第九章液压传动系统设计与计算
液压系统设计的步骤大致如下：
1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。
第一节明确设计要求进行工况分析
在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
图9-1位移循环图
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析
主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t
图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t(或v—L)
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
图9-2 速度循环图
最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。v —t 图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析
动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸的负载及负载循环图
(1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成：
F=F c +F f +F i +F G +F m +F b (9-1)
式中：F c 为切削阻力；F f 为摩擦阻力；F i 为惯性阻力；F G 为重力；F m 为密封阻力；F b 为排油阻力。
图9-3导轨形式
①切削阻力F c ：为液压缸运动方向的工作阻力，对于机床来说就是沿工作部件运动方向的切削力，此作用力的方向如果与执行元件运动方向相反为正值，两者同向为负值。该作用
力可能是恒定的，也可能是变化的，其值要根据具体情况计算或由实验测定。
②摩擦阻力F f ：
为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的形状、放置情况和运动状态有关，其 计算方法可查有关的设计手册。图9-3为最常见的两种导轨形式，其摩擦阻力的值为： 平导轨： F f =f ∑Fn (9-2) V 形导轨： F f =f ∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)
式中：f 为摩擦因数，参阅表9-1选取；∑Fn 为作用在导轨上总的正压力或沿V 形导轨横截面中心线方向的总作用力；α为V 形角，一般为90°。
③惯性阻力F i 。惯性阻力F i 为运动部件在启动和制动过程中的惯性力，可按下式计算：
()i G v
F ma N g t ?==
? (9-4)
为重力加速度，g=9.81 (m/s 2
)；Δv 为速度变化值(m/s)；
Δt为启动或制动时间(s)，一般机床Δt＝0.1～0.5s，运动部件重量大的取大值。
④重力F G：垂直放置和倾斜放置的移动部件，其本身的重量也成为一种负载，当上移时，负载为正值，下移时为负值。
⑤密封阻力Fm：密封阻力指装有密封装置的零件在相对移动时的摩擦力，其值与密封装置的类型、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。在初算时，可按缸的机械效率(η
m=0.9)考虑；验算时，按密封装置摩擦力的计算公式计算。
⑥排油阻力F b：排油阻力为液压缸回油路上的阻力，该值与调速方案、系统所要求的稳定性、执行元件等因素有关，在系统方案未确定时无法计算，可放在液压缸的设计计算中考虑。
(2)液压缸运动循环各阶段的总负载力。液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。
①启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力(按缸的机械效率ηm=0.9计算)、重力和惯性力等项，即：
F=F f+F i±F G+F m+F b (9-5)
②快速阶段： F=F f±F G+F m+F b (9-6)
③工进阶段： F=F f+F c±F G+F m+F b (9-7)
④减速： F=F f±F G-F i+F m+F b (9-8)
对简单液压系统，上述计算过程可简化。例如采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。
(3)液压缸的负载循环图。
对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸(或液压马达)的速度和负载的
变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—L)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。
图9-4负载循环图
图9-4为一部机器的F—t图，其中：0～t1为启动过程；t1～t2为加速过程；t2～t3为恒速过程； t3～t4为制动过程。它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。图中最大负载是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。
2.液压马达的负载
工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=M e+M f+M i (9-9) (1)工作负载力矩M e。工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
(2)摩擦力矩M f。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：
M f=GfR(N2m) (9-10) 式中：G为旋转部件的重量(N)；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；
R 为轴颈半径(m)。
(3)惯性力矩M i 。为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：
M i =J ε=J t ω
??(N 2m) (9-11)
式中：ε为角加速度(r/s 2
)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt 为加速或减速时间(s)；J 为
旋转部件的转动惯量(kg 2m 2)，J=1GD 2
/4g 。
式中：GD 2为回转部件的飞轮效应(Nm 2
)。
各种回转体的GD 2
可查《机械设计手册》。
根据式(9-9)，分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。
第二节 确定液压系统主要参数
一、液压缸的设计计算
1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：
(1)各类设备的不同特点和使用场合。
(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。
如表9-2、表9-3所示。
缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算，详见第四章第二节。 3.液压缸的流量计算
液压缸的最大流量： q max =A 2v max (m 3
/s) (9-12)
式中：A 为液压缸的有效面积A1或A2(m 2
)；v max 为液压缸的最大速度(m/s)。
液压缸的最小流量： q min =A 2v min (m 3
/s) (9-13) 式中：v min 为液压缸的最小速度。 液压缸的最小流量q min ，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。若不满足此要求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量q min 也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。 二、液压马达的设计计算
1.计算液压马达排量 液压马达排量根据下式决定：
v m =6.28T/Δp m ηmin (m 3
/r) (9-14)
式中：T为液压马达的负载力矩(N2m)；Δp m为液压马达进出口压力差(N/m3)；ηmin为液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.9～0.95，叶片马达取0.8～0.9。
2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：
q max=v m2n max(m3/s)
式中：v m为液压马达排量(m3/r)；n max为液压马达的最高转速(r/s)。
第三节液压元件的选择
一、液压泵的确定与所需功率的计算
1.液压泵的确定
(1)确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失ΣΔp，即
p B =p
1
+ΣΔp (9-15)
ΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统 ΣΔp为(2～5)3105Pa，用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为(5～15)3105Pa，ΣΔp也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表9-4选取。
B B max
的泄漏确定。
①多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸(或马达)所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即
q B≥K(Σq)max(m3/s) (9-16) 式中：K为系统泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；(Σq)max为同时动作的液压缸(或马达)的最大总流量(m3/s)。
②采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：
q B≥K(A1-A2)v max(m3/s) (9-17)
式中：A 1，A 2为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积(m2)；v max为活塞的最大移动速度(m/s)。
③当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即
q B=∑
=
Z
1
i V i K/T i (9-18)
式中：V i为液压缸在工作周期中的总耗油量(m3)；T i为机器的工作周期(s)；Z为液压缸的个数。
(3)选择液压泵的规格：根据上面所计算的最大压力p B和流量q B，查液压元件产品样本，选择与P B和q B相当的液压泵的规格型号。
上面所计算的最大压力p B是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力p B应比系统最高压力大25%～60%，使液压泵有一定的压力储备。若系统属于高压范围，压力储备取小值；若系统属于中低压范围，压力储备取大值。
(4)确定驱动液压泵的功率。
①当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：
p=p B q B/103ηB (kW) (9-19)
式中：p B为液压泵的最大工作压力(N/m2)；q B为液压泵的流量(m3/s)；ηB为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考表9-5估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。
表9-5 液压泵的总效率
②在工作循环中，泵的压力和流量有显著变化时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值，即
式中：t1，t2，…，t n为一个工作循环中各阶段所需的时间(s)；P1，P2，…，P n为一个工作循环中各阶段所需的功率(kW)。
按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内。
二、阀类元件的选择
1.选择依据
选择依据为：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。
2.选择阀类元件应注意的问题
(1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。
(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。
(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。
三、蓄能器的选择
1.蓄能器用于补充液压泵供油不足时，其有效容积为：
V=ΣA i L i K-q B t(m3) (9-21)
式中：A为液压缸有效面积(m2)；L为液压缸行程(m)；K为液压缸损失系数，估算时可取Ｋ＝1.2；q B为液压泵供油流量(m3/s)；t为动作时间(s)。
2.蓄能器作应急能源时，其有效容积为：
V=ΣA i L i K(m3) (9-22) 当蓄能器用于吸收脉动缓和液压冲击时，应将其作为系统中的一个环节与其关联部分一起综合考虑其有效容积。
根据求出的有效容积并考虑其他要求，即可选择蓄能器的形式。
四、管道的选择
1.油管类型的选择
液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。
(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。
(2)铜管：紫铜管工作压力在6.5～10 MPa以下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。
(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.5～8MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。
2.油管尺寸的确定
(1)油管内径d按下式计算：
=?
1.1310
式中：q为通过油管的最大流量(m3/s)；v为管道内允许的流速(m/s)。一般吸油管取0.5～
5(m/s)；压力油管取2.5～5(m/s)；回油管取1.5～2(m/s)。
(2)油管壁厚δ按下式计算：
δ≥p2d/2〔ζ〕 (9-24)
式中：p为管内最大工作压力；〔ζ〕为油管材料的许用压力，〔ζ〕=ζb/n；ζb为材料的抗拉强度；n为安全系数，钢管p＜7MPa时，取n=8；p＜17.5MPa时，取n=6；p＞17.5MPa时，取n=4。
根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管。
五、油箱的设计
油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。
1.油箱设计要点
(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。
(2)吸箱管和回油管的间距应尽量大。
(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。
(4)注油器上应装滤网。
(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。
2.油箱容量计算油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。
V=KΣq (9-25) 式中：K为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取5～7；Σq为同一油箱供油的各液压泵流量总和。
六、滤油器的选择
选择滤油器的依据有以下几点：
(1)承载能力：按系统管路工作压力确定。
(2)过滤精度：按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅表9-6。
(3)通流能力：按通过最大流量确定。
(4)阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。
第四节液压系统性能的验算
为了判断液压系统的设计质量，需要对系统的压力损失、发热温升、效率和系统的动态特性等进行验算。由于液压系统的验算较复杂，只能采用一些简化公式近似地验算某些性能指标，如果设计中有经过生产实践考验的同类型系统供参考或有较可靠的实验结果可以采用时，可以不进行验算。
一、管路系统压力损失的验算
当液压元件规格型号和管道尺寸确定之后，就可以较准确的计算系统的压力损失，压力损失包括：油液流经管道的沿程压力损失 Δp L、局部压力损失Δp c和流经阀类元件的压力损失Δp V，即：
Δp=Δp L+Δp c+Δp V (9-26)
计算沿程压力损失时，如果管中为层流流动，可按下经验公式计算：
Δp L= 4.32q2L3106/d4(Pa) (9-27)
式中：q为通过管道的流量(m3/s)；L为管道长度(m)；d为管道内径(mm)；υ为油液的运动粘度(m2)。
局部压力损失可按下式估算：
Δp c=(0.05～0.15)Δp L (9-28) 阀类元件的Δp V值可按下式近似计算：
Δp V=Δp n（q V/q Vn）2(Pa) (9-29)
式中：q Vn为阀的额定流量(m3/s)；q V为通过阀的实际流量(m3/s)；Δp n为阀的额定压力损失(Pa)。
计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压力和分析系统设计的好坏。系统的调整压力：p0≥p1+Δp (9-30)
式中：p0为液压泵的工作压力或支路的调整压力；p1为执行件的工作压力。
如果计算出来的Δp比在初选系统工作压力时粗略选定的压力损失大得多，应该重新调整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。
二、系统发热温升的验算
系统发热来源于系统内部的能量损失，如液压泵和执行元件的功率损失、溢流阀的溢流损失、液压阀及管道的压力损失等。这些能量损失转换为热能，使油液温度升高。油液的温升使粘度下降，泄漏增加，同时，使油分子裂化或聚合，产生树脂状物质，堵塞液压元件小孔，影响系统正常工作，因此必须使系统中油温保持在允许范围内。一般机床液压系统正常工作油温为30～50℃；矿山机械正常工作油温50～70℃；最高允许油温为70～90℃。
1.系统发热功率P的计算
P＝P B(1-η) (W) (9-31)
式中：P B为液压泵的输入功率(W)；η为液压泵的总效率。
若一个工作循环中有几个工序，则可根据各个工序的发热量，求出系统单位时间的平均发热量：
P=
n
bi i
i1
1
(1)t
T
Pη
=
-
∑
（w） (9-32)
式中：T为工作循环周期(s)；t i为第i个工序的工作时间(s)；P i为循环中第i个工序的输入功率(W)。
2.系统的散热和温升系统的散热量可按下式计算：
P′=
m
j j ts
i1
K A
=
?
∑
(W) (9-33)
式中：K j为散热系数(W/m2℃)，当周围通风很差时，K≈8～9；周围通风良好时，K≈15；用风扇冷却时，K≈23；用循环水强制冷却时的冷却器表面K≈110～175；A j为散热面积(m2)，当油箱长、宽、高比例为1∶1∶1或1∶2∶3，油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面
积近似看成A＝0.06532
v(m2)，式中V为油箱体积(L)；
Δt为液压系统的温升(℃)，即液压系统比周围环境温度的升高值；j为散热面积的次序号。
当液压系统工作一段时间后，达到热平衡状态，则：
P＝P′
所以液压系统的温升为：
Δt=
m
j j
i1
p
K AS
=
∑
(℃) (9-34)
计算所得的温升Δt，加上环境温度，不应超过油液的最高允许温度。当系统允许的温升确定后，也能利用上述公式来计算油箱的容量。三、系统效率验算
液压系统的效率是由液压泵、执行元件和液压回路效率来确定的。
液压回路效率ηc一般可用下式计算：
ηc =2b 2b 1b 1b 2211q p q p .........
q p q p +++ (9-35)
式中：p 1，q 1；p 2，q 2；……为每个执行元件的工作压力和流量；p B1，q B1；p B2，q B2为每个液压泵的供油压力和流量。
液压系统总效率：η＝ηB ηC ηm (9-36) 式中：ηB 为液压泵总效率；ηm 为执行元件总效率；ηC 为回路效率。
第五节 绘制正式工作图和编写技术文件
经过对液压系统性能的验算和必要的修改之后，便可绘制正式工作图，它包括绘制液压系统原理图、系统管路装配图和各种非标准元件设计图。 正式液压系统原理图上要标明各液压元件的型号规格。对于自动化程度较高的机床，还应包 括运动部件的运动循环图和电磁铁、压力继电器的工作状态。
管道装配图是正式施工图，各种液压部件和元件在机器中的位置、固定方式、尺寸等应表示清楚。
自行设计的非标准件，应绘出装配图和零件图。
编写的技术文件包括设计计算书，使用维护说明书，专用件、通用件、标准件、外购件明细表，以及试验大纲等。
第六节 液压系统设计计算举例
某厂汽缸加工自动线上要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床，机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm 的孔，2个φ8.5mm 的孔，要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工 作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止；工件材料：铸铁，硬度HB 为240；假设运动部件重G ＝9800N ；快进快退速度v1＝0.1m/s ；动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数μs =0.2，μd =0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s ；快进行程L1=100mm ；工进行程L2=50mm 。试设计计算其液压系统。
一、作F —t 与v —t 图
1.计算切削阻力钻铸铁孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：
F c =25.5DS 0.8硬度0.6
(N)
式中：D 为钻头直径(mm)；S 为每转进给量(mm/r)。
选择切削用量：钻φ13.9mm 孔时，主轴转速n1＝360r/min ，每转进给量S1=0.147mm/r ；钻8.5mm 孔时，主轴转速n2＝550r/min ，每转进给量S2=0.096mm/r 。则
F c =14325.5D 1S 0.81硬度0.6+2325.5D 2S 0.82硬度0.6
=
14325.5313.930.1470.832400.6+2325.538.530.0960.832400.6
=30500(N) 2.计算摩擦阻力
静摩擦阻力：Fs=f s G=0.239800=1960N 动摩擦阻力：F d =f d G=0.139800=980N 3.计算惯性阻力
N t v g G F i 5002.01
.08.99800=?=???=
4.计算工进速度
工进速度可按加工φ13.9的切削用量计算，即：
v 2=n 1S 1=360/6030.147=0.88mm/s=0.88310-3
m/s 5.根据以上分析计算各工况负载如表9-7所示。
cm 6.计算快进、工进时间和快退时间
快进： t 1=L 1/v 1=100310-3
/0.1=1s
工进： t 2=L 2/v 2=50310-3/0.88310-3
=56.6s
快退： t 3=(L 1+L 2)/v 1= (100+50)310-3
/0.1=1.5s 7.根据上述数据绘液压缸F —t 与v —t 图见图9-5。
图9-5 F —t 与v —t 图
二、确定液压系统参数 1.初选液压缸工作压力 由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，
根据液压缸与负载的关系，选p 1=403105
Pa 。本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前
冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压p 2=63105
Pa ，为使快进快退速度相等，选用A 1=2A 2
差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为Δp=73105
Pa 。
2.计算液压缸尺寸由式(p 1A 1-p 2A 2)ηcm =F 得：
2
243
2
1194109410)2/640(9.031480)2(cm
m p p F
A cm =?=?-=
-
=
-μ
液压缸直径：D=cm
A 9.1094
441
=?=
π
π
取标准直径：D ＝110 mm
因为A 1=2A 2，所以d=2/D ≈80mm 则液压缸有效面积：
A 1=πD 2/4=π3112/4=95cm 2
A 2=π/4 (D 2-d 2)=π/4 (112-82)=47cm 2
3.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表。
P=10p1q 532 15.2x10
图9—6 液压缸工况图
4.绘制液压缸工况图见图9-6。
三、拟定液压系统图
1.选择液压回路
(1)调速方式；由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。
(2)液压泵形式的选择；从q—t图清楚的看出，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比q max/q min=0.5/0.83310-2≈60，其相应的时间之比t2/t1=56。根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方案中，选用双联叶片泵。
(3)速度换接方式：因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀或电磁换向阀。
(4)快速回路与工进转快退控制方式的选择：为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。
2.组成系统在所选定基本回路的基础上，再考虑其他一些有关因素组成图9-7所示液压系统图。
四、选择液压元件
1.选择液压泵和电动机
(1)确定液压泵的工作压力。前面已确定液压缸的最大工作压力为403105Pa，选取进油管路压力损失Δp=83105Pa，其调整压力一般比系统最大工作压力大53105Pa，所以泵的工作压力p B＝(40＋8＋5)3105＝533105Pa
这是高压小流量泵的工作压力。
由图9-7可知液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失Δp′＝43105Pa，则快退时泵的工作压力为：
p B=(16.4＋4)3105＝20.43105Pa
这是低压大流量泵的工作压力。
(2)液压泵的流量。由图9-7可知，快进时的流量最大，其值为30L/min，最小流量在
工进时，其值为0.51L/min，根据式9-20，取K＝1.2，
则： q B＝1.230.5310-3=36L/min
由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为3L/min，故小泵流量取3.6L/min。
根据以上计算，选用YYB-AA36/6B型双联叶片泵。
(3)选择电动机：
由P-t图可知，最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算：
P=
2
333
12
10()1020.4105(0.60.1)10
2
0.7
B
B
p q q
kw η
---
+??+?
==
式中：ηB为泵的总效率，取0.7；q1＝36L/min＝0.6310-3m3/s，为大泵流量；q2＝6L/min ＝0.1310-3m3/s，为小泵流量。
根据以上计算结果，查电动机产品目录，选与上述功率和泵的转速相适应的电动机。
2.选其他元件根据系统的工作压力和通过阀的实际流量选择元、辅件，其型号和参数如表9-9所示。
表9-9 所选液压元件的型号、规格
3.确定管道尺寸
根据工作压力和流量，按式(9-27)、式(9-28)确定管道内径和壁厚。(从略)
4.确定油箱容量油箱容量可按经验公式估算，取V＝(5～7)q。
本例中：V＝6q＝6(6＋36)＝252L有关系统的性能验算从略。
目录 0.摘要 (1) 1.设计要求 (2) 2.负载与运动分析 (2) 2.1负载分析 (2) 2.2快进、工进和快退时间 (3) 2.3液压缸F-t图与v-t图 (3) 3.确定液压系统主要参数 (4) 3.1初选液压缸工作压力 (4) 3.2计算液压缸主要尺寸 (4) 3.3绘制液压缸工况图 (5) 4.拟定液压系统的工作原理图 (7) 4.1拟定液压系统原理图 (7) 4.2原理图分析 (8) 5.计算和选择液压件 (8) 5.1液压泵及其驱动电动机 (8) 5.2阀类元件及辅助元件的选 (10) 6.液压系统的性能验算 (10) 6.1系统压力损失验算 (10) 6.2系统发热与温升验算 (11) 7.课设总结 (12)
0．摘要 液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在数控加工的机械设备中已经广泛引用液压技术。作为机械制造专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型是十分必要的。 液压传动在国民经济的各个部门都得到了广泛的应用，但是各部门采用液压传动的出发点不尽相同：例如，工程机械、压力机械采用液压传动的主要原因是取其结构简单、输出力大；航空工业采用液压传动的主要原因取其重量轻、体积小；机床上采用液压传动的主要原因则是取其在工作过程中能无级变速，易于实现自动化，能实现换向频繁的往复运动等优点。 关键词：钻孔组合机床卧式动力滑台液压系统
1.设计要求 设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统，要求完成如下工作循环式：快进→工进→快退→停止。机床的切削力为25000N ，工作部件的重量为9800N ，快进与快退速度均为7m/min ，工进速度为0.05m/min ，快进行程为150mm ，工进行程40mm ，加速、减速时间要求不大于0.2s ，动力平台采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1 。要求活塞杆固定，油缸与工作台连接。设计该组合机床的液压传动系统。 2.负载与运动分析 2.1负载分析 （1）工作负载： T F =25000N （2）摩擦负载： 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力 静摩擦阻力：Ffs = 0f ?G=1960N 动摩擦阻力：Ffd =d f ?G=980N （3）惯性负载：Fa = t v g G ??=500N （4）液压缸在个工作阶段的负载。 设液压缸的机械效率cm η =0.9，得出液压缸在各个工作阶段的负载和推力，如表1所示。 表1液压缸各阶段的负载和推力 工况 计算公式 外负载F/N 液压缸推力 F0= F / cm η/N 启动 F=Ffs 1960 2178 加速 F=Ffd +Fa 1480 1644 快进 F=Ffd 980 1089 工进 F=Ffd +T F 25980 28867 反向启动 F=Ffs 1960 2178 加速 F=Ffd +Fa 1480 1644 快退 F=Ffd 980 1089
液压课程设计 设计说明书 设计题目:叉车液压系统设计 机械工程学院 机械维修及检测技术教育专业 机检3333班 设计者: 指导教师： 2013年12月27日
课 程 设 计 任 务 书 机械工程 学院 机检 班 学生 课程设计课题： 叉车液压系统设计 一、课程设计工作日自 2013 年 12 月 23 日至 2013 年 12 月 27 日 二、同组学生 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等）： 1．目的： (1)巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法； (2)正确合理地确定执行机构，运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的、高效的液压系统； (3)熟悉并运用有关国家标准、设计手册和产品样本等技术资料。 2．设计参数： 叉车是一种起重运输机械，它能垂直或水平地搬运货物。请设计一台X 吨叉车液压系统的原理图。该叉车的动作要求是：货叉提升抬起重物，放下重物；起重架倾斜、回位，在货叉有重物的情况下，货叉能在其行程的任何位置停住，且不下滑。提升油缸通过链条－动滑轮使货叉起升，使货叉下降靠自重回位。为了使货物在货叉上放置角度合适，有一对倾斜缸可以使起重架前后倾斜。已知条件：货叉起升速度1V ，下降速度最高不超过2V ，加、减速时间为t ，提升油缸行程L ，额定载荷G 。倾斜缸由两个单杠液压缸组成，它们的尺寸已知。 3．设计要求：
(1) 对提升液压缸进行工况分析,绘制工况图，确定提升尺寸； (2) 拟定叉车起重系统的液压系统原理图； (3) 计算液压系统，选择标准液压元件； (4) 对上述液压系统中的提升液压缸进行结构设计，完成该液压缸的相关计算和部件装配图设计，并对其中的1－2非标零件进行零件图的设计。 4．主要参考资料： [1] 许福玲.液压与气压传动.北京：机械工业出版社， [2] 陈奎生．液压与气压传动．武汉：武汉理工大学出版社， [3] 朱福元．液压系统设计简明手册．北京：机械工业出版社， [4] 张利平．液压气动系统设计手册．北京：机械工业出版社， 指导教师签字：邓三鹏系主任签字：邓三鹏
液压传动系统课程 设计
液压传动控制系统课程设计 指 导 书 刘辉等编 江西理工大学应用科学学院
液压传动控制系统课程设计步骤 一、设计依据及参数的提出 1.根据生产或加工对象工作要求选择液压传动机构的结构形式和 规格； 2.分析机床或设备的工作循环和执行机构的工作范围； 3.对生产设备各种部件（电气、机械、液压）的工作顺序、转换 方式和互锁 要求等要详细说明或了解； 4.一些具体特殊要求的动作（如高速、高压、精度等）对液压传 动执行机构的 特殊要求； 5.液压执行机构的运动速度、载荷及变化范围（调节范围）； 6.对工作的可靠性、平稳性以及转换精度的要求； 7.其它要求（如检测、维修）。 二、负载分析 2.1负载特性 液压执行机构在运动或加工的过程中所承受的负载有工作阻力、摩擦力、惯性力、重力，密封阻力和背压力。可是从负载角度归纳为三种负载，即阻力负载、负值负载、惯性负载。 1.阻力负载（或正值负载）——负载方向与进给方向相反，即机 床切削力（如：铣、钻、镗等），摩擦力，背压力。
切削力+重力+惯性力 切削力+惯性力+摩擦力 图 2-1 切削力分析图 2.负值负载（或超越负载）——负载方向与执行机构运动方向相同 （如：顺铣、重力下降，制动减速等）。 3.惯性负载——机构运动转换过程中由惯性所形成的负载（如前冲 和后冲，系统的爬行）。 2.2 执行机构负载分析 1.液压缸机械负载计算 （1）液压缸机械负载计算 在设计选取功率匹配时，一般主要考虑工进阶段的驱动功率，即负载F 为： ()f t g m F F F F η=++（2-1） Ff —摩擦力 Ft —负载 Fg —惯性力 m η一般取0.9～0.95
1 绪论 1.1液压提升机概述 1.1.1引言 液压提升机是利用液压马达直接或通过减速箱来拖动滚筒的一种提升机，液压提升机的用途很广泛，常用于船舶、港口、建筑、矿山、冶金和林业等许多行业。习惯把卷筒直径错误！未找到引用源。< 2000mm 时的称为提升机, 而把错误！未找到引用源。≥2000mm时的称为提升机,以下统称为提升机。自60年代中期提升机出现以来,40多年发展迅速,在工业发达国家的煤矿井下已广泛使用,从大到小,从单绳到多绳，从有极绳到无极绳,从缠绕式到摩擦式,各种品种规格比较齐全。液压提升机主要由液压驱动系统、液压制动系统、液压控制系统、卷筒-负载系统、操作系统及其它如深度指示、提升超速、过卷安全保护等辅助系统组成。 1.1.2液压提升机的用途、工作原理、类型 （1）用途 液压提升机主要用于煤矿井下,作为提升和下放人员、煤、矸石及运输材料、设备之用。在煤矿主要是用于采区上、下山运输,同时也可用于井下暗立井、暗斜井和掘进时的提升运输及井下辅助运输. （2）工作原理 液压提升机由机械、液压传动、电气部分等组成。采用鼠笼型防爆主电机驱动双向变量主油泵；主油泵和二台内曲线低速大扭矩液压马达组成闭合回路、衡扭矩液压调速系统；二台液压马达分别布置在主组装置两侧与主组联接,拖动提升机运转。提升机有二台辅助油泵，一台工作、一台备用。辅助油泵中，其大泵作补油泵用，给主液压传动补油；小泵作控制用，给制动系统、操作系统、调绳系统供油。 提升机采用远距离液控操纵方式。司机通过操作液压式比例先导伐给主油泵的比例油缸输入由低到高的压力油，使主油泵的行程调节器动作，改变主油泵摆动的缸体的倾角来改变主油泵的流量，以改变液压马达的转速，使提升机起动，加速运转。司机通过操作液压式比例先导伐的手柄扳到不同角度，就可使主油泵输出不同的流量，使提升机得到不同的提升速度。当液压式比例先导伐的手柄扳到最大位置时，提升速度最大。当液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，提升机停车。当手柄反方向扳动时，提升机反方向运行。 提升机采用盘型闸制动，以实现提升机的正常和紧急制动。正常制动的制动力靠液压传动装置本身产生的。提升时负荷成为制动力。下放重物时液压马达变为泵。液压泵变为液压马达。使电动机产生发电反馈制动。盘型制动器不参与工作制动。只是在提升机卷筒停止运转后作为保险装置来使用。提升机在运行中出现故障，保险装置自动工作，也可由司机用脚踏开关进行紧急制动停车。 提升制动系统有压力油时，盘型闸制动打开，没有压力油盘型闸制动。司机操作的液压式比例先导阀共有4个减压阀，其中两个减压阀操纵主油泵正反向供油，另两个减压阀控制盘型闸的开起，当司机操作液压式比例先导伐时，同时压下两个阀，一个阀输出的压力油进主泵的比例油缸，使主泵向液压马达供油并使其运转。另一个阀输出的压力油供制动系统的液控换向阀，使制动系统向盘型制动器供油，盘型闸制动打开、使提升机运转。当司机扳回液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，（比例油缸向中位返回）主泵流量逐渐减小到零，液
攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：小型液压机的液压系统 学生姓名： vvvvvv 学号：vvvvvvvv 所在院(系)：机械工程学院 专业： 班级： 指导教师：vvvvvv 职称：vvvv 2014 年06 月15 日 攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 目录
前言 (5) 一设计题目 (6) 二技术参数和设计要求 (6) 三工况分析 (6) 四拟定液压系统原理 (7) 1.确定供油方式 (7) 2.调速方式的选择 (7) 3.液压系统的计算和选择液压元件 (8) 4.液压阀的选择 (10) 5.确定管道尺寸 (10) 6.液压油箱容积的确定 (11) 7.液压缸的壁厚和外径的计算 (11) 8.液压缸工作行程的确定 (11) 9.缸盖厚度的确定 (11) 10.最小寻向长度的确定 (11) 11.缸体长度的确定 (12) 五液压系统的验算 (13) 1 压力损失的验算 (13) 2 系统温升的验算 (15) 3 螺栓校核 (16) 总结 (17) 参考文献................................................................................................. 错误！未定义书签。
前言 液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。 液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型压力机的用途﹑特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。小型压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。
液压绻统的设计步骤与设计要湂 液压传动绻统是液压机械的一个组成部分，液压传动绻统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力湂设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动绻统。 1.1 设计步骤 液压绻统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要湂之后，大致按如下步骤进行。 1）确定液压执行元件的形式； 2）进行工况分析，确定绻统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压绻统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压绻统的性能验算； 6）绘制工作图，编制技术文件。 1.2 明确设计要湂 设计要湂是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压绻统各部分设计之前，必须把设计要湂以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布幀等； 2）液压绻统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关绻如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载荷大帏及其性质； 5）对踃速范围、运动平稳性、转换纾度等性能方面的要湂； 6）自动化程序、操作控制方式的要湂； 7）对防帘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要湂； 8）对效率、成本等方面的要湂。 制定基本方案和绘制液压绻统图 3.1制定基本方案 （1）制定踃速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中帏流量的液压绻统，大多通过换向阀的有机组合实现所要湂的动作。对高压大流量的液压绻统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密币空间的容积变化来实现。相应的踃整方式有节流踃速、容积踃速以及二者的结合——容积节流踃速。 节流踃速一般采用定量滵供溹，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来踃节速度。此种踃速方式结构简单，由于这种绻统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 容积踃速是靠改变液压滵或液压马达的排量来达到踃速的目的。其优点是溡有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充滄漏，需要有辅助滵。此种踃速方式适用于功
目录 引言 (2) 第一章明确液压系统的设计要求 (2) 第二章负载与运动分析 (3) 第三章负载图和速度图的绘制 (4) 第四章确定液压系统主要参数 (4) 4.1确定液压缸工作压力 (4) 4.2计算液压缸主要结构参数 (4) 第五章液压系统方案设计 (7) 5.1选用执行元件 (7) 5.2速度控制回路的选择 (7) 5.3选择快速运动和换向回路 (8) 5.4速度换接回路的选择 (8) 5.5组成液压系统原理图 (9) 5.5系统图的原理 (10) 第六章液压元件的选择 (12) 6.1确定液压泵 (12) 6.2确定其它元件及辅件 (13) 6.3主要零件强度校核 (15) 第七章液压系统性能验算 (16) 7.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (17) 7.2油液温升验算 (18) 设计小结 (19) 参考文献 (21)
引言 液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。 液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。 液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。 第一章明确液压系统的设计要求 要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。要求实现的动作顺序为：启动→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F t=20000N，移动部件总质量G＝10000N；快进行程l1=100mm，工进行程l2=50mm。快进、快退的速度为5m/min，工进速度0.1m/min。加速减速时间△t=0.15s；静摩擦系数f s＝0.2；动摩擦系数f d＝0.1。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意位置停止。
提升液压系统设计方案 1 系统设计方案的确定 1.1 设计要求 1.11 液压系统控制的机械动作 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹，如图1.1所示。 快升慢升 称重慢降 快降 图1.1 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹 （1）采用双缸同步工作方式； （2）平稳性：等高位附近对钢坯平稳托放；大质量控制对象的平稳启动和缓冲停止； （3）准确性：连续的每步进周期启停点的准确性和良好的重复性； （4）可靠性：满足冶金企业连续工作状况对系统可靠性的要求； （5）对于在称重时期对系统要求要有较高的锁紧精度。 1.2 主要技术参数 (1) 液压缸行程300mm ，其中快上150mm ，时间小于等于2s ，慢上150mm ，时间 小 于等于8s ；慢下150mm ，时间小于等于8s ，快下150mm ，时间小于等于3s ； (2) 动作周期T 小于等于25s ，称重时间3s ； (3) 系统最高工作压力12MPa 。 1.3 系统驱动方案的选择 通常传动机构有机械传动和液压传动两种。钢坯提升机称重液压系统的传动机构选用液压传动。与机械传动相比，液压传动具有功率—质量比大、便于无极调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势；同时，在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，工作平稳等优点而被广泛应用。
随着技术的发展，采用液压传动是可靠、合理的，用电磁阀来控制液压执行元件同步和无级调速，可以更好的满足工艺，实现其高产、优质、低消耗的要求。钢坯提升机称重液压系统需要比较大的驱动功率，驱动装置一般选用液压缸和液压马， 这是因为液压元件工作可靠、费用较低。此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。 1.4 控制方式 根据钢坯提升机称重液压系统的工艺要求，在生产过程中液压系统要完成以下动作，液压缸快升、慢上、停留、慢下，速降，其中停留动作要求锁紧精度要高。 在举升液压缸的控制回路中，采用液控单向阀锁定回路和进油口节流调速回路。液控单向阀回路容易控制并且锁紧时间较长，利于保障设备安全；同时，根据工况分析，液压缸在运行过程中负载的变化不大，可以采用进油口调速回路控制液压缸的运动速度。 供油回路采用液压泵直接提供动力的结构，在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联，用于减震。为了实现系统的自动化，执行元件之间的协调可以通过PLC来完成，也可以通过继电器来实现。 1.5草拟液压系统原理图 在对钢坯称重的流程进行认真分析，草拟了钢坯提升机称重液压系统原理图，钢坯提升机称重液压系统如1.2所示： 图1.2 钢坯提升机称重液压系统
液压系统设计计算实例 ——250克塑料注射祝液压系统设计计算 大型塑料注射机目前都是全液压控制。其基本工作原理是：粒状塑料通过料斗进入螺旋推进器中，螺杆转动，将料向前推进，同时，因螺杆外装有电加热器，而将料熔化成粘液状态，在此之前，合模机构已将模具闭合，当物料在螺旋推进器前端形成一定压力时，注射机构开始将液状料高压快速注射到模具型腔之中，经一定时间的保压冷却后，开模将成型的塑科制品顶出，便完成了一个动作循环。 现以250克塑料注射机为例，进行液压系统设计计算。 塑料注射机的工作循环为： 合模→注射→保压→冷却→开模→顶出 │→螺杆预塑进料 其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。锁模的时间较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。 1.250克塑料注射机液压系统设计要求及有关设计参数 1.1对液压系统的要求 ⑴合模运动要平稳，两片模具闭合时不应有冲击； ⑵当模具闭合后，合模机构应保持闭合压力，防止注射时将模具冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，使塑料充满型腔； ⑶预塑进料时，螺杆转动，料被推到螺杆前端，这时，螺杆同注射机构一起向后退，为使螺杆前端的塑料有一定的密度，注射机构必需有一定的后退阻力； ⑷为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。 1.2液压系统设计参数 250克塑料注射机液压系统设计参数如下： 螺杆直径40mm 螺杆行程200mm 最大注射压力153MPa 螺杆驱动功率5kW 螺杆转速60r/min 注射座行程230mm 注射座最大推力27kN 最大合模力(锁模力) 900kN 开模力49kN 动模板最大行程350mm 快速闭模速度0.1m/s 慢速闭模速度0.02m/s 快速开模速度0.13m/s 慢速开模速度0.03m/s 注射速度0.07m/s 注射座前进速度0.06m/s 注射座后移速度0.08m/s 2.液压执行元件载荷力和载荷转矩计算 2.1各液压缸的载荷力计算 ⑴合模缸的载荷力 合模缸在模具闭合过程中是轻载，其外载荷主要是动模及其连动部件的起动惯
《液压与气压传动》课程设计学号姓名年级专业 指导教师: 钱雪松 内容: 设计计算说明书 1份 20 页 液压系统原理图 1张
河海大学机电工程学院 - 第二学期 《液压与气压传动》课程设计任务书5 授课班号138101/2 年级专业机自指导教师钱雪松学号姓名课程设计题目5 设计一台液压启闭机液压系统, 其主要技术要求如下: 启闭力50T, 行程8000mm, 往返速度4000~10000mm/min, 加减速时间为1秒, 双缸, 用同步回路, 垂直液压缸。 1.课程设计的目的和要求 经过设计液压传动系统, 使学生获得独立设计能力, 分析思考能力, 全面了解液压系统的组成原理。 明确系统设计要求; 分析工况确定主要参数; 拟订液压系统草图; 选择液压元件; 验算系统性能。 2.课程设计内容和教师参数( 各人所取参数应有不同) 其主要技术要求如下: 启闭力50T, 行程8000mm, 往返速度4000~10000mm/min, 加减速时间为1秒, 双缸, 用同步回路, 垂直液压缸。 4. 设计参考资料( 包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等) ●章宏甲《液压传动》机械工业出版社 .1 ●章宏甲《液压与气压传动》机械工业出版社 .4 ●黎启柏《液压元件手册》冶金工业出版社 .8
榆次液压有限公司《榆次液压产品》 .3 课程设计任务 明确系统设计要求; 分析工况确定主要参数; 拟订液压系统草图; 选择液压元件; 验算系统性能。 5.1设计说明书( 或报告) 分析工况确定主要参数; 拟订液压系统草图; 选择液压元件; 验算系统性能。 5.2技术附件( 图纸、源程序、测量记录、硬件制作) 5.3图样、字数要求 系统图一张( 3号图) , 设计说明书一份( ~3000字) 。 6. 工作进度计划 3.设计方式 手工 4.设计地点、指导答疑时间
学士学位论文升降台的液压系统设计 姓名: 封爱成 学号: 20１2１53１0108指导教师:李垒 学 机电工程学院院： 专业: 机械设计制造及其自动化完成日期：××××年×月×日
原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下, 独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得枣庄学院或其他教育机构的学位证书而使用过的 材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名：日期 指导教师签名：日期
目录 摘要-----－----－－-----－-----------－--------－--－-------－-----------－-４ Abｓｔracｋ－--－--－－---－------－－－---－---－----－－--－-------－--－-------－-－5绪论--－--－－-－---------－--------－--－--－------－---－------------－－----4 第1章确定液压系统方案 1.１确定基本回路 １.1.1卸荷回路的确定-----－-－－－------－--------－--－--－－－－－－----6 1.1.2调速回路的确定－－-----－-－--－－--－--------－--－-----－-－----８ 1．1.3保压回路的确定-----－-－-－----－----－---－－－－－-----－-－-----1０ 1.2液压传动系统的形式确定-－----－－-－--－--------－－-－-----－－----12 １.３液压系统原理图-－-－----－----－-----－-----------－-------－----13 第２章设计选择液压元件、辅件 ２.１确定液压缸系数 2.1.1选择系统初压力－--－--－－---－------－---－--－-－-------－－－-－-１３ ２．2液压缸辅助元件的计算和选择-----－---－--－－-------------－----14 ２.3油箱的设计 2.３.1油箱的设计要点-－-－－－--－-－－－---－－-－－-----－---－--------－-1５
10 液压传动系统的设计和计算 本章提要：本章介绍设计液压传动系统的基本步骤和方法，对于一般的液压系统，在设计过程中应遵循以下几个步骤：①明确设计要求，进行工况分析；②拟定液压系统原理图；③计算和选择液压元件；④发热及系统压力损失的验算；⑤绘制工作图，编写技术文件。上述工作大部分情况下要穿插、交叉进行，对于比较复杂的系统，需经过多次反复才能最后确定；在设计简单系统时，有些步骤可以合并或省略。通过本章学习，要求对液压系统设计的内容、步骤、方法有一个基本的了解。 教学内容： 本章介绍了液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。 教学重点： 1．液压元件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学难点： 1．泵和阀以及辅件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学方法： 课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示设计的步骤及方法。 教学要求： 初步掌握液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。
10.1 液压传动系统的设计步骤 液压传动系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单，工作安全可靠，效率高，经济性好，使用维护方便等条件。液压系统的设计，根据系统的繁简、借鉴的资料多少和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。下面对液压系统的设计步骤予以介绍。 10.1.1 明确设计要求、工作环境，进行工况分析 10.1.1.1 明确设计要求及工作环境 液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步或联锁等。就工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。要使所设计的系统不仅能满足一般的性能要求，还应具有较高的可靠性、良好的空间布局及造型。 10.1.1.2 执行元件的工况分析 对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律，通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值。必要时还应作出速度、负载随时间或位移变化的曲线图。下面以液压缸为例，液压马达可作类似处理。 就液压缸而言，承受的负载主要由六部分组成，即工作负载，导向摩擦负载，惯性负载，重力负载，密封负载和背压负载，现简述如下。 (1)工作负载w F 不同的机器有不同的工作负载，对于起重设备来说，为起吊重物的重量；对液压机来说，压制工件的轴向变形力为工作负载。工作负载与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。工作负载既可以为定值，也可以为变量，其大小及性质要根据具体情况加以分析。
测控技术基础之液压传动与控制 课程设计说明书 设计题目：液压传动与控制系统设计 半自动液压专用铣床液压系统设计 姓名：王冉 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 1班 学号： 2010105126 指导教师：谭宗柒 2013年 6 月 6 日至 2013年 6 月27 日
半自动液压专用铣床液压系统设计 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 =2.8 夹紧液压缸负载力（KN ）：F c =4.8 工作台液压缸移动件重力（KN ）：G=2.8 夹紧液压缸负移动件重力（N ）：G c =35 工作台快进、快退速度（m/min ）：V 1=V 3=4.5 夹紧液压缸行程（mm ）：L c=10 工作台工进速度（mm/min ）：V 2=45 夹紧液压缸运动时间（S ）：t c=1 工作台液压缸快进行程（mm ）：L 1=350 导轨面静摩擦系数：μs =0.2 工作台液压缸工进行程（mm ）：L 2=85 导轨面动摩擦系数：μd =0.1 工作台启动时间（S ）：?t =0.5 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。 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。） 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 l 5.48031.0354800=?+=+=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 =2.8KN 。
叉车工作装置液压系统设计 1 提升装置的设计 根据设计条件，要提升的负载为2100kg ，因此提升装置需承受的负载力为： 2060081.92100=?==mg F l N 为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图1所示。 图1 提升装置示意图 由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同时，所需的力变为原来的两倍（由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负载变为原来的两倍）。即提升液压缸的负载力为 2 F l = 41200 N 如果系统工作压力为100bar ，则对于差动连接的单作用液压缸，提升液压缸的活塞杆有效作用面积为 451041.210100 004122--?=?==p F A l r m 2 42 1041.24-?==d A r π m 2 所以活塞杆直径为d = 0.0724 m ，查标准（63、70、80系列），取 d = 0.070m 。 根据液压缸的最大长径比20：1，液压缸的最大行程可达到1.40 m ，即叉车杆的最大提升高度为2.80 m ，能够满足设计要求的2 m 提升高度。 因此，提升液压缸行程为1m ，活塞杆和活塞直径为70/100mm （速比2）或70/125mm （速比1.46）。 因此活塞杆的有效作用面积为 42 2 1038.540.0704-?=?==ππd A r m 2
bar A F P r l S 107105.38412004 =?==- 当工作压力在允许范围内时，提升装置最大流量由装置的最大速度决定。在该动滑轮系统中，提升液压缸的活塞杆速度是叉车杆速度(已知为0.2m/s)的一半，于是提升过程中液压缸所需最大流量为： 1.01038.54max ??==-v A q r m 3/s 23.1max ==v A q r l/min 2 系统工作压力的确定 系统最大压力可以确定为大约在110bar 左右，如果考虑压力损失的话，可以再稍高一些。 3 倾斜装置的设计 倾斜装置所需的力取决于它到支点的距离，活塞杆与叉车体相连。因此倾斜液压缸的尺寸取决于它的安装位置。安装位置越高，即距离支点越远，所需的力越小。 图2 倾斜装置示意图 假设r =0.5m ，倾斜力矩给定为T =7500 N.m ，因此倾斜装置所需的作用力F 为： 150005 .07500===r T F N 如果该作用力由两个双作用液压缸提供，则每个液压缸所需提供的力为7500N 。 如果工作压力为100bar ，则倾斜液压缸环形面积A a 为： 45105.710100 7500--?=?==p F A a m 2 由于负载力矩的方向总是使叉车杆回到垂直位置，所以倾斜装置一直处于拉
小型液压机的液压系统课程设计
学生课程设计（论文） 题目：小型液压机的液压系统 学生姓名： vvvvvv 学号：vvvvvvvv 所在院(系)：机械工程学院 专业： 班级： 指导教师：vvvvvv 职称：vvvv 2014 年06 月15 日
课程设计任务书 题 小型液压机的液压系统设计 目 1、课程设计的目的 液压系统的设计和计算是机床设计的一部分。设计的任务是根据机床的功用、运动循环和性能等要求，设计出合理的液压系统图，再经过必要的计算，确定液压系统的主要参数，然后根据计算所得的参数，来选用液压元件和进行系统的结构设计。 使学生在完成液压回路设计的过程中，强化对液压元器件性能的掌握，理解不同回路在系统中的各自作用。能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际运用能力的锻炼。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 要求学生在完成液压传动课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，根据液压元件、各种液压回路的基本原理，独立完成液压回路设计任务。 设计一台小型液压机的液压系统，要求实现的工作循环：快速空程下行——慢速加压——保压——快速回程——停止。快速往返速度为4m/min，加压速度为40-250mm/min，压制力为300000N，运动部件总重量为20000N。。设计结束后提交：①5000字的课程设计论文；②液缸CAD图纸2号一张；③三号系统图纸一张。 3、主要参考文献 [1]左健民.液压与气压传动.第 2 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]张世伟.《液压传动系统的计算与结构设计》.宁夏人民出版社.1987. [5]液压传动手册. 北京机械工业出版社2004.
目录 摘要.................................................................. 前言.................................................................. 第1章液压传动概述.................................................... 1.1 液压传动的工作原理及组成........................................ 1.2 液压传动的特点.................................................. 1.3 液压工作的介质.................................................. 第2章总评方案........................................................ 2.1 工况分析........................................................ 2.2 确定液压系统方案................................................ 第3章确定主要参数.................................................... 3.1 计算液压缸的尺寸流量............................................ 3.2 计算液压泵的电机功率............................................ 3.3 液压泵的气穴、噪声.............................................. 第4章选择液压元件.................................................... 4.1 选择阀的类型.................................................... 4.2 选择液压元件确定辅助装置........................................ 总结.................................................................. 致谢.................................................................. 参考文献...............................................................
第九章液压传动系统设计与计算 液压系统设计的步骤大致如下： 1.明确设计要求，进行工况分析。 2.初定液压系统的主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4.计算和选择液压元件。 5.估算液压系统性能。 6.绘制工作图和编写技术文件。 根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。 第一节明确设计要求进行工况分析 在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。 1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。 图9-1位移循环图 在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。 一、运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。 1.位移循环图L—t 图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。 2.速度循环图v—t(或v—L) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2013～2014学年第2学期 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作部门：机械与车辆学院 一、课程设计题目 二、课程设计内容 液压传动课程设计一般包括以下内容： (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)结构设计及绘制零部件工作图； (7)编制技术文件。 学生应完成的工作量： (1)液压系统原理图1张；A3手绘 (2)部件装配图A3和零件工作图至少两张； (3)设计计算说明书1份。 三、进度安排
阶段主要内容时间安排 1．设计准备(1)阅读、研究设计任务书， 明确设计内容和要求，了解原 始数据和工作条件； (2)收集有关资料并进一步 熟悉课题。 10％ 2．液压系统设计计算(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； 20％ 3．绘制工作图(1)绘制零、部件图； (2)绘制正式的液压原理图。 40％ 4．编制技术文件(1)编写设计计算说明书； (2)编写零部件目录表。 20％ 5．答辩整理资料，答辩10％ 四、基本要求 (1)液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。 (2)液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。 (3)设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。另
《现代机械工程基础实验1》（机电）之 机械工程控制基础综合实验 指导书 指导教师：董明晓逄波 山东建筑大学 机电工程学院 2013.7.4 一、过山车项目 1、过山车（Roller coaster，或又称为云霄飞车），是一种机动游乐设施，常见于游乐园和主题乐园中。过山车通常采用液压弹射器提速。弹射系统由高速液压缸、活塞式蓄能器以及大流量高速开关阀等三部分组成液压系统原理图如下：
2、过山车机械结构设计方案图 3、该方案的应用坦克仿真驾驶平台的起伏效果、混凝土搅拌机、塔式起重机、车辆驱动传动系统，液压起升平台 4过山车液压节能回收装置。液压系统设计中的节能问题主要是降低系统的功率损失，液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。因此，设计液压系统时必须多途径的考虑怎样降低系统的功率损失。其设计如图所示。
二.坦克系统 1、如何驱动庞然大物-坦克，主要依靠液压系统的驱动，导向，制动。机械液压双工 率流向机构，使得来自发动机的动力分两路，流向驱动轮的两侧。其行走系统 液压原理图 2、由于军事工业的需要，为了使坦克更好的适应作战环境（沟壑，险滩等路面凹凸 不平，）有时为了需要不得不从空中运输，从空中迫降，显而易见，处理好减 震已经迫在眉睫。坦克液压减震系统原理图
3、液压式减震器的结构同吸入式泵基本相似，。当履带遇到凸起的路面受到冲击时， 缸筒向上移动，活塞在内缸筒里相对往下移动。此时，活塞阀门被冲开向上，内缸筒腔内活塞下侧的油不受任何阻力地流向活塞上侧。同时，这一部分油也通过底部阀门上的小孔流入内、外缸筒之间的油腔内。这样就有效地衰减了凹凸路面对车辆的冲击负荷。而当车轮越过凸起地面往下落时，缸筒也会跟着往下运动，活塞就会相对于缸筒向上移动。当活塞向上移动时，油冲开底部的阀门流向内缸筒，同时内缸筒活塞上侧的油经活塞阀门上的小孔流向下侧。此时当油液流过小孔过程中，会受到很大的阻力，这样就产生了较好的阻尼作用，起到了减震的目的。液压减震系统机械结构图 4、设计一个减震系统,使得生鸡蛋从5米高的地方下落能够完好