臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計含15張CAD圖
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計含15張CAD圖,臥式,單面,兩用,組合,機床,液壓,系統(tǒng),設計,15,cad
畢業(yè)設計任務書
論文(設計)題目
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計
學生姓名
專業(yè)班級
學 號
指導教師
教研室(或外聘單位)
機械制造教研室
起止時間
畢業(yè)設計 任務、目的與基本要求：
1、畢業(yè)設計的具體任務
（1） 臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計。
（2） 撰寫畢業(yè)設計說明書。
2、目的
畢業(yè)設計的目的是為了全面復習，綜合運用大學四年所學的基本理論、基礎及專業(yè)知識，加強對機電一體化液壓傳動系統(tǒng)的認識，提高學生綜合運用所學知識分析與解決工程實際問題的能力，為畢業(yè)后從事工程技術和科研工作奠定基礎。
3、具體要求
（1）通過畢業(yè)實習和課題調研，查閱相關的文獻資料，撰寫開題報告、調研報告各1份；
（2）完成臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計，繪制其液壓系統(tǒng)原理設計圖紙一套、液壓缸的設計（包括零件圖和裝配圖）。（說明：1）二維圖最好用CAD；2）對其中活塞桿強度校核并用有限元軟件進行強度分析（選做）。
（3）在總結畢業(yè)設計成果的基礎上，撰寫畢業(yè)設計說明書一份，要求字符數(shù)不少于1.5萬字，中文摘要350字以內，外文摘要與中文摘要對應。文本的質量符合畢業(yè)設計說明書規(guī)范。
（4）完成英文專業(yè)文獻翻譯工作，英文字符在1.2萬字符以上，要求譯文通順、達意 。
主要參考文獻與資料：
[1] 何存興．液壓傳動與氣壓傳動(第二版) [M]. 武漢：華中科技大學出版社，2000
[2] 王明智, 王春行. 液壓傳動概論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992
[3] 鄭洪生. 氣壓傳動及控制[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992
[4] 綦耀光，劉峰. 機械設計基礎 [M]. 北京：中國石油大學出版社，2006.
[5] 濮良貴，紀名剛. 機械設計 [M]. 北京：高等教育出版社，2001.
[6] 楊黎明. 機械零件設計手冊(修訂版)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1993.
[7] 液壓系統(tǒng)簡明設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012
[8]許福玲.液壓與氣壓傳動.武漢:華中科技大學出版社,2001.
[8]通過校園網維普中文期刊數(shù)據(jù)庫檢索汽車技術，汽車工程，清華大學學報、湖南大學學報等汽車設計方面的論文10篇以上。
畢業(yè)設計進度安排：
(1）畢業(yè)設計課題調研階段：（第1~2周）：課題調研及文獻檢索、完成英文翻譯。
（2）畢業(yè)設計開題報告階段：（第3～4周）：完成開題報告。
（3）畢業(yè)設計主要工作階段：（第5～12周）：
①完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。（第5～6周）
②繪制其液壓系統(tǒng)設計圖紙一套、液壓缸的設計（包括零件圖和裝配圖）。并畫出原理圖。（第7～10周）
③完成設計說明書的撰寫工作。（第11～12周）
（3） 畢業(yè)設計答辯階段：（第13～15周）
課
題
申
報
與
審
查
指導教師（簽名）： 年 月 日
教研室主任（簽名）： 年 月 日
學院教學院長（簽名）： 年 月 日
本科生畢業(yè)設計開題報告書
題 目 臥式單面鉆鏜兩用
機床液壓系統(tǒng)設計
學生姓名
學 號
專業(yè)班級
指導老師
2016年 3 月 25 日
設計題目
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計
一．課題目的、意義及相關研究動態(tài)：
與發(fā)達國家相比，我國的液壓產品盡管產值產量不低，但高端產品幾乎由國外發(fā)達國家占據(jù)。
我國工程機械行業(yè)是液壓元件的大用戶，但工程機械中的高壓大流量柱塞泵和馬達主要依靠進口，由于國外企業(yè)配額制度優(yōu)先歐美等原因，液壓元件的交貨期最長達一年半，如此交貨期嚴重制約我國工程機械的發(fā)展。
還有許多國外高端的液壓元件屬于軍事、航空航天等安全領域我國無法獲得。與發(fā)達國家相比，我國液壓行業(yè)存在閥體和泵體鑄造能力差、元器件材質性能差、加工精度和穩(wěn)定性差、熱處理工藝差等問題，我國液壓行業(yè)在技術上與國外先進國家的差距甚遠，而且這一差距有增大的趨勢。因此我們應該有危機感，通過技術創(chuàng)新趕超德國、美國、日本等液壓先進國家。
研究液壓行業(yè)技術創(chuàng)新的目的就是根據(jù)我國液壓行業(yè)的自身特點，應用技術創(chuàng)新理論和原理，尋求我國液壓行業(yè)技術創(chuàng)新策略和措施，從而推動我國液壓行業(yè)的技術創(chuàng)新和技術發(fā)展，設計和制造出高端液壓元件、液壓附件和液壓系統(tǒng)，更好地為主機服務，從而實現(xiàn)從液壓大國到液壓強國的轉變
由于液壓技術廣泛應用了高技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破，應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。綜合國內外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：
1． 減少能耗,充分利用能量
液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題：
2．主動維護
液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發(fā)展。
要實現(xiàn)主動維護技術必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經驗的維修技術人員的感宮和經驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結專家的知識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。
另外，還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。
3．機電一體化
電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點。
二．本課題任務
1）對臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計；
2）液壓缸的設計。
課題的主要內容、創(chuàng)新之處：
主要參數(shù)：
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計，完成工件的加進——工作臺快進——工作臺工進——工作臺快退——工件松開。機床的快進速度為6m/s，機床快進速度與快退速度一樣。工進要求是：速度在80~~1200mm/s,最大行程為50mm，其中工進行程為200mm，最大切削力為20000N，遠動部件自重24000N，采用平面導軌，夾緊缸的行程為25mm,夾緊力為28000N，夾緊時間為1s的液壓系統(tǒng)。
主要內容：
1.方向控制閥
換向閥：利用閥芯和閥體間的相對運動，來變換油液流動的方向，以實現(xiàn)工作機構的直線往復或正反轉，也可利用換向閥來接通或關閉油路，在此，液壓系統(tǒng)中換向閥的使用較多，以下對每個換向閥的作用有詳細說明：
（1） 常開式行程閥3：該閥是控制由變量泵出來的油液是否會流入工件夾緊回路。當工件夾緊后，行程閥上位工作， 由變量泵出來的油液不會流入工件夾緊回去；當工件加工完成后，需要松開工件時，此閥下位工作，油液將流入工件夾緊回路。
（2）兩位四通電磁換向閥5：該閥是控制工件夾緊和松開時油液的去向。當工件處于夾緊狀態(tài)時，此閥右位工作，油液進入液壓缸9下腔，實現(xiàn)工件夾緊；當工件加工完成需要松開時，此閥左位工作，油液進入液壓缸9上腔，與此同時，液壓缸下腔的油液經過此閥左位流入油箱，從而實現(xiàn)工件松開。
（3）常閉行程閥6：該閥是控制液壓缸9下腔（即工件松開）是否流回油箱。當工件加工完成后需要松開的時候，此閥下位工作，液壓缸9下腔的油液經過此閥下位流入油箱。
（4）三圍四通電磁換向閥14：該閥是控制工作臺的動向。當工作臺工進時，此閥左位工作，油液經過此閥左位流入液壓缸10左腔，實現(xiàn)工作臺工進；當工作臺快退時，此閥右位工作，油液經過此閥右位流入液壓缸10右腔，此時，液壓缸10左腔油液經過此閥流入油箱，實現(xiàn)工作臺快退。
（5）二位三通電磁換向閥11：該閥是控制工作臺是否快進（即是否實現(xiàn)差動連接）。當此閥右位工作時，液壓缸10右腔的油經過此閥右位流入液壓缸10左腔，與此同時，液壓泵出來的油流入液壓缸10左腔，形成差動連接，實現(xiàn)了工作臺的快進。
（6）常閉式行程閥12：該閥控制液壓缸10右腔的油是否流入油箱。此閥處于右位時，液壓缸10右腔的油經過此閥右位流入油箱。
2.流量控制閥
調速閥： 由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成。它在節(jié)流閥節(jié)流原理的基礎上，又在閥門內部結構上增設了一套壓力補償裝置，改善節(jié)流后壓力損失大的現(xiàn)象，使節(jié)流后流體的壓力基本上等同于節(jié)流前的壓力，同時減少流體的發(fā)熱。
（1） 調速閥7、13：此閥通過改變閥芯的位置從而改變其橫截面積，改變油液的流速。保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3. 繼電器：在工件夾緊過程中當液壓系統(tǒng)的壓力升高到一定數(shù)值時，發(fā)出電信號，控制工作臺這條液壓回路中的三位四通換向閥和兩位三通換向閥，從而使工件夾緊后實現(xiàn)工作臺快——工進——快退及加工完成后工件的松開，實現(xiàn)順序動作或起安全保護作用。
4. 單向變量液壓泵：液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，其作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。為液壓傳動提供加壓液體的一種液壓元件，是泵的一種。
5. 油箱：
（1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液。
（2）散發(fā)系統(tǒng)工作時所產生的熱量。
（3）釋放混在油液中的氣體。
（4）為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置。
（5）油箱應該及時除去油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須使符合液壓系統(tǒng)清潔度要求的油液。
6.濾油器：對液壓油進行過濾，控制油的潔凈程度。
研究方法、設計方案：
1． 研究方法
液壓系統(tǒng)的是設計步驟：
1. 分析液壓系統(tǒng)的工況
2. 確定液壓泵原理圖
3. 液壓系統(tǒng)的設計和選擇液壓元件
4. 對液壓系統(tǒng)進行驗算
5. 繪制正式工作圖和編制技術文件
2. 設計方案
圖1臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)原理圖
1.濾油器
2.液壓泵
3.行程閥
4.液壓表開關
5.電磁換向閥
6.電磁換向閥
7.調速閥
8.壓力繼電器
9.液壓缸
10.液壓缸
11.電磁換向閥
12.調速閥
13.行程閥
14.電磁換向閥
1.工件夾緊
按下啟動按鈕，變量泵2啟動，此時系統(tǒng)中所有電磁鐵均處于失電狀態(tài)，工件處于夾緊中，到壓力繼電器5調電壓力，壓力繼電器5發(fā)出信號，行程閥3換位。在工件加工完成后，繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵1YA通電，工件松開。此時，液壓系統(tǒng)中油液流動情況為：
進油路：變量泵2——行程閥3（下位）——二位四通電磁換向閥5（右位）——調速閥7——缸9（下腔）
2.工作臺快進
工件夾緊后，到壓力繼電器5調電壓力，壓力繼電器5發(fā)出信號，使2YA和4YA同時得電，右邊回路壓力升高，液壓缸10右端通過二位三通電磁換向閥右端和液壓缸10左端，實現(xiàn)差動連接，實現(xiàn)液壓缸10快速運動，此時，液壓系
統(tǒng)中油液流動情況為：
進油路：變量泵2——三位四通電磁換向閥5（右位）——液壓缸10（左腔）與此同時，液壓缸10（右腔）——二位三通電磁換向閥11（右位）——液壓缸10（左腔）
3.工作臺工進
工作臺快進到預留位置，觸動1QS，使4YA得電，液壓缸10右端通過二位三通電磁換向閥右端直接到液壓缸14的左腔。此時，液壓系統(tǒng)中油液流動情況為：
進油路：變量泵2——三位四通電磁換向閥14（左端）——液壓缸14（左腔）。
4.工作臺快退
工作臺工進到終點時，觸動3QS，使2YA得電，行程閥13右位工作，切斷液壓缸10左端進油回路，油液進入液壓缸10右端，此時，液壓系統(tǒng)中油液流動情況為：
進油路：變量泵2——三位四通電磁換向閥14（右端）——行程閥13（右位）——二位三通電磁換向閥11（左端）——液壓缸14（右腔）。
回油路：液壓缸14（左腔）——三位四通電磁換向閥14（右端）——油箱。
5.工件松開
工作臺快退到終點時，觸動2QS，使4YA得電，行程閥6下位工作，缸9下腔油液經過二位四通電磁換向閥回到郵箱，實現(xiàn)工件松開此時，液壓系統(tǒng)中油液流動情況為：
回油路：缸9（下腔）——二位二通電磁換向閥6（下位）——二位四通電磁換向閥5（左位）——郵箱。
完成期限和預期進度：
(1）畢業(yè)設計課題調研階段：（第1~2周）：課題調研及文獻檢索、完成英文翻譯。
（2）畢業(yè)設計開題報告階段：（第3～4周）：完成開題報告。
（3）畢業(yè)設計主要工作階段：（第5～12周）：
①完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。（第5～6周）
②繪制其液壓系統(tǒng)設計圖紙一套、液壓缸的設計（包括零件圖和裝配圖）。并畫出原理圖。（第7～10周）
③完成設計說明書的撰寫工作。（第11～12周）
（4）畢業(yè)設計答辯階段：（第13～15周）
主要參考資料：
[1]A.Broader,A.M.Frieze,E.Shamir,and E.Upfa,Hydraulic Cutter Suction Dreger, in Random Structures & Algorithms5(2000）
[2]楊永剛，等.一種新型起落架拆裝車液壓控制回路設計[J].中國民航大學，2013（01）：51—53
[3]楊華勇，等.水液壓技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].浙江大學流體與機電系統(tǒng)國家重點實驗室，2013（02）：1—6
[4]趙階林.電子液壓技術與工程機械智能化[J].臨沂大學網絡中心，2012（09）：71—72
[5]江灝源.液壓系統(tǒng)的節(jié)能設計[J].昆明理工大學機電工程學院，2013（09）：33—34
[6]趙振江.一種新型的液控自動換向機構設計[J].泰州師范高等專科學校機電工程學院，2012（09）：33—34
[7]李楷模，等.液壓千斤頂?shù)募夹g改良[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術學院，2011（05）：68—70
[8]上官紅喜.一種液壓驅動的面條擠壓機的設計[J].臨沂職業(yè)技術學院機電系，2012（03）：118—119
[9]梅彥利，等.一種新型游藝機的液壓系統(tǒng)[J]. 承德石油高等?？茖W校，2011（05）：63—65
[10]液壓系統(tǒng)簡明設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012
[11]何存興．液壓傳動與氣壓傳動(第二版) [M]. 武漢：華中科技大學出版社，2000
指導教師意見：
簽名：
年 月 日
開 題 報 告 會 紀 要
時 間
地 點
與
會
人
員
姓 名
職務（職稱）
姓 名
職務（職稱）
姓 名
職務（職稱）
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會議主持人：
記 錄 人：
年 月 日
教研室意見
教研室主任簽名：
年 月 日
東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 扉頁
畢業(yè)設計（論文）
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計
課 題 名 稱：
專 業(yè) 班 級：
學 生 姓 名：
指 導 教 師：
年 月 日
35
摘 要
本課題研究的主要內容是臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計。液壓系統(tǒng)的設計是整個機器設計的一部分，它的任務是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結構設計，最后對液壓系統(tǒng)的主要性能進行驗算。作為現(xiàn)代機械設備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術手段，液壓技術在國民經濟各領域得到了廣泛的應用。與其他傳動控制技術相比，液壓技術具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護﹑易于實現(xiàn)自動化和機電液一體化整合﹑系統(tǒng)設計制造和使用維護方便等多種顯著的技術優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機械工程的基本技術構成和現(xiàn)代控制工程的基本技術要素。
關鍵字：滑臺液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；液壓元件; 性能
ABSTRACT
As an important technical means of modern machinery and equipment to achieve transmission and control of hydraulic technology in all areas of the national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology with high energy density configuration flexibility steady speed range, good work and quick and easy to control and overload protection easy to automate and integrate ﹑ hydraulic integrated system design and manufacturing and maintenance of a variety of significant technological advantage and convenient, thus making it essential technical elements constitute the basic technology and modern control engineering, modern mechanical engineering.
The main contents of this research is two-sided hole drilled through the combination of horizontal hydraulic machine power sliding feed system design. The design of the hydraulic system is part of the machine design, and its mission is based on the use, characteristics and requirements of the machine, using the basic principles of hydraulic transmission, hydraulic system to work out a reasonable figure, and then after the necessary calculations to determine the parameters of the hydraulic system then follow these parameters to choose the specifications of hydraulic components and structural design of the system, and finally to the main performance hydraulic system checking.
Keywords: hydraulic components;; slipway hydraulic system; hydraulic system performance
目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1課題目的、意義及相關研究動態(tài) 1
1.2國內外的發(fā)展概況 2
1.3液壓概況 3
1.4液壓工作原理 4
1.5 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求 5
2方案討論及總體設計 6
3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算 7
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設計要求分析 7
3.2 負載分析 8
3.2.1 工作負載 8
3.2.2 摩擦負載 8
3.2.3 慣性負載 8
3.2.4 液壓缸在各階段的負載值 8
3.2.5 負載圖與速度圖的繪制 9
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 10
3.4 計算和確定2個液壓缸的主要尺寸 10
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 19
3.6 計算與選擇液壓元件 21
3.6.1 液壓泵及驅動電機計算與選定 21
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 22
3.6.3油管的選擇 23
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗算 25
4結論與展望 29
4.1結論 29
4.2不足之處及未來展望 29
致 謝 30
參考文獻 31
1 緒論
1.1課題目的、意義及相關研究動態(tài)
與發(fā)達國家相比，我國的液壓產品盡管產值產量不低，但高端產品幾乎由國外發(fā)達國家占據(jù)。
我國工程機械行業(yè)是液壓元件的大用戶，但工程機械中的高壓大流量柱塞泵和馬達主要依靠進口，由于國外企業(yè)配額制度優(yōu)先歐美等原因，液壓元件的交貨期最長達一年半，如此交貨期嚴重制約我國工程機械的發(fā)展。
還有許多國外高端的液壓元件屬于軍事、航空航天等安全領域我國無法獲得。與發(fā)達國家相比，我國液壓行業(yè)存在閥體和泵體鑄造能力差、元器件材質性能差、加工精度和穩(wěn)定性差、熱處理工藝差等問題，我國液壓行業(yè)在技術上與國外先進國家的差距甚遠，而且這一差距有增大的趨勢。因此我們應該有危機感，通過技術創(chuàng)新趕超德國、美國、日本等液壓先進國家。
研究液壓行業(yè)技術創(chuàng)新的目的就是根據(jù)我國液壓行業(yè)的自身特點，應用技術創(chuàng)新理論和原理，尋求我國液壓行業(yè)技術創(chuàng)新策略和措施，從而推動我國液壓行業(yè)的技術創(chuàng)新和技術發(fā)展，設計和制造出高端液壓元件、液壓附件和液壓系統(tǒng)，更好地為主機服務，從而實現(xiàn)從液壓大國到液壓強國的轉變。
本課題來源于生產實踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現(xiàn)直線往復運動和回轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、傳動它是以液壓油為工作介質，通過動力元件將原動機的機械能變?yōu)橐簤河偷膲毫︽湕l和齒輪等傳動元件相類似。液壓能，再通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉換為機械能，驅動負載實現(xiàn)直線或回轉運動，且通過對控制元件擾動時，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調定值，產生一定的誤差。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛。
未來社會是一個環(huán)保的，低污染，低消耗的社會，這就要求我們在改善液壓系統(tǒng)的技術方面下功夫，作為即將走進社會的我們更應該關注新技術的應用和開發(fā)。
本課題來源于生產實踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現(xiàn)直線往復運動和回轉運動。
由于液壓技術廣泛應用了高技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破，應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。綜合國內外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：
1． 減少能耗,充分利用能量
液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題：
2．主動維護
液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發(fā)展。
要實現(xiàn)主動維護技術必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經驗的維修技術人員的感宮和經驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結專家的知識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。
另外，還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。
3．機電一體化
電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點。
1.2國內外的發(fā)展概況
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液 體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。第一個使用液壓原理的是 1795 年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用 于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905 年他又將工作介質水改為油, 進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是 1920 年以后,發(fā) 展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間,才開始進入 正規(guī)的工業(yè)生產階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為 近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦 丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域 得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀 50 年代，液壓元件最初應用于機床和 鍛壓設備。60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程 機械、冶金、農業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產出許多新型元 件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。
1.3液壓概況
當前，液壓技術在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。從17世紀中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀中葉以后的事，至于它和微電子技術密切結合，得以在盡可能小的空間內傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內出現(xiàn)的新事物。
我國的液壓工業(yè)開始于本世紀50年代，其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自1964年從國外引進一些液壓元件生產技術、同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對西方先進液壓產品和技術的有計劃引進、消化、吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經濟效益、人才培訓、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。
1.4液壓工作原理
驅動的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機帶動旋轉后，從油箱中吸油。油液經濾油器進入液壓泵，當它從泵中輸出進入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經換向閥和回油管排回油箱。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。
液壓傳動有以下一些優(yōu)點：
在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產生出更多的動力，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出30~40倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結構緊湊。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的12%左右。
液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復回轉運動時可達500次/min，實現(xiàn)往復直線運動時可達1000次/min。
液壓裝置能在大范圍內實現(xiàn)無級調速（調速范圍可達2000），它還可以在運行的過程中進行調速。
液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調節(jié)或控制的緣故。當將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復雜的順序動作，接受遠程控制。液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機動性。用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。
液壓傳動的缺點是：
液壓傳動不能保證嚴格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。液壓傳動要求有單獨的能源。液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。
1.5 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求
液壓傳動系統(tǒng)是臥式單面鉆鏜兩用組合機床機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。
2方案討論及總體設計
組合機床是由大量的通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。它能對一種或幾種零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工，在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序；生產效力高，加工質量穩(wěn)定。其組成是：床身（側底座）、底座（中間底座、立柱底座）、動力滑臺、夾具、動力箱、多軸箱、立拄、墊鐵、液壓裝置、電器控制設備、刀具等。
總體方案設計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床完成的工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具結構形式、種類及切削用量等）、確定機床裝配形式、制定影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案。
根據(jù)題目要求，該組合機床采用液壓滑臺驅動，實現(xiàn)進給運動。本設計為鉆雙面孔，分析可知，其加工為單工位的平面加工，且其加工的精度要求不是不高，生產需要為大批大量生產，故該組合機床的通用部件使用大型部件。
（1）由工序集中的原則
考慮該工件加工孔間相對位置有嚴格的精度要求，所以應該在一次工序中集中加工，以免2次安裝產生的誤差影響和便于機床精度調整與找正
切削用量的確定
切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的結構型式及工作可靠性均有較大影響。由于鉆孔要求較高的切削速度和較小的進給量，查表7-19 高速鋼鉆頭切削用量 有刀具切削速度為v=（10～18）m/min，進給量為f=(0.1～0.18)mm/r,現(xiàn)取v=18m/min、f=0.15mm/r。
確定切削力、切削轉矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f），確定進給力作為選用動力滑臺及設計夾具的依據(jù)；確定切削轉矩用以確定主軸及其他傳動件的尺寸；確定切削功率用作選擇主傳動電機功率。
臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計，完成工件的加進——工作臺快進——工作臺工進——工作臺快退——工件松開。機床的快進速度為6m/s，機床快進速度與快退速度一樣。工進要求是：速度在80~~1200mm/s,最大行程為50mm，其中工進行程為200mm，最大切削力為20000N，遠動部件自重24000N，采用平面導軌，夾緊缸的行程為25mm,夾緊力為28000N，夾緊時間為1s的液壓系統(tǒng)。
本題目為新課題，培養(yǎng)學生綜合應用所學知識，結合實踐知識，初步具有設計一個中等復雜液壓系統(tǒng)的能力。
3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算
液壓系統(tǒng)設計是指組成一個新的能量傳遞系統(tǒng)，以完成一項專門的任務。系統(tǒng)功能原理設計是根據(jù)主機的工藝目的或用途、工作循環(huán)、負載條件和主要技術要求，通過配置執(zhí)行元件，負載分析、運動分析及編制執(zhí)行元件的工況圖，對同類主機及其傳動系統(tǒng)的分析比較，選擇設計參數(shù)，確定液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等，擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動系統(tǒng)原理圖，并對組成系統(tǒng)的各標準液壓元件輔件進行選型，最后對液壓系統(tǒng)的主要性能（壓力損失、發(fā)熱溫升等）進行驗算。
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設計要求分析
設計題目
設計工作循環(huán)為：快進→工進→快退→停止。
1.已知參數(shù)
設計一滑臺的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進→工進→快退→停止。根據(jù)前述說明，假設主要性能參數(shù)與性能要求如下： 臥式單面鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計，完成工件的加進——工作臺快進——工作臺工進——工作臺快退——工件松開。機床的快進速度為6m/s，機床快進速度與快退速度一樣。工進要求是：速度在80~~1200mm/s,最大行程為50mm，其中工進行程為200mm，最大切削力為20000N，遠動部件自重24000N，采用平面導軌，夾緊缸的行程為25mm,夾緊力為28000N，夾緊時間為1s的液壓系統(tǒng)。
2 明確設計要求
該液壓系統(tǒng)的功率較大，空行程和加壓行程速度差異較大，因此要求功率利用合理。且該系統(tǒng)的壓制力較大，因此對于工作的平穩(wěn)性、安全性要求較大。
3 設計方案
根據(jù)已知參數(shù)和表2-1所示液壓系統(tǒng)工作臺的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，
活塞桿
3.2 負載分析
3.2.1 工作負載
工作負載Fe 液壓缸的常見工作負載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負載為正，超越負載為負。
運動部件自重24000N，最大切削力為20000N
3.2.2 摩擦負載
假設靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1
3.2.3 慣性負載
慣性負載Fi 慣性負載時運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均值可按下式計算 Fi =G/g*?v/?t (N)
式中 g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s2
?v=速度變化量， m/s2
?t=啟動或制動時間，s 一般機械?t =0.1~0.5s，
3.2.4 液壓缸在各階段的負載值
（1） 查液壓缸的機械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負載情況，如下表表1所示：
表1 液壓缸各階段的負載情況
工 況
負載計算公式
液壓缸負載
啟 動
4800
加 速
3624.5
快 進
2400
工 進
22400
快 退
2400
3.2.5 負載圖與速度圖的繪制
根據(jù)工況負載和以知速度和及行程S，可繪制負載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：
圖1(負載圖)
圖2（速度圖）
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定
（1）液壓缸的內徑和活塞桿的內徑
表3-1 按負載選擇工作壓力[1]
負載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機械類型
機 床
農業(yè)機械
工程機械
建筑機械
液壓鑿巖機
滑臺
大中型挖掘機
重型機械
起重運輸機械
磨床
銑床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
①初選系統(tǒng)壓力P=16Mpa
3.4 計算和確定2個液壓缸的主要尺寸
1 液壓缸缸徑的計算
內徑D可按下列公式初步計算：
液壓缸的負載為推力
工進油缸 式（3-1）
夾緊油缸 式（3-1）
式中F—液壓缸實際使用推力22400（N）(最大負載的情況下)；
—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）
本次設計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=16MPa；
故根據(jù)實際需要，查缸筒內徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為50mm。
液壓氣動系統(tǒng)及元件 缸內徑及活塞桿外徑 標準編號：GB/T 2348-1993
表 GB/T 2348-1993 直徑系列
直徑系列/mm
(GB/T 2348-1993)
4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360
④根據(jù)下表3-1：
由于快進速度和快退速度相等，屬于差動連接，
可以得到d=0.707D,
代入計算并取標準直得d=35mm，根據(jù)標準系列，取d=35mm
2活塞寬度的確定
活塞的寬度一般取=（0.6-1.0）
即=（0.6-1.0）×50=（30-50）mm
取=40mm
3缸體長度的確定
液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑的20-30倍。
即：缸體內部長度快進行程L1=50mm，工進行程L2=200mm
總行程L= L1+ L2=250 mm
4缸筒壁厚的計算
在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結構和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強度要求，一般不需要計算。但是，當液壓缸的工作壓力較高和缸筒內徑較大時，必須進行強度校核。
當時，稱為薄壁缸筒，按材料力學薄壁圓筒公式計算，計算公式為
式（3-2）
式中，—缸筒內最高壓力；
—缸筒材料的許用壓力。=, 為材料的抗拉強度，n為安全系數(shù)，當時，一般取。
當時,按式（3-3）計算
(該設計采用無縫鋼管) 式（3-3）
根據(jù)缸徑查手冊預取=30
此時
最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)，所以：
=161.5=24MP
[]=100～110（無縫鋼管），取[]=100，其壁厚按公式（3-3）計算為
滿足要求，就取壁厚為5mm。
5 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算
A.活塞桿強度計算
活塞桿的直徑按下式進行校核
式中，為活塞桿上的作用力；
為活塞桿材料的許用應力，=,n一般取1.40。
滿足要求
B.液壓缸穩(wěn)定性計算
活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關。若活塞桿的長徑比且桿件承受壓負載時，則必須進行液壓缸穩(wěn)定性校核。活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進行
式中，為安全系數(shù)，一般取=2~4。
a.當活塞桿的細長比時
b.當活塞桿的細長比時
式中，為安裝長度，其值與安裝方式有關，見表1；為活塞桿橫截面最小回轉半徑，；為柔性系數(shù)，其值見表3-2； 為由液壓缸支撐方式決定的末端系數(shù)，其值見表1；為活塞桿材料的彈性模量，對鋼??；為活塞桿橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強度決定的實驗值，為系數(shù)，具體數(shù)值見表3-3。
表3-2液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值
支承方式
支承說明
末端系數(shù)
一端自由一端固定
1/4
兩端鉸接
1
一端鉸接一端固定
2
兩端固定
4
表3-3 、、的值
材料
鑄鐵
5.6
1/1600
80
鍛鐵
2.5
1/9000
110
鋼
4.9
1/5000
85
c.當時,缸已經足夠穩(wěn)定，不需要進行校核。
此設計安裝方式中間固定的方式，此缸已經足夠穩(wěn)定，不需要進行穩(wěn)定性校核。
6缸筒壁厚的驗算
下面從以下三個方面進行缸筒壁厚的驗算：
A液壓缸的額定壓力值應低于一定的極限值，保證工作安全：
式（3-4）
根據(jù)式（3-4）得到：
顯然，額定油壓==16MP，滿足條件；
B為了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與塑性變形壓力有一定的比例范圍：
式（3-5）
式（3-6）
先根據(jù)式（3-6）得到：
=41.21
顯然，滿足條件；
C耐壓試驗壓力，是液壓缸在檢查質量時需承受的試驗壓力。在規(guī)定的時間內，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異常現(xiàn)象。
各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定:
當額定壓力時
（MPa）
D為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應大于耐壓試驗壓力：
(MPa） 式（3-7）
因為查表已知=596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：
至于耐壓試驗壓力應為：
因為爆裂壓力遠大于耐壓試驗壓力，所以完全滿足條件。
以上所用公式中各量的意義解釋如下：
式中: —缸筒內徑（）；
—缸筒外徑（）；
—液壓缸的額定壓力（）
—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（）；
—液壓缸耐壓試驗壓力（）；
—缸筒發(fā)生爆破時壓力（）；
—缸筒材料抗拉強度（）；
—缸筒材料的屈服強度（；
—缸筒材料的彈性模量（）；
—缸筒材料的泊桑系數(shù)
鋼材：=0.3
7缸筒的加工要求
缸筒內徑采用H7級配合，表面粗糙度為0.16，需要進行研磨；
熱處理：調制，HB240；
缸筒內徑的圓度、錐度、圓柱度不大于內徑公差之半；
剛通直線度不大于0.03mm；
油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；
在缸內表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。
8法蘭設計
液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設計選擇法蘭式端蓋
（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進行計算：
式（3-8）
式中， -法蘭厚度（m）；
—密封環(huán)內經d=40mm（m）；
密封環(huán)外徑（m）；=50mm
系統(tǒng)工作壓力（pa）；=7MPa
附加密封力（Pa）；值取其材料屈服點353MPa；
螺釘孔分布圓直徑（m）；=55mm
密封環(huán)平均直徑（m）；=45mm
法蘭材料的許用應力（Pa）；[]=/n=353/5=70.6MPa
—法蘭受力總合力（m）
所以=13.2mm
為了安全取=14mm
9缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算
連接圖如下：
圖3-1缸體端部法蘭用螺栓連接
1-前端蓋；2-缸筒
螺栓強度根據(jù)下式計算：
螺紋處的拉應力:
(MPa) 式（3-9）
螺紋處的剪應力
(MPa) 式（3-10）
合成應力
(MPa) 式（3-11）
式中, —液壓缸的最大負載，=A，單桿時，雙桿是
—螺紋預緊系數(shù)，不變載荷=1.25~1.5，變載荷=2.5~4；
—液壓缸內徑；
—缸體螺紋外徑；
—螺紋內經；
—螺紋內摩擦因數(shù)，一般取=0.12;變載荷取=2.5~4；
—材料許用應力，,為材料的屈服極限，n為安全系數(shù)，一般取n=1.2~1.5；
Z—螺栓個數(shù)。
最大推力為：
使用4個螺栓緊固缸蓋，即：=4
螺紋外徑和底徑的選擇：
=10mm =8mm
系數(shù)選擇：選取=1.3=0.12
根據(jù)式（3-9）得到螺紋處的拉應力為：
=
根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應力為：
根據(jù)式（3-11）得到合成應力為：
==367.6MPa
由以上運算結果知，應選擇螺栓等級為12.9級；
查表的得：抗拉強度極限=1220MP;屈服極限強度=1100MP；
不妨取安全系數(shù)n=2
可以得到許用應力值：[]=/n=1100/2=550MP
證明選用螺栓等級合適。
10密封件的選用
A.對密封件的要求
在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度的適應范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當?shù)臋C械強度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補償磨損。密封件一般以斷面形狀分類，有O形、Y形、U形、V形和Yx形等。除O形外，其他都屬于唇形密封件。
B. O形密封圈的選用
液壓缸的靜密封部位主要有活塞內孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。
C.動密封部位密封圈的選用
由于O型密封圈用于往復運動存在起動阻力大的缺點，所以用于往復運動的密封件一般不用O形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。
液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內孔的密封、活塞桿與支撐座（或導向套）的密封等。
活塞環(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長，但密封性能差，內泄漏量大，而且工藝復雜，造價高。對內泄漏量要求不嚴而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。
V形圈的密封效果一般，密封壓力通過壓圈可以調節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴重。因其是成組使用，模具多，也不經濟。對于運動速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。
U形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于10MPa時使用，對壓力高的液壓缸不適用。
比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡單經濟的密封圈就屬Yx型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。
綜上，所以本設計選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：
a.降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；
b.具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；
c.安裝溝槽簡單，拆裝簡便。
這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內壁有較大間隙，因為組合式密封的密封圈能防止擠入間隙內，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：
圖3-2 密封方式圖
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖
液壓系統(tǒng)的設計是整個機器設計的一部分，它的任務是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結構設計。根據(jù)對機器的工作情況進行詳細的分析，該機床需要快進、工進和快退三步一次進給運動。其工作過程由液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。液壓滑臺是由滑臺、滑座及油缸三部分組成，液壓滑臺是通過電氣控制由夜壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的?；_的工進速度由節(jié)流閥調節(jié)，可實現(xiàn)無級調速。電氣控制電路一般采用行程、時間原則及壓力控制方式。
具有一次進給的液壓動力滑臺電氣控制電路如圖所示：
電磁鐵
YA1
YA2
YA3
轉換主令
快進
+
-
+
SB5
工進
+
-
-
SB6
快退
-
+
-
SB7
停止
-
-
-
SB2
3.5.1 滑臺原位停止
滑臺由油缸YG拖動前后進給，電磁鐵YA1、YA2、YA3均為斷電狀態(tài)，滑臺原位停止。
3.5.2 滑臺快進
按下SB0按扭， YA1、YA3電磁鐵得電，將電磁閥1HF及2HF推向右端，于是泵壓出的壓力油經1HF流入滑臺油缸左腔，右腔流出的油經1HF、2HF也流入左腔構成差動快速回路使滑臺快進。
3.5.3 滑臺工進
當擋鐵壓動行程開關SQ1， YA3斷電，電磁閥2HF復位，滑臺右腔流出的油只能經節(jié)流閥流入油箱，滑臺轉為工進。
3.5.4 滑臺快退
當滑臺工進到終點， YA2得電，使電磁閥1HF推向左，變量泵壓出的壓力油經1HF流入滑臺油缸右腔，左腔流出的油經1HF直接流入油箱，滑臺快退。
在上述電路中，若需要使滑臺工進到終點，延時停留，即工作循環(huán)成為：快進工進延時停留快退。
圖3-2液壓滑臺液壓系統(tǒng)原理圖
3.6 計算與選擇液壓元件
3.6.1 液壓泵及驅動電機計算與選定
（1）、液壓泵的選擇
液壓泵的最高工作壓力計算
由工況圖4-1可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進階段，即由于進油路元件較少，故泵至缸間的進油路壓力損失估取為。則液壓泵的最高工作壓力為
所需的液壓泵最大供油量qp按液壓缸的最大輸入流量估算。取泄漏系數(shù)K=1.1則
qp=1.1* 18.4=20.24(L/min)
暫取泵的容積效率?v=0.90可算得泵的排量參考值為 Vg=1000qv/n?v=1000*20.24/1500*0.9=14.9mL/r
根據(jù)以上計算結果查閱產品樣本，選用規(guī)格相近的25YCY14—1B壓力補償變量型斜盤式軸向柱塞泵，其額定壓力Pn=32Mpa，V=25mL/r，n=1500r/min，容積效率?v=0.92，qp=Vn?v=25*1500*0.92=34.5L/min，符合系統(tǒng)對流量的要求
（2）、電動機的選擇
固定設備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動機驅動。
根據(jù)算出的功率和液壓泵的轉速及其使用環(huán)境，從產品樣本或手冊中選定其型號規(guī)格[額定功率、轉速、電源、結構形式（立式、臥式，開式、封閉式的等）]，并對其進行核算，以保證每個工作階段電動機的峰值超載量都低于25%。
由于液壓泵通常在空載下啟動，故對電動機的啟動轉矩沒有過高的要求，負荷變化比較平穩(wěn)，啟動次數(shù)不多，故可采用籠型三相異步電動機。但若液壓系統(tǒng)功率較大而電網容量不大時，可采用繞線轉子電動機。對于采用變頻調節(jié)流量方案的液壓泵，則應采用變頻調速或電磁調速控制的交流異步電動機驅動液壓泵。
由工況圖知，最大功率出現(xiàn)在終壓階段t=0.395s時，由此時的液壓缸工作壓力和流量可算得此時液壓泵的最大理論功率
Pt=（p+?p）Kq=（8+0.5）*（1.1*4.7）/60=0.73Kw
取泵的總效率為?p=0.85，則算得液壓泵驅動功率為
Pp=Pt/?p=0.73/0.85=0.86Kw
查手冊，選用規(guī)格相近的Y90L1—4型封閉式三相異步電動機，轉速1440r/min，額定功率為1.5Kw。
按所選電動機轉速和液壓泵的排量，液壓泵的最大實際流量為
大于計算所需流量20.24L/min,滿足使用要求。
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定
根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格和系統(tǒng)的工作情況，容易選擇系統(tǒng)的其他液壓元件，一并列入表8-1
序號
元件名稱
估計通過流量
型號
規(guī)格
1
斜盤式柱塞泵
25
25YCY14－1B
32Mpa，驅動功率24.6KN
2
WU網式濾油器
25
WU-25*180
15通徑，壓力損失0.01MPa
3
直動式溢流閥
12
YEF-10B
10通徑，32Mpa，板式聯(lián)接
4
背壓閥
63
YF3-10B
10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接
5
二位二通手動電磁閥
80
22EF3-E10B
6
三位四通電磁閥
60
34F3-Ea6B
6通徑，壓力31.5MPa
7
液控單向閥
40
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
8
調速閥
80
QFF3-E10B
10通徑，16MPa
9
調速閥
80
QF3-E10B
10通徑，16MPa
10
二位二通電磁閥
30
22EF3B-E10B
6通徑，壓力20 MPa
11
壓力繼電器
－
DP1-63B
8通徑，10.5-35 MPa
12
壓力表開關
－
KF3-E3B
32Mpa，6測點
13
油箱
14
液控單向閥
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
15
上液壓缸
16
下液壓缸
17
單向節(jié)流閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
18
單向單向閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
19
三位四通電磁換向閥
25
34EF30-E6B
6通徑，16MPa
20
減壓閥
40
JF3-10B
10通徑，板式連接
3.6.3油管的選擇
油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設計中油管采用鋼管，因為本設計中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設計在彎曲的地方可以用管接頭來實現(xiàn)彎曲。
尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。
膠管用做聯(lián)接兩個相對運動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。
1. 管接頭的選用：
管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。
管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：
焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標準米制錐螺紋（ZM）和普通細牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。
2.管道內徑計算：
（1）
式中 Q——通過管道內的流量
v——管內允許流速 ，見表：
表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值
油液流經的管道
推薦流速 m/s
液壓泵吸油管
0.5～1.5
液壓系統(tǒng)壓油管道
3～6，壓力高，管道短粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5～2.6
(1). 液壓泵壓油管道的內徑：
取v=4m/s
根據(jù)《簡明手冊》P111查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。
(2) . 液壓泵回油管道的內徑：
取v=2.4m/s
d=21mm
根據(jù)《簡明手冊》P111查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。
3. 管道壁厚的計算
式中： p——管道內最高工作壓力 Pa
d——管道內徑 m
——管道材料的許用應力 Pa，
——管道材料的抗拉強度 Pa
n——安全系數(shù)，對鋼管來說，時，取n=8；時，
取n=6； 時，取n=4。
根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：
我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強度=600MPa;
(1). 液壓泵壓油管道的壁厚
(2). 液壓泵回油管道的壁厚
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗算
前述液壓系統(tǒng)的初步設計是在某些估計參數(shù)的情況下進行的，當液壓系統(tǒng)原理圖，組成元件及連接管路等完全確定后，針對實際情況對設計的系統(tǒng)進行各項性能分析計算，其目的在于對液壓系統(tǒng)的設計質量作出評價和評判，若出現(xiàn)問題，則應對液壓系統(tǒng)某些不合理的設計進行修正或重新調整，或采取其他的必要的措施，性能驗算內容一般包括壓力損失，效率，發(fā)熱與升溫，液壓沖擊等，對于較重要的系統(tǒng)，還應對其動態(tài)性能進行驗算或計算機仿真。計算時通常只采用一些簡化公式以求得概略結果。
1、液壓系統(tǒng)壓力損失驗算
上面已經計算出該液壓系統(tǒng)中進，回油管的內徑分別為20mm,25mm。
但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失無法驗算。（1）工作進給時進油路壓力損失。運動部件工作進給時的最大速度為50mm/s，進給時的最大流量為18.7L/min，則液壓油在管內流速為
管道雷諾數(shù)為
，可見油液在管道內流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)
雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設計
進油管道BC的沿程壓力損失為
查得換向閥34EF30-E6B的壓力損失
忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失為
（2）工作進給時回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進油管道的二分之一，則
回油管道的沿程壓力損失為：
查產品樣本知換向閥23EF3B-E10B的壓力損失，換向閥34EF30-E10B的壓力損失，調速閥AQF3-E10B壓力損失。
回油路總壓力損失為
（3）變量泵出口處得壓力
（4）快進時的壓力損失?？爝M時液壓缸為差動連接，自匯流點A至液壓缸進油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即390L/min，AC段管路的沿程壓力損失為
同樣可求管道AB段及AD段得沿程壓力損失和為
查產品樣本知，流經各閥的局部壓力損失為：
34EF30-E10B的壓力損失，23EF3B-E10B的壓力損失
據(jù)分析在差動連接中，泵的出口壓力為
快退時壓力損失驗算從略。上述驗算表明，無需修改原設計。
2、液壓系統(tǒng)效率η的估算
估算液壓系統(tǒng)效率η時，主要應考慮液壓泵的總效率ηp、液壓執(zhí)行元件的總效率ηA及液壓回路的效率ηC。
η=ηPηCη
3、系統(tǒng)溫升的驗算
在整個工作循環(huán)中，工進階段所占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱量。一般情況下，工進時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進時的發(fā)熱量，然后取其值進行分析。
當V=10mm/s時，即v=600mm/min
即q=7.4L/min
此時泵的效率為0.9，泵的出口壓力為20MP，則有
kw
此時的功率損失為：
假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，
油箱的散熱面積A為
系統(tǒng)的溫升為
油箱中溫度一般推薦30-50
所以驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內。
4結論與展望
4.1結論
隨著大學四年生活的即將結束，我們業(yè)即將踏上建設祖國的征途。大學四年生活的點點滴滴都斗匯
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