簡(jiǎn)易插床及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

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分類號(hào) 單位代碼 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 簡(jiǎn)易插床及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者院 (系)專業(yè)班級(jí)學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師答辯日期簡(jiǎn)易插床及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要機(jī)床在當(dāng)今制造業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，插床是用來插削鍵槽和型孔一類機(jī)床，其主運(yùn)動(dòng)為插刀的往復(fù)豎直運(yùn)動(dòng)。在單件或小批量的加工鍵槽或花鍵槽中有著廣泛的應(yīng)用，也可以加工方孔，平面等，在批量生產(chǎn)中常被銑床代替。但在加工不通孔或內(nèi)孔鍵槽內(nèi)有臺(tái)肩時(shí)，則只能由插床完成。　而液壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)相比，在同等功率下，液壓系統(tǒng)具有更輕的重量，和更小的的體積，液壓元件早已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)選用和維修更換都比較容易實(shí)現(xiàn)，而且液壓系統(tǒng)本身運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，可以提高加工件的表面質(zhì)量。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一臺(tái)采用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)的簡(jiǎn)易插床，主要完成了以下方面內(nèi)容：首是進(jìn)行插床總體布局的設(shè)計(jì)，然后對(duì)插床液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核；最后是對(duì)插床其他重要部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)易插床，液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸AbstractThe machine tool has a wide range of applications in today's manufacturing industry. The slotting machine is used to insert a machine tool such as a keyway and a hole. The main movement is the reciprocating vertical motion of the inserter. It has a wide range of applications for single or small batches of machined keyways or splined grooves. It can also process square holes, planes, etc. Milling machines are often used instead of mass production. However, when processing the non-through hole or the shoulder in the inner hole, it can only be completed by the slotting machine. Compared with the mechanical system, the hydraulic system has the lighter weight and smaller volume at the same power. The hydraulic components have already been standardized. The design selection and maintenance are relatively easy to achieve, and the hydraulic system itself moves. Smooth, easy to achieve stepless speed, can improve the surface quality of the workpieces This graduation design and design of a simple hydraulic drive transmission system, mainly completed two aspects: First, the design and calculation of the slotting machine and hydraulic system The second is to design other important components of the slotting machine.Keywords: simple slotting, hydraulic system目錄1 緒論 .............................................................................................................................11.1 設(shè)計(jì)目的和意義 ..............................................................................................11.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................................11.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................................51.4 設(shè)計(jì)要求 ..........................................................................................................62 總體設(shè)計(jì) .....................................................................................................................72.1 影響機(jī)床總體布局的基本因素 .....................................................................72.1.1 工藝方法的影響 ...................................................................................72.1.2 運(yùn)動(dòng)分配的影響 ...................................................................................72.1.3 機(jī)床性能的影響 ...................................................................................72.1.4 機(jī)床自動(dòng)化的影響 ...............................................................................82.1.5 生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響 ...............................................................82.1.6 操作調(diào)整的影響 ...................................................................................82.2 機(jī)床總體布局方案分析 .................................................................................92.3 機(jī)床總體布局方案的確定 ..............................................................................92.4 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析 ................................................................................................102.5 總體方案的確定 ............................................................................................103 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................123.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 ....................................................................................123.2 液壓油路圖的擬定 ........................................................................................123.2.1 油路圖的擬定 .....................................................................................123.2.2 液壓系統(tǒng)工作原理 .............................................................................133.3 液壓缸的主要尺寸參數(shù)確定 ........................................................................133.3.1.液壓缸工作壓力的確定 .....................................................................133.3.2 液壓缸幾何參數(shù)的確定 .....................................................................143.3.3 液壓缸的推力和流量計(jì)算 .................................................................163.3.4 活塞桿直徑驗(yàn)算 .................................................................................163.3.5 液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定 .................................................................173.3.6 液壓缸外徑的計(jì)算 .............................................................................183.3.7 液壓缸底和缸蓋的計(jì)算 .....................................................................193.3.8 液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定 .............................................................203.3.9 液壓缸參數(shù)的綜合 .............................................................................203.4.液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................213.4.1 液壓缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu) .............................................................213.4.2 缸筒與缸蓋的密封 .............................................................................213.4.3 油缸固定底座連接螺栓的設(shè)計(jì)與校核 .............................................233.5 液壓元件的選擇 ............................................................................................253.5.1 流量的計(jì)算 .........................................................................................253.5.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .....................................................................................263.5.3 聯(lián)軸器的選擇 .....................................................................................263.5.4 閥類元件的選擇 .................................................................................273.5.5 管道尺寸的確定 .................................................................................273.5.6 油箱的設(shè)計(jì) .........................................................................................283.6 整體支撐架的設(shè)計(jì) ........................................................................................28總結(jié) ..............................................................................................................................29致謝 ..............................................................................................................................31參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................32附錄：中英文文獻(xiàn)翻譯 3311 緒論1.1 設(shè)計(jì)目的和意義現(xiàn)代制造業(yè)，機(jī)床發(fā)揮著重要作用，在當(dāng)今制造業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，開槽機(jī)是一種直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床，用于通過插入刀具的垂直和往復(fù)運(yùn)動(dòng)來加工鍵槽和方孔。插床在某些方面與刨床相類似，就刀具而言，二者都用單刃刀具，但差別在于布局方式的不同，插床通常是立式布局，而刨床一般為臥式布局。由于插床較低的生產(chǎn)率和精度，多用在內(nèi)鍵槽的加工或花鍵槽的單件或小批量生產(chǎn)中，也可用于平面、多邊形孔等的加工，而銑床常用于在批量生產(chǎn)中完成同樣的工作。但若遇到加工盲孔孔或內(nèi)鍵槽中有凸出臺(tái)肩的時(shí)，則只能利用插床來完成加工。插床用于平面、成型面及鍵槽的成型加工等，并能加工傾斜度小于 10 度的模具等工件，適合那些單個(gè)或小批量加工生產(chǎn)的企業(yè)。而液壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)相比，在同等功率下，液壓系統(tǒng)具有更輕的重量，和更小的的體積，液壓元件早已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)選用和維修更換都比較容易實(shí)現(xiàn)，而且液壓系統(tǒng)本身運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，可以提高加工件的表面質(zhì)量。綜上所述，插床尤其專門的用途，為提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益降低成本設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)低的插床設(shè)備。采用液壓傳動(dòng)，并結(jié)合現(xiàn)有插床結(jié)構(gòu)及工廠需求設(shè)計(jì)了一臺(tái)簡(jiǎn)易插床。 1.2 液壓系統(tǒng)的概述液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展迅速，隨著機(jī)電液一體化趨勢(shì)的不斷提高，液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工設(shè)備中。掌握液壓系統(tǒng)的工作原理以及設(shè)計(jì)維修保養(yǎng)具有重要意義。社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)部門普遍采用了液壓傳動(dòng)，但液壓系統(tǒng)被采用的理由卻不盡相同。液壓系統(tǒng)輸出力矩大是各類工程機(jī)械采用它的主要原因；其有易于實(shí)2現(xiàn)無級(jí)變速以及可以快速頻繁的實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)床系統(tǒng)中。為此，機(jī)床的下列設(shè)備經(jīng)常采用液壓系統(tǒng)：進(jìn)給裝置。車床、銑床、刨床、磨床、鉆床的刀架、工作臺(tái)、滑臺(tái)均可以采用液壓傳動(dòng)裝置。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置。刨床的軌枕采用液壓傳動(dòng)裝置可易于實(shí)現(xiàn)快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換向，可以減少?zèng)_擊，降低能量損失。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置。液壓馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以應(yīng)用在車床等主軸上面。輔助裝置。消除絲杠螺母間的間隙，夾緊，平衡，裝卸，換刀，這些裝置若采用液壓裝置，可以大大簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)，提高自動(dòng)化水平。液壓動(dòng)力滑臺(tái)是一種基于速度變換的中低壓液壓系統(tǒng)。在某些專用的自動(dòng)化機(jī)床上應(yīng)用普遍。1.3 設(shè)計(jì)要求插床的刀架的縱向往復(fù)主運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，工件由工作臺(tái)帶動(dòng)，采用手動(dòng)進(jìn)給。插頭向上運(yùn)動(dòng)為空行程，速度應(yīng)較快；插頭在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，不致因自重而下落。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明的要求：工件材料為碳鋼，最大鍵槽寬度12mm，最大走刀量 0.3mm/行程。插頭刀架重 500N，導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 0.1，活塞和活塞桿的摩擦系數(shù)為 0.3，插頭工作行程的下行速度 0.2mm/s，啟動(dòng)時(shí)間0.01s，最大工作行程 250mm。設(shè)計(jì)出的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足上述要求。32 插床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床總布局的目的是使機(jī)床的造型協(xié)調(diào)完善以及各部件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)和位置關(guān)系更加的合理。機(jī)床的布局形式要受工藝和工件形狀、尺寸和重量的影響。工藝決定了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)由執(zhí)行部件來完成，部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系由傳動(dòng)解決。機(jī)床總布局的設(shè)計(jì)是具有全局性的問題，它很大程度上影響機(jī)床部件的設(shè)計(jì)制造。2.1 影響機(jī)床總體布局的基本因素工藝方法的影響：工件的加工工藝方法是五花八門的。經(jīng)常由于工藝方法的改變，在進(jìn)行總體布局時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)等產(chǎn)生一系列變化。故在確定總體布局時(shí)，首先應(yīng)確定合理的工藝方法。工藝方法不同，刀具、運(yùn)動(dòng)以及機(jī)床布局也不同。運(yùn)動(dòng)分配的影響：只要能確定工藝方法，之后刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也自然能夠確定了。此時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)只由刀具來完成，也可只由工件完成，或者同時(shí)由刀具和工件完成。采取不同的運(yùn)動(dòng)分配形式，就有不同的機(jī)床布局。機(jī)床性能的影響：加工過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)通過傳動(dòng)系統(tǒng)傳給工件和刀具，往往會(huì)把振動(dòng)痕留在加工表面，會(huì)使得表面粗糙度降低；刀具壽命也會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而縮短，同時(shí)也使得機(jī)床零件磨損加?。还と烁菀资苷駝?dòng)噪音的影響變得更加疲勞。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)消除或減少振動(dòng)也應(yīng)得到充分考慮。機(jī)床自動(dòng)化的影響：機(jī)床布局時(shí)，也應(yīng)考慮排屑的問題，為了使拍屑更加容易，可以傾斜或垂直布置刀架和導(dǎo)軌，便于上料、下料和進(jìn)入自動(dòng)線。為了使各刀架在循環(huán)工作中有獨(dú)立的動(dòng)作，在床身上應(yīng)該分別設(shè)置導(dǎo)軌，便于調(diào)整機(jī)床和刀具的相對(duì)位置和觀察加工情況。4生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響：機(jī)床的自動(dòng)化程度、排屑和裝卸方便程度等會(huì)受到生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響，進(jìn)一步使得機(jī)床布局發(fā)生變化。機(jī)床結(jié)構(gòu)也隨著生產(chǎn)批量的不同而改變。操作調(diào)整的影響：為了減少工人的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床也應(yīng)顧及人體的運(yùn)動(dòng)構(gòu)造和四肢的運(yùn)動(dòng)范圍。工人操作的位置和操作按鈕手柄等的位置應(yīng)設(shè)計(jì)合理。操縱手柄和控制按鈕應(yīng)放在操作者所能及的范圍內(nèi)。影響機(jī)床布局的因素是多種多樣的，起決定作用的是工藝方法，機(jī)床運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)分配；主要因素有工件的重量、形狀、尺寸、精度等。此外還應(yīng)兼顧其他各種因素。2.2 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析2.2.1 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的形式動(dòng)力源的動(dòng)力如何傳遞到刀具上成為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。機(jī)床的傳動(dòng)主要有機(jī)械、電氣和液壓傳動(dòng)。這幾種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。機(jī)械聯(lián)系的可靠性較高，現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛，對(duì)加工、制造的技術(shù)水平要求較低，可以用在加工螺紋、齒輪、花鍵等。應(yīng)用非機(jī)械聯(lián)系（液、氣、電、磁等）可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，而且現(xiàn)在非機(jī)械聯(lián)系的可靠性正不斷提高，相應(yīng)的設(shè)計(jì)制造維護(hù)技術(shù)的也在快速進(jìn)步，在機(jī)床中的應(yīng)用正逐漸增加。機(jī)電液的綜合應(yīng)用，大大簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)也較為容易，正廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)床中。2.2.2 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析本次設(shè)計(jì)的鉆床計(jì)劃采用液壓傳動(dòng)。其傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下所示：5圖 2—1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖工作原理：工進(jìn)：兩個(gè)電磁換向閥均居左位，液壓油通過單向閥進(jìn)入油缸上腔，液壓桿帶動(dòng)插刀向下運(yùn)動(dòng)?？焱耍簝蓚€(gè)電磁換向閥均居右位，液壓油通過單向閥進(jìn)入油缸下腔，由于下腔為有桿腔，接觸面積比上腔小，在同等流量下活塞桿上升的速度應(yīng)比下降快。停止：三位四通電磁換向閥居中位，液壓油回油箱，電磁換向閥密封使活塞桿不會(huì)移動(dòng)。保護(hù)裝置：當(dāng)?shù)额^運(yùn)動(dòng)受阻，液壓回路內(nèi)壓力上升，溢流閥打開，實(shí)現(xiàn)泄壓。2.3 機(jī)床總體布局方案的確定上文敘述了影響機(jī)床總體布局的因素，此外，還要確定支承部件、傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件的布局方案。6支撐部件主要由底座、立柱、床身、橫梁等部件組成，這些部件組合起來，用做機(jī)床的支撐。主要的支撐形式有以下幾種。立式機(jī)床 1所占面積小，運(yùn)動(dòng)自 1由度大，操作也較為方便 1，但若工件較長(zhǎng)時(shí)，重心不穩(wěn)，工件易振動(dòng)，適用于加工短而粗的工件。臥式機(jī)床所占 1面積較大，重心低，振動(dòng)小，其執(zhí)行元件可沿縱橫兩方面移動(dòng)，適用于加工細(xì)而長(zhǎng)的工件。單臂式機(jī)床橫梁相當(dāng)于懸臂梁結(jié)構(gòu)，受力時(shí)剛度較低。橫梁越大能加工更大的零件，但相應(yīng)的剛度也降低。綜上所述，機(jī)床總體布局采用立式布局。這種形式，自由度大，便于操作，完全可以完成加工。在本設(shè)計(jì)中，運(yùn)動(dòng)分配采用液壓傳動(dòng)，主軸縱向移動(dòng)，工作臺(tái)手動(dòng)調(diào)整移動(dòng)。通過更換插刀，可以完成其他形式零件的生產(chǎn)。72.4 總體布局圖圖 2-2 總體方案中間移動(dòng)平臺(tái)上有一個(gè)固定端蓋孔的裝置，按照端蓋孔的輪廓尺寸，加工出一個(gè)端蓋孔形狀的孔，用來固定它，限制其六個(gè)自由度。893 液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.1 液壓裝置的設(shè)計(jì)分析為滿足插床的工作需求，液壓系統(tǒng)能夠保證進(jìn)給和回退保持不同的速度，插刀工作過程主要為直線運(yùn)動(dòng)所以液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件選擇為液壓缸，用兩個(gè)電磁換向閥實(shí)現(xiàn)換向。3.2 液壓油路圖的擬定工作條件分析：主要工作臺(tái)、床身、手動(dòng)夾緊、刀具等，加工對(duì)象是待加工工件，可實(shí)現(xiàn)加工中鍵槽的功能。工作流程如下：工件夾緊，插入刀啟動(dòng)，快進(jìn)，停止，插入刀啟動(dòng)，快速撤退，循環(huán)工作，直到處理所需的內(nèi)部鍵槽。3.2.1 油路圖的擬定10圖 3-1　液壓系統(tǒng)原理圖表 3-1 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵動(dòng)作順序表Tab．3-1 Oil potential action sequence table元件 1Y 2Y 3Y 4Y工進(jìn) + - + +快退 - + - +卸荷 - - - -3.2.2 液壓系統(tǒng)工作原理工進(jìn)：三位四通閥與二位三通閥均居左位，液壓油流經(jīng)單向閥然后進(jìn)入油缸上腔，液壓桿帶動(dòng)插刀向下運(yùn)動(dòng)?？焱耍喝凰耐ㄩy與二位三通閥均居右位，液壓油流經(jīng)單向閥然后進(jìn)入油缸下腔，由于下腔為有桿腔，接觸面積比上腔小，在同等流量下活塞桿上升的速度應(yīng)比下降快。停止：三位四通電磁換向閥居中位，液壓油回油箱，電磁換向閥密封使活塞桿不會(huì)移動(dòng)。保護(hù)裝置：當(dāng)?shù)额^運(yùn)動(dòng)受阻，液壓回路內(nèi)壓力上升，溢流閥打開，實(shí)現(xiàn)泄壓。3.3 液壓缸的主要尺寸參數(shù)3.3.1.液壓缸工作壓力的確定（1）工作載荷的計(jì)算11機(jī)械總負(fù)載 F:空載啟動(dòng)加速階段: ??mgafF?/???快進(jìn)： F= ?mgf/F?(忽略慣性力 ,和摩擦力 )afF制動(dòng)減速： F=（ - - )fFgam?工作負(fù)載： =4000Nw密封阻力： =5%× =200NsF重力負(fù)載： =600Ng快進(jìn)時(shí)的負(fù)載最大，最大壓力為： （查得 =0.90~0.97，取 0.94）maxFm?=( - )/ =(4000-600)/0.94=3617NmaxFwgm?（2）液壓缸工作壓力的確定工作壓力的確定見下表（表 3-2）表 3-2 按工作負(fù)載選定工作壓力液壓缸工作負(fù)載（N）50000液壓缸工作壓0.8～ 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 5～712力（MPa）1參考上表，工作壓力選擇為 0.8~1MPa,為保證液壓缸體積更加緊湊,取液壓系統(tǒng)的初始?jí)毫?= 1Mpa1P3.3.2 液壓缸幾何參數(shù)的確定（1）內(nèi)外徑計(jì)算由 且 得 d =224Dd???123Fp?= = =0.0677m3pF3max60D= d=0.0957m2(差動(dòng)連接，當(dāng)快進(jìn)、快退相等時(shí) D= d， ）21234Fp??根據(jù)表 3—3，表 3—4 液壓缸直徑園整后的結(jié)果為 D=100mm ,d=70mm。。表 3-3 液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77）16 20 25 32 45 46 49 51 56 69 75 150105 111 123 145 165 181 210 265 320 400 500 63013表 3-4 活塞直徑系列（JB2183-77）2 8 15 17 19 21 23 24 29 30 33 376 45 65 51 54 80 88 105 120 155 122 58160 222 130 250 256 258 320 360 400 410 600當(dāng)傳動(dòng)比確定時(shí)，活塞桿與液壓缸內(nèi)徑關(guān)系，可以在下表中進(jìn)行選擇。表 3-5 活塞桿與液壓缸內(nèi)徑的關(guān)系活塞桿直徑 d（mm） 活塞桿直徑 d（mm）速比 ?速比 ?缸體內(nèi)徑D（mm）2 1.46 1.33 1.25 1.15缸體內(nèi)徑D（mm）2 1.46 1.33 1.25 1.1540 28 22 20 18 14 125 90 70 60 55 4550 35 28 25 22 18 140 100 80 70 60 5063 45 35 32 28 22 150 105 85 75 65 5580 55 45 40 35 28 160 110 90 80 70 5590 60 50 45 40 32 180 125 100 90 80 63100 70 55 50 45 35110 80 60 55 50 40200 140 110 100 90 70143.3.3 液壓缸的推力和流量計(jì)算（1）液壓缸的推力計(jì)算當(dāng)液壓缸的各種等參數(shù)確定后，實(shí)際工作推力可由下式得出：P=PA(N)式中，P—液壓缸工作壓力（Pa）；A—活塞有效工作面積；得到出 P=1993.26N（2）液壓缸的工作流量計(jì)算液壓缸所需的工作流量也就可以用下面的公式來計(jì)算：Q=Av式中，v——液壓缸工作速度；A——,液壓缸有效工作面積A1= = 5026.5mm2D4π 280?A2= = =3769.9mm??2d-??240-π15無桿腔：Q1=A1v= min/27.5015.0263L??有桿腔：Q2=A2v= i/.9.373本設(shè)計(jì)中v=10 。??/??????3.3.4 活塞桿直徑驗(yàn)算按強(qiáng)度條件驗(yàn)算活塞桿的直徑，（1） 活塞桿直徑校核。當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度 L 小于 10d 時(shí)驗(yàn)算方法如下：d = mm???4Pπ σ 0.61584.9??式中，P——活塞桿的推力（ N）；L——活塞桿長(zhǎng)度（ m）；——活塞桿材料的許用應(yīng)力； = ／n??σ ??σ s?——材料屈服極限（Pa）；s?N——安全系數(shù)，n≥1.4， ，n=2。184.96N=Ps?0Mpa=16解得：d=6.0mm 小于 40 mm，可以滿足要求。3.3.5 液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定（1）推桿的工作行程決定著液壓缸的長(zhǎng)度，同時(shí)也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和制造過程。應(yīng)該取 l’>1.05MPa 連接面后端不會(huì)壓碎。??Bpσ?5.0?前底座與連接板之間不能產(chǎn)生間隙即： >0pmin?=wMzFApm-10in?? ?????? ??? ）（）（ 32.42.4-.15183-3.5208.4-21≈12.89N/ ≈0.13MPa>0 2c不會(huì)產(chǎn)生間隙。經(jīng)過分析螺栓連接滿足使用要求。3.4.4 液壓缸裝配圖253.5 液壓元件的選擇3.5.1 流量的計(jì)算主推力油缸所需最大流量為： ??)(4421211dDSq?????=220×3.14×（12800-1600）=8892000 3m震動(dòng)油缸所需最大流量為： ）（ )(482122dDSq?????=2×30×3.14×1792=337612.8 3m將液壓缸輸入流量的百分之五作為整個(gè)回油路的泄漏量。26根據(jù)工作要求計(jì)算液壓泵所提供的總流量：1.12×（8.802+0.3286 ）≈10.05L/min液壓油路所需要的總壓力包括油路中的壓力損失和其他元件的工作壓力，總的壓力為=P+ =4+0.5=4.5MPa 總p為保證液壓泵的使用壽命，液壓泵處于額定狀態(tài)的時(shí)間不能過長(zhǎng)，通常液壓泵的額定壓力會(huì)不能太低本文采取 6.85MPa。依據(jù)前面計(jì)算的工作壓力和流量選擇齒輪泵的型號(hào)，型號(hào)為 CBN-E310 并依據(jù)外形設(shè)計(jì)出其支撐架。表 CBN-E310 性能參數(shù)型號(hào) 公稱排量ml/r額定壓力MPa最高壓力MPa額定轉(zhuǎn)速rev/min最高轉(zhuǎn)速rev/min容積效率%CBN-E310 10 10 12.5 2000 3000 ≥853.5.2 電動(dòng)機(jī)的選擇經(jīng)過計(jì)算液壓油缸的工作功率： = =7500w=0.75KW qpP總?1065.46?齒輪泵的效率一般為 0.6~0.7，則電機(jī)的最小功率為 0.75/0.6≈1.17KW，保證工作需要選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90L-4 功率為 1.5KW，轉(zhuǎn)速為 1400r/min，則齒輪泵的實(shí)際排量為 10×1400ml/min=14L/min>10L，本設(shè)計(jì)滿足工作要求。3.5.3 聯(lián)軸器的選擇依據(jù)所選電機(jī)輸出軸和齒輪泵輸入軸的直徑確定齒輪泵與電機(jī)之間所用的聯(lián)軸器，電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)齒輪泵無需減速，所以選擇的聯(lián)軸器為 NL5 型齒輪聯(lián)27軸器，這種聯(lián)軸器中間用尼龍塊材料的內(nèi)齒輪作為傳動(dòng)連接對(duì)電動(dòng)機(jī)和齒輪泵起到了保護(hù)作用，防止電機(jī)與齒輪泵在卡死時(shí)的損壞，同時(shí)也增強(qiáng)了輸出和輸入軸之間的連接彈性。3.5.4 閥類元件的選擇液壓原理圖中包含溢流閥、電磁換向閥、單向閥等元件，選擇的閥應(yīng)滿足相關(guān)的工作要求，一般情況下所選擇的元件流量比實(shí)際流量大一些，同時(shí)為使液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活、閥塊的占地面積小選用了疊加式減壓閥，閥的型號(hào)及性能如下表所示。液壓元件型號(hào)表規(guī)格元件名稱額定流量（L/min） 額定壓力（MPa） 型號(hào)溢流閥 15 20 Y-10B電磁換向閥 20 20 DSG-02-3C123.5.5 管道尺寸的確定管道內(nèi)經(jīng)的計(jì)算： vqvqd61.40143-????q 管道內(nèi)液壓油流量（L/min）；v 液壓油流速 (m/s)；常用流速如下表所示：表 3-9 管道常用流速Tab．3-9 Of velocity commonly used28管道 推薦流速 v（m/s）吸油管道 0.5~2壓油管道 2.5~6回油管道 1.5~3對(duì)于吸油管直徑，取 v=1m/s 則有：≈17.25mm146.1.4??vqd對(duì)于壓油管道，取 v=3m/s 則有：≈8.42mm3106.4.??vqd油箱的吸油管道選擇鋼管，其他管道選擇橡膠管。根據(jù)工作壓力管道壁厚通常選取 4~5mm，所以本設(shè)計(jì)吸油管道直徑為 10mm，壓油管道直徑選擇為13mm。3.5.6 油箱的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)液壓泵額定流量的 5~7 倍一般就可作為油箱的容積，本設(shè)計(jì)取 5倍，故油箱容積為 5×4.5=22.5L 依據(jù)機(jī)架尺寸，使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊設(shè)計(jì)的油箱尺寸為 300×210×160mm4 支撐架的設(shè)計(jì)支撐架的整體尺寸為 400×250×350mm，角鋼支架采用焊接而成。包括電機(jī)安放架、油箱安放架。在保證各零件安裝位置要求的前提下，整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，29占地面積較小。支撐架的材料選擇 HT150，可以滿足整體的強(qiáng)度和剛度要求。支撐架上的潤(rùn)滑油箱支撐部分，接觸面部分采用一排角鋼支架用來固定油箱。圖 4-1 總體支撐架30總結(jié)完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲了很多，畢業(yè)設(shè)計(jì)用的知識(shí)很多，幾乎包含全部專業(yè)課程知識(shí)。這個(gè)課題深深的考察了我，我從未自己動(dòng)手自下而上完成類似設(shè)計(jì)，所以更能激勵(lì)我全身心投入其中來完成它。我相信通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以綜合運(yùn)用從課本上學(xué)到的知識(shí)，它不僅使我們了解如何將理論應(yīng)用于實(shí)踐，而且使我們能夠理解如何在實(shí)踐中解決問題。又對(duì)課本所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了綜合運(yùn)用。初步培養(yǎng)我們解決問題的能力,提高了獨(dú)立工作的能力。在這個(gè)過程中，我們還有很多工作要做。在周毓明教授的指導(dǎo)下，經(jīng)過數(shù)月的不懈努力，成功地完成了簡(jiǎn)易插床和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。我學(xué)到了很多新知識(shí)、新方法、新思想 ，以及對(duì)我四年大學(xué)學(xué)習(xí)的良好總結(jié)。這些都是我的好基石，所以我覺得我獲得了很多。在設(shè)計(jì)期間，周毓明教授給了我很大的幫助和指導(dǎo)。我謹(jǐn)向您表示衷心的感謝。31致謝大學(xué)的時(shí)光實(shí)在短暫，還清晰記得當(dāng)初剛進(jìn)校園的澎湃心情，現(xiàn)在卻要面對(duì)畢業(yè)分離的傷感和迷茫。畢業(yè)論文的選題及研究過程中得到我導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，導(dǎo)師多次詢問研究進(jìn)程，為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路，熱忱鼓勵(lì)，老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，對(duì)我影響深刻，同時(shí)老師不僅在論文上認(rèn)真指導(dǎo)我，還教導(dǎo)我走上社會(huì)后如何做人處事。非常感謝指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，讓我順利地完成畢業(yè)論文。感謝大學(xué)里所有給過我諄諄教誨的老師們，因?yàn)槟銈?，我的人生更加富有。感謝我所有的朋友，因?yàn)槟銈?，我的大學(xué)生活更加愉快，有意義。更要感謝我的父母，給我那么好的生活條件和學(xué)習(xí)環(huán)境！32參考文獻(xiàn)[1]楊明建. 金屬切削機(jī)床.清華大學(xué)出版社.2004[2]李洪. 實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.2007[3]李勇，李光偉. 機(jī)械設(shè)備數(shù)控技術(shù).國(guó)防工業(yè)出版社.2007[4]魏靜姿. 機(jī)床加工工藝.機(jī)械工程出版社.2009[5]沈世德. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程.《中國(guó)制造信息化》，2001 年第 30 卷第 3 期[6]楊德. 高速切削加工技術(shù)及其應(yīng)用[J].《機(jī)械》，2007 年第 34 卷第 8 期[7]張接信. 組合機(jī)床及其自動(dòng)化.人民交通出版社.2009[8]任田玉. 新編機(jī)床數(shù)控技術(shù).北京理工大學(xué)出版社.2005[9]田萍. 數(shù)控機(jī)床加工工藝及設(shè)備.北京電子工業(yè)出版社.2005[10]《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》，2001 年第 30 卷第一期[11]趙麗萍,孫德勤 . 機(jī)械工程材料.北京航空航天大學(xué)出版社.2011[12]液壓氣壓技術(shù)速查手冊(cè).張利平.化學(xué)工業(yè)出版社.2007[13]左建民. 液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.2003[14]李松晶,王清巖 .液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計(jì)實(shí)例．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012[15]許福玲,陳堯明 .液壓與氣壓傳動(dòng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[16]大連理工大學(xué)工程畫圖教研室．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，2004[17]濮良貴,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2001．第七版3334附錄：文獻(xiàn)翻譯原文What is hydraulic?Hydraulic systems are power-transmitting assemblies employing pressurized liquid to transmit energy from an energy-generating source to an energy-use area. All hydraulic systems depend on Pascal’s law, named after Blaise Pascal, who discovered the law. This law states that pressurized fluid within a closed container-such as cylinder or pipe-exerts equal force on all of the surfaces of the container.In actual hydraulic systems, Pascal’s law defines the basis of the results which are obtained from the system. Thus, a pump moves the liquid in the system. The intake of the pumps connected to a liquid source, usually called the tank or reservoir. Atmospheric pressure, pressing on the liquid in the reservoir, forces the liquid into the pump. When the pump operates, it forces liquid from the tank into the discharge pipe at a suitable pressure.The flow of the pressurized liquid discharged by the pump is controlled by valves. Three control functions are used in most hydraulic systems: (1) control of the liquid pressure, (2) control of the liquid flow rate, and (3) control of the direction of flow of the liquid.The liquid discharged by the pump in a fluid-power system is directed by valves to a hydraulic motor. A hydraulic motor develops rotary force and motion, using the pressurized liquid as its energy source. Many hydraulic motors are similar to pumps, except that the motor operates in a reverse manner from a pump.Where linear instead of rotary motion is desired, a cylindrical tube fitted with a movable piston, called a hydraulic cylinder, is often used. When the piston is moved by the pressurized fluid, the piston rod imparts a force or moves an object through a desired distance.Restricting the movement of the piston in a hydraulic cylinder, as when the piston carries a load, creates a specific pressure relationship within the cylinder. The surface area of the piston face is said to contain a specific number of square inches. The pressure of the pressurized liquid, multiplied by the piton area, produces an output force, measured in pound, at the end of the piston rod.The speed of movement of the piston rod depends on how fast the pressurized fluid enters the cylinder. Flow into the cylinder can be directed to either end, producing either a pushing or pulling force at the piston rod end. A seal around the rod where it passes through the 35cylinder end prevents leakage of the liquid.Directional control of the piston depends on which end of cylinder the liquid enters. As pressurized liquid enters one end of the cylinder, liquid must be drained from the other end. The drained liquid is led back to the reservoir. In a pneumatic system using air, the air in the exhausting end of the cylinder is vented to the atmosphere.Directional-control valves, also called two-way, three-way, four-way, etc. , are named in accordance with their basic function. Pressure-control and simple restrictor valves are usually two-way valves. They provide ON or OFF service. A three-way valves may perform several functions, all associated with the three-ports in the valve. For example, the power or pressurized liquid from a pump in a tractor may be sent to the hydraulic system serving the tractor’s front-end loader. Or the three-way valve may send the pressurized liquid to a hydraulic motor driving a feed conveyor while the front-end loader is not being used.Three-way valves may also be used to direct pressurized fluid to a single-acting hydraulic cylinder. As the three-way valve is actuated (operated) it can stop the pressurized flow to the cylinder. Further, the same valve can divert liquid from the cylinder to the reservoir, so the cylinder can retract by gravity or return springs and assume its original position.36譯文什么是液壓？液壓系統(tǒng)是利用液體為介質(zhì)把能量從動(dòng)力源傳遞到消耗位置的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。所有液壓系統(tǒng)原理都基于帕斯卡定律，是以發(fā)現(xiàn)這個(gè)定律的帕斯卡的名字而命名的。這個(gè)定律表明在一個(gè)密封的容器里，如缸體或管子，受壓液體向容器表面所有方向施加相等的力。在實(shí)際液壓系統(tǒng)中，帕斯卡定律解釋從系統(tǒng)中得到的各種結(jié)果。泵使流體在系統(tǒng)里流動(dòng)。泵的吸入口接到液壓油容器，通常稱為液壓油箱。大氣壓壓在油箱里液體上，使液體流入泵里。當(dāng)液壓泵工作時(shí)，它以適當(dāng)?shù)膲毫Π岩后w從油箱壓到管道里。泵排出的高壓液體由閥控制。多數(shù)液壓系統(tǒng)運(yùn)用三種控制方式：（1）流體壓力控制；（2）流體速度控制；（3）流體方向控制。在液壓系統(tǒng)中由泵排出的液體經(jīng)由控制閥到液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)利用受壓的流體作為它的能量源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力和運(yùn)動(dòng)。液壓馬達(dá)跟泵的結(jié)構(gòu)類似，只不過它的工作原理是相反的。在要求直線運(yùn)動(dòng)代替旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的地方是用液壓缸，它由運(yùn)動(dòng)活塞和缸體構(gòu)成。當(dāng)活塞由高壓流體驅(qū)動(dòng)時(shí)，活塞桿傳遞力，推動(dòng)負(fù)載移動(dòng)一段設(shè)定的距離。當(dāng)液壓缸中的活塞運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，例如當(dāng)活塞有負(fù)載，在液壓缸中必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的壓力?；钊娣e以平方英寸為單位，受壓液體的壓力乘以活塞面積，就等于在活塞桿的末端產(chǎn)生的一個(gè)以磅為單位的輸出力。活塞桿的速度取決于受壓液體進(jìn)入液壓缸里的多少?？梢钥刂朴鸵毫魅缫簤焊椎钠渲幸欢耍诨钊麠U上產(chǎn)生一個(gè)拉力或產(chǎn)生一個(gè)推力。在活塞上有密封裝置，防止流體的泄漏?；钊姆较蚩刂迫Q于流體進(jìn)入液壓缸的哪一端，當(dāng)高壓流體進(jìn)入液壓缸的一端時(shí)，流體一定從另一端流出。排出的流體又回液壓油箱。在利用空氣的氣動(dòng)系統(tǒng)里，空氣是由缸體排放入大氣中的。方向控制閥也稱作二通閥、三通閥和四通閥等等，是根據(jù)它們的基本功能命名的。壓力控制閥和簡(jiǎn)單的節(jié)流閥，通常采用二通閥，他們僅有通和斷功能。三通閥可以有幾種功能,這些和三通閥的油口有關(guān)。例如，來自泵的高壓流體可能傳送到拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)里驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在不需驅(qū)動(dòng)時(shí)，三通閥將高壓流體送到驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)上。也可以用三通閥來控制單作用式液壓缸（只能單方面施力）的運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)三通閥通時(shí)，它可以阻止高壓流體流入液壓缸。同時(shí)，該閥可以把液壓缸中的液體導(dǎo)向液壓油箱，因此，柱塞缸可以在重力或回程彈簧的作用下回到它的初始位置。四通閥有四個(gè)油口。壓力油口控制流體連接到需要高壓的地方。同時(shí)有一個(gè)油口從高壓區(qū)排出油液。排出的液體流回液壓油箱。