成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床的课程设计1.doc

湖南农业大学工学院
课程设计说明书

课程名称： 液压与气压传动
题目名称：成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床
班 级： 级 ____ 专业 班
姓 名：
学 号： __
指导教师: __
评定成绩：
教师评语：

指导老师签名：
20 年 月 日

目 录
一、设计的目的和要求 3
二、设计的内容及步骤 3
三、进度安排 5
四、设计课题 5
1. 负载与运动分析 6
2. 确定液压系统的主要参数 7
3. 拟定液压系统原理图 10
4. 计算和选择液压件 11
5. 验算液压系统的性能 14
6. 结论 17
参考文献 17

液压传动课程设计指导书

一、设计的目的和要求：
㈠设计的目的
液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：
1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；
2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路，组合成满足基本性能要求的液压系统；
3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。
㈡设计的要求
1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济；
2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；
3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考；
4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后；
5.液压传动课程设计要求学生完成以下工作：
⑴设计计算说明书一份；
⑵液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）。
二、设计的内容及步骤
㈠设计内容
1. 液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图；
2. 进行方案设计和拟定液压系统原理图；
3. 计算和选择液压元件；
4. 验算液压系统性能；
5. 绘制正式工作图，编制设计计算说明书。
㈡设计步骤
以一般常规设计为例，课程设计可分为以下几个阶段进行。
1.明确设计要求
⑴阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；分析设计题目，了解原始数据和工作条件。
⑵参阅本书有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。
2.进行工况分析
⑴做速度-位移曲线，以便找出最大速度点；
⑵做负载-位移曲线，以便找出最大负载点。液压缸在各阶段所受的负载需要计算，为简单明了起见，可列表计算；计算公式见教材表9-2。
工    况
计  算  公  式
缸的负载F
缸的推力F/ηm
启    动

加    速

快    进

工    进

快    退

注：ηm——缸的机械效率，取ηm=0.9
⑶确定液压缸尺寸
确定液压缸尺寸前应参照教材选择液压缸的类型，根据设备的速度要求确定d/D的比值、选取液压缸的工作压力，然后计算活塞的有效面积，经计算确定的液压缸和活塞杆直径必须按照直径标准系列进行圆整。计算时应注意考虑液压缸的背压力，背压力可参考教材表9-1选取。
⑷绘制液压缸工况图
液压缸工况图包括压力循环图（p-s）、流量循环图（q-s）和功率循环图（P-s），绘制目的是为了方便地找出最大压力点、最大流量点和最大功率点。计算过程可列表计算。
液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率值
工  况
计  算  公  式
负载F（KN）
回油腔压力p2
流入流量
进油腔压力p1
输入功率 P
快进（差动）启动

加速

恒速

工进

快退启动

加速

恒速

3.进行方案设计和拟定液压系统原理图
方案设计包括供油方式、调速回路、速度换接控制方式、系统安全可靠性（平衡、锁紧）及节约能量等性能的方案比较，根据工况分析选择出合理的基本回路，并将这些回路组合成液压系统，初步拟定液压系统原理图。
选择液压基本回路，最主要的就是确定调速回路。应考虑回路的调速范围、低速稳定性、效率等问题，同时尽量做到结构简单、成本低。
4.计算和选择液压组件
⑴计算液压泵的工作压力；
⑵计算液压泵的流量；
⑶选择液压泵的规格；
⑷计算功率，选择原动机；
⑸选择控制阀；
⑹选择液压辅助元件；
5.验算液压系统性能；
⑴验算液压系统的效率；
⑵验算液压系统的温升
6.绘制正式工作图，编制课程设计计算说明书
⑴液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）
⑵整理课程设计计算说明书
三、进度安排
按教学计划安排，液压传动课程设计总学时数为1周，其进度及时间大致分配如下：
序号
设    计    内    容
天数（约占比例
1
设计准备
0.5（约占10%）
2
液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图
0.5（约占10%）
3
进行方案设计和拟定液压系统原理图
1.5（约占30%）
4
计算和选择液压组件
1（约占20%）
5
验算液压系统性能
0.5（约占10%）
6
绘制液压系统原理图，编制课程设计说明书 
0.5（约占10%）
7
设计总结与答辩
0.5（约占10%）
四、设计课题
设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床，工作循环：手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。
设计参数见下表。其中：
工作台液压缸负载力（KN）：FL =2.2            夹紧液压缸负载力（KN）：Fc =4.4
工作台液压缸移动件重力（KN）：G=1.5         夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc =80
工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3=6.0 夹紧液压缸行程（mm）：Lc=15
工作台工进速度（mm/min）：V2 =35          夹紧液压缸运动时间（S）：tc=1
工作台液压缸快进行程（mm）：L1=300        导轨面静摩擦系数：μs=0.2
工作台液压缸工进行程（mm）：L2=80           导轨面动摩擦系数：μd=0.1
工作台启动时间（S）：t=0.5  

1. 负载与运动分析
1.1 工作负载 即为切削阻力 FL =2200N 
1.2 摩擦负载 即为导轨的摩擦阻力：
静摩擦阻力

动摩擦阻力

1.3 惯性负载

1.4 运动时间

快进：

工进：

快退：

设液压缸的机械效率，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列
表1 液压缸在各工作阶段的负载和推力
工 况
负载组成
液压缸负载F/N
液压缸推力F=F//N
启 动
F=
300
333.33
加 速
F= +
226.53
251.70
快 进
F=
150
166.67
工 进
F= + FL 
2350
2611.11
反向启动
F=
300
333.33
加 速
F=+
226.53
251.70
快 退
F=
150
166.67
根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-t和速度循环图V=t，如图1所示。

2. 确定液压系统的主要参数
2.1 初选液压缸工作压力
所设计的动力滑台在工进时负载最大，其他工况负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力
2.2 计算液压缸主要尺寸
鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选单活塞杆式差动液压缸（），快进时液压缸差动连接，工进时为防止孔钻通时突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表4，选背压力

表7 液压缸在各阶段的压力、流量和功率值
工  况
计  算  公  式
负载
F（N）
回油腔
压力p/MP
流入流量qx10/m/s
进油腔压力p1/MP
输入功率 P/kw
快进（差动）启动

333.33
—
—
0.44
—
加速
251.70

—
0.75
—
恒速
166.67

0.5
0.65
0.325
工进

2611.11
0.6
0.76x10
2.85
0.022
快退启动

333.33
—
—
0.46
—
加速
251.70
0.5
—
1.40
—
恒速
166.67
0.5
0.44
1.29
0.57

注：1. 为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取=0.5 P
2. 快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为p
3.拟定液压系统原理图
3.1 选择基本回路

3.2 组成液压系统

4.计算和选择液压件
4.1确定液压泵的规格和电动机功率

4.2 确定其他元件及辅件

5. 验算液压系统的性能
5.1验算系统压力损失

5.2 验算系统发热与温升

6. 结论
通过为期一周的液压系统的课程设计，不仅从整体上掌握了一台铣床的液压系统设计步骤及其原理和从专业角度思考问题的方法，而且锻炼了灵活运用所学知识的能力和提高了独立思考的能力，为以后进一步的课程学习打下夯实的基础。
参考文献
刘廷俊主编《液压与气压传动》 第二版 机械工业出版社
明仁雄主编《液压与气压传动学习指导》 第一版 国防工业出版社
17