臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),臥式,組合,機(jī)床,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 1. 參數(shù)確定 2 2. 載荷組成及計(jì)算 2 2.1載荷組成 2 2.2各個(gè)階段負(fù)載確定 3 3. 液壓缸主動(dòng)參數(shù)的確定 4 3.1初選液壓缸的工作壓力 4 3.2 計(jì)算液壓缸尺寸 4 3.3 液壓缸各階段工況計(jì)算 5 4. 液壓系統(tǒng)的擬定 6 4.1 選擇液壓回路 6 4.2 液壓元件的選擇 7 4.2.2閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇 9 5. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 11 5.1 回路壓力損失 11 5.2 油液溫升驗(yàn)算 13 6. 液壓缸的設(shè)計(jì) 14 6.1 液壓缸的類(lèi)型選擇 14 6.2 液壓缸安裝方式選擇 14 6.3 液壓缸主要參數(shù)計(jì)算 14 6.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 7. 其他裝置設(shè)計(jì) 20 7.1緩沖裝置 20 7.2 導(dǎo)向套及支撐環(huán) 21 7.3 排氣閥的設(shè)計(jì) 21 7.4 密封裝置及防塵 21 8. 心得體會(huì) 23 9. 參考文獻(xiàn) 24 附錄 液壓系統(tǒng)工作流程圖……………………………………………………………………25 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題 目：臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 題目要求：該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部件總重G=10KN，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時(shí)最大切削力為12KN，工作循環(huán)為：“快進(jìn)→工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止”。行程長(zhǎng)度為0.4m，工進(jìn)行程為0.1m?？爝M(jìn)和快退速度為100mm/s，工過(guò)速度范圍為3~5mm/s，采用平導(dǎo)軌，啟動(dòng)時(shí)間為0.2s。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。 設(shè)計(jì)要求： 1） 查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況； 2） 確定液壓系統(tǒng)及主油缸的主要參數(shù)； 3） 繪制系統(tǒng)原理圖； 4） 計(jì)算選擇各液壓元件； 5） 驗(yàn)算系統(tǒng)性能； 6） 繪制主油缸裝配圖； 7） 編制技術(shù)文件，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；  臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū) 1. 參數(shù)確定 1）行程 總工作行程=400mm，快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)行程=300mm，工進(jìn)行程=100mm,快退行程=400mm。 2）速度 快速運(yùn)動(dòng)速度=100mm/s，工作速度=4mm/s。 3）時(shí)間 啟動(dòng)時(shí)間t=0.2s。 4）摩擦系數(shù) 靜摩擦f=0.2，動(dòng)摩擦f=0.1 2. 載荷組成及計(jì)算 2.1載荷組成 1）工作負(fù)載 由于該系統(tǒng)為臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，則工作負(fù)載為刀具的切削力，即工作負(fù)載=12KN。 2）阻力負(fù)載 因?yàn)橐簤河透自谠趫?zhí)行動(dòng)作的過(guò)程中，活塞會(huì)與缸壁、活塞桿會(huì)與導(dǎo)向套產(chǎn)生密封阻力。同時(shí)，對(duì)于平導(dǎo)軌來(lái)說(shuō) μ-摩擦系數(shù)； G-運(yùn)動(dòng)部件所受重力（N）； -外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）； 因該系統(tǒng)為臥式車(chē)床，則外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力為0N。 當(dāng)未產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)： 靜摩擦力= 當(dāng)產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)： 動(dòng)摩擦力= 3）慣性負(fù)載 有N 4）重力負(fù)載 由于該機(jī)床為臥式機(jī)床，則 2.2各個(gè)階段負(fù)載確定 由工作循環(huán)條件可知，機(jī)床的動(dòng)作順序分為“啟動(dòng)1-加速-快進(jìn)-工進(jìn)-啟動(dòng)2-加速-快退-減速”七個(gè)階段，其具體負(fù)載如下： 啟動(dòng)1： 液壓缸推力 加速：， 快進(jìn)： 工進(jìn)：， 啟動(dòng)2： 加速： 快退： 制動(dòng)： 圖 2：負(fù)載循環(huán)圖 2.3 負(fù)載循環(huán)圖的繪制 圖 1：速度圖 3. 液壓缸主動(dòng)參數(shù)的確定 3.1初選液壓缸的工作壓力 由前面的負(fù)載計(jì)算可知液壓缸的最大推力 查表液壓缸不同負(fù)載時(shí)的工作壓力可知，該負(fù)載范圍為10000~20000N，則工作壓力范圍為再根據(jù)表各類(lèi)設(shè)備常用的系統(tǒng)壓力，應(yīng)選，初選液壓缸工作壓力。 3.2 計(jì)算液壓缸尺寸 由于是鉆、鏜孔組合機(jī)床，為了使鉆孔完畢后不致于使刀具前沖，在回油路上要裝背壓閥或者采用節(jié)流調(diào)速，按表執(zhí)行元件的回油背壓選定背壓力。 同時(shí)，由工作循環(huán)圖以及工作速度要求可知，最大負(fù)載發(fā)生在工作進(jìn)給階段，采用無(wú)桿腔進(jìn)油，并且有（即），以便采用差動(dòng)連接時(shí)，快退和快進(jìn)的速度相等。 所以，液壓缸活塞的受力平衡式為(其中) 按標(biāo)準(zhǔn)取D=100mm, 則d=0.7D=70mm按標(biāo)準(zhǔn)取d=70mm 液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的實(shí)際工作面積為 3.3 液壓缸各階段工況計(jì)算 按照相應(yīng)公式和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)計(jì)算出表中值，見(jiàn)表1 表格 1：液壓缸工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值 工況 負(fù)載/N 液壓缸 計(jì)算公式 回油腔壓力 輸入流量 進(jìn)油腔壓力 輸入功率 快進(jìn) 啟動(dòng) 2222.2 / / 5.77 / 加速 1677.4 () / 9.56 / 恒速 1111.1 23.1 8.09 0.31 工進(jìn) 14444.4 10 1.885 23.5 0.074 快退 啟動(dòng) 2222.2 / / 5.55 / 加速 1677.4 0.5 / 5.17 / 恒速 1111.1 24.04 3.75 0.15 根據(jù)液壓缸工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值繪制液壓缸工況如圖3所示： 圖 3：液壓缸工況圖 4. 液壓系統(tǒng)的擬定 4.1 選擇液壓回路 液壓回路的選擇，首先選擇調(diào)速回路，由工況圖中的曲線可知，這臺(tái)組合的鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，最大為0.31KW，且出現(xiàn)在快進(jìn)工程中，同時(shí)，該液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件速度小（快進(jìn)與快退為100mm/s,工進(jìn)為4mm/s），宜采用節(jié)流調(diào)速。同時(shí)，由于鉆、鏜孔時(shí)負(fù)載變化小，而且是正值負(fù)載，故采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，且在回油路中設(shè)置背壓閥，以保證整個(gè)行程運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 由工況圖中的曲線可知，液壓系統(tǒng)的工作主要是由抵押大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，其最大流量與最小流量之比，而工進(jìn)與快進(jìn)的時(shí)間之比為。因此，從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度來(lái)看，采用單個(gè)定量泵作為油源顯然是不合適的，宜采用雙泵供油系統(tǒng)或者變量葉片泵供油系統(tǒng)作為對(duì)比方案，待比較后選定其中一種方案。 其次是選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路。系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速回路后，必須有單獨(dú)的油路通向液壓缸以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，又由于快進(jìn)與快退速度相同，液壓缸又采用單杠活塞缸，因此快進(jìn)時(shí)液壓缸應(yīng)采用差動(dòng)連接的方式。 選擇速度換接回路，由工況圖中的q-L曲線可知，當(dāng)液壓系統(tǒng)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)的流量變化很大，執(zhí)行元件的速度變化比較大，為了減小速度換接時(shí)的液壓沖擊，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，從而應(yīng)當(dāng)選用行程閥來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的換接，當(dāng)執(zhí)行元件的速度由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，回路中通過(guò)的流量很大，為了保證換向平穩(wěn)，宜采用電液換向閥換向，由于這一回路要實(shí)現(xiàn)液壓缸的差動(dòng)連接，換向閥應(yīng)當(dāng)采用三位五通閥。 4.2 液壓元件的選擇 4.2.1液壓泵及電機(jī)選擇 1） 確定液壓泵的最大工作壓力 由液壓缸的最大工作壓力為，是在液壓缸進(jìn)行工進(jìn)的時(shí)候出現(xiàn)的，按系統(tǒng)圖工作原理，此時(shí)由小量泵提供油源，在采用節(jié)流調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速時(shí)，如取進(jìn)油路上的壓力損失，則小量泵的最大工作壓力為 大流量泵是在快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸供油的，由液壓缸工況圖知，快進(jìn)時(shí)的工作壓力高于快退時(shí)的工作壓力，其值為，取進(jìn)油路上的壓力損失為，則大流量泵的最高工作壓力為 2） 確定液壓泵的流量 多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵的輸出流量為 由液壓缸的工況圖知，在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供最大流 為24.04L/min，由于系統(tǒng)存在泄漏，取泄漏量為，即K=1.3； 又由大小兩個(gè)流量泵不在同時(shí)工作，同時(shí)，由工況圖可知 且此時(shí)為大流量泵供油，則 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為1.885L/min，因而小流量泵的最小流量 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-6.3/32雙聯(lián)葉片泵。因大流量泵比實(shí)際算出值大，因而液壓缸實(shí)際快速運(yùn)動(dòng)速度較要求的略高。 由于選取的泵型號(hào)為YB-6.3/32，其額定壓力為6.3MPa，小泵排量V1=6ml/r，大泵排量V2=32ml/r，泵的額定轉(zhuǎn)速為n=960r/min，容積效率取ηv=0.9,總效率取ηp=0.75,所以小流量泵和大流量泵的輸出流量為 Qp1出= V1*ηv*n=6×0.9×960=5.184(L/min) Qp2出= V2*ηv*n=32×0.9×960=27.648(L/min) 雙泵流量輸出為 Qp出= Qp1+ Qp2=5.184+27.648=32.832(L/min) 3）確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率及電機(jī)規(guī)格和型號(hào) 由工況圖知，系統(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在快進(jìn)階段，而泵的總效率取ηp=0.75，則液壓泵快進(jìn)時(shí)的所需驅(qū)動(dòng)功率為 Pp需=P* Qp出/ηp = =0.59KW 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，選用Y系列的Y90S-6型電動(dòng)機(jī)，額定功率Pe=0.75kw，轉(zhuǎn)速為910r/min。用此電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，各泵的實(shí)際輸出流量為：小流量泵Qp1=4.914 L/min；大流量泵Qp2=26.208 L/min；雙泵總流量Qp=31.122 L/min且Qp1＞Qmin，任滿足系統(tǒng)對(duì)流量的要求。 表格 2：液壓缸各階段的實(shí)際進(jìn)出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間 工作階段 流量/（L/min） 速度/(m/s) 時(shí)間/s 無(wú)桿腔 有桿腔 快進(jìn) q進(jìn)=A1Qp/(A1-A2) = =67.01 q出= q進(jìn)A2/A1 =67.01 =34.18 v1= Qp /A = =0.135 t1=L1/v1 =0.3÷0.135 =2.2 工進(jìn) q進(jìn)=1.89 q出= q進(jìn)A2/A1 =1.89 =0.96 v2= q進(jìn)/A1 = =4.01 t2=L2/v2 =0.1÷4.01×1000 =24.9 快退 q出= q進(jìn)A1/A2 =31.122 =61.02 q進(jìn)= Qp=31.122 v3= q進(jìn)/A2 = =0.13 t3=L3/v3 =0.4÷0.13 =3.07 4.2.2閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件的實(shí)際流量選出元件的型號(hào)規(guī)格如下所示： 表格 3：所選液壓元件型號(hào) 序號(hào) 元件名稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格 1 雙聯(lián)葉片泵 YB-6.3/32 2 三位五通電液閥 35EY-63BYZ 3 行程閥 22C-63BH 4 調(diào)速閥 Q-4B 5 單向閥 1-63B 6 單向閥 1-63B 7 順序閥 XY-25B 8 背壓閥 B-10B 9 濾油器 XU- 10 壓力表開(kāi)關(guān) K6B 11 溢流閥 Y-10B 12 單向閥 1-25B 4.2.3管道尺寸確定 1）內(nèi)徑計(jì)算 通過(guò)公式進(jìn)行粗略計(jì)算，公式如下 式中Q—通過(guò)管道流量； —管內(nèi)允許速度。 因?yàn)樗x取的管道既是壓油管道也是回油管道，所以按照壓油管道選取參數(shù)，此時(shí)取最大流量Q=67.01 L/min，因?yàn)樘幱诳爝M(jìn)階段，所以壓力不高，按指導(dǎo)書(shū)選取液壓系統(tǒng)的壓油流速為4m/s，計(jì)算出結(jié)果為d=19mm。 2）管壁厚度計(jì)算 通過(guò)公式進(jìn)行粗略計(jì)算，公式如下 式中p—管道中最高壓力，取工進(jìn)時(shí)進(jìn)油腔壓力2.35MP； d—管道內(nèi)徑，取19mm； [s]—管道許用應(yīng)力，[s]= ，取=215MP，n=8 通過(guò)計(jì)算，得出壁厚=0.83mm，所以參照（GB/T 2351-1993）選取硬管外徑20mm。 4.2.4確定郵箱容量 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，由于是低壓系統(tǒng)，所以系數(shù)a為2~4 V=（2~4）Qp=432.832=132L 5. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 5.1 回路壓力損失 回路的壓力損失主要來(lái)自于管路的沿程損失和液壓閥的壓力損失。 5.1.1沿程損失計(jì)算 對(duì)于管路壓力損失，管道直徑為d=18mm，進(jìn)油和回油的管長(zhǎng)取l=1.5m，取油液的運(yùn)動(dòng)粘度=1，油液密度為。最大流量在快進(jìn)時(shí)q=67.01 L/min,計(jì)算出雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)Rec=2300,所以各工況下進(jìn)油和回油路中液體為層流。 Re==790 根據(jù)流體力學(xué)中相關(guān)知識(shí)，沿程阻力系數(shù)λ=64/Re和流速v=4q/(d2)帶入計(jì)算公式 （1）快進(jìn)時(shí) 進(jìn)油路 =0.596 回油路 =0.304 （2）工進(jìn)時(shí) 進(jìn)油路 =0.0168 回油路 =0.008544 （3）快退時(shí) 進(jìn)油路 =0.543 回油路 =0.277 5.1.2 局部壓力損失 由于管道具體結(jié)構(gòu)不知，管道局部壓力損失按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 5.1.3 閥類(lèi)元件的局部壓力損失按公式計(jì)算 式中—閥在公稱(chēng)流量下的最大壓力損失，順序閥、換向閥、行程閥取0.3MPa，單向閥取0.2MPa，調(diào)速閥取0.5MPa。 q—流過(guò)閥的實(shí)際流量 qs—閥的公稱(chēng)流量 （1）快進(jìn)時(shí) 進(jìn)油路，通過(guò)單向閥12的流量26.208 L/min，通過(guò)換向閥2的流量32.832，通過(guò)行程閥的流量67.01 L/min，總壓降為 =0.0346112+0.0732108+0.134710203 =0.2425MPa 回油路，通過(guò)換向閥和單向閥的流量都是34.18 L/min，總壓降為 =0.058869861+0.088304792 =0.1472 MPa 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路，得到閥造成的壓力損失 =0.3176 MPa （2）工進(jìn)時(shí) 進(jìn)油路，通過(guò)換向閥的流量為4.91 L/min，流量較小，壓力損失忽略不計(jì)；而通過(guò)調(diào)速閥的壓力損失為0.5MPa。 MPa 回油路，背壓閥的壓力損失為1MPa，通過(guò)順序閥的流量為（26.208+0.96）L/min，所以總的壓力損失為 =1.0558 MPa 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路，得到閥造成的壓力損失 =1.038 MPa （3）快退時(shí) 進(jìn)油路，通過(guò)單向閥的流量為26.208 L/min，通過(guò)換向閥的流量為31.122 L/min，所以總的壓力損失為 =0.1078 MPa 回油路，通過(guò)單向閥和換向閥的流量是61.02 L/min，，所以壓力損失為 =0.4691 MPa 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路，得到閥造成的壓力損失 =1.0275 MPa 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，得到各部分壓力損失繪制如下表： 表格 4：各部分壓力損失 管道 壓力損失 /10^5Pa 工況 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 進(jìn)油管道 △Pλ 0.596 0.0168 0.543 △Pξ 0.0596 0.00168 0.0543 △Pν 2.425 5 1.078 △P 3.0806 5.01848 1.6753 回油管道 △Pλ 0.304 0.008544 0.277 △Pξ 0.0304 0.0008544 0.0277 △Pν 1.472 10.558 4.691 △P 1.8064 10.567398 4.9957 △P折 4.002 10.40848 11.4697 系統(tǒng)的最大工作壓力為2.35MPa，結(jié)合上述壓力損失，所選泵的額定壓力6.3 MPa，所以系統(tǒng)還是安全的。 5.2 油液溫升驗(yàn)算 由于工進(jìn)時(shí)間為24.9s，所占的時(shí)間比例較大，所以系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升按照工進(jìn)的情況進(jìn)行計(jì)算，近似認(rèn)為損失的功率轉(zhuǎn)化為熱量。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為 =0.0579Kw 由于大流量閥通過(guò)順序閥卸荷，小流量閥供油，所以總輸入功率 =0.5373Kw 所以液壓泵的發(fā)熱量為 H=Pi-Po=0.5373-0.0579=0.4794 Kw 油液溫升近似值為 =18.49℃ 參考各種機(jī)械允許油溫，一般機(jī)床正常工作溫度30~55，所以不需要冷卻裝置。 6. 液壓缸的設(shè)計(jì) 6.1 液壓缸的類(lèi)型選擇 根據(jù)鉆、鏜組合液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，即需要往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量不大、運(yùn)動(dòng)速度低，慣性力較大，所以選用緩沖式雙作用單活塞桿液壓缸。它具有活塞雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生推力和拉力（且二者不相等），在活塞行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變，有利于減小系統(tǒng)的沖擊性。 6.2 液壓缸安裝方式選擇 根據(jù)臥式車(chē)床的布局空間特點(diǎn)，同時(shí)考慮到其要求的基本特性，運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)沖擊小，采用底座型安裝連接中的切向底座安裝方式，該方式能使液壓缸受到的傾翻力矩小、保證受力的穩(wěn)定性。 6.3 液壓缸主要參數(shù)計(jì)算 1）活塞 （1）活塞的密封結(jié)構(gòu) 由于該液壓缸為中小型，對(duì)工作壓力要求不大，泄漏量也不大，同時(shí)我們要求活塞與缸筒間的密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、符合活塞運(yùn)動(dòng)速度要求，同時(shí)便于更換，初步選用O形橡膠密封圈，那么活塞的結(jié)構(gòu)型式選用整體活塞。 （2）活塞的結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)活塞采用的密封結(jié)構(gòu)，選擇整體式活塞。 （3）活塞的材料 由于該液壓缸的尺寸不大，故不需要選用導(dǎo)向環(huán)活塞，選用灰鑄鐵 （4）活塞尺寸及加工公差 活塞尺寸根據(jù)缸內(nèi)直徑確定以及與活塞桿的連接方式確定其相關(guān)尺寸。 加工技術(shù)要求： 活塞外徑對(duì)內(nèi)徑的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)精度選取； 端面對(duì)內(nèi)孔的軸線的垂直度公差值按7級(jí)精度選取； 外徑的圓柱度公差值按9級(jí)精度選取。 2）活塞桿 （1）活塞桿結(jié)構(gòu)型式。 該液壓缸的尺寸不大，為中小型液壓缸，活塞桿可做成實(shí)心桿。 外部端頭連接型式：缸工作時(shí)，軸線固定不動(dòng)，故采用大螺栓頭型式。 （2）活塞桿的材料與技術(shù)要求 采用材料45鋼。且活塞桿粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB。 （3）活塞與活塞桿的連接 由于活塞缸中的壓力不大，同時(shí)缸內(nèi)直徑也不大，所以選用常用的連接方式：螺紋連接 （4）活塞桿與活塞的靜密封方式 由于所受壓力不大，對(duì)密封方式無(wú)特殊要求，故采用O形密封圈。 （5）活塞桿的計(jì)算 由前面計(jì)算可知，活塞桿的直徑d=70mm。 （6）活塞桿的校核 a. 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算： 由于只受軸向推力和拉力，可以近似的用直桿承受的拉力載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 又因?yàn)樽畲笸屏蛘呃? 故滿足。 b. 對(duì)于存在退刀槽等結(jié)構(gòu)： 此時(shí)=1111.1N，為活塞桿最大拉力 故滿足。 c. 活塞桿彎曲穩(wěn)定性校核 由于該活塞桿滿足，所以不用校核，滿足穩(wěn)定性要求。 （6）活塞桿的技術(shù)要求 技術(shù)要求 附圖 1）活塞桿d和d1的圓度公差值按9級(jí)精度選取 2）活塞桿d的圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)精度選取 3）活塞桿d和d1的徑向跳動(dòng)公差值為0.01mm 4）端面T的垂直度公差值應(yīng)按7級(jí)精度選取 5）活塞桿上的螺紋按6級(jí)精度加工 6）活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra0.63μm，必要時(shí)，可以鍍厚度約為0.05mm的鉻，鍍后拋光。 3）油口的設(shè)計(jì) 按公式 計(jì)算出直徑為11.2mm，按標(biāo)準(zhǔn)取。 油口各部分其尺寸如下表所示： 表格 5：油口各部分參數(shù) D （螺紋精度6H） J min K ＋0.4 0 E min ＋0.1 0 min Z ±1° 11.5 2.4 16.0 14.0 1.5 13.8 22.0 15 4）許用行程S與計(jì)算長(zhǎng)度L的關(guān)系 由前面可知，選用的是切向底座安裝方式，固液壓缸為兩端剛性固定，剛性導(dǎo)向n=4，由歐拉公式確定的值 5.443m 在此處取，所以，同時(shí)取 所以 6.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.4.1確定缸筒和缸蓋組件 1）確定缸筒和缸蓋的連接形式 根據(jù)該液壓系統(tǒng)的要求，我們可以得知液壓缸是固定不動(dòng)的，同時(shí)對(duì)于重量沒(méi)有特殊要求，可用于安裝的空間較大，我們選擇拉桿連接的連接形式，其具有通用性好，缸體容易加工、裝卸方便，、應(yīng)用較廣的特點(diǎn)。 2）選擇缸筒和缸蓋的材料 （1）缸筒 材料要求：液壓缸的缸筒一般要求具有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性。 選材：根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來(lái)源，選擇缸筒的材料為45鋼 其機(jī)械性能如下：，， 缸筒毛坯：采用退火的冷拔。 （2）缸蓋 為了便于取材以及根據(jù)材料性能的要求，方便鑄造，采用HT150。 6.4.2 計(jì)算缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)參數(shù) 1）缸筒相關(guān)參數(shù) （1） 缸筒結(jié)構(gòu) 常用的缸筒結(jié)構(gòu)有八類(lèi)，由于此次設(shè)計(jì)采用的是拉桿型液壓缸，所以油缸缸筒與端蓋的連接方式選用拉桿連接。 （2） 缸筒材料 缸筒材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，根據(jù)之前計(jì)算得到的液壓缸參數(shù)、用途、目前國(guó)內(nèi)缸筒毛坯材料的來(lái)源，我們選用了45號(hào)鋼作為缸筒材料。 （3） 缸筒的計(jì)算 a. 缸筒內(nèi)經(jīng) 根據(jù)之前計(jì)算得到液壓缸的參數(shù)可知，缸筒內(nèi)經(jīng)D=100mm。 b. 缸筒壁厚 當(dāng)D/δ≥16（或低壓系統(tǒng)）時(shí)，缸筒壁厚δ采用薄壁筒計(jì)算： δ≥ Py為試驗(yàn)壓力，因液壓缸工作壓力P為2.35Mpa，P≤16Mpa，則Py=1.5P=3.525Mpa。 D為缸筒內(nèi)經(jīng)，D=100mm。 p=b/n。n為安全系數(shù)，一般取n=5；45號(hào)鋼b=610Mpa；則p=122Mpa。 1.44mm≤δ≤6.25mm 將上述數(shù)據(jù)代入δ≥，解得：δ≥1.44mm。 又δ≤D/16，則: δ≤6.25mm。 取壁厚δ=6mm。 c.缸筒壁厚驗(yàn)算： ①額定工作壓力應(yīng)與完全屬性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生: ≤0.35 又≤2.3lg，其中=360Mpa，=112mm，D=100mm：代入式中解得： ≤40.75Mpa ≤14.26Mpa 又=2.35Mpa，則<<，合格。 ②驗(yàn)算缸筒徑向變形： 其中D=100mm，D1=112mm，Pr=3.525Mpa，E=206Gpa，=0.3，代入上述數(shù)據(jù)解得： 又此次設(shè)計(jì)采用的為O型密封圈，內(nèi)徑為5mm，其允許最大壓縮量為其內(nèi)徑20%，所以允許最大壓縮量為1mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，合格。 ③驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力： 其中，，代入上述數(shù)據(jù)解得： 因>>，則合格。 （4）缸筒底部厚度 當(dāng)缸筒有油孔，計(jì)算公式為： 其中，代入上述數(shù)據(jù)得：h≥7.85mm 取缸底厚度為h=8mm。 2）拉桿連接的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋連接處得拉應(yīng)力： 其中，代入上述數(shù)據(jù)解得： 合成應(yīng)力： 即拉桿連接處合格。 3）缸筒與缸蓋的加工技術(shù)要求 項(xiàng)目 技術(shù)要求 缸筒 內(nèi)徑D配合精度 采用H8、H9級(jí)技術(shù)配合 內(nèi)表面粗糙度 采用橡膠密封圈密封， 缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度和圓柱度，缸筒端面T的垂直度 缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度和圓柱度公差值不大于內(nèi)徑公差只半。缸筒端面T的垂直度公差值可按7級(jí)精度選取 其他 為了防止腐蝕和提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為30~40μm的鉻層，并在鍍后進(jìn)行珩磨或拋光。 通往油口、排氣閥孔的內(nèi)孔口必須倒角，不得有飛邊、毛刺，以免劃傷密封件 缸蓋 端面與軸線的垂直度公差度應(yīng)按7級(jí)精度選取。 導(dǎo)向孔的表面粗糙度為 7. 其他裝置設(shè)計(jì) 7.1緩沖裝置 由于該液壓系統(tǒng)在快退階段存在速度大、質(zhì)量大的特點(diǎn)，即快退時(shí)有，，導(dǎo)致了活塞的慣性比較大，同時(shí)，為了避免產(chǎn)生機(jī)械沖撞導(dǎo)致嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作，所以，需要設(shè)計(jì)緩沖裝置。 考慮到結(jié)構(gòu)加工及成本問(wèn)題，同時(shí)有慣性力的大小問(wèn)題，此處選用恒節(jié)流面積緩沖裝置，相關(guān)設(shè)計(jì)如下： 其中，，, 所以同時(shí)有： 其中取d=30mm 7.2 導(dǎo)向套及支撐環(huán) （1） 結(jié)構(gòu)型式 由于該液壓缸為低速低載，并且行程S=400mm，為中小型液壓缸，故采用軸套式導(dǎo)向套。 （2） 導(dǎo)向套材料 軸套式導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作，初選材料為青銅。 （3） 長(zhǎng)度確定 為了避免導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)短，導(dǎo)致缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此需滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定： （4） 加工要求 導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合取為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合取為H8/f9，外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm,圓度和圓柱度公差不大于直徑公差一半，內(nèi)孔的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤(rùn)滑。 7.3 排氣閥的設(shè)計(jì) 為了將初始裝配時(shí)以及后面長(zhǎng)時(shí)間工作滲入缸內(nèi)的空氣排掉，避免造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中顫抖和爬行，從而在端蓋的最上方設(shè)置排氣閥，從而有利于氣體的完全排除。 初步選用整體式排氣閥裝置，材料選用45號(hào)碳素鋼，錐部采用熱處理硬度38~44HRC，其具體尺寸參見(jiàn)液壓缸裝配圖。 7.4 密封裝置及防塵 （1）密封裝置 由于避免有桿腔與無(wú)桿腔之間的液壓油的流動(dòng)，造成液壓系統(tǒng)運(yùn)行的振動(dòng)及不流暢，以及避免液壓油滲出液壓缸，需要在活塞桿與活塞之間、活塞與缸筒之間、活塞桿與缸蓋之間添加密封裝置，同時(shí)考慮到各種密封型式的特點(diǎn)，初步選用通用性好、容易更換、成本低、容易加工的O形密封圈，其具體型號(hào)選擇根據(jù)具體尺寸選取。 （2） 防塵裝置 為了避免空氣中的灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入液壓缸中，導(dǎo)致影響液壓系統(tǒng)的正常工作，損壞液壓系統(tǒng)的壽命，故需要在活塞桿與缸蓋之間添加防塵圈。  8. 心得體會(huì) 通過(guò)這次液壓課程設(shè)計(jì)，我對(duì)理論課程的知識(shí)有了很好的鞏固加深，也是對(duì)理論課程知識(shí)的一次很好的有效運(yùn)用。雖然課程設(shè)計(jì)和理論課程不在一個(gè)學(xué)期，有些內(nèi)容有些遺忘，但是課程設(shè)計(jì)之后對(duì)液壓系統(tǒng)認(rèn)識(shí)更加深刻了，重點(diǎn)是體會(huì)到理論和實(shí)際運(yùn)用之間有很大 差距。理論課程會(huì)看到很多系統(tǒng)圖，有時(shí)候?qū)δ承╅y沒(méi)有仔細(xì)關(guān)注了解作用，只有在設(shè)計(jì)時(shí)才注意到這個(gè)結(jié)構(gòu)，了解其輔助作用。還有就是對(duì)液壓缸的認(rèn)識(shí)程度收獲最大，在系統(tǒng)圖中時(shí)，液壓系統(tǒng)就只是一個(gè)執(zhí)行元件，不會(huì)在意其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是在設(shè)計(jì)時(shí)才體會(huì)到其中的復(fù)雜學(xué)問(wèn)，選擇材料就需要考慮不同的結(jié)構(gòu)，例如缸體、端蓋和柱塞桿等。然后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸確定，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮工況、環(huán)境、工作方式、負(fù)載等；尺寸則通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式或者理論計(jì)算確定，然后還需要進(jìn)行校核。之后就是考慮連接以及密封工作，這些都需要依據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，同時(shí)考慮工作環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)成本等。這些東西雖然復(fù)雜費(fèi)時(shí)，但卻是一個(gè)產(chǎn)品問(wèn)世之前必不可少的工作，只有進(jìn)過(guò)一系列設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、再計(jì)算甚至仿真之后才能保證一個(gè)產(chǎn)品的合格性，而且就算是做出實(shí)際的系統(tǒng)之后還要經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試保證合格后才能投入生產(chǎn)使用。但是這種訓(xùn)練確實(shí)值得的，很有效的培養(yǎng)了作為一個(gè)設(shè)計(jì)者的素養(yǎng)，至少進(jìn)一步的學(xué)習(xí)不再是紙上談兵，會(huì)受益終生。 除了上述個(gè)人設(shè)計(jì)之外，此次的任務(wù)是一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目。如何分工就是一個(gè)極大的考驗(yàn)，劃分工作不是隨意的，劃分時(shí)要考慮到一個(gè)工作的整體性，盡量劃分時(shí)關(guān)聯(lián)性不大，否則只能等到另外一人做好之后才能繼續(xù)開(kāi)展工作。所以一個(gè)團(tuán)隊(duì)任務(wù)的完成還是十分感謝給力的隊(duì)友，有些工作在短時(shí)間內(nèi)是無(wú)法一個(gè)完成的，同時(shí)還要感謝有老師的適時(shí)指導(dǎo)，糾正錯(cuò)誤。  9.參考文獻(xiàn) [1]周憶，于今.流體傳動(dòng)與控制.北京：科學(xué)出版社.2008 [2]黃國(guó)勤.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) [3]張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010.3 [4]李松晶.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.2012.7 [5]唐穎達(dá).液壓缸設(shè)計(jì)與制造. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2016.11 [6]張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2014.9 [7]張利平.液壓元件選型與系統(tǒng)成套技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2017.11 [8]臧克江.液壓缸. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.10  附錄 液壓系統(tǒng)工作流程圖 圖 1：快進(jìn)時(shí)油路狀態(tài) 圖 2：工進(jìn)時(shí)油路狀態(tài) 圖 3：死鐵停留油路狀態(tài) 圖 4：快退時(shí)油路狀態(tài) 35