项目九 液压传动系统的设计与计算

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1、项目九液压传动系统的设计与计算课题一液压系统的设计步骤和设计计算课题二工况分析和确定执行元件主要参数课题三拟定液压系统原理图课题四选择液压元件并确定安装连接形式课题五液压系统主要性能的验算课题六绘制工作图和编制技术文件课题七液压系统设计计算举例课题一液压系统的设计步骤和设计计算一、液压系统的设计步骤液压系统的设计与是整机设计的一部分，主要采用的方法是传统的经验法。其设计与整机设计联系紧密，必须同时进行。液压系统设计步骤的一般流程见图9-1。二、液压系统的设计要求液压系统的设计依据就是液压系统设计任务书中规定的各项要求，具

2、体有以下几个方面：1）液压系统的动作和性能要求。例如：运动方式、行程和速度范围、负载条件、运动平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或互锁要求以及工作可靠性等。下一页返回课题一液压系统的设计步骤和设计计算2）液压系统的工作环境要求例如：环境温度、湿度、外界情况以及安装空间等。3）其它方面的要求例如：液压装置的重量、外观造型、外观尺寸及经济性等。上一页返回课题二工况分析和确定执行元件主要参数一、运动分析运动分析即对液压执行件一个工作循环中各阶段的运动速度变化情况进行分析，并画出速度循环图。图9-2为某机床动力滑台的运动分

3、析图。其中，图9-2a为滑台工作循环图，它是一个示意图，用来对液压系统的运动进行定性分析；图9-2b为滑台的速度一位移曲线图，通常称为速度循环图。它表明了滑台在二个工作循环内各阶段运动速度的大小及变化情况。二、负载分析把执行元件工作的各个阶段所需克服的负载，用负载一位移曲线表示，称为负载循环图。绘制负载循环图时，应先分析计算执行元件的受力情况。图9-3为液压负载分析简图。液压缸的实际总负载F可用下式计算：F=Fw+Ff+Fb+Fs+Fi(9-1)下一页返回课题二工况分析和确定执行元件主要参数（二）外摩擦阻力Ff指液压缸驱

4、动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，它与运动部件的导轨形式、放置情况和运动状态有关。各种形式的导轨摩擦阻力计算公式可查阅有关手册。（三）液压缸回油阻力Fb,如果回油时存在背压，就有回油阻力。但在液压系统方案以及液压缸结构尚未确定之前；回油阻力是无法确定的，所以在液压缸工况分析时，先假定回油阻力Fb为零。在验算液压系统的主要技术性能时，再按液压缸的实际尺寸和背压计算。（四）密封摩擦阻力FS液压缸密封装置产生的摩擦阻力的计算比较繁琐，通常可取Fs=（0.05～0.1)F。下一页上一页返回课题二工况分析和确定执行元件主要参数（五）

5、惯性负载Fi惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可按牛顿第二定律计算。在加速时取＋Fi；减速时取－Fi；恒速时取只Fi=0用公式（9-1）计算出工作循环中各阶段的工作负载后，便可以绘出液压缸工作负载循环图，如图9-4所示。为使图示直观简单，可将各阶段的负载线按其段内的最大负载等值绘出，以便分析。下一页上一页返回课题二工况分析和确定执行元件主要参数三、液压缸主要参数的确定在工况分析过程中，初步确定的液压缸主要参数是指液压缸活塞直径D和活塞杆直径d。关于这一部分内容，在第四章已经介绍过了。但由于计算出来的液

6、压缸工作面积与液压缸推力和运动速度都有关，因此主机若有最低速度要求时，还需进行速度方面的验算，即下一页上一页返回课题二工况分析和确定执行元件主要参数四、绘制执行元件工况图液压缸尺寸确定之后，就可根据液压缸的速度循环图和负载循环图，算出液压缸在工作循环中不同阶段的工作压力、流量和功率，绘制液压缸的工况图，工况图则包括压力循环图（p-s图）、流量循环图（q-s图）和功率循环图（P-s图）。也可将三个图合在一起绘制，如图9-5所示。上一页返回课题三拟定液压系统原理图液压系统原理图是用图形符号表示的液压系统油路结构图，它应体现设

7、计任务书中提出的性能要求，因此拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中的重要一步。其具体内容为：1)确定油路类型。结构简单的液压系统或采用节流调速的液压系统，一般采用开式油路；容积调速系统或要求效率较高的系统，多采用闭式油路。2）选择液压回路。油路类型确定后，可根据工况图和系统的设计要求来选择液压回路。选择工作应从对主机主要性能起决定性作用的回路开始（例如：组合机床液压系统首选调速回路；磨床液压系统首选选择换向回路；压力机液压系统首选选择调压回路；注塑机液压系统首选选择多缸顺序回路等），然后再考虑其它液压回路。下一页返回课题

8、三拟定液压系统原理图3）确定控制方式。控制方式主要根据主机的要求确定，如果要求系统按一定顺序自动循环，可使用行程控制或压力控制。采用行程阀控制可使动作可靠。若采用电液比例控制、可编程控制器控制和微机控制，可简化油路，改善系统的工作性能，而且使系统具有较大的柔性和通用性。4）组成液压系统。把选择出来的各种