液压系统经典毕业设计解读

序号（学生学号）：201140110225液压课程设计设计题目：上料机液压系统设计班级：2011级本机制（2）班学号：201140110225设计者：汤特指导老师：黄磊肖新华黄松林2014年3月一．序言1.设计的目的2设计的要求二．工况分析1. 动力分析（负载分析）2. 运动分析（速度分析）3.绘制负载图和速度图三．确定液压缸1．液压缸的工作压力2．液压缸主要尺寸3．计算最大流量4．确定液压缸的结构5. 工况图的绘制四．拟定液压原理图1．速度回路的选择比较2．压力回路的选择比较3. 换向回路的选择比较4. 泵的供油方式5. 确定总的液压原理图（说明清楚各个动作的进油路和回油路的路线）五．液压元件的选择1. 泵的选择2．电动机的选择3．液压阀的选择4．辅助原件六．验算液压系统的性能1．压力损失验算2. 温升的验算七. 总结一．序言1、课程设计目的通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。

有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。

自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。

为以后的工作积累了经验，增强了信心。

同时为毕业设计和今后工作中进行液压系统结构设计打下基础。

2、设计步骤和内容设计步骤如下：液压系统的设计步骤和内容大致如下：(1) 明确设计要求，进行工况分析，绘制工况图；(2) 确定液压系统的主要性能参数；(3) 拟订液压系统原理图；(4) 计算液压系统，选择标准液压元件；(5) 液压缸设计，绘制液压缸装配图；(6) 绘制工作图，编写技术文件，如果有些同学能力好，时间宽裕的话并提出电气控制系统控制液压元件的设计。

以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。

对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。

在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。

3、题目：上料机液压系统设计工作循环：快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环；采用 90V 型导轨，垂直于导轨的压紧力为60N ，启动、制动时间均为0.5s ，液压缸的机械效率为0.9。

设计原始数据如下表所示。

数参 据数 数 据ⅣⅤ Ⅵ滑台自重（N ） 800 1000 1200 工件自重（N ）4500 50005500图2 上料机示意图4、进度安排时间任务安排备注第一周星期一～星期二任务布置，收集和阅读有关资料，根据任务书要求进行工况分析，确定液压缸参数，拟定液压原理图，确定各阶段动作的油路走向；星期三～星期五选择液压元件，系统性能验算，绘制草绘液压原理图；快速上升速度（mm/s）40 45 50 快速上升行程（mm）350 350 400 慢速上升速度（mm/s）≤10 ≤13 ≤16 慢速上升行程（mm）100 100 100 快速下降速度（mm/s）45 55 55 快速下降行程（mm）400 450 500第二周星期一～星期二绘制正式液压原理图及部分液压元件图，计算和选择液压元件；星期三～星期四液压缸设计，编制正式设计说明书；星期五修改说明书和图纸达到规范，进行答辩。

5、基本要求1．液压传动方案的分析，液压原理图的拟定。

液压原理图一张：A3纸质；2. 部分液压元件图：A3纸质或A4纸质；3. 主要液压元件的设计计算（例油缸）和液压元件、辅助装置，设计说明书一份（约6000-8000字）：说明文件中涉及的图有：负载循环图、速度循环图、工流图、液压系统原理图、液压系统分块图、油缸结构示意图、油箱结构示意图，用A4纸打印。

4. 提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PRO/E等）进行实际工程设计的能力。

5. 电子档液压原理图和设计说明书上交，并以姓名和学号命名。

二．工况分析对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。

1.运动分析根据各执行在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循环图，如下图所示：快进工进快退2.动力分析工作负载 N G F l 53004500800=+== 导轨的静摩擦负载 N F f F s fs 97.1645sin 602.02sin=⨯==︒α压 导轨的动摩擦负载 N F f F d fd 49.845sin 601.02sin=⨯==︒α压 动摩擦系数d f =0.1 静摩擦系数2.0=s f 3.惯性负载加速：N t v g G F a .3435.004.08.953001=⨯=∆∆= 减速：N t v g G F a 4.325.001.004.08.953002=-⨯=∆∆= 制动：N t v g G F a .8105.001.08.953003=⨯=∆∆=反向加速：N t v g G F a .67485.0045.08.953004=⨯=∆∆= 反向制动：N F tvg G F a a .674845==∆∆=根据以上计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而下滑，系统中应设置平衡回路。

因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台2的重量。

则液压缸各阶段中的负载如表3.1所示（9.0=m η）。

表3.1 液压缸各阶段负载工况 计算公式总负载F （N ）缸推力F(N) 起动 L fs F F F += 5316.97 5907.74 加速 1a L fd F F F F ++= 5351.71 5946.34 快上 L fd F F F += 5308.49 5898.32 减速 2a L fd F F F F -+= 5276.07 5862.3 慢上 L fd F F F +=5308.49 5898.32 反向加速 4a fd F F F +=51.71 57.46 快下 fd F F = 8.49 9.43 制动5a fd F F F -=-40.13-44.593．绘制负载图和速度图三．初步确定液压缸的参数1、液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为2.0MPa 2、计算液压缸的尺寸pFA =式中F---液压缸上的外负载 p---液压缸的有效工作压 A---所求液压缸有有效工作面积2500297.0102034.5946m p F A =⨯==m AD 231015.614.31097.244--⨯=⨯⨯==π 按标准取值：D=63mm 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆直径：4045222=-d D D 代入数值，解得：d=21mm 按标准取值：d=22mm则液压缸的有效面积为：无杆腔面积：222117.313.6441cm D A =⨯==ππ有杆腔面积：22222236.27)2.23.6(4)(41cm d D A =-⨯=-=ππ3.计算最大流量min /48.7/1068.124v q 361L s m A =⨯==-快上快上 min /87.1/1017.31v q 361L s m A =⨯==-慢上慢上 min /39.7/1012.123v q 362L s m A =⨯==-快下快下绘制如下表： 工况 压力Mpa p 流量(L/min)q 功率w p 快上 1.7 7.48 212.34 慢下 1.7 1.87 53.08 快下0.00317.390.384.确定液压缸的结构1）缸体与缸盖的连接形式 常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。

2）活塞杆与活塞的连接结构 常见的连接形式有：整体式结构和组合式结构。

组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。

3）活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。

4）活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。

常见的密封圈类型：O 型圈，O 型圈加挡圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奥米加型等。

5）液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。

为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。

常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。

6）液压缸排气装置对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。

5.工况图的绘制四．拟定液压原理图1.速度回路的选择比较由工况图可知，该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。

2.压力回路的选择比较为防止在上端停留时重物下落和在停留斯间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（无杆腔）进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置一单向背压阀。

3.换向回路的选择比较由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。

4.泵的供油方式从工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，且比较接近。

在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油是不合适的，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。

5.确定总的液压原理图系统工作过程：快上时，电磁阀2有电，两泵同时工作，液压油经过电换向阀6、液控单向阀8、背压阀7，流入无杆腔，再经过单向电磁阀9、换向阀6回油箱。

慢上时，活塞走到420mm处，压下行程开关，行程阀3，4换接，同时使电磁3有电，大流量泵经过它卸荷，只有小流量泵供油，调速阀10调节回油。

工作太速度下降。

快下时，行程阀复位，电磁阀1有电，双泵同时供油，经过换向阀6（左位）、调速阀10、背压阀7、液控单向阀8、换向阀6回到油箱。

五．液压元件的选择 1.泵的选择液压缸在整个工作循环中最大工作压力为1.7MPa ，由于该系统比较简单，所以取其压力损失p ∆=∑0.4MPa ，所以液压泵的工作压力为MPa P P P p 1.24.07.1=+=∑∆+=两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵总流为min /228.848.71.1L q p =⨯=，于溢流阀最小稳定流量为3L/min ，而工进时液压缸所需流量为1.87L/min ，则高压泵的流量不得少于4.87L/min 。