上海理工大学液压专业课程设计.doc

本科课程设计(说明书)

换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计

学　　院
机械工程学院
专　　业
机械设计及其自动化
学生姓名
你父亲
学　　号

指导老师
陈飒
完成日期
12月

目录
介绍 3
一、设计任务 4
1.设计目标 4
2.设计题目 4
3.设计技术要求 4
4.关键参数 4
二、设计内容 4
1.液压缸计算及验算 4
2.流量和压力计算 7
3.选择各阀类规格 8
4.辅助元件规格 8
5.油泵和电动机选择 9
6.元件明细表 10
三、参考文件 11
四、液压设计体会 12

简 介
现代机制通常多是机械、电气、液压三者紧密联络结合一个综合体。液压传动和机械传动、电动传动并列为三大传统形式。液压传动系统设计在现代机械设计工作中占相关键地位，所以，《液压传动》课程是工科机械类各专业全部开设一门关键课程。它既是一门课程理论课，也和生产实际有着亲密联络。为了学好这么一门课，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学步骤，使同学理论联络实际，掌握液压传动系统设计技能和方法。

一、 设计任务
1. 设计目标
经过课程设计，巩固所学液压传动基础知识，提升用液压传动知识去处理生产实际问题能力和初步掌握设计液压系统方法和步骤。
2. 设计题目
换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计。
3. 设计技术要求
(1)锥度椭圆度许可误差和孔配合间隙为0.007～0.012和0.03。
(2)热处理：HRC45～50。
(3)滑阀台阶长度尺寸允差0.1。
(4)需要时可在孔口倒60°角作中心孔。
4. 关键参数
(1)车外圆：切削力 Px =1800牛顿 Py =1500牛顿
走刀量s = 0.10毫米/转
转速 n = 500转/分
刀架自重G < 400牛顿（导轨摩擦力和惯性力能够忽略不计）
(2)切 槽: 切削力 Px = 0 Py = 4200牛顿
进给量s = 0.08毫米/转
转速 n = 250转/分
刀架自重G < 400牛顿（导轨摩擦力和惯性力能够忽略不计）
(3)尾 架：顶紧力 P = 1600牛顿，顶紧速度不宜太快，提议行程时间为5 s,
行程在200~280mm
二、 设计内容
1. 液压缸计算及验算
a.尾架油缸设计计算
(1)由顶紧力P=1600N, 选择尾架油缸工作压力为
(压力继电器调定压力)
(2)缸径D

依据油缸直径系列圆整，取D=32mm
(3) 活塞杆直径
d=(0.5～0.55)D=16～17.6mm，取d=16mm
(4) 活塞厚度
H=20～30mm，取H=25mm
(5) 油缸厚度
取
(6) 油缸总长

式中：为夹紧行程，取l=250mm
为端盖凸肩长度，取
为间隙，取
L=250+25+2x10+10=305mm
(7) 验算最小稳定流量
无杆腔面积：

活塞杆面积：
,
有杆腔面积：
vmin=250/5=50mm/s.
工进采取调速阀调速，由产品样本上查其最小稳定流量qmin=0.04L/min

A2>Amin，符合要求
(8) 油封型号
依据要求，选择O型
b 横刀架油缸设计计算
(1) 由切削力Py=1500N，选择油缸工作压力

(2) 缸径

依据油缸直径系列圆整，取D=32mm
(3)活塞杆直径
d=(0.5~0.55)D=16~17.6mm ， 取d=16mm
(4)油缸工作行程确实定
依据液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80），取
(5) 油缸壁厚确实定
依据要求，取ß=10mm
(6) 最小导向长度

(7) 活塞宽度 B=0.6D=0.6x32=19.2mm 取整为20mm
(8) 缸盖滑动支撑面长度
=0.6D=0.6x32=19.2mm 取整为20mm
(9) 缸体长度确实定
内部长度 ：
外部长度：

取=90mm
C.纵刀架油缸设计计算
(1)由切削力Px=1800N，选择油缸工作压力
(2)油缸直径

依据油缸直径系列圆整，取D=40mm
(3)活塞杆直径
D=(0.5~0.55)D=20~22mm， 取d=20mm
(4)油缸工作行程确实定
依据加工阀芯零件总长，取l=100mm
(5)油缸壁厚确实定
依据要求，取ß=10mm
(6)活塞宽度
B=0.6D=19.2mm 取整为20mm
(7)缸体长度确实定
L=l+B+2ß+z=100+20+2x10+10=150mm
(8)验算
无杆腔有效面积
有杆腔有效面积
s=0.10mm/r

A1>A2>Amin，符合要求

(9)螺钉
依据要求，取6个螺钉对称分布在端盖上
d.后刀架油缸设计计算
(1)由切槽切削力P=4200N，选择油缸工作压力P=2.5MPa
（即压力继电器调定压力）
(2)缸径

依据油缸直径系列圆整，取D=55mm
(3)活塞杆直径
D=(0.5~0.55)D=31.5～34.65mm 取d=32mm
(4)油缸工作行程确实定
依据液压缸活塞行程参数系列 L=25mm
(5)活塞宽度
取38cm
(6)缸体长度确实定
L缸=L+B+2ß+Z=25+38+2x10+10=96mm
取L缸=100mm
(7) 验算
无杆腔有效面积
有杆腔有效面积A2=A1-A
由已知得 s=0.08mm/r
n=250rpm
v=nxs=20mm/min
Amin=qmin/vmin=mm2
A1>A2>Amin,
液压缸有效作用面积能满足其最低工进速度
2. 流量和压力计算
a.尾架油缸进油口压力

选定, 减压阀调定压力
b.横刀架油缸进油口压力

c.纵刀架油缸进油口压力

d.后刀架油缸进油口压力

3. 各阀类元件规格，确定压力阀调整值
减压阀 JF3-C10B, 调整值P=0.5~6.3MPa Pn=63mL/min
单向阀 AF3-Ea10B，
q推=40L/min
三位四通电磁换向阀 34EF3O–E6B Pn=16MPa qn=25L/min
单向调速阀 AQF3-E10B
qmin=40mL/min qmax=16L/min

单向次序阀 Pn=63L/min
二位二通电磁换向阀 22EF3B–E6B
qn=25L/min
二位四通电磁换向阀 24E1/E2-25B Pn=6.3MPa qn=25L/min
溢流阀 YF3-10B P=0~6.3MPa qn=63L/min
4. 辅助元件规格
a.管接头
选择扩口式端直通管接头
选择外径
d=M18x1.5
b.滤油器
选择网式滤油器 WU-25x180
过滤精度：180μm
联接形式：螺纹连接
c.液压箱有效容积
取V=5qp=5x15.314=76.57L 取整V=80L
选择油箱型号 BEX-100
油箱参数 a=700 mm b=500mm c=600mm
d.钢管
依据流量 液压系统最大流量q=20L/min，取公称直径
钢管外径 ， 管接头联接螺纹 M14x1.5
钢管壁厚
5. 油泵和电机选择
a.油泵选择
确定泵得最高工作压力：

确定泵得最大流量
经计算得到，整个系统工作过程中所需要qmax=11.78L/min
qpK1=1.3x11.78=15.314(L/min)
液压泵得额定压力Pn
Pn>=(1.25~1.6)Pp=3.8125~4.88MPa
液压泵得额定流量qn
qn=qp>=15.314L/min
为了节省成本和避免很大噪声，选择叶片式定量泵。

选择定量叶片泵 YB1-20
公称排量 q=20mL/r 转速
额定压力
油泵效率 ηv=0.80 η总=0.62
驱动功率 p驱=2.2kW
选号油，工作温度为
b.电机选择
经过分析可知，当液压系统处于卸荷状态时，系统最大功率， 溢流阀调定压力设为4.0MPa.
所需电机功率为
P=4.0x106x 20x10-3 /(60x0.78)=2.15kW
查阅电动机产品样本，选择Y112M2-6 额定功率为2.2kW 同时转速为1000rpm

元件明细表
序号
名称
型号
数量
技术参数
1
单作用叶片泵
YB1-20
1
Qn=20L/min,n=960rpm Pn=6.3MPa
2
电动机
Y112M2-6
1
pn=3.0kW
n=2870rpm
3
单向阀
AF3-Ea10B
1
q推=40L/min

4
二位二通电磁换向阀
22EF3B–E6B
2
qn=25L/min

5
二位四通电磁换向阀

1
Pn=6.3MPa qn=25L/min
6
三位四通电磁换向阀

2
Pn=16MPa qn=25L/min
7
单向调速阀

2

qmin=40mL/min qmax=16L/min
8
单向调速阀

3

9
单项次序阀

1

Pn=63L/min
10
压力继电器

2
P=0.6~6.3MPa
11
减压阀

1
P=0.5~6.3MPa Pn=63mL/min

12
过滤器

1

13
行程开关

6

14
溢流阀
YF3-10B
1
P=0~6.3MPa
15
压力计

1

三、 参考资料
[1] 《液压和气压传动》第三版 机械工业出版社
[2] 《液压传动简明手册》 机械工业出版社
[3] 《液压系统计算和结构设计》 宁夏人民出版社

四、纵横刀架驱动模块设计

油路图设计：

集成块装配件图：