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設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
論文(設(shè)計(jì))題目
液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
機(jī)自 班
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
教研室(或外聘單位)
起止時(shí)間
20年2月29日至20年5月20日
畢業(yè)設(shè)計(jì) 任務(wù)、目的與基本要求：
1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)
（1） 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（2） 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2、目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是為了全面復(fù)習(xí)，綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的基本理論、基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后從事工程技術(shù)和科研工作奠定基礎(chǔ)。
3、具體要求
（1）通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)和課題調(diào)研，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、調(diào)研報(bào)告各1份；
（2）完成液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，繪制其液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)圖紙一套、液壓缸的設(shè)計(jì)（包括零件圖和裝配圖）。（說(shuō)明：1）二維圖最好用CAD；2）對(duì)其中活塞桿強(qiáng)度校核并用有限元軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析（選做）。
（3）在總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，要求字符數(shù)不少于1.5萬(wàn)字，中文摘要350字以內(nèi)，外文摘要與中文摘要對(duì)應(yīng)。文本的質(zhì)量符合畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)規(guī)范。
（4）完成英文專業(yè)文獻(xiàn)翻譯工作，英文字符在1.2萬(wàn)字符以上，要求譯文通順、達(dá)意 。
主要參考文獻(xiàn)與資料：
[1] 何存興．液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)(第二版) [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000
[2] 王明智, 王春行. 液壓傳動(dòng)概論[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
[3] 鄭洪生. 氣壓傳動(dòng)及控制[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
[4] 綦耀光，劉峰. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M]. 北京：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006.
[5] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：高等教育出版社，2001.
[6] 楊黎明. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)(修訂版)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.
[7] 液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012
[8]許福玲.液壓與氣壓傳動(dòng).武漢:華中科技大學(xué)出版社,2001.
[8]通過(guò)校園網(wǎng)維普中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)檢索液壓與氣動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)，清華大學(xué)學(xué)報(bào)、湖南大學(xué)學(xué)報(bào)等汽車(chē)設(shè)計(jì)方面的論文10篇以上。
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：
(1）畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段：（第1~2周）：課題調(diào)研及文獻(xiàn)檢索、完成英文翻譯。
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告階段：（第3～4周）：完成開(kāi)題報(bào)告。
（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段：（第5～12周）：
①完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。（第5～6周）
②繪制其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙一套、液壓缸的設(shè)計(jì)（包括零件圖和裝配圖）。并畫(huà)出原理圖。（第7～10周）
③完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)工作。（第11～12周）
（3） 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段：（第13～15周）
課
題
申
報(bào)
與
審
查
指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日
教研室主任（簽名）： 年 月 日
學(xué)院教學(xué)院長(zhǎng)（簽名）： 年 月 日
摘 要
如今，液壓傳動(dòng)是一門(mén)比較成熟的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)制造以及鍛壓等機(jī)械行業(yè)。而其在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用，高度集成化等各項(xiàng)要求方面的顯著優(yōu)勢(shì)使得這門(mén)技術(shù)有著更加廣闊的發(fā)展前景。
作為世界加工中心，我國(guó)機(jī)械工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)作用越來(lái)越明顯。液壓機(jī)技術(shù)水平的高低直接影響到國(guó)家機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平。擁有自主的液壓機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)是使國(guó)家機(jī)械工業(yè)能在世界競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要保證，對(duì)其展開(kāi)研究有重要的理論和實(shí)際意義。 本文完成了一款液壓機(jī)液壓原理圖的設(shè)計(jì)，并采用二維制圖軟件AutoCAD對(duì)其進(jìn)行研究。論文提出了液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)其實(shí)際工礦擬定了液壓原理圖，然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)完成液壓元件的選型和計(jì)算。最后利用AutoCAD軟件對(duì)液壓機(jī)液壓站、液壓缸及主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：液壓機(jī) ，液壓原理圖 ，液壓缸，液壓站
ABSTRACT
Nowadays, hydraulic transmission is a more mature technology, has been widely used in machinery manufacturing, engineering machinery, agricultural machinery, automobile and machinery industry, such as forging. And its in high pressure, high speed, high power, high efficiency, low noise, durable, highly integrated the requirements such as the significant advantage makes this technology has a more broad prospects for development.
As the world's processing center, the basic role in China machinery industry in the national economy is more and more obvious. Hydraulic press technology level directly affect the development level of national mechanical industry. With independent hydraulic press design technology is to make the national machinery industry to the important guarantee of our competition in the world, the case for research has important theoretical and practical significance. This paper has completed a small hydraulic press hydraulic principle diagram design, and USES the two-dimensional drawing software AutoCAD to study. Paper puts forward the technical parameters of the small hydraulic press, according to its actual mining hydraulic principle diagram is worked out, then according to the design parameters to complete the selection and calculation of hydraulic components. Finally using AutoCAD software for small hydraulic press hydraulic station, hydraulic cylinder and main parts design, completed the design of hydraulic press hydraulic system.
Key words: hydraulic press, hydraulic principle diagram, hydraulic cylinder, hydraulic station
目 錄
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 緒論 5
1.1前言 5
1.2 題目背景 5
1.3 研究意義 6
1.4 液壓技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究近況 6
1.5 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 7
1.5.1 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀 7
1.5.2 國(guó)外液壓機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 8
1.5.3 液壓機(jī)的總體發(fā)展趨勢(shì) 8
1.6 液壓機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 9
1.6.1 液壓機(jī)的工作原理 9
1.6.2 液壓機(jī)的特點(diǎn) 10
1.7 液壓機(jī)的分類(lèi) 11
1.8 本文主要研究的內(nèi)容 12
第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
2.1 液壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 13
2.2 工況分析 13
2.2.1負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 14
2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 15
2.3.1確定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 16
2.3.2 液壓源系統(tǒng) 16
2.3.3確定液壓系統(tǒng)圖 17
第3章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)計(jì)算 19
3.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 19
3.1.1 選系統(tǒng)工作壓力 19
3.1.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 19
3.1.3 液壓缸強(qiáng)度校核 20
3.1.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 22
3.2 液壓閥的選擇 25
3.2.1 液壓閥的作用 25
3.2.2 液壓閥的基本要求 25
3.2.3 液壓閥的選擇 25
3.3 液壓泵的選擇 26
3.4 電動(dòng)機(jī)功率的確定 27
3.5 液壓管件的確定 28
3.5.1 油管內(nèi)徑確定 28
3.5.2 管接頭 28
第4章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算 29
4.1壓力損失和調(diào)定壓力的確定 29
4.2 油液溫升的計(jì)算 31
4.3 散熱量的計(jì)算 32
第五章 液壓站的設(shè)計(jì) 33
5.1 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33
5.2 油箱附件的安裝 33
5.3 油箱的清潔控制 33
5.4 油箱的防銹 34
5.5 焊接工藝 34
5.6 液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
結(jié) 論 36
致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38
38
第1章 緒論
1.1前言
液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車(chē)、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。
液壓傳動(dòng)由于其具有傳動(dòng)功率大、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，使得其在各類(lèi)機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。
本文闡述了液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要對(duì)工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計(jì)算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法。主要通過(guò)查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對(duì)油箱進(jìn)行選擇，然后來(lái)計(jì)算液壓站的動(dòng)力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后在根據(jù)原理圖以及各項(xiàng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。
論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點(diǎn)從原理設(shè)計(jì)、即從各回路的功能分析與選擇入手，在選擇液壓元件，計(jì)算其性能好壞，最后在校核溫升等指標(biāo)。
1.2 題目背景
液壓傳動(dòng)產(chǎn)品等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的地位和作用十分重要。它的發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)品性能的提高。它不僅能最大限度滿足機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項(xiàng)目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項(xiàng)目和裝備可靠性的保證。所以說(shuō)液壓傳動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、尤其是工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的重要手段。
本課題主要是設(shè)計(jì)一個(gè)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)，而液壓機(jī)原理圖是組成液壓基本回路中最常見(jiàn)的，熟悉和掌握它的組成、工作原理以及應(yīng)用，是分析、設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)，能更好的掌握基本回路并且對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的方法和步驟有了初步的理解和應(yīng)用。
1.3 研究意義
通過(guò)對(duì)這個(gè)題目的原理圖的設(shè)計(jì)，可以讓我們熟悉液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序，了解并掌握液壓傳動(dòng)這門(mén)技術(shù)。通過(guò)液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，可以掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和基本方法?？傊ㄟ^(guò)本題目的設(shè)計(jì)，可以使我們四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實(shí)踐鍛煉。
1.4 液壓技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究近況
液壓技術(shù)近幾年發(fā)展的速度是非常迅猛的，尤其在電子技術(shù)微機(jī)控制日益發(fā)展的今天，液壓技術(shù)已迅速滲入到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域確切地說(shuō)，液壓是電子和機(jī)械技術(shù)之間的一種技術(shù)，把傳動(dòng)和控制結(jié)合起來(lái)是液壓技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國(guó)對(duì)液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視世界液壓元件的總銷(xiāo)售額為350億美元據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各主要國(guó)家液壓工業(yè)銷(xiāo)售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%～3.5%，而我國(guó)只占1%左右，這充分說(shuō)明我國(guó)液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來(lái)，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)，如：數(shù)控機(jī)床中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動(dòng)其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏維護(hù)性差等缺點(diǎn)為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是否取勝的關(guān)鍵。[1]
我國(guó)液壓產(chǎn)品有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的生產(chǎn)科研體系。尤其是近十年來(lái)基礎(chǔ)產(chǎn)品工業(yè)得到國(guó)家支持，裝備水平有所提高，目前已能生產(chǎn)品種規(guī)格齊全的產(chǎn)品，已能為汽車(chē)、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、塑機(jī)、冶金礦山、發(fā)電設(shè)備、石油化工、鐵路、船舶、港口、輕工、電子、醫(yī)藥以及國(guó)防工業(yè)提供品種基本齊全的產(chǎn)品。通過(guò)科研攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，在液壓伺服比例系統(tǒng)和元件等成果已用于生產(chǎn)。在產(chǎn)品CAD和CAT等方面已取得可喜的進(jìn)展，并得到廣泛應(yīng)用。并且在國(guó)內(nèi)建立了不少獨(dú)資、合資企業(yè)，在提高我國(guó)行業(yè)技術(shù)水平的同時(shí)，為主機(jī)提供了急需的高性能和高水平產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
雖然取得上述成果，但和目前國(guó)內(nèi)的需求和國(guó)外先進(jìn)水平相比還有較大差距。包括產(chǎn)品趨同化、構(gòu)成不合理，性能低、可靠性差，創(chuàng)新和自我開(kāi)發(fā)能力弱，自行設(shè)計(jì)水平低。
具體表現(xiàn)在產(chǎn)品水平、產(chǎn)品體系與市場(chǎng)需求存在較大的結(jié)構(gòu)性矛盾。中國(guó)的液壓市場(chǎng)很大，用戶對(duì)產(chǎn)品的要求各異，各種高品質(zhì)、高性能的液壓元件市場(chǎng)需求量很大。而大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)所能提供的產(chǎn)品,無(wú)論在檔次上還是種類(lèi)上，都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求。因此，在眾多低檔產(chǎn)品壓價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，不得不讓出一塊巨大的市場(chǎng)給國(guó)外產(chǎn)品。這表明，在市場(chǎng)豐富多樣的需求面前，國(guó)內(nèi)液壓行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品體系的結(jié)構(gòu)性過(guò)剩與結(jié)構(gòu)性短缺兩個(gè)矛盾同時(shí)并存；也表明我們?cè)诋a(chǎn)品的多樣性、層次分布性和市場(chǎng)適應(yīng)性等方面亟待調(diào)整和改善。企業(yè)在產(chǎn)品更新、裝備改造等方面的投入能力不足。目前，我國(guó)大部份氣動(dòng)企業(yè)缺乏對(duì)產(chǎn)品及裝備進(jìn)行較大更新改造的能力，在高技術(shù)產(chǎn)品及專用生產(chǎn)檢測(cè)裝備的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和投入能力上尤為缺乏，因而也限制了企業(yè)在高技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展上取得大的突破，對(duì)縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距帶來(lái)影響。當(dāng)然，投入資金只是個(gè)基礎(chǔ)條件 ，還必須有技術(shù)、人才等多方面的保障才行。
1.5 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.5.1 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀
我國(guó)金屬塑性成型設(shè)備經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)從只能生產(chǎn)單機(jī)（諸如各種普通、專用壓力機(jī)、液壓機(jī)、鍛錘）發(fā)展到能夠生產(chǎn)裝備機(jī)械化、半自動(dòng)化和自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線，大中型鍛壓機(jī)和具有各種特殊功能的先進(jìn)特種金屬塑性成型設(shè)備。在引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和合作生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，極大地提高了金屬塑性成型設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力和制造水平。近年來(lái)，隨著我國(guó)以汽車(chē)為龍頭的制造業(yè)的飛速發(fā)展，大大刺激了塑性加工的技術(shù)進(jìn)步，新興的金屬塑性成型裝備可確保通用產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。國(guó)產(chǎn)大型精密高效的成套設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、FMC、FMS等高新技術(shù)、高附加值的金屬塑性成型生產(chǎn)設(shè)備正在裝配著我國(guó)的制造業(yè)。到目前為止，國(guó)產(chǎn)金屬塑性成型設(shè)備產(chǎn)品已有一千多種。
1.5.2 國(guó)外液壓機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
美國(guó)、德國(guó)、日本的汽車(chē)工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其塑性加工技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界塑性加工技術(shù)及裝備向以下幾個(gè)方面發(fā)展：
1.金屬塑性成型設(shè)備及自動(dòng)化
（1）冷沖壓設(shè)備
①單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化；②大型多工位壓力機(jī)
（2）鍛造設(shè)備
2.高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高設(shè)備加工效率
在追求高速化加工的同時(shí)，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。
3.設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
具有現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)、互動(dòng)操作性、分散功能模塊、開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，是壓力機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化具有明顯的推動(dòng)作用。
4.注重環(huán)境保是當(dāng)今世界性的潮流
許多國(guó)外技術(shù)塑性成型設(shè)備愈來(lái)愈重視環(huán)保問(wèn)題，如在數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機(jī)上，工作臺(tái)普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機(jī)實(shí)現(xiàn)快速下降，慢速?zèng)_裁工件，快速回程，使振動(dòng)和噪聲大大降低。特別是歐洲市場(chǎng)，已基本貫徹ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)，金屬塑性成型設(shè)備必須通過(guò)CE認(rèn)證。
1.5.3 液壓機(jī)的總體發(fā)展趨勢(shì)
液壓機(jī)是材料成型設(shè)備中的重要一員，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，其發(fā)展趨勢(shì)也倍受關(guān)注。
20世紀(jì)60年代以后，金屬塑性成型設(shè)備改變了從19世紀(jì)開(kāi)始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。各種機(jī)械控制的、數(shù)字控制的和計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)鍛壓機(jī)械以及與之配套的操作機(jī)、機(jī)械手和工業(yè)機(jī)器人也相繼研制成功?，F(xiàn)代化的金屬塑性成型機(jī)械科產(chǎn)生精確制品，有良好的勞動(dòng)條件，對(duì)環(huán)境污染很小。
1.6 液壓機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.6.1 液壓機(jī)的工作原理
液壓機(jī)是根據(jù)帕斯卡原理制成的，它利用液體壓力來(lái)傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝要求。
液壓機(jī)的工作原理圖如圖1-1所示。兩個(gè)充滿工作液體具有柱塞（活塞）的封閉容腔由管道相連通，當(dāng)柱塞1作用有力P1時(shí)液體的壓強(qiáng)為
P=，為柱塞1的橫截面積。
圖 1-1 液壓機(jī)工作原理圖
1-小柱塞 2-大柱塞 3-工件
根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中液體壓力在各個(gè)方向上完全相等，壓強(qiáng)P將傳遞到容腔內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)，大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力P2，使工件3變形，且
P2= Pl (A2/A1) （1-1）
式中 A2--柱塞2的橫截面積
液壓機(jī)一般由本體（主機(jī)）及液壓系統(tǒng)兩部分組成。
圖 1-2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)圖
1-上橫梁 2-立柱 3-下橫梁 4-回程缸 5-工件
6-回程柱塞 7-活動(dòng)橫梁 8-工作柱塞 9-工作缸
液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示。它由上橫梁1，下橫梁3，四個(gè)立柱2和16個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉框架，框架承受全部工作載荷。
工作缸9固定在上橫梁1上，工作缸內(nèi)裝有工作柱塞8，它與活動(dòng)橫梁7相連接，活動(dòng)橫梁以四根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)橫梁下表面一般固定有上模，而下模則固定于下橫梁3的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸并作用于工作柱塞上時(shí)，產(chǎn)生了很大的作用力，推動(dòng)柱塞，活動(dòng)橫梁及上模向下運(yùn)動(dòng)，使工件5在上、下模之間產(chǎn)生塑性變形。回程缸4固定在上橫梁上，回程時(shí)，工作缸通過(guò)低壓液體，高壓液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)柱塞6及活動(dòng)橫梁向上運(yùn)動(dòng)，回到原始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。
1.6.2 液壓機(jī)的特點(diǎn)
與其他鍛壓設(shè)備相比，液壓機(jī)具有以下特點(diǎn)：
⑴基于液壓傳動(dòng)的原理，執(zhí)行元件（缸及柱塞或活塞）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間和較長(zhǎng)的工作行程，因此適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型或較長(zhǎng)較高的制件。
⑵在行程的任何位置均可產(chǎn)生壓力機(jī)額定的最大壓力?？梢栽谙罗D(zhuǎn)換點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間保壓，這對(duì)很多工藝是十分需要的。
⑶可以用簡(jiǎn)單的方法（各種閥）在一個(gè)工作循環(huán)中調(diào)壓或限壓，不易超載，模具容易得到保護(hù)。
⑷滑塊的總行程可以在一定范圍內(nèi)任意改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)換點(diǎn)可以根據(jù)壓力或行程位置來(lái)控制和改變。
⑸滑塊速度可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以適應(yīng)各種工藝對(duì)滑塊速度的不同要求。
⑹工作平穩(wěn)，撞擊、振動(dòng)和噪聲較小，對(duì)工人健康、廠房基礎(chǔ)、周?chē)h(huán)境及設(shè)備本身都有很大好處。
液壓機(jī)的缺點(diǎn)：
⑴用泵直接傳動(dòng)時(shí)，安裝功率比相應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)大。
⑵由于工作缸內(nèi)升壓及降壓都需要一段時(shí)間，閥的換向時(shí)間較長(zhǎng)以及空程速度不夠高，因此在快速性方面不如機(jī)械壓力機(jī)，故高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī)仍以機(jī)械壓力機(jī)為主。近年來(lái)液壓機(jī)在快速性方面已有不少改進(jìn)。
⑶由于液體具有可壓縮性，如卸載時(shí)瞬時(shí)釋放能量，會(huì)引起振動(dòng)（壓力機(jī)本體或系統(tǒng)），因此不太適合于沖裁、剪切等工藝。
⑷工作液體有一定使用壽命，到一定時(shí)間應(yīng)更換。
1.7 液壓機(jī)的分類(lèi)
液壓機(jī)一般有如下幾種分類(lèi)方法：
⑴按傳遞壓強(qiáng)的液體種類(lèi)分類(lèi) 可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類(lèi)；
水壓機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于模鍛和自由鍛工藝的大型和重型設(shè)備中。
⑵按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 可分為梁柱式（如三梁四柱式）、單臂式（C型）、框架式結(jié)構(gòu)等。
⑶按工藝用途分類(lèi) 可分為以下幾種：
①鍛造液壓機(jī) 用于自由鍛造、鋼錠開(kāi)坯以及有色與黑色金屬模鍛；
②沖壓液壓機(jī) 用于各種板材沖壓，其中有單動(dòng)、雙動(dòng)等結(jié)構(gòu)型式；
③一般用途液壓機(jī) 如各種萬(wàn)能式通用液壓機(jī)；
④校正壓裝液壓機(jī) 用于零件校形及裝配；
⑤層壓液壓機(jī) 用于膠合板、刨花板、纖維板、絕緣材料板等的壓制；
⑥擠壓液壓機(jī) 用于各種有色金屬和黑色金屬的線材、管材、棒材及型材擠壓；
⑦壓制液壓機(jī) 用于粉末冶金、塑料制品的壓制成型；
⑧打包、壓塊液壓機(jī) 用于將金屬切屑及廢料的壓塊與打包；
⑨手動(dòng)液壓機(jī) 一般為小型液壓機(jī)，用于試壓、壓裝等要求力量不大的手工工序。
⑩其他液壓機(jī)。
⑷按活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi) 可分為：
①上壓式液壓機(jī)；②正裝（下壓）式液壓機(jī)；③下拉式液壓機(jī)
⑸按傳動(dòng)形式分類(lèi) 可分為：
①泵直接傳動(dòng)液壓機(jī)；②泵-蓄能器傳動(dòng)液壓機(jī)。
1.8 本文主要研究的內(nèi)容
設(shè)計(jì)內(nèi)容有：
a.液壓系統(tǒng)的原理圖
(1)采用何種形式的供油方式。
(2)確定調(diào)速方案和速度換接方法。
(3)如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作。
(4)系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向等要求。
b.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件
(1)計(jì)算液壓缸的主要尺寸以及所需要的壓力和流量。
(2)計(jì)算液壓泵的工作壓力、流量和傳動(dòng)功率。
(3)選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和規(guī)格。
(4)選擇閥類(lèi)元件和輔助元件的規(guī)格。
第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 液壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快速空程下行-慢速加壓-保壓-快速回程-停止。快速往返速度為2m/min，加速度為0.02S加壓速度為30~250mm/min，壓制力為100000N，運(yùn)動(dòng)部件重量為15000N，快進(jìn)行程120mm，加壓行程40mm。靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)0.1。動(dòng)力滑臺(tái)可隨時(shí)在中途停止運(yùn)動(dòng)。
2.2 工況分析
1．工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：
2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力：
動(dòng)摩擦阻力：
3. 慣性負(fù)載
背壓負(fù)載（估算)：
自重：
4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：
其中： ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97。
表2.1： 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載
工況
負(fù)載組成
推力 F/
2.2.1負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制
負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖2-1所示：
圖2-1負(fù)載速度循環(huán)圖
2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖
在本設(shè)計(jì)中，液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類(lèi)?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁浚敵鰹橥屏退俣?。
液壓缸除了單個(gè)地使用外，還可以組合起來(lái)或和其它機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)特殊的功能。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表37.5-1
我們選擇活塞缸類(lèi)中的單桿活塞液壓缸，其特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)表2-2。
表2-2 運(yùn)用場(chǎng)合
名稱
特點(diǎn)
適用場(chǎng)合
單桿活塞液壓缸
有效工作面積大，雙向不對(duì)稱
往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)等
2.3.1確定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路
1）為了實(shí)現(xiàn)液壓缸的進(jìn)和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。
電磁換向閥的基本工作原理是通過(guò)電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動(dòng)方向。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除外）。若推動(dòng)故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動(dòng)。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓油路的換向、順序動(dòng)作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。
2）為了實(shí)現(xiàn)其工進(jìn)，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。
節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便、準(zhǔn)確。在小流量調(diào)節(jié)時(shí)，如通流截面相對(duì)于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的大小。
而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進(jìn)口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負(fù)載決定。所以當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，調(diào)速閥進(jìn)出口壓差將將減小。
調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。
因此，在本設(shè)計(jì)中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。
2.3.2 液壓源系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。在無(wú)其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。
為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。
油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們?cè)诒玫男】谘b上粗濾油器。（進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精濾油器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過(guò)濾器或其他型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。
2.3.3確定液壓系統(tǒng)圖
（1）考慮到液壓機(jī)工作時(shí)所需功率較大，固采用變量泵的容積調(diào)速方式。
（2）為了滿足速度的有極變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油，即在快速下降的時(shí)候，液壓泵以全流量供油。當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時(shí)，泵的流量減小，最后流量為0。
（3）當(dāng)液壓缸反向回程時(shí)，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用三位四通M型電磁換向閥和二位二通電磁換向閥控制。停機(jī)時(shí)三位四通換向閥處于中位，使液壓泵卸荷。
（4）為了防止壓力頭在工作過(guò)程中因自重而出現(xiàn)自動(dòng)下降的現(xiàn)象，在液壓缸有桿腔回路上設(shè)置一個(gè)單向閥。
（5）為了實(shí)現(xiàn)快速空程下行和慢速加壓，此液壓機(jī)液壓系統(tǒng)采用單向調(diào)速閥調(diào)速回路。
（6）為了使液壓缸下降過(guò)程中壓力頭由于自重使下降速度越來(lái)越快，在三位四通換向閥處于左位時(shí)，回油路口應(yīng)設(shè)置一個(gè)順序閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使速度失控。
（7）為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在液壓缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)方向上安裝了三個(gè)接近開(kāi)關(guān)，使液壓系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換工作狀態(tài)。
（8）為了使系統(tǒng)工作時(shí)壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個(gè)溢流閥，來(lái)調(diào)定系統(tǒng)壓力。
最重確定的液壓原理圖如下圖2-2所示。
圖3-2 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖
快進(jìn)油路 液壓泵1 → 電磁換向閥5（左位）→ 二位二通電磁閥8（左位） → 液壓油缸9上腔
工進(jìn)油路 液壓泵1 → 電磁換向閥5（左位）→ 單向調(diào)速閥7 → 液壓油缸9上腔
回油路 液壓油缸8下腔 → 單向順序閥6 → 電磁換向閥5（右位）→ 油箱
第3章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)計(jì)算
3.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算
3.1.1 選系統(tǒng)工作壓力
公稱力為的液壓機(jī)屬液壓機(jī)類(lèi)型，一般情況下，載荷不會(huì)太高。系統(tǒng)給定整個(gè)系統(tǒng)的最大壓力為13MPA，參考資料[2]表37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為10MPa。
3.1.2 液壓缸主要參數(shù)的確定
3.1.2.1 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的的問(wèn)題
液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問(wèn)題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意如下幾點(diǎn)：
1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。
2）考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問(wèn)題。
3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷(xiāo)定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)
置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。
4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。
3.1.2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定
鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力P1=8Mpa>7Mpa由參考文獻(xiàn)[1]表5-2推薦初定d=0.7D
取液壓缸=0.9 則此時(shí)活塞所受推力
N
由式 （3-1）
=0.018m2
（3-2）
=14.1cm
則d= 0.6·D =8.4cm
參考文獻(xiàn)[2]表37.5-8及表37.5-9對(duì)這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)
得： D =140mm
d =80 mm
由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：
cm2
cm2
3.1.3 液壓缸強(qiáng)度校核
液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。
?。阂簤焊撞牧蠟?5#鋼，無(wú)縫鋼管
活塞桿材料45#鋼
3.1.3.1 壁厚強(qiáng)度校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表37.7-64及表37.7-65選擇液壓缸外徑為194mm即液壓缸壁厚δ=27.5mm
對(duì)于本系統(tǒng)：
＜ 10 為厚壁
按壁筒計(jì)算：
（3-3）
式中，D為缸筒內(nèi)徑；Py為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力
Pn ≤ 16Mpa時(shí)，
取Py=1.5 Pn ；為缸筒材料的許用應(yīng)力，，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n = 5 。
所以:
Py=1.5×4=6 Mpa
（3-4）
式中 N/mm2
n = 5
則 N/m2
得
∴ mm＞
故缸體壁厚強(qiáng)度滿足。
3.1.3.2 液壓缸內(nèi)活塞桿直徑校核
活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核
（3-5）
式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力，
則 ：
mm ＜ d
故活塞桿強(qiáng)度滿足。
3.1.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計(jì)算
液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算：
（3-6）
式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)；K為螺紋擰緊系數(shù)；
K=1.12~1.5，取K=1.3；
MPa
則：
mm
取 ds=10 mm
3.1.4 液壓缸穩(wěn)定性校核
活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力F不能超過(guò)使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載Fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行：
（3-7）
式中，nk為安全系數(shù)，一般取nk = 2 ~ 4，這里取nk = 4。
當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí)
（3-8）
當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí)，且
= 20 ~ 120 時(shí)，則
（3-9）
式中，l為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ；為柔性系數(shù)；為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見(jiàn)表3-1；E為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼取E=2.06×1011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿橫截面積，f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值均見(jiàn)表3-2。
表3-1 液壓缸支承方式和末端系數(shù)ψ2的值
支承方式
支承說(shuō)明
末端系數(shù)ψ2
一端自由一端固定
1/4
兩端鉸接
1
一端鉸接一端固定
2
兩端固定
4
表3-2 f、a、ψ1的值
材料
f ×108 N/M2
ψ1
鑄鐵
5.6
80
鍛鐵
2.5
110
軟鋼
3.4
90
硬鋼
4.9
85
由此，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的可得：
N/M2 ；
（3-10）
而l＞125mm， 取l=175mm
＜
則活塞桿穩(wěn)定性按式：
進(jìn)行校核。
代入數(shù)據(jù)：
N
而 （3-11）
式中，F(xiàn)W為活塞所受最大推力
Pmax為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa 。
A1為液壓缸無(wú)活塞桿腔的截面積，A1 = 78.5 cm2
FW = 8×106×7.85×10-3 = 6.28×104 N
顯然，F(xiàn)W ＜
所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。
3.2 液壓閥的選擇
3.2.1 液壓閥的作用
液壓閥是用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類(lèi)。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動(dòng)方向。這就是說(shuō)，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類(lèi)型，它們之間還是保持著一些基本共同之點(diǎn)。例如：
1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥心動(dòng)作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。
2）在工作原理上，所有閥的開(kāi)口大小，閥進(jìn)、出口間的壓差以及流過(guò)閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。
3.2.2 液壓閥的基本要求
液壓系統(tǒng)中所用的液壓閥，應(yīng)滿足如下要求：
1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。
2）油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。
3）密封性能好。
4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。
3.2.3 液壓閥的選擇
1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。
控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。
2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。
本系統(tǒng)工作壓力在10MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表3-3。
表3-3 液壓機(jī)液壓閥名細(xì)表
名稱
選用規(guī)格
單向調(diào)速閥
AQF3-E10B
電磁溢流閥
YDF3-E10B-B
電磁換向閥
34DF30-E10B-D
電磁換向閥
22DF30-E10B-D
單向順序閥
AXF3-E10B
3.3 液壓泵的選擇
液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。
液壓泵的工作壓力是指泵實(shí)際工作時(shí)的壓力。液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過(guò)此值就是過(guò)載。液壓泵的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量，亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出的流量。
（1）液壓泵工作壓力的確定
（3-12）
P1是液壓缸的工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)：
MPa
是泵到液壓缸間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見(jiàn)，從泵到液壓缸之間串接有一個(gè)單向調(diào)節(jié)器速閥和一個(gè)電磁換向閥，取= 0.6MPa
液壓泵工作壓力為：
PP =12MPa
(2) 液壓泵流量的確定
（3-13）
由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退工況，m3/s，泄漏系數(shù) K = 1.2，
求得液壓泵流量:
m2/s (37.8 L/mm)
選用YB1-40 型葉片泵。
葉片泵是在一個(gè)泵體內(nèi)安裝兩個(gè)雙作用葉片泵，用同一個(gè)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。安裝大小不同的單泵，可以得到兩種大小不同的流量，以適應(yīng)液壓系統(tǒng)各種不同速度的要求。雙作用葉片泵的工作原理是泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤(pán)和端蓋等件所組成。定子的內(nèi)表雙作用葉片泵的工作原理：面是由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線八個(gè)組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤(pán)、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個(gè)個(gè)密封的工作腔。在轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開(kāi)。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)密封工作腔完成吸油和壓油動(dòng)作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。
3.4 電動(dòng)機(jī)功率的確定
注射機(jī)在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，按較大功率段來(lái)確定電動(dòng)機(jī)功率。
由前面的計(jì)算已知泵的供油壓力應(yīng)為 PP = 5MPa，取泵的總效率
ηP = 0.65，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為
（3-14）
KW
驗(yàn)算其他工況時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率均小于此值。查產(chǎn)品樣本，選用5.5KW 的電動(dòng)機(jī)。
3.5 液壓管件的確定
3.5.1 油管內(nèi)徑確定
由于本系統(tǒng)并未對(duì)油管內(nèi)油液的流速作出規(guī)定，因此在整個(gè)系統(tǒng)中只需保證各處的流量滿足要求即可。初定泵吸油管處流速為1m/s，則由式 計(jì)算得d = 10mm，由于油管的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過(guò)小，以免使管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失增加或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響正常工作。在強(qiáng)度保證的情況下，管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數(shù)目，有助于解決系統(tǒng)泄漏問(wèn)題?？紤]到與各液壓閥的連接，也為了盡量減少管路中油壓的損失，故統(tǒng)一取油管內(nèi)徑為12mm。
3.5.2 管接頭
管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式連接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各項(xiàng)條件。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對(duì)管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設(shè)計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、清洗、組裝等）都要慎審從事，以免影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。
第4章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算
4.1壓力損失和調(diào)定壓力的確定
（1）進(jìn)油管中的壓力損失
由上述計(jì)算可知，工進(jìn)時(shí)油液流動(dòng)速度較小，通過(guò)的流量為1.24L/min,主要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計(jì)?？爝M(jìn)時(shí)液壓桿的速度=5.6m/min，此時(shí)油液在進(jìn)油管的速度
V==4.34m/s
1）沿程壓力損失：
沿程壓力損失首先要判斷管中的流動(dòng)狀態(tài)，此系統(tǒng)采用N32號(hào)液壓油，室溫為20度時(shí)，所以有
=954.8<2320
油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)
=0.079，若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為4m，油液的密度為=900，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為
=0.122MPa.
2）局部壓力損失：
局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過(guò)液壓閥的局部壓力損失，由于管道安裝和管接頭的壓力損失一般取沿程壓力損失的10%，而通過(guò)液壓閥的局部壓力損失則與通過(guò)閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失分別為，則當(dāng)通過(guò)閥的流量為q時(shí)的閥的壓力損失，由算得=0.19MPa小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。
則進(jìn)油路上的壓力總損失為：＝0.122+0.0122+0.19＝0.3242MPa
（2）回油管路上的壓力損失：
快進(jìn)時(shí)回油路上的流量＝50.47L/min，則回油管路中的速度
v==1.2m/s，
由此可以計(jì)算出
=360<2320，
油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)
＝0.208,
所以回油路上的沿程壓力損失為
＝0.02MPa。
而通過(guò)液壓閥的局部壓力損失：＝0.05MPa
則回油路上的壓力總損失為：＝0.02+0.002+0.05=0.072MPa
由上面的計(jì)算所得求出總的壓力損失：
=0.36MPa
這與估算值相符。
4.2 油液溫升的計(jì)算
在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時(shí)間相差不大，所以，系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升可用一個(gè)循環(huán)的情況來(lái)計(jì)算。
（1）快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量
快進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為：＝374W
泵的輸出功率為：=524W
因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為:
=150W
（2） 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量
快退時(shí)液壓缸的有效功率為：=374W
泵的輸出功率為：==485W
快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：=111W
（3）壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量
壓制時(shí)液壓缸的有效功率為：=378W
泵的輸出功率==481W
因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：=103W
總的發(fā)熱量為:H=150+111+103=364W
則求出油液溫升近似值為：
=6.7
溫升沒(méi)有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。
4.3 散熱量的計(jì)算
當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時(shí)，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱來(lái)考慮。這時(shí)油箱散熱面積A的計(jì)算公式為
式中 A—油箱的散熱面積（）
H—油箱需要的散熱功率（W）
—油溫（一般以考慮）與周?chē)h(huán)境溫度的溫差
K—散熱系數(shù)。與油箱周?chē)L(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時(shí)K=8～9，良好時(shí)K=15～17.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí)K=20～23；強(qiáng)迫水冷時(shí)K=110～175。
這里取自然良好的通風(fēng)散熱，所以油箱散熱面積A為：
＝3.2
第五章 液壓站的設(shè)計(jì)
5.1 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）油箱的長(zhǎng)、寬、高是根據(jù)油箱的有效工作面積來(lái)確定的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱及熱平衡原則來(lái)計(jì)算。
2）油箱隔板布置將回油區(qū)和吸油區(qū)隔開(kāi)，防止回油被直接吸入，有利于散熱，雜志沉淀和氣泡逸出。隔板的高度為油面高度的2/3~3/4。
3)油箱采樣鋼板焊接而成，選用鋼板厚度8，為提高油箱的強(qiáng)度，以防止其發(fā)生變形，油箱的骨架有標(biāo)準(zhǔn)的角鋼焊接而成。
4)為使進(jìn)油口于回油口盡可能遠(yuǎn)，將回油濾油器裝在油箱左上側(cè)，將進(jìn)油口連接法蘭設(shè)置在油箱右前側(cè)，中間焊接隔板高500來(lái)增加油液的行程，隔板底部切割45°的三角形孔，便于清洗油箱時(shí)兩側(cè)的油液沉淀物流至放油口排出。
5.2 油箱附件的安裝
在油箱上安裝有進(jìn)油管路、集成塊、回油濾油器、空氣濾清器、冷卻器、液位液溫計(jì)、液位發(fā)訊計(jì)、電接點(diǎn)溫度計(jì)、加熱器等零部件，故油箱上應(yīng)該有安裝上述部件的安裝法蘭或安裝螺紋孔。法蘭可選用標(biāo)準(zhǔn)件，也可以根據(jù)實(shí)際情況自行加工，安裝法蘭選用45號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)，以焊接的方式安裝在油箱上。本系統(tǒng)所用的法蘭全部根據(jù)實(shí)際情況加工
5.3 油箱的清潔控制
為了防止液壓油被污染液油箱應(yīng)制成完全密封的，在結(jié)構(gòu)上和安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
A.不要將配管簡(jiǎn)單的插入油箱，這樣雜質(zhì)和水分等便會(huì)從其周?chē)拈g隙侵入。同時(shí)應(yīng)盡量避免將液壓泵及馬達(dá)直接裝在油箱的頂部，這樣減少了振動(dòng)對(duì)油箱的破壞影響。
B.在接合面上需安裝密封填料、密封圈和密封墊圈等，以保證可靠的氣密性。
C.為保證液壓油箱通大氣并凈化進(jìn)入油箱內(nèi)的空氣，須配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設(shè)計(jì)成既能過(guò)濾空氣，又能過(guò)濾向油箱內(nèi)添加的液壓油的結(jié)構(gòu)。
D.裝配前，油箱內(nèi)壁必須清洗干凈?？衫么_經(jīng)試驗(yàn)成功的，適合于清洗液壓系統(tǒng)的清潔劑。擦洗油箱內(nèi)壁時(shí)，不可用棉紗或棉質(zhì)纖維布料，可用白綢布或吸油泡沫海棉，輕輕按擦，當(dāng)擦干后還見(jiàn)有小污垢，可用浸有石油醚或濕面粉團(tuán)輕輕按吸，直到目視在白綢布或濕棉團(tuán)上無(wú)污物為止。
凡要裝入油箱內(nèi)壁的零部件、部件必須清洗干凈。油箱內(nèi)腔的零、部件裝配完畢后，必須立即加蓋。
5.4 油箱的防銹
油箱內(nèi)壁表面須用酸洗磷化法清洗、除銹或用噴丸處理除銹。油箱內(nèi)壁表面應(yīng)涂耐油的涂料，如鋅粉、過(guò)濾乙烯涂料、R0-1耐油涂料，或確經(jīng)試驗(yàn)成功的其他耐油涂料。油箱在裝配前，內(nèi)壁涂料必須確認(rèn)牢固，外壁可先涂一層底漆，待裝配完再涂一層底漆和二層面漆。
5.5 焊接工藝
油箱焊接前，焊接處先加工出坡口。焊接時(shí)，板間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目p隙。焊接前，必須清除板材焊接部位及周?chē)难趸瘜雍丸F銹。箱壁、箱蓋焊縫的內(nèi)外壁都必須滿焊，所有焊接在油箱上的法蘭，其外壁必須滿焊，或凸出0.4mm以上的焊材。
油箱焊接完畢后，油箱內(nèi)側(cè)焊縫必須用噴丸或打磨或刷凈，達(dá)到焊縫表面光潔，無(wú)任何焊渣、毛刺。油箱內(nèi)外壁的毛刺和飛濺物必須全部清除
5.6 液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓泵組是指液壓泵及驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器及傳動(dòng)底座組件。液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
1．液壓泵組的布置方式
可根據(jù)主機(jī)的結(jié)構(gòu)布局、工況特點(diǎn)、使用要求及安裝空間的大小，合理確定液壓泵組的布置方式
2．液壓泵組的連接
確定液壓泵與原動(dòng)機(jī)的軸間連接和安裝方式首先考慮的問(wèn)題是：液壓泵軸的徑向和軸向負(fù)載的消除或防止。由于本設(shè)計(jì)中泵軸在結(jié)構(gòu)上不能承受額外的徑向和軸向載荷，所以液壓泵最好由原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)，并使泵軸與驅(qū)動(dòng)軸之間嚴(yán)格對(duì)中，軸線的同軸度誤差不大于0.08mm.
原動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器.例如GB-5272-1985中規(guī)定的梅花形彈性聯(lián)軸器,具有彈性、耐磨性、緩沖性及耐油性較高，制造容易，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
3．液壓泵組的安裝方式
本設(shè)計(jì)中采用鐘形罩立式安裝，通過(guò)液壓泵上的軸端法蘭實(shí)現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶發(fā)蘭的立式電動(dòng)機(jī)連接，依靠鐘形罩上的止口保證液壓泵與電動(dòng)機(jī)的同軸度。此種方式安裝和拆卸均較方便。
4．液壓泵的安裝姿態(tài)
應(yīng)使液壓泵的殼體泄油口朝上，以保證工作時(shí)泵殼體中始終充滿油液。泵的軸伸和聯(lián)軸器等外露的旋轉(zhuǎn)部分，應(yīng)該設(shè)有可拆裝的防護(hù)罩以保證安全。泵的下方應(yīng)設(shè)置滴油盤(pán)，以免檢修時(shí)油液流到地面上。
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)為液壓機(jī)，可廣泛用于塑性材料的壓制加工工藝，如壓制、沖裁、彎曲、翻邊、薄板拉伸等；也可用于校正、砂輪成型、金屬零件的冷擠成型等工藝。通過(guò)本設(shè)計(jì)者對(duì)該機(jī)所進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，得出如下結(jié)論：
1.根據(jù)本文對(duì)工作缸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算及校核，其結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)要求；此外還對(duì)上橫梁強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算，其強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。
2.本液壓機(jī)采用活塞式液壓缸，因?yàn)榛钊揭簤焊卓梢詢蓚€(gè)方向作用，即能完成工作行程，又可實(shí)現(xiàn)回程，因此簡(jiǎn)化了液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)，使液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，零件減少，所需安裝空間小。
致 謝
在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)借此機(jī)會(huì)，向所有關(guān)心、支持我的老師、同學(xué)和朋友致以最誠(chéng)摯的謝意！
首先，忠心感謝我的指導(dǎo)教師XXX老師。X老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)緊的治學(xué)態(tài)度、敏銳的洞察力和獨(dú)到的見(jiàn)解使我受益非淺，并對(duì)論文工作的完成產(chǎn)生了直接的影響。X老師在學(xué)術(shù)上孜孜以求、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度以及生活上平易近人的作風(fēng)都讓我受益終身。值此論文將結(jié)束之際，特向X老師致以崇高的敬意。
此外還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中互幫互助，使我的CAD操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能。
大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號(hào)，在上海電機(jī)學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂(lè)地成長(zhǎng)，我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記可親可敬的老師和互幫互助的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。
最后，衷心感謝在百忙中抽出寶貴時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行評(píng)審的各位專家。
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