower,highefficiency,lownoiseandhighintegrationdirection,andhaswideapplicationprospectandpracticalsignificance.Finallyonthemaintenanceofhydraulicsystem.Keywords:circuit,hydraulicsystem,principlesofdesign目录第一章绪论 １1.1组合机床 １1.2液压技术 １1.3液压技术在国外的发展趋势 ２1.4液压技术在我国的发展趋势 ３第二章拟定液压原理图 ５2.1工况分析 ５2.2选择基本油路 ５（1）确定供油方式 ５（2）调速方式的选择 ５（3）速度换接方式的选择 ５（4）夹紧回路的选择 ６2.3拟定原理图 ６第三章液压元件的计算和选择 ７3.1液压系统设计任务书的要求 ７3.2液压系统设计计算 ７（一）由滑台HY40B油缸尺寸： ７（二）主要参数的确定： ７（三）油泵及电动机的选择： ８(四)选择液压元件: １０（五）系统分析 １１3.3液压原理图 １１结束语 １２致谢 １３参考文献 １４第一章绪论当今世界，机械技术一日千里，机械技术的产生和飞速发展改变了整个人类的生活方式，为人类文明的进程作出了卓越的贡献，液压技术为机械行业做出了很大的贡献。随着机械行业的不断发展，社会经济的日新月异，特别是机械制造行业，汽车行业，建筑行业，电子行业等，各个企业已普遍使用了液压系统，所以研究液压系统和优化液压系统设计以求其更高效节能环保有重大的意义。1.1组合机床组合机床（transferandunitmachine）组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。其具有加工范围广、自动化程度高、加工效率高、经济性好等优点，故在机械制造业的成批和大量生产中得到普遍应用。动力部件安装在输送部件上，在这里我的动力部件是由电动机和刀具以及液压滑台构成。1.2液压技术液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的。液压传动用液体的压力能来传递动力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、液体。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。与机械传动和电器传动相比，液压传动具有以下优点：1、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。3、操纵控制方便，可实现大范围的无极调速（调速范围达2000：1）。4、可自动实现过载保护。5、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。6、很容易实现直线运动。7、很容易实现机机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控控制过程，而且可以实现遥控。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫o布拉曼（JosephBraman,1749-1814），在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁o尼斯克（GoConstantimsco）对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945）期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近20~30年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰和计算机技术的发展，不断的对液压技术提出新的要求，液压技术相应的得到了很大的发展，渗透到国民经济的各个领域。我国的液压技术发展相对于欧美较晚，但是近年来在工程机械、工程车辆、矿山机械、冶金机械、农业机械、塑料机械、汽车、船舶、包装机械等各主机行业快速发展的带动下，中国液压、气压动力机械及元件制造行业近5年来始终保持着持续、稳定的发展态势。从今后的国内市场看，各主机行业的需求仍将逐年增长，同时随着主机性能水平的提高，液压气动化率会不断提升，高水平的元件需求增加；同时大量进口的主机陆续进入维修高峰期，因此维修量会显著增加。总体来看，中国液压、气压动力机械及元件制造行业发展前景非常乐观。1.3液压技术在国外的发展趋势近年来，由于世界能源的紧缺，各国都把液压系统的节能问题作为液压技术发展的重要课理。70年代后期，西德、美国等相继研制成负载敏感泵及低功耗的电磁铁等。西德汉堡军事学院研究成功回收重物下降能量的开式液压节能系统。最近美国威克斯(Vickers)又研制成用于功率匹配系统的CMX阀。目前已有的节能元件很难满足高频控制的要求.如能研制出高频响的变量泵(马达).将使泵控电液系统比阀控电液系统更有竟争力也更节能。液压技术从出生到现在都没有解决的问题也是欧美国家研究的方向，如减少内外泄露、减少介质与管道的摩擦、提高控制阀的精度以及震动、噪音等问题。1.4液压技术在我国的发展趋势近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。北京华德液压集团公司的恒功率变量柱塞泵，填补了国内大排量柱塞泵的空白，适用于冶金、锻压、矿山等大型成套设备的配套。天津特精液压股份有限公司的三种齿轮泵，具有结构新颖、体积小、耐高压、噪声低、性能指标先进等特点。榆次液压件有限公司的高性能组合齿轮泵，可广泛用于工程、冶金、矿山机械等领域。另外，还有广东广液公司的高压高性能叶片泵、宁波永华公司的超高压软管总成、无锡气动技术研究所有限公司为各种自控设备配套的WPI新型气缸系列都是很有特色的新产品。为应对我国加入WTO后的新形势，我国液压行业各企业加速科技创新，不断提升产品市场竞争力，一批优质产品成功地为国家重点工程和重点主机配套，取得较好的经济效益和社会效益。天津市精研工程机械传动有限公司的天然气输送管道生产线液压设备是国家西气东输工程的配套设备；慈溪博格曼密封材料公司的高温高压W型缠绕垫片，现已成功地用于加氢裂化装置上；大连液压件厂和山西长治液压件厂的转向叶片泵，是中、重型汽车转向系统中的关键部件，目前两个厂的年产量已达10万台以上；青岛基珀密封公司的新型组合双向密封和大型防泥水油封是分别为一汽解放牌9吨车和一拖拖拉机配套的密封件；此外天津特精液压股份有限公司的静液压传动装置和多路阀、湖州生力液压件公司的多功能滑阀、威海气动元件公司的组合调压阀的空气减压阀、贵州枫阳液压公司的液压泵站和液压换挡阀等，都深受用户的好评。由此可见液压传动产品等在国民经济和国防建设中的地位和作用十分重要。它的发展决定了机电产品性能的提高。它不仅能最大限度满足机电产品实现功能多样化的必要条件，也是完成重大工程项目、重大技术装备的基本保证，更是机电产品和重大工程项目和装备可靠性的保证。所以说液压传动产品的发展是实现生产过程自动化、尤其是工业自动化不可缺少的重要手段。现在世界各国都重视发展基础产品。近年来，国外液压技术由于广泛应用了高新技术成果，使基础产品在水平、品种及扩展应用领域方面都有很大提高和发展，我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品，已能为汽车、工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、发电设备、石油化工、铁路、船舶、港口、轻工、电子、医药以及国防工业提供品种基本齐全的产品。通过科研攻关和产学研结合，在液压伺服比例系统和元件等成果已用于生产。在产品CAD和CAT等方面已取得可喜的进展，并得到广泛应用。并且在国内建立了不少独资、合资企业，在提高我国行业技术水平的同时，为主机提供了急需的高性能和高水平产品，填补了国内空白。虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。具体表现在产品水平、产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。中国的液压市场很大，用户对产品的要求各异，各种高品质、高性能的液压元件市场需求量很大。而大部分国内企业所能提供的产品，无论在档次上还是种类上，都还远远不能满足这些需求。因此，在众多低档产品压价竞争的同时，不得不让出一块巨大的市场给国外产品。这表明，在市场丰富多样的需求面前，国内液压行业现有产品体系的结构性过剩与结构性短缺两个矛盾同时并存；也表明我们在产品的多样性、层次分布性和市场适应性等方面亟待调整和改善。企业在产品更新、装备改造等方面的投入能力不足。目前，我国大部份气动企业缺乏对产品及装备进行较大更新改造的能力，在高技术产品及专用生产检测装备的系统开发和投入能力上尤为缺乏，因而也限制了企业在高技术产品发展上取得大的突破，对缩短与国际先进水平的差距带来影响。当然，投入资金只是个基础条件，还必须有技术、人才等多方面的保障才行。液压产品的发展方向主要是：(1)节省能耗，提高效率(2)用AC电机或变频电机驱动定量泵。(3)发展机电一体化元件和系统。(4)发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。(5)发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等。(6)重视环保。环保型产品将具竞争优势，随着人们环境意识的加强，开发保护型液压产品，将成为今后国内液压技术的主流。(7)适应主机机电一体化的需要。(8)应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能(9)大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。脚踏实地，放眼未来，经过行业的共同努力，我国的液压工业一定能走进一个新天地第二章拟定液压原理图2.1工况分析根据上述的设计参数，计算该机床动力滑台在各个动作循环下的速度以及负载，并绘制出速度和负载循环图。2.2选择基本油路根据系统的设计以及速度、负载循环图，可以针对不同的动作循环选择相应的基本回路，包括确定系统的供油方式、调速方式、速度换接方式和夹紧回路方式。（1）确定供油方式考虑到该机床在工作进给是负载较大，速度较低。而在快进、快退是负载较小，速度较高。从节省能量，减少发热考虑，泵源系统适宜采用双泵供油或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵，采用这种限压式变量泵时，系统的最高压力由泵调节，其值为泵处于无流量输出时的压力。（2）调速方式的选择中小型组合机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据组合机床工作时对低速性能和速度负载都有一定的要求，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积调速回路。容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动的速度，并使变量泵的输油量自动的和液压缸所需流量相适应。这种调速回路没有压力损失、效率较高、发热小、速度稳定性好，并且调速阀安装在回油路上具有承受负载切削力的能力。（3）速度换接方式的选择该系统采用电磁阀的快慢速度换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便、阀的安装也比较容易，但是速度换接的平稳性差。若要提高系统的换接平稳性，则可以改用行程阀切换的速度换接回路。此外液压系统的快进和快退可以采用快速运动回路中的液压缸差动连接回路来实现。（4）夹紧回路的选择用三位五通电磁阀来控制夹紧、松动换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。2.3拟定原理图在选定上述基本回路后配上其他辅助回路，为简化系统去掉重复的元件使作用相同或相近的回路合并，为了确保系统的安全必要时增设安全回路保证设备和操作人员的安全，为了便于安装、维护、检查、管理在回路上要适当安装一些截止阀、测试点这样就拟定了一个完整的液压系统。第三章液压元件的计算和选择3.1液压系统设计任务书的要求1.动作要求：快进→工进→快退，且快进、快退的速度相等，并且V快进=V快退=4.5m/min，V工进=0.12m/min。2.总负载Fa=2300kg，所以设计要求油缸推力F>2300kg；但快进时油缸需克服设备自重G=2300-1830=470kg3.滑台HY40B油缸直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm；4.工进时设计要求要有背压Pb=5kg/cm2。3.2液压系统设计计算（一）由滑台HY40B油缸尺寸：d：D=70：100=0.7，即d=0.7D，可知，快进采用差动连接，可知V快进=V快退。（二）主要参数的确定：1.工作压力P1=？①差动快进时：②工进时：③快退时：由上可见，液压缸最大工作压力出现在工进阶段，这时输入流量较小,且进油路中元件较少,故泵至缸间的进油路压力损失估取为P=1Mpa,工进阶段系统工作压力最大需要3.185Mpa根据式算得液压泵最高工作压力为：Pp≥P1+P=3.185Mpa+1Mpa=4.185Mpa所以要选择6.3Mpa的中压泵。2.流量（输出油缸的流量）①差动快进时：即快进阶段输入油缸的流量②工进时：③快退时：由上可见输出油缸的最大流量为18L/min;根据式取泄漏损失=1.1，则Qq≥1.1*18L/min=18.18L/min所以油路中的各种阀因视各通过的流量可选择10L/min、25L/min和耐压6.3Mpa（三）油泵及电动机的选择：1.油泵：考虑到节能所以选择双联中压叶片泵YB1-16/6（油泵转速n=960r/min、压力6.3Mpa、大泵流量15.36L/min、小泵流量5.76L/min）。快进、快退时：大小泵同时供油为21.12L/min大于18L/min合格；工进时：大泵卸荷，小泵工作5.76L/min>0.94L2.电动机的选择：计算公式：实际功率：因为实际最大工作压力为3.185Mpa所以取N电=1.5Kw查Y系列电机手册，选用Y100L-1（1000r/min额定功率1.5Kw）其转速和液压泵转速基本匹配，可以选用。(四)选择液压元件: 液压系统中液压控制阀和辅助元件的型号、规格表序号元件名称通过流量L/min额定流量L/min额定压力P（MPa）额定压降（MPa）型号、规格1压力表————————Y-100T2滤油器18.18<0.3XV-J40*803双联叶片泵18.1821.126.3YB1-16/64单向阀<6106.3<0.2I-10B5单向阀<16256.3<0.2I-25B6五位三通电磁换向阀18.18256.335E1-25BY7溢流阀<17256.3<0.2Y250B8减压阀18.18256.3<0.2J-25B9三位四通手动换向阀256.3<0.234S-25D10液动顺序阀18.18256.3<0.2XY-25B11行程阀18.18256.3<0.223C-25B12调速阀18.18256.3<0.2QCI-25B（五）系统分析由液压系统原理图可知，这个系统能实现快进→工进→快退的工作循环，系统在循环下油液的流向如下：1.快进：进油：液压泵→单向阀→换向阀→行程阀→液压缸回油：液压缸→换向阀→单向阀→行程阀→液压缸2.工进：进油：大泵卸荷小泵启动→单向阀→换向阀→调速阀→液压缸回油：液压缸→换向阀→背压阀→顺序阀→油箱3.快退：进油：液压泵→单向阀→换向阀→液压缸回油：液压缸→单向阀→换向阀→油箱3.3液压原理图结束语经过一个多月的毕业设计，我分别经历了选题、材料采集、总体设计、模块设计，文字的录入的过程，因为任务重时间短，设计的条件也不是很好，所以整个设计有很多不完善的地方，虽如此，我还是在导师刘凯老师的指导下，学会了很多有用的知识和思考的方式，就本设计而言，我从液压系统入手，研究了它的内部组成及原理，之后学习了针对组合机床的液压系统的有关内容，最后设计12轴钻组合机床的液压系统系统的设计则由于水平的限制主要参考了类似设计的成果，整个系统没有作出成品，没有实际加工过零件，所以我自己也不知道该液压系统是否能够稳定而合乎指标的运行，我想这次设计的价值不在于它是否能投入实际的应用，而是对我大学所学知识的一次对工程设计能力的一次训练。自己虽很重视这次设计的工作，但付出的只是认真而已，能力的欠缺，效率的低下不能不让我倍感惭愧。我深知处在科技和信息的时代，国家也一直倡导建设创新型社会，作为大学生创新精神更是应渗透自己的灵魂，否则将失去一切竞争力，而自己却缺少最起码的设计能力，因此这次设计更重要的意义在于对自己有了理性的认识，发现了很多缺点，让自己在以后的工作学习中不断的改进。尽管设计有很多不如意的地方，但也有很多的收获，刘凯老师严谨的作风和钻研的精神教化了我对工作学习的态度；对于普遍应用的液压系统也有了总体的认识和一定的理解；初步掌握了设计流程和方法，而这些将是我这次设计中得到的最宝贵的财富。致谢本论文在刘凯导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您！时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向教过我的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们两年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多