《液压与气压传动》
课程设计说明书
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《液压与气压传动》课程设计任务书
一、设计目的
《液压与气压传动》课程设计是机械工程专业教学中重要的实践性教学环节，也是整个专业教学计划中的重要组成部分，是培养学生运用所学有关理论知识来解决一般工程实际问题能力的初步训练。
课程设计过程不仅要全面运用《液压与气压传动》课程有关知识，还要根据具体情况综合运用有关基础课、技术基础课和专业课的知识，深化和扩大知识领域，培养独立工作能力。
通过课程设计，使学生在系统设计方案的拟定、设计计算、工程语言的使用过程中熟悉和有效地使用各类有关技术手册、技术规范和技术资料，并得到设计构思、方案拟定、系统构成、元件选择、结构工艺、综合运算、编写技术文件等方面的综合训练，使之树立正确的设计思想，掌握基本设计方法。
二、设计内容
1．《液压与气压传动》系统图，包括以下内容：
1）《液压与气压传动》系统工作原理图；
2）系统工作特性曲线；
3）系统动作循环表；
4）元、器件规格明细表。
2．设计计算说明书
设计计算说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设计的依据。要求设计计算正确，论据充分，条理清晰。运算过程应用三列式缮写，单位量纲统一，采用ISO制，并附上相应图表。具体包括以下内容：
1）绘制工作循环周期图；
2）负载分析，作执行元件负载、速度图；
3）确定执行元件主参数：确定系统最大工作压力，液压缸主要结构尺寸，计算各液压缸工作阶段流量，压力和功率，作工况图；
4）方案分析、拟定液压系统；
5）选择液压元件；
6）验算液压系统性能；
7）绘制液压系统工作原理图，阐述系统工作原理。
三、设计要求与方法步骤
1．认真阅读设计任务书，明确设计目的、内容、要求与方法步骤；
2．根据设计任务书要求，制定个人工作计划；
3．准备必要绘图工具、图纸，借阅有关技术资料、手册；
4．认真对待每一设计步骤，保证质量，在教师指导下独立完成设计任务。
（课程设计说明书封面格式与设计题目附后）
二、液压传动课程设计(大型作业)的内容和设计步骤
1．工况分析
在分析机器的工作情况(工况)的基础上，确定液动机(液压缸和液压马达)的负载、速度、调速范围、功率大小、动作循环、自动化程度等并绘制出工况图。
2．初定液动机的基本参数
液压系统的主要参数有两个压力和流量。液压系统的压力和流量都由两部分组成：一部分由液动机的工作需要确定，另一部分由油液流经系统所产生的压力损失和泄漏损失决定，前者是主要的，占有很大的比重，因此需要先初步确定液动机的这两个基本参数。另外，因为当回路系统尚未拟订之前，其压力损失和泄漏损失也无法确定。
压力和流量的选定都是在工况图的基础上进行的。
3．拟订液压系统原理图
根据机器的技术性能要求，在工况图的基础上来拟订液压系统原理图。在拟订液压系统原理图时应拟出几种方案进行分析对比。调速回路是液压系统的核心，选择回路应从它开始，然后再去选择其它的基本回路，进行合成以满足工况图的要求和机器的其它性能要求。
4．选择标准液压元件，设计非标准液压元件
选择液压元件应尽量选择国产标准定型产品，除非不得已时才自行设计制造。
5．对液压系统进行必要的验算
对工作性能要求较高的液压系统，为使设计可靠在液压元件选定后再根据管路装配草图，然后即可对液压系统的压力损失、发热温升、液压冲击等进行验算，如果验算结果与初定参数相差很大或不能满足机器的工作性能要求时，则应对设计进行必要的修改，或重新拟订液压系统或重新选择元件等。
对于比较简单且性能要求—般的液压系统，可以不进行复杂的验算。
6．绘制正式的工作图
液压传动课程设计(大型作业)要求绘制出所设计的一个液压缸的结构装配图。
以上绘图工作必须严格遵照国家标准和有关部颁标准。机械制图按GB4457—4460一84、GBl31—83I公差配合按GBl800—1804—79I形状和位置公差按GBll83一U84——80和GBl958—80；表面粗糙度按GB3505—83和GB1031—83，其它内容如螺纹、齿轮等均应贯彻国家现行的有关标准。
7．编写设计计算说明书
应当指出，上述设计步骤征设计中常常是互相穿插进行的，而且往往需经多次反复才能初步完成液压系统的设计，另外上述步骤也不一定是必不可少的。
三、要求及完成工作量
1．学生在课程设计(大型作业)进行中要系统复习课本上的理论知识，应当运用《液压传动》课本上的和其它的理论知识积极思考、独立工作，可收集参考同类资料进行类比分析、理解消化，但不许简单地抄袭。
2．要明确设计要求，仔细地读懂题意。对你所要进行设计的液压机器的各种性能、工艺要求、工作循环、运动方式、动作颠序、调遣范围、负载变化以及总体布局等应当全面地了解，因为这一切都是设计工作的重要依据。
3．液压系统原理图一张
4．编写设计计算说明书一份。
要求: 原理图除了打印的外,还必须手绘一张.
题目1 卧式双面洗削组合机床液压系统（1）
一、设计要求：
设计一台液压专用组合铣床，机床加工对象为铸铁变速箱体。要求一次可同时加工两件工件。能实现工件自动定位、夹紧、加工等功能。工件的上料、卸料由手工完成。机床的工作循环为：手工上料 工件自动夹紧 工作台快进
铣削进给（工进） 工作台快退 夹具松开 手动卸料。
二、参数要求：
工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，要求工作台运动平稳并能在任意位置上停留，夹紧力可调并能保压。
三、参考文献
1.雷天觉.液压工程手册.北京 机械工业出版社， 1990
2.李登万.液压与气压传动.江苏 东南大学出版社，2004
3.张利平.液压站设计与使用.北京 海洋出版社，2004
4.李胜海.液压机构及其组合.北京 清华大学出版社， 1992
5.许福玲，陈尧明.液压与气压传动，机械工业出版社，2002
题目2：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计（2）
一、基本结构与动作顺序
卧式单面多轴组合机床主要由工作台、床身、单面动力滑台、定位夹紧机构等组成，加工对象为铸铁变速箱体，能实现自动定位夹紧、加工等功能。工作循环如下：
工件输送至工作台 自动定位 夹紧 动力滑台快进 工进 快退 夹紧松开 定位退回 工件送出。（其中工作输送系统不考虑）
二、主要性能参数
1．轴向切削力Ft=24000N；
2．滑台移动部件质量m=510kg；
3．加减速时间?t=0.2s；
4．静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，采用平导轨；
5．快进行程l1=200mm；工进行程l2=100mm，工进速度30～50mm/min，快进与快退速度均为3.5m/min；
6．工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动，两动力滑台完成各自循环时互不干扰，夹紧可调并能保证。
三、参考文献
1.雷天觉.液压工程手册.北京 机械工业出版社， 1990
2.李登万.液压与气压传动.江苏 东南大学出版社，2004
3.张利平.液压站设计与使用.北京 海洋出版社，2004
4.李胜海.液压机构及其组合.北京 清华大学出版社， 1992
5.许福玲，陈尧明.液压与气压传动，机械工业出版社，2002
第二篇：液压课程设计说明书2
湖南工学院
液压与汽压传动课程设计说明书
题 目 YA32-3150型四柱万能液压机液压系统设计
机械制造与自动化 专业 20## 级 模具0502 班
姓 名 陈巧丽 学号 48
指导老师 伍利群 职称
20##年5月28日
课程设计评语:
课程设计答辩负责人签字：
年 月 日
目 录
一、设计课题
二、主要参数确定
三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸
四、液压缸运动中的供油量计算
五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率
六、选取液压系统图
七、液压系统工作油路分析
八、计算和选取液压元件
九、液压系统稳定性论证
十、设计小结
十一、参考文献
一、设计课题
1．设计内容
设计一台YA32-3150KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件G=1.5吨，下行行程1.2m – 1.5m。
2. 设计要求：
（1）确定液压缸的主要结构尺寸D，d
(2 ) 绘制正式液压系统图（1号图纸），动作表、明细表
(3 ) 确定系统的主要参数
(4 ) 进行必要的性能验算（压力损失、热平衡）
二、主要参数确定
液压系统最高工作压力P=32MPa，在本系统中选用P=25MPa；
主液压缸公称吨位3150KN；
主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为8%，塑料制品的压制力与回程力之比为2%，取800KN；
顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取650KN；
顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一，210KN
行程速度
主液压缸 快速空行程 V=50mm/s
工作行程 V=10mm/s
回程 V=50mm/s
顶出液压缸 顶出行程 V=50mm/s
回程 V=80mm/s
三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸
1. 主液压缸
A. 主液压缸内径D：
根据GB/T2346-1993，取标准值 D主=400mm
B. 主液压缸活塞杆径d:
根据GB/T2346-1993，取标准值d主=250mm
C. 主液压缸有效面积：（其中A1为无杆腔面积，A2为有杆腔面积）
D. 主液压缸实际压制力和回程力:
E. 主液压缸的工作力:
（1）主液压缸的平衡压力
（2）主液压缸工进工作压力
（3）液压缸回程压力
2. 顶出液压缸
A. 顶出液压缸内径:
根据GB/T2346-1993，取标准值D顶=200mm
B. 顶出液压缸活塞杆径
根据GB/T2346-1993，取标准d顶=160mm
C. 顶出液压缸有效面积（其中A3为无杆腔面积，A4为有杆腔面积）
D. 顶出液压缸的实际顶出力和回程力
E. 顶出压缸的工作力
四、液压缸运动中的供油量计算
1．主液压缸的进出油量
A. 主液压缸空程快速下行的进出油量：
B. 主液压缸工作行程的进出油量：
C. 主液压缸回程进出油量：
2. 顶出液压缸退回行程的进出油量
A. 顶出液压缸顶出行程的进出油量：
B. 顶出液压缸退回行程的进出油量：
五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率
1．液压系统快速空程供油方式：
由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自重快速下行，形成负压空腔，通过吸入阀从油箱吸油，同时使液压系统规格降低档次。
2．选定液压泵的流量及规格：
设计的液压系统最高工作压力P=25MPa，主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为：
主液压缸的有杆腔进油量为:
顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为：
设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高（P=25MPa）工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压制）流量为75.36L/min，主液压缸工作回程流量为229.6L/min，选用5ZKB732型斜轴式轴向柱塞变量泵，该泵主要技术性能参数如下：排量 234.3ml/r， 额定压力 16MPa， 最大压力 25MPa， 转速 970r/min， 容积效率 96%。该液压泵基本能满足本液压系统的要求。
3．液压泵的驱动功率及电动机的选择：
主液压缸的压制力与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=25MPa，主液压缸回程工作压力为10.45MPa，顶出液压缸退回行程工作压力为18.58MPa，液压系统允许短期过载，回此快速进退选10.45MPa，q=200L/min，工进选P=25MPa，q=75.36L/min，液压泵的容积效率ηv=0.96，机械效率ηm=0.95，两种工况电机驱动功率为：
由以上数据，查机械设计手册，选取Y280S-6三相异步电动机驱动液压泵，该电动机主要性能参数如下：额定功率 45KW， 满载转速 980r/min。
六、选取液压系统图
1．液压系统图:
2. 电磁铁动作表：
3．油箱容积：
上油箱容积：
根据GB2876-81标准，取其标准值630L。
下油箱容积：
根据GB2876-81标准，取其标准值1600L。
七、液压系统工作油路分析
A．启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。
主泵（恒功率输出）--à 电液换向阀7的M型中位--à 电液换向阀17的K型中位--à 油箱
B．液压缸15活塞快速下行：
1YA，5YA通电，电液换向阀7右位工作，控制油路经电磁换向阀12打开液控单向阀13，接通液压缸15下腔与液控单向阀13的通道。
进油路：主泵（恒功率输出）--à 电液换向阀7--à单向阀8--à 液压缸15上腔
回油路：液压缸15下腔--à 单向阀13--à 电液换向阀7--à 电液换向阀17的K型中位--à油箱
液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔：大气压油--à 吸入阀11--à 液压缸15上腔
C．液压缸15活塞接触工件，慢速下行（增压行程）：
液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油--à 吸入阀11--à 上液压缸15上腔）吸油路。
进油路：主泵（恒功率输出）--à 电液换向阀7--à 单向阀8--à 液压缸15上腔
回油路：液压缸15下腔--à 顺序阀14--à 电液换向阀7--à 电液换向阀17的K型中位--à 油箱
D. 保压：
液压缸15上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表9发出信息，1YA断电，液压缸15进口油路切断，（单向阀8和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压，利用液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷）当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力，电接触压力表9又会使1YA通电，动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油……。
主泵（恒功率输出）--à 电液换向阀7的M型中位--à 电液换向阀17的K型中位--à 油箱，主泵卸荷。
E．保压结束，液压缸15上腔卸荷后：
保压时间到位，时间继电器电出信息，2YA通电（1YA断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入11的卸荷阀，实现液压缸15上腔先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：
主泵1大部分油液--à 电液换向阀7--à 外控顺序阀10--à 油箱
F．液压缸15活塞快速上行：
液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时，外控顺序阀10关闭。
进油路：主泵1--à 电液换向阀7--à 液控单向阀13--à 液压缸15下腔
回油路：液压缸15上腔--à 吸入阀11--à 油箱
G．顶出工件
液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，2YA断电，电液换向阀7复位，3YA通电，电液换向阀17右位工作。
进油路：主泵1--à 电液换向阀7的M型中位--à 电液换向阀17--à 液压缸16下腔
回油路：液压缸16上腔--à 电液换向阀17--à 油箱
H. 顶出活塞退回：4YA通电，3YA断电，电液换向阀17左位工作
进油路：主泵1--à 电液换向阀7的M型中位--à 电液换向阀17--à 液压缸16有杆腔
回油路：液压缸16无杆腔--à 电液换向阀17--à 油箱
I. 压边浮动拉伸：
薄板拉伸时，要求顶出液压缸16无杆腔保持一定的压力，以便液压缸16活塞能随液压缸15活塞驱动一同下行对薄板进行拉伸，3YA通电，电液换向阀17右位工作，6YA通电，电磁阀19工作，溢流阀21调节液压缸16无杆腔油垫工作压力。
进油路：主泵1--à 电液换向阀7的M型中位--à 电液换向阀17--à 液压缸16无杆腔
吸油路: 大气压油--à 电液换向阀17--à 填补液压缸16有杆腔的负压空腔
八、计算和选取液压元件
根据上面计算数据，查液压设计手册选取液压元件如下：
九、液压系统稳定性论证
（一）主液压缸压力损失的验算
1、快速空行程时的压力损失
快速空行程时，由于液压缸进油从吸入阀11吸油，油路很短，因此不考虑进油路上的压力损失，在回油路上，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量q=3.83×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15℃，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。
(1) 确定油流的流动状态，回油路中液流的雷诺数为
由上可知，回油路中的流动是层流。
（2）沿程压力损失ΕΔpλ
在回油路上，流速
则压力损失为 
（3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:
若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则回油路总的压力损失为
2. 慢速加压行程的压力损失
在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=1.26×10-3m3/s，回油路q2=0.77×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15℃，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。
（1）确定油流的流动状态
进油路中液流的雷诺数为 
回油路中液流的雷诺数为 
由上可知，进回油路中的流动是层流。
（2）沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上，流速
则压力损失为 
在回油路上，流速
则压力损失为 
（3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:
若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为
回油路总的压力损失为 
3. 快速退回行程的压力损失
在快速退回行程中，主液压缸从顺序阀10卸荷，油路很短，压力损失忽略不计，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=3.83×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15℃，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。
（1）确定油流的流动状态
进油路中液流的雷诺数为 
由上可知，进油路中的流动是层流。
（2）沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上，流速
则压力损失为 
（3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:
若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为
（二）顶出液压缸压力损失验算
1. 顶出行程的压力损失
在顶出液压缸顶出行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=1.57×10-3m3/s，回油路q2=0.57×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15℃，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。
（1）确定油流的流动状态
进油路中液流的雷诺数为 
回油路中液流的雷诺数为 
由上可知，进回油路中的流动是层流。
（2）沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上，流速
则压力损失为 
在回油路上，流速
则压力损失为 
（3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:
若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为
回油路总的压力损失为 
2. 顶出液压缸退回行程的压力损失
在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=0.9×10-3m3/s，回油路q2=2.51×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15℃，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。
（1）确定油流的流动状态
进油路中液流的雷诺数为 
回油路中液流的雷诺数为 
由上可知，进回油路中的流动是层流。
（2）沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上，流速
则压力损失为 
在回油路上，流速
则压力损失为 
（3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:
若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为
回油路总的压力损失为 
从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都能满足要求，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要求。
（三）液压系统发热和温升验算
在整个工作循环中，工进阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，帮按工进工况验算系统温升。
系统总的发热功率Φ为
Φ=38.65-34.5=4.15KW=4150W
已知油箱容积V=1600L=1.6m3，则油箱的近似散热面积A为
假定通风条件良好，取油箱散热系数Cr=15×10-3KW/(m2·℃)，则可得油液温升为
℃
设环境温度T=25℃，则热平均温度为56.14℃，油箱散热基本可达到要求。
十、设计小结
这次液压系统课程设计，是我们第一次较全面的液压知识的综合运用，通过这次练习，使得我们对液压基础知识有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用相关课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关液压系统设计方面的知识。
通过制订设计方案，合理选择各液压零件类型，正确计算零件的工作能力，以及针对课程设计中出现的问题查阅资料，大大扩展了我们的知识面，培养了我们在本学科方面的兴趣及实际动手能力，对将来我们在此方面的发展起了一个重要的作用。本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试，是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。
在本次课程设计中，我独立完成了自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容，加深了对以前所学知识的巩固。在设计中，通过老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。
十一、参考文献
[1] 许福玲，陈尧明主编. 液压与气压传动. 北京：机械工业出版社. 2004.7
[2] 贾明新主编. 液压传动与控制解难和练习. 北京：国防工业出版社. 2003
[3] 液压设计手册（电子版R1.0）. 北京：机械工业出版社