湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院学院（系、部） 2015 ~ 2016 学年第一学期
课程名称液压传动指导教师陈义庄职称教授
学生姓名 xx 专业班级 xx 学号 xx
题目组合机床切削的液压系统
成绩起止日期2015年 12 月 22 日～2015年12 月 30日
目录清单
《液压与气压传动》课程设计
设计说明书
题目名称：组合机床切削的液压系统
学院（部）：机械工程学院
专业：机械工程
学生姓名：xx
班级：xx学号xx
指导教师姓名：xx
目录
0.设计任务书 (2)
1.设计要求及工况分析 (3)
2.主要参数的确定 (6)
3.液压系统图的拟定 (9)
4.液压元件的计算与选择 (10)
5.液压系统的性能验算 (13)
6. 参考资料 (15)
7.设计总结 (16)
课程设计任务书
2015 —2016学年第 1学期
机械工程学院（系、部）机械工程专业xx班级
课程名称：液压与气压传动
设计题目：组合机床切削的液压系统
完成期限：自 2015年 12 月 22 日至 2015 年 12月 30 日共 1 周
指导教师： xx 2015 年12 月 10 日
系（教研室）主任： 2015 年12 月 10 日
1. 设计要求及工况分析
1.1设计要求
要求设计的机床动力滑台液压系统实现的工作循环是“快进→工进→快退→停止”。主要性能参数与性能要求如下：最大切削力F=30000N ，移动部件总重量G ＝3000N ；行程长度400mm （工进和快进行程均为200mm ），快进、快退的速度均为4m/min ，工作台的工进速度可调（50~1000）mm/min ；启动、减速、制动时间△t=0.5s;该动力滑台采用水平放置的平导轨。静摩擦系数fs ＝0.2；动摩擦系数fd ＝0.1；液压系统中的执行元件是液压缸。
1.2负载与运动分析
（1）工作负载 由设计要求可知最大工作的负载F=30000N （2）惯性负载
F m =(
G g )(∆v ∆t )=(30009.8)(4
60∗0.5
)=40.82≈41N
(3)摩擦负载 因为采用的动力滑台式是水平导轨，因此作用在上面的正
压力N=G=3000N 。
静摩擦阻力 F fs =f s ∙N =0.2∗3000=600N 动摩擦阻力 F fd =f d ∙N =0.1∗3000=300N
取液压缸的机械效率ηm =0.90，得出的液压缸在各工作阶段的负载如表1.2.1
根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图1.2.1（另附）所示的推力循环图F-l 。速度图中，快进、快退v 1=v 3=4m/min ，快进行程l 1=200mm ，工进行程长度l 2=200mm ，快退l 3=l 1+l 2=400mm ，工进速度取可调最小（大）速度v 2=50（1000）mm/min
2. 主要参数的确定
2.1初选液压缸工作压力
所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不高，参考《液压与气压传动》中的表9-2和9-3初选液压缸的工作压力p 1=4MPa 。
2.2计算液压缸的主要尺寸
鉴于动力滑台要求快进、快退的速度相等，液压缸可选用单杆式的并在快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔的工作面A 1积应该是有杆腔A 2的两倍，即活塞外径d 与液压缸的内径D 有d=√2
2D 的关系。
在切削加工时，液压缸回油路上必须有背压P 2，以防止切削完毕后因负载 变小而濡染往前冲。可取P 2=0.8MPa 。快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降∆p 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取∆p 约为0.5MPa 。快退时回油腔有背压，这时P 2也可按0，5MPa 估算。
由工进时的推力计算液压缸的面积
F ηm ⁄=A 1p 1−A 2p 2=A 1p 1− (A 12⁄)p 2 A 1=(F ηm )(p 1−p 22)=33667(4−0.8
2
)=⁄⁄0.0094m 2=94cm 2
D =√4A 1π⁄=10.94cm
d=0.707D=7.73cm
当按GB 2348-1980将这些直径圆整成接近标准值得D=11cm ，d=8cm 。由此求得液压缸两腔的实际有效面积A 1=πD 24⁄=95.03cm 2，A 2=
π(D 2−d 2)4⁄=44.77cm 2。经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。
根据上述D 和d 的值，可以估算液压缸在不同阶段的压力、流量和功率，如
表2.2.1。并据此画出如图2.2.1所示的液压缸工况图（
另附），其中红笔所画、黑笔所画和铅笔所画线分别表示P、q、p。
3. 液压系统图的拟定
3.1选择基本回路
(1)选择调速回路 由图2.2.1中的曲线得知，这台机床液压系统的功率小，滑台的速度低，工作负载变化小，采用进口节流阀的调速形式，为了防止切削时滑台突然前冲的现象，回油路上应设置背压阀。
由图2.2.1可知，液压缸交替地要求油泵提供低压大流量和高压小流量的液压油。最大流量和最小流量之比约为42，而快进、快退所需要的时间t 1和工进时间t 2分别为
t 1=(l 1v 1⁄)+(l 3v 3⁄)=9(s) t 2=l 2v 2=(12~240)(s)⁄
即t 2t 1≈（1~27）⁄。因此，为了提高效率、节省能量，选用如图3.1.1所示（另附）的双联式叶片泵。
(2)选择快速运动和换向回路 快进回路选用差动连接，选用如图3.1.2所示（另附）的形式。回油腔采用单向阀来实现差动链接。
(3)选择速度换接回路 滑台快进到工件时，输入液压缸的流量由20.096L/min 下降到0.48（9.5）L/min ，滑台速度变化很大，所以选用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击，初步如图3.1.3所示（另附）。
(4)选择调压回路和卸荷回路 液压系统调压可由双联叶片泵实现，卸荷可通过中卫机能解决。
3.2组成液压系统
方案一：将上面选出的液压基本回路组合，可得初步的液压基本回来，如
