2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  測控技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)</p><p>  設(shè)計(jì)題目: 半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>  序號3 </p><p>  姓 名: </p><p>  專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 &

2、lt;/p><p>  班 級: </p><p>  學(xué) 號: </p><p>  指導(dǎo)教師: </p><p><b>  目 錄</

3、b></p><p><b>  一、設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p><b>  二、設(shè)計(jì)內(nèi)容2</b></p><p>  1.負(fù)載與運(yùn)動分析2</p><p><b>  1.1工作負(fù)載2</b></p><p><b>

4、  1.2摩擦負(fù)載2</b></p><p>  1.3負(fù)載圖與速度圖的繪制2</p><p>  2.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定4</p><p>  2.1液壓缸的選定4</p><p>  3.編制液壓缸的工況圖5</p><p>  4.液壓系統(tǒng)圖的擬定7</p><p&

5、gt;  4.1選擇基本回路7</p><p>  4.2組成液壓系統(tǒng)8</p><p>  5.液壓元件的選擇8</p><p>  5.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率8</p><p>  5.2確定其他元件及輔件9</p><p>  6.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能10</p><p>

6、  6.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失10</p><p>  6.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升13</p><p>  7.參考文獻(xiàn):13</p><p><b>  附錄:14</b></p><p>  半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>  一、設(shè)計(jì)任務(wù)</b>

7、;</p><p><b>  1.設(shè)計(jì)要求</b></p><p>  設(shè)計(jì)一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床,工作循環(huán):手工上料——自動夾緊——工作臺快進(jìn)——銑削進(jìn)給——工作臺快退——夾具松開——手工卸料。</p><p><b>  2.設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>  工

8、作臺液壓缸負(fù)載力(KN):FL 夾緊液壓缸負(fù)載力(KN):Fc</p><p>  工作臺液壓缸移動件重力(KN):G 夾緊液壓缸負(fù)移動件重力(N):Gc</p><p>  工作臺快進(jìn)、快退速度(m/min):V1=V3 夾緊液壓缸行程(mm):Lc</p><p>  工作臺工進(jìn)速度(mm/min):V2 夾緊液

9、壓缸運(yùn)動時(shí)間(S):tc</p><p>  工作臺液壓缸快進(jìn)行程(mm):L1 導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù):μs=0.2</p><p>  工作臺液壓缸工進(jìn)行程(mm):L2 導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù):μd=0.1</p><p>  工作臺啟動時(shí)間(S):t=0.5 </p><p>  3.液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般

10、包括以下內(nèi)容:</p><p>  1、液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容:</p><p>  (1) 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析;</p><p>  (2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù);</p><p>  (3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖;</p><p>  (4) 計(jì)算和選擇液壓件;</p><p>

11、  (5) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能;</p><p>  (6) 編制技術(shù)文件。</p><p>  4.學(xué)生應(yīng)完成的工作量:(打印稿和電子版各1份)</p><p>  (1) 液壓系統(tǒng)原理圖1張;</p><p>  (2) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。(字?jǐn)?shù):2500~3000。)</p><p><b>  二、設(shè)

12、計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>  1.負(fù)載與運(yùn)動分析</b></p><p><b>  1.1工作負(fù)載</b></p><p><b>  1)夾緊缸</b></p><p><b>  工作負(fù)載:</b></p>&

13、lt;p>  由于夾緊缸的工作對于系統(tǒng)的整體操作的影響不是很高,所以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中把夾緊缸的工作過程簡化為全程的勻速直線運(yùn)動,所以不考慮夾緊缸的慣性負(fù)載等一些其他的因素。</p><p><b>  2)工作臺液壓缸</b></p><p>  工作負(fù)載極為切削阻力FL=8.8KN。</p><p><b>  1.2摩擦負(fù)

14、載</b></p><p>  摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力:</p><p><b>  (1)靜摩擦阻:</b></p><p><b>  (2)動摩擦阻力:</b></p><p><b>  (3)慣性負(fù)載:</b></p><p>

15、  1.3負(fù)載圖與速度圖的繪制</p><p><b>  快進(jìn)</b></p><p><b>  工進(jìn)</b></p><p><b>  快退</b></p><p>  假設(shè)液壓缸的機(jī)械效率,得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力,如表1-1所示。</p>&

16、lt;p>  圖1-1 液壓缸F-L圖</p><p>  圖1-2 液壓缸V-L圖</p><p>  2.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定</p><p><b>  2.1液壓缸的選定</b></p><p><b>  1)夾緊缸</b></p><p>  根據(jù)負(fù)載

17、選擇液壓缸的執(zhí)行壓力p=1MPa。</p><p>  根據(jù)相關(guān)資料,D取80mm。根據(jù)穩(wěn)定性校核LC/d<10時(shí),液壓缸能滿足穩(wěn)定性條件,LC=10mm ,這里取d=40mm。</p><p>  液壓缸的有效作用面積:</p><p><b>  有桿腔:</b></p><p><b>  無桿腔:

18、</b></p><p>  此時(shí)實(shí)際工作壓力為:,所以選取工作壓力1MPa滿足要求。</p><p><b>  2)工作臺液壓缸</b></p><p>  所設(shè)計(jì)的動力滑臺在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大,初選液壓缸的工作壓力P1=4MPa.鑒于動力滑臺快進(jìn)和快退速度相等,這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸(A1=A2),快進(jìn)時(shí)液壓缸差動

19、連接。工進(jìn)時(shí)為防止車銑時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象,液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓,選定背壓為,而液壓缸快退時(shí)背壓取0.5Mpa</p><p><b>  由式得</b></p><p><b>  則活塞直徑</b></p><p>  參考表2.4及表2.5,,取標(biāo)準(zhǔn)值得。</p><p>  由此求得

20、液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積:</p><p><b>  無桿腔:</b></p><p><b>  有桿腔: </b></p><p><b>  有效面積: </b></p><p>  3.編制液壓缸的工況圖</p><p>  根據(jù)上述條件

21、,經(jīng)計(jì)算液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率如下:</p><p><b>  ①壓力</b></p><p>  a、快進(jìn)階段的液壓缸壓力</p><p><b>  啟動時(shí), ==</b></p><p>  加速時(shí), ==(差動回路中一般取被壓為0.5Mp)</p><

22、p><b>  恒速時(shí), ==</b></p><p>  b、工進(jìn)階段的液壓缸力</p><p><b>  ==</b></p><p>  c、快退階段的液壓缸壓力</p><p><b>  啟動時(shí),==</b></p><p><b

23、>  加速時(shí),==</b></p><p><b>  恒速時(shí),==</b></p><p><b>  夾緊缸</b></p><p> ?。ǎ┗赜吐繁硥簽?.5Mpa</p><p><b>  夾緊時(shí):</b></p><p>&

24、lt;b>  ,</b></p><p><b>  放松時(shí):</b></p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ②流量</b></p><p>  a、快進(jìn)(恒速時(shí))階段的流量</p><p><b&g

25、t;  b、工進(jìn)階段的流量</b></p><p>  c、快退(恒速時(shí))階段的流量</p><p><b> ?、酃β?lt;/b></p><p>  a、快進(jìn)(恒速時(shí))階段的功率</p><p>  b.工進(jìn)(最高速度時(shí))階段的功率</p><p>  c.快退(恒速時(shí))階段的功率&l

26、t;/p><p>  表3-1 工作液壓缸工況表</p><p>  圖3-1 液壓缸壓力圖</p><p>  圖3-2 液壓缸流量圖</p><p>  4.液壓系統(tǒng)圖的擬定</p><p><b>  4.1選擇基本回路</b></p><p><b> 

27、 1)選擇調(diào)速回路 </b></p><p>  由可知這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小,滑臺運(yùn)動速度低,工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小,故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象,在液壓缸的回路上加背壓閥。</p><p><b>  2)供油方式</b></p><p>  從工況圖可以清楚看出,在工作循環(huán)內(nèi),液

28、壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液,其相應(yīng)的時(shí)間之比。</p><p>  這表明在一個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)間都處于高壓小流量工作,從提高系統(tǒng)效率﹑節(jié)省能量角度來看,選用單定量泵油源顯然是不合理的,為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。同時(shí)選用一定量泵作為夾緊缸油源。</p><p>  3)選擇快速運(yùn)動和換向回路 </p><

29、p>  本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動回路實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動??紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快進(jìn)快退時(shí)回路流量較大,故選用換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥式換向回路,以減小液壓沖擊。由于要實(shí)現(xiàn)液壓缸差動連接,所以選用三位五通電液換向閥。</p><p>  4)選擇速度換向回路 </p><p>  由于本系統(tǒng)滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí),速度變化大,為減少速度換向時(shí)的液壓沖擊,選用行程閥控制的換向回路

30、。</p><p>  5)選擇調(diào)壓和卸荷回路 </p><p>  在雙泵供油的油源形式確定后,調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時(shí),高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥確定,無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時(shí),低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷,高壓小流量泵在滑臺停止時(shí)雖為卸荷,但功率損失較小,故可不許再設(shè)卸荷回路。</p><p><b>  4

31、.2組成液壓系統(tǒng)</b></p><p>  將上面選出的液壓基本回路組合在一起,并經(jīng)修改和完善,就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖。</p><p><b>  5.液壓元件的選擇</b></p><p>  5.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率</p><p>  1)計(jì)算工作液壓缸的泵</p>

32、<p>  (1)計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 工作臺液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大,最大工作壓力p1=MPa。如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中,選取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=1MPa,則限壓式變量泵的最高工作壓力估算為:</p><p>  (2)計(jì)算液壓泵的流量</p><p>  由表2.6可知,油源向液壓缸輸入的最大流量為q=642mL/s,按10%的泄露來計(jì)算那么泵的總流量為:

33、</p><p>  而工進(jìn)時(shí)調(diào)速閥的穩(wěn)定流量是4.69mL/s,所以泵的穩(wěn)定輸出流量不得小于工進(jìn)時(shí)的流量。</p><p>  (3)確定液壓泵的規(guī)格 </p><p>  根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,最后確定選取YBN-40M型限壓式變量泵,額定轉(zhuǎn)速1450m/min,最大流量為58L/min, 液壓泵總效率,調(diào)壓范圍在,滿足要求。</p&g

34、t;<p>  2)計(jì)算夾緊液壓缸的泵</p><p>  (1)計(jì)算液壓泵的最大工作壓力</p><p>  由以上計(jì)算可知,夾緊液壓缸在夾緊時(shí)工作壓力最大,夾緊缸最大壓力p2'=0.95MPa。選取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=0.4MPa,則限壓式變量泵的最高工作壓力估算為:</p><p>  (2)計(jì)算液壓泵的流量</p>

35、<p>  由以上計(jì)算可知,油源向液壓缸輸入的最大流量為,按10%的泄露來計(jì)算那么泵的總流量為:</p><p>  (3)確定液壓泵的規(guī)格 </p><p>  根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,最后確定選取型葉片泵,額定轉(zhuǎn)速1450r/min,容積效率,額定流量為4.64L/min,滿足要求。</p><p>  3)電動機(jī)功率的確定</

36、p><p>  把上述兩液壓泵雙聯(lián)由電動機(jī)一起帶動,則工作液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大,取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5Mpa,則液壓泵輸出壓力為1.53Mpa,又工作液壓泵總效率,這是液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)的功率為:</p><p>  根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,選用電動機(jī)Y90L-4型異步電動機(jī),其額定功率為1.5kW,額定轉(zhuǎn)速為1400r/min,型葉片泵輸出流量為4.48L/min,仍能滿足系統(tǒng)要

37、求。</p><p>  5.2確定其他元件及輔件</p><p>  (1)確定閥類元件及輔件</p><p>  根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量,查閱產(chǎn)品樣本,選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表所式。其中,溢流閥9按泵的額定流量選取,調(diào)速閥5選用Q-6B型,其最小穩(wěn)定流量為0.03L/min,小于本系統(tǒng)工進(jìn)時(shí)的流量0.5L/min。</p

38、><p>  6.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能</p><p>  6.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失</p><p>  由于系統(tǒng)管路布置尚未確定,所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí),首選確定管道內(nèi)液體的流動狀態(tài),然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失?,F(xiàn)取進(jìn)回油管長l=2m,油液的運(yùn)動粘度取,油液的密度取</p><p><b>  (1)判斷流動狀態(tài)</b&

39、gt;</p><p>  在快進(jìn)﹑工進(jìn)和快退三種工況下,進(jìn)﹑回油管路中所通過的流量以快退時(shí)回油流量=70L/min為最大,此時(shí),油液流動的雷諾數(shù)也為最大,因?yàn)樽畲蟮睦字Z數(shù)小于臨界雷諾數(shù)(2000),故可推出:各工況下的進(jìn)﹑回油路中的油液的流動狀態(tài)全為層流。</p><p>  (2)計(jì)算系統(tǒng)壓力損失</p><p>  將層流流動狀態(tài)沿程阻力系數(shù)和油液在管道內(nèi)流速

40、同時(shí)帶入沿程壓力損失計(jì)算公式,并將已知數(shù)據(jù)帶入后,得</p><p>  可見,沿程壓力損失的大小與流量成正比,這是由層流流動所決定的。</p><p>  在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下,管道的局部壓力損失常按下式作經(jīng)驗(yàn)計(jì)算</p><p>  各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計(jì)算,其中的由產(chǎn)品樣本查出。和數(shù)值由表8和表9列出?;_在快進(jìn)﹑工進(jìn)和快退工況下的

41、壓力損失計(jì)算如下:</p><p><b>  6.1.1快進(jìn)</b></p><p>  滑臺快進(jìn)時(shí),液壓缸通過電液換向閥差動連接,在進(jìn)油路上,油液通過單向閥10﹑電液換向閥2,然后與液壓缸有桿腔的回油回合通過行程閥3進(jìn)入無桿腔。在進(jìn)油路上,壓力損失分別為</p><p>  在回路上,壓力損失分別為</p><p>

42、  將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上去,使得出差動連接運(yùn)動時(shí)的總的壓力損失</p><p><b>  6.1.2工進(jìn)</b></p><p>  滑臺工進(jìn)時(shí),在進(jìn)油路上,油液通過電液換向閥2﹑調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無桿腔,在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa。在回油路上,油液通過電液換向閥2﹑背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥7返回油箱,在背壓閥8處的壓力損

43、失為0.6MPa,若忽略管路的沿程壓力損失和局部壓力損失,則在進(jìn)油路上總的壓力損失為</p><p>  該值即為液壓缸的回油腔壓力,可見此值與初算時(shí)參考表4選取的背壓基本相符。</p><p>  按表7的公式重新計(jì)算液壓缸的工作壓力</p><p><b>  此略高于表7數(shù)值</b></p><p>  考略到壓力

44、繼電器的可靠動作要求壓差,則小流量泵的工作壓力為</p><p>  此值與估算值基本相符,是調(diào)整溢流閥10的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。</p><p><b>  6.1.3快退</b></p><p>  滑臺快退時(shí),在進(jìn)油路上,油液通過單向閥10﹑電液換向閥2進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上,油液通過單向閥5﹑電液換向閥2和單向閥13返回油箱。

45、在進(jìn)油路上總的壓力損失為</p><p>  此值遠(yuǎn)小于估算值,因此液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)的功率是足夠的。</p><p>  在回油路上總的壓力損失為</p><p>  此值與表7的數(shù)值基本相符,故不必重算。</p><p>  大流量泵的工作壓力為</p><p>  此值是調(diào)整液控順序閥7在調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。

46、</p><p>  6.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升</p><p>  由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占96%,所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來計(jì)算。在工進(jìn)時(shí),大流量泵經(jīng)液控順序閥7卸荷,其出口壓力即為油液通過液控順序閥的壓力損失</p><p>  液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率</p><p>  液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的

47、有效功率</p><p>  由此可計(jì)算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為</p><p>  按式計(jì)算工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)中的油液溫升,即</p><p><b>  其中傳熱系數(shù)。</b></p><p>  設(shè)環(huán)境溫度,則熱平衡溫度為</p><p>  油溫在允許范圍內(nèi),郵箱散熱面積符合要求,不必設(shè)置冷卻器。<

48、;/p><p><b>  7.參考文獻(xiàn):</b></p><p>  [1]液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用 化學(xué)工業(yè)出版社 張利平編著</p><p>  [2]液壓傳動設(shè)計(jì)指南 化學(xué)工業(yè)出版社 張利平編著</p><p>  [3]液壓傳動(第三版)機(jī)械工業(yè)出版社 丁樹模、丁問司</p><p>

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