汽车液压与气压传动课程设计.docx

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1、汽车液压与气压传动课程设计 汽车液压与气压传动课 程设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 中南林业科技大学 交通运输与物流学院 汽车液压与气压传动 课程设计 课题名称：专用钻床的液压分析 专业班级： 12级交通运输3班 学生姓名：宋宇 学号： 指导教师：周秦源 2022年5月10日 设计任务书 （一）设计课题和原始数据 11、试设计一专用钻床的液压系统，要求完成“快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环。 已知：切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动

2、速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为t=,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=,Fd= （二）系统设计要求 1.夹紧后在工作中如突然停电时，要保证安全可靠，当主油路压力瞬时下降时，夹紧缸保持夹紧力； 2.快进转工进时要平稳可靠； 3.钻削是速度平稳，不受外载干扰，孔钻透时不前冲。 （三）最后提交内容（电子稿和打印稿各一份） 1.设计说明书一份 2.液压系统原理图（A3） 3.液压缸结构图（A3） 目录 课程设计任务书 (1) 一、液压与气压传动设计任务 设计题目及要求 (3) 设计目的 (3) 设计步骤和内容 (3) 快速运动回路和速度换接回路 (8) 换

3、向回路的选择 (8) 定位夹紧回路的选择 (8) 动作换接的控制方式选择 (8) 液压基本回路的组成 (9) 液压元件的选择 (11) 参考书目 (18) 一、液压与气压传动设计任务 设计题目及要求： 试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环已知：切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为t=,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=,Fd= 设计目的 液压系统的设计是整机设计的重要组成部分，主要任务是综合运用前面各章的

4、基础知识，学习液压系统的设计步骤，内容和方法。通过学习，能根据工作要求确定液压系统的主要参数，系统原理图，能进行重要的设计。合理的选择和确定液压元件。对所设计的液压系统性能进行校验算。为进一步进行液压系统结构设计打下基础。 设计步骤和内容 1.明确设计要求，进行工况分析绘制负载和速度循环图； 2.确定液压系统的主要性能参数； 3.进行方案设计，拟定液压系统原理图； 4.设计和选择液压元件； 5.验算液压系统的性能； 6.液压缸的设计； 7.绘制工作图，编写技术文件，并提出电气控制系统的设计任务书。 二、工况分析 动作要求分析 负载分析 （1）工作负载： 工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，

5、与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。 F =13412N L （2）摩擦负载： 摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。 静摩擦负载 F fs=fsG = *5390)=1078N 动摩擦负载 F fd=fdG = *5390)=539N （3）惯性负载： 惯性负载是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。 加速 F = m*a1=(5390/*= a1 减速 F a2 = m*a2=(5390/*= 负载图和速度图的绘制 根据负载计算结果和已知的各个阶段的速度，由于行程是400mm，设定快进时的行程L1=

6、300mm，工进时的行程L2=100mm。可绘出负载图（F-l）和速度图（v-l），见图1-2a、b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸退回时的曲线。 液压缸主要参数确定 （1）初选液压缸的工作压力 按负载大小根据表2选择液压缸工作压力 表2 按负载选择执行元件工作压力 根据最大负载F=19412N, 初选液压缸的工作压力为3MPa （2）计算液压缸尺寸 按最大负载Fmax 计算缸筒面积A 得 计算缸筒内径D 得 按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。 表3 液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T23481993） mm 按标准取D = 90mm(壁厚5mm ，单重11.17k

7、g/m) 根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d ，于是有 D 2/(D 2-d 2) = d=43.23mm 按标准取 d = 45mm 则液压缸的有效作用面积为： 无杆腔的面积 A 1=1/4 *D 2 = 1/4*92=63.59cm 2 有杆腔的面积 A 2=1/4 *(D 2 -d 2 ) = 1/4* =47.69cm 2 （3）活塞杆稳定性校核 活塞杆的总行程为400 mm , 而活塞杆的直径为45mm , l/d =400/45=10 不用稳定性校核 （4） 计算液压缸流量、压力和功率 1流量计算 2.压力计算 3功率计算 4绘制工况图

8、工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。 由表绘制液压缸的工况图如图3所示。 min /4.21/m 105.360 5.41059.47v A q min /1.3/m 103.560 5 .01059.63v A q min /155.7/m 1019.1 60 5.410)69.4759.63 (v )A (q 3443 2354 213441 2 1 L s L s L s A =?=?=?=? ?=?=?-=-=-快退工进快进 MPa F MPa a A F 58.2Pa 1058.294.16412p 4.0P 1040.0 10)69.4759.63(12.634A p

9、 6 6 421=?=?=?-= -=-工进工进快进 快进W W W 4.4660 104.211013.0q p P 3.13360 10 1.31058.2q p P 7.4760 10155.7104.0q p P 36 3 63 6 =?=?=?=-快退快退快退工进工进工进快进快进快进 三、液压系统方案设计 确定液压泵类型及调速方式 参考同类组合机床，由于快进、快退和工进速度相差比较大，为了减少功率损耗，采用限压式变量叶片泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值P b =。 选用执行元件 因系统动作循环

10、要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。由于结构上的原因和为了有较大的有效工作面积，定位缸和夹紧缸也采用单杆活塞液压缸。 快速运动回路和速度换接回路 根据运动方式和要求，采用差动连接快速运动回路来实现快速运动。根据设计要 稳性较差。 换向回路的选择 力低于进给缸的工作压力，并由同一液压泵供油，所以在夹紧回路中设减压阀减压，同时还需满足；夹紧时间可调，在进给回路压力下降时能保持夹紧力，所以要接入节流阀 图3 液压缸的工况图 t(s) t(s) ) t(s) 调速和单向阀保压。换向阀可连接成断电夹击方式，也

11、可以采用带定位的电磁换向阀，以免工作时突然断电松开。 动作换接的控制方式选择 为了确保夹紧后才能进行切削，夹紧与进给的顺序动作应采用压力继电器控制。当工作进给结束转为快退时，由于加工零件是通孔，位置精度不高，转换控制方式可采用行程开关控制。 液压基本回路的组成 将已选择的液压回路，组成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。此原理图除应用了回路原有的原件外，又增加了液控顺序阀6和单向阀等，其目的是防止回路间干扰及连锁反映。从原理图中进行简要分析： （1）工件定位夹紧： 1.先定位 压力油减压阀8单向阀9电磁换向阀10定位缸18无杆腔 定位缸18有杆腔电磁换向阀10油箱 2再夹紧工件定位后，

12、压力油压力升高到单向顺序阀开启的压力，单向顺序阀开启。 压力油单向顺序阀11单向调速阀12夹紧缸17无杆腔 夹紧缸17有杆腔电磁换向阀10油箱 （2）快进：2YA通电，电磁换向阀3左位工作，由于系统压力低，液控顺序阀6关闭，液压缸有杆腔的回油只能经换向阀3、单向阀5和泵流量合流经单向行程调速阀4中的行程阀进入无杆腔而实现差动快进，显然不增加阀6，那么液压缸回油通过阀7回油箱而不能实现差动。 叶片泵1单向阀2电磁换向阀3单向行程调速阀4主液压缸19（差动连接）（3）工进：4YA通电，切断差动油路。快进行程到位，挡铁压下行程开关，切断快进油路，4YA通电，切断差动油路，快进转工进，系统压力升高，液

13、控顺序阀6被打开，回油腔油液经液控顺序阀6和背压阀7流回油箱，此时，单向阀5关闭，将进、回油路隔开，使液压缸实现工进。 叶片泵1单向阀2电磁换向阀3单向行程调速阀4主液压缸19无杆腔 主液压缸19有杆腔电磁换向阀3液控顺序阀6背压阀7油箱 （4）快退：3YA通电，工进结束后，液压缸碰上死挡铁，压力升高到压力继电器调定压力，压力继电器发出信息，2YA断电，3YA、4YA通电。 叶片泵单向阀4电磁换向阀3主液压缸有杆腔主液压缸无杆腔单向行程阀4电磁换向阀3油箱 主液压缸无杆腔快退到位碰行程开关，行程开关发信息，下步工件拔销松夹。（5）拔销松夹：1YA通电 液压油减压阀8单向阀9电磁阀10定位缸18和夹紧缸17的有杆腔 定位缸18无杆腔电磁阀10油箱 夹紧缸16无杆腔单向调速阀12的单向阀单向顺序阀11的单向阀电磁阀10油箱工件松夹后发出信息，操作人员取出工件。 （6）系统组成后，应合理安排几个测压点，这些测压点通过压力表开关与压力表相接，可分别观察各点的压力，用于检查和调试液压系统。 系统 原理图 如下 表2-1 电磁铁 动作顺 序表 1Y2Y3Y4Y 定位夹紧- 快进-+- 工进-+-+ 快退-+ 拔销松开+- 液压元件的选择 （1）确定液压泵的型号及电动机功率 1计算液压泵压力 估算压力损失经验数据： 一般节流调速和管路简单的系统取pl=，有调速阀和管路较复杂的系统取pl=。