液压与气压传动课程设计.

液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动设计任务布置液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动一、设计题目设计题目：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计。设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统设计。动力滑台的工作循环是：快进→工进→快退→停止，并且可以随时在中途停止运动。利用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。其余参数与性能要求如下：1）轴向切削力Ft=21kN；2）移动部件总重力G=10kN；3）快进行程l1=100mm，快进速度v1=4.2m/min；4）工进行程l2=20mm，工进速度v2=0.05m/min；5）加速和减速时间△t=0.2s；6）快退速度v3=v1=4.2m/min。液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动二、设计任务及要求1、液压系统原理图（图中应附有液压元件明细表，各执行元件的动作顺序工作循环图和电器元件动作顺序表）；2、液压缸装配图1张（A1）；3、液压缸相应零件图1张（A3）；4、设计计算说明书一份。液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动（1）工程图中的标题栏，应遵守GB/T10609.1-2008中的有关规定。（2）每张工程图均应配置标题栏，并应配置在图框的右下角。图纸中标题栏、明细栏按国标要求填写：（3）标题栏一般由更改区、签字区、其他区、名称及代号区组成，工程图中标题栏的格式见下图。液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动（4）工程图中的明细栏应遵守GB/T10609.2-1989中的有关规定，工程图中的装配图上应配置明细栏。液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动封面→设计任务书→目录→说明书正文→心得体会→参考文献1）设计说明书装订顺序2）设计说明书封面（见附页）液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动三、设计进度安排课程设计时间总共为3周。液压与气压传动课程设计四、参考资料1、《机械设计手册单行本液压传动与控制》机械设计手册编委会，机械工业出版社，2007.32、《液压气动密封与泄漏防治》黄迷梅，机械工业出版社，2003年3、《机械设计手册:单行本,密封件、密封与润滑》机械设计手册编委会，机械工业出版社，2007年4、《机械设计手册:单行本.第15~16篇,减(变)速器·电机与电器》机械设计手册编委会，机械工业出版社，20075、《机械设计手册:单行本,连接与紧固》机械设计手册编委会，机械工业出版社，20072020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动6、《液压元件及选用》王守城等，化学工业出版社，20077、《液压站设计与使用》张利平，海洋出版社，20048、《液压系统设计图集》周士昌，机械工业出版社，20039、《液压元件》林建亚等，机械工业出版社，1989.1010、《液压元件与系统》李壮云等，机械工业出版社，199911、《液压元件与系统设计》李玉琳，北京航空学院出版社，1991.12液压与气压传动课程设计2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动液压与气压传动课程设计举例设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统设计。动力滑台的工作循环是：快进→工进→快退→停止，并且可以随时在中途停止运动。利用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。其余参数与性能要求如下：1）轴向切削力Ft=21kN；2）移动部件总重力G=10kN；3）快进行程l1=100mm，快进速度v1=4.2m/min；4）工进行程l2=20mm，工进速度v2=0.05m/min；5）加速和减速时间△t=0.2s；6）快退速度v3=v1=4.2m/min。2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动液压与气压传动课程设计举例一、明确系统设计的要求组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。动力滑台是组合机床用来实现进给运动的通用部件，配置动力头和主轴箱对工件完成各种孔等的加工等工序。根据加工要求，钻头旋转由动力头带到多轴箱来实现，动力头由电动机驱动；主轴头沿导轨中心线方向的“快进一工进—快退—停止”工作循环拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。为了自动实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度，拟采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动液压与气压传动课程设计举例二、液压系统设计2.1分析液压系统工况2.1.1运动分析作动作循环图如图1所示。图1动力滑台动作循环图快进快退工进原位停止KP12ST1ST2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动2.1.2负载分析2..1.2.1负载计算1）工作负载FLFL=Ft=21kN2）摩擦负载Ff静摩擦负载Ffs=fsG=0.2×10=2kN动摩擦负载Ffd=fdG=0.1×10=1kN液压与气压传动课程设计举例3）惯性负载FakNtvgGkNtvgGkNtvgG004.02.06005.08.910F353.02.06005.02.48.910F357.02.0602.48.910Fa3a2a1制动减速加速2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动kNkNtvgG357.0FF357.02.0602.48.910Fa4a5a4反向制动反向加速4）各阶段总负载F计算液压缸各阶段中的总负载F'和液压缸推力F。考虑密封等阻力，取ηm=0.9，则F=F'/ηm计算结果见表1所示。液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动工况计算公式总负载F'（N）缸推力F（N）启动F=Ffs20002222.22加速F=Ffd+Fa113571507.78快进F=Ffd10001111.11减速F=Ffd﹣Fa2647718.89工进F=Ffd+FL2200024444.44制动F=Ffd+FL﹣Fa32199624440.00反向加速F=﹣Ffd﹣Fa4﹣1357﹣1507.78快退F=﹣Ffd﹣1000﹣1111.11制动F=﹣Ffd+Fa5﹣643﹣714.44表1液压缸各中的负载液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动2.1.2.2作一个工作循环的负载—位移曲线如图2b）所示。F(N)s(mm)b）2222.221507.781111.11718.8924444.4424440.00﹣1507.78﹣1111.11﹣714.44图2液压缸的速度图及负载图v(m/min)s(mm)1004.2-4.21200.05a）液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动2.2确定液压缸主要参数2.2.1初选液压缸的工作压力按负载大小根据表2选择液压缸工作压力。负载F（kN）55~1010~2020~3030~5050压力p（MPa）0.8~1.01.5~2.02.5~3.03.0~4.04.0~5.05.0~7.0表2按负载选择执行元件工作压力由表2初定液压缸工作压力p=3.0MPa。2.2.2计算液压缸主要参数按最大负载Fmax计算缸筒面积A得246maxm1048.8110344.24444pFA液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动计算缸筒内径D得mm102m102.014159.31048.814A4D4液压与气压传动课程设计举例按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。液压缸内径D…40、50、63、80、(90)、100、(110)、125、(140)、160…活塞杆直径d…32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110…表3液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T2348—1993）mm按标准取：D=100mm。根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d，于是有)dD(q4dq42222020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。计算得mm71.7014159.31048.814A421002Dd4按标准取：d=70mm。计算液压缸有效作用面积为2222222221cm06.407104dD41Acm54.78104D41A）（）（有杆腔面积无杆腔面积液压与气压传动课程设计举例2.2.3各工作阶段的时间计算1）快进阶段2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动s63.12.0260/2.4)007.0007.0(1.0t2v)ll(ltm007.02.035.0212.0602.4ta21tvls/m35.02.0602.405.0tv-vam007.02.035.021ta21ls/m35.02.0602.4tva1112212122221减速加速减速减速减速加速加速加速）（液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动3）快退阶段s91.12.0260/2.4)007.0007.0(12.0t2v)ll(ltm007.0llls/m35.0aaa3332反向制动反向加速加速反向制动反向加速加速反向制动反向加速2）工进阶段工进阶段制动加速度很小，制动行程很短，可忽略不计。s2460/05.002.0vlt222液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动2.2.4计算液压缸流量、压力和功率1）流量计算min/L8.16s/m108.2602.41006.40vAqmin/L4.0s/m105.66005.01054.78vAqmin/L2.16s/m107.2602.410)06.4054.78(v)AA(q3443236421344121快退工进快进液压与气压传动课程设计举例2）压力计算MPa28.0Pa1028.01006.4011.1111AFpMPa11.3Pa1011.31054.7844.24444AFpMPa29.0aP1029.010)06.4054.78(11.1111AAFp6426416421快退快退工进工进快进快进2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动3）功率计算W40.7860108.161028.0qpPW73.2060104.01011.3qpPW30.7860102.161029.0qpP363636快退快退快退工进工进工进快进快进快进2.2.5绘制工况图工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。由表绘制液压缸的工况图如图3所示。工况时间t（s）压力p（MPa）流量q（L/min）功率P（W）快进1.630.2916.278.30工进24.003.110.420.73快退1.910.2816.878.40表4液压缸各阶段压力、流量和功率液压与气压传动课程设计举例2020年11月21日星期六湖南工程学院——液压与气压传动图3液压缸的工况图t(s)p(MPa)3.110.290.28q(L/min)16.816.20.4t(s)P(W)78.30t(s)78.4020.