單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計含6張CAD圖帶開題,液壓機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計,cad,開題
單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計開題報告
一、選題依據(jù)（目的、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、學(xué)術(shù)準備情況、研究思路及方法）
1、目的、意義
目的：本世紀 60 年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展而迅 速發(fā)展。 因此， 液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、 高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓 元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計 (CAD) 、計算機輔助測試 (CAT)、計算機直接控制 (CDC)、機電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研 究的方向。
意義：目前，中國液壓機產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的問題中，如質(zhì)量差工作效率低資源消耗大環(huán)境污染 嚴重維修繁瑣需高技術(shù)人員等等。所以，本次設(shè)計可以了解液壓機的結(jié)構(gòu)、特點以及 工作原理。盡可能的使其便于操作，具有合理的剛度與強度，使其可靠不易損壞，具 有良好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便，并且鍛煉了我的自主設(shè)計能力。
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國內(nèi)外相關(guān)研究情況 液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新技術(shù)。自 1795 年制成第一臺水壓機起， 液壓技術(shù)就進入了工程領(lǐng)域， 1906 年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。 20 世紀 60 年代以后， 由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及計算機技術(shù)的發(fā)展，不斷地對液壓技術(shù)提出新的 要求， 液壓技術(shù)相應(yīng)也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中。在工程機械、 冶金、軍工、農(nóng)機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空、和機床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到 普遍應(yīng)用。近年來液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預(yù) 測及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個嶄新的高度。 目前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成話等方向發(fā)展； 同時，減小元件的重量和體積，提高元件壽命，研制新的傳動介質(zhì)以及液壓傳動系統(tǒng) 的計算機輔助設(shè)計、 計算機防真和優(yōu)化設(shè)計、微機控制等工作，也日益取得顯著成果。 但由于過去基礎(chǔ)薄弱， 所生產(chǎn)的液壓元件， 在品種與質(zhì)量等方面和國外先進水平相比， 還存在一定差距，我國液壓技術(shù)也將獲得進一步發(fā)展，它在各個工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，可 以預(yù)見，液壓技術(shù)也將獲得進一步發(fā)展，它在各個工業(yè)部門中的用應(yīng)，也將會越來越 廣泛。
3、學(xué)術(shù)準備情況
調(diào)查我國液壓機發(fā)展的現(xiàn)狀，通過網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)資料，去圖書館借閱一些書籍，學(xué)習(xí)設(shè)計中可能用到的公式，明確設(shè)計思路，羅列出課題研究的步驟和計劃。預(yù)計研究過程中可能遇到的困難和問題，努力找出解決措施。
4、本選題研究思路及方法
4.1 本課題研究的主要內(nèi)容 （1）液壓系統(tǒng)的性能分析； （2）液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)零件計算； （3）液壓油的選定； （4）液壓系統(tǒng)的設(shè)計；
4.2采用的研究方案、研究方法或措施 (1)確定液壓執(zhí)行元件的形式 在本設(shè)計中,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成 機械能以實現(xiàn)直線往復(fù)運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在液壓系 統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝?壓力和流量，輸出為推力和速度。 我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸， 其特點是有效工作面極大， 雙向不對稱。 適用場為往返不對稱的直線運動。 (2)確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 1） 為了實現(xiàn)液壓缸的進和退， 我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。 電磁換向閥的基本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液 的流動方向。當(dāng)電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除 外） 。若推動故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用 來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng) 用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。 2）為了實現(xiàn)其工進，選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。 調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上 保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負載決定。所以當(dāng)負載增大時，調(diào)速閥進 出口壓差將減小。 調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負載變化大而運動 速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。 因此，在本設(shè)計中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。
4.3 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
本課題研究的重點及難點閏土機械外文翻譯成品某寶液壓缸的設(shè)計和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方 面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿 的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計液壓缸時應(yīng)做到以下幾點保證液壓缸使用正確： （1）使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。 （2）考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝 置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。 （3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接， 要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙 3 它在受熱時的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸 則設(shè)置在缸蓋端。 （4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標準進行設(shè)計， 盡可能做 到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。
前期已開展工作 在寫開題報告之前，查閱資料，看相關(guān)書籍，在網(wǎng)絡(luò)上看與液壓系統(tǒng)相關(guān)的資料 和視頻。 4. 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 1-2 周查閱資料,繪制零件工程圖； 3 周分析零件繪制零件的二維圖； 4 周論文摘要，英文翻譯； 5 周方案選擇及確定； 6-7 周系統(tǒng)方案制定，總圖設(shè)計； 8-9 周液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計； 10 液壓系統(tǒng)總裝配圖設(shè)計； 11-12 周編寫論文； 13 周打印交主審老師查閱 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
二、論文結(jié)構(gòu)框架
摘要 關(guān)鍵詞 正文
第1章 緒論
1.1選題的目的和意義
1.2國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢
第2章 液壓傳動的工作原理及優(yōu)點
2.1液壓傳動優(yōu)點及設(shè)計
2.2單柱液壓機的用途及使用范圍
2.3設(shè)計所需主要技術(shù)參數(shù)
2.4液壓傳動工作原理
2.5關(guān)鍵問題極其解決辦法
2.6調(diào)速方案確定比較
第3章 液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計
3.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案與確定
3.1.1液壓傳動裝置結(jié)構(gòu)組成
3.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案
3.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定
3.2.1液壓介質(zhì)的選擇
3.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖
3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算
3.3.1選定系統(tǒng)工作壓力
3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定
3.3.3液壓缸強度檢驗與校核
3.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核
3.3.5 計算液壓缸實際所需流量
3.4各種液壓閥的選擇與確定
3.4.1液壓閥的作用
3.4.2液壓閥的基本要求
3.4.3液壓閥的選擇
3.5液壓泵站
3.5.1液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標準
3.5.2液壓泵
3.5.3電動機功率的確定
3.5.4液壓管件的確定
3.5.5濾油器的選擇
3.5.6油箱及其輔件的確定
3.6液壓缸的設(shè)計
3.6.1液壓缸的基本參數(shù)的確定
3.6.2液壓缸主要元件結(jié)構(gòu)與材料
3.6.3缸蓋
3.6.4活塞
3.6.5活塞桿
3.6.6液壓缸的排氣裝置
3.6.7液壓缸聯(lián)接部分的安裝形式
結(jié) 論
參考文獻
致 謝
2、參考文獻
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[5]鄭叔芳，吳曉琳．機械工程測量學(xué)．北京：科學(xué)出版社，1999，第 1 版
[6]成大光．機械設(shè)計手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993
[7]黎啟柏．液壓元件手冊．北京：冶金工業(yè)出版社，2000
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[14] 楊黎明．機械零件設(shè)計手冊[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1987
[15] 成大先．機械零件設(shè)計手冊[M]．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，1997. 6
三、論文寫作安排
2018年3月-完成總體方案設(shè)計
2018年3月完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計
2018年4月完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計
2018年4月完成圖紙的繪制
四、審核意見
指導(dǎo)教師意見：
1、通過 2、完善后通過 正文 3、未通過
指導(dǎo)教師（簽字）
年 月 日
系部（專業(yè)）意見：
1、通過 2、完善后通過 3、未通過
負責(zé)人（簽字）
年 月 日
6
7
單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計院校：院校：XXX專業(yè)：專業(yè)：XXX班級：班級：XXXXX導(dǎo)師：導(dǎo)師：XXX作者作者：XX液壓機是什么?液壓機是以液體為工作介質(zhì)，根據(jù)帕斯卡原理傳遞能量的機器。最早于1795年第一臺水壓機,它操作簡單且效率高,徹底改變了液壓傳動技術(shù)發(fā)展。液壓機一般由主機，動力系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)組成。某款單柱液壓機實物圖目的和意義目目的的:設(shè)計高效率、高質(zhì)量設(shè)計高效率、高質(zhì)量單柱液壓機單柱液壓機加深自己對知識的理解和應(yīng)用。加深自己對知識的理解和應(yīng)用。意義意義:把它的結(jié)構(gòu)外形、工作原理特點都了把它的結(jié)構(gòu)外形、工作原理特點都了解透。讓生產(chǎn)出來的機器操作起來更容易解透。讓生產(chǎn)出來的機器操作起來更容易簡便，設(shè)備的剛度、強度大小都能達到工簡便，設(shè)備的剛度、強度大小都能達到工作條件，工作安全可靠，另外成本要最節(jié)作條件，工作安全可靠，另外成本要最節(jié)省，重量輕便，讓維修售后或生產(chǎn)出來都省，重量輕便，讓維修售后或生產(chǎn)出來都容易簡單。容易簡單。國內(nèi)外研究狀況國內(nèi)：1795年第一臺水壓機，1906年用于國防戰(zhàn)備武器。由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及計算機技術(shù)的發(fā)展，不斷地對液壓技術(shù)提出新的要求，液壓技術(shù)相應(yīng)也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中。近年來液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預(yù)測及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個嶄新的高度。國外：已經(jīng)遠超國內(nèi)將液壓技術(shù)應(yīng)用于航空航天事業(yè)中，用于軍事行業(yè)中。有許多可以借鑒并超越的地方。課題研究內(nèi)容及方向本次設(shè)計的方向本次設(shè)計的方向?qū)沃簤簷C液壓系統(tǒng)進行簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要參數(shù)計算。其中對液壓元件種類型號進行選擇與分析，還有各種液壓閥在集成塊上位置選擇與裝配，以及對液壓系統(tǒng)中液壓缸選擇與裝配，液壓系統(tǒng)油路的設(shè)計等。本本次設(shè)計的主要內(nèi)容次設(shè)計的主要內(nèi)容(1)分析了解國內(nèi)外液壓機的發(fā)展現(xiàn)狀，掌握液壓機的工作原理。(2)確定液壓機的總體設(shè)計方案，通過對液壓機的機構(gòu)選型進行評價，確定較理想的機構(gòu)傳動方案。(3)對液壓機液壓系統(tǒng)及關(guān)鍵元件的設(shè)計與選型等。計劃任務(wù)2018年年3月月18-25日日完成總體方案設(shè)計完成總體方案設(shè)計2018年年3月月26-4月月5日日完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計2018年年4月月6日日-4月月19日日完成動力系統(tǒng)的設(shè)計完成動力系統(tǒng)的設(shè)計2018年年4月月20日日-5月月1完成圖紙的制作完成圖紙的制作2018年年5月月2日在老師的指導(dǎo)下修改日在老師的指導(dǎo)下修改.演示完畢謝謝大家
單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計
摘 要
隨著工業(yè)機械在國內(nèi)飛速發(fā)展，現(xiàn)在液壓傳動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完善，由于單柱液壓機具有結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)向性好，噪聲較小，污染少，工作穩(wěn)定和易于成型等特點；逐漸成為工業(yè)機械中不可或缺設(shè)備。單柱液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，根據(jù)帕斯卡工作原理用于傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。在農(nóng)業(yè)機械、機械制造、汽車制造、鍛壓制造等等行業(yè)里面，都獲得廣泛應(yīng)用。
由于液壓系統(tǒng)是液壓機核心部分，它性能好壞直接關(guān)系到整個液壓機性能好壞。所以主要設(shè)計就是針對液壓系統(tǒng)，其中對液壓系統(tǒng)中液壓缸設(shè)計及安裝形式進行改善，還對液壓閥，液壓泵，活塞桿，缸蓋等進行設(shè)計選型及強度校核，使其達到國家標準。設(shè)計后使單柱液壓機液壓系統(tǒng)達到操作簡單目的，延長使用壽命液壓沖擊小，提高工作效率，有利于液壓機向著全自動方向發(fā)展。通過設(shè)計對所學(xué)理論知識得到認知與運用，提高設(shè)計能力與經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：單柱液壓機；液壓系統(tǒng)；液壓缸
- V -
Abstract
With the rapid development of industrial machinery in the country, now the hydraulic transmission technology has developed quite well, because of the single column hydraulic machine has a simple structure, good guidance, small noise, less pollution, stable work and easy to shape and so on, gradually become an indispensable equipment in industrial machinery. The single column hydraulic press is a kind of machine which takes liquid as the working medium and transmits energy according to the principle of Pascal to realize various processes. In agricultural machinery, machinery manufacturing, automotive manufacturing, forging and so on in the industry, have been widely used.
Because the hydraulic system is the core part of the hydraulic press, its performance is directly related to the performance of the hydraulic press. So the main design is for the hydraulic system, which the hydraulic system in the design and installation of hydraulic cylinder to improve the form of hydraulic valves, hydraulic pumps, piston rods, cylinder head and other design selection and strength check, so that it reached national standards. After design, the hydraulic system of single column hydraulic press achieves simple purpose, it can prolong the hydraulic impact of service life and improve working efficiency, which is beneficial to the development of hydraulic press. Through the design of the learned theoretical knowledge to gain recognition and application, improve the design ability and experience.
Keywords: hydraulic press; hydraulic system; hydraulic cylind
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1選題的目的和意義 1
1.2國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢 1
第2章 液壓傳動的工作原理及優(yōu)點 2
2.1液壓傳動優(yōu)點及設(shè)計 2
2.2單柱液壓機的用途及使用范圍 2
2.3設(shè)計所需主要技術(shù)參數(shù) 2
2.4液壓傳動工作原理 3
2.5關(guān)鍵問題極其解決辦法 3
2.6調(diào)速方案確定比較 4
第3章 液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 5
3.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案與確定 5
3.1.1液壓傳動裝置結(jié)構(gòu)組成 5
3.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案 5
3.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定 6
3.2.1液壓介質(zhì)的選擇 6
3.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖 7
3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 8
3.3.1選定系統(tǒng)工作壓力 8
3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 8
3.3.3液壓缸強度檢驗與校核 8
3.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核 10
3.3.5 計算液壓缸實際所需流量 12
3.4各種液壓閥的選擇與確定 13
3.4.1液壓閥的作用 13
3.4.2液壓閥的基本要求 13
3.4.3液壓閥的選擇 13
3.5液壓泵站 14
3.5.1液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標準 14
3.5.2液壓泵 14
3.5.3電動機功率的確定 17
3.5.4液壓管件的確定 17
3.5.5濾油器的選擇 18
3.5.6油箱及其輔件的確定 19
3.6液壓缸的設(shè)計 21
3.6.1液壓缸的基本參數(shù)的確定 22
3.6.2液壓缸主要元件結(jié)構(gòu)與材料 22
3.6.3缸蓋 24
3.6.4活塞 25
3.6.5活塞桿 25
3.6.6液壓缸的排氣裝置 27
3.6.7液壓缸聯(lián)接部分的安裝形式 28
結(jié) 論 30
參考文獻 31
致 謝 32
第1章 緒論
1.1選題的目的和意義
從60年代開始，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)飛速發(fā)展，液壓技術(shù)也跟著發(fā)展【1】。最近的三四十年，液壓傳動技術(shù)得到了真正意義上的進步。目前開發(fā)出來的液壓機械產(chǎn)品都是工作快速靈敏、壓力功率比較大、性能穩(wěn)定可靠、高效率、噪聲小、機器很耐用、里面的集成化程度高，也都是往這個方向去努力改進的；當(dāng)然，那些新式的液壓元件或新式的液壓系統(tǒng)里面，要把CAD、CAT、CDC、機電一體化技術(shù)、可靠性的相關(guān)技術(shù)等等加到液壓系統(tǒng)上面去，這也是今后要努力的方向。
現(xiàn)在中國生產(chǎn)的液壓機里面，雖然領(lǐng)跑世界其他發(fā)展中國家，但是跟發(fā)達國家比還存在一些差距。還會有一些不好的問題在，比如機器的質(zhì)量太差、工作的效率不高、能源浪費較多、對環(huán)境有污染、維修修起來很困難等等。此次設(shè)計液壓機的目的是：把它的結(jié)構(gòu)外形、工作原理特點都了解透。讓生產(chǎn)出來的機器操作起來更容易簡便，設(shè)備的剛度、強度大小都能達到工作條件，工作安全可靠，另外成本要最節(jié)省，重量輕便，讓維修售后或生產(chǎn)出來都容易簡單。
1.2國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢
跟以前的機械傳動來比，液壓傳動是更新式的一種。1795年，當(dāng)?shù)谝淮伟阉畨簷C造出來的時候，液壓技術(shù)也就打進了工程制造生產(chǎn)行業(yè)；1906年，應(yīng)用于國防航空軍事上武器制造。1960年開始，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、大型船艦的制造、計算機技術(shù)等都在飛快地進步，液壓傳動技術(shù)也就跟著不停進步。逐漸成為了工業(yè)機械中的重要組成部分?，F(xiàn)在幾乎每個行業(yè)都有應(yīng)用到液壓傳動技術(shù)，比如在工程機械方面、冶金業(yè)、軍工行業(yè)、農(nóng)機汽車制造、輕紡織業(yè)、船舶航空業(yè)、石油開采業(yè)、還有機床工業(yè)里面等都有廣泛的應(yīng)用。近幾年，在智能機器人的開發(fā)、海洋的開采、太空航行、預(yù)測地震等還有不同電液伺服系統(tǒng)等各行各業(yè)液壓技術(shù)都有被應(yīng)用到，讓液壓技術(shù)擁有不可替代的重要地位和作用。
目前，就中國而言整個液壓技術(shù)的發(fā)展基本上取得了重要進展，但仍有缺陷，像延長使用壽命，縮小元件體積和提高精度等。
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第2章 液壓傳動的工作原理及優(yōu)點
2.1液壓傳動優(yōu)點及設(shè)計
液壓傳動的優(yōu)點讓它備受關(guān)注。主要優(yōu)點有運動速度快且平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單剛性好操作簡便，導(dǎo)向性好，抗變形能力強，工作精度高等。對于液壓傳動，哪怕功率非常小也可以很好地控制方向控制流動速度。與其它形式機械相比，液壓傳動重量小體積輕。對于液壓傳動，也能拖動大噸位機械低速度運動。只要適當(dāng)?shù)厥褂霉?jié)流方法就可以使其運動工作平穩(wěn)等。不過在整個系統(tǒng)里面還是有很多不足并難以解決的地方，比如可能會漏油，如果出現(xiàn)漏油就會出現(xiàn)工作不平穩(wěn)的現(xiàn)象等問題，使其不能正常工作，不能嚴格保證傳動效果，使其傳動比大小發(fā)生變化等。液壓傳動的效果還會跟著油溫的變化而變化，帶來巨大的反應(yīng)，溫度變化大，系統(tǒng)里面的液體粘性也發(fā)生變化，從而引起運動特性的變化，給工作帶來不穩(wěn)定的影響情況。如果溫差過大的話，液壓系統(tǒng)就容易出現(xiàn)故障問題，檢修起來就會很麻煩。液壓傳動設(shè)計目的就是為了突出液壓系統(tǒng)優(yōu)點，避免缺點并解決可能出現(xiàn)不足的地方
2.2單柱液壓機的用途及使用范圍
由于設(shè)計是單柱式液壓機，是一款屬于中小型號液壓機，功能非常多，液壓機是以液體為工作介質(zhì)，用于傳遞動力實現(xiàn)各種工藝的一款機器。液壓機一般除了用來壓裝軸套一類的零件、也可以用于拿來校正軸類型的零件，還可以用來鍛壓成型，壓板，壓塊等。還可以把板材一類的零件做出彎曲、壓印、套形等動作，也能來拉伸一些簡易的零件，還能用來壓制粉末、塑料制造品，但是壓制精度不高。在工業(yè)機械機床中，汽車制造業(yè)中，航空飛機中，軍工武器制造業(yè)等行業(yè)中都會用到液壓機。
2.3設(shè)計所需主要技術(shù)參數(shù)
液壓機的公稱力大小是25KN
油液選N32型號的抗磨液壓油
最大的工作壓力是8MPa
最小的工作壓力是4MPa
液壓泵選YB1-40型號的雙聯(lián)葉片泵
壓頭的下行速度大小是45mm/s
電動機的功率大小是5.5Kw
壓頭上行的速度大小是130mm/s
滑塊的行程大小是125mm
2.4液壓傳動工作原理
液壓系統(tǒng)由液壓泵、油箱、、溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及輔助元件油管組成【2】。工作原理是電動機帶動液壓泵做旋轉(zhuǎn)運動后，經(jīng)由油管從油箱中吸油。液壓油經(jīng)濾油器傳到液壓泵中，當(dāng)油液從液壓泵中輸出傳到壓力管后，再將換向閥手柄往內(nèi)的狀態(tài)下，再通過節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞桿運動和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油液經(jīng)由換向閥和回油管排回油箱中。
改變方向，把換向閥手柄方向改成往外的情況下，這時壓力管中的油液將經(jīng)過開停閥、換向閥與溢流閥傳到液壓缸右腔，推動活塞桿運動和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱中。
圖2.1單柱式的液壓機的系統(tǒng)
注：1）葉片泵 2）電磁換向閥 3）單向調(diào)速閥 4）油缸 5）單項順序閥 6)電磁溢流閥 7)油箱
2.5關(guān)鍵問題極其解決辦法
液壓系統(tǒng)是液壓機的核心部分，而液壓系統(tǒng)的主要部分就是液壓缸的設(shè)計，液壓缸設(shè)計性能的好壞將直接影響到液壓系統(tǒng)性能的好壞，影響到是否會發(fā)生故障等問題。在設(shè)計中經(jīng)常會遇到設(shè)計不合理等問題，比如說像液壓缸安裝形式有問題，活塞桿壓桿失去穩(wěn)定性，使其活塞桿受力偏移問題，還有液壓缸下垂等問題。所以設(shè)計時要注意液壓缸正確的選擇與使用：
(1)在活塞桿設(shè)計中，受力情況下要承受得了最大的負載，受力情況下要具有良好的縱向穩(wěn)定性。
(2)在液壓缸一個行程結(jié)束的地方，要想到解決制動問題，排氣裝置等問題。液壓缸里面如果沒有設(shè)排氣裝置，沒有制動裝置的話，那么系統(tǒng)中就應(yīng)該設(shè)計。不過也不是全部形式的液壓缸都要有這部分。
(3)液壓缸裝配和固定都要非常精準?；钊麠U受到力，會有一定大小的彎曲，假如不能用螺紋來連接的話，就要用止口來連接。液壓缸不能用鍵或銷在兩端來定位，只有一面可以定位，是為了解決溫度變高時發(fā)生膨脹。活塞桿受力壓縮，在活塞桿一面設(shè)置定位元件即可；拉伸活塞桿時，定位元件必須設(shè)置在液壓缸缸蓋端。
(4)液壓缸其它結(jié)構(gòu)一定要遵從設(shè)計規(guī)范來做，結(jié)構(gòu)盡可能簡易、小巧緊湊，讓檢修、裝卸更容易。
2.6調(diào)速方案確定比較
確定調(diào)速方法和執(zhí)行元件，再確定其運動方向和速度大小來控制擬定液壓回路重要問題。
(1)用換向閥來控制方向。如果液壓系統(tǒng)是普通中小流量的，一般會選換向閥來實現(xiàn)各個動作。如果是高壓流量大的液壓系統(tǒng)，那么就選插裝閥與先導(dǎo)控制閥組合。對于電磁換向閥工作原理來說就是通過電磁鐵控制換向閥位置從而控制液體流動方向。本次設(shè)計就選電磁換向閥。
(2)通過改變液壓元件體積變化來控制液體流動速度，也可以通過執(zhí)行元件輸入輸出流量來控制流動速度。
節(jié)流調(diào)速提供油量是定量，通過執(zhí)行元件控制閥輸入輸出流量來控制流動速度。特點是：結(jié)構(gòu)簡單，但效率低，不適合大功率。
容積調(diào)速主要是通過改變液壓泵或液壓馬達輸出排量控制液體流動速度。其優(yōu)點是效率高，無流量損失，但是散熱差，為了防止泄漏，需要加入輔助泵。適用于高速大功率液壓系統(tǒng)。
在液壓系統(tǒng)中，由于調(diào)速閥作用跟節(jié)流閥差不多，適合用于在工作平穩(wěn)而執(zhí)行元件負載變化很大的液壓系統(tǒng)中，因此選用調(diào)速閥來當(dāng)速度的控制閥。
第3章 液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計
3.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案與確定
3.1.1液壓傳動裝置結(jié)構(gòu)組成
對于液壓傳動設(shè)備裝置的組成部分，主要是分成以下幾個部分：
(1)能源結(jié)構(gòu)裝置部分——這個部分就是能把產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能的一種裝置。其中液壓泵就是最為常見的一種存在形式，液壓泵的作用就是給液壓系統(tǒng)提供液壓油提供動力的。
(2)執(zhí)行結(jié)構(gòu)裝置部分——這個部分就是能把液體帶有的液壓能再轉(zhuǎn)變成機械能的一種裝置。其執(zhí)行元件裝置可以選擇是做回轉(zhuǎn)體運動的液壓馬達，也可以選擇是做直線運動的液壓缸。
(3)控制調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)裝置部分——這個部分的作用主要是對液壓系統(tǒng)里面的液體壓力大小、流量的大小、還是液體流動的方向，都要對其進行控制，并加以調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)裝置部分。比如說溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等元件，其中這些元件可以任意選擇組合，都能組合成有不同作用的液壓系統(tǒng)。
(4)輔助結(jié)構(gòu)裝置部分——是除了上面三種裝置以外的部分，比如油箱、濾油器、油管等等。想要液壓系統(tǒng)可以更好的工作，這些輔助裝置也是不可缺少的，所以也起到了一定重要作用。
3.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案
(1)選出液壓系統(tǒng)里的執(zhí)行元件
此次設(shè)計中，把液壓缸當(dāng)成主要的執(zhí)行元件，把液壓油的壓力能直接轉(zhuǎn)換成機械能，用于設(shè)備來回運動工作的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸構(gòu)成簡單，操作維修簡便，工作平穩(wěn)安全可靠效率高，在液壓系統(tǒng)里面都有被應(yīng)用到。
從液壓缸的結(jié)構(gòu)來看，還有活塞缸、柱塞缸兩種不同的形式。對于液壓缸的輸入就代表著壓力的大小與流量的大小，對于液壓缸的輸出則就是推力的大小與速度的大小。
此次設(shè)計的液壓缸就是屬于活塞缸中的一種，選擇的是單桿活塞液壓缸，主要是因為有著雙向不對稱的特點，而且它的有效面積也是非常大的，非常適合用于往返不對稱的直線運動，所以非常適合用于本次設(shè)計。
(2)執(zhí)行元件運動控制回路的確定
液壓缸一定會有進、退兩個動作，對于這個方向怎么來控制，我們會選擇電磁換向閥來改變液壓系統(tǒng)的方向。
電磁換向閥主要作用是通過靠里面的電磁鐵吸附，從而來控制滑閥的閥芯移到不一樣的位置，從而改變液體的運動速度與方向。如果這個電磁鐵發(fā)生斷電的情況下，液壓系統(tǒng)里面的彈簧就會控制住滑閥讓其停留在中間地方或停留在初始的地方。脈沖式閥門是排除在外的。只要按動一下故障檢查按鈕，就會使滑閥的閥芯產(chǎn)生位置移動。針對電磁式的換向閥有什么作用，主要作用是用于讓液壓油路方向的改變，動作的順序還有卸荷的大小都可以跟著改變。不過電磁鐵的推力大小是有范圍的，所以如果液壓系統(tǒng)的流量不大時，一般都會選用到電磁式的換向閥。
想要完成工進，大多是選用調(diào)速閥或節(jié)流閥當(dāng)作速度控制閥
調(diào)速閥主要作用就是把液壓泵出口壓力的大小，也就是調(diào)速閥進口壓力的大小，都是用溢流閥來調(diào)節(jié)控制的，壓力大小保持基本上穩(wěn)定不變。調(diào)速閥出口壓力的大小，主要大多數(shù)都是由活塞桿上面負載的大小帶動決定的。如果負載越大，那么調(diào)速閥的進出口的壓力差就會變越小。
在液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥的作用與調(diào)速閥的作用大體上相同，都適合用于在執(zhí)行元件負載變化很大的液壓系統(tǒng)中，工作速度平穩(wěn)的液壓系統(tǒng)中運用，因此選用調(diào)速閥作為速度控制閥使用。
3.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定
3.2.1液壓介質(zhì)的選擇
液壓介質(zhì)大多數(shù)被叫成液壓油，當(dāng)然現(xiàn)在有的介質(zhì)已經(jīng)完全沒有油的成分了。液壓介質(zhì)性能的好壞，將直接關(guān)系到整個液壓系統(tǒng)工作情況的好壞。對于液壓介質(zhì)的狀態(tài)，它的粘度一定要恰當(dāng)，還有要保持一定的粘溫作用；油膜強度的大小要達到條件，也要具有潤滑的效果；具有氧化性，不能有太大的腐蝕性，材質(zhì)穩(wěn)定性要好，跟涂料、跟密封的材料之間都要良好的相適應(yīng)性；當(dāng)然還要有一定程度的消泡能力。
液壓介質(zhì)的選擇與確定，除了選用那些專用液壓油之外，其它的都是先看介質(zhì)的品種類型?？唇橘|(zhì)有沒有具體抗燃性的條件要求，如果有的話就會在礦油形式液壓油或抗燃形式液壓液之間來選擇。再者，就是看液壓泵適合什么樣粘度的液壓油。最后，還要看整體的條件因素還有什么，比如環(huán)境溫度的高低、工作壓力的大小、執(zhí)行機構(gòu)運動的速度等等問題。如果是60℃以下工作的，載荷較小的時候，就可以選用機械油；如果是60℃以上工作的，就可以在汽輪的機油或普通的液壓油中去選擇。假如啟動的時候，溫度是特別低的，一般會選用低凝固形式的液壓油，主要數(shù)據(jù)如下表3.1。
由上述介紹分析，再加上液壓機有時還會出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，此次設(shè)計的單柱式液壓機，據(jù)參考文獻【9】選N32型號的普通液壓油，這種油讓液壓機工作起來更安全平穩(wěn)。
表3.1 普通液壓油質(zhì)量指標
抗磨液壓油型號
N32號
N46號
N68號
N80號
N100號
N150號
N46K號
代號的原牌號
YB-N320
YB-N4630
YB-N6840
YB-N8050
YB-N10060
YB-N15080
YB-N46K30Y
運動的粘度
/mm2·s-1
40℃
28.8～35.2
41.4～50.6
61.2～74.8
—
90～110
135～165
41.4～50.6
50℃
17～23
27～33
37～43
47～53
57～63
77～83
27～33
粘度的指數(shù)≥
閃點(開口)/℃≥
凝點/℃≤
抗氧化的安定性(酸值達2mgKOH/g)/h≥
防銹性(蒸餾水法)
腐蝕(T3銅片，100℃，3h)
90
170
-25
1000
通過
合格
90
170
-25
1000
通過
合格
90
170
-25
1000
通過
合格
90
170
-15
1000
無銹
合格
90
170
-25
1000
無銹
合格
90
170
-25
1000
無銹
合格
90
170
-25
1000
通過
合格
抗乳化的程度(54℃)/min≤
報告
報告
報告
60
60
60
60
抗泡沫性(93℃)/mL≤
起泡
50
50
50
50
50
50
50
抗泡沫性(93℃)/mL≤
消泡
0
0
0
0
0
0
0
抗磨性能/N
(葉片泵試驗100h)/mg≤
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
250
應(yīng)用范圍
溫度是-10～+40℃范圍的高壓系統(tǒng)，可用到工作壓力超過21MPa，
在礦山開采、冶金冶煉、油田開采、港口裝備里面用到
注：1)尾注號有K，意思是鍍銀的部件，抗腐蝕的能力強。
2)YB-N46K俗稱是30號抗銀液壓油。
3.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖
此次設(shè)計的單柱式液壓機，一直在做工進→快退→停止的循環(huán)動作。一般用來沖剪、彎曲、折邊、壓裝、壓塊、成型等，是完成這些加工動作的。液壓系統(tǒng)循環(huán)動作如表3.2。
表3.2單柱式液壓機液壓系統(tǒng)動作循環(huán)
動作
電信號
電磁換向閥2
滑塊
工進
1YA通電
左位
快退
2YA通電
右位
3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算
3.3.1選定系統(tǒng)工作壓力
通常設(shè)備種類和載荷的大小決定了壓力的選擇，同時壓力的選擇還要考慮經(jīng)濟裝配等問題。對固定尺寸的大小不限制時，那么壓力就可以選擇低一點的。行走的重載機器的壓力可以選擇一些高壓的。這次的單柱式液壓機，它的公稱力大小是25KN，是一種小型的液壓機，那么它的載荷大多數(shù)都不是太高，查參考資料【4】表37.5.3可以知道，系統(tǒng)的工作壓力大小暫時定成4MPa。
3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定
系統(tǒng)最大工作壓力是P1=8Mpa>7Mpa 查參考文獻【5】表5-2取d=0.7D
取液壓缸ηm=0.9則此時活塞所受推力：
F=250.9=27778N
A1=FP1 (3-1)
A1=277784×106
=69.45cm2
D=(4A1)π (3-2)
=9.38cm
那么可以得到:d=0.7D=6.07cm
查資料，查表可以知道，把直徑的數(shù)值進行圓整，靠著標準數(shù)來取D=100mm d=70mm
那么缸里的兩個腔，實際上有效用的面積大小是：
A1=πD24=78.5cm2
A2=π(D2-d2)4=40.04cm2
3.3.3液壓缸強度檢驗與校核
在液壓系統(tǒng)中，液壓缸筒壁的厚度δ、活塞桿直徑大小d、缸蓋的地方固定住螺栓的直徑大小都一定要從整個液壓系統(tǒng)來進行檢驗與校核，來檢驗它們的強度是否過關(guān)。
液壓缸的材料選用45#鋼，無縫鋼管來制造
活塞桿的材料也選用45#鋼
(1)校核筒壁厚的強度大小
查資料【6】,液壓缸的外徑大小是121mm，可以知道缸的壁厚大小是δ=10.5mm
Dδ<10就是厚壁的大小
通過壁筒來算：
δ≥D2(δ+0.4Pyδ-1.3Py-1) (3-3)
其中： D——表示缸筒的內(nèi)徑；
Py——表示缸筒試驗壓力；
當(dāng)缸額定壓力Pn≤16Mpa時，Py=1.5Pn；
σ——是缸筒材料的許用應(yīng)力， σ=σbn，
σb——為材料抗拉強度，
n為安全系數(shù)，大多取n=5。
那么:Py=1.5×4=6Mpa；σ=σbn (3-4)
其中：σb=600Nmm2，n=5，可以代進去，得到：
σ=σbn=600×1065=120×106Nm2
δ=D2σ+0.4Pyσ-1.3Py-1=2.22mm
∴δ=10.5mm>δ
求出最后的得數(shù)，缸體的壁厚是滿足強度的條件的。
(2)求出活塞桿的直徑并進行校驗
活塞桿的直徑大小d要滿足
d≥4Fπσ (3-5)
其中：F——是活塞桿上的作用力，
σ——是活塞桿材料的許用應(yīng)力，σ=σb1.4
那么求出：
4Fπσ=4×27778×1.43.14×600×106=9.1mm
Ψ1Ψ2
那么:Fk=ψ2π2EJl2 (3-8)
如果活塞桿的細長比大小是:lrk>Ψ1Ψ2，并且:Ψ1Ψ2=20~120，
那么:Fk=fA1+αΨ2(l2rk)2 (3-9)
其中：l——為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，
rk——為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，rk=JA
ψ1——為柔性系數(shù)，查表3.4；
Ψ2——為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，查表3.3；
E——為活塞桿材料的彈性模量，如果用鋼，就取E=2.06×1011NM2；
J——為活塞桿橫截面慣性矩；
A——為活塞桿橫截面積；
f——為由材料強度決定的實驗值， α為系數(shù)，查表3.3。
表3.3液壓缸的不同支承方式、末端的系數(shù) Ψ2 大小取值
支承的方法
支承的說明
末端的系數(shù)大小Ψ2
一頭自由一頭固定住
14
兩頭都要鉸接
1
一頭鉸接一頭固定住
2
兩頭都是固定
4
表3.4 f、α、ψ1的大小取值
材料
f×108NM2
α
ψ1
鑄鐵
5.6
80
鍛鐵
2.5
110
軟鋼
3.4
90
硬鋼
4.9
85
按照這次的設(shè)計條件：
Ψ1=90 ψ2=14
f=3.4×105NM2 α=12500
rk=JA=πd464πd24=d2161=d4=17.5 (3-10)
因為是:l>125mm，取:l=175mm ， lrk=10<Ψ1Ψ2=90?12=45
那么把已知的數(shù)代進去Fk=fA1+αΨ2(lrk)2
Fk=4.97×106
Fknk=4.97×1064=1.243×106
Fw=Pmax?A1 (3-11)
其中，F(xiàn)W——是活塞所受最大推力；
Pmax——為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa；
A1——為液壓缸無活塞桿腔的截面積，
A1=78.5cm2
那么：Fw=8×106×7.85×10-3=6.28×104N
這時：Fw
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