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设计目的：液压系统的设计是整机设计的重要组成部分,主要任务是综合运用前面各章的基础知识,学习液压系统的设计步骤、内容和方法。通过学习，能根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，能进行必要的设计计算，合理地选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验算，为进一步进行液压系统结构设计打下基础。设计步骤和内容：液压系统的设计步骤和内容大致如下：(1)明确设计要求，进行工况分析；(2)确定液压系统的主要性能参数；(3)拟订液压系统原理图；(4)计算和选择液压元件；(5)验算液压系统的性能；(6)液压缸设计；(7)绘制工作图，编写技术文件，并提出电气控制系统的设计任务书。以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。目录摘要…………………………………………………………………………………1前言…………………………………………………………………………………2第一章液压传动的基本介绍……………………………………….31.1液压传动的早期运用…………………………………………………………………31.2液压传动的应用范围的基本原理……………………………………………………31.3液压传动系统的组成…………………………………………………………………41.4液压元件分类…………………………………………………………………………51.5液压传动的优缺点……………………………………………………………………5第二章各部件的选型……………………………………………………….72.1电动机的选型…………………………………………………………………………72.2液压泵的选型…………………………………………………………………………92.3液压泵与电动机之间连接的设计……………………………………………………122.4过滤器的选型…………………………………………………………………………132.5压力仪表的选型………………………………………………………………………142.6接口部件的选型………………………………………………………………………152.7密封装置的选型………………………………………………………………………17第三章液压动力单元的结构设计分析…………………………………193.1液压动力源的几种结构形式……………………………………………………….193.2各种布置的比较…………………………………………………………………….193.3布置方案的选定…………………………………………………………………….203.4油箱的设计………………………………………………………………………….213.5系统压力平衡问题的分析………………………………………………………….223.6总体系统的结构…………………………………………………………………….27第四章材料的选择…………………………………………………………284.1油箱外壁材料的选择………………………………………………………………284.2压力平衡结构中的非金属材料的选择……………………………………………294.3油箱壁的强度校核…………………………………………………………………314.4压力平衡结构的体积校核…………………………………………………………31总结…………………………………………………………………34谢辞…………………………………………………………………35参考文献……………………………………………………………36摘要随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，开发“蓝色经济”以势在必行，海洋站地球表面积得71%，在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。要向海洋索要资源，目前，人们共同面临和急需解决的问题便是采用先进的跨学科的技术手段来探索、开发神秘的海洋。因此一个能适应深海环境的液压动力源的出现，已迫在眉睫。本文设计内容为开发一套6000m深海液压动力单元，工作压力位21MPa、额定排量35mL/min。作为液压动力源，在考虑了一般陆地环境必须注意的问题，如液压系统的污染、泄露、液压冲击、振动和噪声外，还必须要考虑在深海环境下的新的问题。深海液压动力单元的设计难点和重点归纳起来包括压力平衡问题、密封问题、电缆的接口问题以及材料的防腐蚀问题。众所周知，海洋深处是有很大的压力的，而且随着深度的加深，压力也就越大，当到达6000m时，压力为60MPa，如果这么大的压力都由液压动力源来承担，再加上系统工作所需的压力，液压泵的负担是很重要的，而且这样也很不经济，液压动力单元的效率会非常低，同时整个结构外壳也必须做得很厚以承受水压，这样就加大了系统的重量，在系统的密封工作方面，也会带来很大难度，所必须要设计一个特别装置来平衡装置，同时也对压力平衡厚的系统密封问题、电缆接口问题和材料的防腐蚀问题进行了分析。关键词：动力单元，压力平衡，液压系统。前言制造业的历史可追溯到几百年前的旧石器的时代。猿进化成人的一个重要的标志就是工具的制造。可见，工具的制造对人类的影响是极其巨大的。从某种程度上说，工具是先进水平决定着生产力的提高发展与变革，是伴随着劳动工具的发展与变革。制造业是任何一个发达国家的基础工业，是一个国家综合国力的重要体现。而在制造业中，液压系统又是制造业的基础，得到了各个国家的高度重视。尤其在今天以知识为驱动的全球化经济浪潮中，由于激烈的市场竞争，夹具工业的内涵、深度和广度都发生着深刻的而变化，各种新的液压系统、制造加工方法不断出现，推动着我们的社会不断的向前发展。液压系统是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力。随着我们加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我们夹工具产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行结构调整，国内市场的国际性进一步显现，该行业的将经受更大的冲击，竞争也会更加剧烈。在如此严峻的行业背景下，我们的技术人员经过不断的改革和创新使得我国的磨具水平有了较大的提高，大型、复杂、精密、高效和长寿命的液压有上了新台阶。液压式每个机制制造方面目前普遍的，它可以大批量生产，节省人力物资，效率相对高，操作方便，结构合理，它的成本低廉，适合广大人群所承受的能力。第一章液压传动的基本介绍1.1液压传动的早期运用1795年英国约瑟夫·布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近20～30年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。1.2液压传动的应用范围的基本原理液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。1.3液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。1、动力元件（油泵）它的作用是利用液体把原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。2、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。3、控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。4、辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。5、工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。1.4液压元件分类动力元件-齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵......执行元件-液压缸：活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸液压马达-齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达控制元件-方向控制阀：单向阀、换向阀压力控制阀-溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等流量控制阀-节流阀、调速阀、分流阀辅助元件-蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等。1.5液压传动的优缺点1、液压传动的优点（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。（8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。2、液压传动的缺点（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；（4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较。第二章各个部件的选型液压动力源的设计要求各部件布置紧凑、振动和噪声小、结构密封性好、性价比高。本节介绍液压动力系统中的液压泵、电动机、过滤器、压力仪表、接口部件等各个的重要部件的选型。2.1电动机的选型现在常用的电动机有步进电动机、直流电动机、异步电动机、伺服电动机等。步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的机械角位移或直线位移的控制信号，在数控机床上有较广泛的应用，对于本设计是不使用的，所以电动机只可能在直流电动和交流电动机中进行选择。直流电动机是将直流电能转换为机械能，具有启动性能和调速性能好、过载能力大等优点，在大型机床、电力机车