數(shù)控車床尾座頂緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

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1、目錄 引 言 第一章 數(shù)控車床尾座頂緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及方案論證 1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及課題來源 1.2 液壓系統(tǒng)的負載分析 1.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算要求 1.4 機床液壓系統(tǒng)選型 第二章 執(zhí)行元件的工作參數(shù)的確定 2.1確定液壓缸的參數(shù)計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.2液壓缸在工作過程中各階段的負載為 2.3初選液壓缸的工作壓力 2.4 液壓缸的壁厚 2.5缸底厚度計算 2.6確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 2.7液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 第三章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計 3.1液壓控制裝置的總體設(shè)計 3.2通道體設(shè)計的技術(shù)要求 3.3

2、通道體設(shè)計 3.4液壓閥的選擇 第四章 液壓站的設(shè)計 4.1液壓油箱的設(shè)計 第五章 液壓系統(tǒng)的驗算 結(jié) 論 致　謝 參考文獻 引 言 液壓傳動相對機械傳動來說是一門新興技術(shù)，但卻是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。雖然從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀末英國制造出世界上第一臺水壓機算起，已有幾百年歷史，但液壓傳動在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展卻是20世紀中期以后的事情。 近代液壓傳動是由19世紀崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早實踐成功的液壓傳動裝置是第二次世界大戰(zhàn)中應(yīng)用于艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器，戰(zhàn)后才在民

3、用工業(yè)，尤其在機床上得到廣泛的應(yīng)用。20世紀60年代以后，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。至今，由于油缸內(nèi)的油液具有作用力大，動作的反應(yīng)速度快、精度高，而且便于自動化操作的特點，使得采用液壓傳動技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)的重要標志之一。如發(fā)達國家生產(chǎn)的95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動技術(shù)。由此可見，液壓傳動技術(shù)在自動化程度越來越高的今天越來越受人青睞，而且掌握液壓傳動技術(shù)是何等的重要。 本次設(shè)計中在充分借鑒前

4、人經(jīng)驗的同時，融入了在大學三年里學習到的液壓傳動及機械方面的知識，以及本人的一些創(chuàng)新，將工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的 數(shù)控車床尾座頂緊裝置進行設(shè)計研究與制造，從而加深自己對液壓裝置的學習和認識，從而使自己能夠?qū)σ郧八鶎W的液壓知識進行深化與運用。由常見的機械裝置改裝成由液壓動力驅(qū)動的液壓傳動裝置。其工作原理是：尾座頂緊，通過液壓油在油缸上下腔的施壓與排放，推動活塞桿在油缸中伸縮，使其對系統(tǒng)實施推力或拉力，完成尾座頂緊。 這樣設(shè)計的優(yōu)點是，一方面，數(shù)控機床的液壓油為柔性工作介質(zhì)，比機械傳動時產(chǎn)生的振動要少的多，有利于數(shù)控機床的平穩(wěn)運行。另一方面，由于液壓系統(tǒng)采用的行程檢測裝置測量準確，可更加真實地反映

5、數(shù)控機床尾座頂緊的自動化控制。 其意義是,將液壓系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控車床，使其與數(shù)控NC技術(shù)完美結(jié)合，從而實現(xiàn)了先進技術(shù)的推廣，并且完成了機床動作由手動完成向半自動乃至全自動的推進，大大提高了數(shù)控車床的自動化程度，大大提高了勞動生產(chǎn)效率，為解放勞動力發(fā)展生產(chǎn)力邁出了重要的一步。 本次設(shè)計的目的，畢業(yè)設(shè)計是對大學生活中從事機械及液壓知識學習的一個總結(jié)，也是提高我們大學生綜合運用所學知識和技能解決問題能力的一個重要環(huán)節(jié)，更是對大學階段所學關(guān)于機械及液壓知識和實際動手能力的一個考察。通過這次考察，不但可以提高我們的綜合訓練設(shè)計能力、科研能力，其中包括實際動手能力、查閱文獻能力，撰寫論文能力，以及pro

6、e和cad軟件的使用來進行圖形的測繪與仿真，編程及加工等。還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機會，并且使我在以下幾個方面得到訓練： 1、了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，培養(yǎng)運用所學理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。 2、掌握液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟，熟悉設(shè)計的有關(guān)技術(shù)文件，規(guī)范設(shè)計手冊及相關(guān)元件的國家標準。 3、根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，進行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬定出液壓系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計計算。 針對大學中所學的機械及液壓方面的知識，我選擇這個課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計，并進行了大量的實地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)，

7、基于所學的知識，從簡單入手，循序漸進，逐步掌握設(shè)計的一般方法和步驟，讓我把知識掌握的更加牢固，并把所學的知識融成一個體系，以適應(yīng)將來實際工作的需要。由于初次設(shè)計，所學知識又存在大量局限，實際經(jīng)驗也存在著大量的不足，因此對一些問題可能考慮不周，致使設(shè)計中難免會存在有某些缺點和錯誤，懇請各位老師批評指正。 第一章 數(shù)控車床尾座頂緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及方案論證 1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及課題來源 隨著中國經(jīng)的快速發(fā)展，工業(yè)也有了長足的進步，各行各業(yè)都離不了工業(yè)發(fā)展的支撐，液壓控制技術(shù)是一項新興的具有革命性的技術(shù)，它不斷改變著工業(yè)發(fā)展的格局

8、，不論是美國還是世界上其他國家近代的發(fā)展，機器設(shè)備的革新都離不開液壓設(shè)備的發(fā)展，他們近代設(shè)備改進與應(yīng)用都在不斷加入液壓裝置，不論是數(shù)控機床還是工業(yè)機器人，他們在研發(fā)與改進上都往里注入液壓裝置。 我們在學校學習了很多液壓方面的知識，但是多是紙上談兵，只是說進入工廠后會對液壓設(shè)備有所了解罷了，在深入研究與制造設(shè)計方面上非常不足，所以我借這次西南科技大學自考畢業(yè)設(shè)計這次機會，進行一次液壓裝置方面的設(shè)計，從而對自己液壓方面的知識進行一次提高。 我所選的課題是數(shù)控車床尾座液壓裝置的設(shè)計，設(shè)計要求要實現(xiàn)“快進——工進——停留——快退——停止” 。 快進 工進 停留 快退 停止

9、 圖1 設(shè)計步驟如下： 1. 快進 按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，電液換向閥4左轉(zhuǎn)接入系統(tǒng)，順序閥13因系統(tǒng)壓力而處于關(guān)閉狀態(tài)，變量泵2則輸出較大流量，這時液壓缸5兩腔連通，實現(xiàn)差動快進，其油路如下。 進油路：過濾器1——泵2——單向閥3——換向閥4——行程閥6——液壓缸5左腔。 回油路：液壓缸5右腔——換向閥4——單向閥12——行程閥6——液壓缸5左腔。 2. 工進 當滑臺快進終了時，擋塊壓下行程閥6，切斷快速運動進油路，電磁鐵1YA繼續(xù)通電，閥4仍以左位接入系統(tǒng)。這時液壓油

10、只能經(jīng)調(diào)速閥11和二位二通換向閥9進入液壓缸5左腔。由于工進時系統(tǒng)壓力升高，變量泵2便自動減小其輸出流量，順序閥13此時打開，單向閥12關(guān)閉，液壓缸5右腔的回油最終經(jīng)背壓閥14流回油箱，這樣就使滑臺轉(zhuǎn)為第一次工作進給運動。進給量的大小由閥11調(diào)節(jié)，其油路為： 進油路：過濾器1——泵2——閥3——閥4——閥11——閥9——液壓缸5左腔。 回油路：液壓缸5右腔——閥4——閥13——閥14——油箱 3．死擋塊停留 滑臺完成工作進給后，碰上死擋塊即停留下來。這時液壓缸5左腔的壓力升高，使壓力繼電器8動作，發(fā)出電信號給時間繼電器，停留時間由時間繼電器調(diào)定。設(shè)置死擋塊可以提高滑臺加工進給的位

11、置精度。 4. 快速退回 滑臺停留時間結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵1YA、3YA斷電，2YA通電這時閥4右位接入系統(tǒng)。因滑臺返回時負載小，系統(tǒng)壓力低，變量泵2輸出流量又自動回復到最大，滑臺快速退回，其油路為: 進油路：過濾器1——泵2——閥3——閥4——液壓缸5右腔。 回油路：液壓缸5左腔——閥7——閥4——油箱。 6. 原位停止 滑臺快速退回原位，擋塊壓下原位行程開關(guān)，發(fā)出信號，使電磁鐵2YA斷電，至此全部電磁鐵全部斷電，閥4處于中位，液壓缸兩腔油路均被切斷，滑臺原位停止。這時變量泵2出口壓力升高，輸出液量減到最小，其輸出功率接近零。 表一 + — —

12、+ — + + — + — + — — — — 原位停止 快退 死擋塊停留 工進 快進 1YA 2YA 3YA 電磁鐵 行程閥 — + + — 磁閥 動作 電磁閥和行程閥動作順序表 圖2 液壓系統(tǒng)原理圖 1.過濾器 2.變量閥 3.7.12. 單向閥 4.9 換向閥 5.液壓缸 6.行程閥 8.壓力繼電器 10.11.調(diào)速閥 13.順序閥 14.背壓閥

13、 1.2 液壓系統(tǒng)的負載分析 根據(jù)對液壓動力滑頭的運動分析，液壓缸的負載可分為慣性負載、彈性負載、粘性負載、各種摩擦負載（如靜摩擦、動摩擦等）以及其它不隨時間、位置等參數(shù)變化的恒值負載等。但主要的負載有：（1）啟動時的靜摩擦負載；（2）向前卡緊工進時的工作負載；（3）工作進給時的最大切削力；（4）后退時的動摩擦負載。這些負載都是單向負載，是與運動方向相反的正值負載，近似為恒定的負載，并且負載力的方向與液壓缸活塞軸線重合。 液壓頂尖的主要作用是在加工工件時限制工件兩個自由度，以卡緊工件，保證加工的順利完成。 此次我自行設(shè)計的液壓頂尖還具備如以前老式車床的鉆削能力，因此在運動方

14、式上增加了工作進給。 1.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算要求 1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求是進行每項程序設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進行進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。 （1）機床的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； （2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此關(guān)系如何； （3）液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度； （4）各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； （5）對調(diào)整范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； （6）自動化程度、操作控制方式的要求； （7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；

15、 （8）對效率、成本等方面的要求。 2、各個液壓傳動裝置的設(shè)計要求為： （1）滑臺的進給速度范圍：快進快退速度范圍為4.5m/min(0.075m/s) 工作進給速度應(yīng)該能在20—120m/min(0.0003—0.002m/s)。 （2）液壓尾座設(shè)計要求:最高壓力5 MPa，換擋時間t=6s，尾座活塞桿最大行程L=280mm。 （3）運動部件自重25Kg,起動換向時間△t=0.05s，采用水平放置導軌，靜摩察系數(shù)fs=0.2動摩擦系數(shù)fd=0.1，摩擦因數(shù)ηm=0.9。 （4）液壓系統(tǒng)壓力（0.2～4.5MPa），預計液壓系統(tǒng)使用流量：23L/min。 液壓系統(tǒng)作為數(shù)控

16、機床的傳動裝置， 應(yīng)采用結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備外形尺寸小，能遠距離傳遞大能量；能承受較大的載荷；沒有復雜的傳動機構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證安全，動作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡單；過載保護簡單可靠。 1.4 機床液壓系統(tǒng)選型 1、液壓回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，本液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件（即液壓缸）的排油回油箱，工作介質(zhì)油液經(jīng)過冷卻、沉淀后再進入液壓泵的進口，再進行循環(huán)工作。 2、液壓油液的選擇 由于本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)為普通液壓系統(tǒng)，因此選用礦油型液壓油作為工作介質(zhì)。又根據(jù)室內(nèi)的工作狀況，及北方冬夏工作溫度變化較大的特點，冬季選用N32#液壓油,夏季選用N46#液壓油，通過液位計Y

17、WZ-80T可觀察油位和油溫。液壓油需半年更換一次,并清理油箱。 3、執(zhí)行元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的運動分析，本設(shè)計中要實現(xiàn)的運動均為直線運動，故可采用活塞液壓缸或柱塞液壓缸。又因為只要求一個方向工作，反向退回，故采用單活塞桿液壓缸，并且由于負載力與活塞桿軸線重合，故不必采用柱塞缸。 4、液壓泵的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，該系統(tǒng)最高壓力p=4.5Mpa，故可以采用雙作用葉片泵或齒輪泵。 第二章 執(zhí)行元件的工作參數(shù)的確定 2.1確定液壓缸的參數(shù)計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓尾座液壓缸：外作用力R=800kg，最大工作壓力p=4MPa; 液壓缸負載F，其受力分析如圖3，查文獻[2]表20

18、-2-15中公式 F= （1） 式中 R——液壓缸外作用力 ——液壓缸總效率 查參考文獻[2]表20-6-3及參考文獻[1]中的經(jīng)驗公式，在額定壓力下的液壓缸，總效率為η=0.9-0.95 ，取η=0.93，變檔階段液壓缸所受外作用力F=800kg，代入公式（1）得： F= ==860kg 計算油缸面積A===0.002107=2107 圖3 液壓缸受力分析圖 F-負載力 -摩擦力 v-速度 D-液壓缸直徑 d-活塞桿直徑 -液壓油進口

19、-液壓油出口 計算液壓缸直徑D= =51.8mm,可圓整為D=80mm,活塞桿直徑d=0.5D=40mm。 有桿腔有效作用面積A2=21.5 無桿腔有效作用面積A1=62.5 計算所需流量Q 油缸無桿腔充滿油液時油缸容積 V= = =50.2428 =1.407 因為頂緊時間為300/50=6秒,也就是油缸的無桿腔充滿油液需要6秒,因此計算流量Q Q=V60/6 =1.40760/6 =14.07L/min 根據(jù)壓力和流量可選擇流量為23L/min,壓力調(diào)整范圍為0.8～5Mpa的液壓泵即可滿足要求。 2.2液壓缸在工作過程中各階段的負載為： 啟動加速階段

20、 快速或快退階段 工進階段 2.3 初選液壓缸的工作壓力 參考同類機床頂尖的工作壓力選取液壓缸的工作壓力為3MPa 表二 系統(tǒng)類型 　 背壓Pb/Mpa 簡單系統(tǒng)，一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2-0.5 中低壓系統(tǒng)（0—8Mpa) 回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5-0.8 回油路帶背壓閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5-1.5 帶補油泵的閉式回路 0.8-1.5 中高壓系統(tǒng)（8—16Mpa） 同上 比中低壓系統(tǒng)高5

21、0%-100% 初算時背壓可忽略不計 初算時背壓可忽略不計 初算時背壓可忽略不計 根據(jù)表二提供的信息本系統(tǒng)的背壓估計值可在0.5—0.8Mpa范圍內(nèi)選取，故暫定：工進時Pb=0.8Mpa；快速運動時，Pb=0.5Mpa。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P1即可按公式： 差動快進階段 差動快進階段 有桿腔進油快退階段 式中A1，A2——液壓缸無桿腔和有桿腔的有效面積； F——液壓缸在各工作階段的最大機械總負載； Pb——液壓缸回油路的背壓，即回油路的總壓力損失。在系統(tǒng)設(shè)計完成之前，Pb無法準確

22、計算，可按表二估值。 差動快進階段 工作進給階段 快速退回階段 計算液壓缸的輸入流量 因快進快退速度=0.075m/s，最大工進速度=0.002m/s，則液壓缸各階段的輸入流量需為： 快進階段 工進階段 快退階段 計算液壓缸的輸入功率 快進階段 工進階段 快進階段

23、 表三 工作階段 工作壓力P1/mpa 輸入流量qv1/mpa 輸入功率p/mpa 快速前進 1.44 18.5 0.43 工作進給 3.9 0.75 0.05 快速退回 2.75 0.44 0.44 2.4 液壓缸的壁厚 （1）液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，查參考文獻[16]表4-17，其壁厚按薄壁圓筒公式有為：

24、 （2） 式中 δ——液壓缸壁厚，m； D ——液壓缸內(nèi)徑，m； ——試驗壓力，一般取最大工作壓力的1．25—1．5倍，低壓系統(tǒng)取1.5倍； [σ]——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：[σ]＝110-120 MPa; 無縫鋼管[σ]＝100-110 MPa。 采用無縫鋼管，取[σ]＝110 MPa，試驗壓力=1.54=6 MPa。代入公式（2）得： 尾座液壓缸壁厚：= =0.0022m=2.2mm，故取其壁厚為7.5mm。

25、缸筒壁厚的驗算 液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值,保證工作安全。 （3） 為避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍。 （4） （5） 式中 D--------缸筒內(nèi)徑（m）；

26、 ---------缸筒外徑 (m) ,=D+2δ； ---------液壓缸的額定壓力 (MPa)； --------- 缸筒發(fā)生完全塑性變形時的壓力 (MPa)； -------缸筒材料的屈服點 (MPa)； 查參考文獻[4]表15-1，缸筒材料的屈服強度=285MPa，將代入公式（3）得： =30.48MPa 將代入公式（5）得： =51.90MPa 取=0.4251.90=21.80 MPa 液壓缸的額定壓力=4MPa，所以缸筒厚度合格。 2.5缸底厚度計算

27、 設(shè)計缸筒底部為平面，其厚度可以按照四周的圓盤強度公式近似計算。查參考文獻[2]表20-6-8，由公式： （6） 式中 -------- 缸筒底部厚度（m）； -------- 缸筒底部內(nèi)徑（m）； --------液壓缸的額定壓力 (MPa)； --------缸筒底部材料的許用應(yīng)力 (MPa)，，取n=2，σs=285 MPa， 算得σp=142.5 MPa；代入公式（6）得： 所以，尾座液壓缸缸底的壁厚≥0.4330.08=0.0058m，取5mm。 活

28、塞桿的強度計算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力的作用，其受力如圖4所示： 查參考文獻[2]，只受軸向推力的作用時，則可以近似地用直桿承受的簡單強度計算公式進行計算： （7） 式中 F——活塞桿的作用力，N； d——活塞桿直徑，m； σp——材料的許用應(yīng)力，無縫鋼管σp=100-110MPa； 液壓缸受軸向推力的作用，F(xiàn)，d帶入公式（7），計算得： 卡盤液壓缸已選用成品件，不需要校核； 尾座液壓缸F=800kg，d

29、=40mm，所以σ= =6.24MPa＜σp。 所以活塞桿強度滿足要求。 液壓泵-電動機裝置包括液壓泵、電動機、泵用聯(lián)軸器等，又稱為泵組。其計算選擇如下： 2.6確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1、泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力 （8） 式中 —液壓泵的最大工作壓力； —執(zhí)行元件的最大工作壓力； —油管路中的壓力損失，簡單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa,復雜系統(tǒng)取0.5～1.5MPa,在此系統(tǒng)中我們?nèi)?.5MP

30、a. 則=3.9+0.5=4.4（MPa) 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力,考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量,并確保泵的壽命,因此選項泵的額定壓力Pn應(yīng)滿足Pn≥1.2532=4Mpa 2、泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為, 式中 —液壓泵的最大流量； 系數(shù),一般取=1.1～1.3， 取=1.1，則液壓缸在工作（即流量取最大）時， =1.19.6 L/min =10.56(L/min) 3、選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的和，可選擇VPVC葉片泵，其型號為VPVC-F40-A3,最大流量40L/min,調(diào)壓范

31、圍3.15MPa-5MPa。 電動機的計算選擇 尾座液壓缸所需功率的計算 根據(jù)3.3.1節(jié)中尾座液壓缸的參數(shù)P、Q的計算可知，需要電動機功率， 可選出電動機標準功率為2.2kw轉(zhuǎn)速1800r/min型號為3HP4P3。根據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號.我們選用直徑為φ6通用液壓閥 , 流量為40L/min,壓力為20MPa。 泵-電動機的綜合選擇 根據(jù)液壓泵的型號及參數(shù)，并結(jié)合電動機型號參數(shù)，再查閱相關(guān)手冊現(xiàn)選用SMVP-40-3-3變量葉片泵電機組合,該泵組的基本參數(shù)：流量為40L/min，額定壓力為5.5MPa,電動機轉(zhuǎn)速為1800r/min。 采用該電機泵組的優(yōu)點

32、有： （1） 變量泵與直接式電機設(shè)計成一體，不僅便于安裝使用，而且可以節(jié)省安裝空間； （2） 可以提高同心度，減少噪音。 2.7液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計時根據(jù)具體情況進行選擇。 （1）缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。常見的有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接。通過參考文獻[1] P14表2-7選擇螺紋連接，其優(yōu)點是：a 外形尺寸小

33、b較輕。缺點是：端部工藝要求較高，裝卸時要用專用工具。 （2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 以中心架液壓缸活塞桿與活塞為例分析其的連接結(jié)構(gòu)，通過參考文獻[3]，確定液壓缸采用整體式結(jié)構(gòu)，這種連接結(jié)構(gòu)簡單，適用于缸徑較小的液壓缸，如圖5和圖6。 圖4 整體式結(jié)構(gòu)（剖視圖） 圖5 整體式結(jié)構(gòu)（外形圖） 圖6 螺紋連接結(jié)構(gòu) 后來考慮到這種結(jié)構(gòu)，活塞的直徑為40mm，活塞桿直徑為20mm，加工中，先車削出活塞外徑，再車削出活塞桿直徑20mm，會造成很大的材料浪費，采用螺紋連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，便于活塞、活塞桿的加工。如圖7。 （3）活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)

34、 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導向，也可做成與端蓋分開的導向套結(jié)構(gòu)。后者導向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導向變的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側(cè)，防止在高壓下工作時，密封固有足夠的油壓將唇邊張開，這樣提高了密封性能。 其特點是：a 端部與活塞桿直接觸導向，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后只能更換整個端蓋。 b 蓋與桿的密封常用O型、Y型密封圈。 c 防塵圈選用無骨架的防塵圈。 （4）密封圈選用 密封的分類：可分為

35、靜密封和動密封兩種。 a 靜密封 在正常工作的時候，無相對運動的零件的配合表面之間的密封叫靜密封。 b 動密封 在正常工作的時候，具有相對運動的零件配合表面之間的密封叫動密封。 靜密封和動密封都可以達到完全密封，但某些動密封部位有一定的泄漏量，可以起到潤滑作用，減小摩擦和磨損。 活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈，通過參考文獻[3] P17，選用O型圈加擋圈的形式。 （5）定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可安管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)最大流量為32L/min,壓油管的允許

36、流速取v=5m/s,則內(nèi)徑d=4.6為 d =4.6=14.6mm 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為16mm?，F(xiàn)參照泵的吸油口尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為16mm。 密封方式圖如下： 圖7 活塞桿桿體的選擇 此次設(shè)計選用的是實心桿件，形式如下圖： 圖8 活塞桿與活塞的連接形式 此次設(shè)計采用的是鎖緊螺母型連接，如下圖： 圖9 活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計 活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖： 圖10 此整體式

37、活塞中，密封環(huán)和導向套是分槽安裝的 第三章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計 3.1液壓控制裝置的總體設(shè)計 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊及本系統(tǒng)的原理圖,液壓站上液壓控制裝置的集成方式可以設(shè)計一個疊加閥式集成,包括一個通道體,三個疊加閥集成塊。各由四個緊固螺柱把它們連接在通道體上，再由四個螺釘將其整體緊固在油箱蓋上，組成一個完整的液壓供油控制裝置。 疊加閥式集成的優(yōu)點是標準化、通用化和集成化程度高，設(shè)計、加工及裝配周期短，便于進行計算機輔助設(shè)計；體積小、重量輕、占地面積??；配置靈活、安裝維護方便，便于通過增減疊加閥，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)原理的變更；減少了管件和閥之間的連接輔助件，耗材少，成本低；壓力損失小，

38、消除了漏油、振動和噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，使用安全可靠等。 其主要缺點是回路形式較少，一般通徑≤32mm，故不能滿足復雜和大功率液壓系統(tǒng)的需要。但由于本系統(tǒng)壓力和功率較小，且回路較簡單，因此完全可以滿足使用要求，并充分發(fā)揮了該集成方式的優(yōu)點，故完全可以采用該種形式的設(shè)計。 3.2通道體設(shè)計的技術(shù)要求 1、通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為N32#或N46#，固密封性要求較高，各個連接件之間必須加密封圈。 2、通道體內(nèi)油道縱橫分布，比較復雜，故應(yīng)注意各個油路間的距離，使其滿足強度條件，以保證工作時在油壓作用下不被擊穿。通常兩孔間的最小壁厚不得小于5mm。 3、以底面為基準，上表面與下表面的平行度公

39、差不超過0.03mm，各個側(cè)面與底面垂直度公差不超過0.1mm。塊間接合面光潔度0.8，其余面為3.2。 4、所有棱邊倒圓角，去毛刺，表面發(fā)藍處理。 5、鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷。 6、所有螺孔的螺紋按GB196—63規(guī)定，精度按GB197—63中三級制造，不允許有碰傷毛刺及影響使用的雙牙尖劃痕和螺紋不完善等缺陷。 7、工作壓力為4.5MP a ,試驗壓力為工作壓力的1.5倍，保壓5分鐘。 8、其余孔的定位尺寸公差為 0.2mm。 3.3通道體設(shè)計 通道體是連接從液壓泵傳來的油管與疊加閥的零件，它將液壓泵傳來的壓力油分配給控制液壓缸運動的疊加閥集成塊。在這個通道體

40、上,有兩個通孔分別是P口和T口,同樣是通徑為16mm的孔。油液就是通過這兩個孔進入和流出液壓控制元件和執(zhí)行元件，進行工作的 。其內(nèi)部其他的油孔，其具體尺寸和形狀參考疊加閥及液壓油箱的大小而設(shè)計，以保證系統(tǒng)流量和壓力為準，具體式樣參考CAD零件圖紙。 圖11 液壓缸裝配圖 3.4液壓閥的選擇 根據(jù)所擬定的液壓原理圖及設(shè)計要求，按流過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。本液壓系統(tǒng)的最高壓力為4.5MPa,最大流量為32L/min。查參考數(shù)目[16]中的選擇方法及選擇標準。考慮到本系統(tǒng)作為數(shù)控機床設(shè)備對性能具有特殊要求，所以大多數(shù)閥類元件均采用

41、臺灣生產(chǎn)的較先進的液壓元件。所選擇的閥類元件及其他元件清單如下表： 序號 名稱 型號 數(shù)量 備注 1 油箱 專用件 1 2 濾油器 W-08 1 0-5.5Mpa 3 電機泵組 SMVP-40-3-3 1 4 單向閥 CI-T04-05-10 1 5 通道體 專用件 1 見CAD圖紙 6 單向節(jié)流閥 MTC-02P-K-20 1 7 節(jié)流閥 MT-02B-K-20 2 8 壓力繼電器 MPS-02A-K-1-20 1 0.6-4Mpa 9 壓力繼電器 MPS-02W-K-1-20

42、 1 0.6-4Mpa 10 減壓閥 MPR-02P-K-1-20 2 0.3-4Mpa 11 換向閥 SWH-G02-C2-D24-20 2 　 第四章 液壓站的設(shè)計 液壓站是由液壓油箱、液壓電機泵組裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、加油孔（即濾油器）、液位計，清洗孔等元件。液壓電機泵組裝置包括液壓泵、驅(qū)動電機及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指液壓系統(tǒng)的各類控制閥元件及其聯(lián)接體。 參考同類產(chǎn)品的設(shè)計，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 4.1液壓油箱的設(shè)計 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時還起到散熱作用。通過

43、借鑒前人經(jīng)驗及個人創(chuàng)新，設(shè)計的油箱見裝配圖 4.1.1液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力來考慮。液壓油箱的有效容量V可確定為： 在低壓系統(tǒng)中（0-2.5MPa） 可取：V=（2—4） 在中壓系統(tǒng)中（2.5-6.3MPa） 可取: V=(5—7) 在高壓系統(tǒng)中（6-12MP a） 可取:V=(6—12) 式中 V—液壓油箱有效容積 —液壓泵額定流量。 由于本系統(tǒng)壓力為4Mpa，屬于中壓系統(tǒng)，因此油箱的容積可按上式計算。與泵的流量結(jié)合起來，選用V=200L即可滿足使用要求。 4.1.2 液壓油箱的外形尺寸 液壓油

44、箱的有效容積確定以后，需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸，這次采用的外型尺寸為：長650mm;寬400mm；高900mm的外型尺寸，見裝配圖。 4.1.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了減少液壓站的震動及發(fā)熱等問題對機床的影響，液壓油箱的結(jié)構(gòu)多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱。 1、隔板 （1）作用 增長液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。 （2）安裝形式 隔板的安裝形式有多種，可以把隔板設(shè)計成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過；還可以設(shè)計成高出液壓油面，即使隔板與油箱該連為一體，向下伸到吸油管及回油管以

45、下，使液壓油經(jīng)沉淀冷卻后從隔板側(cè)面流過。這種方式更便于加工和清洗油箱。本液壓油箱設(shè)計時，采用了此種方式。 （3）過濾網(wǎng)的配置 過濾網(wǎng)設(shè)計成將液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開，這樣液壓油可以經(jīng)過一次過濾。過濾網(wǎng)通常使用50—100目左右的金屬網(wǎng)。 2、吸油管與回油管 （1）回油管出口 回油管出口形式有直口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等幾種形式，斜口應(yīng)用得較多，一般為斜口。為了防止液面波動，可以在回油管出口裝擴散器?；?油管放置在液面以下，與油箱底面相距400mm，回油管放在液面以下。 （2）吸油管 吸油管前設(shè)置濾油器，其精度為100—200目的網(wǎng)式或線隙式濾油

46、器。濾油器與箱底音質(zhì)距離為40mm。為防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡，吸油管插入液壓油面以下。 （3）吸油管與回油管的方向 為了使油液的流動具有方向性，綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開，為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向一致。 3、頂蓋及清洗孔 （1）頂蓋 在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)閥組、空氣濾清器時，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈以及液壓密封橡膠襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。同時，不允許油閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油流回液壓油

47、箱內(nèi)。由于電機和泵的尺寸均較大，所以放在液壓油箱的側(cè)面。 （2）清洗孔 本次設(shè)計中的油箱上沒有設(shè)計專用的清洗孔，為最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出箱內(nèi)的元件，將整個頂蓋設(shè)計成活動式，由螺釘、墊片連接并密封。 （3）雜質(zhì)和污油的排放 為了便于排放污油，液壓油箱底部做成了傾斜式箱底，并將放油塞安放在了最低處。 （4）液面指示 為了觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，在箱的側(cè)面安裝了液位計YWZ-80T，指示最高、最低油位。 （5）液壓油箱的起吊 對液壓裝置而言，從工廠裝配開始，到最終送到用戶，要經(jīng)過反復裝卸，所以在整個液壓站設(shè)計了較高的四個支腳，以便于裝卸。 （6）液壓

48、油箱的防銹 為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)外壁涂耐油防銹涂料。 第五章 液壓系統(tǒng)的驗算 已知該液壓系統(tǒng)中進、回油管的內(nèi)徑均為16mm，選用N46#液壓油，考慮到N46#液壓油的最低溫度為15攝氏度，查得其時的運動粘度，密度。 1、壓力損失的驗算 液壓缸運動時壓力損失，最大速度為3m/min，最大流量為40L/min ,則油液在管內(nèi)的流速為 (cm/min) =1799363.63(cm/min) =299.89(cm/s) 管道內(nèi)的流動雷諾數(shù)為 =799.71， <2300， 可見乳化液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)0.09 進油管

49、道的沿程壓力損失為 =0.09=0.019Pa 液壓缸工進時工作阻力最大，壓降滿足壓力損失范圍要求，所以無需修改原設(shè)計。 2、系統(tǒng)溫升的驗算 由于本液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為N32#液壓油或N46#液壓油，且采用開式回路，溫度不是很高。機床允許的溫升最高為80攝氏度,所以系統(tǒng)溫升可以保證在許可范圍內(nèi)，所以不需要進行溫升的驗算。 結(jié) 論 本次設(shè)計的內(nèi)容是數(shù)控車床尾座頂緊液壓系統(tǒng)設(shè)計。主要進行了液壓傳動系統(tǒng)的方案選擇設(shè)計，運動及負載分析，主要參數(shù)設(shè)計計算，主要液壓元件的計算選擇，液壓站的設(shè)計計算，系統(tǒng)驗算等內(nèi)容。在上述計算與選擇中極大地滿足設(shè)計要求和使用要求。作為數(shù)控

50、機床設(shè)備，自動化程度較高，對元件的安全性、穩(wěn)定性及精度等有很高的要求，由于大多數(shù)性能較好的液壓元件都是進口的或者其資料是保密的，因此缺乏資料就成了這次設(shè)計過程中的最大困難。但經(jīng)過一番不懈的努力終于完成了相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)，并且充分的發(fā)揮了液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)越性，盡最大能力滿足了設(shè)計要求和使用要求。 經(jīng)過這次對數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計，使我對液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程有了一個初步的認知和掌握。并且通過這一段時間的努力終于完成了相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)。這次畢業(yè)設(shè)計是對自考中液壓等各學科所學到的多學科知識的綜合運用。對以前所學知識的進行了有效的鞏固、總結(jié)和補充，為以后的學習和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 致　謝 在這次畢業(yè)

51、設(shè)計期間，自始至終得到了我的指導教師李平老師的悉心指導，我的每一點進步都傾注了老師辛勤的汗水。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、認真的工作作風以及在繁忙的教學工作當中仍擠出時間指導我們的精神，尤其值得學生欽佩和學習。在此向李老師致以最誠摯的謝意。 由于我這次畢業(yè)設(shè)計的題目是數(shù)控車床尾座液壓系統(tǒng)的設(shè)計，資料比較難找。當時在富臨機械廠的精密車間找到了很多液壓缸還有活塞桿的圖，同時在里面對液壓缸的連接方式和構(gòu)造進行了深入的了解，在此還要特別感謝我的師傅李師傅不吝惜的對我進行知識的傳授，在此表示感謝。 同時還要感謝綿陽職業(yè)技術(shù)學院給我創(chuàng)造這么好的學習條件，讓我在液壓方面學到了這么多知識，有這么多的老師為我們授課

52、，并且在每一節(jié)課中都以飽滿的熱情為我們講解知識。才得以很好地完成此次畢業(yè)設(shè)計。同樣對我們系里老師為我們提供的幫助也表示深深的感謝，沒有你們提供的幫助就沒有今天畢業(yè)設(shè)計完整的完成。 更要感謝的是西南科技大學能夠給我們提供這么好的機會，通過這么多的考試還有最后的答辯，西南科技大學的老師們?yōu)槲覀兏冻隽诉@么多，我們才能從這種自考方式中進行自身素質(zhì)的全面提高，對整個機械設(shè)計與制造這個領(lǐng)域的知識進行更多的擴展，沒有這次的畢業(yè)設(shè)計，沒有小自考的這么多考試我不會是現(xiàn)在的自己。所以在這里對西科大的老師們表示深深的感謝。 感謝各位專家、教授和各位老師對我畢業(yè)設(shè)計的評審和指導。我會在以后的學習工作中不斷進取，發(fā)

53、憤圖強。絕不將自己所學的只是拋之腦后，謝謝各位老師！ 參考文獻： [1].許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動，第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [2].成大先主編. 機械設(shè)計手冊液壓傳動. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3].楊培元.朱福元主編.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1994 [4].官忠范、李笑、楊敢 編著. 液壓系統(tǒng)設(shè)計調(diào)節(jié)失誤實例分析. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [5].路甬祥，胡大纮編著.電液比例控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，1988 [6].吳根茂，邱敏秀，王慶豐，魏建華等編著.新編實用電液比例技術(shù).杭州：浙江大學出版社，200

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