《液压传动》课程设计说明书一、液压传动课程设计的目的1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。
2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。
3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。
4、提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PRO/E等）进行实际工程设计的能力。
二、液压课程设计题目题目（二）设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环。
采用900V型导轨，垂直于导轨的压紧力为60N，启动、制动时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.9。
设计原始数据如下表所示。
试完成以下工作：1、进行工况分析，绘制工况图。
2、拟定液压系统原理图（A3）。
3、计算液压系统，选择标准液压元件。
4、绘制液压缸装配图（A1）。
5、编写液压课程设计说明书。
上料机示意图如下：图2 上料机示意图数参 据数 数 据I II√III IV V 滑台自重（N ） 800 1000 1200 1400 1600 工件自重（N ） 4500 5000 5500 5800 6000 快速上升速度（mm/s ） 40 4550 55 60 快速上升行程（mm ） 350 350 400 420 450 慢速上升速度（mm/s ） ≤10 ≤13 ≤16 ≤18 ≤20 慢速上升行程（mm ） 100 100 100 100 100 快速下降速度（mm/s ） 45 55 55 60 65 快速下降行程（mm ）400450500550600目录一．工况分析 (2)二．负载和速度图的绘制 (5)三．液压缸主要参数的确定 (6)四．液压系统的拟定 (9)五．液压元件的选择 (10)六．液压缸的设计 (11)七．拟定液压系统原理图 (14)八．绘制液压缸装配图 (14)九．参考文献 (14)一、工况分析对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。
1、运动分析根据各执行元件在完成一个工作循环内各阶段的速度，绘制以速度为纵坐标，时间或位移为横坐标的速度循环图，掌握一个工作循环中速度的变化情况。
如下图所示：工作循环中速度的变化情况图2、 动力分析动力分析是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，图2为上料机液压系统的负载—位移曲线图。
负载—位移曲线图3、 负载分析负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。
工作机构作直线运动时，液压缸必须克服的负载为：i F F F F f c ++= 式中：c F —工作阻力f F —摩擦阻力 i F —惯性阻力 1）工作负载：此系统的工作阻力即为工件的自重与滑台的自重。
N F F G c 600010005000=+==2）摩擦负载：此系统的摩擦阻力滑台所受阻力，与导轨的形状，放置情况和运动状态有关。
此系统为v 型导轨，垂直放置，故2sinαNf fF F =f ---摩擦因数 a---V 型角，一般为90°由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导轨的载荷可由间隙和结构尺寸求得，已知N F N 60=N F ：运动部件及外负载对支撑面的正压力。
f ：摩擦系数，分为静摩擦系数（s f 一般取0.2~0.3，d f 一般取0.05~0.1）故取：,11.0,18.0==d s f f 则有：静摩擦负载：N F fs 27.1545sin 6018.0=⨯=动摩擦负载：N F fd 33.945sin 6011.0=⨯=3）惯性负载惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算：t vg G ma F a ∆∆== G---运动部件的重量（N ） g---重力加速度，28.9s mg =△v---速度变化值（sm ）△t---起动或制动时间（s ）加速：N t v g G F a 10.555.0045.08.960001=⨯=∆∆=减速：N t v g G F a 31.455.0008.0045.08.960002=-⨯=∆∆= 制动：N t v g G F a 80.95.0008.08.960003=⨯=∆∆=反向加速：N t v g G F a 35.675.0055.08.960004=⨯=∆∆= 反向制动：N F tvg G F a a 35.6745==∆∆=根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路。
因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表（m η=0.9）液压缸各阶段中的负载工况 计算公式总负载F （N ） 缸推力F(N)起动 L fs F F F += 6015.27 6683.63 加速 1a L fd F F F F ++=6064.43 6738.26 快上 L fd F F F += 6009.33 6677.03 减速 2a L fd F F F F -+= 5964.02 6626.69 工进 L fd F F F +=6009.33 6677.03 制动3a L fd F F F F -+=5999.536666.14反向加速 4a fd F F F += 76.68 85.2 快退 fd F F = 9.33 10.37 制动5a fd F F F -=-58.02-64.47二、负载和速度图的绘制按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载和速度图（如下所示）F/N6738.26 6683.63 6677.0385.29.330 350 400 s/mm-64.47速度—行程图V(mm/s)45100 450 s/mm55负载—行程图三、液压缸主要参数的确定液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：（1）各类设备的不同特点和使用场合（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
1、初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为1.5Mpa2、计算液压缸的尺寸PF A m η=式中：F---液压缸上的外负载 P---液压缸的工作压力m η---液压缸的工作效率 A---所求液压缸有有效工作面积2451051.44105.19.033.6009m p F A m -⨯=⨯⨯==η m AD 241053.714.31051.4444--⨯=⨯⨯==π 按标准取值：D=80mm根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：4555222=-d D D 代入数值，解得：d=34.1mm按标准取值： d=35mm 活塞宽度： B=0.8D=64mm 导向套长度：C=0.8d=28mm液压缸缸筒长度：L=450+B+C=532mm 则液压缸的有效面积为：无杆腔面积：222124.508441cm D A =⨯==ππ 有杆腔面积：22222164.405.38441cm d D A =-⨯=-=）（）（ππ3、活塞杆稳定性的校核因为活塞杆总行程为450而活塞杆直径为35mm ，L/d=450/35=13>10,材料力学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取末端系数1ϕ=2。
活塞杆材料用普通碳钢则：材料强度试验值f =8109.4⨯，系数α=1/5000，柔性系数2ϕ=85，75.84354====d A J r k 因为k r l=96<2ϕ1ϕ=852=120，所以其临界载荷K F 为：NN r l fAF kK 52628211094.3)75.8550(500041110354109.4)(1⨯=⨯+⨯⨯⨯⨯=+=-πϕα时，取安全系数4n =N N n F k 33.594710985.041094.345k >⨯=⨯= 由上式可知：在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。
4、求液压缸的最大流量m in/56.13/1008.226/10451024.50v q 363341L s m s m A =⨯=⨯⨯⨯==---快上快上 min /41.2/1019.40/1081024.50v q 363341L s m s m A =⨯=⨯⨯⨯==---慢上慢上min/41.13/1052.223/10551064.40v q 363341L s m s m A =⨯=⨯⨯⨯==---快下快下5、绘制工况图工作循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功率见下表：液压缸各工作阶段的压力流量和功率工况 压力Mpa p 流量(L/min)q 功率w p 快上 1.29 13.56 291.54 慢下 1.20 2.41 48.2 快下 0.0012 13.41 0.57以上是液压缸压力，流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下）Mpap1.290.00120 t/s(L/min)q13.5613.412.410 t/sw p291.5448.2 0.570 t/s 快上 慢上 快下液压缸的工况图四、液压系统图的拟定液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面问题： 1）供油方式从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时侯所需流量较大，且比较接近，在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统效率，节能的角度考虑，采用单一定量泵的供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式定量叶片泵作为油源。
2）调速回路有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速。
3）速度换接回路由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。
4）平衡及锁紧回路为防止在上端停留时重物下落和在停留的期间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀;另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。
五、液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率液压缸在工作循环中最大工作压力为1.07Mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失Mpa p 45.0=∆∑.所以液压泵的工作压力为Mpa p p p p 74.145.029.1=+=∆∑+=两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为min /266.13min /06.121.1L L q p =⨯=，由于溢流阀最小稳定流量为2L/min ，而工进时液压缸所需流量为2.41L/min ，所以高压泵的流量不得少于（2+2.41）L/min=4.41L/min 。