测控技术基础课程设计
设计题目：半自动液压专用铣床液压系统设计
序号3
姓名：丰俊
专业：机械设计制造及其自动化
班级：20101051
学号：2010105104
指导教师：
目录
一、设计任务 (1)
二、设计内容 (2)
1.负载与运动分析 (2)
1.1工作负载 (2)
1.2摩擦负载 (2)
1.3负载图与速度图的绘制 (2)
2.液压系统主要参数的确定 (4)
2.1液压缸的选定 (4)
3.编制液压缸的工况图 (5)
4.液压系统图的拟定 (7)
4.1选择基本回路 (7)
4.2组成液压系统 (8)
5.液压元件的选择 (8)
5.1确定液压泵的规格和电动机功率 (8)
5.2确定其他元件及辅件 (9)
6.验算液压系统性能 (10)
6.1验算系统压力损失 (10)
6.2验算系统发热与温升 (13)
7.参考文献： (13)
附录： (14)
半自动液压专用铣床液压系统设计
一、设计任务
1．设计要求
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。
2．设计参数
工作台液压缸负载力（KN）：F L 夹紧液压缸负载力（KN）：F c
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）：G c 工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3夹紧液压缸行程（mm）：L c
工作台工进速度（mm/min）：V2 夹紧液压缸运动时间（S）：t c
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
3.液压传动与控制系统设计一般包括以下内容：
1、液压传动与控制系统设计基本内容：
(1) 明确设计要求进行工况分析；
(2) 确定液压系统主要参数；
(3) 拟定液压系统原理图； (4) 计算和选择液压件； (5) 验算液压系统性能； (6) 编制技术文件。
4.学生应完成的工作量：（打印稿和电子版各1份）
(1) 液压系统原理图1张；
(2) 设计计算说明书1份。（字数：2500~3000。）
二、设计内容
1.负载与运动分析
1.1工作负载 1)夹紧缸
工作负载：N G F F d C C 38081.0803800=?+=+=μ
由于夹紧缸的工作对于系统的整体操作的影响不是很高，所以在系统的设计计算中把夹紧缸的工作过程简化为全程的匀速直线运动，所以不考虑夹紧缸的惯性负载等一些其他的因素。 2)工作台液压缸
工作负载极为切削阻力F L =8.8KN 。 1.2摩擦负载
摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：
(1)静摩擦阻：N G F fs 30015002.0s =?==μ (2)动摩擦阻力：N G F d fd 15015001.0=?==μ
(3)惯性负载：
N
N t g V G F w 5.255
.06081.95
1500=???=??=
1.3负载图与速度图的绘制
快进s v L t 7.4604500350
111===
工进s v L t 12060
/4590222===
快退s 5.760
/105.390
35033213=?+=+=
v L L t 假设液压缸的机械效率9.0=cm η，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1-1所示。
图1-1 液压缸F-L 图
图1-2 液压缸V-L 图
2.液压系统主要参数的确定
2.1液压缸的选定 1)夹紧缸
根据负载选择液压缸的执行压力p=1MPa 。
反向启动 fs F F =
300 333.3 加速 w fd F F F +=
175.5 195 快退
fd F F =
150
166.7
2
36105.310
13500m p F A -?=?==
mm A
D 77.66105.3443
=??=
=
-π
π
根据相关资料，D 取80mm 。根据稳定性校核L C /d<10时，液压缸能满足稳定性条件，L C =10mm ，这里取d=40mm 。
液压缸的有效作用面积：
有杆腔：2322'
11077.34/)(m d D A -?=-=π
无杆腔：
2
32'21002.54/m D A -?==π 此时实际工作压力为：MPa A F
p 1'
2
<=，所以选取工作压力1MPa 满足要求。 2)工作台液压缸
所设计的动力滑台在工进时负载最大，初选液压缸的工作压力P 1=4MPa.鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（A 1=A 2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止车铣时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，选定背压为MPa p 8.02=，而液压缸快退时背压取0.5Mpa
由式02211F A p A p =-得
23-6
2
1011076.210)2
8.04(4
.99442m p p F A ?=?-=
-
=
则活塞直径
mm A D 3.5914
.31076.24431
=??==
-π 参考表 2.4及表 2.5，mm D d 89.415971.071.0=?=≈，取标准值得
mm d mm D 45,63==。
由此求得液压缸两腔的实际有效面积： 无杆腔：232211011.3063.04
4
m D A -?=?=
=
π
π
有杆腔： ()
()
232222
21053.1045.0063.04
4
m d D A -?=-?=
-=π
π
有效面积：
3.编制液压缸的工况图
根据上述条件，经计算液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率如下： ①压力
a 、快进阶段的液压缸压力 启动时，1P =
A P A F ?+2=)(21.01580
3.333MPa =+ 加速时，1P =A P A F ?+2=)(61.01580
5
.01530195MPa =?+(差动回路中一般取被压为0.5Mp)
恒速时，1P =
A P A F ?+2=)(59.01580
5
.015307.166MPa =?+ b 、工进阶段的液压缸力
2P =
122A P A F +=)(60.33110
8.015304.9944MPa =?+ c 、快退阶段的液压缸压力
启动时，1P =221A P A F +=)(32.010530
3.333MPa =+
加速时，1P =
221A P A F +=)(64.015305
.01580195MPa =?+ 恒速时，1P =221A P A F +=)(63.01530
5
.015807.166MPa =?+ 夹紧缸
（2
3'
223'11002.5,1077.3m A m A --?=?=）回油路背压为0.5Mpa
夹紧时：
s
mL v A q c /77.31101010
77.33
3
'
2'
2=???==--
W
q p P 73'
2'2'2==MPa A F p l
93.0'2
'
2==
，
放松时：
s
mL v A q c /59.6110101059.63
3
'
1'
1=???==--
MPa A A p G p c d 1.110
59.67300
3
'
1
2
'2'
1
=?=
'+=
-μ，W q p P 711'
'
1'2==
②流量
a 、快进（恒速时）阶段的流量
b 、工进阶段的流量
c 、快退（恒速时）阶段的流量
③功率
a 、快进（恒速时）阶段的功率
b ．工进（最高速度时）阶段的功率
c ．快退（恒速时）阶段的功率