第一章概述一、液压传动课程设计的目的和进行方式1.目的液压传动课程设计是液压传动与控制技术课程的最后—个重要的教学环节，是机械、机电及相关专业继机械零件课程设计后学生进行的又一次较全面的工程设计训练。
其基本目的是：（1）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；（2）学习液压传动系统设计计算的—般方法，了解和掌握常用液压元件设计和选型的过程及进行的方式；（3）进行工程设计基本技能训练，学会运用设计资料、手册、标准和规范；（4）巩固所学的液压传动知识。
2.进行方式液压传动课程设计是在教师指导下进行的。
学生一人—题，独立完成。
在设计过程中，应在理解设计要求的基础上，按照设计步骤分步进行。
设计的全部内容完成后，经指导教师初审合格，方可参加设计答辩。
二、设计课题及设计任务1.设计课题课程设计课题由指导教师选定，也可通过学生在实习中由生产现场直接给出，真题真做。
每个学生采用不同的设计课题或同一课题不同的设计参数。
参考课题见附录A。
2.设计任务（1）绘制执行机构负载、速度循环图；（2）绘制执行机构压力、流量、功率循环图；（3）绘制液压系统图；（4）选择液压元件，列出液压元件型号、规格明细表；（5）设计执行元件、绘制装配图；（6）编制设计计算说明书。
三、设计的基本步骤液压传动系统的功用是实现主机所要求的工作循环，保证主机的性能要求。
对于不同的设计内容，设计的步骤也多有差异，各部分的设计有时还要交替进行。
但就一般而言，液压传动系统的课程设计大体按以下几个步骤进行。
1.设计准备认真学习液压传动课程设计指导书，研究设计课题，明确设计要求、条件、内容和步骤；通过参观实物或模型以及阅读有关资料，了解设计对象；复习课程有关内容，熟悉液压元件的基本原理、基本性能和主要参数，熟悉基本德液压回路；准备好设计需要的资料和用具；拟定设计计划等。
2.执行元件的设计计算对执行元件进行负载和运动分析，确定执行元件的流量、压力等主要性能参致，并以此作为选择或设计执行元件的依据。
3.拟定液压系统原理图根据主机的结构、执行元件的布置。
确定液压系统的型式、基本回路、控制方式，草拟液压系统的方案。
4.液压元件的选择与设计根据已草拟的液压系统原理图，已初步确定的系统调定压力、流量和液流速度，选择各种液压元件；对所需的非标准液压元件进行结构设计并按要求绘制相应的图样；选择液压油的类型。
5.液压系统验算进行液压系统压力损失、液压冲击、热平衡验算。
6.绘制正式的液压系统图和装配图7.整理和编写设计计算说明书8.答辩四、设计计算中应注意的几个问题液压传动课程设计与其他工程设计一样，设计者首先应把大胆创新的精神与严肃、严格、严谨的科学作风紧密结合起来，以科学、求实的态度去把握设计中的每一个环节。
在设计中，应遵循工程设计的基本原则。
1.满足生产要求即达到设计课题所提出的各项性能指标。
这要求在设计之前充分了解所设计的主机的工作循环、受力情况、动作特点和性能要求，正确选择或设计每—个液压元件，正确确定液压系统方案。
为保证工作的稳定性和可靠性，在确定主要参数和选择设计液压元件使，应充分考虑系统的工作环境和各种突发事件，留有余地，使整个系统能在预定的寿命期间可靠地工作。
2.满足经济性要求即在满足生产要求的前提下，所设计的液压压系统要求在设计制造上成本低；在使用上效率高、适用范围大、油液消耗少、操作方便、维护费用低廉。
要满足经济性要求，应力求液压系统简单、适用，避免出现多余油路；除课程设计要求进行的非标准件设计外，液压元件尽量选择系列化、标准化、通用化产品；应采用可靠的密封装置，防止漏油，提高效率。
3.满足劳动保护要求劳动保护是工程设计特别重视的问题。
所设计的液压系统应从技术安全角度、从最大劂限度地减少工人操作时的体力和脑力消耗的角度，从改善操作者的工作环境角度，加以综合考虑。
课程设计既要遵循工程设计的基本原刚，还要达到课程设计学习和锻炼，提高设计技能的目的。
在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研的学习精神，要善于掌握和使用各种资料，正确使用标准和规范，反对不求甚解、照抄照搬，敷衍塞责、容忍错误的作法。
第二章 执行元件运动与负载分析对执行元件运动与负载进行分析，就是要找出各个执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律。
通常是计算出—个工作循环内各阶段的速度和负载值，并作出执行元件速度和负载随位移（或时间）变化的曲线图（称为速度循环图和负载循环图)，或以列表的形式表示出在—个循环阶段负载和速度的值，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。
一、运动分析与速度循环图1.运动分析运动分析是对液压系统—个工作循环中各阶段的运动速度变化情况进行定性分析。
如常见的机床动力滑台液压缸，在—个工作循环中有快进—工进—快退—停止四个阶段，其定性工作循环图如图2-1所示。
图2-1 滑台工作循环图 图2-2 滑台速度循环图2.速度循环图速度循环图是要表示在一个工作循环内各个阶段运动速度随位移变化的情况，在知道执行机构各段的运动速度和总行程及相关参数后（这些参数一般在设计任务书中给出），各段行程可由运动学公式定量计算得到。
图2-2为滑台速度循环图。
图中名段的行程由下式计算。
启动行程： 11121t v S ⋅=（2-1） 减速行程： 3213)(21t v v S ⋅-= （2-2）制动行程： 52521t v S ⋅= （2-3）快进行程： 54312S S S S S S ----= （2-4） 反向启动行程： 63621t v S ⋅=（2-5）反向制动行程： 83821t v S ⋅=（3-6） 快退行程： 867S S S S --= （2-7） 式中，S 1、S 2、S 3、S 4、S 5、S 6、S 7、S 8——分别为启动、快进、减速、工进、制动、反向启动、快退、反向制动行程，m ；S ——总行程，m ；v l 、v 2，v 3——分别为快进、工进、快退速度，m ／s ；t 1、t 3、t 5、t 6、t 8——分别为启动、减速，制动、反向启动、反向制动时间，s 。
计算中，启动、制动和速度转换时间若无特殊要求可取0.01～0.5s ，轻载低速时取小值。
同样，也可由下列公式计算出快速，工进，快退的时间： 122v S t =（2-8） 244v S t =（2-9） 377v S t =（2-10） 式中，t 2、t 4、t 7——分别为快进、工进、快退的时间，s 。
二、负载分析与负载循环图负载分析就是要研究执行机构在工作过程中的受力情况，也就是液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸负载分析在一般情况下，液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载Fw 、导轨摩擦负载Ff 、惯性负载Fa 、重力负载Fg 、密封负载Fs 和背压负载Fb 。
b s g a f w F F F F F F F +++++= （2-11)式中，F ——总负载，N 。
1）工作负载F w 不同的工作机构有不同的工作负载。
对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载；对于液压机来说，工件的压制阻力即为工作负载。
工作负载F w 与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。
工作负载既可以为恒定值，也可以为变值。
其大小要根据具体情况加以计算，有时还要由样机实测确定。
进行课程设计时，该参数出设计任务书给出。
2）导轨摩擦负载F f 导轨摩擦负载与运动部件的导轨形式、放置位置与运动状态有关。
各种形式导轨的摩擦负载可查阅有关手册。
机床上常用平导轨和V 形导轨支承运动部件。
当导轨水平放置时，摩擦负载的计算公式为：平导轨 )(N f F G f F += Ff_-f(G+FN) （2-12) V 型导轨 2sinαN f F G f F +⋅= （2-13)式中，G ——运动部件重力，N ；F N ——垂直于导孰的工作负载，N ； α——导轨面的夹角，一般 α=90º； f ——摩擦系数，其值参考表2-1。
表2-1 导轨摩擦系数3）惯性负载Fa 惯性负载是运动部件载启动加速或制动减速运动时，速度发生变化时产生的惯性力，其值由牛顿第二定律求出。
tv g G F a ∆∆⋅=（2-14） 式中：△v ——运动部件速度变化值，m ／s ； g ——重力加速度，g=9.8l m ／s 2；△t ——速度转换时间，s 。
可取△t=0.01~0.5s ，轻载低速时取小值。
行走机械可取2/5.1~5.0s m tv=∆∆。
启动加速时，惯性力方向与液压缸运动方向相反，惯性负载取正值，减速制动时惯性力方向与液压缸运动方向相同，惯性负载取负值；恒速时，惯性负载为零。
4）重力负载Fg 垂直或倾斜放置的运动部件，在没有平衡的情况下，其自重也成为一种负载。
倾斜放置时，只计算重力在运动方向上的分力。
液压缸上行时重力取正值，反之取负值。
5）密封负载Fs 密封装置产生的摩擦阻力负载大小与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液工作压力有关，计算公式可参阅有关手册。
在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，Fs 无法计算，—般用机械效率m 加以考虑，常取 m=0.9~0.95。
6）背压负载Fb 当回油存在背压时，就有回油负载。
在液压系统方案及液压缸结构尚未确定之前，Fb 无法计算，在负载计算时可暂不考虑，待以后实际尺寸和背压确定之后再进行验算。
液压缸在一个工作循环中—般情况要经历四种负载工况，名个工况的总负载可按下列式子计算：启动加速阶段： m g a f F F F F η/)(++= （2-15） 快速阶段： m g f F F F η/)(±= （2-16） 工进阶段： m g w f F F F F η/)(±±= （2-17） 制动减速阶段： m g a w f F F F F F η/)(±-±= （2-18） 快速后退阶段及后退的启动和制动阶段的总负载也可按此类推。
2.液压马达负载分析液压马达在工作中需要克服的阻力矩M 有工作阻力矩Mw 、摩擦阻力矩Mf 、回油阻力矩Mb 和惯性阻力矩Ma ，即a b f w M M M M M +++= （2-19）1）工作阻力矩Mw 由工作机构的载荷决定。
对不同的工作机构，工作阻力矩应根据实际工作状况进行计算。
课程设计中，该参数由设计任务书给出。
2）摩擦阻力矩Mf 这里包括了液压马达内部装置引起的摩擦阻力矩和外部机构中的机械摩擦引起的摩擦阻力矩两部分，可分别用液压马达的机械效率和传动效率考虑，其值可参考有关液压传动设计手册。
3）回油阻力矩Mb 由回油背压大小及马达结构决定。
在系统方案及马达结构确定之前，可暂设该项为零。
