廣西科技大學（籌）
設計題目銑床液壓系統設計
系別機械工程學院
專業班級機自092班
學生姓名盧開確
學號 200900101057
指導教師韋建軍
日期 2012.6.26
目錄緒論1
1、液壓系統設計目的、要求及題目4
2、液壓系統的設計與計算4
（1）確定執行元件4
（2）分析液壓系統工況4
三、確定系統主要引數7
（一）確定系統的工作壓力7
（二）確定液壓缸的主要尺寸7
（三）計算最大流量要求8
（四）擬定系統工作原理圖10
五、確定液壓幫浦和電動機規格11
（一）確定液壓幫浦流量11
（二）確定電動機功率及型號11
（三）確定各類控制閥、蓄能器、壓力表、濾油器........11
六、液壓缸的設計13
（一）活塞桿直徑驗算13
（二）確定液壓缸長度和壁厚13
（三）液壓缸外經計算14
（四）液壓缸缸底缸蓋計算15
（五）液壓缸進出油口尺寸計算18
（六）液壓缸結構設計18
七、設計總結和心得體會20
八、參考文獻20
緒論液壓系統應用在工具機上，實現對工作台和夾緊工件的迴圈控制起著重要的作用。對銑削類組合工具機，運用液壓來控制運動迴圈，結構簡單，所佔空間小，而且能滿足較大的切削負載要求。
液壓系統的設計是整機設計的有機組成部分。液壓系統的設計除了具備堅實的機械基礎知識外，還必須熟練掌握液壓傳動的專業知識，本次任務通過分析系統工況，擬定液壓系統原理圖，並進行系統引數的計算，液壓元件選擇，液壓系統布置，同時運用cad繪製工程圖紙。
本次設計涉及課程廣泛：液壓與氣壓傳動、機械製圖、機械設計、機械製造技術基礎、互換性與技術測量、cad、工程力學、電工學、機械零件、流體力學等一些機械專業課程以及一些工具書與手冊。
關鍵詞：液壓系統，組合工具機，機械專業課程
一、 液壓系統設計目的、要求和題目
（一）設計的目的
液壓傳動課程設計是本課程的乙個綜合實踐性教學環節，通過該教學環節，要求達到以下目的：
1.鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統設計計算的一般方法和步驟，培養學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題能力；
2.正確合理地確定執行機構，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本迴路、組合成滿足基本效能要求的液壓系統；
3.熟悉並會運用有關的國家標準、部頒標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。對學生在計算、製圖、運用設計資料以及經驗估算、考慮技術決策、cad技術等方面的基本技能進行一次訓練，以提高這些技能的水平。
（二）設計的要求
1.設計時必須從實際出發，綜合考慮實用性、經濟性、先進性及操作維修方便。如果可以用簡單的迴路實現系統的要求，就不必過分強調先進性。
並非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應不惜多用一些元件或採用效能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經濟；
2.獨立完成設計。設計時可以收集、參考同類機械的資料，但必須深入理解，消化後再借鑑。不能簡單地抄襲；
3.在課程設計的過程中，要隨時複習液壓元件的工作原理、基本迴路及典型系統的組成，積極思考。
（三）設計題目：設計銑床液壓系統
工作迴圈：手工上料夾緊工作台快進工作台工進工作台快退卸料
表1 設計引數要求
工作台採用平面導軌，導軌面的靜、動摩擦係數分別為fs = 0.2、fd = 0.1。二、液壓系統的設計與計算
(一) 確定執行元件
金屬切削工具機的工作特點要求液壓系統完成的主要是直線運動，因此液壓系統的執行元件確定為液壓缸。
（二） 分析系統工況
在對液壓系統進行工況分析時，本設計例項只考慮工作台所受到的工作負載、慣性負載和機械摩擦阻力負載，其他負載可忽略
1、工作負載fw
工作負載是在工作過程中由於機器特定的工作情況而產生的負載，對於金屬切削工具機液壓系統來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負載，即：
fw=15000n
2、慣性負載
最大慣性負載取決於移動部件的質量和最大加速度，其中最大加速度可通過工作台最大移動速度和加速時間進行計算。已知啟動換向時間為0.5s，工作台最大移動速度，即快進、快退速度為12m/min，因此慣性負載可表示為：
3、摩擦負載
阻力負載主要是工作台的機械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動摩擦阻力兩部分。
靜摩擦阻力：
動摩擦阻力： n
根據上述負載力計算結果，可得出液壓缸在各個工況下所受到的負載力和液壓缸所需推力情況，如表2所示。
表2 液壓缸在各工作階段的負載（單位：n）
注：此處未考慮滑台上的顛覆力矩的影響。
4、負載迴圈圖和速度迴圈圖的繪製
根據表2中計算結果，繪製銑床動力滑台液壓系統的負載迴圈圖如圖1所示。
圖1 銑床動力滑台液壓系統負載迴圈圖
圖1表明，當銑床動力滑台處於工作進給狀態時，負載力最大為16632n，其他工況下負載力相對較小。
所設計組合工具機動力滑台液壓系統的速度迴圈圖可根據已知的設計引數進行繪製，已知快進和快退速度、快進行程650mm、工進行程，工進速度m/min。根據上述已知資料繪製銑床動力滑台液壓系統的速度迴圈圖如圖2所示。
圖2 銑床液壓系統速度迴圈圖
三、確定系統主要引數
（一） 初選液壓缸工作壓力
所設計的動力滑台在工進時負載最大，其值為16632n，其它工況時的負載都相對較低，參考資料表3-1按照負載大小或按照液壓系統應用場合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=3.5mpa。
（二） 確定液壓缸主要尺寸
由於工作進給速度與快速運動速度差別較大，且快進、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應確定採用單桿雙作用液壓缸的差動連線方式。通常利用差動液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設定通油孔的有利條件，最好採用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺運動的常用典型安裝形式。這種情況下，應把液壓缸設計成無杆腔工作面積是有杆腔工作面積兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈d = 0.
707d的關係。
工進過程中，當孔被鑽通時，由於負載突然消失，液壓缸有可能會發生前衝的現象，因此液壓缸的回油腔應設定一定的背壓(通過設定背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.5mpa。
快進時液壓缸雖然作差動連線（即有杆腔與無桿腔均與液壓幫浦的來油連線），但連線管路中不可避免地存在著壓降，且有杆腔的壓力必須大於無桿腔，估算時取0.5mpa。快退時為了減緩液壓衝擊，回油腔中也要有背壓，選取被壓值=0.
6mpa。
工進時液壓缸的推力計算公式為：
，式中：f ——負載力
m——液壓缸機械效率
a1——液壓缸無桿腔的有效作用面積
a2——液壓缸有桿腔的有效作用面積
p1——液壓缸無桿腔壓力
p2——液壓缸有桿腔壓力
因此，根據已知引數，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計算為：
m3 液壓缸缸筒直徑為：
mm由於有前述差動液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關係，d = 0.707d，因此活塞桿直徑為d=0.707×80.
7=57.5mm，根據gb/t2348—1993對液壓缸缸筒內徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規定，圓整後取液壓缸缸筒直徑為d=90mm，活塞桿直徑為d=60mm。
此時液壓缸兩腔的實際有效面積分別為：
m2m2（三）計算最大流量需求
工作台在快進過程中，液壓缸採用差動連線，此時系統所需要的流量為
q快進 =（a1-a2）×v1=34.8 l/min
工作台在快退過程中所需要的流量為
q快退 =a2×v3=42 l/min
工作台在工進過程中所需要的流量為
q工進 =a1×v2=1.9 l/min
其中最大流量為快退流量為42 l/min。
根據上述液壓缸直徑及流量計算結果，進一步計算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。
表3 各工況下的主要引數值
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