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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目： 液壓臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)
英文題目：The design of hydraulic bench vice
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2016年3月18日
畢業(yè)設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)性聲明
該畢業(yè)設(shè)計(jì)是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。
作者簽名：
日期： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)使用授權(quán)聲明
本人完全了解青島濱海學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以公布全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)在解密后遵守此規(guī)定。
作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日
摘要：液壓虎鉗的運(yùn)動(dòng)是一種往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方式，它對(duì)調(diào)速、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向精度、換向頻率都有較高的要求，因廣泛采用液壓傳動(dòng)。液壓虎鉗是一種用于精密加工機(jī)床的輔助加工設(shè)備，對(duì)液壓系統(tǒng)有著較高的要求。液壓技術(shù)作為一門(mén)新興應(yīng)用學(xué)科，雖然歷史較短，發(fā)展的速度卻非常驚人。液壓設(shè)備能傳遞很大的力或力矩，單位功率重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸僅為直流電機(jī)的10%~20%左右；反應(yīng)速度快、準(zhǔn)、穩(wěn)；又能在大范圍內(nèi)方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；易實(shí)現(xiàn)功率放大；易進(jìn)行過(guò)載保護(hù)；能自動(dòng)潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)，制造成本較低。因此，世界各國(guó)均已廣泛地應(yīng)用在鍛壓機(jī)械、工程機(jī)械、機(jī)床工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶交通、鐵道車(chē)輛和飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、火箭、雷達(dá)等國(guó)防工業(yè)中。
液壓傳動(dòng)設(shè)備一般由四大元件組成，即動(dòng)力元件——液壓泵；執(zhí)行元件——液壓缸和液壓馬達(dá)；控制元件——各種液壓閥；輔助元件——油箱、蓄能器等。 液壓閥的功用是控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的油流方向，壓力和流量；實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)動(dòng)作以控制、實(shí)施整個(gè)液壓系統(tǒng)及設(shè)備的全部工作功能。
關(guān)鍵詞：液壓虎鉗，液壓傳動(dòng)，機(jī)械，功能
Abstract：Abstract: the movement of the hydraulic vice is a straight reciprocating motion, it has higher speed, smooth movement, reversing precision and switching frequency requirements, due to the extensive use of hydraulic transmission. Hydraulic vise is used for auxiliary processing equipment of precision machines, there is a high requirement of the hydraulic system. The application of hydraulic technology as an emerging discipline, although a relatively short history, the speed of development is very alarming. Hydraulic equipment can transmit great force or torque and power unit weight is light, small structure size, under the same power, the size of the weight only about 10% to 20% of DC motor; fast reaction speed, accurate and stable, and can in a large range conveniently realize the stepless speed change; easy to realize power amplifier; easy to overload protection; can automatic lubrication, long service life and low manufacturing cost. Therefore, all the countries in the world have widely application in the defense industry, forging machinery, engineering machinery, machine tool industry, automobile industry, metallurgy industry, agricultural machinery, vessel traffic, railway vehicles and aircraft, tanks, missiles, rockets and radar.
Hydraulic transmission equipment generally consists of four components, namely, power components, hydraulic pump, actuator, hydraulic cylinders and hydraulic motors, control components, the various hydraulic valves; auxiliary components, oil tank, the accumulator. The hydraulic valve function is to control the hydraulic system oil flow direction, pressure and flow; all the work function is designed to realize the action components to control, implementation of the whole hydraulic system and equipment.
Keywords: Hydraulic vise, hydraulic transmission, mechanical function
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.2課題的來(lái)源與研究的目的與意義 2
1.3液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3
1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 3
1.5液壓傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn) 5
2液壓虎鉗的總體結(jié)構(gòu)分析 7
2.1 液壓虎鉗的基本結(jié)構(gòu) 8
2.2 液壓夾緊系統(tǒng)的組成和特點(diǎn) 8
2.3 液壓虎鉗的設(shè)計(jì)要求 8
2.3.1 設(shè)計(jì)液壓夾具時(shí)需要考慮的問(wèn)題 9
2.4 液壓虎鉗動(dòng)作循環(huán)分析 10
2.5 液壓虎鉗負(fù)載分析計(jì)算 11
2.5.1導(dǎo)軌的分析與摩擦力的計(jì)算 12
2.5.2循環(huán)階段受力分析與計(jì)算 12
2.6 計(jì)算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖 13
2.6.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力 15
3液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
3.1 制定液壓回路方案 17
3.1.1油源形式及壓力控制 18
3.1.2調(diào)速回路 19
4擬定液壓系統(tǒng)圖 19
4.1選擇液壓基本回路 20
4.2選擇液壓元件 20
5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 21
5.1液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算 21
5.2液壓系統(tǒng)的熱量溫升計(jì)算 21
結(jié)論 22
參考文獻(xiàn) 23
致謝 24
青島濱海學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)
液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱(chēng)為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國(guó)機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近20~30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。
液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門(mén)及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠(chǎng)渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠(chǎng)等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車(chē)）、船頭門(mén)、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線(xiàn)控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。液壓傳動(dòng)的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動(dòng)力的。其中的液體稱(chēng)為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類(lèi)似。 在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理.機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門(mén)，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說(shuō)來(lái)，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。
? 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，液壓系統(tǒng)的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展液壓工程的理論基礎(chǔ)。例如，研究流體和壓力的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類(lèi)有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。
?研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有液壓產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代液壓產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來(lái)的需要。
液壓產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車(chē)和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。液壓制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。液壓系統(tǒng)的機(jī)械部件一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過(guò)程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷(xiāo)售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷(xiāo)售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，液壓元件制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。
? 液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證液壓產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套液壓裝備，以保證液壓產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
1.2課題的來(lái)源與研究的目的與意義
液壓虎鉗作為平面液壓虎鉗磨削工件不可或缺的加工輔助結(jié)構(gòu)，在當(dāng)代機(jī)械工業(yè)占據(jù)著非常重要的地方，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，液壓虎鉗也在不斷地發(fā)展。
液壓虎鉗首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)液壓虎鉗。日本是液壓虎鉗發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型液壓虎鉗后，大力研究液壓虎鉗的研究。據(jù)報(bào)道，1976年從事液壓虎鉗的研究工作的大專(zhuān)院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。1979年120多個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門(mén)用在液壓虎鉗的研究費(fèi)用42%。1979年日本液壓虎鉗的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺(tái)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的液壓虎鉗產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長(zhǎng)50%。智能液壓虎鉗約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，液壓虎鉗累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長(zhǎng)。使用液壓虎鉗最多的是汽車(chē)工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬(wàn)液壓虎鉗投入到礦山開(kāi)采行業(yè)工作。
第三代液壓虎鉗則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。
隨著液壓虎鉗的研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。當(dāng)代科技發(fā)展越來(lái)越迅猛，工業(yè)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大與否有著直接關(guān)系，所以迫切需要不斷地研發(fā)出新型的適合多種工件的通用的液壓虎鉗。
1.3液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介
液壓系統(tǒng)是一種以油液作為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能并通過(guò)控制閥門(mén)等附件操縱液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的整套裝置，包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。原動(dòng)機(jī)的輸出特性往往不能和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求（力，速度，位移）理想匹配。因此，就需要某種傳動(dòng)裝置，將原動(dòng)機(jī)的輸出量進(jìn)行適當(dāng)變換，使其滿(mǎn)足工作機(jī)構(gòu)的要求。液壓系統(tǒng)就是用液壓原理來(lái)實(shí)現(xiàn)這種變換功能的裝置。
1.4液壓系統(tǒng)的基本組成
液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥)、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。
1、動(dòng)力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。
2、 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3、 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。
5、 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類(lèi)液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過(guò)油泵液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
1.5液壓傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
〈1〉體積小、重量輕，單位重量輸出的功率大（一般可達(dá)32MPa,個(gè)別場(chǎng)合更高）。
〈2〉可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
〈3〉操縱簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。特別是和電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。
〈4〉慣性小、響應(yīng)速度快，起動(dòng)、制動(dòng)和換向迅速。(液壓馬達(dá)起動(dòng)只需0.1s)
〈5〉易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，安全性好；采用礦物油作為工作介質(zhì)，自潤(rùn)滑性好。
〈6〉液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。
缺點(diǎn)：
〈1〉由于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的泄漏和油液的壓縮性，影響了傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，不易實(shí)現(xiàn)定比 傳動(dòng)。
〈2〉不適應(yīng)在溫度變化范圍較大的場(chǎng)合工作。
〈3〉由于受液體流動(dòng)阻力和泄漏的影響，液壓傳動(dòng)的效率還不是很高，不易遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。
〈4〉液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障不易查找。
2 液壓虎鉗的總體結(jié)構(gòu)分析
2.1 液壓虎鉗的基本結(jié)構(gòu)
液壓虎鉗主要由油馬達(dá)、直線(xiàn)滑軌副、滾珠絲桿螺母副，夾板等部分組成，目前各生產(chǎn)廠(chǎng)家的液壓虎鉗的結(jié)構(gòu)都不盡相同，各有自己的特點(diǎn)。如有帶行程調(diào)節(jié)裝置的，也有無(wú)此裝置的；有采用氣缸的，也有采用液壓缸的；缸體內(nèi)有帶缸套的也有無(wú)缸套的，其總體結(jié)構(gòu)圖如下：
整個(gè)液壓虎鉗安裝在平面液壓虎鉗上面，其工作原理為：油馬達(dá)進(jìn)油后旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，于是滾珠螺母開(kāi)始在滾珠絲桿上面移動(dòng)，從而帶動(dòng)上面的夾板之間的距離產(chǎn)生位移，從而達(dá)到夾緊工件的目的。
2.2 液壓夾緊系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)
液壓夾緊系統(tǒng)主要由油馬達(dá)，滾珠絲桿螺母副，直線(xiàn)滑軌副，以及夾板，夾具體等組成，其特點(diǎn)是通過(guò)油壓來(lái)控制油馬達(dá)動(dòng)作，負(fù)載力矩大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，安全可靠。
2.3 液壓虎鉗的設(shè)計(jì)要求
2.3.1 設(shè)計(jì)液壓夾具時(shí)需要考慮的問(wèn)題
在進(jìn)行液壓夾具裝置之前，需要我們了解夾具設(shè)計(jì)的基本要求。首先，夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和適用，它可以概括為：好用，經(jīng)濟(jì)，好修等特點(diǎn)，其中好用是主要特點(diǎn)。其具體要求如下：
（1）夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。
（2）保證工件的加工精度。
（3）保證使用方便，方便拆卸。
（4）注意結(jié)構(gòu)工藝性，并對(duì)加工，裝配等方面進(jìn)行綜合考慮。
2.4 液壓虎鉗動(dòng)作循環(huán)分析
一般的立式臥軸平面液壓虎鉗，軸的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)具有：
1、工作臺(tái)的左右運(yùn)動(dòng)；
2、砂輪座的上下運(yùn)動(dòng)；
3、砂輪座得前后運(yùn)動(dòng)。
由于平面液壓虎鉗的工作臺(tái)左右移動(dòng)一般要求高速運(yùn)動(dòng)以及平穩(wěn)，因此大部分平面液壓虎鉗此軸通常采用液壓系統(tǒng)控制。此處設(shè)計(jì)為平面液壓虎鉗夾緊裝置采用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，砂輪及砂輪座采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)中只研究平面液壓虎鉗的液壓系統(tǒng)，對(duì)后者不做研究。因此，設(shè)計(jì)中只分析設(shè)計(jì)液壓泵帶動(dòng)液壓缸的左右運(yùn)動(dòng)。平面液壓虎鉗夾緊裝置循環(huán)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)為：快進(jìn)-工進(jìn)-快退。其中快進(jìn)與快退均設(shè)計(jì)為13m/min，加速時(shí)間為0.13秒。
2.5 液壓虎鉗負(fù)載分析計(jì)算
2.5.1導(dǎo)軌的分析與摩擦力的計(jì)算
主要性能參數(shù)與性能要求如下：假設(shè)工件為45號(hào)鋼：
ρ=7.85g/cm3
m=ρ×v=7.85×(630×200×320)=316.512kg?
G=m·g=3101.82N?設(shè)工作臺(tái)及夾具質(zhì)量為500kg?
導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為μs=0.2?
動(dòng)摩擦系數(shù)μd=0.1?
靜摩擦力：Ffs=μs·（m1+m2)=0.2×(500+316.5)=1600N?
動(dòng)摩擦力：Ffd=μd·（m1+m2)=0.1×（500+316.5）=800N?
慣性負(fù)載：Fi=（m1+m2）ΔV/Δ
t=（500+316.5）×13/0.13×60=1360.8N?
Ft=500N?
F′=T/（De/2）=P/n/（πDe·n）=170.6N·m
2.5.2循環(huán)階段受力分析與計(jì)算
a快進(jìn)階段受力分析：
啟動(dòng)：F=Ffs1600N??????
推力：1778N?
加速：F=Ffd+Fi????2160.8N????
推力：2400N?
恒速：F=Fd?800N???????
推力：889N?
b?工進(jìn)：F=F′+Ffd???970N???????
推力：1078N?
c?快退階段：
啟動(dòng)：F=Ffs???????1600N??????
推力：1778N?
加速：F=Ffd+Fi????2160.8N????
推力：2400N?
恒速：F=Fd????????800N???????
推力：889N?
根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-L。
2.6 計(jì)算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖
2.6.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力
平面液壓虎鉗也歸屬精加工機(jī)床，所設(shè)計(jì)的工作臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，參考表2和表3初選油馬達(dá)的工作壓力p1=2MPa。
3液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 制定液壓回路方案
3.1.1油源形式及壓力控制
液壓油泵工況圖如下：
從以上工況圖表明，系統(tǒng)壓力和流量均小，故可采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單定量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓方案。
3.1.2調(diào)速回路
液壓虎鉗加工零件時(shí)，可以精加工和粗加工兩種狀態(tài)，故選用單向調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。由于已選用節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開(kāi)式循環(huán)。其工作原理圖如下：
4擬定液壓系統(tǒng)圖
4. 1選擇液壓基本回路
選擇調(diào)速回路。該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，銑床加工有順?shù)S和逆銼之分，可采用進(jìn)流口節(jié)流的調(diào)速形式，具有承受負(fù)切削的能力，如圖（a）
(a)
選擇快速運(yùn)動(dòng)回路和換向回路。系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在本系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動(dòng)連接，為保證換向平穩(wěn)，采用電液換向閥式換接回路，如圖（b）
（b）
選擇速度換接回路。避免液壓沖擊，宜選用行程閥來(lái)控制速度換接，如圖（c）
（c）
4.2選擇液壓元件
1 確定液壓泵的容量及電機(jī)功率
1）液壓泵油路壓力損失△P=0.5MPa，回油路泄露系數(shù)取1.1，則液壓泵的最高工作壓力為：pB=p1+△p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa。
總流量：QB=KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min。
根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄,選用YB-A9B定量式葉片泵,輸出流量6.9L/min。
２）確定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率。
由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率η＝0.75,則電動(dòng)機(jī)功率為：P== kW=0.283 kW;
根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T9616—1999，查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90S型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率P=0.75Kw,額定轉(zhuǎn)速n=1000r/min。
2 控制閥的選擇
根據(jù)閥類(lèi)及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格，如下表：
序號(hào)
元件名稱(chēng)
額定流量L/min
額定壓力MPa
型號(hào)規(guī)格
1
濾油器
16
6.18
XU—10x200
2
定量式葉片泵
6.9
7
YB-A9B
3
單向閥
63
16
AF3-Ea10B
4
三位五通電液閥
80
18
35DYF3Y-E10B
5
行程閥
63
16
AXQF-E10B
6
調(diào)速閥
0.07~50
16
7
單向閥
63
16
9
單向閥
63
16
AF3-Ea10B
10
背壓閥
63
6.3
YF3-10B
11
順序閥
20
3~7
X2F-L10F
12
溢流閥
63
6.3
YF3-10B
13
單向閥
63
16
AF3-Ea10B
3 定油管直徑
各元件間連接管道的規(guī)格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算，如下表所示。
油液在壓油管中的流速取3m/min，
d≥2=2×mm=9.3mm
油液在吸油管中的流速取1m/min,
d≥2=2×mm=11.3mm
兩個(gè)油管都按GB/T2351-2005選用外徑Φ15mm、內(nèi)徑Φ12mm的無(wú)縫鋼管。
流量、速度
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
輸入流量L/min
q1=(A1qp)/(A1-A2`)
=(19.63x6)/(19.63-10.01)
=12.24
q1=0.5
q1=qp=6
排出流量L/min
q2=(A2q1)/A1
=(10.01x12.24)/19.63
=6.24
q2=(A2q1)/A1
=(0.5x10.01)/19.63
=0.25
q2=(A1q1)/A2
=(19.63x6)/10.01
=11.76
4定油箱容積
取ξ為7時(shí)，求得其容積為：
V=ξqp=7×6 L=42 L
按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=100L。
5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算
5.1液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算
1）、快進(jìn)
滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路上通過(guò)單向閥3的流量是6L/min，通過(guò)電液換向閥4，液壓缸有桿腔的回油與進(jìn)油路匯合，以12.24L/min通過(guò)行程閥5并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為：
∑△pv=[0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2+0.3×(12.24/63)2]
=(0.019+0.038+0.058)MPa=0.115MPa；
壓力閥不會(huì)被打開(kāi)，油泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過(guò)電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥5流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無(wú)桿腔壓力p1之差：
△p=p2-p1=[0.5×(6.24/80)2+0.2×(6.24/63)2+0.3×(12.24/63)2]
=(0.039+0.020+0.058)MPa =0.117MPa此值小于原估計(jì)值0.5MPa，所以是安全的。
2）、工進(jìn)
工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調(diào)速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過(guò)換向閥4的流量是0.25L/min，在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過(guò)順序閥11的流量為（6+0.24）=6.24L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力p2為p2=[0.5×(0.24/80)2+0.5+0.3×(6.24/63)2] =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa；此值小于原估計(jì)值0.8MPa。重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力p1
p1=(F`+p2A2)/A1；
=(4182+0.532×106×10.01×10-4)/19.63×106×10-4
=2.40 MPa；此數(shù)值與2.54MPa接近。
3）、快退
快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)換向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過(guò)單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.76L/min，因此進(jìn)油路上總壓降為∑△pv1=[0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2]=(0.019+0.038)MPa=0.057 MPa
此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?
∑△pv2=[0.2×(11.76/63)2+0.5×(11.76/80)2+0.2×（11.76/63）2]
=(0.037+0.074+0.037)MPa=0.148MPa；
此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為
pp=p1+∑△pv1=(2.17+0.057)MPa=2.227MPa；
因此液壓泵卸荷的順序閥11的調(diào)壓應(yīng)大于2.227MPa。
5.2液壓系統(tǒng)的熱量溫升驗(yàn)算
工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中所占的時(shí)間幾乎占據(jù)整個(gè)工作循環(huán)周期，所統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時(shí)的情況來(lái)計(jì)算。
工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為:
PO=Fv= kW=0.056 Kw
液壓泵的輸入總功率
Pi==0.32Kw
由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量
Hi=Pi-Po=(0.32-0.056)Kw=0.264kW
油液溫升的近似值
T=(0.264×103)/℃=6.7℃
溫升沒(méi)有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。
結(jié)論
本文所設(shè)計(jì)的是液壓虎鉗的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原理比較簡(jiǎn)單，功能比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)比較合理，能夠滿(mǎn)足部分不同規(guī)格的需要在液壓虎鉗上面加工的工件等功能，方便快捷。
在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無(wú)微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。
經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯?、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。
四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。
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致謝
至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開(kāi)朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類(lèi)的液壓虎鉗的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。
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