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1、前言机械制造业是国民经济的基础产业，它的发展直接影响到国民经济各部门的发展，也影响到国生和国防的加强。因此，各国都把机械制造业的发展放到首要位置。其中装备制造业是国民经济的脊梁，它的各项经济指标占全国工业的比重高达四分之一至五分之一；是高技术的载体及转化为生产力的桥梁和通道，20世纪兴起的信息技术、核技术、空间技术等，无一不是装备制造业创造出来的；是产业升级的手段，生产工作母机、提供重大装备；是外贸出口的主力，占全国外贸出口的36%以上；是国家安全的重要保障，在高技术和数字化战争时代，装备制造业还是国家的战略产业，它是实现工业化的必备条件，是衡量一个国家国际竞争力的重要标志，是决定我国在国际分
2、工中地位的关键因素。机床是机械加工中的主要加工设备，在生产实践中有着重要的作用，它的加工精度、加工效率都直接反映着加工的水平。全套图纸，加153893706随着磨削技术的发展，磨床在加工机床中的比例越来越大。据1997年欧洲机床展览会（EMO）的调查数据表明，25%的企业认为磨削是他们应用的最为主要的加工技术，车削只占23%，钻削占22%，其它的占8%；而磨床在企业中占机床的比重高达42%，车床占23%，钻床占14%。我国从19491998年，开发生产的通用机床有1800多种，专用机床有几百种，磨床的拥有量占金属切削机床总拥有量的13%左右。可见，磨床及磨削技术在机械制造业中占有极其重要的位置
3、。它作为金属切削行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度和表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要。尤其是在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航天航空等行业，磨床正发挥着越来越大的作用。“十一五”期间，经过调整和整合期后的磨床行业，将会迎来新一轮的发展期。第一部分 第一章 绪论头架是外圆类磨床的主要部件，它的动态性能对磨床的性能有着重要的影响。头架的作用是支撑工件和传递动力，即使工件转动。其中主轴又是它的主要零件，主轴的精度高低对于整机的几何精度和工作精度有着直接的影响。诸如：头架和尾架主轴中心线的连线和头架主轴中心线对工作台移动的平行度误差，将影响工件中心孔与主轴顶尖的接触
4、情况并导致工件产生圆度差和母线不平行；头架主轴回转时的轴向窜动及径向跳动也将对采用卡盘装夹磨削产生不良的影响。 第二章 头架总体方案设计头架由壳体、头架主轴及其轴承、传动装置、底座等部分组成（见图1）头架主轴支撑在四个D级精度的角接触球轴承上，通过修磨隔套，并用轴承盖压紧轴承后，轴承内外圈将产生一定的轴向定位，使轴承实现预紧，以提高主轴部件的刚度和旋转精度。双速电机经过三级塔轮变速机构和两组带轮带动工件的转动，可以得到六种转速。带的张紧分别靠转动偏心套和移动电机座来实现。主轴上的带轮采用卸荷结构，以减少主轴的变形弯曲。根据不同的加工需要，头架主轴可有三种不同的工作方式：1.工件支撑在前后顶尖上
5、磨削 磨削前拧紧螺杆顶紧摩擦环，使头架主轴和顶尖固定不能转动。工件则由与带轮相连接的拨盘上的拨杆，通过夹头带动旋转，实现圆周进给运动。由于磨削时顶尖固定不动，所以可避免因顶尖的旋转而影响磨削精度。2.用三爪自定心或死爪单动卡盘夹持工件磨削 磨削前拧松螺杆，使头架主轴能够自由转动。卡盘装在卡盘座上，而卡盘座以锥柄安装在主轴莫氏锥孔中，并通过主轴通孔内的拉杆将其拉紧，旋转运动有拨盘经拨销传给卡盘座，进而传递给卡盘带动工件转动.同时，主轴也会随着一起转动.3.自磨主轴顶尖 此时需要先将主轴放松，同时用一拨块将拨盘和主轴相连，使拨盘直接带动主轴和顶尖旋转，依靠机床自身来修磨顶尖，以提高工件的定位精度。
6、第三章 典型零件的设计和选用3.1头架电机的选用：根据头架的动力以及转速要求，选用YDS-012型双宿电机（功率 0.55/1.1KW,转速 750/1500r/min）3.2带轮及带的设计和选用：（电机经过塔轮变速和两组带轮的传动用来带动工件的转动，得到六种转速） 头架电机I49/165、112/110、131/9161/18468/178拨盘（带动工件）由此可知道，带轮的基准直径D.带轮选用实心轮，槽型Z型。具体如下表3-1：基准宽度基准线上槽深基准线下槽深槽间距第一槽至端面槽间距累计偏差bdhaminhfminefmin8.5mm2.0mm10.0mm120.3mm70.6 表3-1带轮
7、宽B=（Z-1）e+2f (Z表示槽宽数)外径da=dd+2ha所以，带轮1的带宽B=（Z-1）e+2f=212+210=44mm 外径da1=dd1+2ha=49+4=53mm Da2=dd2+2ha+112+4=116mm da3=dd3+2ha=131+4=135mm带轮2的宽度B=（Z-1）e+2f=312+210=56mm 外径da1=dd1+2ha=165+4=169mm Da2=dd2+2ha=110+4=114mm da3=dd3+2ha=91+4=95mm Da4=dd4+2ha=61+4=65mm 带轮3的宽度B=（Z-1）e+2f=0+210=20mm 外径da=dd+2
8、ha=184+4=188mm 带轮4的宽度B=（Z-1）e+2f=112+210=32mm 外径da=dd+2ha=68+4=72mm 带轮5的宽度B=（Z-1）e+2f=112+210=32mm 外径da=dd+2ha=178+4=182mm带的选用.选用普通V带，具体如下表3-2： 型号为Z型带宽bp顶宽b高度h楔角露出高度ht槽型的基准宽度8.5mm10.0mm6.0mm401.6+1.6mm8.5mm 表3-23.3传动轴部分（即轴）的设计与选用：包括轴以及轴端固定元件、轴承、轴承固定元件、键的设计选用. 3.31轴的设计：如下图所示 首先确定出轴的最小轴径:功率P=1.1KW94%9
9、4%=0.97KW(其中带轮的传动效率取94%) 转速n=1500131/9191/184=715.87所以，最小轴径由公式可得dmin=13.28mm.取dmin=21mm,故d-=d-=21mm,根据要求定位轴肩取为2mm，非定位轴肩取为1.5mm，由此可知其余轴段的轴径.-、-轴处安装带轮，根据带轮的宽度定出各自的轴长，-、-轴处安装轴承以及轴承固定元件，可以定出轴径以及各自轴长，具体如下表3-3所示：项目-轴-轴-轴-轴-轴轴径21mm25mm28mm25mm21mm轴长18mm41mm208mm34mm32mm 表3-3 3.3.2轴承的选用：选择使用7205c型角接触球轴承，D=5
10、2mm、d=25mm、B=15mm、A=13.5mm.3.3.3轴承轴向固定：使用螺钉锁紧挡圈，D=40mm、d=25mm、H=14mm.3.3.4轴上键的选用：选用平键连接轴和带轮，-轴处键的尺寸为bh66mm,l=16mm; -轴处键的尺寸为bh66mm,l=25mm.3.3.5轴端固定：选用螺钉紧固轴端挡圈，两端元件尺寸一致，均为D=30mm,H=4mm,螺钉选用M515.3.3.6偏心套设计：外径D=110mm,内径d=52mm,壁厚h=8.5mm.3.4主轴部分设计：包括主轴、顶尖、轴承、轴承挡圈、主轴密封件、套筒等件的设计与选用。3.4.1主轴和顶尖：主轴的尺寸D=60mm,d=3
11、0mm,l=331mm,顶尖的尺寸l=120mm.主轴前端锥孔选用精密莫氏4号锥度，顶尖与锥孔的配合长度为80mm.如下图所示：3.4.2主轴上轴承的选用：选用7012c角接触球轴承，尺寸为D=95mm,d=60mm,B=18mm,A=17.5mm.轴承不仅要承受轴向力，也可以承受径向力，并使主轴轴向定位.轴承选用两对，一端一对轴承，每对轴承之间使用隔套隔开，修磨隔套，可以调节轴承径向间隙，以及给轴承以预加载荷.3.4.3主轴两端密封件的选择：选择旋转轴唇形密封圈（ B型）内包骨架型，尺寸为大径D=80mm,小径d=60mm,轴向宽度b=8mm.3.4.4主轴上套筒的设计：厚度均取为5mm,大
12、小径以轴承最大径与主轴大径为准进行设计，长度以主轴轴向长度为准设计.3.5箱体的设计：箱体采用铸造成型.材料为灰铸铁，根据表3-4所示，取箱体壁厚为10mm.铸造方法铸件尺寸铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁砂型2002005005001012mm610mm12mm8mm 表3-4 铸件最小壁厚 根据表3-5选择箱体铸造内圆角为5mm. a、b代表圆角两侧箱壁厚度（a+b）/2小于5050-7575105105135135165912mm4mm4mm6mm8mm12mm 箱体整体设计思路：以中间支撑主轴部分和传动轴部分的箱身为主，两侧分别加上箱盖，组成整个箱体结构.第四章 头架的三位制作 （以部分的零
13、件绘制为例）1.主轴的三维制作：在ProE中绘制出主轴轴向的半截面，运用“旋转”命令，即可完成主轴的三位绘制.如图4-1所示： 图4-12.传动轴的三维制作：在ProE中重复使用“拉伸”命令，拉伸出轴，螺纹孔和键槽同样使用此命令，其中内螺纹使用螺旋扫描“命令，再加上“倒角”命令从而制作出该阶梯轴.如图4-2所示： 图4-23.带轮的三维制作：在ProE中先草绘出半截面然后使用“旋转”命令，便可制作出带轮外形，内孔和键槽采用“拉伸”命令完成.如图4-3所示： 图4-34.轴承的三维制作：在ProE中使用“旋转”命令先分别制作出轴承的外圈、内圈、滚珠.然后在组件命令中将三个组件装配到一起，然后使用
14、“轴阵列”将滚珠阵列，从而形成完整轴承.如图4-4所示: 图4-45.偏心套的三维制作：先使用“拉伸”命令拉伸出整体外形，然后再定距拉伸出内腔，最后拉伸出通孔，外壁上的槽使用旋转去除材料实现.如图4-5所示： 图4-56.螺栓、螺钉等紧固件的三维制作：外形同样使用普通的“拉伸”命令完成，螺纹制作使用“螺旋扫描”“薄板伸出项”，再加上“倒角”、“拉伸”出端面槽，即可完成制作.如图4-6所示： 图4-67.密封件的三维制作：以所使用的旋转轴唇形密封圈为例，只需画出半截面，使用“旋转”命令即可完成.如图4-7所示： 图4-78.箱体的三维制作：先在ProE中草绘出箱体的总体截面，采用普通的“拉伸”命
15、令完成一半箱身，再使用“镜像”命令，完成箱体的箱身制作，上下底以及底座同样由“拉伸”完成，箱身上面的通孔采用“拉伸”“去除材料”即可完成，再加上“倒圆角”、“打螺纹孔”等命令完成箱体的制作.如图4-8所示： 图4-8 9.总体装配的过程：分步骤装配，首先装配出主轴部分，如图4-9所示.再装配出传动轴部分，如图4-10所示.然后再装配出整体头架，如图4-11、4-12、4-13所示： 图4-9 图4-10 图4-11 图4-12 图4-13第二部分 液压部分第五章 绪论液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，
16、战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了液压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证液压系统能正常运行并极大发挥液压技术优势的先决条件。本文主要研究的是液压
17、传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。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。第六章 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。6.1 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
18、，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；6.2 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
19、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。第七章 液压系统工作原理及特点7.1 万能外圆磨床液压系统工作原理由万能外圆磨床液压系统图可见,这个系统利用工作台挡块和先导阀拨杆可以连续地实现工作台的往复运动和砂轮架的间隙自动进给运动,其工作情况如下。1. 工作台往复运动在液压系统图的状态下，当开停阀处于右位时，先导阀都处于右端位置，工作台向右运动，主油路的油液流动情况为：进油路：液压泵换向阀（右位）工作台液压缸右腔；回油路：工作台液压缸左腔换向阀（右位）先导阀（右位）开停阀（右位）节流阀油箱。当工作台向右移到预定位置时，工作台上的左挡块拨动先导阀阀芯，并使它
20、最终处于左端的位置上。这时控制油路上a2点接通高压油、a1点接通油箱，使换向阀亦处于其左端位置上，于是主油路的油液流动变为进油路：液压泵换向阀（左位）工作台液压缸左腔；回油路：工作台液压缸右腔换向阀（左位）先导阀（左位）开停阀（右位）节流阀油箱。这时，工作台向左运动，并在其右挡块碰上拨杆后发生与上述情况相反的变换，使工作台右改变方向向右运动；如此不停的反复进行下去，直到开停阀拨向左位时才使运动停下来。2. 工作台换向过程工作台换向时，先导阀先受到挡块的操纵而移动，接着又受到抖动缸的操纵而产生快跳；换向的操纵油路则先后三次变换通流情况，使其阀芯产生第一次快跳，慢速移动和第二次快跳。这样就使工作台
21、的换向经历了迅速制动、停留和迅速反向启动三个阶段。当系统图中先导阀被拨杆推着向左移动时，它的右制动锥逐渐将通向节流阀的通道关小，使工作台逐渐减速，实现预制动。当工作台挡块推动先导阀直到先导阀阀芯右部环行槽使a2点接通高压油，左部环行槽使a1点接通油箱时，控制油路被切换。这时左、右抖动缸便推动先导阀向左快跳，因为此时左、右抖动缸进回油路为：进油路：液压泵精滤油器先导阀（左位）左抖动缸；回油路：右抖动缸先导阀（左位）油箱。由此可见，由于抖动缸的作用引起先导阀快跳，就使换向阀两端的控制油路一旦切换就迅速打开，为换向阀阀芯快速移动创造了液流流动条件，由于阀芯右端接通高压油，使液动换向阀阀芯开始向左移动
22、，即进油路：液压泵精滤油器先导阀（左位）单向阀I2换向阀阀芯右端。而液压换向阀阀芯左端通向油箱的油路先后有三种接通情况，开始阶段的情况如系统图所示，回油路线为：回油路（变换之一）：液动换向阀阀芯左端先导阀（左位）油箱。由于回路畅通无阻，阀芯移动速度很大，主阀芯出现第一次快跳，右部制动锥很快的关小主回油路的通道，使工作台迅速制动。当换向阀阀芯快速移动一小段距离后，它的中部台肩移到阀体中间沉割槽处，使液压缸两腔油路相通，工作台停止运动。此后换向阀阀芯在压力油作用下继续左移时，直通先导阀的通道被切断，回油流动路线改为：回油路（变换之二）：液动换向阀阀芯左端节流阀J先导阀（左位）油箱。这时阀芯按节流阀
23、J1调定的速度慢速移动。由于阀体上的沉割槽宽度大与阀芯中部台肩的宽度，液压缸两腔油路在阀芯慢速移动期间继续保持相通，使工作台的停止持续一段时间，这就是工作台在反向前的端点停留。最后，当阀芯慢速移动到其左部环行槽和先导阀相连的通道接通时，回油流动路线又改变成回油路（变换之三）：液动换向阀阀芯左端通道b1换向阀左部环槽先导阀（左位）油箱。这时，回油路又畅通无阻，阀芯出现第二次快跳，主油路被迅速切换，工作台迅速反向启动，最终完成了全部换向过程。3. 砂轮架的快进快退运动砂轮架的快进快退运动由快动阀操纵，由快动缸来实现。在系统图的状态下，快动阀右位接入系统，砂轮架快速前进到其最前端位置，快进的终点位置
24、是靠活塞与缸盖的接触来保证的，为了防止砂轮架在快速运动终点处引起冲击和提高快进运动的重复位置精度，快动缸的两端设有缓冲装置，并设有抵住砂轮架的闸缸，用以消除丝杠和螺母间的间隙。快动阀左位接入系统时，砂轮架快速后退带其最后端位置。4. 砂轮架的周期进给运动砂轮架的周期进给运动由进给阀操纵，由砂轮架进给缸通过其活塞上的拨爪棘轮、齿轮、丝杠螺母等传动副来实现。砂轮架的周期进给运动可以在工件左端停留时进行，可以在工件右端停留时进行，也可以在工件两端停留时进行，也可以不进行进给。这些均由选择阀的位置决定。在图示状态下，选择阀选定的是“双向进给”，进给阀在操纵油路的a1和a2点每次相互变换压力时，向左或向
25、右移动一次，于是砂轮架便做一次间歇进给。进给量的大小由拨爪棘轮机构调整，进给快慢及平稳性则通过调节节流阀J3、J4来保证。5. 工作台液动手动的互锁工作台液动和手动的互锁由互锁缸来实现。当开停阀处于图示位置时，互锁缸内通入压力油，推动活塞使齿轮z1、z2脱开，工作台运动时就不会带动手轮转动。当开停阀左位接入系统时，互锁缸接通油箱，活塞在弹簧作用下移动，使z1、z2啮合，工作台就可以通过摇动手轮来移动，以调整工件。6. 尾架顶尖的退出尾架顶尖的退出是由一个脚踏式的尾架阀操纵，由尾架缸来实现。尾架顶尖只在砂轮架快速退出时才能后退以确保安全，因为这时系统中的压力油必须在快动阀左位接入时才能通入尾架阀
26、处。7. 机床的润滑液压泵输出的油液有一部分经精滤油器到达润滑稳定器，经稳定器进行压力调节及分流后，送至导轨、丝杠螺母、轴承等处进行润滑。8. 压力的测量系统中的压力可通过压力表开关由压力表测定，如：在压力表开关处与左位时测出的是系统的工作压力，而在右位时则可测出润滑系统的压力。7.2 万能外圆磨床液压系统的特点1. 该液压系统采用了活塞杆固定式双杆液压缸，保证了左、右两个方向运动速度一致，又减少了机床的占地面积。2. 采用了结构简单的节流阀式调速回路，功率损失小，这对调速范围不大，负载较小且基本恒定的磨床来说是合适的。此外，由于采用了回油节流调速回路，液压缸回油中有背压力，可以防止空气渗入液
27、压系统，且有助于工作稳定和加速工作台的制动。3. 系统采用了HYY21/3P-25T型快跳操纵箱，结构紧凑，操纵方便，换向精度平稳性都较高。这种操纵箱使工作台能作很短距离的高频抖动，有利于提高切入式磨削和阶梯轴磨削的加工质量。 第八章 制定基本方案和绘制液压系统图8.1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
28、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
29、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
30、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。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。（3）制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多
31、采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。（4）选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵
32、。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式
33、的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。8.2 绘制液压系统图 万能外圆磨床液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。见图4-1； 图4-1 液压系统原理图第九章 液压元件的选择与专用件设计9.1 液压泵的选择1）确定液压泵的最大工作压力pp ppp1+p 式中 p1液压缸或液压马达最大工作压力； p从液压泵出口到液压缸或液压马达入
34、口之间总的管路损失。 p的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取p=（0.20.5）MPa；管路复杂，进口有调阀的，取p=（0.51.5）MPa。2）确定液压泵的流量QP 多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为QPK（Qmax）式中 K系统泄漏系数，一般取K=1.11.3；Qmax同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（Q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s。系统使用蓄能器作辅助动力源时式中 K系统泄漏系数，一般取K=1.2； Tt液压设备工作周期（s）
35、； Vi每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（m3）； z液压缸或液压马达的个数。3）选择液压泵的规格 根据以上求得的pp和Qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%。4）确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（p-t）、（Q-t）图变化较平缓，则式中 pp液压泵的最大工作压力（Pa）； QP液压泵的流量（m3/s）； P液压泵的总效率，参考表5-1选择。表5-液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.800.
36、600.750.800.85限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，则式中 液压泵的最大工作压力（Pa）； 液压泵的额定流量（m3/s）。在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即（Q-t），（p-t）曲线起伏变化较大，则须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率式中 t1、t2、tn一个循环中每一动作阶段内所需的时间（s）；P1、P2、Pn一个循环中每一动作阶段内所需的功率（W）。按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内。电动机允许的短时间超载量一般为
37、25%。9.2 液压阀的选择1）阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。2）阀的型式，按安装和操作方式选择。9.3 蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。1）液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油，其有效工作容积为式中 A液压缸有效作用面积（m2）； l液压缸行程（m）； K油液损失系数，一般取K=1.2； QP液压泵流量（m3/s）；
38、t动作时间（s）2）作应急能源，其有效工作容积为：式中 要求应急动作液压缸总的工作容积（m3）。有效工作容积算出后，根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积，再根据其他性能要求，即可确定所需蓄能器。9.4 管道尺寸的确定（1）管道内径计算式中 Q通过管道内的流量（m3/s）； 管内允许流速（m/s），见表5-2:计算出内径d后，按标准系列选取相应的管子。（2）管道壁厚的计算表5- 允许流速推荐值管道推荐流速/（m/s）液压泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6式中 p管道内最高工作压力（Pa）； d管道内径（m
39、）；管道材料的许用应力（Pa），=；b管道材料的抗拉强度（Pa）；n安全系数，对钢管来说，p7MPa时，取n=8；p17.5MPa时，取n=6；p17.5MPa时，取n=4。9.5 油箱容量的确定初始设计时，先按经验公式（31）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式为V=QV 式中 QV液压泵每分钟排出压力油的容积（m3）； 经验系数，见表5-3。表5-3 经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械12245761210在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不
40、低于最低限度。第十章 液压系统进行设计计算本章对磨床中上料机的液压系统进行设计计算。要求驱动它的液压传动系统完成快速上升慢速上升停留快速下降的工作循环。其垂直上升工件的重力为5000N，滑台的重量为1000N，快速上升行程350mm，速度要求45mm/s；慢速上升行程为100mm，其最小速度为8mm/s；快速下降行程为450mm，速度要求55mm/s，滑台采用V形导轨，其导轨面的夹角为90度，滑台与导轨的最大间隙为2mm，起动加速和减速时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.91。10.1 负载分析1. 工作负载FL=FG=（5000+1000）N=6000N2. 摩擦负载Ff=fFn/sin
41、（/2）由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸求得Fn=120N，取fs=0.2，fd=0.1则有静摩擦负载 Ffs=（0.2*120/sin45）=33.94N动摩擦负载 Ffd=（0.1*120/sin45）=16.97N3. 惯性负载加速 Fa1=（G/g）*（v/t）=（6000/9.81）*（0.045/0.5）=55.05N减速 Fa2=（G/g）*（v/t）=（6000/9.81）*（0.045-0.008）/0.5=45.26N制动 Fa3=（G/g）*（v/t）=（6000/9.81）*（0.008/0.5）=9.79N反向加速 Fa4=（G/g）*（v/t）=（6000/9.81）*（0.055/0.5）=67.28N反向制动 Fa5=Fa4=67.82N根据以上计算。考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量。10.2 液压缸主要参数的确定1. 初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为2.0Mpa。2. 计算液压缸的尺寸A
