2024年2月26日发(作者：威凡雁)

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《液压与气压课程设计》报告

题 目

专 业

班 级

姓 名

学 号

动力滑台的液压控制

机械设计制造及其自动化

机制1011

石立志

2010116158

2013年 9 月 15 日

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目录

第一章 设计任务及工况分析………………………………………1

1.1 设计任务

1.2 工况分析

1.3 负载分析

第二章

第三章

第四章

第五章

1.4 运动时间

1.5液压缸在各阶段的负载和推力

确定系统的主要参数………………………………………4

2.1 初液压缸工作压力

2.2 计算液压缸的尺寸

2.3液压在各个阶段的压力.流量和功率值

拟定系统原理图……………………………………………6

3.1系统原理图

3.2电磁阀动作表

3.3 液压缸工况图

计算和选择液压器件………………………………………8

4.1 确定液压缸的型号及电动机功率

4.2确定其它元件及辅件

小结及参考文献……………………………………………10

5.1 小结

5.2 参考文献

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第一章 设计任务及工况分析

1.1设计任务

设计单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为24000N；滑台移动部件总质量为510kg；加、减速时间为0.2s；采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，；快进行程为200mm，工进行程为100mm，快进与快退速度相等，均为 3.5m／min，工进速度为 30～40mm／min。工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。

1.2 运动分析

工作循环为快进

1.3 负载分析

（1）工作负载

即轴向切削力FL=24000 N

(2)摩擦负载

1，静摩擦力

Ffs=UsG=0.2Ｘ510Ｘ10=1020 N

2，动摩擦力

Fld=UdG=0.1X510X10=510 N

(3)惯性负载

Fa=ma=510X3.5/12=149 N

1.4 运动时间

快进 L1/v1 = 3.4 s

工进 L2/v2 = 171.4 s

快退 （L1+L2）/v3= 5.1 s

S

F

工进 快退

V

1，工作循环图

快进

工进

快退

2，速度循环图

S

3,负载循环图

__________________________________________________

__________________________________________________

1.5液压缸在各阶段的负载和推力

因为液压缸受力还有密封阻力一般用机械效率来表示，所以设液压缸的机械效率n=0.9得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列

表1 液压缸在各工作阶段的负载和推力

工 况

启 动

加 速

快 进

工 进

反向启动

加 速

快 退

负载组成

F=Ffs液压缸负载F/N

液压缸推力F0=F/n/N

1020 1133.33

732.22

566.66

27233.33

1133.33

732.22

566.66

+Fa

+ FL

F=

F=

F=

F=F=F=FfdFfdFfd

659

510

24510

1020

659

510

FfsFfdFfd+Fa

根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-t和速度循环图V=t，如上图所示。

__________________________________________________

__________________________________________________

第二章 确定系统的主要参数

2.1 初液压缸工作压力

所设计的动力滑台在工进时负载最大，其他工况负载都不太高，参考表4.2，初选液压缸的工作压力P1=4Mpa

表4.2按负载选择工作压力

负载/

KN

工作压力/MPa

2.2 计算液压缸的尺寸

鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选单杆式差动液压缸（A12A2），快进时液压缸差动连接.

工进时为防止孔钻通时突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，查表选背压力P2=0.5Mpa

由P1A1-P2A2=F/n得：

<5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50

< 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5

F

n（P1-P2/2）

27233.33

0.9X（4-0.5/2）X106

A1= = =80.7X10-4 M2

4A1

4x80.7x10即活塞直径：

D= = = 0.102 m =102

mm

π

-3.14

圆整查表得： D = 100 mm 由A1=2A2 得：d =70.7 mm 查表取d =70 mm

由此可求得液压缸的实际有效面积：

A1=3.14X502X10-6=78.5X10-4 m2

A2=3.14X352x10-6=40.0X10-4 m2

__________________________________________________

__________________________________________________

2.3液压在各个阶段的压力.流量和功率值

回油腔

工

况

快进（差动）启动

P1=F0/(A1-A2)

qA1A21

计 算 公 式

负载

F（N）

压力流入流量qx10/m/s

33进油腔输入功压力率 P/kp2/MPa p1/MPa

w

1133.33

0.29 — 0.29 —

加速

PP1q

恒速

P1(F0A2P2)/A1732.22

566.66

0.19

0.14

—

0.2245

0.19

0.14

—

0.073

工进

qA12

PP1q

27233.33

0.5 0.0045 3.75 0.0166

快退启动

加速

恒速

P2=F0/A2

qA231133.33

0

732.22

566.66

0

0

—

—

0.23

0.48

0.38

0.34

—

—

0.079

PP1q

注;液压缸差动连接的压力损失不计

__________________________________________________

__________________________________________________

第三章 拟定系统原理图

3.1系统原理图如下

3.2 电磁阀动作表

1DT

快进

工进

快退

停止

__________________________________________________

3DT

2DT

1DT

2DT 3DT

+

+

-

-

-

-

+

-

-

+

+

-

__________________________________________________

1．快进：快进如图所示，按下启动按钮，电磁铁1DT通电，由泵输出地压力油经三位五通换向阀的左侧，这时的主油路为：

进油路：泵 →三位四通换向阀（1DT得电）→液压缸左腔。

回油路：液压缸右腔→二位三通换向阀→单向阀6→液压缸左腔。

2．工进：减速终了时，挡块还是压下，使3DT通电，这时油必须经调速阀才能会油箱，故进给量大小由调速阀调节，其主油路为：

进油路：泵 → 三位四通换向阀（1DT得电）→液压缸左腔。

回油路：液压缸右腔→二位三通换向阀→调速阀→油箱。

3．快退：滑台工进结束后，使电磁铁1DT断电，2DT通电，这时三位四通换向阀接通右位，系统其主油路为：

进油路：泵 → 三位四通换向阀→单向阀→二位三通换向阀→液压缸右腔。

回油路：液压缸左腔→→三位四通换向阀→油箱。

3.3 液压缸的工况图

p/MPa

t/s

q/（m.s）

t/s

P/kw

t/s

__________________________________________________

__________________________________________________

第四章 计算和选择液压器件

4.1 确定液压缸的型号及电动机功率

本设计所使用液压元件均为标准液压元件，只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可

（1）

计算液压泵的最大工作压力：液压缸整个工作循环中最大工作压力为3.75Mpa，由于该系统比较简单，所以取其总压力损失为0.4Mpa。所以液压泵的工作压力为;

Pp=(3.75+0.4)Mpa=4.15Mpa

（2） 计算最大流量：在整个工作循环过程中，液压泵应向液压缸提供的最大流量出现在快退工作阶段，为13.8 L/min，若整个回路中总的泄漏量按液压缸输入流量的10%计算，则液压油源所需提供的总流量为：

qP=13.8X1.1L/min=15.18L/min

(3)叶片泵的选择：根据泵的最大工作压力和最大流量查表选择：YB1—16型叶片泵

（4）电动机的选择：由于液压缸在快退时输入功率最大，取泵的总效率0.75p，则液压泵驱动电动机所需的功率为：0.079/0.75=0.105KW

通过查表选择电动机型号：Y132M1-6型电动机。

4.2确定其它元件及辅件

（1） 确定油管

在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数差别不大，根据表中2.3数值，当油液在压力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：D=13.2mm，取标准值15mm；d=11.5mm取标准值12mm。

因此与液压缸相连的两根油管可以按照标准选用外径15mm，内径12mm的无缝钢管或高压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。

（2）油箱的设计

油箱的主要用途是贮存油液，同时也起到散热的作用，参考相关文献及设计__________________________________________________

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资料，油箱的设计可先根据液压泵的额定流量按照经验计算方法计算油箱的体积，然后再根据散热要求对油箱的容积进行校核。

油箱中能够容纳的油液容积按JB/T7938—1999标准估算，取7时，求得其容积为V=7X16=112L。按JB/T7938—1999规定，取标准值V=160L。

(3) 确定阀类元件及辅件

根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表6所列。

表6 液压元件规格及型号

通过的序号 元件名称

最大流量q/L/min

1 单秆式活塞缸

2 二位三通电磁换向阀

3

4

5

调速阀

单向阀

三位四通换电磁向阀

6

7

8

9

溢流阀

叶片泵

滤油器

油箱

20

16

30

-

YF3-10L

YB1—16

XU—63×80-J

BEX-160

25

13

63

-

6.3

6.3

—

-

< 0.02

< 0.02

< 0.02

-

10

25

20

AXQF—E10B

AF3-Ea10B

DG03-2C

6

23

20

7

6.5

7

—

0.2

—

20 DN4-15mm 15 7 < 0.5

- HSG-01

规格

型号 额定流额定压额定压量qn/L/min

20 9

力Pn/MPa

降∆Pn/MPa

-

*注：此为电动机额定转速为960r/min时的流量。

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第五章 小结及参考文献

5.1，小结

通过对本课程设计我获益匪浅，刚开始真的不知道从哪里动手因为以前学过的知识也忘得差不多了。通过查资料才有了大致的思路，但要用到的知识还是挺多的像液压基本回路，快进与工进速度换接回路等。这些东西我真的忘了，这次逼着我再次找到以前的书慢慢的复习，幸好之前学的还好很快就回想起来.

但是自己很少独立设计过，当要自己独立设计是还是花了很多时间，没有我之前想象中的那么简单。

另外一个感触最深的是Word的应用，说实话这个之前我也花时间学习过，但到编辑图表和画图时真的忘了。就拿其中的画图来说吧，在这设计中我画了液压与气压传动图。当开始画时这些图形都是一些零散的，移动一下就乱了，通过网上查找才知道用组合命令就把所有的组合在一起从而形成一个整体。还有如何在这些图形旁边添加文字，后来才知道要用到文本框等等！总之这次Word我算是更加的了解，以后在遇到这些问题应该是小菜一碟了。

最后这次课程设计我感触最深的是以后再学习东西时不能只光学习一些理论知识，要带着某个项目或者课题来学习。这样学习的知识记得更牢固也更能体会到其中的乐趣。

5.2，参考文献

[1]左健民.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2004.

[2]章宏甲.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2001.

[3]许福玲. 液压与气压传动. 武汉：华中科技大学出版社，2001.

[4]液压系统设计简明手册.北京：机械工业出版社，2000.

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2024年2月26日发(作者：威凡雁)

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《液压与气压课程设计》报告

题 目

专 业

班 级

姓 名

学 号

动力滑台的液压控制

机械设计制造及其自动化

机制1011

石立志

2010116158

2013年 9 月 15 日

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目录

第一章 设计任务及工况分析………………………………………1

1.1 设计任务

1.2 工况分析

1.3 负载分析

第二章

第三章

第四章

第五章

1.4 运动时间

1.5液压缸在各阶段的负载和推力

确定系统的主要参数………………………………………4

2.1 初液压缸工作压力

2.2 计算液压缸的尺寸

2.3液压在各个阶段的压力.流量和功率值

拟定系统原理图……………………………………………6

3.1系统原理图

3.2电磁阀动作表

3.3 液压缸工况图

计算和选择液压器件………………………………………8

4.1 确定液压缸的型号及电动机功率

4.2确定其它元件及辅件

小结及参考文献……………………………………………10

5.1 小结

5.2 参考文献

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第一章 设计任务及工况分析

1.1设计任务

设计单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为24000N；滑台移动部件总质量为510kg；加、减速时间为0.2s；采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，；快进行程为200mm，工进行程为100mm，快进与快退速度相等，均为 3.5m／min，工进速度为 30～40mm／min。工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。

1.2 运动分析

工作循环为快进

1.3 负载分析

（1）工作负载

即轴向切削力FL=24000 N

(2)摩擦负载

1，静摩擦力

Ffs=UsG=0.2Ｘ510Ｘ10=1020 N

2，动摩擦力

Fld=UdG=0.1X510X10=510 N

(3)惯性负载

Fa=ma=510X3.5/12=149 N

1.4 运动时间

快进 L1/v1 = 3.4 s

工进 L2/v2 = 171.4 s

快退 （L1+L2）/v3= 5.1 s

S

F

工进 快退

V

1，工作循环图

快进

工进

快退

2，速度循环图

S

3,负载循环图

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1.5液压缸在各阶段的负载和推力

因为液压缸受力还有密封阻力一般用机械效率来表示，所以设液压缸的机械效率n=0.9得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列

表1 液压缸在各工作阶段的负载和推力

工 况

启 动

加 速

快 进

工 进

反向启动

加 速

快 退

负载组成

F=Ffs液压缸负载F/N

液压缸推力F0=F/n/N

1020 1133.33

732.22

566.66

27233.33

1133.33

732.22

566.66

+Fa

+ FL

F=

F=

F=

F=F=F=FfdFfdFfd

659

510

24510

1020

659

510

FfsFfdFfd+Fa

根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-t和速度循环图V=t，如上图所示。

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第二章 确定系统的主要参数

2.1 初液压缸工作压力

所设计的动力滑台在工进时负载最大，其他工况负载都不太高，参考表4.2，初选液压缸的工作压力P1=4Mpa

表4.2按负载选择工作压力

负载/

KN

工作压力/MPa

2.2 计算液压缸的尺寸

鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选单杆式差动液压缸（A12A2），快进时液压缸差动连接.

工进时为防止孔钻通时突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，查表选背压力P2=0.5Mpa

由P1A1-P2A2=F/n得：

<5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50

< 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5

F

n（P1-P2/2）

27233.33

0.9X（4-0.5/2）X106

A1= = =80.7X10-4 M2

4A1

4x80.7x10即活塞直径：

D= = = 0.102 m =102

mm

π

-3.14

圆整查表得： D = 100 mm 由A1=2A2 得：d =70.7 mm 查表取d =70 mm

由此可求得液压缸的实际有效面积：

A1=3.14X502X10-6=78.5X10-4 m2

A2=3.14X352x10-6=40.0X10-4 m2

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2.3液压在各个阶段的压力.流量和功率值

回油腔

工

况

快进（差动）启动

P1=F0/(A1-A2)

qA1A21

计 算 公 式

负载

F（N）

压力流入流量qx10/m/s

33进油腔输入功压力率 P/kp2/MPa p1/MPa

w

1133.33

0.29 — 0.29 —

加速

PP1q

恒速

P1(F0A2P2)/A1732.22

566.66

0.19

0.14

—

0.2245

0.19

0.14

—

0.073

工进

qA12

PP1q

27233.33

0.5 0.0045 3.75 0.0166

快退启动

加速

恒速

P2=F0/A2

qA231133.33

0

732.22

566.66

0

0

—

—

0.23

0.48

0.38

0.34

—

—

0.079

PP1q

注;液压缸差动连接的压力损失不计

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第三章 拟定系统原理图

3.1系统原理图如下

3.2 电磁阀动作表

1DT

快进

工进

快退

停止

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3DT

2DT

1DT

2DT 3DT

+

+

-

-

-

-

+

-

-

+

+

-

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1．快进：快进如图所示，按下启动按钮，电磁铁1DT通电，由泵输出地压力油经三位五通换向阀的左侧，这时的主油路为：

进油路：泵 →三位四通换向阀（1DT得电）→液压缸左腔。

回油路：液压缸右腔→二位三通换向阀→单向阀6→液压缸左腔。

2．工进：减速终了时，挡块还是压下，使3DT通电，这时油必须经调速阀才能会油箱，故进给量大小由调速阀调节，其主油路为：

进油路：泵 → 三位四通换向阀（1DT得电）→液压缸左腔。

回油路：液压缸右腔→二位三通换向阀→调速阀→油箱。

3．快退：滑台工进结束后，使电磁铁1DT断电，2DT通电，这时三位四通换向阀接通右位，系统其主油路为：

进油路：泵 → 三位四通换向阀→单向阀→二位三通换向阀→液压缸右腔。

回油路：液压缸左腔→→三位四通换向阀→油箱。

3.3 液压缸的工况图

p/MPa

t/s

q/（m.s）

t/s

P/kw

t/s

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第四章 计算和选择液压器件

4.1 确定液压缸的型号及电动机功率

本设计所使用液压元件均为标准液压元件，只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可

（1）

计算液压泵的最大工作压力：液压缸整个工作循环中最大工作压力为3.75Mpa，由于该系统比较简单，所以取其总压力损失为0.4Mpa。所以液压泵的工作压力为;

Pp=(3.75+0.4)Mpa=4.15Mpa

（2） 计算最大流量：在整个工作循环过程中，液压泵应向液压缸提供的最大流量出现在快退工作阶段，为13.8 L/min，若整个回路中总的泄漏量按液压缸输入流量的10%计算，则液压油源所需提供的总流量为：

qP=13.8X1.1L/min=15.18L/min

(3)叶片泵的选择：根据泵的最大工作压力和最大流量查表选择：YB1—16型叶片泵

（4）电动机的选择：由于液压缸在快退时输入功率最大，取泵的总效率0.75p，则液压泵驱动电动机所需的功率为：0.079/0.75=0.105KW

通过查表选择电动机型号：Y132M1-6型电动机。

4.2确定其它元件及辅件

（1） 确定油管

在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数差别不大，根据表中2.3数值，当油液在压力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：D=13.2mm，取标准值15mm；d=11.5mm取标准值12mm。

因此与液压缸相连的两根油管可以按照标准选用外径15mm，内径12mm的无缝钢管或高压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。

（2）油箱的设计

油箱的主要用途是贮存油液，同时也起到散热的作用，参考相关文献及设计__________________________________________________

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资料，油箱的设计可先根据液压泵的额定流量按照经验计算方法计算油箱的体积，然后再根据散热要求对油箱的容积进行校核。

油箱中能够容纳的油液容积按JB/T7938—1999标准估算，取7时，求得其容积为V=7X16=112L。按JB/T7938—1999规定，取标准值V=160L。

(3) 确定阀类元件及辅件

根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表6所列。

表6 液压元件规格及型号

通过的序号 元件名称

最大流量q/L/min

1 单秆式活塞缸

2 二位三通电磁换向阀

3

4

5

调速阀

单向阀

三位四通换电磁向阀

6

7

8

9

溢流阀

叶片泵

滤油器

油箱

20

16

30

-

YF3-10L

YB1—16

XU—63×80-J

BEX-160

25

13

63

-

6.3

6.3

—

-

< 0.02

< 0.02

< 0.02

-

10

25

20

AXQF—E10B

AF3-Ea10B

DG03-2C

6

23

20

7

6.5

7

—

0.2

—

20 DN4-15mm 15 7 < 0.5

- HSG-01

规格

型号 额定流额定压额定压量qn/L/min

20 9

力Pn/MPa

降∆Pn/MPa

-

*注：此为电动机额定转速为960r/min时的流量。

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第五章 小结及参考文献

5.1，小结

通过对本课程设计我获益匪浅，刚开始真的不知道从哪里动手因为以前学过的知识也忘得差不多了。通过查资料才有了大致的思路，但要用到的知识还是挺多的像液压基本回路，快进与工进速度换接回路等。这些东西我真的忘了，这次逼着我再次找到以前的书慢慢的复习，幸好之前学的还好很快就回想起来.

但是自己很少独立设计过，当要自己独立设计是还是花了很多时间，没有我之前想象中的那么简单。

另外一个感触最深的是Word的应用，说实话这个之前我也花时间学习过，但到编辑图表和画图时真的忘了。就拿其中的画图来说吧，在这设计中我画了液压与气压传动图。当开始画时这些图形都是一些零散的，移动一下就乱了，通过网上查找才知道用组合命令就把所有的组合在一起从而形成一个整体。还有如何在这些图形旁边添加文字，后来才知道要用到文本框等等！总之这次Word我算是更加的了解，以后在遇到这些问题应该是小菜一碟了。

最后这次课程设计我感触最深的是以后再学习东西时不能只光学习一些理论知识，要带着某个项目或者课题来学习。这样学习的知识记得更牢固也更能体会到其中的乐趣。

5.2，参考文献

[1]左健民.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2004.

[2]章宏甲.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2001.

[3]许福玲. 液压与气压传动. 武汉：华中科技大学出版社，2001.

[4]液压系统设计简明手册.北京：机械工业出版社，2000.

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