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1、目 錄一、課程設計任務書.3二、課程設計評閱表.4三、設計內容.5 1、任務分析.5 2、方案選擇.63、總體設計.6 3.1 負載分析.6 3.2 負載圖和速度圖的繪制.83.3 液壓缸主要參數(shù)的確定.9 3.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定.13 3.5 液壓元件的選擇.15四、液壓缸的設計.171、液壓缸的分類及組成.17 2、液壓缸的主要參數(shù)設計.173、液壓缸的結構設計.174、液壓缸設計需要注意的事項.175、液壓缸主要零件的材料和技術要求.17五、液壓缸裝配圖.18六、設計小結.19七、參考文獻.20蚌埠學院機械與電子工程系液壓傳動課程設計任務書 班級 11機械設計制造及自動化 姓名_ 學號

2、_指導教師：_一、 設計題目： 稻麥秸稈壓緊機構送料液壓系統(tǒng)設計要求：工作循環(huán)：“快速上升慢速上升停留料送進快速下降”的工作循環(huán)，其垂直上升工件的重量為5000N，滑臺的重量為1500N，快速上升行程400mm，速度要求40mm/s；慢速上升行程為150mm，停留料送進最小速度為8mm/s；快速下降行程550mm，速度要求50mm/s；滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm，啟動加速和減速時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。二、設計要求：液壓系統(tǒng)圖擬定時需要提供2種以上的設計方案的選擇比較。從中選擇你認為更好的一種進行系統(tǒng)元件選擇計算。三、工作量要求1液

3、壓系統(tǒng)圖1張（A1）2液壓缸裝配圖1張3設計計算說明書1份四、設計時間：2014年5月19日-2014年5月23日蚌埠學院本科課程設計評閱表 機械與電子工程系 2011級 機械設計制造及自動化專業(yè)（班級）：_ 學生姓名學 號課題名稱稻麥秸桿壓緊機構送料液壓系統(tǒng)設計指導教師評語：指導教師（簽名）： 2014年 月 日 評定成績- 22 -三、設計內容1、任務分析1.1 系統(tǒng)機構的主要構成機構不斷地將材料從低的位置運到高的位置，然后又回到起始位置重復上一次的運動。其結構如圖1.1所示，滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm，工作臺和活塞桿連在一起，在活塞桿的作用下反

4、復做上下運動。 圖1.1 上料機構示意圖 系統(tǒng)總共承受的負載為6500N，所以系統(tǒng)負載很小，應屬于低壓系統(tǒng)。系統(tǒng)要求快上速度大于40mm/s,慢上的速度大于8mm/s,快下的速度大于50mm/s，要完成的工作循環(huán)是：快進上升、慢速上升、停留料送進、快速下降。但從系統(tǒng)的用途可以看出系統(tǒng)對速度的精度要求并不高，所以在選調速回路時應滿足經(jīng)濟性要求。 2、方案選擇2.1 方案的擬定2.11供油方式 從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。2.12調速回路 由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調速回路或雙泵供油回路。2.13速度換接回路 由于系

5、統(tǒng)各階段對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。2.14平衡及鎖緊 為了克服滑臺自重在快下過程中的影響和防止在上端停留時重物下落，必需設置平衡及鎖緊回路。根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。（1）用變量泵供油和容積調速回路調速，速度換接用二位二通電磁閥來實現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機械特性、調速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價格較貴。（2）用雙泵供油，調速回路選節(jié)流調速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實現(xiàn)。系統(tǒng)的機械特性、調速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟性很好，系統(tǒng)效率高。2.2方案的確定綜上所述，考慮到系統(tǒng)的流量

6、很大，變量泵不好選，第二種方案的經(jīng)濟性好，系統(tǒng)效率高，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的、供油方式不太適，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源，所以選第二種方案。 3、總體設計3.1 負載分析3.1.1 工作負載 3.1.2 摩擦負載由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結構尺寸可根據(jù)公式計算出滑臺垂直作用于導軌的壓力約為120N，取則有：靜摩擦負載 動摩擦負載 3.1.3 慣性負載加速 減速 制動 反向加速 反向制動 根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止自重而下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺2的重

7、量。則液壓缸各階段中的負載如表3.1所示（）。表3.1 液壓缸各階段負載工況計算公式總負載 F/N缸推力 F/N啟 動6533.947180.15加 速6566.987216.46快 上6516.977161.51減 速6474.567114.90慢 上6516.977161.51制 動6506.377149.86反向加速83.2391.46快 下16.9718.65制 動42.2954.163.2 負載圖和速度圖的繪制按照前面的負載分析結果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負載圖及速度圖如圖3.1所示。 圖3.1 液壓缸各階段負載和速度3.3液壓缸主要參數(shù)的確定 3.3.1 初選液壓缸的工

8、作壓力根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0MPa3.3.2 計算液壓缸的尺寸按標準?。?0mm。根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：，代入數(shù)值，解得：d=,30.41mm 按標準?。?2mm。所以液壓缸的有效作用面積為：無桿腔面積 有桿腔面積 3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性校核因為活塞桿總行程為550mm，而且活塞桿直徑32 mm，=550/32=17.1910,需要進行穩(wěn)定性的校核，由材料力學中的有關公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數(shù)=2活塞桿材料用普通碳鋼制：材料強度試驗值f = 4.9108Pa，系數(shù)a = ，柔性系數(shù)1=85，因為

9、 ，所以有其臨界載荷： 時 活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。3.3.4 求液壓缸的最大流量q快上=A1V快上=50.2440=2.010L/minq慢上=A1V慢上=50.248=0.402L/minq快下=A2V快下=42.2050=2.110L/min3.3.5 繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表3.2所示表3.2工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率工況壓力流量功率快上 1.30 2.010 43.55慢上 1.30 0.402 8.71快下 0.0034 2.100 0.12 由此表繪出液壓缸的工況圖，如圖3.2所示。鋼筒壁及法蘭的材料選45鋼，

10、活塞桿材料選Q235。液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d都已在前面的計算中算出，分別為80mm和32mm。 1.30 0.00340 t/s 2.010 2.100 0.402 0 t/s 43.55 8.71 0.12 0 t/s 快上 慢上 快下 圖3.2系統(tǒng)工況圖 3.3.6 液壓缸其它參數(shù)的選擇（1）活塞的最大行程L已由要求給定為550mm。（2）小導向長度 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距 離稱為最小導向長度H。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保留有一最小導向長度。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D

11、時，最小導向長度為： 所以取。（3）活塞的寬度的確定 取B=0.7，D=56mm（4）活塞桿長度的確定活塞桿的長度活塞桿的長度應大于最大工作行程、導向長度、缸頭、缸蓋四者長度之和。既L+H+=550+95+78+32=755mm.但是為了使其能夠工作，必須和工作臺連接，所以還應支出一部分?？紤]實際工作環(huán)境和連接的需要，取這部分長度為50mm.所以液壓缸的總長=755+50=805mm.3.4液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面的問題：3.4.1 供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的

12、角度考慮，采用單個定量泵的供油是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。3.4.2 調速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速回路。3.4.3 調速換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。3.4.4 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留斯間內保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（無桿腔）進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置一單向背壓閥。 本液壓系統(tǒng)的換向閥采用三位四通Y型中位機

13、能的電磁換向閥。擬定系統(tǒng)如圖3.3：系統(tǒng)工作過程：快上時，電磁閥2有電，兩泵同時工作，液壓油經(jīng)過電磁換向閥6、液控單向閥7、背壓閥8，流入無桿腔，再經(jīng)過單向電磁閥9、換向閥6回油箱。慢上時，活塞走到420mm處，壓下行程開關，行程閥3，4換接，同時使電磁3有電，大流量泵經(jīng)過它卸荷，只有小流量泵供油，調速閥10調節(jié)回油。工作速度下降?？煜聲r，行程閥復位，電磁閥1有電，雙泵同時供油，經(jīng)過換向閥6（左位）、調速閥10、背壓閥8、液控單向閥7、換向閥6回到油箱。 圖3.3液壓系統(tǒng)原理圖3.5 液壓元件的選擇3.5.1確定液壓泵的型號及電機功率液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為1.30MPa，由于該系

14、統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵總流為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需流量為0.402L/min，所以高壓泵的流量不得少于（3+0.402）L/min=3.402L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用RV2R34的雙聯(lián)葉片泵，前泵輸出流量47ml/r, 后泵輸出流量200ml/r，額定壓力為14MPa，容積效率0.9總效率0.8，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力(2.03MPa)和輸出流量(970r/min) 求出：查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的

15、型號為Y90-6，功率為1.1kw,額定轉速為910r/min。3.5.2 選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表3.3所示 表3.3 元件的型號及規(guī)格序號名稱通過流量根據(jù)流量選擇型號及規(guī)格1濾油器400XUA4030FS2雙聯(lián)葉片泵44.209/195.249PV2R24（47/200）3單向閥200CIT-10-35-504行程閥（二位二通）20022EF3-E10B5溢流閥144.43Y2-Ha32L6三位四通電液換向閥239.458H-1WEH7液控單向閥239.458CT1-10B8單向順序閥239.458AXF3-

16、20B9二位二通電磁換向閥22EF3-E10B10單向調速閥239.458MSA30EF25011電動機Y90S-6（1）油管 油管內徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計算，在本設計中，出油口采用內徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。（2）油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積: , 即V=130L四、液壓缸的設計1、液壓缸的分類機組成液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。活塞缸和柱塞剛實現(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于的往復擺動，輸出

17、轉矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。液壓缸的結構基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設計（已經(jīng)計算） 3、液壓缸的結構設計 1）缸體與缸蓋的連接形式 常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關。 2）活塞桿與活塞的連接結構 常見的連接形式有：整體式結構和組合式結構。組合式結構又分為螺紋連接、半環(huán)連接。3）活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。

18、 4）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奧米加型等。5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。4、液壓缸設計需要注意的事項 1）盡量

19、使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。 3）根據(jù)主機的工作要求和結構設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結構需根據(jù)推薦結構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術要求 1）缸體 材料-灰鑄鐵: HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45 粗糙度-液壓缸內圓柱表面粗糙度為 技術要求：a內徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）活塞

20、 材料-灰鑄鐵：HT150,HT200 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內孔與活塞桿的配合可取H8。 3）活塞桿 材料-實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術要求：a調質2025HRC b活塞與導向套用的配合，與活塞的連接可用 4）缸蓋 材料-35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于 5）導向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導向表面粗糙度為 技術要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%， b外徑D內孔的同軸度不大于內孔公差的一半五、液壓缸裝配圖六、

21、設計小結經(jīng)過這次關于稻麥秸稈壓緊機構送料液壓系統(tǒng)的課程設計，我學到了很多，了解了要設計一個液壓設備的基本過程和一些基礎知識，明白了應該怎么做？如何做？過程怎么樣？這次課程設計也使我更加體會到液壓傳動的知識。通過自己動手實踐，對已經(jīng)學習到的知識再一次進行復習和鞏固。一開始覺得這有點太簡單了，但等具體動手做了之后事實證明之前的想法是完全錯誤的，它不僅要求計算還要畫圖并且兼帶查表等各項工作，有時先查表再計算有時要反過來，所以一旦一步走錯那么就意味著下一步肯定錯了。這方面要求很高，既考驗耐心又考驗細心，同時還要有信心，還好在同學的幫助下讓我所困惑的問題都順利解決了。液壓課程設計還是對所學知識的一次具體

22、的應用和實踐，這對于增強所學識、方法的實際應用能力很有幫助。通過這次課程設計，我對于實際生活中的設計過程有了一個更加形象，生動和鮮明的了解和體會。在這個過程中鍛煉了我解決實際問題的能力，同時又鍛煉了我應用和查閱資料進行設計的能力。我們參考了許多資料，通過指導老師給予的一些資料，讓我們的視角伸向了書本之外，而在找尋部件型號的同時，我們對過去不足的地方進行了彌補。在我們大家的共同努力下，終于完成了這次的課程設計，通過這次實踐也讓我對液壓系統(tǒng)有了一個比較具體的概念。這些都為我以后的工作打下基礎。所以我認為此次課程設計對我們的幫助很大，既讓我們把所學知識運用了，又讓我們對實際生產(chǎn)實踐中的知識有了更深的體會。這對我們今后的學習和工作都有很大幫助。七、參考文獻 1機械設計手冊第2、4卷機械設計手冊編委會編著 3版北京：機械工業(yè)出版社，2004.82、液壓傳動2版北京機械工業(yè)出版社3、液壓氣壓傳動3版北京機械工業(yè)出版社，2007.14、材料力學（）/單輝祖編著北京：高等教育出版社，1999（2004重印）5、雷天覺主編液壓工程手冊北京：機械工業(yè)出版社，19906、陸元章主編現(xiàn)代機械設備手冊（2）北京：機械工業(yè)出版社，1996