畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-液壓卷花機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙）

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　液壓卷花系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號： </p><p>　　院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 </p>

2、<p>　　年級專業(yè)：2003級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化</p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　二〇〇七年六月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是液壓卷花系統(tǒng)設(shè)計(jì)。任務(wù)限制只能用液壓來實(shí)現(xiàn)

3、。本人致力于整機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，即機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)方案的擬定，液壓油箱的設(shè)計(jì)，液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓站的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路是從卷花機(jī)的性能和動作要求入手，并以國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能接近設(shè)計(jì)要求的卷花機(jī)為基礎(chǔ)，研究國外的先進(jìn)機(jī)型，開發(fā)出自己的全套液壓系統(tǒng)方案。圖紙采用Auto CAD 繪制。經(jīng)過認(rèn)真地設(shè)計(jì)計(jì)算,查找資料撰寫設(shè)計(jì)論文。</p><p>　　本液壓卷花機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是傳動平穩(wěn)，輸出力矩大，用模具來實(shí)現(xiàn)花形的變化，且

4、同一批形狀的一致性好，液壓機(jī)造型美觀。設(shè)計(jì)出來的液壓卷花系統(tǒng)具有，尺寸精確，生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于鐵藝行業(yè)中。由該機(jī)器生產(chǎn)的各種花形可用在圍欄、大門、臺、椅、扶梯、窗、招牌、藝術(shù)品等制作的地方。</p><p>　　關(guān)鍵詞 液壓卷花機(jī)，液壓系統(tǒng)，鐵藝</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p

5、>　　My graduation project topic is the Volume hydraulic system design. The duty limit only uses the hydraulic pressure to realize. I have carried on the whole design，namely, the mechanism design, hydraulic system plan

6、drawing up, the hydraulic fluid tank design, the hydraulic cylinder design, the hydraulic pressure stands design and so on. The design start at the volume flower's machine performance and the movement, taking the hom

7、e existing volume flower machine as the foundation, their quality and </p><p>　　The volume flower's machine merit is the transmission steady, out put moment of force big, realizes the flowered shape chan

8、ge with the mold, also identical batch of product uniformity good, the volume flower's machine Modeling is artistic. The system of the volume flower’s machine has the merit, such as, size precisely, the production ef

9、ficiency high, the labor intensity is low, the product quality is good and so on. This machine is widely applied in the steel art profession, and can product sev</p><p>　　Key words volume hydraulic machine，

10、 hydraulic system，steel art</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><

11、p>　　1.1本課題研究的目的意義1</p><p>　　1.2本課題國內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問題1</p><p>　　1.3本課題解決的主要問題2</p><p>　　2 液壓卷花機(jī)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思想3</b></p><p>　　2.

12、2液壓卷花機(jī)系統(tǒng)分析3</p><p>　　2.2.1本機(jī)設(shè)計(jì)要求及具體的技術(shù)參數(shù)3</p><p>　　2.2.2 卷花機(jī)的液壓系統(tǒng)3</p><p>　　2.2.3 液壓卷花機(jī)系統(tǒng)方案的比較與選用3</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算7</p><p>　　3.1彎矩力的計(jì)算7</p>

13、<p>　　3.1.1材料力學(xué)的角度7</p><p>　　3.1.2采用類比法10</p><p>　　3.2齒輪齒條傳動設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3載荷組成和計(jì)算13</p><p>　　3.4卷花機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.4.1負(fù)載分析16</p>

14、<p>　　3.4.2初選液壓系統(tǒng)工作壓力16</p><p>　　3.4.3液壓缸的類型及安裝方式16</p><p>　　3.4.4液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸16</p><p>　　3.4.5壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算17</p><p>　　3.4.6按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸18</p><p>　　3.

15、4.7計(jì)算液壓缸所需流量18</p><p>　　3.4.8繪制液壓系統(tǒng)工況圖19</p><p>　　3.4.9制定基本方案確定液壓系統(tǒng)原理圖21</p><p>　　3.5液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件22</p><p>　　3.5.1確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格22</p><p>　　3.5.

16、2液壓閥的選擇和部分液壓輔助元件選擇24</p><p>　　3.5.3油箱容量的初步確定及油液的選擇27</p><p>　　3.6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算28</p><p>　　3.6.1壓力損失及調(diào)定壓力的確定28</p><p>　　3.6.2系統(tǒng)溫升驗(yàn)算30</p><p>　　4 液壓缸的設(shè)計(jì)32&l

17、t;/p><p>　　4.1選擇液壓缸類型安裝方式32</p><p>　　4.2液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸32</p><p>　　4.3液壓缸的參數(shù)計(jì)算32</p><p>　　4.3.1缸筒壁厚的計(jì)算32</p><p>　　4.3.2液壓缸活塞行程33</p><p>　　4.

18、3.3液壓缸油口直徑計(jì)算33</p><p>　　4.3.4缸底厚度計(jì)算33</p><p>　　4.3.5缸頭厚度計(jì)算34</p><p>　　4.3.6最小導(dǎo)向長度的計(jì)算34</p><p>　　4.3.7缸體長度的確定34</p><p>　　4.4活塞的設(shè)計(jì)35</p><p&g

19、t;　　4.4.1活塞的結(jié)構(gòu)形式35</p><p>　　4.4.2活塞與活塞桿的連接35</p><p>　　4.4.3活塞的密封36</p><p>　　4.4.4活塞材料39</p><p>　　4.4.5活塞尺寸及加工公差39</p><p><b>　　4.5活塞桿39</b>

20、;</p><p>　　4.6活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵40</p><p>　　4.7液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)41</p><p>　　4.7.1間隙緩沖41</p><p>　　4.7.2閥式緩沖41</p><p><b>　　4.8排氣閥42</b></p><p

21、>　　5 液壓站的設(shè)計(jì)44</p><p>　　5.1確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案44</p><p>　　5.1.1分散配置型液壓裝置44</p><p>　　5.1.2集中配置型液壓裝置44</p><p>　　5.1.3確定液壓站的方案44</p><p>　　5.2液壓控制裝置（液壓閥站的集成設(shè)計(jì)

22、）44</p><p>　　5.2.1有管集成45</p><p>　　5.2.2無管集成45</p><p>　　5.2.3確定液壓控制裝置45</p><p>　　5.3液壓動力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì)47</p><p>　　5.3.1液壓泵組布置方式的確定47</p><p>

23、;　　5.3.2 液壓油箱的設(shè)計(jì)48</p><p>　　5.4液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54</p><p>　　5.4.1液壓泵組的布置方式54</p><p>　　5.4.2 液壓泵組的連接和安裝方式54</p><p>　　5.5液壓站的結(jié)構(gòu)總成55</p><p>　　5.5.1管路的選擇55</p

24、><p>　　5.5.2電氣控制裝置的設(shè)計(jì)與布置55</p><p>　　5.6液壓站總圖的設(shè)計(jì)與繪制56</p><p>　　6 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)57</p><p>　　6.1齒輪齒條傳動設(shè)計(jì)57</p><p>　　6.2軸的設(shè)計(jì)57</p><p>　　6.2.1求輸出軸上的功率P

25、,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T57</p><p>　　6.2.2求作用在齒輪上的力57</p><p>　　6.2.3初步確定軸的最小直徑57</p><p>　　6.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57</p><p>　　6.3求軸上載荷60</p><p>　　6.4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度61</p><

26、;p>　　6.5卷花機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖62</p><p><b>　　結(jié) 論63</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)64</p><p><b>　　致 謝65</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><

27、p>　　1.1本課題研究的目的意義</p><p>　　液壓卷花機(jī)是一種利用液體壓力來傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)床。由該機(jī)器生產(chǎn)的各種花形可用在圍欄，大門，臺，椅，扶梯，窗，招牌，藝術(shù)品等地方。隨著人民生活水平提高，這些鐵藝制品必然會有較大需求。另一方面，用液壓來實(shí)現(xiàn)，能滿足用戶任意設(shè)計(jì)的圖案，效率高，花形同一性好，體積小，重量輕，功能多，施工方便，勞動強(qiáng)度輕，隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，卷花機(jī)在金

28、屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛，在鐵藝行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升。</p><p>　　1.2本課題國內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問題</p><p>　　目前，用來制作卷花的設(shè)備還非常落后，按動力的來源角度，大體分為四種方式來實(shí)現(xiàn)：一、采用手工。該方法一般為小作坊生產(chǎn)，批量不大，生產(chǎn)效率低，但也能滿足個性化的需要，因?yàn)樗扇我飧淖兓ㄐ危珓趧訌?qiáng)度高。代表型號有北京光大利克經(jīng)貿(mào)有限責(zé)任

29、公司生產(chǎn)的手動式鐵藝軋花工裝設(shè)備。二、采用機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受動力的限制。噪聲大，能耗大，不能完全滿足市場需求。代表型號有石家莊安邦機(jī)械公司的電動卷花機(jī), AB-DW10A, AB-DW10B; 東北林業(yè)大學(xué)機(jī)械廠的萬能鐵藝成形機(jī);寧夏富盛機(jī)械制造有限公司的電動金屬扭曲機(jī)。三、采用鍛造方式。鍛造方式來實(shí)現(xiàn)的，材料局限性較大，不能用厚板，也加工不出開關(guān)復(fù)雜的尾部曲卷，效率不高。代表型號有廣州郎亞

30、公司的鍛鐵液壓裝置。四、采用液壓來實(shí)現(xiàn)。采用該方式的優(yōu)點(diǎn)比較明顯在，下面將要介紹。在鐵藝行業(yè)市場中，它們四種方式對應(yīng)對的裝備的使用比例大概為2：4：3：1；可見,使用機(jī)械方式來加工的占了大多數(shù)，使用液壓的較少。</p><p>　　在總結(jié)目前國內(nèi)外卷花機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢的情況下，當(dāng)前卷花機(jī)還有著以下的幾點(diǎn)不足：1、能耗較大，不夠環(huán)?！，F(xiàn)在有的卷花機(jī)的能源利用率不能，僅有50%左右，因?yàn)橹饕遣捎玫氖菣C(jī)

31、械方式作為動力，熱損耗較大。不符合當(dāng)今提倡的節(jié)約型社會的要求。而且，機(jī)械方式的噪音較大，對工人及周邊的損害也嚴(yán)重，不人性化。2、卷花機(jī)體積大,占地面積較多。對企業(yè)來說不是一件好事。3、加工的料的尺寸有限，花形較少。這主要受動力的限制。不能完全滿足當(dāng)前的市場需求,在模具上,也可在進(jìn)行改進(jìn)。 4、自動化程度不高，生產(chǎn)率也就不高。5、現(xiàn)在使用的模具較復(fù)雜。</p><p>　　1.3本課題解決的主要問題</p&g

32、t;<p>　　設(shè)計(jì)出的卷花機(jī)能滿足當(dāng)前市場的需要。有效地規(guī)避了當(dāng)前卷花機(jī)的不足。采用液壓力傳動來代替機(jī)械傳動，并且用模具來實(shí)現(xiàn)花形的變化。采用液壓液壓傳動能有效地克服，上面所說的不足，并且傳動平穩(wěn)，出力較大，從整體來看單位體積的出力比機(jī)械的傳動方式大得多，體積小。采用模具來加工，在需要改變花形時，只需要改變模具的形狀即可，擴(kuò)充了機(jī)器的加工范圍，且又能很好地保證同一批產(chǎn)品形狀的一致性。設(shè)計(jì)出來的液壓卷花系統(tǒng)具有，尺寸精確，

33、生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2 液壓卷花機(jī)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　本課題是以機(jī)器使用功能多樣、經(jīng)濟(jì)性好、人性化設(shè)計(jì)、環(huán)境友好性好、可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、可維修性好為設(shè)計(jì)思想。</p><p>　　2.2液壓卷花機(jī)系

34、統(tǒng)分析</p><p>　　2.2.1本機(jī)設(shè)計(jì)要求及具體的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　在現(xiàn)有的機(jī)械卷花機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。根據(jù)機(jī)械卷花的原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的液壓系統(tǒng)來代替機(jī)械卷花系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)液壓自動化、效率高、多花形、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。</p><p>　　目前市場上常用的加工件的最大加工規(guī)格及其種類為：扁鋼30X10；方鋼16X16；圓鋼。本設(shè)計(jì)中的卷花機(jī)也要求能加

35、工出它們。卷花時最小花形是標(biāo)準(zhǔn)弧中的61035的上半部，最大的花形是標(biāo)準(zhǔn)弧中的6110下半部份（來自資料[5]）。加工出的花形的最大旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為2圈。</p><p>　　考慮到鐵藝行業(yè)中用來制作各種花形的材料，常用普通碳素鋼中的甲類鋼,A0,A1,A2,A3……A7。它們有良好的塑性，韌性，故廣泛用于鐵藝行業(yè)中。在本設(shè)計(jì)中選 A5計(jì)算。查資料[7]P303附錄B常用材料的力學(xué)性能：舊牌號A5對應(yīng)Q275，其中，&

36、lt;/p><p>　　2.2.2 卷花機(jī)的液壓系統(tǒng)</p><p>　　卷花機(jī)是把一定長度的工件（棒料、方鋼、扁鐵），通過壓力作用，使之彎曲曲服，從而實(shí)現(xiàn)所需的花形。通過分析機(jī)械卷花機(jī)，當(dāng)用液來壓來代替時.需要實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。即用液壓能來驅(qū)動輸出主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2.3 液壓卷花機(jī)系統(tǒng)方案的比較與選用</p><p>

37、　　用液壓能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的有很多種方式，其中有:1.液壓缸加齒輪齒條；2.齒輪缸；3.液壓馬達(dá)；4.擺動缸等，都是能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的方式。</p><p>　　第四種即擺動缸，當(dāng)它通入壓力油后，通常主軸只能輸出小于360度的擺運(yùn)動，常用于工夾具夾緊裝置、養(yǎng)料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。在此它并不適合。第二種即齒輪缸，它在市場上比較少見，生產(chǎn)廠家比較少。并不常用。在此排除。</p>&

38、lt;p>　　在此著重比較用第一種，和第三種。因?yàn)檫@兩種在工程上用的比較多，市場上標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，且實(shí)現(xiàn)起來相對容易些。</p><p>　　用液壓馬達(dá)與液壓缸加齒輪齒條方案的比較：</p><p>　?、購膱?zhí)行元件性能方面來比較</p><p>　　用液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，它的所能輸出轉(zhuǎn)矩較小，起始負(fù)載轉(zhuǎn)矩也不能太大。且有泄漏；液壓缸能輸出較大的推力（通過改變活塞的

39、有效面積來實(shí)現(xiàn)），無泄漏，效率高于液壓馬達(dá)，無噪聲。液壓缸優(yōu)于液壓馬達(dá)。</p><p><b>　　②從經(jīng)濟(jì)性方面比較</b></p><p>　　一般來說，液壓馬達(dá)的價格比液壓缸的高，但它的壽命不如液壓缸長，且液壓馬達(dá)的可維修性不如液壓缸，使用成本也較高。</p><p>　?、?從空間的占用方面比較</p><p>

40、;　　液壓缸的占用的空間較液壓馬達(dá)的小，液壓馬達(dá)可選用雙速馬達(dá)，分別實(shí)現(xiàn)工進(jìn)與快退。</p><p>　　④從整體系統(tǒng)性能方面比較</p><p>　　初步擬定兩種方式的液壓系統(tǒng)圖，對比分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　用液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)圖如下：</p><p>　　圖2.1 卷花機(jī)系統(tǒng)原理圖1</p><p&g

41、t;　　用液壓缸來實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)圖如下：</p><p>　　圖2.2 卷花機(jī)系統(tǒng)原理圖2</p><p>　　從上面兩個圖中可以看，原理圖1中的11是雙速馬達(dá)，通過12來改變速度，系統(tǒng)控制比較簡單，速度已定，不可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制；原理圖2是通過節(jié)流閥5來實(shí)現(xiàn)速度的變化;原理圖1用的元件除液壓馬達(dá)外比原理圖2的便宜，大多數(shù)為普通元件；原理圖1的系統(tǒng)可靠性不如2，它的速度控制是通過液壓缸來控

42、制，不如2中用直接控制方式。</p><p>　　綜上，選原理圖2，即用液壓缸來實(shí)現(xiàn)，較優(yōu)為合理。</p><p>　　機(jī)械方面在此采用模具來彎曲工件，彎制出所需的花形。模具的形狀與所需的花形一致。當(dāng)卷花機(jī)的動力頭帶動模具旋轉(zhuǎn)時，工件則纏繞在模具上，并在上面產(chǎn)生塑性變形，即可制出所需要的花形。當(dāng)加工圓鋼和方鋼在加工前要將夾緊的一端頭部需壓制為魚尾狀，頭部厚度就小于10mm，這是為了便于把加

43、工件放入模具的槽內(nèi)。并在模具的插口內(nèi)安裝一對偏心輪，作用是防止在彎制的過程中工件脫出來。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)上述模具的旋轉(zhuǎn)，必然有一個帶動其轉(zhuǎn)動的主軸。這就是卷花機(jī)的動力頭，用來輸出轉(zhuǎn)矩。因控制系統(tǒng)已選用上述的原理圖2，用液壓缸作為動力輸出。那么這之間還缺少一個機(jī)構(gòu)，它的作用是能夠把直線運(yùn)動，轉(zhuǎn)換向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　經(jīng)過分析，本設(shè)計(jì)中采用齒輪齒條來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋

44、轉(zhuǎn)運(yùn)動。在此,為了簡化結(jié)構(gòu),把齒條和液壓缸筒融為一體,即把齒條用螺釘固定在缸筒上，缸筒采用鑄造的形式（要鑄造出承受力的凸臺）。在彎制工件時，導(dǎo)軌和凸臺相接觸，由導(dǎo)軌來承受垂直于齒條的力（由齒輪傳來）。</p><p>　　導(dǎo)軌采用雙矩形導(dǎo)軌,該導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,易制造和承載能力大,安裝調(diào)整方便.缺點(diǎn)是導(dǎo)軌面磨損后不能自動補(bǔ)償。但在該機(jī)器中軌導(dǎo)面的磨損對加工精度和過程 影響不大,可忽略不計(jì)。</p>&l

45、t;p><b>　　3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算</b></p><p>　　要進(jìn)行液壓系統(tǒng)計(jì)算，先應(yīng)計(jì)算要把工件彎曲成所需的形狀需要多大的力，即卷花機(jī)的動力頭應(yīng)該輸出多大的轉(zhuǎn)矩，這對后面計(jì)算與設(shè)計(jì)有著重要的意義。這也是決定卷花機(jī)功率的依據(jù)。但卷花機(jī)在卷制工件的過程是一個較為復(fù)雜的過程，在這個過程中，主要是工件的塑性變形，還有摩擦，彈性恢復(fù)，并且在每一個接觸點(diǎn)處的力（工件產(chǎn)生塑性變形所需要的力）

46、是不同的。如果要把這個過程的力分析清楚，每個接觸點(diǎn)處的力計(jì)算出來，這是不可能的，在本設(shè)計(jì)中也是沒有意義的。為了簡化計(jì)算，在此只進(jìn)行粗略估算，并留下一定的余量。估算出一個在整個卷花過程中的最大轉(zhuǎn)矩，然后以這個最大轉(zhuǎn)矩作為卷花機(jī)的動力計(jì)算依據(jù)，使卷花機(jī)輸出這個最大的恒定轉(zhuǎn)矩，那么應(yīng)能滿足最大規(guī)格以下的工件彎制。做這樣的簡化，在這種類型的機(jī)械上是可行的，工程是也是允許的。</p><p><b>　　3.1彎

47、矩力的計(jì)算</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的卷花機(jī)的三種規(guī)格的工件中，通過比較分析，卷制16X16的方鋼時，所需的轉(zhuǎn)矩是最大的，固以下的轉(zhuǎn)矩T的計(jì)算均以它作為工件加工來計(jì)算。在此，通過三種不同的角度來初步估算卷花機(jī)所需的彎矩。</p><p>　　工件在加工過程中,與模具的相對位置如下圖所示:</p><p><b>　　圖3.1加工示意圖

48、</b></p><p>　　3.1.1材料力學(xué)的角度</p><p>　　工件在彎曲變形的過程也就是工件產(chǎn)生塑性變性的過程，利用材料力學(xué)公式，，即要想工具變形，模具對工件產(chǎn)生的最大應(yīng)力大于工件本身的屈服應(yīng)力。</p><p>　　經(jīng)分析，一方面，彎曲得越厲害，所需要的力也就越大。另一方面，用模具來彎制工件時,在彎制到末位時,工件受力點(diǎn)與主軸軸心的直線距

49、離是最大的距離,有可能存在著最大的力臂。所以，按照此方法來算轉(zhuǎn)矩，可通兩個極限位置來定----開始彎曲時的起始點(diǎn)、彎制到末位時的終點(diǎn)，取這兩個位置分別用應(yīng)力計(jì)算公式來算，得出的最大力作為計(jì)算卷花機(jī)主軸的依據(jù)。</p><p>　　彎制時,最大正應(yīng)力設(shè)為,由[7]P143 : </p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>

50、　　而矩形截面的抗彎截面系數(shù)為: </p><p><b>　　式（3.2）</b></p><p>　　不管是在彎制起時點(diǎn),還是終了位置。其受力分析的方法是一樣的，分析過程如下：</p><p>　　先求彎曲時的最大彎矩：</p><p>　　在彎曲時的受力情況可等價為懸臂梁：</p><p>

51、;<b>　　圖3.2受力圖</b></p><p>　　由上面的圖可知，在截面A處是最大彎矩的點(diǎn)，由材料力學(xué)可知： 式（3.3）</p><p>　　代（3.2）（3.3）入（3.1），有：</p><p><b>　　式（3.4）</b></p>&

52、lt;p>　　要使工件彎曲成型，需要求 即： ，推出：</p><p><b>　　式（3.5）</b></p><p>　　即工作所受的力達(dá)到 時，工作就發(fā)生塑性變形。 </p><p>　　則：此時，主軸上所需要的轉(zhuǎn)矩：T= 式（3.6）</p>&

53、lt;p>　　a---為模具與工件作用點(diǎn)處的力臂</p><p>　　代（3-5）入（3-6）， 推出：T= 式（3.7）</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，上面公式（3-7）中的相關(guān)變量。</p><p>　　在加工起始點(diǎn)設(shè)為a1,終點(diǎn)a2經(jīng)測量:</p><p><b>　??；

54、</b></p><p>　　故可得：起始點(diǎn)的主軸轉(zhuǎn)矩：=60</p><p>　　加工終了時的主軸轉(zhuǎn)矩:</p><p>　　綜上: ,應(yīng)該用作為計(jì)算主軸轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。</p><p>　　3.1.2采用類比法</p><p>　　找相同或相近的機(jī)器。在此參照廣州郎亞公司的機(jī)械卷花機(jī)，其參數(shù)見下表。<

55、/p><p>　　表3.1朗亞牌彎花機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　由上表作如下的分析：</p><p>　　輸入總功率，傳入機(jī)器后，分成兩部份，一方面，由主軸輸出有用功，另一方面，損失功率，主要作為熱量消耗。在這里，假設(shè)=0,即，假設(shè)輸入的所有功率都作為有用功率輸出。</p><p><b>　　， 即，</b&g

56、t;</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　在此根據(jù)前面確定的主軸轉(zhuǎn)矩取主軸轉(zhuǎn)矩T=2000，即把它作為卷花機(jī)要輸出的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　在這下面的章節(jié)中，將把前面算得的動力轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)化為液壓缸的的推力。</p><p>　　3.2齒輪齒條傳動設(shè)計(jì)</p><p>

57、　　①齒輪齒條的設(shè)計(jì)參數(shù)與要求</p><p>　　先進(jìn)行所需要的齒輪齒條傳動設(shè)計(jì)，其要求如下：</p><p>　　由工作要求知：軸輸出功率</p><p>　　設(shè)計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制，卷花機(jī)工作平穩(wěn)，單向受力彎制工件，反向時齒輪無外負(fù)載（不考慮）。</p><p>　　②選定齒輪類型，精度等級，材料及齒

58、數(shù)。</p><p>　　選直齒輪圓柱齒輪傳動。傳動方案如下圖：</p><p>　　卷花機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度。（GB10095-88）</p><p>　　材料選擇。資料[8]表10-1選擇齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒條材料的選擇45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><

59、p>　　根據(jù)齒數(shù)初步選擇原則、卷花機(jī)的安裝位置要求及相類似機(jī)構(gòu)的比較。在此，初步確定此卷花機(jī)齒輪齒數(shù)為Z=30。</p><p>　?、郯待X根彎曲強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的卷花機(jī)為一般機(jī)器，傳動方式選開式傳動。傳動精度不高，為動力傳動。則有只需按彎曲強(qiáng)度來設(shè)計(jì)即可。</p><p>　　由[8]式(10-5），得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:<

60、/p><p><b>　　式(3.8)</b></p><p>　　1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。</p><p>　　由[8]中圖10-20C查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；</p><p>　　由[8]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，卷花機(jī)齒輪的轉(zhuǎn)速： ，齒輪每轉(zhuǎn)一圈同一齒面嚙合次數(shù)，齒輪工作壽命，又

61、因在一個工作循環(huán)周期中，加工時速度與返回時的速度為1：2，可知整個壽命中加工的時間為</p><p>　　則：應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由[8]公式10-13計(jì)算：</p><p><b>　　式(3.9)</b></p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中，卷花機(jī)的模具是按轉(zhuǎn)2圈來設(shè)定的。分析可知，在彎制工件時，齒條在工進(jìn)階段，齒輪的一個齒要與齒條接觸兩次，對齒條而

62、言，則在工進(jìn)階段，只有一個齒參加工作。在整個壽命中，齒條的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：</p><p>　　2)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得：</p><p>　　3)計(jì)算載荷系數(shù)K：</p><p><b>　　式(3.10)</b></p><p

63、><b>　　4)查取齒形系數(shù)：</b></p><p>　　由資料[8]表10-5查得：</p><p>　　5)查取應(yīng)力校正系數(shù)：</p><p>　　由[8]表10-5，</p><p>　　6)計(jì)算并加以比較：</p><p><b>　??；</b></p

64、><p>　　比較可知,齒條的數(shù)值大。</p><p>　　7)設(shè)計(jì)計(jì)算，代值上面的數(shù)值入(3.8)式：</p><p>　　就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=5mm;</p><p><b>　　④計(jì)算幾何尺寸</b></p><p>　　因齒輪齒數(shù)Z=30,則:</p><p><

65、b>　　1)齒輪分度圓直徑</b></p><p>　　2)齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線距離H=</p><p>　　計(jì)算齒輪寬度：。取齒輪寬為B1=150mm，齒條寬也為150mm。</p><p>　　因齒輪齒條傳動要使齒輪最多轉(zhuǎn)2圈，則齒條的工作長度：</p><p><b>　　L=2取L=1m。</b>

66、;</p><p>　　3.3載荷組成和計(jì)算</p><p>　　液壓缸所需的外負(fù)載F，包括二種類型的力，即</p><p>　　——是作用在活塞桿上外部載荷；</p><p>　　——是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。</p><p>　　而，其中，是工作載荷；是導(dǎo)軌的摩擦力；是由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力

67、。</p><p>　　計(jì)算上面各個力的大?。?lt;/p><p><b>　　①計(jì)算工作載荷</b></p><p>　　在此，工作載荷就是齒條在運(yùn)動方向上的推力。齒輪與齒條在嚙合過程中，把齒輪對齒條的力分解為兩個相互垂直的方向上。齒輪對齒條的力如圖3.3，其中，齒輪切向方向?qū)σ簤焊椎牧褪枪ぷ鬏d荷，法向方向的力就是使液壓缸產(chǎn)生摩擦力的正壓力。&

68、lt;/p><p>　　(a) 齒輪與齒條在嚙合主視圖</p><p>　　（b）齒輪與齒條嚙合俯視圖</p><p>　　圖3.3齒輪與齒條嚙合</p><p>　　液壓缸與導(dǎo)軌的接觸面A產(chǎn)生摩擦力；B面產(chǎn)生摩擦力；為齒輪對齒條切向的力；G為液壓缸及齒條的重力；是齒輪對齒條的法向力；“正向”是指彎制工件的方向。</p><p

69、><b>　??；</b></p><p><b>　　由以上分析：</b></p><p><b>　?、谇竽Σ亮?lt;/b></p><p>　　工作時齒條運(yùn)動速度：，其中，為齒輪分度圓直徑（mm）；為齒輪轉(zhuǎn)速（）。</p><p>　　代入值得，工進(jìn)時的齒條的速度為：&l

70、t;/p><p>　　根據(jù)資料[9]，本設(shè)計(jì)中選用的導(dǎo)軌類型為滑動導(dǎo)軌（平導(dǎo)軌），鑄鐵對鑄鐵的相對運(yùn)動。啟動時為靜摩擦力，啟動后為動摩擦力。查資料[1]表23.4-1，取靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1</p><p><b>　　由，來求摩擦力。</b></p><p>　　其中， ——上面所提及的摩擦系數(shù)；</p>&

71、lt;p>　　G——液壓缸的重力，在此為1000N；</p><p>　　——作用于導(dǎo)軌上正壓力（N），即上面的靜摩擦阻力</p><p><b>　　求靜摩擦力：</b></p><p><b>　　求動摩擦力：</b></p><p><b>　　③慣性載荷：</b>

72、</p><p>　　由公式，來求。其中，G為重力；g為加速度取9.81；為速度變化量（m/s），在此，=0.1178m/s; 為起運(yùn)或制動時間（s）, =0.1s。</p><p><b>　　在此: </b></p><p><b>　?、芮螅?lt;/b></p><p>　　由于各種缸的密封材質(zhì)和

73、密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為：，其中，為液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90~0.95,在此取=0.93,其中，F(xiàn)為活塞桿的總的負(fù)載。</p><p>　　綜上各階段的外負(fù)載如表3.2 </p><p>　　表3.2工作循環(huán)各階段外負(fù)載</p><p>　　3.4卷花機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)加工的目的，

74、完成的工作循環(huán)是：工進(jìn)——停止（10s）——快退。停止10s是為了讓工件徹底變形。運(yùn)動部件（液壓缸）的重力為1000N，工進(jìn)時，模具轉(zhuǎn)速為15r/min;快退時模具轉(zhuǎn)速為30r/min,活塞行程1000mm。</p><p><b>　　初選系統(tǒng)工作壓力。</b></p><p><b>　　3.4.1負(fù)載分析</b></p>&l

75、t;p>　　液壓缸所受負(fù)載F,已在前面已經(jīng)算得。</p><p>　　3.4.2初選液壓系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　根據(jù)資料[1]表23.42-2，初選工作壓力為4MPa</p><p>　　3.4.3液壓缸的類型及安裝方式</p><p>　　液壓缸類型選雙作用液壓缸，不可調(diào)質(zhì)緩沖式，活塞行程終了時減速制動，減速值不變。安裝方式

76、選徑向底座型（液壓缸所受傾翻力矩較小）。</p><p>　　3.4.4液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　計(jì)算中要用到的相關(guān)參數(shù)說明如下：</p><p>　　——無桿腔活塞有效作用面積（）</p><p>　　——有桿腔活塞有效作用面積（）</p><p>　　——液壓缸工作腔壓力。</p>&

77、lt;p>　　——液壓缸回油腔壓力，即背力。其值可根據(jù)回路的具體情況而定，預(yù)算時可參照[1]表23.4-4取值。在此因回油路較短，且直接回油箱，忽略不計(jì)。</p><p>　　D——活塞直徑（m）;</p><p>　　d——活塞桿直徑（m）</p><p>　　一般，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為：</p><p><b&

78、gt;　　式(3.11)</b></p><p>　　運(yùn)用上式事先確定與的關(guān)系,或是活塞桿徑d與活塞直徑D的關(guān)系,按[1]表23.4-6按速比要求確定,取</p><p>　　根據(jù)公式[1]式23.4-18求活塞直徑D:</p><p><b>　　式(3.12)</b></p><p>　　根據(jù),則活塞桿直

79、徑取d=0.71D，d=0.7199.30=70.503mm</p><p>　　又根據(jù)表23.6-33、34活塞直徑D=100mm，活塞桿直徑取d=70mm;根據(jù)表23.6-35,液壓缸活塞行程取，因行程與活塞桿直徑比，需要做壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p>　　3.4.5壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　在此，因是沒有偏心載荷的細(xì)長桿，按等截面計(jì)算法來驗(yàn)算。&

80、lt;/p><p>　　計(jì)算細(xì)長比，其中k為活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑（m），對實(shí)心桿： ； 式(3.13)</p><p><b>　　故：，而，可知：</b></p><p>　　可采用戈登蘭金公式（資料[1]式23.6-57），計(jì)算臨界載荷：</p><p>　　上

81、面的參數(shù)解釋如下：</p><p>　　m ——為柔性系數(shù)，因活塞桿材料選用45鋼，參照[1]表23.6-64，m=85，a=，；</p><p>　　n——參照[1]表23.6-63，它是根據(jù)液壓缸的末端條件來選擇的。本設(shè)計(jì)中，液壓缸受力情況如圖3.7所示，是兩端固定，固取n=4。</p><p>　　一般實(shí)際使用時，為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，活塞桿實(shí)際承受的

82、壓縮載荷要遠(yuǎn)小于極限載荷。即實(shí)際載荷P要滿足：，其中， ——安全系數(shù)，取4。</p><p>　　圖3.4 液壓缸末端條件</p><p>　　卷花機(jī)在加工過程中最大力，故，在加工過程中活塞桿穩(wěn)定。</p><p>　　3.4.6按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸</p><p>　　因工作速度低，需驗(yàn)算液壓缸尺寸，即要滿足如下式子，（參照資料[6

83、]）</p><p><b>　　式(3.14)</b></p><p>　　其中， A——液壓缸有效工作面積（）</p><p>　　——系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量（），在節(jié)流調(diào)速中取決于回路中所設(shè)的調(diào)速或節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量。</p><p>　　——運(yùn)動機(jī)構(gòu)要求的最小工作速度（），本設(shè)計(jì)中為0.1178m/s<

84、;/p><p>　　而在本設(shè)計(jì)中，節(jié)流閥是安裝在進(jìn)油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸無桿腔實(shí)際面積，即：</p><p>　　比較可知：，滿足要求，液壓缸能達(dá)到所需低速。</p><p>　　3.4.7計(jì)算液壓缸所需流量</p><p>　　, 其中，A為液壓缸有效作用面積（）；V為活塞與缸體相對速度（m/s）。</p>

85、<p><b>　　工進(jìn)時的流量：；</b></p><p><b>　　快退時的流量：</b></p><p><b>　　有效作用面積：</b></p><p>　　3.4.8繪制液壓系統(tǒng)工況圖</p><p>　　繪制液壓缸工況圖如下，工況圖包括壓力圖，流量循

86、環(huán)圖，和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，選擇液壓泵，閥等元件的依據(jù)。工作循環(huán)中工作階段的液壓缸壓力和功率如表3.3所示。</p><p>　　表3.3工作過程中的各參數(shù)</p><p>　　以上在算反向壓力時，取背壓為0.6MPa，由公式：來計(jì)算；計(jì)算正向壓力時，背壓取為0，由來計(jì)算。</p><p>　　由上表繪制出液壓缸工況圖如下所示：</p>&

87、lt;p>　　圖3.5液壓系統(tǒng)工況圖</p><p>　　3.4.9制定基本方案確定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　?、僦贫ɑ痉桨?lt;/b></p><p>　　1)調(diào)速回路和動力源。</p><p>　　本機(jī)對速度的穩(wěn)定性要求不高，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，采用節(jié)流閥，而不是采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路。在彎花過程中

88、不存在速度的換接，在剛開始起運(yùn)時，就有較大的外負(fù)載，故采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速時，完全可避免前沖，且在彎制工件時，活塞桿的進(jìn)度較低，在低速時，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的節(jié)流閥通流面積比回流時的大。因此，進(jìn)油節(jié)流在低速時不易堵塞。進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度。故，此系統(tǒng)可采用節(jié)流閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。該液壓系統(tǒng)在整個工件循環(huán)中需油量變化不大。另從經(jīng)濟(jì)上考慮，此處選用單定量泵供油。</p><p><b>　　2)

89、油路循環(huán)方式：</b></p><p>　　由于已選用節(jié)流調(diào)速回路系統(tǒng)必然為開式循環(huán)方式。</p><p><b>　　3)換向回路：</b></p><p>　　綜合考慮到卷花機(jī)的自動化程度要求，在此選用三位四通Y型中位機(jī)能的電磁滑閥作為系統(tǒng)的主換向閥。</p><p><b>　　4)壓力控制回

90、路：</b></p><p>　　在泵出口并聯(lián)一先導(dǎo)式溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流同時在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個二位二通電磁換向閥，以便于通過電信號來控制泵的卸載。</p><p><b>　　5)保壓回路：</b></p><p>　　當(dāng)液壓缸在彎制工件到末位時，需要進(jìn)行保壓，以便讓工件徹底塑性變形。考慮到此力較大。采用蓄能器來

91、提供能量來保壓，同時單向閥關(guān)閉。保壓時間可靈活控制（時間繼電器來實(shí)現(xiàn)）、壓力穩(wěn)定、壓力保持也可靠。</p><p>　?、诖_定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　根據(jù)前面第二章中初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。經(jīng)過修改和更正后，使之更符合本設(shè)計(jì)的要求，再由上述計(jì)算結(jié)果和技術(shù)要求，在主回路初步選定基礎(chǔ)上，只要再增加一些必要的輔助回路便可組成較完整的液壓系統(tǒng)了。所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3.9所示，

92、系統(tǒng)的電磁鐵動作順序見圖3.10。</p><p>　　圖3.6液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖3.7系統(tǒng)電磁鐵動作順序圖</p><p>　　3.5液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件</p><p>　　3.5.1確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格</p><p><b>　　①泵的最大工作壓力</

93、b></p><p>　　考慮到正常工作中進(jìn)油管路上有一定壓力表損失所以泵的工作壓力為：</p><p><b>　　式(3.15)</b></p><p>　　其中：——液壓缸最大工作壓力；</p><p>　　——進(jìn)油管路中壓力表損失，準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并給出管路圖時才能進(jìn)行。對進(jìn)口有單向閥,節(jié)流閥,取=0.

94、5~1.5,在此取1;</p><p>　　所得的泵的最大工作壓力是系統(tǒng)靜態(tài)壓力,考慮到各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力值。另外考慮到泵要有一定的壓力貯備，并確定泵的壽命，因此泵的額定壓力應(yīng)滿足。在此取=1.25，所以，，把它作為泵的最大工作壓力。</p><p><b>　?、诒玫牧髁?lt;/b></p><p>　　液壓缸工作時

95、，泵的輸出流量應(yīng)為：</p><p><b>　　式(3.16)</b></p><p>　　式中，K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1~1.2，在此取K=1.2；</p><p>　　——同時動作的液壓缸或液壓馬達(dá)最大總流量可從（）上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小流量，一般取,即3L/min。</p>

96、<p><b>　　所以，</b></p><p><b>　?、圻x擇泵的規(guī)格：</b></p><p>　　根據(jù)前面求得的值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從資料[1]表23.5-21中選擇相應(yīng)的液壓泵。</p><p>　　型單級葉片泵能滿足上述估算出的壓力和流量要求，該泵的額定壓力為6.3，，公稱排量V=

97、80mL/r,額定轉(zhuǎn)速驅(qū)動功率12KW，重量為20Kg由公式，q=vn計(jì)算得，流量為76.8L/min,現(xiàn)在取泵的容積效率，那么泵的實(shí)際流量</p><p>　?、艽_定液壓泵的驅(qū)動功率。</p><p>　　查電機(jī)產(chǎn)品目錄、工況圖,可知，最大功率出現(xiàn)在工進(jìn)階段，查資料[3]表7-108，取泵的總效率，則泵的輸入功率：</p><p><b>　　式(3.1

98、7)</b></p><p>　　選擇電機(jī)型號：根據(jù)[3]表7-134查得：Y132M2-6，額定功率5.5KW,轉(zhuǎn)速為960r/min。</p><p>　　根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可算出液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動速度和持續(xù)時間，見表如下，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　液壓缸在各階段的實(shí)際

99、進(jìn)出流量、運(yùn)動速度和持續(xù)時間見下表。</p><p>　　表3.4液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量、運(yùn)動速度和持續(xù)時間</p><p><b>　　上表中，；</b></p><p>　　3.5.2液壓閥的選擇和部分液壓輔助元件選擇</p><p><b>　　①液壓閥的選擇</b></p>

100、<p>　　選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在6左右，所以閥都選用中、高壓閥。查資料[3]，所選閥的規(guī)格型號見下表：</p><p>　　表3.5液壓卷花機(jī)液壓閥和部分輔助元件的型號名細(xì)表</p><p><b>　　續(xù)</b></p><p>　　注：考慮到液壓系統(tǒng)的最大壓力均小于6.3 ，故選用的主

101、要是廣州機(jī)床研究所的GE系列中高壓系列液壓元件；節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量，小于系統(tǒng)最低工進(jìn)速度時的流量，能滿足需要。</p><p><b>　?、诠艿赖拇_定</b></p><p><b>　　1）管道的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　由下面的式子來計(jì)算</b></p><

102、p><b>　　式（3.17）</b></p><p>　　其中，——通過管道內(nèi)的流量（）；</p><p><b>　　——管內(nèi)允許流速。</b></p><p>　　計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子，由前表可知，流經(jīng)液壓缸無桿腔和有桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為：143.184L/min和72.96L/mi

103、n，按 [1] 表23.4-10允許流速推薦值取壓油管內(nèi)油液的允許流速為5m/s，回油管道為2m/s。 </p><p><b>　　則：</b></p><p>　　無桿腔端的油管直徑為：</p><p>　　有桿腔端的油管直徑為：</p><p><b>　　2）油管的選擇</b></p

104、><p>　　油管常稱為管道，它在液壓系統(tǒng)中將各個液壓元件連接起來，以保證液壓系統(tǒng)的能量傳遞。因此要求油液通過管道的壓力損失要小，承受系統(tǒng)油壓要高，管路自身強(qiáng)度要高，池漏量了也要小。</p><p>　　根據(jù)油管的用途和系統(tǒng)壓力的不同，液壓系統(tǒng)中常用的油管有鋼管、銅管、塑料管、尼龍管、橡膠軟管等。各種管材及應(yīng)用場合見表3.6。</p><p>　　表3.6管材及應(yīng)用場合

105、</p><p>　　分析比較，考慮到設(shè)計(jì)中,卷花機(jī)的液壓缸是運(yùn)動的,活塞桿固定這一特點(diǎn)。查資料[3]表JB827-66，表5-2，同時考慮制作方便，兩根油管均選用28 2（外徑為28mm，壁厚2mm）的橡膠軟管（YB231-70）；查手冊得管材的抗拉強(qiáng)度為412 ，由書中表1-15，取安全系數(shù)n=8，按書中式（1-10）對管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核如下：</p><p>　　，所以選的管子壁厚安

106、全。</p><p>　　其他油管，可直接按所連接的液壓無、輔件的接口尺寸決定其管徑大小。</p><p><b>　　3）管接頭的確定</b></p><p>　　管接頭是油管與油管，油管與液壓元件間的連接件。它應(yīng)滿足連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、壓力損失小、拆裝方便及工藝性好等要求。</p><p>　

107、　管接頭的種類很多，按管接頭的通路數(shù)量和油流方向分為直通、直角、三通和四通等型式；按油管和管接頭的連接方式不同可分為擴(kuò)口式接頭、焊接式接頭、卡套式接頭、可拆式接頭等?，F(xiàn)選用擴(kuò)口式管接頭。查[3]中表7-76，選擴(kuò)口式端直通管接頭，選用M33X2。</p><p><b>　?、坌钅芷鞯脑O(shè)計(jì)</b></p><p>　　蓄能器是一種將儲存液體壓力能在需要時把它釋放出來的

108、能量儲存裝置。蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功能是存儲能量、吸收脈沖壓力和沖擊壓力，同時也可作為輔助能源和應(yīng)急能源使用。在本設(shè)計(jì)中，它是起到蓄能保壓的作用。</p><p>　　1)蓄能器的類型選擇</p><p>　　蓄能器按結(jié)構(gòu)不同，分為彈簧式、重錘式和充氣式等三類。目前，前兩種已很少采用。充氣式蓄能器按構(gòu)造不同，又分為氣液直接接觸式、隔膜式、氣囊式和活塞式等幾種，機(jī)械工業(yè)主要應(yīng)用氣囊式和活塞式

109、。根據(jù)設(shè)計(jì)選取氣囊式蓄能器，其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖</p><p>　　圖3.8氣囊式蓄能器</p><p>　　氣囊4用特殊耐油橡膠制成，固定在殼體3的上半部，氣體（一般是氮?dú)猓臍忾T1充入，氣囊外部是壓縮油。保護(hù)帽2是用來保護(hù)氣門，蓄能器下部有一受彈簧6作用的提升閥5，用于防止油液全部排除時，氣囊脹出殼體。</p><p>　　氣囊式蓄能器的優(yōu)點(diǎn)是膠囊慣性小，反應(yīng)快，

110、油氣嚴(yán)格分開，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，安裝和維護(hù)都很方便。本設(shè)計(jì)就擬定選用這種類型。</p><p><b>　　2）蓄能器型號選擇</b></p><p>　　根據(jù)蓄能器在系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)在此選用氣囊式，油氣隔離，油不易熱氧化油中不易混入氣體，反應(yīng)靈敏，尺寸小，重量輕。</p><p>　　因蓄能器在本設(shè)計(jì)中起保壓作用，對

111、單向閥及液壓缸活塞的泄漏補(bǔ)償，保證在加工完后，有一定的保壓時間（10s），所以，蓄能器的體積不是選擇的主要依據(jù)而主要是由壓力來選擇。</p><p>　　由資料[1]表23.8-5選液壓油為：NXQ1-L1/10-H(H:礦物油)，壓力為10MP，公稱容積1L，螺紋連接，接口直徑M27X2。</p><p>　　3.5.3油箱容量的初步確定及油液的選擇</p><p&g

112、t;　?、侔促Y料[1]式（23.4-31）油箱體積：</p><p><b>　　式(3.18)</b></p><p>　　其中,a——為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由[1]表234-11，a取6；</p><p>　　——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積，在本設(shè)計(jì)中</p><p><b>　　; </b></

113、p><p><b>　　V——為油箱容量；</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　查資料[3]表4-5中，標(biāo)準(zhǔn)油箱的外形尺寸?，F(xiàn)在暫時取為400L，在后面的系統(tǒng)溫升驗(yàn)算時將進(jìn)行核算。</p><p><b>　?、谝簤河鸵海?lt;/b></p>

114、;<p>　　根據(jù)所選用液壓泵類型和[1]中的表1-17，選用牌號為L-HL32的油液。</p><p>　　3.6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算</p><p>　　3.6.1壓力損失及調(diào)定壓力的確定</p><p>　　在快退時系統(tǒng)壓力相對工進(jìn)時的要低很多，所以不必驗(yàn)算，因而必須以工進(jìn)為依據(jù)來計(jì)算卸荷閥和溢流閥的調(diào)定壓力。</p><p>

115、;　　已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)回油管的內(nèi)徑為24mm，各段管道的長度分別為：AB=1.5m，CD=1.2m,選用L-HH32液壓油，室溫油的溫度為，查得此溫度時的液壓油的運(yùn)動粘度為，油的密度為。</p><p><b>　?、傺爻虊毫p失</b></p><p>　　首先要判斷管中的流態(tài)。運(yùn)動部件工作時的速度為7.068，進(jìn)給時的最大流量為，則液壓油在管內(nèi)的流速為為：<

116、;/p><p><b>　　式（3.19）</b></p><p><b>　　管道流動雷諾數(shù)為：</b></p><p><b>　　式（3.20）</b></p><p>　　可見液流在管道內(nèi)的流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為：</p>&

117、lt;p><b>　　式（3.21）</b></p><p><b>　?、诰植繅毫p失：</b></p><p>　　局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%，而后者則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為，則當(dāng)通過閥的流量為的壓力損失為：

118、</p><p><b>　　式（3.22）</b></p><p>　　在進(jìn)油路上有一個三位四通電磁閥，一個節(jié)流閥，一個單向閥。由前面的液壓閥名細(xì)表：</p><p>　　三位四通電磁閥的壓力損失：</p><p><b>　　節(jié)流閥的壓力損失：</b></p><p>&

119、lt;b>　　單向閥的壓力損失：</b></p><p>　　管路的局部壓力損失：</p><p>　　工進(jìn)時回油路上的流量，則回油路中的流速為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　其對應(yīng)的雷諾數(shù)為：</b></p><p>

120、;　　，可知也為層流狀態(tài)。</p><p>　　則沿程阻力系數(shù)：。則：回油路上的沿程壓力損失為：</p><p><b>　　③總的壓力損失</b></p><p><b>　　式(3.23)</b></p><p>　　其中， ——為總的進(jìn)油壓力損失；</p><p>

121、;　　——為總回油壓力損失；</p><p>　　，在回油路上因只有一個二位三通換向閥，可忽略其壓力損失，只考慮回油路上的沿程壓力損失與管路和局部壓力損失，?。?lt;/p><p><b>　　則： </b></p><p>　　由式（3-19）：總的壓力損失:</p><p>　　在工進(jìn)過程中總載荷F有如下的關(guān)系：

122、</p><p><b>　　則：，可知：</b></p><p>　　綜上，上述驗(yàn)算表明，系統(tǒng)在工進(jìn)時，沒有超過泵能達(dá)到的最高壓力，無需修改原來的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　④壓力閥的調(diào)定值</b></p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算可知，液壓泵溢流閥的調(diào)整壓力應(yīng)為工進(jìn)階段的系統(tǒng)工作壓力和壓