液压传动课程设计任务书1.doc

液压与气压传动

课程设计说明书

题目：

班 级：
姓 名：
学 号：
指导教师：

机械设计制造及其自动化教研室
2013.11

《液压与气压传动》课程设计任务书
一、设计目的
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。
二、设计要求
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，不能直接向老师索取答案；
4、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。题目附后。
三、设计任务
（1）液压系统传动原理图一张，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表；
（2）液压缸装配图一张A1；
（3）液压缸零件图A3或A4；
（4）编写设计计算说明书一份，要求：
1）A4纸手写，字迹工整，清晰，洁净； 2）封页统一打印。

四、设计进度表（一周）
序号
设计阶段
设 计 内 容
设计参考时间
1
准备工作
布置设计任务，强调设计要求；分析题目、收集资料及明确并拟订设计过程和进度计划
星期一
2
工况分析
绘制负载和速度循环图
星期一
3
方案设计和拟定液压系统原理图
（1）方案比较：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，
（2）根据工况分析选择出合理的基本回路，并将回路组合成液压系统
星期二
4
计算和选择液压组件
（1）计算液压泵的工作压力、流量，确定泵的规格
（2）计算功率，选择原动机
（3）选择控制阀
（4）选择液压辅助元件
（5）.验算液压系统性能、效率、温升
星期三

5

绘制液压缸装配图、
零件图
（1）选定液压缸结构形式；
（2）选择比例尺，合理布置视图，确定零件位置。
（3）正确标注各种尺寸（形位公差及配合要求等）；
编写明细表，标题栏及技术要求。
星期四
6
整理设计计算说明书
（1） 包括设计目录，所有计算公式和计算数据，主要数据填写在计算结果一栏，并附上必要简图、参考文献等；
（2）设计总结，包括设计完成情况和设计体会
星期五
7
答辩
准备答辩 ，参加答辩
星期五

四、分组办法
自行分组，2人一组，不同组数据不同，小组成员一旦确定，原则上不许随意变更。
五、设计题目：

六、成绩评定办法
（1）考核标准：
说明书：30% 装配图：30%，零件图：20%，答辩：10%，出勤：10%。
（2）成绩评定：优秀，良好，中等，及格，不及格。
（3）未按时完成者进行相应的扣分，不及格者进行重修，记入个人档案。
（4）不及格者将另行安排时间补做。
七、指导教师
黎启柏 王如意 董 伟 雷敏娟 李俊文 刘志刚
八、设计时间：
2013～2014学年第一学期14～17周
九、参考文献
[1]左健民.液压与气压传动.第4版.北京：机械工业出版社，2004.
[2]章宏甲.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2001.
[3]许福玲. 液压与气压传动. 武汉：华中科技大学出版社，2001.
[4]液压系统设计简明手册.北京：机械工业出版社，2000.

课程设计计算说明书

注意：
1、相关选择
系统类型    背压 力（MPa）
回路上有节流阀的调速系统     0.2～0.5
回路上有背压阀或调速阀的进给系统     0.5～1.5
采用辅助泵补油的闭式回路（拉床、龙门刨等）     1～1.5
2、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；
表1. 液压 缸各阶段 的 负 载 F 及 缸的推力F/ηcm          
工     况
负载组成
负 载 F （N）
推力F/ηcm （N）
启     动

 加     速     

  快     进           

 工     进         

  快     退     

  注：ηcm——缸的机械效率，取ηcm=0.9

表2 液压缸在不同阶段的压力、流量和功率  
工  况 
负载F（N）
 回油腔压力 （Pa）
进油腔压力（Pa）
  流入流量 q
 输入功率P
 液 计  算  公  式
快进
 启动

加速   

恒速    

工  进

快退
 启动 

加速 

恒速

附件：设计题目
1、    设计一台专用铣床，工作台要求完成快进－－工作进给－－快退－－停止的自动工作循环。铣床工作台重量5000N，工件夹具重量为2500N，铣削阻力最大为10000N，工作台快进、快退速度为5m／min，工作进给速度为0.06～1m／min，往复运动加、减速时间为0.05s工作采用平导轨，静、动摩擦分别为fs＝0.2，fd＝0.1，工作台快进行程为0.4m，工进行程为0.2m，试设计该机床的液压系统。
2、    设计一台校正压装液压机的液压系统。要求工作循环是快速下行→慢速加压→快速返回→停止。压装工作速度不超过5mm／s快速下行速度应为工作速度的8～10倍，工件压力不小于10×103N。
3、    设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要求完成工件的定位与夹紧，所需夹紧力不得超过6000N。该系统工作循环为：快进——工进——快退——停止。机床快进快退速度约为5 m／min，工进速度可在40～120mm／min范围内无级调速, 快进行程为250mm，工进行程为80mm，最大切削力为30kN，运动部件总重量为20 kN，加速（减速）时间为0.2s，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。
4、    设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行——慢速加压——保压——快速回程——停止的工作循环。快速往返速度为5m/min，加压速度为40～300mm／min，压制力为250kN，运动部件总重量为25kN。
5、    设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为25000N,移动部件总重力为15000N，快进行程为 150mm，快进与快退速度均为 5m／min，工进行程为 100mm，工进速度为 0.1m／min，加速、减速时间为0.2s，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，动力滑台可以随时在中途停止运动，试设计该组合机床的液压传动系统。
6、    设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=15000N，液压缸机械效率为0.9，加工时最大切削力为15000N，工作循环为：“快进——工进——死挡铁停留——决退——原位停止”。行程长度为400mm，工进行程为100m m。快进和快退速度为0.5m／s，工进速度范围为3×10-4～5×10-3m／s，采用平导轨，启动时间为0.2s。要求动力部件可以手动调整，快进转工进平稳、可靠。
7、8、9、10、11、12、13
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             夹紧液压缸负载力（KN）：Fc            
工作台液压缸移动件重力（KN）：G         夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc      
工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3 夹紧液压缸行程（mm）：Lc
工作台工进速度（mm/min）：V2           夹紧液压缸运动时间（S）：tc
工作台液压缸快进行程（mm）：L1         导轨面静摩擦系数：μs=0.2
工作台液压缸工进行程（mm）：L2           导轨面动摩擦系数：μd=0.1
工作台启动时间（S）：Dt=0.5  
序号    FL    Fc    G    Gc    V1    V2    L1    L2    Lc    tc
7组    2.5    4.4    2    80     6.0    35    300    80    15    1
8组    68    4.8    1.8    80    5.0    35    400    100    20    1
9组    8.8    3.8    1.5    80    4.5    45    350    90    10    2
10组    2.2    4.8    3.5    30    5.5    55    450    80    10    1
11组    28    4.8    1.5    55    5.6    45    250    70    10    1
12组    20    5.5    2.0    70    5.8    45    280    70    10    2
13组    9.8    4.8    2.5    60    5.5    48    280    80    10    1
14、单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为25000N；滑台移动部件总质量为600kg；加、减速时间为0.2s；采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，；快进行程为250mm，工进行程为150mm，快进与快退速度相等，均为 4.5m／min，工进速度为 30～50mm／min。工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。
15、设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧——工作台快速趋近工件——工作台进给——工作台快退——夹紧缸松开——原位停止。工作台移动部件的总质量为500kg，加、减速时间为0.2s。采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，夹紧缸行程为50mm，夹紧力为 1000N。工作台快进行程为 150mm，快进速度为4.5m／min，工进行程为 200mm，工进速度为 80～300m／min，轴向工作负载为15000N，快退速度为6m／min。要求工作台运动平稳，夹紧力可调并保压。
16、要求设计的动力滑台液压系统实现的工作循环是：快进 停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力FL=35000N；运动部件所受重力G=10000N；快进、快退速度 ν1=ν3=0.5m/s，工进速度ν2=0.85×10-3m/s；快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm；往复运动的加速时间Δt=0.2s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs=0.2，动摩擦系数μd=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。
17、一台专用铣床的铣头驱动电机的功率N= 8KW   ，铣刀直径D=150mm，转速n=500rpm，工作台重量G1=5000N，工件及夹具重量G2=2000N，工作台行程L=500mm，（快进350mm，工进150mm）快进速度为5m/min，工进速度为60～900mm/min，其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。试设计驱动工作台的液压系统。
18、试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环．已知：切削阻力为15000N，运动部件自重为6000N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为50-1000mm/min，加速和减速时间为△t=0.2sec,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=0.2,Fd=0.1
19、设计一台多用途大台面液压机液压系统，适用于可塑材料的压制工艺，如冲压、弯曲翻边、落板拉伸等。要求该机的控制方式：用按钮集中控制，可实现调整，手动和半自动，自动控制。要求该机的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺要求进行调整。主缸工作循环为：快降、工作行程、保压、回程、空悬。顶出缸工作循环为：顶出、顶出回程（或浮动压边）。    
设计参数：
最大压制力：8500（KN）               活动横梁最大行程：700（mm）          
活动横梁空载最大下行速度：150（mm/s）   活动横梁工作时最大速度：10（mm/s）       
 活动横梁最大回程速度：50（mm/s）       回程力：500（KN）
顶出力：350（KN）                     顶出回程力：250（KN）
拉伸时压边压力：400（KN）             顶出活塞最大行程：250（mm）
顶出活塞最大速度：80（mm/s）           顶出活塞最大退回速度：100（mm/s）
20、设计一台上料机的液压系统：要求工作循环为快速上升→慢速上升→停留→快速下降。工件的重量为600KG，滑台的重量为200KG，快速上升速度要求≥50mm/s；慢速上升速度要求≥10mm/s；快速下降速度要求≥60mm/ s；滑台采用V形导轨 ，导轨面的夹角为90度，滑台与导轨的最大间隙为2 mm，起动加速与减速时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.91(考虑密封阻力)。
21、设计一台卧式镗床液压系统，工作循环为“夹紧→快进→一工进→二工进→快退→原位停止→松开”，快进与快退的速度均为0.075m/s，快速进给行程200mm，一工进行程为40mm，二工进行程为40mm，取静摩擦因数fs=0.25，动摩擦因数fa=0.25，缸的机械效率ηm=0.9，启动或制动时间Δt=0.25s，其余参数如下：
序号
一工进切削力N
二工进切削力N
动力头自重/N
一工进速度m/s
二工进速度m/s
①
8000
5000
20000
0.005
0.0025
②
10000
15000
15000
0.006
0.003
③
20000
30000
20000
0.008
0.004
④
25000
10000
10000
0.010
0.008

22、设计一台卧式钻床液压系统，工作循环为“定位→夹紧→快进→工进→死挡铁停留→快退→原位停止→松开”，快速进给行程为200mm，工作行程为50mm，夹紧力为4000N，取静摩擦因数fs=0.25，动摩擦因数fa=0.1，缸的机械效率ηm=0.9，启动或制动时间Δt=0.25s，其余参数如下：
序号
进给力/N
动力头自重/N
快进速度m/s
工进速度m/s
①
12000
20000
0.1
0.05
②
15000
10000
0.2
0. 1
③
25000
15000
0.25
0. 1
④
30000
20000
0.4
0.2

23、设计一台卧式铣床液压系统，要求实现“夹紧→快进→工进→快退→原位停止→松开“的自动工作循环。夹紧力为5000N，工作缸的最大有效行程为400mm，工作行程为250mm，工作台自重3000N，工件及液压夹具最大重力为1500N，夹紧缸径35~50mm，压力为1.5MPa，取静摩擦因数fs=0.25，动摩擦因数fa=0.1，缸的机械效率ηm=0.9，启动或制动时间Δt=0.25s，其余参数如下：
序号
水平切削力/N
垂直切削力/N
快进速度/（m/s）
工进速度/（m/s）
①
9000
1000
0.075
0.010
②
12000
2000
0.080
0.015
③
15000
2500
0.100
0.020
④
20000
3000
0.150
0.0225

24、设计一台铣床液压系统，要求实现“工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开“的自动工作循环。已知：采用矩形导轨，启动换向时间Δt=0.05s，静摩擦因数fs=0.2，动摩擦因数fa=0.1，夹紧缸行程20mm，夹紧时间1s。其他相关数据如下表：

序号
运动部件重/N
最大铣削力
（工作负载）/N
夹紧力N
快进、快退
速度
工进速度
m/min
主缸行程
mm
工进行程
mm
①
10000
15000
20000
5m/s
1.2
300
120
②
15000
18000
25000
8 m/s
1.8
400
180
③
20000
20000
30000
10 m/s
2.4
500
200
④
25000
30000
50000
12 m/s
3.0
600
250

25、某上料机构的液压传动系统完成：快速上升→慢速上升→停留→快速下降“的工作循环。滑台采用矩形导轨，滑台与导轨的最大间隙2mm，起动加速和减速的时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.90。其他参数见下表。

序号
快速上升
慢速上升
快速下降
工件重
滑台重
行程
mm
速度要求
mm/s
行程
mm
速度要求
mm/s
行程
mm
速度要求
mm/s
①
500
≥50
100
≥5
600
≥55
5500N
1500N
②
400
≥50
150
≥6
500
≥60
6000N
2000N
③
450
≥55
200
≥8
550
≥65
8000N
2500N
④
500
≥60
250
≥10
600
≥70
8500N
3000N