.目录一、设计要求及设计参数 (2)1、设计要求 (2)2、设计参数 (2)二、负载与运动分析 (3)1、负载分析 (3)2、运动分析 (4)3、负载图F-t和速度图v-t图的绘制 (4)三、确定液压系统主要参数 (5)1、液压缸的选定 (5)2、活塞杆稳定性校核 (8)3、液压缸各运动阶段的压力，流量和功率 (8)4、液压缸的工况图 (9)四、拟定液压系统原理图 (10)五、液压元件的选择 (11)1、确定液压泵的规格和电动机的功率 (11)2、选择阀类元件及辅助元件 (13)六、液压系统发热与升温的验算 (14)一、设计要求及设计参数1.1设计要求设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床，工作循环：手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。

1.2设计参数设计参数如下：工作台液压缸负载力（KN）：F L=28KN工作台液压缸移动件重力（KN）：G=1.5KN工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3=5.6m/min工作台工进速度（mm/min）：V2 =45mm/min工作台液压缸快进行程（mm）：L1 =250mm工作台液压缸工进行程（mm）：L2 =70mm工作台启动时间（S）：t=0.5 s夹紧液压缸负载力（KN）：F C=4.8KN夹紧液压缸负移动件重力（N）：G C=55N夹紧液压缸行程（mm）：L C=10mm夹紧液压缸运动时间（S）：t C=1s导轨面静摩擦系数：μC=0.2导轨面动摩擦系数：μd=0.1二、负载与运动分析2.1负载分析1）夹紧缸工作负载：NG F F d C C l 5.48051.0554800=⨯+=+=μ由于夹紧缸的工作对于系统的整体操作的影响不是很高，所以在系统的设计计算中把夹紧缸的工作过程简化为全程的匀速直线运动，所以不考虑夹紧缸的惯性负载等一些其他的因素。

2）工作台液压缸工作负载 工作负载极为切削阻力F L =28KN 。

摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： (1)静摩擦阻力N G F c fs 30015002.0=⨯==μ (2)动摩擦阻力N G F d fd 15015001.0=⨯==μ 3）惯性负载 N D v g G t v g G F t i 57.285.060/6.58.91500)0(1==-=∆∆= 4） 运动时间 快进 s v L t 678.260/106.52503111=⨯==工进 s v L t 3.9360/4570222===快退 s 43.360/106.57025033213=⨯+=+=v L L t 假设液压缸的机械效率9.0=cm η，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所示。

表1 液压缸各阶段的负载和推力2.2运动分析手工上料—加紧缸自动加紧—工作台快进—工作台切削进给—工作台快退—松开夹具—卸料2.3负载图F-t和速度图v-t图的绘制三、确定液压系统主要参数3.1液压缸的选定1）夹紧缸根据负载选择液压缸的执行压力p=1MPa 。

2361081.41015.4805m p F A -⨯=⨯==mm AD 3.781081.4443=⨯⨯==-ππ根据GB\T2348-1993规定,D 取80mm 。

根据稳定性校核L C /d<10时，液压缸能满足稳定性条件，L C =10mm,,这里取d=40mm 。

液压缸的有效作用面积：有杆腔：2322'11077.34/)(m d D A -⨯=-=π 无杆腔：232'21003.54/m D A -⨯==π此时实际工作压力为：MPa MPa A Fp 1955.0'2<==，所以选取工作压力1MPa 满足要求。

2）工作台液压缸所设计的动力滑台在工进时负载最大，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力p1=4MPa.表2 按负载选择工作压力表3各种机械常用的系统工作压力鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（A1=2A2），快进时液压缸差动连接。

工进时为防止车铣时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表4选定背压为MPa p 8.02=，而液压缸快退时背压取0.5Mpa由式02211F A p A p =-得23621011069.810)28.04(8.312772m p p F A -⨯=⨯-=-=则活塞直径mm m A D 1051005.11415926.31069.844131=⨯=⨯⨯==--π 参考表5及表6，mm D d 75.8812571.071.0=⨯=≈，取标准值得mm d mm D 90,125==。

由此求得液压缸两腔的实际有效面积：无杆腔：有杆腔： ()()2322222101.609.0125.044m d D A -⨯=-⨯=-=ππ实际工作压力为：MPa MPa A F p 456.21<==，即选取工作压力4MPa 满足要求。

工进时采用调速阀调速，其稳定流量m in /54.0min L q =，设计要求最低工进速度m in /452mm v =，经验算1232min101.12A m v q ≤⨯=-合格。

表5 按工作压力选取d/D23 2 2 1 10 . 12.2 4125. 0 4m D A - ⨯ = ⨯ ==π π表6 按速比要求确定d/D注：1—无杆腔进油时活塞运动速度； 2—有杆腔进油时活塞运动速度。

3.2活塞杆稳定性校核1）夹紧缸由于夹紧缸的活塞杆直径是利用稳定性校核来计算的，所以不需要进行校核。

2）工作台缸因为活塞杆的总行程为320mm ，活塞杆的直径是90mm ，所以L/d=3.56<10，所以满足 稳定性要求。

3.3液压缸各运动阶段的压力，流量和功率1）夹紧缸 （23'223'11003.5,1077.3m A m A --⨯=⨯=）回油路背压为0.5Mpa夹紧时： s mL v A q c /3.50110101003.533'2'2=⨯⨯⨯==--MPa A F p l 95.0'2'2==，W q p P 8.47'2'2'2==放松时： s mL v A q c /7.37110101077.333'1'1=⨯⨯⨯==--MPa A A p G p c d 67.01077.3251563'12'2'1=⨯+='+=-μ，W q p P 3.251''1'2==2）工作台液压缸分析可知：快进时，液压缸无杆腔进油，压力为p1；有杆腔回油，压力为p2。

快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1；无杆腔回油，压力为p2。

由于液压缸是差动连接，回油口到进油口之间的压力损失取MPa p 5.0=∆。

快退时，回油路的背压取0.5MPa ，即MPa p 5.02=。

3.4液压缸的工况图四、拟定液压系统原理图4.1供油方式从工况图可以清楚看出，在工作循环内，液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。

最大流量与最小流量之比1.6215.9/569min max ==q q ；其相应的时间之比()065.03.93/43.3678.2231=+=+）（t t 。

这表明在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。

从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵1作为工作液压缸油源，同时选用一定量泵作为夹紧缸油源。

4.2速回路由工况图可知，这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。

为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。

4.3速度换接回路由工况图中的可知，当滑台从快进转为工进时，滑台的速度变化较大，可选用行程阀来控制速度的换接，以减小液压冲击。

当滑台由工进转为快退时，回路中通过的流量很大—进油路中通过，回油路中通过。

为了保证换向平稳其见，宜采用换向时间可调的电液换向阀换接回路。

由于这一回路换要实现液压缸的差动连接，所以换向阀选择五通的。

4.4差动回路为实现工作台缸的快进的效果，在系统中设置一个差动回路。

4.5锁紧回路夹紧回路中采用电磁换向阀，并在油路上安装两个液控单向阀。

当液压缸处于夹紧状态时，不会因为泄漏或外力的作用而移动。

液压系统原理图详见附图此图中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀。

表8 元件动作顺序表五、液压元件的选择5.1确定液压泵的规格和电动机的功率1）计算工作液压缸的泵 计算液压泵的最大工作压力由表7可知，工作台液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力p1=2.56MPa 。

如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失∑∆p=1MPa ，则限压式变量泵的最高工作压力估算为：MPa p p p 56.3156.21max =+=∆+=∑计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最大流量为q=569mL/s ，按10%的泄露来计算那么泵的总流量为：()()min/58.37/3.626/606.510611221.134max 21max L s mL s m v A A K q ==⨯⨯-⨯=-≥-而工进时调速阀的稳定流量是9.15mL/s ，所以泵的稳定输出流量不得小于工进时的流量。

确定液压泵的规格根据以上压力和流量数值查阅产品样本，最后确定选取YBX-40型限压式变量泵，额定转速1450m/min ，最大流量为58L/min, 液压泵总效率72.0=p η,调压范围在MPa 3.6~2，满足要求。

2）计算夹紧液压缸的泵 计算液压泵的最大工作压力由以上计算可知，夹紧液压缸在夹紧时工作压力最大，夹紧缸最大压力p2'=0.95MPa 。

选取进油路上的总压力损失∑∆p=0.4MPa ，则限压式变量泵的最高工作压力估算为：MPa p p p 99.04.095.02max =+=∆+'=∑计算液压泵的流量由以上计算可知，油源向液压缸输入的最大流量为s mL q /3.502='，按10%的泄露来计算那么泵的总流量为：min/32.3/3.5513.501.12max L s mL T V K q ==⨯='≥ 确定液压泵的规格根据以上压力和流量数值查阅产品样本，最后确定选取41-YB 型叶片泵，额定转速1450r/min,容积效率8.0=V η，额定流量为4.64L/min ，满足要求。

3）电动机功率的确定把上述两液压泵双联由电动机一起带动，则工作液压缸在快退时输入功率最大，取进油路上的压力损失为0.5Mpa ，则液压泵输出压力为1.53Mpa ，又工作液压泵总效率72.0=p η，这是液压泵的驱动电动机的功率为：KW q p P p33.172.03.62653.1maxmax =⨯=≥η根据此数值查阅产品样本，选用电动机Y90L-4型异步电动机，其额定功率为1.5kW ，额定转速为1400r/min ，41-YB 型叶片泵输出流量为4.48L/min ，仍能满足系统要求。