汽车制动衬片剪切强度试验机液压伺服工作站设计毕业论文.doc

四川XXXX毕业论文

汽车制动衬片剪切强度试验机液压伺服工作站设计

作者姓名：XXXX

专业名称：机械工程及自动化

指导教师： XXXXX

液压伺服工作站设计
摘要
制动系统是汽车最重要系统之一,是为使高速行驶的汽车减速或停车而设计的。如果该系统不能正常工作,车上的驾驶员和乘客将受到车祸的伤害，其生命和财产安全得不到有效的保障
液压伺服工作站是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。
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。因此，对液压伺服工作站的整体设计，既能巩固学过的基本知识，又能锻炼学生的基本技能。

关键字：液压伺服工作站 制动器

II

汽车制动衬片剪切强度试验机液压伺服工作站设计
Abstract
Hydraulic servo-hydraulic system uses hydraulic pump station is the original motivation of the mechanical energy into fluid pressure energy, the pressure can change by the liquid to pass energy through a variety of control valves and piping of the transfer, by means of hydraulic actuators (hydraulic cylinders or motor) to the liquid pressure can be converted to mechanical energy, which drives the work of institutions, to achieve linear reciprocating motion and rotary motion. One of the liquid as the working medium, usually mineral oil, its role and mechanical transmission of the belts, chains and gears and other transmission components are similar.
Hydraulic transmission has many outstanding advantages, it is widely used, such as general industrial plastic processing machinery, pressure machinery, machine tools; walking machines in the engineering machinery, construction machinery, agricultural machinery, automobiles, etc.;; power plant turbine speed control devices, nuclear power plants, etc.; the ship's deck with a crane (winch), the bow doors, bulkhead valve, stern thrusters, etc.; special technology with a huge antenna control unit, measuring buoys, lift revolving stage, etc.; military industrial control devices used in artillery, ship roll stabilization devices, aircraft simulation, The retractable landing gear and rudder control devices installed. Therefore, the overall design of hydraulic servo workstations, both to consolidate the basic knowledge learned, but also training students in basic skills.

Keyword： Hydraulic servo Workstation

目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
前言 1
1 绪论 2
1.1 液压技术的发展 2
1.2 液压传动的特点 3
1.3.液压传动的应用 4
2 汽车制动衬片剪切强度试验机液压伺服工作站的设计 8
2.1加载方式的选择 8
2.2动力源的选择 8
2.3液压伺服工作站的设计任务 10
2.4液压伺服工作站的设计总图 11
2.5 液压伺服工作站的工作原理 11
3 液压传动系统的设计与计算 14
3.1液压总成的设计 14
3.2负载计算 18
3.3 液压缸主要参数确定 18
3.4液压系统组成及原理图设计 22
3.5液压元件的选型 23
3.6. 液压管路的确定 27
3.7 油箱容积V的计算 27
4 液压系统性能验算 28
4.1回路压力损失验算 28
4.2 系统温升验算 28
5主要元件设计与分析 29
5.1油箱的构造和设计要求 29
5.2阀块的构造和设计要求 31
总结 33
致谢 34
参考文献 35
附录 36

36

前言
液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术。随着科学技术的进步和生产的发展，液压传动几乎已经在国民经济的各部门中得到广泛应用。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
液压传动与控制技术具有无级调速，自动控制，过载保护和以较小功率可以输出较大的力和转矩等优点，现已广泛应用于机械工程中，任何驱动必须要有动力源，因此液压驱动中液压站的设计尤为重要，尤其是自动调节和控制力和速度的伺服工作站的使用越来越多。
本次设计为液压系统中液压伺服工作站的设计，设计的第一章主要介绍了液压技术的发展现况及特点；在第二章和第三章当中主要介绍了本次设计的设计结构总图、工作原理，以及重要部件的选择和计算；
由于理论知识的不足，设计经验的缺乏，错误之处请各位专家老师批评指正。

1 绪论
1.1 液压技术的发展
液压传动技术的发展从法国帕斯卡提出著名的液体静压传递原理到现在已经有350多年的历史了，它之所以不像机械传动和电器传动那样普及和被人们熟知，是因为液压传动本身的特殊性致使其发展和普及较为缓慢。从帕斯卡原理的建立，到1795年英国布拉玛制造出用水作为传动介质的第一台水压机并用于工程实际就经历了150年。
液压传动技术的发展是与石油化学工业、金属工业、机械、电子制造工业及流体力学和其他相关科学发展是紧密联系在一起的。所以，直到20世纪初，液压传动技术从理论到实际应用才基本成熟，30年代才形成了包括液压泵、液压马达、液压缸和控制阀为主要元件的设计和生产能力并应用于民用和军事装备中。到60年代，液压与气动技术进入了广泛的发展阶段，除了通用液压与气动元件的通用化、系列化、标准化设计和制造外，液压与气动伺服控制元件及系统、比例技术的研发和使用也比较普遍。如各种金属和非金属加工机床、工程机械、舰艇、飞机、火炮、工业机器人等自动和半自动控制与动力驱动中广泛的应用了液压与气压技术。时至今日，液压元件的工作压力在32~42Mpa已非常普遍，100Mpa以上已不是新鲜事。
21世纪的液压与气压传动技术必然向着小体积、高压大流量、高效低耗、高可靠性、高稳定性、高频响、高度集成化、数字化、网络化和智能化方向发展。我国开展液压技术的研发和产品生产相对较晚。但从1953年生产出第一台齿轮泵开始至今，我国的液压与气压工业，已建立其数以百计的液压、气动元件生产厂和公司，年产数千万液压、气动元件。全国百余所科研院所和大学在进行着普及教育和产品的研发。

21世纪，液压技术的普及和应用标志着一个国家基础工业的发展水平。我国液压工业经历了50年，尤其是近20多年的产品研发、对外技术交流、技术引进和消化吸收，到处可见到液压设备在运转，初步体现出我国液压工业已具有一定规模。但从整体来看，我们与世界工业强国相比仍有一定差距，因此，大力普及教育和技术培训，对于推动我国液压技术发展，提升基础工业水平具有重要意义。
1.2 液压传动的特点
1.液压传动与其它传动方式相比较，具有以下主要优点：
1) 液压传动可以获得较大输出力或转矩,而结构简单。
2) 液压传动可实现较大范围的无级调速,且可在运行中直接调节。
3) 液压传动易于实现过载保护。
4） 液压传动动作灵敏,启动、停止和换向响应快，冲击小。
5）液压传动自润滑性能好；
6）液压传动易于实现通用化、系列化和标准化，设计和组装周期短。
7）液压传动易于实现自动化，易与数控技术和智能化技术相结合。
2.液压传动目前仍存在以下主要缺点：
1）液压传动因工作介质的可压缩性、泄漏等原因，难以保证严格的定比传动。
2）液压传动工作介质受温度变化影响大，不宜在极高温度和极低温度下直接工作。
3）液压传动中阻力损失、泄漏损失较大，传动效率仍然较低，故不宜远距离传动。
4）液压传动系统出现故障不太容易诊断。
液压传动技术之所以得到各工业领域的普遍应用，就是因为具有上述优点。它存在的缺点和问题正在研究解决中。

1.3.液压传动的应用
1） 金属切削机床中的应用 如：万能外圆磨床液压系统、龙门刨床液压系统、拉床液压系统等。
2）锻压机械中的应用 如：液压机液压系统、锻锤液压系统、铸造液压系统、锻造机械手液压系统等。
3）轻工机械中的应用 如：造纸机械液压系统、陶瓷坯料成型机液压系统、香皂研磨机液压系统等。
4）建筑材料机械中的应用 如：回转窑液压系统、水泥机械立窑液压系统、石料磨光机液压系统等。
5)石油机械中的应用 如:石油钻机液压系统、采油机械液压系统 、钻井平台桩腿升降机液压系统等。
6) 煤炭采掘机械中的应用 如：井下长臂采煤工作面综合机械液压系统、巷道掘进机系统、支柱液压系统等。
7) 农业机械中的应用 如：联合收割机液压系统、土豆收获机液压系统、拖拉机液压系统等。
8）林业机械中的应用 如：木材集材机液压系统、人造板热压机液压系统等。
9）工程机械中的应用 如：装载机液压系统、铲运机液压系统、剪切破碎设备液压系统等。
10）汽车运输中的应用 如：汽车助力转向液压系统、自卸式卸货车厢举升液压系统、汽车变速器液压系统等。
11）铁道工程机械中的应用 如：凿岩机液压系统、钢轨校直机液压系统、钢轨焊接机液压系统等。
12）航空工业中的应用 如：飞机舵机、起落架、前轮转向、进气道、喷口等液压控制系统。
13）船舶中的应用 如：船舶舵机液压系统、甲板机械液压系统、减摇液压系统等。
14）兵器中的应用 如：高炮瞄准液压系统、坦克火炮稳定液压系统、导弹发射液压系统等。
15）机器人、模拟器中的应用 如：示教再现机器人液压系统、飞行驾驶舱模拟器液压系统等。
面对日益严格的环保、节能和可持续发展的要求，液压技术因噪声、泄漏、污染、效率低等缺点而受到了电气传动、机械传动强有力的竞争挑战。为提高液压传动的竞争力，扩大其应用领域，液压传动应抓住主要的核心技术问题，改进技术，移植先进的技术成果，改正缺点，发挥优势，创造新的活力，满足未来的发展需要。主要的发展动向：
一、提高效率：1、采取节能技术，液压泵的变量调节采用压力补偿，负载传感系统，使它具有流量适应控制和负载压力自动补偿功能；2研制新型密封和减摩材料，改进相对运动件间油膜润滑设计方法，有效减少润滑泄漏损失，提高容积效率；3采用先进的设计理念，尽量减少能量传输过程中功率的损失；4采用容积调速代替节流调速；5利用现有的先进技术，如采用交流变频调速电机驱动定量液压泵，达到系统节能的目的。
二、注重系统设计：1、在满足使用性能的前提下，实现系统的简单化、集成化和模块化，以提高系统的可靠性、操作性和易维护性；2、充分考虑系统的节能必环保要求；3、借鉴电子、控制、计算机和网络技术的研究成果，提高机电液一体化技术水平，满足现代生产设备自动化、智能倾向网络化的发展方向要求。
三、注重环保：1、降低噪声，降低液压泵的噪声主要是改进泵的结构设计使流体流动平稳，减少压力脉动，并提高提高液压泵的壳体和配流系统结构刚度，以减少其变形所产生的振动。另一个要解决因系统总体设计不合理而产生的系统应用噪声；2、生物可降解液压油，寻求矿物基液压油的替代产品、发展可生物降解迅速的液压油以及纯水液压系统是液压技术发展新动向，这已经受到美国、欧盟、日本等世界各国的高度重视。据专家预测，今后10年，大部分行走机械中使用的矿物液压油将会被可生物降解迅速的液压油替代；3、水液压传动：水液压元件集液压传动功率密度大和气压传动清洁价廉的优点于一体，倍受关注，成为当今液压技术领域的一大前沿课题。目前日本、丹麦德国等公司都已发展品种规格较完整的水压泵和控制阀门。
四、提高工作压力：是提高工作压力将使液压元件重量减轻，体积减小，也就使功率质量比和功率体积比提高，这对于在重量、体积方面有严格要求的航空、航天、行走机械和船舶等到工程领域的应用显得更为重要，这将使主机实现轻量化，小型化、节能化。这是一种必然趋势。
展望未来，液压传动的主要竞争者是电气传动和机械传动，液压技术必须充分发挥自身优点各借鉴其他领域的先进技术成果，运用新材料，新工艺，与电子技术、控制技术、计算机技术和网络技术相结合，实现机电一体化集成，并向自动化智能化网络化方向发展，才能保持纺织品在的竞争力并不断扩大应用领域。
2 汽车制动衬片剪切强度试验机液压伺服工作站的设计
2.1 加载方式的选择
本试验对象是汽车制动器衬片，厚度为10-30mm,一般汽车刹车时，制动衬片的压缩量为5-7mm,压缩力范围为1-100KN，试验次数频繁且为上下往复直线运动，加载过程要求平稳，需要选择合理的加载装置。通过对课题的分析，我们可以列出3种常见的加载方式：A.齿轮传动方式加载，B.凸轮传动方式加载，C.液压传动方式加载。比较如下：
A.齿轮传动方式加载：虽然齿轮传动有效率较高且传动比稳定等优点。但是传动中有振动、冲击和噪声，并产生动载荷；无过载保护作用 ； 要求齿轮的切齿精度较高或具有特殊齿形时，需要高精度机床、特殊刀具和测量仪器来保证，制造工艺复杂，成本较高； 需要较好的润滑条件，难实现直线运动，也不适宜频繁启动。 
B.凸轮传动方式加载：可以实现往复直线运动，且结构也较简单、紧凑、设计方面。但是凸轮与从动件之间组成了点或线接触的高副，在接触处由于相互作用力和相对运动的结果会产生较大的摩擦和磨损。加载过程也不能满足该试验对加载平稳的要求。
C.液压传动方式加载：可以获得较大的输出力和转矩，而且结构也并不复杂；可以实现较大范围内的无级调速，且可在运行中直接调节；易于实现过载保护；液压传动动作灵敏，启动，停止和换向响应快，冲击小；液压元件能够自动润滑；压力平稳，质量轻体积小。
综上所诉，本试验机的加载装置选用液压传动加载。
2.2动力源的选择
在2.1中已经明确了将液压作为本试验机的加载方式。那么其动力源是单纯的液体，单纯的气体，还是综合两者呢？这三种方式的对比如下：
A.气压传动动力源：气压传动的工作介质来源方面，而无需投资。使用后的气体直接排向大气、几乎无污染；安全可靠，自动保护能力强；压力损失小，可远距离传动和集中供气；传动与与控制相应快，调节使用方便；适应工作环境能力强。然而，它也有局限性：不宜用于精确的定比传动；通常工作压力低，输出功率小；排气时会产生高频噪声。
B.液压传动出了具有气压传动的大部分有点外，还有如可以获得更大的输出力和转矩；实现较大范围内的无级调速；润滑性能好等。
C.单纯使用气压加载不能提供较大的输出力，工作压力不高，达不到本试验机的要求，而且工作压力不够稳定；单纯使用液压加载，虽能达到要求，但是需要一个专门的液压站提供压力，这样就使系统变的复杂，成本也提高了。
综合液压加载和气压加载的优点，我们选用气顶液加载方式，其结构原理如图所示

图2.1 气液原理图
1-油杯 2-气液增压缸 3-气动比例阀 4-加载油缸 5-二位三通阀 6-节流消声器 7-调压阀 8-储气筒 9-气动三联体
其工作原理为：气源首先通过气动三联体9进入气压回路中，通过气动三联体，可以进行除油、除尘、除水，得到清洁、干燥的气体进入储气筒8，能为整个回路提供稳定的气压源，使气体进入气动比例阀3，整个气体通过气动比例阀可以实现自动控制其加载压力，然后进入气液增压缸2的左腔，实现气体1：10的气体增压，为加载提供足够的压力。气通过气液增压缸，液体压力由右腔输出，通过油杯1可实现前面有压液体的自动补油，进入加载油缸4的下腔，推动活塞杆向上运动做功。加载油缸的上腔气体通过二位三通阀5，通过排气消音器排除气体。油缸复位则是通过二位三通阀5的右位工作实现液压缸的复位
2.3液压伺服工作站的设计任务
现已学完机械原理、机械设计、液压传动与控制、机械制造工艺学等课程，且已完成工艺实习和课程设计等实践过程，在此基础上可进行相关的机械零部件及整机设计。图书馆有关液压传动与控制的相关知识较多，机电传动与控制实验室可做简单的液压传动试验，网络上的资料也比较丰富，完成并解决以下问题：
1、绘制液压伺服工作原理图。
2、0～100 kN 液压伺服控制。
3、6500±500 N/s 无级可调。
4、熟练使用二维软件绘制液压站总装图及部分零件图。
5、所有图纸均要写好技术要求。
根据设计任务的要求，我们设计思路是首先根据设计任务的目的设计中压活塞式液压缸总体工作流程框架；其次设计总图所需要的零件以及零件所用材料，最后进行设计计算；并将相关知识进行归纳总结。
设计良好的液压系统应达到以下要求：
1）全面而准确地满足整机工艺和技术要求
2）结构简单，使用和维护容易
3）传动平稳，符合国家噪声标准要求
4）无泄漏，无污染，高节能
5）所有原件和零部件的标准化、系统化、通用化程度高
6）自动化程度、造价应与整机
2.4液压伺服工作站的设计总图
如图2.1所示
2.5 液压伺服工作站的工作原理
由液压电动机通过联轴器驱动轴向柱塞泵产生压力油，油液先通过粗滤器粗滤，再通过油管传道到精滤器精滤。经溢流阀调节、稳定限定工作压力，通过单向阀隔离高低压后输送到电液伺服阀。电液伺服阀主要有电-机转换装置、及反馈机构组成。其有自动化程度高，控制精度高，响应快，可完成对被控对象的位置控制、速度控制、加速度控制等。油液经电液伺服阀调节后输送到电磁换向阀，它通过对油液的通断和流向的控制，来控制液压缸的工作状态。油路上并联有蓄能器和压力表。蓄能器用于稳定系统中的油压，补偿流量的变化量，它下面的高压截止阀用于在需要对整个系统进行检修时进行卸荷。由于油路中的油压是动态的，所以需要压力表开关来保护压力表。在油箱侧壁上还安装有冷却器和汽车空调用散热器，帮助调节工作介质温度。

图2.1 液压原理图
1-油箱 2-液位计 3-粗滤器 4-空气滤清器 5-精滤器 6-高压截止阀 7-蓄能器 8-压力表开关 9-压力表 10-电液伺服阀 11-阀块 12-液压缸 13-电磁换向阀 14-单向阀 15-溢流阀 16-轴向柱塞泵 17-联轴器18-电机 19-汽车空调散热器 20-冷却器
3 液压传动系统的设计与计算
3.1液压总成的设计
此次设计的任务是：
1、绘制液压设计总图。
2、液压缸的工作压力为8MPa。
3、工作最大行程15mm。
根据设计任务的要求，我们设计思路是先进行总体设计，其次对确定设计总图各部分零件尺寸参数以及零件所用材料，最后进行计算校核。
3.1.1液压缸设计总图

图3.1液压缸装配图
1． 缸体2.活塞与活塞杆3.缸盖4.铰接管接头5.6.9.密封圈7.螺钉8.通管接头
3.1.2 液压缸工作原理
单杆式活塞缸的速度计算
无杆腔进油时，进给速度
有杆腔进油时，退回速度
根据：

由下表 液压缸往复速度比推荐值
表3.1液压缸装配图
工作压力p/Mpa
≤10
12.5~20
>20
往复速度比λ
1.33
1.46；2
2
由于本机液压缸提供的压力为8Mp,暂时取λ=0.8。
3.1.3主要尺寸的确定
差动缸主要尺寸包括缸筒内径、活塞杆直径、活塞宽度、缸筒长度、和主体轴向尺寸。
3.1.3.1 活塞尺寸设计
液压缸活塞直径=90mm
活塞杆直径
由式

得 mm
活塞宽度
活塞和活塞杆的材料均为45号钢，具体尺寸要求如图

图3.2 活塞与活塞杆

3.1.3.2缸体
（一）缸体材料的选择
缸体材料应具有足够的强度、良好的浇铸性和切削性，切价格要低，因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁。但铝合金的缸体使用越来越普遍，因为铝合金缸体重量轻，导热性良好，冷却液的容量可减少。由于增压缸缸体对材料的要求很高，因此选用调质45号钢
所谓调质，即淬火和高温回火的综合热处理工艺。调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多。在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。

（二）缸体的设计与分析
缸体的形状以及具体尺寸见图：

图3.3缸体

1.尺寸精度的设计
重要配合面加工尺寸有精度要求，如图4-3为液压缸的缸体，右端缸90mm内孔径直接与活塞配合，查表得其上偏差为+0.054mm，下偏差为0； 94mm内孔无精度要求；114mm为缸体与下板配合的面,要保证精度，上偏差-0.036，下偏差-0.071；其他设计尺寸如上图所示。
2.位置精度设计
要保证其同轴度，缸体加工6孔的耳边上下面均要与其它部分配合，要保证加工的垂直度。

3.1.3.3缸盖的设计
钢盖的材料为Q235A，具体尺寸要求如图

图3.4 缸盖
3.2负载计算
由设计要求可设：运动部件总质量为100kg; 快进最大速度v=0.1m/s; 快退速度v=0.1m/s; 工进速度最大设为：v=0.810m/s；导轨摩擦系数fs=0.2; 动摩擦系数fd=0.1。
运动部件对导轨的法向力 G=mg=1009.81=981N
静摩擦力 Fs=Gfs=9810.2=196.2N
动摩擦力 Fd=Gfd=9810.1=98.1N
惯性力 Fm=m=1000.1/0.2=50N
3.3 液压缸主要参数确定
目前，液压设备中使用的液压缸分为活塞式、柱塞式、组合式三类。其中，活塞式液压缸又分为双杆活塞式和单杆活塞式，而组合式液压缸最典型的是伸缩缸、增压缸和齿轮齿条缸，用户可根据不同需要选用。液压传动在机械工程中得到广泛应用，液压缸是重要的液压执行元件，在液压回路中，经常采用液压缸来驱动工作部件，其是整个液压回路中必不可少的组成部分。
缸筒内径D的确定方法有两种方法。其一是根据驱动的最大负载F来确定。其二是运动速度v和已知流量q来确定。如果液压缸驱动负载是主要目的，则以第一种计算；如果强调速度，则以第二种计算。
以单杆活塞式液压缸为例。当无杆腔进油，有杆腔回油，且回油背压P2=0时，有
= （3-1）
= （3-2）
此次设计则是根据驱动的最大负载，所以选择第一种计算方式。

由上述公式
=
= 93mm
查液压系统设计简明手册，缸体内径D=100mm.
活塞杆直径d的确定有三种方法，参见表3-1~表3-3。表3-1是已知液压缸工作压力来确定d；表3-2是按设备类型来确定d；表3-3是在确定了速度λ 以后，按下式求出d
=1- （3-3）
表3.1 液压缸工作压力与活塞杆直径
工作压力P/MPa
≤5
5～7
>7
活塞杆直径d
(0.5~0.55)D
(0.6~0.7) D
0.7D
表3.2 设备类型和活塞杆直径
设备类型
磨床、研磨机
插、拉、刨床
钻、镗、车、铣床
活塞杆直径d
(0.2~0.3)D
0.5D
0.7D

表3.3 液压缸往复速度比推荐值
工作压力p/Mpa
≤10
12.5~20
>20
往复速度比λ
1.33
1.46；2
2
此次设计的中压活塞式液压缸的工作压力为15Mpa,因此可按照表3-3进行计算。
活塞杆直径d=D=70mm
液压缸两腔实际有效面积为
A=/4=7.85410 m
A=(D-d)/4=4.00610m
A=A-A=3.84810m
在工作循环中各个阶段的实际压力、流量和功率见表3-4
表 3.4工作循环记录
3.4液压系统组成及原理图设计
由表3-4可知，本系统属于速度变化不多的小功率固定作业系统，可采用轴向柱塞泵（轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，因此具有容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点）。
基本回路确定：
1、 供油回路 按主体方案供油回路如图3-1
2、 压力控制和速度控制回路 溢流阀控制泵的压力。电液伺服阀可完成对油液流速压力进行精确控制。如图3-2
3、 方向控制回路 为满足液压缸停止、启动、换向和液压差动控制。如图3-3 选用三位四通的电磁换向阀
4、 液压系统原理图 如图2-1

图 3.1 供油回路
图3.2压力控制和速度控制回路

图3.3方向控制回路

3.5 液压元件的选型
由表3.4可知 在系统液压缸最大工作压力：p=12.73MPa 。考虑到进油路的总压力损失p=0.8MPa。这样，液压泵最高压力为 p=12.73+0.8=13.53MPa,由溢流阀调定。
由表3.4可知 液压表快退时所需流量最大。因此选用轴向柱塞泵的总流量应满足此时要求，并考虑泄漏量
q=Kq=1.30.410=0.5210m/s
工进时流量q，考虑油路上控制元件作用，由经验公式得
q=(0.0063+0.06)10=0.066310m/s
查机械设计手册可知，2.5MCY14-1B 是本系列泵中最接近系统所需的规格。
液压泵驱动电机的选择
由表3.4可知液压缸快退时要求功率最大，此时泵流量为0.5210m/s 。工作压力 q =1.03+0.5=1.53MPa 。 取泵的效率为=0.75 。电机的功率为
p= ==1.06kW
所以可以选用额定功率为1.5kW，转速为1500r/min的交流电机。
液压控制元件和辅助元件的选择
根据液压控制元件和辅助元件选择原则，查相关手则和产品样本。本系统所选主要元件见表3.5
表3.5主要元件
序 号
元 件 名 称
额 定 流 量
/Lmin
额 定 压 力
/MPa
型 号 及 规 格
1
油箱
/
/
自制
2
轴流风机
/
/
市售
3
电机
/
/
Y90L—4
4
轴向柱塞泵
/
31.5
2.5MCY14—1B
5
溢流阀
330
31.5
DBDS6P 10/20
6
单向阀
50
31.5
RVP6—10
7
液压缸
/
/
自制
8
阀块
/
/
自制
9
电液伺服阀
40
15~320
QDY6 40mA
10
电磁换向阀
60
31.5
4WE6E—50/AW220RNZ5L
11
压力表
/
/
Y—60 40MPa
12
压力表开关
/
31.5
KF—L8/14E
13
蓄能器
/
31.5
NXQ—0.63/20
14
高压截止阀
/
/
市售
15
精滤器
/
/
滤芯型号 HX—1010
16
空气滤清器
/
/
QUQ1—100.63
17
粗滤器
/
/
WU—1680J
18
液位计
/
/
市售
19
汽车空调用散热器
/
/
市售

溢流阀：其功用是调节、稳定和限定系统工作压力。这里选用直动型溢流阀，这种阀特点是阻力小，动作比较灵敏，压力超调量小，宜在需要缓冲、制动等场合下使用，结构简单，成本低。但其压力受溢流量变化的影响较大，调压偏差大，不适于在高压、大流量下工作。
单向阀：其主要用于隔离高低压。它也可复合在其他元件中组成复合阀，如单向减压阀。
电磁换向阀：它的功用是控制油液的通断和流动方向，控制执行元件的启动、变速、停止和换向电磁换向阀是靠电磁铁的吸合力经推杆推阀芯换向的。电磁铁有交流式和直流式，前者响应快，但抗负载能力弱，宜烧坏；后者抗负载能力强，响应慢，需要直流。电磁换向阀具有自动化程度高的优点，但工作压力和额定流量不易太大，否则换向困难。
轴向柱塞泵：轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，重量轻，转动惯量小，易于实现变量度，压力也可以提得很高，但它对油液污染十分敏感。
电液伺服阀：电液伺服阀的结构比较复杂，主要由电—机转换装置、放大器及反馈装置组成。其自动化程度高、控制精度高、响应快，可完成对被控对象的位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等。现在由电液伺服阀组成的电液伺服控制系统广泛的应用于各个工业领域。
压力表：其作用是用于检测和显示液压系统工作压力。
压力表开关：用于将压力表和被测点连接在一起的装置。测量完毕后旋转手柄，关闭节流口，以防止冲击和震荡损坏液压表。
蓄能器：可以用于储存或吸收系统中具有一定压力的油液。当系统需要时，储存的油液再次释放出来。这样，蓄能器就可以用作辅助动力源、应急油源、补偿泄漏维持保压压力、消除震动和冲击。
高压截止阀：该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切或调节以及节流使用。
3.6 液压管路的确定
液压管路确定
液压管路的确定主要是确定其内径与所选元件一致。油道直径设为6mm。计算液压缸大腔油管、差动油管以及回油管的内径。设压力油管流速为v=3m/s，回油管流速为v=1m/s。
进油管道内径： d===0.01m
回油管道内径： d==0.012m
查手册标准值 ： 取 d=10mm d=12mm 壁厚=2mm的冷拔无缝钢管。
3.7 油箱容积V的计算
油箱容积V的计算V=tq=4200.5210 =218.410m
根据GB2876—1981，并取标准值 V=22010m

4 液压系统性能验算
4.1回路压力损失验算
回路压力损失包括沿程损失、局部损失和阀口压力损失。由于系统比较简单，根据经验可知，压力损失小于1MPa。所选泵和压力控制阀均有足够的调节余量。故验算从略。
4.2 系统温升验算
在快进和快退的压力较低，时间短，功耗不大。在工进时，工作压力大，时间长，所以工进时液压泵的输入功率P=pq/，工进时q=（0.0063+0.06）=0.066310m/s得P=1196W
P=1000000.0008=80W
P=P-P=1116 W
油箱散热面积A为A=6.5=2.33m
取油箱散热系数=9 则升温为
t==53.2 这一升温大于一般机床和油箱允许升温30~35，所以需要加装强制散热设备。

5主要元件设计与分析
5.1油箱的构造和设计要求
图5.1 油箱
油箱在液压系统中主要功能是储存油液，散发热量，沉淀污物，及分离水份，还可以作为液压元件和阀块的安装台。计算过程详见3.5油箱的容积计算。其设计构造特点如下:
1） 油箱应有足够的容量，油箱容积应有一定余量。
2） 油箱的形状应服从液压系统的整体布局。
3） 吸油管和回油管应插入最低油面下，以防止卷吸空气和回油时产生的气泡。管口与油箱底部距离要大于两倍内径，距离箱壁要大于三倍内径。此外，吸油管和排油管要保持一定的距离，并尽量增加油液在油箱内的循环长度，以便有足够的时间沉淀，污物，排出气泡，并使油 液压泵液冷却。
4） 液压泵油