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河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
前 言
為期四年的大學生活即將結(jié)束，最后一項重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是工科專業(yè)學校教學計劃的一個重要組成部分，是教學環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其它教學環(huán)節(jié)所不能代替的。通過畢業(yè)設(shè)計使學生獲得綜合訓練，有利于培養(yǎng)學生獨立工作能力，鞏固和提高所學知識，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快的適合工程實踐，對培養(yǎng)學生的實際工作能力具有十分重要的作用。
通過這一環(huán)節(jié)的訓練，提高了以下能力：
1、 綜合運用所學知識和技能，獨立分析和解決實際問題的能力；
2、 綜合運用基本技能，包括繪圖、計算機應用、翻譯、查閱及閱讀文獻等等的能力；
3、 調(diào)動實驗研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟分析和組織協(xié)作工作的能力，學習撰寫科技論文和技術(shù)報告，正確運用國家標準和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力；
4、 學會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力；
5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴肅認真的科學作風。
我們的設(shè)計題目是：臥式單工位雙面車方組合機床。我們知道，組合機床是用按系列化標準化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床。它專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序，機床的輔助部件部分地實現(xiàn)了自動化，大大的提高了生產(chǎn)率。而車方機床，就是用曲率半徑很大的橢圓短半軸曲線代替直線切削方形工件。在機床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機床工作時,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削。與一般銑削相比，減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時間，提高了生產(chǎn)率，減輕了勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。
車方機床只是眾多機床類型中的一種，其設(shè)計也應符合一般機床的設(shè)計準則，即：
（1）工藝可行性。指機床適應不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容：機床可完成的工序種類，加工零件的類型、材料和尺寸范圍，毛坯的種類等。
（2）加工精度和表面粗糙度。
（3）生產(chǎn)率。
（4）自動化程度。
(5）操作安全方便和工作可靠。
（6）效率，使用期限和成本等等。
設(shè)計時還應該注意使機床體積小，重量輕，占地面積小，外形美觀以及注意防止環(huán)境污染，如減少噪音，防止漏油等等。
在設(shè)計過程中，遇到了很多困難和問題，一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決，同時，還得到了許多老師的大力支持，他們有問必答，講解耐心詳細，誨人不倦，在此表示衷心的感謝。
1.制定機床總體設(shè)計方案
1.1設(shè)計任務(wù)
設(shè)計任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機車
工件名稱：小型拖拉機操縱軸
生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)
材料：45鋼
產(chǎn)品圖如下
1.2機床總體設(shè)計的依據(jù)
1.2.1概述
機床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學技術(shù)知識，所進行的創(chuàng)造性勞動。而機床設(shè)計的第一步，就是整體方案的確定。即在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，提出所設(shè)計機床的工藝方法、運動和布局、傳動和控制、結(jié)構(gòu)和性能等的初步方案。
總體方案是部件和零件的設(shè)計依據(jù)，對整個機床設(shè)計的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合地考慮，使所定方案技術(shù)上先進，經(jīng)濟效果好。確定機床的總體方案，包括下列內(nèi)容：
（1）調(diào)查研究 包括調(diào)查和分析工件、了解使用要求和制造條件、調(diào)查研究現(xiàn)有同類型機床等。
（2）工藝分析 包括確定機床上的工藝方法、運動等。
（3）機床總體布局 一般包括：分配運動、選擇傳動形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標的措施等。最后，繪制機床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達所采用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要技術(shù)參數(shù)。
另外，當機床的傳動和控制較復雜時，須擬定機床傳動系統(tǒng)的草圖。對于不同類型的機床，擬定總體方案的側(cè)重點也是不同的。通用機床的工藝比較定型，一般是側(cè)重于機床的系列化工作、對現(xiàn)有同類型機床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應用。
1.2.2機床的總體布局
機床的總體布局是指確定機床的組成部件，以及各個部件和操縱、控制機構(gòu)在整臺機床中的配置。
合理的總體布局的基本要求是：
（1）保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置和相對運動。
（2）保證機床具有與所要求的加工精度相適應的剛度和抗振性。
（3）便于操作、調(diào)整、修理機床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。
（4）經(jīng)濟效果好，如節(jié)省材料、減少機床占地面積等。
（5）造型美觀。
機床總體布局設(shè)計的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機床部件的運動，選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系，必要時可互相穿插或并進。
此次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的機床為一臺專用組合機床，組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機床。設(shè)計組合機床前，首先應根據(jù)組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機床加工，那么，為使加工過程順利進行并達到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，全面考慮影響制定零件丁藝方案、機床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基難及夾壓方案等)、確定工序(或工步)間加工余量、選擇合適的切削用量、相應的刀具結(jié)構(gòu)、確定機床配置型式等等，這些便是組合機床方案制定的主要內(nèi)容。
1.2.3.工件及工藝分析
工件是機床的工作對象，是機床總體方案設(shè)計的依據(jù)。因此，必須明確工件的特點和加工要求，諸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對生產(chǎn)率的要求等。
選擇典型工件進行分析：如圖1-1
圖1-1
加工拖拉機操縱軸方頭(見圖1-1) ，原工序為在已加工了外圓后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時較長。改為專用臥式組合機床車削方頭,在機床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機床工作時,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。
① 零件材料為45號鋼，零件工作中受力不很大，可以在車削之后做淬火處理，以提高起剛度強度，延長使用壽命。
② 此生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，應盡量提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，采用專用機床生產(chǎn)比較合理。
1.3工件加工原理
車方機床由車頭行星輪系機構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。
圖1-2
車方原理見圖1-2 ,齒輪與的傳動比為1∶2 ,當?shù)都獍惭b在比齒輪 的分度圓小的圓周上時,則刀尖的運動軌跡為橢圓。證明如下:設(shè)齒輪 的分度圓半徑為OA =R , O點為齒輪的分度圓中心,刀尖在分度圓內(nèi)定點a處,且Oa/ OA = λ 。當?shù)姆侄葓A在上作純滾動時,圓心O點運動到O′,齒輪上a點運動至a′點( 坐標為x,y) ,而Oa = O′a′,由圖2 可知:
x = Pb + ca′= PO′cosθ+ O′a′cosθ = Rcosθ+Oa cosθ
= Rcosθ+λRcosθ = R (1 +λ) cosθ （1)
y = O′b - O′c = PO′sinθ- O′a′sinθ = Rsinθ- Oasinθ
=Rsinθ- λRsinθ = R (1 - λ) sinθ (2)
由式(1) 得
=
由式(2) 得
=
則/ (1 +λ) 2 +/(1 - λ) 2 = + = 1 (3) 式(3) 為橢圓方程,所以a 點的運動軌跡為橢圓。同理可以證明,和a 點對稱于中心O 點的另一刀尖的運動軌跡也是一個橢圓。若λ接近于1 時,橢圓短半徑處曲率半徑很大,接近于直線。設(shè)計適當?shù)男行禽?的分度圓半徑,可以控制用橢圓曲線代替直線所引起的直線度誤差,滿足加工一般方頭的精度要求。
1.4行星輪計算及原理誤差分析
車方機床的車頭行星輪系如圖1-3 所示。
圖1-3
1.行星輪分度圓直徑D3 的設(shè)計計算
圖1.2 所示的E 點與F 點的y 坐標值之差為計算直線度誤差的初始值。根據(jù)工件精度要求,給出初始直線度公差0.09mm。由零件簡圖1 的方頭邊長 = 26.91 ±0.09和初始線度公差值,我們可以計算出圖2 中E點和F點的坐標在E點，零件的直線度誤差大到最大值則： =2 6.91 2=13.455
在F點，零件的直線度誤差達到最小值，則：
=26.91 2-0.09=03.365
所以 E 點坐標為 (0 ,13.455) ,
F 點坐標為(13144 ,13144) ,顯然刀尖在E 點時,θ( ∠O′PO) = 90°。但必須注意的是,在F 點時,夾角θ不等于45°。
將E 點θ = 90°和y = 13.455代入式(2) 中,得
R (1 - λ) = 13.455 (4)
將F 點坐標代入式(1) 和(2) 中,得
R (1 +λ) cosθ = 13.365 (5)
R (1 - λ) sinθ = 13.365 (6)
聯(lián)立式(4) 、(5) 和(6) 解得R =64.59997mm ,圓整取R =65mm。 分度圓直徑 = 130mm。
將R = 65mm 代入式(4) 中得λ = 0.791 718 2
2.曲線近似直線的車方原理直線度誤差的分析計算
由于工件上有的圓角,橢圓曲線近似直線段的長度小于GF ,近似直線段的車方原理直線度誤差值小于計算給出的初始值。
一個橢圓曲線與圓有4 個交點,相鄰兩點在x 方向上的距離為近似直線段的長度。交點I 的y 值與中點E 的y值之差即為原理直線度誤差。
橢圓方程： +=1
圓的方程： + =
聯(lián)立解之得4 個交點,其中第一象限的交點I 的坐標值為
= （7）
= (8)
由變換為,工件倒圓直徑的基本尺寸d = 29.65mm ,半徑基本尺寸r = 14.825mm ,將R =65mm ,
λ = 0.791 718 2 , r = 14.825mm代入式(7) 和(8) 得
= 13.405mm, = 6.269mm
近似直線段的長度L′= 2= 2 ×6.104 = 12.538mm。
令PE = h ,按圖1 計算的直線段長度為
L = 2 = 2 = 12.448mm
兩者之差ΔL = L′- L = 12.538 – 12.448 = 0.09mm ,符合零件圖紙的要求。
近似直線段的車方原理的直線度誤差計算值Δ=h-= 13.455– 13.405 = 0.05mm ,即直線段的車方原理直線度誤差是0.05mm ,比初始值小的多,完全可以滿足一般方頭的精度要求。
2.機床配置形式的選擇
2.1機床配置形式概述
機床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等就可以確定。但在在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。他們對機床的結(jié)構(gòu)復雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，多工藝過程方案不大的更改或重新安排，往往會使機車簡單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合實際生產(chǎn)的要求。因此，在最后決定機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須注意下面一些問題。
（1）加工精度的要求影響
固定式夾具組合機床能達到的加工精度最高，帶移動式加具機床精度相對較差。
（2）機床生產(chǎn)率的影響
機床要求的生產(chǎn)率對機床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響，它是決定采單工位機床，多工位機床或自動線，還是按中小批生產(chǎn)所需組合機床的特點進行設(shè)計的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸來看，完全可以采用單工位固定夾具的機床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時間和機動時間相重合。
（3）被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響
這些特點很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機床。一般來說，臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準面平行，又需要由一面或是幾面同時加工的箱體。一些在立式機床上安裝不方便或者受到高度限制的細長工件，也適宜采用臥式機床加工。立式機床則適于加工定基面是水平的，而加工面的孔與基面相垂直的工件。
總之，在擬訂機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須認真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點，選擇恰當?shù)姆桨浮?
2.2機床支撐形式的選擇
機床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺等。這些支承件，或單獨使用，或組合使用。
支承件應滿足的基本要求：
1.應具有足夠的剛度和較高的剛度——質(zhì)量比。
2.應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機的低階頻較高，若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振，不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。
3.熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小。
排屑暢通，吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
機床支承形式可歸納為下列5種：
（1）一字形（“一”形）支承 支承件是床身，或床身與底座的組合。具有這種支承形式的機床，稱為臥式機床。
（2）柱形（“┃”形）支承 支承件是立柱，或立柱與底座的組合。具有這種支承形式的機床，稱為立式機床。
（3）倒丁字形（“”形）支承 支承件是床身和立柱的組合。具有這種支承形式的機床，稱為復合式機床。
（4）槽形（“”形）支承 支承件是床身（或底座）、立柱、橫臂三者的組合。具有這種支承形式的機床，稱為單臂式機床。
（5）框形（“ ”形）支承 機床的支承件由床身、橫梁及雙立柱組合而成，形成封閉的框形結(jié)構(gòu)。具有這種支承形式的機床，稱為龍門式機床。
由于支承件的結(jié)構(gòu)形狀十分復雜，受力條件也很復雜，所以對支承件主要是進行近似的工程技術(shù)計算，用近似的技術(shù)計算結(jié)果，來和已有的經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗的同類型支承件的計算結(jié)果進行比較，進而評價所設(shè)計的支承件。
由工件的形狀及加工原理知，宜采用臥式形式（帶一固定式夾具）。
圖2—1
2.3床身設(shè)計
臥式床身有3種結(jié)構(gòu)形式：中小型機床的床身是安裝在床腿上的，例如回轉(zhuǎn)直徑在630毫米及以下的車床，六角車床等；大型機床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的，如大型臥式車床臥式鏜床等；某些臥式床身是框架式的，如仿行車床，多刀車床等。從載荷的觀點來分析，有的床身主要是在切削力的作用下受兩個方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，如車床，六角車床和鏜床床身；有的床身主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷，如龍門刨床和龍門銑床的床身。
表2-1 鑄鐵件的推薦壁厚
當量尺寸（m）
0.75
1.0
1.5
1.8
2.0
2.5
3
3.5
4.5
外壁厚（mm）
8
10
12
14
16
18
20
22
25
隔板或筋厚（mm）
6
8
10
12
12
14
16
18
20
1.截面形狀
床身的截面形狀決定于剛度要求，導軌的位置，內(nèi)部需要安裝的零，部件，排屑等。
2..截面寬度和高度
截面的寬度由工件大小，剛度要求和刀架或工作臺的導向性決定。
普通車床床身截形的最佳比例為高比寬約等于1。
這里借鑒CA6140車床的床身設(shè)計。
床身采用鑄鐵件（材料是HT30-45號灰鑄鐵）。截面形狀如圖2—2。
圖 2—2
整體圖如圖2—3所示
圖 2—3
3.動力部件的選擇
3.1切削力的計算及刀具的選擇
車方機床的主軸上對稱安裝了兩把車刀,但由圖2 可知,兩把刀不會同時切削,切削深度從F 點= 0 逐漸增大至E 點 == 1.5mm ,再逐漸減小至G 點= 0 。其它3 個面的切削深度也依次作同樣改變。所以最大切深度 = 1.5mm ,根據(jù)零件表面粗糙度的要求,選f =0.3mm/ r。由= 可以計算滑臺速度。
刀具材料選用YT15（適合加工鋼料及斷續(xù)切削）。為了保證一定的刀具耐用度,選v = 90m/ min = 1.5m/ s。
零件材料45 鋼,加工時的材料硬度為187HB ,查《機械加工工藝手冊》,得:單位切削力p = 1 962N/ mm2 ;切削力Fz = p f = 1 962 ×1.5 ×0.3 = 883N ;切削功率P = v ×= 883×1.5×=1.3245kW;取機床總效率η= 0.75 ,則電機功率= P/η = 1.3245/ 0.75 = 1.766kW。
3.2電動機的選擇
1.電動機選擇時要考慮的問題：
（1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無特殊要求時均應選用三相交流電動機。其中以三相異步帶能動機應用最多，常用為Y系列三相異步電動機。
（2）電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選的過小不能保證工作機的正常工作，或使電動機因超載而過早損壞；功率選的過大則電動機的價格高，能力又得不到充分的發(fā)揮，而且由于電動機經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費
（3）電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速相對于工作機轉(zhuǎn)速過高勢必使總傳動比加大，致使傳動裝置結(jié)構(gòu)復雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速的電動機，其優(yōu)缺點剛好相反。因此，在確定電動機的轉(zhuǎn)速時，應進行分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。
2.電動機功率的選擇
考慮到減速器的降速比不宜過大，所以初步選擇電動機的轉(zhuǎn)速
再根據(jù)所須電動機功率為。
查簡明機械設(shè)計手冊 續(xù)表
但是，考慮到機床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件,取電機功率為2.2kW。選用封閉式三相異步電動機，型號為Y132S-8，其輸出功率P=2.2kw。其主要性能參數(shù)如表3-1所示。
表3-1 電動機主要性能參數(shù)
電動機的功率P
2.2 kw
額定電流
5.5A
額定轉(zhuǎn)距
2.0
電動機滿載轉(zhuǎn)速n
710 r/min
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩
2.0
電動機的效率
0.81
電動機的重量
63kg
3.電動機的安裝型式
選用基本結(jié)構(gòu)型式，機座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為
制造范圍（機座號）為80-315。其示意圖如圖3-1所示：
圖3-1 電動機的安裝示意圖
主要安裝型式尺寸如表3-2所示。
表3-2 電動機主要安裝尺寸
電動機軸伸直徑D
48mm
電動機軸伸長度E
110mm
軸伸上鍵槽的尺寸
14mm9mm
電動機法蘭外徑尺寸
350mm
電動機法蘭內(nèi)徑尺寸
250mm`
電動機法蘭螺栓孔均不圓直徑
300mm
法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑
419
電動機的總高度L
710mm
4.液壓滑臺的設(shè)計
4.1液壓滑臺系統(tǒng)概述
4.1.1液壓滑臺系統(tǒng)的特點
（1）滑臺的主要負載是切削力、摩擦力和啟動、制動過程的慣性力，最大負荷一般<10kN。為保證運動平穩(wěn)性和工作可靠性，一般都采取中低壓系統(tǒng)，壓力在6MPa以下。液壓系統(tǒng)的流量是根據(jù)滑臺快速進退的速度確定的，一般<100L/min。
（2）通?；_快進與快退的速度大致相等，因此多采用差動連接的單出桿液壓缸。
（3）為解決工進與快進、快退對流量需求差別較大的矛盾，提高系統(tǒng)效率，除采用差動缸外，通常采用限壓式變量泵、高低壓雙泵或單定量泵加蓄能器的供油方式。
（4）各工況速度換接多采用行程控制，如行程閥，或電器行程開關(guān)與電磁閥組合方式。
4.1.2滑臺對液壓系統(tǒng)的要求
（1）能在變負載或在斷續(xù)負載下工作，能保證滑臺的進給速度特
別是最低進給速度（一般約為5mm/min）穩(wěn)定，以保證加工精度。
（2）能承受規(guī)定的最大載荷，并具有較大的工進調(diào)速范圍（通常為（5～900）mm/min），以適應不同工序的工藝需求。
（3）能實現(xiàn)快速進退及各進給速度間的平穩(wěn)換接。
（4）對于多個滑臺同時工作的系統(tǒng)，應防止各液壓執(zhí)行元件的壓力、流量相互影響引起動作上的干擾。
（5）合理利用能量，提高系統(tǒng)效率，減少發(fā)熱。合理解決工進速度與快速進退速度差值，造成流量值較大的矛盾。
4.2導軌的選擇
4.2.1導軌的功用和分類
導軌的功用是導向和承載。即保證運動部件在外力作用下，能淮確地沿著一定的方向運動。在導軌剮中，運動的導軌叫做動導軌，不動的導軌叫做支承導軌。動導軌相對于支承導軌通常只有一個自由度，即直線運動或回轉(zhuǎn)運動。
1.導軌可按下列性質(zhì)分類：
(1)按運動性質(zhì)可分為主運動導軌、進給運動導軌和移置導軌。移置導軌只用于調(diào)整部件之間的相對位置，在加工時沒有相對運動。例如車床昆座用的導軌。
(2)按摩擦性質(zhì)可分為滑動導軌和滾動導軌。滑動導軌按兩導軌面問的摩擦狀態(tài)又可分為混合摩擦導軌、邊界摩擦導軌、液體動壓導軌和液體靜壓導軌。滾動導軌按其滾動體不同又可分為滾珠導軌，滾柱導軌和滾針導軌。
(3)按受力情況可分為開式導軌和閉式導軌。如圖4—1所示，在部件自重和外載荷作用下，導軌面c和d在導軌全長上始終可以貼合的稱為開式導軌。在受較大的傾覆力矩時，如圖，部件的自重不能伎主導軌面e、f始終貼合，就必須增加壓板1和2．形成輔助導軌面g和h，稱為閉式導軌。
圖4—1 開式導軌與閉式導軌
2、導軌應滿足的基本要求
機床導軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機床的加工精度，工作能力和使用壽命，因此必須滿足下列基本要求：
（1)導向精度
導軌在空載和在切伊陳件下運動時，都應具有足夠的導向精度
軌運動軌跡的準確度。影響導向精度的主要因素有導軌的幾何精度、導軌的接觸精度、導軌及其支承件的自身剛度及熱變形等。
〔2)精度保持性
為了能長期保持導向精度、對導軌提出了剛度和耐磨件的要求。若剛度不足，則直接影響部件之間的相對位置精度和導軌的導向精度，使導軌面上的壓強分布不均，加劇導軌的磨損。所以剛度是導軌工作質(zhì)量的另—個重要指標。導軌的耐磨性是決定導向精度能否長期保持的關(guān)鍵，是衡量機床質(zhì)量的重要指標。導軌耐磨性與導軌材料、導軌受的摩擦性質(zhì)、導軌受力情況及兩導執(zhí)相對運動速度有關(guān)。
(3)低速運動平穩(wěn)性
即應保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。進給運動時的不平穩(wěn)將使加工表面粗糙度增大；定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度。低速運動的平穩(wěn)性與導軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及傳動動導軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度等有關(guān)。
（4）結(jié)構(gòu)工藝性
在可能的情況下，應盡量使導軌結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維護。對于刮研導軌，應盡量減少刮研量；對于鑲裝導軌，應做到更換容易。
3、導軌的磨損形式
滑動導軌磨損的基本形式是磨粒磨損和咬合磨損。這兩種磨損常同時發(fā)生，它們既相互聯(lián)系，又相互影響。磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過來又會加劇磨粒磨損，只是有時其中一種磨損可能起主要作用。滾動導軌則主要是疲勞磨損。
(1)磨粒磨損
磨粒主要是指存在于導軌面之間的微小硬粒．如切屑、塵粒和導軌自身磨損后的殘余產(chǎn)物等。這些微小硬粒在有—定的壓強作用并做相對運動的導軌面之間起著切刮或刻劃導軌面的作用，使導軌面產(chǎn)生機械劃傷或磨損溝痕。磨粒磨損與導軌間的相對滑動速度及導軌面比壓成正比。這種磨損是不可避免的，只能采取某些措施，努力減少這種磨損。
(2)咬合磨損
咬臺磨損又稱咬焊。它是指相對運動的兩個表固互相咬合，并在表面產(chǎn)生撕裂的現(xiàn)象。這是由于導軌面相互運動時，導軌表面覆蓋的一層氧化膜因摩擦發(fā)熱而受到破壞，裸露的金屬表面因分子問的相互吸引、滲透，使接觸點粘結(jié)而發(fā)生咬焊，隨著接觸面的相對運動，咬焊點被拉開，如此反復多次，就產(chǎn)生撕裂性破壞。嚴重的咬合磨損將使兩個導軌面無法相對運動。因此，這種磨損是不允許發(fā)生的。
（3)疲勞磨損和壓演現(xiàn)象
滾動導軌疲勞磨損主要是因為導軌表面受滾動體局部應力作用而產(chǎn)生彈性變形，當滾動體離開后，變形得到恢復，這種現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，達到一定循環(huán)次數(shù)后，就使導軌表層產(chǎn)生疲勞點蝕現(xiàn)象，這就是滾動導軌的疲勞磨損。如果局部應力過大而使表層產(chǎn)生凹坑狀的塑性變形，這就是壓潰現(xiàn)象，這種破壞是不允許發(fā)生的。
4.2.2.滑動導軌
滑動導軌足最常見的導軌，其他類型的導軌部是在滑動導軌的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的，由于滑動導軌結(jié)構(gòu)簡，有良好的工藝性，剛度利精度易于保證，所以在—般機床上仍然得到廣泛的應用。
1.導軌的材料和熱處理
（1）對導軌材料的要求和搭配
對導軌材料的主要要術(shù)是耐磨件好、工藝件好、成本低。常用的導軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料．其中以鑄鐵應用最為廣泛。
為了提高耐磨性．動導軌和支承導軌應盡量采用不同的材料，如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。
在直線運動導軌中，長導軌(通常是支承導軌)要用耐磨性較好和硬度較高的材料制造。這是因為支承導軌各處使用機會難以均等，且修復困難，而動導軌總是全長接觸，且動導軌短，磨損后易于維修；長導軌不易防護等原因：在回轉(zhuǎn)運動導軌中，一般均是將較軟的材料用于動導軌：因為花盤或圓工作臺導軌比底座加工方便些，磨損后易于在機床上加工，可減少修理的工作量。
表4-1導軌材料的搭配
序號
1
2
3
4
5
6
相對壽命
1
2-3
>2
4-5
動導軌
鑄鐵
鑄鐵
鑄鐵
淬硬鑄鐵
有色金屬
塑料
支撐導軌
鑄鐵
淬硬鑄鐵
淬硬鋼
淬硬鋼
鑄鐵
鑄鐵
導軌常用材料搭配見表4—1。除鑄鐵外，其余導軌都是鑲裝的。
（2）鑄鐵
鑄鐵是一種成本低，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。導軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。
灰鑄鐵府用最多的牌號是HT200。在較好的潤滑與防護條件下，具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導軌；潤滑和防護條件好、輕載荷的機床導軌；不經(jīng)常工作的導軌(包括移置導軌)；對精度要求不高的次要導軌等。
常用的孕育鑄鐵牌號足HT300。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機床導軌。
為了提高鑄鐵導軌的硬度，以增強抗磨粒磨損的能力和防止撕傷，鑄鐵導軌經(jīng)常采用高頻淬火、小頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。
（3)鋼
在耐磨性要求較高的機休上，可采用淬硬鋼制成的鑲鋼導軌。淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5-10倍。
鑲鋼導軌通常采用45鋼或45cr等材料，表面淬硬或全淬透，硬度達到HRc52—58；或者采用20Cr，20CrMn等滲碳淬硬至HRc56—62。鑲鋼導軌工藝復雜，成本高，目前國內(nèi)主要用于數(shù)控機床的滾動導軌上。
（4)有色金屬
有色金屬鑲裝導軌常用于重型機床的動導軌上，與鑄鐵的支承導軌搭配，以防止咬合磨損，保證運動平穩(wěn)性和提高運動精度。常用的材料有錫青銅ZQSn6—6—3，鋁青銅ZQAl9—4和鋅鋁銅合金ZZnAL10一5等。
（5)塑料
塑料導軌具有良好的耐磨性能，落在導軌表面上的硬?？蓴D入導軌內(nèi)部，避免了磨粒磨損和撕傷。常用的塑料材料有環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動導軌軟帶等。適用于中、小型精密機床和數(shù)控機床的導軌，用于豎直導軌更可顯示其優(yōu)點。
這里我選用鑄鐵導軌。
2.導軌的結(jié)構(gòu)
1）截面形狀
滑動導軌可分為凸形和凹形兩大類。對于水平布置的機床，凸形導軌不易積存切屑，但難以保存潤滑油，因此只適用于低速運動；凹形導軌潤滑性能良好．適用于高速運動，但為防止落入切屑等．必須配備良好的防護裝置。
直線運動導軌截面的基本形狀見圖4—2。
A b c d
圖 4—2
三角形導軌，見圖a。支承導軌為凸形時，稱為山形導軌；支承導軌為凹形時，稱為V形導軌。三角形導軌依靠二角形的兩個斜面導向，磨損后能自動補償，不影響導向精度。但水平和垂直兩個方向上的誤差相萬影響，給制造和檢修帶來困難。導向精度隨頂角。的增加而降低；承載面積隨的增加而增加。當兩導軌面上受力不對稱且相差較大時，可采用不對稱三角形導軌，以保證導軌面壓力分布均勻。通常取=。對于受力較大的大型或重型機床，可?。?-；對于精密機床，常取=。
支承導軌為V形時，不易積存放大的切屑，也不易存留潤滑油，適用于不易防護、速度較低的進結(jié)運動導軌。支承導軌為V形時，由于能得到較充足的潤滑，除用于精密和大型機床的進給導軌外，還可用于主運動導軌，如龍門刨床床身導軌。但是必須很好地防護，以防止落人切屑和塵土。
矩形導軌，見圖b。矩形導軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有水平和垂直兩個方向的導軌面．而且兩個導軌面的誤差不會相互影響，便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動補償，需要有間隙調(diào)整裝置，因此導向件較差。適用于載荷較大而導向性要求不高的機床。根據(jù)導向形式的不同，矩形導軌又可分為窄式組合和寬式組合兩種。
燕尾形導軌，見圖C。燕尾形導軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小，可承受顛覆力矩，但磨損后不能自動補償間隙，需用鑲條調(diào)整，剛性較差，摩擦力較大，制造和檢修都比較復雜，一般用作中、低速的多層導軌。
圓體形導軌，見圖D。圓柱形導軌制造簡單，不易積存較大的鐵屑。但磨損后很難調(diào)整和補償間隙，通常用在承受軸向載荷的場合。
這里選用矩形導軌。
2）組合形式
為了限制運動部件的轉(zhuǎn)動自由度，直線運動導軌一般都由兩條導軌組合而戍。對重型機床，由于共移動部件寬度較大，又承受較重載荷，因此常采用3條或3條以上導軌，來實現(xiàn)導向外承受載荷。常見的導軌組合形式見圖4—3。
圖4—3
雙二角形組合(圖a) 導向精度高，磨損后能自動補償．具有較好的精度保持性，但很難達到4個表面同時接觸的要求，制造較困難。適用于精度要求較高的機床，如高精度絲杠機床刀架導軌和滾齒機立體導軌等。
雙矩形組合(圖b) 具有較大的承載能力，制造調(diào)整比較簡單，但導向性差，磨損后不能自動補償，對加工精度有較大影響；多用于普通精度機床和重型機床，如萬能升降臺銑床工作臺導軌等。
三角形-矩形組合(圖4 c) 這種組合形式兼有導向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點，應用最廣泛，如普通車床溜板、龍門刨床工作臺導軌、萬能外因磨床砂輪架導軌等。
燕尾形組合(圖d) 兩個燕尾平面同時起導向及壓板作用，用一根鑲條就可調(diào)整各接觸面的間隙，但不能承受過大的顛覆力矩，摩擦損失也較大。用于要求層數(shù)多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動速度不大的場合，如車床刀架、牛頭刨床滑枕導軌等。
燕尾形—矩形組合(圖e) 能承受較大力矩，間隙調(diào)整也比較方便，多用于橫梁、立柱、搖臂等的導軌，如龍門刨床橫梁導軌等。
雙圓柱形組合(圖f) 容易制造，但磨損后不易補償。常用于僅受軸向力的場合，如壓力機、機械手的導軌。
這里選用雙矩形組合
3）間隙調(diào)整
閉式導軌的結(jié)合面之間應有適當?shù)拈g隙。若間隙過小，不但增加運動阻力，而且會加速導軌磨損；若間隙過大，又會使導向精度降低，還容易產(chǎn)生振動。因此，除裝配過程中應仔細調(diào)整導軌的間隙外，在使用一段時間后，因磨損還需重調(diào)。常用鑲條和壓板來調(diào)整導軌的間隙。
（1）壓板
壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩下圖所示為矩形導軌上常用的幾種壓板裝置。
圖4—4 壓板
1-動導軌 2-支承導軌 3-壓板 4-墊片 5-平鑲條 6-螺釘
圖a所示的壓板裝置通過磨削或副研壓板3與動導軌1相接觸的d面，或磨、刮與支承導軌2相接觸的e面來調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過大時磨、刮d面：間隙過小則磨、刮e面。壓板上的d，e面需用空刀槽分開。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整比較麻煩。圖b所示是采用在壓板與動導軌接觸處放幾層薄墊片4來調(diào)整垂直方向的間隙。隨著摩擦表面的不斷磨損，逐次取下一層墊片。這種方法比磨、刮省力，但調(diào)整量受墊片厚度限制。圖c所示是在壓板與支承導軌間用平鑲條5來調(diào)整間隙。只要擰動帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙，故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾個螺釘接觸，因此剛度較差。
（2）．鑲條
鑲條用來調(diào)整矩形和燕尾形導軌的側(cè)面間隙，以保證導軌面的正常接觸。常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。
3.導軌的潤滑與防護
1）導軌潤滑
導軌潤滑的目的是：減少磨損以延長導凱使用壽命；降低溫度以改善工作條件；減小摩擦力以提高機械效率；保護導軌表面以防止生銹。
導軌的潤滑方法很多，最簡單的潤滑方法是人工定期地直接在導軌上澆油或油杯供油。這種方法成本低廉，但不能保證充分的潤滑。一般用于移置導軌或移動速度較低的滑動導軌及滾動導軌。另一種手動潤滑方式是在機床上裝手動油泵，在工作前拉動油泵幾次，進行人工潤滑，這種方式操作方便．但不能保證連續(xù)供油，用于低中速、低載荷、小行程或不經(jīng)常運動的導軌上?，F(xiàn)代機床上多采用全自動壓力油強制潤滑，這種方法效果較好．可保證充分潤滑，不斷地沖洗和冷卻表面，與運動速度無關(guān)，但必須有專門的供油系統(tǒng)，成本較高。
為了使?jié)櫥驮趯к壪蛏暇鶆蚍植?，保證充分的潤滑效果，應在導軌面上開出油溝。
2）導軌的防護
導軌的防護裝置應盡可能使導軌面封閉起來，如果不能封閉，則應能將落在導軌上的塵屑較徹底地清除，還應具有耐紅熱切屑的能力，防冷卻液浸蝕的能力，便于裝卸及清洗導軌，制造容易、耐用和美觀。
圖4—5 導軌的防護
圖示為幾種導軌的防護方式。圖a為刮板式防護裝置。在動導軌的端面上裝有毛氈l，并用金屬刮板2及螺釘壓緊，當動導軌移動時，通過毛氈排除落在支承導軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細小的切屑及雜物填塞，對導軌產(chǎn)生刮磨作用，因此僅適用于移動速度較低的導軌。圖b，為鋼帶式防護單，韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上，另一端則固定在運動部件上，運動部件移動時，鋼帶隨著展開或卷在滾輪上。這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單，但切屑及雜物在滾輪卷動時．容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導軌面上，影響防護效果。圖c為固定式防護罩、鐵皮罩固定在運動部件上，以蓋住導軌表面。這種隊護罩結(jié)構(gòu)簡單，但密封性較差，且使機床外形尺寸增大，僅通用于行程不大的中小型機床。圖 d為層疊式防護罩，用多段金屬薄板制成，最外層蓋板6和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運動部件5和床身8上，當運動部件移動時，防護罩可隨之伸長或縮短。這種防護罩耐熱性好，使用壽命長，但制造較復雜，成本較高，適用于大型及精密機床。圖 c為折疊式防護罩，用皮革、塑料或帆布制成，這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單，防護效果好．但容易損壞，成本高，常用于磨床和精密機床上。
這里選用刮板式防護裝置。
4.滑動導軌的驗算
設(shè)計滑動導軌時，先參考同類型機床，初步擬定導軌的形狀和尺寸，然后再進行驗算。
滑動導軌的驗算，主要是通過受力分析，求出導軌的平均壓強和最大壓強、與導軌的許用壓強相對照，判斷導軌設(shè)計是合合理。根據(jù)壓強分布情況，判斷是合需用壓板。*
1）導軌壓強的分布
當導軌的自身剛度大于接觸剛度時，可忽略導軌自身變形的影響，而只考慮接觸變形的影響。這時，沿導軌長度方向的接觸變形和壓強可視為線性分布，沿寬度方向可視為均勻分布。當導軌的自身剛度較低時，既要考慮導軌表面接觸變形，又要考慮導軌自身變形，這時壓強為非線性分布，下面只討論線性分布的導軌壓強的計算。
每條導軌面所受的載荷，都可以簡化為一個距導軌中心距離為x的力，這個力的作用又等價于一個位于導軌中心的力F和一個顛覆力矩M的作用。如圖4—6所示。
圖4—6 導軌受力情況
在力F作用下，導軌面的壓強（單位為MPa）：
= …………………………….（1）
在力矩M作用下，導軌面產(chǎn)生的最大壓強（單位為MPa）
由于 M= aLL=a
因此 = ………………………………（2）
式中 F—導軌承受的集中力，單位為N；
M—導軌承受的顛覆力矩，單位為Nmm；
a—導軌的寬度，單位為mm；
L—動導軌的長度，單位為mm；
--集中力F力引起的壓強，單位為MPa；
--顛覆力矩M引起的最大壓強，單位為MPa。
由于力F與力矩M同時作用，閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強分別為：
=+ = （1 + ）…………………（3）
=— = （1—）…………………（4）
= （+）=…………………………..（5）
從式(4—7)可見，平均壓強只與力F的大小和導軌幾何尺寸有關(guān)，而與力的作用點無關(guān)。
從式(4—5)、(44)可知：
(1)x＝0，即力F作用于導軌中點，M==0，==0，壓強呈矩形分布（如下圖a），導軌受力均勻，但實際上很難實現(xiàn)這種情況。
(2)x＜L／6，即M＝＜FL／6時，6M／FL＜1，＜2，0，壓強呈梯形分布（如圖b）。設(shè)計時，應盡可能保證導軌在這種受力狀態(tài)下工作。
（3)x=L／6，即M＝=FL/6時， 6M／FL=1，=0，=2，壓強呈三角形分布(圖c)。導軌兩端壓強分布相差較大，但仍保持了導軌面全長接觸，設(shè)計時也可采用。
(4)xL／6，即M= FL/6時，6M/FL 1，＜0。這時，導軌一端將出現(xiàn)間隙(圖d)。為此，需要在導軌下面安裝壓板，形成輔助導軌面。設(shè)計時應避免出現(xiàn)這種情況。
圖4—7 導軌壓強的分布
表4—2 鑄鐵導軌的壓強分布 /MPa
導軌種類
機床類別
平均壓強
最大壓強
直線運動導軌
主運動導軌和速度較高的進給運動導軌
中型機床
0.4—0.5
0.8—1.0
重型機床
0.2—0.3
0.4—0.6
速度較低的運動導軌
中型機床
1.2—1.5
2.5—3.0
重型機床
0.5
1.0—1.5
磨 床
0.025-0.04
0.05—0.08
主運動和速度較高的圓周運動導軌
D——導軌直徑，mm
D<3000
0.4
D>3000
0.2—0.3
環(huán) 行
0.15
2）導軌的許用壓強
導軌的壓強是影響導軌耐磨性的一個主要因素。導軌的支承面積應與導軌所承受的載荷相適應。如果導軌面的壓強很大，導軌表面將因油膜壓破而加劇磨損。為此，應保證導軌面上的平均壓強不超過許用值。由于導軌面上的壓強分布不可能完全均勻，所以還必須保證最大壓強不超過許用值。
機床鑄鐵·鑄鐵、鑄鐵·鋼導軌副的許用壓強按表4—2選取。始終以固定切削條件工作的專用機床，許用壓強應比表中數(shù)值減小25％—30％。鋼—鋼導軌副的許用壓強可比表中數(shù)值增加20％—30％。動導軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導軌板時，如滑動速度v1m/min時，則pv植不宜超過o．2MPa·m/min；如滑動速度v1m/min時，則許用壓強取0.2MPa。
鋅鋁銅合金ZZnAll0—5導軌的許用平均壓強[p]0.2MPa。
5.提高導軌耐磨性的措施
1）力求無磨損
磨損的原因是配合面在一定的壓強作用下直接接觸并作相對運動。因此不磨損的條件是配合面在作相對運動時不直接接觸，接觸時則無相對運動。靜壓導軌與動壓導軌可以實現(xiàn)完全的液體潤滑狀態(tài)，潤滑油使兩導軌面分開而不直接接觸，這種導軌的耐磨性最好。
2）力求少磨損
在有些場合既不便采用靜壓導軌，也不能采用動壓導軌，就只能爭取少磨損。減少磨損的措施有：
(1)降低導軌面間的壓強，減小單位面積上承受的摩擦力，可采用加大接觸面積和減輕負荷的辦法來降低壓強。采用卸荷導軌可以減輕負荷，加寬導軌面或加長動導軌的長度可以加大接觸面積，提高導軌接觸精度和減小表面粗糙度，也可以增加實際接觸面積。
(2)降低摩擦系數(shù)，例如采用滾動導軌：在滑動導軌中正確選擇摩擦副的材料；正確選擇潤滑油或采用循環(huán)潤滑方式來改善潤滑條件。
(3)適當?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔к壙鼓p的能力。
(4)加強防護。
3）均勻磨損
(1)力求使摩擦面上的壓強均勻分布，例如導軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對稱。
(2)盡量減小扭矩和顛覆力矩。
(3)保證工作臺、溜板等支承件有足夠的剛度。
(4)回轉(zhuǎn)運動導軌不宜太寬，以免線速度相差太大。
(5)導軌副中全長上使用機會不均的導軌，硬度應高些。
4.2.3滑臺的結(jié)構(gòu)形式
圖 4-8 滑臺的結(jié)構(gòu)形式示意圖
1--導軌上部 2-壓板 3-導軌下部 4-液壓缸
導軌間距的大小根據(jù)導軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類型機床導軌的尺寸確定。從統(tǒng)計資料來看，中等尺寸的普通車床，床鞍導軌的跨距和最大回轉(zhuǎn)半徑之比=0.8—1.0。這里取系數(shù)為1.0。則：
=1.0=6521.0=130（mm）
5.液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算
5.1液壓系統(tǒng)概述
液壓傳動是以有壓液體為能源介質(zhì)實現(xiàn)各種機械的傳動。液壓傳動與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì)，并采用各種允件組成所需要的控制回路，再由若干回路有機組合成能完成各種控制功能的傳動系統(tǒng)進行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。
與機械傳動，電力傳動等傳動方式相比，液壓傳動具有下列優(yōu)點：
1.在傳送同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)統(tǒng)計，液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的10％—20％，而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。
2.液壓傳動裝置工作比較平穩(wěn)、反應快、沖擊小，能高速啟動、制動和換向。液壓傳動裝置的換向頻率高，對于回轉(zhuǎn)運動每分鐘可達500次，直線往復運動每分鐘可達400-1000次。這是其他傳動控制方式無法比擬的。
3.液壓傳動裝置能在運動過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，而且調(diào)速性能好。其傳動比可達100：1至2000：1。
4.液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便，易于實現(xiàn)自動化，如與電氣控制相配合，可方便地實現(xiàn)復雜的程序動作和遠程控制。
5.液壓傳動裝置易于實現(xiàn)過載保護。由于采用油液作為工作介質(zhì)，液壓傳動裝置能自行潤滑，故使用壽命較長。
6.液壓元件已標準化、系列化和通用化，便于設(shè)計和選用。
由于液壓傳動技術(shù)優(yōu)點很多，因而在國民經(jīng)濟的各個部門得到了廣泛應用。目前，其應用領(lǐng)域仍在不斷擴展，從組合機床、機械手、自動加工及裝配線到金屬及非金屬壓延、注射成型設(shè)備，從材料及構(gòu)件強度試驗機到電液仿真試驗平臺，從建筑、工程機械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備，從能源機械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過程控制，從橡膠、皮革、造紙機械到建筑材料生產(chǎn)自動線，從采煤機械到石油鉆探及采收設(shè)備，從航空航天器控制到船舶、火車、汽車等運輸設(shè)備等等，液壓傳動與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機械工程制造業(yè)的基本要素和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。
5.2參數(shù)及數(shù)據(jù)
根據(jù)工件加工方法的分析，可知為一次裝加，一次進刀完成切削。因此，工作臺自動循環(huán)為：快進—工進—快退—停止。
參數(shù)為：滑臺總重量：5000N，切削最大阻力883N，滑臺快進，快退速度為0.05m/s，工進速度為12—37mm/min，加速（或減速）時間0.1s，采用的為矩形導軌，取靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)=0.1，滑臺快進行程0.15m，工進行程0.05m。
5.3確定液壓系統(tǒng)工作要求
根據(jù)加工要求，工件不動，主軸和刀具由液壓滑臺帶動進給，“快進一工進一快退—停止”，工作循環(huán)采用液壓傳動方式，選用活塞桿做執(zhí)行機構(gòu)。
考慮到車削進給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，故擬選用調(diào)速閥、定量泵組成的節(jié)流調(diào)速方式。
為自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件的加工長度(該長度并無過高的精度要求)，擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動作回路，實現(xiàn)順序動作。
圖5—1 車方機床外形示意圖
5.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，動作循環(huán)完全相同。
為保證快速進退速度相等，并減小液壓泵流量規(guī)格，選用差動連接回路。
在行程控制中，由快進轉(zhuǎn)工進時，采用機動滑閥，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且安全可靠。工進終了壓下行程開關(guān)返回?？焱说浇K點，壓下電氣行程開關(guān)，運動停止。
快進轉(zhuǎn)工進后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱，系統(tǒng)不再差動連接。
圖5—2 液壓系統(tǒng)工作原理圖
1-電磁鐵 2-換向閥 3-液壓缸 4-活塞桿 5-行程開關(guān)
6-換向閥 7-調(diào)速閥 8-單向閥 9-壓力表開關(guān) 10-壓力表
11-液壓泵 12-濾油網(wǎng) 13-油箱 14-溢流閥
5.5計算和選擇液壓元件
5.5.1液壓缸的計算
1.計算液壓缸的總機械載荷F
根據(jù)機構(gòu)的工作情況，液壓缸受力如圖5—3所示
圖5—3 液壓缸受力示意圖
F=++++
式中 ——按題目給定為5000N；
——活塞上所受慣性力；
——密封阻力；
——導軌摩擦阻力；
——回油背壓形成的阻力。
(1) 的計算
按下式計算：
＝ (N)
式中 G——液壓缸所要移動