机电工程学院
《液压与气压传动课程设计》
说明书
课题名称：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统
学生姓名：沈汝男学号：20100610143 专业：机械制造及其自动化班级：10机制一班成绩：指导教师签字：
2013年6月26日
目录
一、液压系统的题目及其设计要求 (3)
二、工况分析 (4)
2.1负载分析 (4)
2.2运动分析 (6)
三、液压系统的参数设计 (7)
3.1液压缸的计算 (7)
3.2液压系统图的确定 (9)
四、液压元件的选择 (11)
4.1液压泵的参数计算 (11)
4.2电动机的选择 (12)
4.3液压阀及过滤器的选择 (13)
4.4油管的选择 (14)
五、液压系统性能的验算 (14)
5.1压力损失的验算及泵压力的调整 (14)
5.2液压系统的发热和温升验算 (17)
六、设计总结 (18)
七、参考文献 (19)
设计内容计算说明结论
一、液压系统的题目及其设计要求
设计题目：
设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要
求完成工件的定位与夹紧，所需夹紧力不得超过6000N。
该系统工作循环为：快进——工进——快退——停止。
机床工作部件总质量m＝900kg,机床快进快退速度约为
5.5 m／min，工进速度可在30～120mm／min范围内无
级调速, 快进行程为200mm，工进行程为50mm，最大
切削力为29.5kN，运动部件总重量为15 kN，加速（减
速）时间为0.1s，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，•动
摩擦系数为0.1。
题目5 切削力工作部
快进速度滑台最大行程
件总重
29500N 900kg 5.5m/min 400mm
设计要求：
1.液压系统的工况分析时，要作出负载循环图和速
度循环图；
2.拟订液压系统原理图，采用合理的执行机构，确
定正确的调速方案和速度换接方法，完善系统的调压、
卸荷及执行元件的换向和安全互锁等要求；
3.正确计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流
量；正确计算液压泵的工作压力、流量和传动功率；合理选择液压泵和电动机的类型和规格；合理选择阀类元件和辅助元件的规格；
4.采用AutoCAD 绘图，图纸应符合国家标准。液压系统原理图中应附有液压元件明细表、各执行元件的动作顺序工作循环图和电器元件动作顺序表；
5、编写液压课程设计说明书。
二、工况分析
2.1负载分析:
负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。 （1）工作负载F W
工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即:
N F 29500t = （2）阻力负载f F
阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为f F ，则 静摩擦阻力 N F fs 3000150002.0=⨯= 动摩擦阻力 N F fd 1500150001.0=⨯= （3）惯性负载
最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速
度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为0.1s ，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5.5m/min ，因此惯性负载可表示为 N N t v F 06.14031
.0605.58.915000m m =⨯⨯=∆∆⨯
= 如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率m η=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载
力和液压缸所需推力情况，如表1所示。
表1 液压缸总运动阶段负载表（单位：N ）
运动阶段 计算公式 总机械负载F/N
起动 F=fs F /m η 3333.3 加速 F=(fd F +m F )/m η 3225.6 快进 F=fd F /m η 1666.7 工进 F=（t F +fd F ）/m η 34444.4 快退
F=fd F /m η
1666.7
根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载循环图2.1
N F / 34444.4
3225.6
3333.3 1666.7
0 100 200 250 mm l / 1666.7
图2.1负载循环图
2.2速度分析 :
根据负载计算结果和已知的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图2.2（a ）所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度m/min 5.531==v v 、快进行程L1=200mm 、工进行程L2=50mm 、快退行程L3=250mm ，工进速度mm/min 502=v 。
快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。
快进 s v L t 2606102003
1
11=⨯==
- 工进 s v L t 606005.010503
2
22=⨯==
- 快退 s s v l t 5.260
6102503
3
31=⨯=
=- 根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制速度循环图2.2（b ）。
快进
工进
停止 快退 图2.2（a ）工作循环图
