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1、
液 壓 與 氣 壓 傳 動(dòng)
課程設(shè)計(jì)說明書
學(xué) 院：
設(shè)計(jì)題目： 水平送料裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí)：
學(xué) 生：
目 錄
一、 工況分析計(jì)算
1.1工況分析--------------------------------------1
1.2負(fù)載分析與計(jì)算------------------
2、--------------2
二、液壓缸主要參數(shù)的確定
2.1初選液壓缸的工作壓力--------------------------2
2.2計(jì)算液壓缸的尺寸------------------------------2
2.3流量計(jì)算--------------------------------------3
三、液壓系統(tǒng)圖擬定
3.1系統(tǒng)功能分析----------------------------------3
3.2系統(tǒng)圖的擬定----------------------------------4
3.3系統(tǒng)原理圖的繪制---
3、------------------------------------------5
3.4系統(tǒng)功能的說明--------------------------------5
四、液壓元件選擇與計(jì)算
4.1確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率------------------6
4.2選擇閥類元件及輔助元件------------------------6
5、 液壓缸設(shè)計(jì)
5.1液壓缸結(jié)構(gòu)的擬定------------------------------7
5.2液壓缸結(jié)構(gòu)的計(jì)算------------------------------7
5.
4、3液壓缸結(jié)構(gòu)圖----------------------------------8
6、 總結(jié)--------------------------------------------------------------8
七、參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------9
一 、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的
1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。
2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。
3、熟悉并會(huì)用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。
4、 提
5、高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。
二、液壓課程設(shè)計(jì)題目：水平送料裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
某水平送料裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線水平送料，基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
參數(shù)類別
參數(shù)值
參數(shù)類別
參數(shù)值
送料調(diào)速范圍
0.1~0.2m/s
動(dòng)摩擦系數(shù)
0.3
最大行程
0.4m
靜摩擦系數(shù)
0.64
最大載荷
6000kg
機(jī)械效率
0.95
回程調(diào)速范圍
0.1~0.2m/s
容積效率
0.88
題目要求：
1、驅(qū)動(dòng)裝置：串聯(lián)活塞缸（2個(gè)），雙端不可調(diào)緩沖；
2、安裝方式：活塞桿固定，缸筒移動(dòng)
6、；
3、調(diào)速方式：雙向進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，背壓2.0MPa。
設(shè)計(jì)要求：
1、進(jìn)行工況分析與計(jì)算，繪制工況圖（包括速度圖、，負(fù)載圖）。
2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，繪制電磁鐵動(dòng)作順序表。
3、液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制。
上交材料：
1、設(shè)計(jì)說明書一份。
2、液壓系統(tǒng)原理圖一張（A3）。
3、液壓缸（A1）裝配圖及部分零件圖（A3）。
一、工況分析計(jì)算
1.1工況分析
對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過程中執(zhí)行元件的速度、負(fù)載變化的規(guī)律，并將此規(guī)律用曲線表示出來，作為擬定液壓系統(tǒng)方案確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。
7、
1.1.1運(yùn)動(dòng)分析
根據(jù)各執(zhí)行元件在完成一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制以速度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)的速度循環(huán)圖，掌握一個(gè)工作循環(huán)中速度的變化情況。如下圖所示：
圖一
1.1.2動(dòng)力分析
動(dòng)力分析是研究機(jī)器在工作過程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，圖2為上料機(jī)液壓系統(tǒng)的負(fù)載—位移曲線圖如下：
圖二
1.2負(fù)載分析與計(jì)算
1.2.1負(fù)載分析
負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)載力為：，為工作阻力
1.2.2負(fù)載計(jì)算
（1）負(fù)載壓力計(jì)算
①工作負(fù)載
此負(fù)載為物料的摩擦力：
正壓力：
靜摩擦
8、負(fù)載：
動(dòng)摩擦負(fù)載：
②慣性負(fù)載
工況
負(fù)載力
剛啟動(dòng)時(shí)
37.63
啟動(dòng)后加速階段
29.64
工進(jìn)
17.64
快退
0
二、液壓缸主要參數(shù)的確定
2.1初選液壓缸的工作壓力
根據(jù)前面計(jì)算的最大負(fù)載力，查表9-1確定工作壓力為5MPa
2.2計(jì)算液壓缸的尺寸
按標(biāo)準(zhǔn)取液壓缸內(nèi)徑為，
根據(jù)缸的前進(jìn)和后退速度，在活塞桿外徑中選取標(biāo)準(zhǔn)系列，取
2.3流量計(jì)算
無桿腔面積：
有桿腔面積：
求流量：
有桿腔流量:
無桿腔流量：
所以串聯(lián)缸需要的最大流量為
9、
最大功率為：
三、液壓系統(tǒng)圖的擬定
3.1系統(tǒng)功能分析
系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置為串聯(lián)活塞缸。
3.1.1供油方式
從工況圖分析可知，從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角度考慮，采用單一定量泵的供油方式。
3.1.2系統(tǒng)的卸荷回路
卸荷回路是通過溢流閥及三位四通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)的。
3.1.3工作回路
用一個(gè)齒輪泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供油，通過三位四通電磁換向閥的通斷的情況來控制系統(tǒng)的工作情況。
3.2系統(tǒng)圖的擬定
3.2.1液壓缸的分類及組成
液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動(dòng)缸三類。活塞缸和柱塞缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。擺動(dòng)缸則能
10、實(shí)現(xiàn)小于360的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個(gè)使用外，還可以幾個(gè)組合起來和其他機(jī)構(gòu)組合起來，在特殊場合使用，已實(shí)現(xiàn)特殊的功能。
本次設(shè)計(jì)中液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒，密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置四個(gè)部分。
（1）液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)（已經(jīng)計(jì)算）
（2）液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
缸體的連接形式 常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中采用缸體前端法蘭連接，缸中還有導(dǎo)向套。
密封圈的選用 應(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類
11、型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。本次設(shè)計(jì)中采用的是U行密封圈，防塵密封件，
液壓缸排氣裝置 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，缸體上有排氣孔。
（3）液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)
在系統(tǒng)工作過程中，應(yīng)使缸體在移動(dòng)時(shí)能承受最大負(fù)載?？焖僦资峭ㄟ^油管與缸體直接相連實(shí)現(xiàn)給缸體供油。
考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。
根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。
液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式
12、和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。
（4） 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求：串聯(lián)活塞缸缸體材料---鑄鐵，型號(hào)45，粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為，其余非鑄造面的粗度，
3.3系統(tǒng)原理圖的繪制
水平送料裝置液壓系統(tǒng)原理圖如下圖所示：
3.4系統(tǒng)功能的說明
本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)所需流量較大，采用單個(gè)液壓泵及電動(dòng)機(jī)提供系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力，在回油路中采用可調(diào)節(jié)流閥對(duì)回路中液壓油的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)由于缸體運(yùn)動(dòng)所需流量較大，給缸體供油采用電磁換向閥。
四、液壓元件的計(jì)算與選擇
4.1確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率
13、4.1.1串聯(lián)缸最大流量：
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y180L-4，功率為22kW,額定轉(zhuǎn)速為1470r/min。 查齒輪泵產(chǎn)品目錄，擬選用泵的型號(hào)為：CB-E，排量，額定壓力為10MPa。
4.1.2需要電動(dòng)機(jī)功率：
4.2選擇閥類元件及輔助元件
4.2.1液壓元件的型號(hào)及規(guī)格
（1）根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào)及規(guī)格（見下表）
液壓元件的型號(hào)及規(guī)格
序號(hào)
名稱
通過流量 q(L/min)
型號(hào)及規(guī)格
1
單向閥
230
S10A32
14、
2
齒輪泵
176.4
CB-E
3
溢流閥
70
DBD-H-20G-10-5
4
可調(diào)節(jié)流閥
230
SR-T-10
5
三位四通電磁換向閥
185
DG4V-5-A-H2-VM
6
電動(dòng)機(jī)
Y180L-4
7
過濾器
250
ZU-H25010FS
8
順序閥
15
DZ-5-DP1-20
（2）油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進(jìn)行確定，也可按管允許速度計(jì)算，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，出油口采用的是公稱通徑為32mm,外徑為的42mm鋼管，其管路通過流量為250L/min。
（3）油箱
15、 油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，溢出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積, 即V=1200L
五、液壓缸設(shè)計(jì)
5.1液壓缸結(jié)構(gòu)的擬定
選取串聯(lián)活塞缸。由表4-11選擇“拉桿連接”，材料選用45號(hào)鋼。
5.2液壓缸結(jié)構(gòu)的計(jì)算
5.2.1 缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑
由前面算出的缸筒內(nèi)徑為：
活塞桿直徑為：
5.2.2 缸筒的壁厚
查表表4-12
取缸筒壁厚為：
5.2.3 缸筒底部厚度h1
因?yàn)椴牧蠟?5號(hào)鋼，所以[σ]=10
16、0MPa
取缸筒底部厚度為h=20mm
5.2.4活塞組件設(shè)計(jì)
選用活塞的常用材料45號(hào)鋼，d=60mm；
5.3液壓缸結(jié)構(gòu)圖
六、設(shè)計(jì)總結(jié)
本設(shè)計(jì)為水平送料裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)水平送料裝置進(jìn)行功能分析后，初步設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖，選擇各種閥類零件，例如，選擇了三位四通換向閥、溢流閥，單向節(jié)流閥和順序閥等。
通過對(duì)負(fù)載的計(jì)算和分析，計(jì)算出液壓缸缸筒的內(nèi)徑和所需的流量，通過查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選出了合適的電機(jī)和液壓泵，此次選用的是CB-E定量齒輪泵和Y180L-4電動(dòng)機(jī)。
在本次液壓課程設(shè)計(jì)中，很大的提高了自
17、身的動(dòng)手及動(dòng)腦能力，同時(shí)也加強(qiáng)了同他人的合作能力。通過此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)液壓的許多理論知識(shí)有了更深層次的理解，對(duì)液壓在實(shí)際應(yīng)用中所起的作用也有了更深入的了解，并懂得了液壓可以在哪些場合使用。
在設(shè)計(jì)過程中培養(yǎng)了我們的綜合運(yùn)用液壓課程知識(shí)及手冊來解決實(shí)際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。在課程設(shè)計(jì)過程中，我充分認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)理解和接受應(yīng)用方面的不足，自己在某些知識(shí)方面的欠缺，這也更加是我清楚了自己的弱項(xiàng)，在今后的生活中，我一定會(huì)加強(qiáng)所欠缺知識(shí)方面的學(xué)習(xí)。
參考文獻(xiàn)
【1】《液壓與氣壓傳動(dòng)（第四版）》 機(jī)械工業(yè)出版社----2007.5
【2】《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版（第四卷）》 機(jī)械工業(yè)出版社----2004.8
【3】《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南》 化學(xué)工業(yè)出版社----2009.7
【4】《液壓缸及其設(shè)計(jì)》 國防工業(yè)出版社----2011.8
液壓課程設(shè)計(jì)說明書水平送料裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙
