第八章液压系统设计
液压传动系统的设计是整机设计的一部分，它的任务是根据整机的用途、特点和要求，明确整机对液压系统设计的要求，进行工况分析、确定液压系统主要参数，拟定出合理的液压系统原理图，计算和选择液压元件的规格，验算液压系统的性能，绘制工作图、编制技术文件。
第一节液压系统设计的步骤
液压系统设计的步骤，随设计的实际情况、设计者的经验而各有差异，有时需要穿插进行，交叉展开。对某些比较复杂的液压系统，需要经过多次反复比较，才能最后确定。但其基本内容是一致的，其步骤为：
①明确设计要求，进行工况分析；
②拟定液压系统原理图；
③液压元件的计算和选择；
④液压系统的性能验算；
⑤绘制工作图和编制技术文件。
第二节明确设计要求、进行工况分析
一、明确设计要求
液压系统设计任务书中规定的各项要求是液压系统设计的依据，设计时必须明确：
(1）液压系统的动作要求液压传动系统应该完成的运动、运动的方式、工作循环和动作周期，以及同步、互锁和配合要求等。
（2）液压系统的性能要求负载条件，速度要求，工作行程，运动平稳性和精度，工作可靠性等。
（3）液压系统工作环境要求环境温度、湿度、尘埃、通风情况，以及易燃易爆、振动、安装空间等情况。
二、进行工况分析
液压系统工况分析是指对液压执行元件的工作情况进行分析，主要是了解工作过程中执行元件在各个工作阶段中的流量、压力和功率的变化规律，并将该规律用曲线表示出来，作为确定液压系统主要参数，拟定液压系统方案的依据。
1．运动分析
按工作要求和执行元件的运动规律，绘制执行元件的工作循环图和速度循环图。
图8-1为某组合机床动力滑台的运动分析图。其中，图8-1a为动力滑台工作循环图。图8-1b为动力滑台速度—位移（时间）曲线图。
2．负载分析
绘制执行元件的负载循环图。
图8-2为某组合机床动力滑台的负载—位移（时间）曲线图。 绘制负载循环图时，应具体分析并计算执行元件所承受的负载。 做往复直线运动的液压缸所承受的工作负载F （N ）为: F=F q +F u +Fa+F G +Fm+F b (8-1)
式中，F q 为切削负载，是指沿液压缸运动方向的切削分力，切削分力与运动方向相反为正值，相同为负值；F u 为导轨摩擦负载，它与导轨的形状、受力大小以及摩擦系数有关，对于平导轨：
F u =? N (8-2) 对于V 形导轨：
F u =? N/sin(α/2) (8-3)
式中，N 为作用在导轨上的正压力（N ）；α为V 形导轨的夹角；?为导轨的摩擦系数，见表7-6，Fa 为惯性负载：
Fa =
g G t
v
?? (8-4) G 为运动部件所受的重力（N ）； g 为重力加速度（m/s 2
）；Δv 为速度变化量（m/s ）；Δt 为启动或者制动时间（s ）；一般机械 Δt =0.1～0.5s ，行走机械 Δt =0.5～1.5s 。F G 为重力负载，垂直放置的工作部件向上移动时为正值，向下移动时为负值，水平放置的工作部件为零；Fm 为密封阻力负载，其值一密封装置的类型、液压缸的制造质量、密封装置装配状况以及液压缸的工作压力有关。常取Fm = 0.1F ，或者计入液压缸机械效率ηcm ，并取ηcm =0.9 ～0.95，F b 为背压负载，初算时暂不考虑。
表8-1 导轨摩擦系数?
以上切削负载F q ，导轨摩擦负载F u ，惯性负载Fa ，重力负载F G 为外负载，密封阻力负载Fm ，背压负
载F b为内负载。
液压缸在各个工作阶段的工作负载应该分析如下：
启动时： F = （F uj±F G）/ ηcm (8-5)
加速时： F = （F ud±F G + Fa）/ ηcm （8-6）
快进时： F = （F ud±F G）/ ηcm （8-7）
工进时： F = （F q + F ud±F G）/ ηcm （8-8）
快退时： F = （F ud±F G）/ ηcm （8-9）
若执行机构为液压马达，其负载力矩计算方法与液压缸相类似。
3.执行元件的参数确定
1）选定工作压力当负载确定后，工作压力的选定决定了液压系统的经济性和合理性。若工作压力低，则执行元件的尺寸就大，完成给定速度所需要的流量就大；若工作压力过高，则密封要求就高，元件的压力等级高，所以应根据实际情况选取适当的工作压力。常用类比法或者负载法选取，见表8-2和表8-3。
表8-2 各类液压设备常用系统压力 Mpa
表8-3 根据负载选择系统压力
2）确定执行元件的几何参数对于液压缸来说，它的几何参数是有效工作面积A，对于液压马达来说就是排量V。
液压缸有效工作面积A（m2）为
A = F / p (8-10)
公式中，F 为液压缸工作负载（N）；p为液压缸工作压力（pa）
这样计算出来的工作面积A可以用来确定液压缸的缸筒内径D、活塞杆直径d.
对于有低速稳定性要求的设备，还应该按液压缸所要求的最低稳定速度来验算，即
A≥qmin/υmin (8-11)
公式中，qmin为流量阀最小稳定流量，可以由产品样本查得（m3/s）;υmin为液压缸最低速度（m/s）；
3）编制液压执行元件工况图根据负载图（或者负载转矩图）和液压执行元件的有效工作面积（或
排量）就可以编制液压执行元件工况图，即压力图、流量图、功率图。图8-3为某组合机床液压缸工况图，其中图8-3a为压力图，图8-3b为流量图，图8-3c为功率图。根据工况图可以直观地、方便地找出最大工作压力、最大流量和最大功率，根据这些参数即
可选择液压泵、液压阀以及其电动机。
第三节拟定液压系统原理图
拟定液压系统原理图是液压系统设计中最重要的一环，一般的方法是：根据设备的性能要求选择合理的液压基本回路，再将基本回路组合成完成的液压系统。基本回路的性能直接影响整个液压系统的性能，应合理应用各基本回路，多考虑几个方案，进行综合分析比较。
一、液压回路的选择
(1)确定供油方式
一般根据液压系统的工作压力、流量、转速、效率、定量或者变量来选择液压泵。表8-4为液压泵种类和特性比较、表8-5为定量泵与变量泵比较。
表8-4 液压泵种类与特性
表8-5 定量泵与变量泵比较
(2)确定调速方法
选择调速方法时，除了满足工艺上提出的速度要求外，还应考虑液压系统的功率、调速范围、速度刚性、温升、经济性等要求，表8-6为各种调速方法的应用比较。
表8-6调速方法的应用比较
(3)速度换接回路选择
速度换接回路的形式常用行程阀或者电磁阀来实现。表8-7为采用行程阀或者电磁阀回路的比较。
(4)换向回路选择
根据执行元件对换向性能要求，选择换向阀机能和控制方式，表8-8为换向阀控制方式的比较。
表8-7 行程阀和电磁阀回路的比较
表8-8 换向阀控制方式比较
(5)压力控制回路选择
节流调速中，常用溢流阀组成恒压控制回路。
容积调速和容积节流调速中，常用溢流阀组成限压安全保护回路。
(6)其他回路的设置
根据液压系统要求，可以设置卸荷回路、减压回路、增压回路、多级调压回路、远程调压回路、顺序动作回路、同步回路等等。
二、基本回路组合成液压系统
液压基本回路确定之后，即可综合成完整的液压系统，在综合过程中应该注意以下几点：
1）综合成的液压系统应该保证其循环时的每一个动作都安全可靠、相互间互不干涉。
2）综合成的液压系统应该尽量选用标准元件，力求做到系统结构简单。
3）尽可能使液压系统经济合理，便于维修检测。
第四节液压元件的计算和选择
初步拟定液压系统原理图后，便可以进行液压元件的计算和选择，也就是通过计算各液压元件在工作中承受的压力和通过的流量，来确定各元件的规格和型号。
一、液压泵的选择
先根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型（已确定），然后根据液压泵的最高供油压力和最大供油量来选择液压泵的规格。
1．确定液压泵的最高工作压力p p
执行元件最大工作压力Pmax的出现有两种情况：其一是执行元件在运动行程终了，停止运动时（如液压机、夹紧缸）出现；其二是执行元件在运动过程中（如机床、提升机）出现。确定液压泵的最高工作压力p p，就应该分别对待：
对于第一种情况： p p ≥ Pmax （8-12）
对于第二种情况： p p ≥ Pmax + ∑ΔP （8-13）
公式中，Pmax为执行元件的最大工作压力，∑ΔP 为管路总压力损失。
初步估算时，一般节流调速和管路简单的系统取∑ΔP =0.2～0.5Mpa ；有调速阀和管路比较复杂的系统取∑ΔP = 0.5～1.5Mpa。
2．确定液压泵的最大供油量q p
q p≥KΣq max (8-14)
公式中，K 为系统泄漏系数，一般取K =1.1～1.3 ；Σq max 为同时工作的执行元件流量之和和最大值。
对于节流调速系统，如果最大供油量出现在调速时，尚需加溢流阀的最小溢流量0.05m/s3,来保持溢流阀溢流稳压状况。
3．选择液压泵规格
1）液压泵的额定压力p n
p n ≥ (1.25 ～ 1.6)p p (8-15)
以保证液压泵安全可靠和有一定的压力储备。
2）液压泵额定流量q n
q n ≥q p (8-16)
4．确定液压泵驱动功率
1）使用定量泵时p n (W)
p n≥ pq/ηp (8-17)
公式中，p为液压泵的工作压力(Pa)；q为液压泵流量（m/s3）；ηp为液压泵的总效率。
2）使用限压式变量泵时p n (W)（按最大功率点估算）
p n≥ p B q B/ηp (8-18)
式中，p B为限压式变量泵拐点压力(Pa)；q B为限压式变量泵拐点流量（m/s3）；ηp为液压泵的总效率。
二、液压阀的选择
液压泵的规格型号确定之后，参照液压系统原理图可以估算出各控制阀承受的最大工作压力和实际最大流量，查产品样本确定阀的型号规格。
一般要求选定的阀类元件的公称压力和流量大于系统最高工作压力和通过该阀的实际最大流量，但不超过20%，流量阀按系统中流量调节范围来选取，其最小稳定流量应该能满足执行元件最低稳定速度的要求。
三、液压辅助元件选择
根据液压系统对各辅助元件的要求，按第四章内容进行选择。
第五节液压系统的性能验算
一、液压系统压力损失的验算
前面已经初步确定了管路的总压力损失∑ΔP，当时由于系统还没有完全设计完毕，管道的设置也没有确定，因此只是粗略估算。
当液压系统的元件型号、管路布置等确定后，需要验算管路的总压力损失∑ΔP，看其是否与初步确
定值相符，并可借此比较准确的确定泵的工作压力，比较准确的调节变量泵或者压力阀的调整压力，保证系统的工作性能，若计算结果与初步确定值相差比较大的时候，则可对原设计进行修正。
1．管路压力损失计算
管路内的压力损失包括沿程损失ΔPλ、局部损失ΔPξ1、阀类元件的局部损失ΔPξ2即∑ΔP = ΔPλ +ΔPξ1 +ΔPξ2公式中的ΔPλ、ΔPξ1、ΔPξ2可以按照第一章中有关公式和数据进行计算。
实用中：管路计算简单而且短时，ΔPλ、ΔPξ1这些数值比较小，常省略不计，当管路比较长时应计算。计算时先进行流态判断，以确定流态为层流，再用经验公式计算ΔPλ（Mpa）
ΔPλ= 80υql/d4（8-19）
式中，υ为油液粘度（cm2/s）；q 为通过管路的流量（L/min）；l为油管长度（m）；d 为油管内径（mm）；
ΔPξ 1 = （0.05～0.1）ΔPλ（8-20）
ΔPξ 2 =ΔP n（q/q n）2（8-21）
式中，ΔP n为阀的额定压力损失（Mpa），q n为阀的额定流量（L/min），q 为阀的实际通过流量（L/min），ΔP n、q n的值从产品目录中查阅。
液压回路（包括进油路和回油路）中的压力损失在计算时都必须折算到进油路上，这样便于确定系统的供油压力。因而进油路和回油路的压力损失应该分别计算，然后在折算。
液压系统在不同工作阶段的压力损失是不相同的，因而必须对各种不同工作阶段的压力损失应该分别计算。
2．压力阀的调整压力
1）定量泵节流调速系统中溢流调整压力，按工进时泵的工作压力P P调整。
2）双联泵供油系统，溢流阀调整压力同上，卸荷阀（液体顺序阀）按高于快进、快退时泵工作压力（P P）0.5～0.8 Mpa调整。
3）减压阀、背压阀、顺序阀按实际工作需要调整。
二、液压系统发热温升的验算
液压系统在工作时有压力损失、机械效率、容积效率，这些大都转变为热能，使系统发热，油温升高，产生不良后果、影响正常工作。为此必须控制油液温升ΔT在许可范围内。如果机床系统温升ΔT≤25～30℃，工程机械ΔT≤35～40℃。精密机床的温升ΔT≤10～15℃。
液压系统中产生热量的元件很多，散热的元件主要是油箱，在达到热平衡时控制温升，必须验算。
1．发热量计算
功率损失转换为热量，因此系统单位时间内的发热量为
Φ = P m– P Z=P M（1-η）（8-22）
公式中，P m液压泵输入功率（kW），P Z为液压执行元件输出功率（kW），η为液压系统总效率，它等于液压泵效率ηP、回路效率ηL，液压执行元件效率ηC的乘积，即η=ηPηLηC
2．油箱单位时间散热量计算
Φ′=CrAΔT （8-23）
公式中，Cr 为油箱散热系数（kW/m2·C），取Cr=（15～18）×10-3；A为油箱散热面积（m2），ΔT油液温升（℃）。
3．达到热平衡时的温升
ΔT=Φ/C T A （8-24）
计算所得温升大于允许温升时，可以采取增大油箱散热面积或者增设冷却装置。
第六节绘制工作图和编制技术文件
一、绘制工作图
1．液压系统原理图
应附有液压元件明细表，表中标明各液压元件的型号和压力阀、流量阀的调整值，画出执行元件工作循环图，列出相应电磁铁和压力继电器的工作状态表。
2．液压系统装配图
液压系统装配图包括泵站装配图、集成油路装配图、管路安装图。
3．非标准件的装配图和零件图。
二、编写技术文件
技术文件一般包括液压系统设计计算说明书，液压系统原理图，液压系统工作原理说明和操作使用以及维护说明书，部件目录表，标准件、通用件以及外购汇总表等。
第七节液压CAD技术简介
计算机在液压技术领域的应用已正日益发展，从液压产品的设计、制造、测试和性能仿真，到液压设备的计算机控制等，所涉及的范围越来越大，下面简单介绍一下液压系统计算机辅助设计（液压CAD）
一、液压CAD的内容
目前，液压系统计算机辅助设计主要包括以下几个方面的内容：
（1）液压系统原理图CAD，它包括液压系统的设计、计算和元件的选择，能得出液压系统原理图和元件明细表及各种相关数据。
（2）液压专用件CAD，它包括专用的液压缸、液压阀、集成阀快、油箱等元件和装置的设计计算以及
工作图的绘制。
（3）液压系统安装图CAD，它包括设计和绘制两维或者三维的液压系统管路安装图，编制元件明细表等。
（4）液压系统的性能分析CAD，它包括静态特性分析和动态特性分析与预测。静态特性分析是通过对系统的负载特性、压力损失、系统发热与温升和系统效率的验算，反复修改参数，优化设计；动态性能分析和预测是根据前面设计好的液压系统建立起来的数学模型，进行稳定性分析或动态响应数字仿真，通过数据或图形曲线显示其结果。并可反复修改系统参数，直到获得满意的结果为止。
二、液压CAD系统的组成
采用液压系统计算机辅助设计，应具备相应的硬件和软件，硬件就是拥有一套具有足够储存空间和较强的图形处理与显示输出能力的普通微型计算机。它包括执行运算与图形处理的中央处理器（CPU）和存储器、软盘驱动器、彩色显示器、绘图机等。
软件包括除计算机系统软件（操作系统等）外，还应有专用的液压系统设计软件包——液压CAD。它是在通用绘图工具软件包二次应用开发的基础上构成的。CAD系统的功效在很大程度上取决于软件的水平，目前一般液压CAD软件主要组成如下：
1．图形库
图形库是参考国家标准和国内重要液压元件生产厂家标准，通过对液压原理图、装配图的构图分析，在液压CAD软件系统中，建立一整套完整的图形库支撑软件，以解决液压CAD中对图形输入输出的要求。
图形库中含有各种液压元件的图形符号，常用液压回路块符号、各种通用液压集成块符号、各种通用叠加阀符号、插装阀符号，各类通用液压元件外形图和通用油箱外形图等。
2．数据库
进行液压系统的计算机辅助设计，需要利用数据库技术，将设计时所需要的各种数据、标准以及其他设计资料、信息和中间设计结果等存入数据库中，以供设计人员使用。
数据库中含有各种图形的有关数据（如基点准、所占位置尺寸等），各类通用元件的结构和性能参数，设计计算所需的各种数据等。
3．程序库
程序库中含有各类设计计算公式和完成液压系统CAD各项功能的程序等。
总之，我国液压CAD/CAM的研究与开发虽然起步较晚，但进展很快，随着软件系统的不断开发和完善，CAD在液压技术中的应用必将越来越广泛和深入，在生产设计中发挥越来越大的作用。
第八节液压系统设计计算举例(自学)
液压传动系统设计计算 液压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分,液压传动系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,力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 1.1设计步骤 液压系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，在明确设计要求之后，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，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 6)绘制工作图，编制技术文件。 1.2明确设计要求
设计要求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系统各部分设计之前，必须把设计要求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、总体布局等; 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 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小及其性质; 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6)自动化程序、操作控制方式的要求； 7)对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 制定基本方案和绘制液压系统图 3。1制定基本方案 (1）制定调速方案 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。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，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封空间的容积变化来实现.相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
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
液压传动系统的设计与计算 [原创2006-04-09 12:49:44 ] 发表者: yzc741229 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：
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。
液压传动系统设计与计算 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。 位移循环图图9-1 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，第中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，9-2一种如图
液压系统的设计计算2 题目：一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床，动力滑台的动作顺序为快速趋进工件→Ⅰ工进→Ⅱ工进→加工结束块退→原位停止。滑台移动部件的总重量为5000N ，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200MM ，快进与快退速度相等均为min /5.3m 。Ⅰ工进行程为100mm ，工进速度为min /100~80mm ，轴向工作负载为1400N 。Ⅱ工进行程为0.5mm ，工进速度为min /50~30mm ，轴向工作负载为800N 。工作性能要求运动平稳，试设计动力滑台的液压系统。 解： 一 工况分析 工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1 液压缸的速度、负载循环图见图1
二 液压缸主要参数的确定 采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A 1=2A 2）单杆式液压缸差动联接来达到快 速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。 按最低公进速度验算液压缸尺寸 故能达到所需低速 2 7.163 1005.06.253 min min 2 2cm v Q cm A =?=>= 三 液压缸压力与流量的确定
因为退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3 四液压系统原理图的拟定 (一)选择液压回路 1.调速回路与油压源 前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵 2.快速运动回路 采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现 3.速度换接回路 用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲(二)组成液压系统图（见图2）
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，
叉车液压系统设计
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： 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、课程设计工作日自年 12 月 23 日至年 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。提升油缸经过链条－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，有一对倾斜缸能够使起重架前后倾斜。已知条件：货叉起升速度 V，下降速度最高不超过2V， 1
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。液压缸在停止位置时系统卸荷。 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， .08 [2] 陈奎生．液压与气压传动．武汉：武汉理工大学出版社， .8 [3] 朱福元．液压系统设计简明手册．北京：机械工业出版
液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系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，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 设计步骤 液压系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，在明确设计要求之后，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，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）计算和选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 6）绘制工作图，编制技术文件。 明确设计要求 设计要求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系统各部分设计之前，必须把设计要求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（温度、湿度、振动冲击）、总体布局（及液压传动装置的位置和空间尺寸的要求）等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 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小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、换向定位精度等性能方面的要求； 6）自动化程度、操作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防腐、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 主机的工况分析
通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。 液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 主机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。 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 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。 图为三种类型液压缸的v —t 图，第一种如图中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，最后匀减速运动到终点；第二种，如图中虚线所示，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。 位移循环图速度循环图 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：
10液压传动系统的设 计和计算
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
液压系统设计计算举例 本节介绍某工厂汽缸加工自动线上的一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的设计实例。 已知：该钻孔组合机床主轴箱上有16根主轴，加工14个Φ13.9ｍｍ的孔和两个Φ8.5ｍｍ的孔；刀具为高速钢钻头，工件材料是硬度为240HB 的铸铁件；机床工作部件总重量为G ＝9810N ；快进、快退速度为v 1＝v 3＝7ｍ/min ，快进行程长度为l 1＝100ｍｍ，工进行程长度为l 2＝50ｍｍ，往复运动的加速、减速时间希望不超过0.2s ；液压动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数为f s ＝0.2，动摩擦系数为f d ＝0.1。 要求设计出驱动它的动力滑台的液压系统，以实现“快进→工进→快退→原位停止”的工作循环。下面是该液压系统的具体设计过程，仅供参考。 1．负载分析 1.1工作负载 由切削原理可知，高速钢钻头钻铸铁孔的轴向切削力F ｔ与钻头直径D (mm)、每转进给量ｓ(mm/r)和铸件硬度HB 之间的经验计算式为 6 .08 .0)(5.25HB Ds F t = （9.27） 根据组合机床加工的特点，钻孔时的主轴转速n 和每转进给量s 可选用下列数值： 对φ13.9mm 的孔来说 n 1＝360r/min ，s 1＝0.147mm/r 对φ8.5mm 的孔来说 n 2＝550r/min ，s 2＝0.096mm/r 根据式(9.27)，求得 30468096.05.85.252240147.09.135.25148 .06.08.0=???+????=t F （N ） 1.2惯性负载 5832 .0607 81.99810=??=??=t v g G F m （N ） 1.3阻力负载 静摩擦阻力 196298102.0=?=fs F （N ） 动摩擦阻力 98198101.0=?=fd F （N ） 液压缸的机械效率取ηm = 0.9，由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表9.5所示。 表9.5 液压缸在各工作阶段的负载值
液压系统设计方法 液压系统是液压机械的一个组成部分，液压系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，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 液压系统的设计步骤 液压系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，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 ⑴确定液压执行元件的形式； ⑵进行工况分析，确定系统的主要参数； ⑶制定基本方案，拟定液压系统原理图； ⑷选择液压元件； ⑸液压系统的性能验算： ⑹绘制工作图，编制技术文件。 1.明确设计要求 设计要求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系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 ⑴主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； ⑵液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； ⑶液压驱动机构的运动形式，运动速度； ⑷各动作机构的载荷大小及其性质； ⑸对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； ⑹自动化程度、操作控制方式的要求； ⑺对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； ⑻对效率、成本等方面的要求。 2.进行工况分析、确定液压系统的主要参数 通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为
确定系统及各执行元件的参数提供依据。 液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 2.1载荷的组成和计算 2.1.1液压缸的载荷组成与计算 图1表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数已标注在图上，其中F W是作用在活塞杆上的外部载荷。F m是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。 作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷F g，导轨的摩擦力F f和由于速度变化而产生的惯性力F a。 ⑴工作载荷F g 常见的工作载荷有作用于活塞杆轴线上的 重力、切削力、挤压力等。这些作用力的方向 如与活塞运动方向相同为负，相反为正。 ⑵导轨摩擦载荷F f 对于平导轨 F f＝μ（G＋F N） 对于V型导轨 F f＝μ（G＋F N）/sin（α/2） 式中G——运动部件所受的重力（N）； F N——外载荷作用于导轨上的 正压力（N）； μ——摩擦系数，见表2—1； α——V型导轨的夹角，一般为90°。表2—1摩擦系数μ
目录 一液压课程设计任务书 ........................................... 错误！未定义书签。二液压系统的设计与计算 . (2) 1．进行工况分析 (3) 2．绘制液压缸的负载图和速度图 (4) 三拟订液压系统原理图 (4) 四确定执行元件主要参数 (6) 1．工作压力的确定 (6) 2．确定液压缸的内径D和活塞竿直径d (7) 3．计算液压泵的流量 (7) 4.确定夹紧缸的内径和活塞杆直径 (8) 5．计算液压泵的压力 (8) 6．选用液压泵规格和型号 (9) 7．确定电动机功率及型号 (9) 8.液压元件及辅助元件的选择 (10) 9．油箱容量的确定 (10) 五验算液压系统性能 ................................................... 错误！未定义书签。 1．回路压力损失验算............................................... 错误！未定义书签。 2．液压系统的温升验算........................................... 错误！未定义书签。六课程设计简单小结.. (16) 七参考书目.................................................................... 错误！未定义书签。
一、课程设计题目与设计要求 某厂设计一台钻镗专用机床，要求孔德加工进度有IT6,。要求该机床液压系统要完成的工作循环是：工件定位、夹紧——动力头快进——工进——终点停留——动力头快退——工件松开、拔销。该机床运动部件的重量为30000N，快进、快退速度为6m/min，工进的速度为20~120mm/min可无极调速，工作台的最大行程为400mm，其中工进的总行程为150mm，工进时的最大轴向切削力为20000N，工作台的导轨采用平导轨支撑方式；夹紧缸和拔销缸的行程都为25mm，夹紧力在12000~8000之间可调，夹紧时间不大于1秒钟。 依据上述题目完成下列设计任务： （1）完成该液压系统的工况分析、系统计算并最终完成该液压系统工作原理图的设计工作； （2）根据已完成的液压系统工作原理图选择标准液压元件； （3）对上述液压系统中的进给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非标准零件进 行零件图的设计； 二、液压系统的设计与计算 1、进行工况分析 液压缸负载主要包括：切削阻力，惯性阻力，摩擦阻力。 （1）、定位液压缸： 设其工作压力位R=200N
液压系统的设计步骤和内容 液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、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。 液压系统的设计步骤大体如下： 1、液压系统的工况分析 在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细的分析，一般要考虑下面几个问题。 1)确定该机器由哪些运动需要液压传动来完成。 2）确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环。 3)确定液压系统的主要工作性能。例如:执行元件的运动速度、调速范围、最大行程 以及对运动平稳性要求等。 4)确定各执行元件所承受的负载及其变化范围。 2、拟定液压系统原理图 拟定液压系统原理图一般要考虑以下几个问题。 1) 采用何种型式的执行机构。 2）确定调速方案和速度换接方法。 3）如何完成执行机构的自动循环和顺序动作。 4) 系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求。 5) 压力测量点的合理选择。 根据上述要求选择基本回路，然后将各基本回路组合成液压系统。当液压系统中有多个执行部件时，要注意到它们相互间的联系和影响，有时要采用防干扰回路。 在液压系统原理图中，应该附有运动部件的动作循环图和电磁铁动作顺序表。 3、液压系统的计算和选择液压元件 液压系统计算的目的是确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理选择液压元件和设计非标准元件。具体计算步骤如下： 1)计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量。 2计算液压泵的工作压力、流量和传动功率。 3)选择液压泵和电动机的类型和规格。 4)选择阀类元件和辅助元件的类型和规格。 4、对液压系统进行验算 必要时，对液压系统的压力损失和发热温升要进行验算，但是经过生产实践考验过的同类型设备可供类比参考，或有可靠的试验结果，那末也可以不再进行验算。 5、绘制正式工作图和编制技术文件
1. 工况分析 本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件的质量为150Kg 。 1．工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：F t =mg=10,000kg ×10N/kg=100,000N 2. 摩擦负载 静摩擦阻力： F fs =0.2×150×10=300N 动摩擦阻力： F fd =0.1×150×10=150N 3. 惯性负载 0.3 ()5007500.2 n v F m N t ?==?=? 60.5100.02412000b F N =??= 自重： G=mg=1500N 4. 液压缸在各工作阶段的负载值： 其中：0.9m η= m η——液压缸的机械效率，一般取m η=0.9-0.97。 工况 负载组成 推力 F/m η 启动 8080b fs F F F G N =+-= 8977.8N 加速 8340b fd m F F F F G N =++-= 9266.7N 快进 7590b fd F F F G N =+-= 8433.3N 工进 1477590fd t b F F F F G N =++-= 1641766.67N 快退 5390fd b F G F F N =++= 5988.9N 2.3负载图和速度图的绘制： 负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：
三液压机液压系统原理图设计 3．1 自动补油的保压回路设计 考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。 自动补油的保压回路系统图的工作原理： 按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。 3．2 释压回路设计： 释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。 根据设计很实际的生产需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀6的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀6的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀5回到中位，电磁换向阀10接通。液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位（液压泵卸荷）时通过节流阀9、换向阀10回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用M型，并且配有其它的元件。 机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处
第9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。 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，
液压缸的设计计算 作为液压系统的执行元件，液压缸将液压能转化为机械能去驱动主机的工作机构做功。由于液压缸使用场合与条件的千差万别，除了从现有标准产品系列选型外，往往需要根据具体使用场合自行进行设计。 3.1设计内容 液压缸的设计是整个液压系统设计中的一部分，它通常是在对整个系统进行工况分析所后进行的。其设计内容为确定各组成部分（缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、排气装置等）的结构形式、尺寸、材料及相关技术要求等，并全部通过所绘制的液压缸装配图和非标准零件工作图反映这些内容。 3.2液压缸的类型及安装方式选择 液压缸的输入是液体的流量和压力，输出的是力和直线速速，液压缸的结构简单，工作可靠性好，被广泛地应用于工业生产各个部门。为了满足各种不同类型机械的各种要求，液压缸具有多种不同的类型。液压缸可广泛的分为通用型结构和专用型结构。而通用型结构液压缸有三种典型结构形式： （1）拉杆型液压缸 前、后端盖与缸筒用四根（方形端盖）或六根（圆形端盖）拉杆来连接，前、后端盖为正方形、长方形或圆形。缸筒可选用钢管厂提供的高精度冷拔管，按行程长度所相应的尺寸切割形成，一般内表面不需加工（或只需作精加工）即能达到使用要求。前、后端盖和活塞等主要零件均为通用件。因此，拉杆型液压缸结构简单、拆装简便、零件通用化程度较高、制造成本较低、适于批量生产。但是，受到行程长度、缸筒内径和额定压力的限制。如果行程长度过长时，拉杆长度就相应偏长，组装时容易偏歪引起缸筒端部泄漏；如缸筒内径过大和额定压力偏高时，因拉杆材料强度的要求，选取大直径拉杆，但径向尺寸不允许拉杆直径过大。（2）焊接型液压缸 缸筒与后端盖为焊接连接，缸筒与前端盖连接有内螺纹、内卡环、外螺纹、外卡环、法兰、钢丝挡圈等多种形式。 焊接型液压缸的特点是外形尺寸较小，能承受一定的冲击负载和严酷的外界条件。但由于受到前端盖与缸筒用螺纹、卡环或钢丝挡圈等连接强度的制约缸筒内径不能太大和额定压力不能太高。 P?25Mpa、缸筒内径焊接型液压缸通常额定压力，在活塞杆和缸mm320?D n筒的加工条件许可下，允许最大行程。m15?10?S． （3）法兰型液压缸 缸筒与前、后端盖均为法兰连接，而法兰与缸筒有整体、焊接、螺纹等连接方式。法兰型液压缸的特点是额定压力较高，缸筒内径大，外形尺寸大。适用于较严酷的冲击负载和外界工作条件，又称重载型液压缸。 P?35Mpa、缸筒内径法兰型液压缸通常额定压力，在活塞杆和缸mm320D?n筒的加工条件许可下，允许最大行程。m?8S由此可知，我们设计的液压升降平台车的液压缸应选择（2）焊接型液压缸比较合适。当然对缸筒的连接还需根据具体
液压系统的设计步骤与设计要求
液压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系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，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 1.1 设计步骤 液压系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，在明确设计要求之后， 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，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 6）绘制工作图，编制技术文件。 1.2 明确设计要求 设计要求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系统各部分设计之前，必须把设 计要求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、总体布局等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 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小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、操作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。
制定基本方案和绘制液压系统图 3.1制定基本方案 （1）制定调速方案 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。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，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封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有 负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个 封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容