《机床设计手册 第4册 液压、气动系统设计及机床现代设计方法》求取 ⇩

第八篇 液压系统设计1

第一章液压传动的一些基本概念1

一、机床液压传动的特点1

二、流体的静力特性1

（一）在重力作用下液体的静压力1

（二）静止液体压力的特性1

（三）静压力的计量及单位1

第四册 目 录1

（一）液体的一些物理性质2

三、流动液体的一些特性2

（二）流体的连续性方程10

（三）伯努利方程式（能量守恒定理）11

（四）两种流态——层流与紊流11

（五）薄壁小孔、圆管及各种缝隙的流量12

（六）沿程和局部阻力损失15

（七）动量定理21

（八）液压系统的效率和发热量22

二、工作介质的主要性能指标和成分24

第二章工作介质24

一、液压系统对工作介质的要求24

三、工作介质的分类及其主要性能27

（一）工作介质的分类27

（二）各种工作介质的主要性能27

四、工作介质的选择和使用管理32

（一）工作介质的选择32

（二）液压油的使用管理33

（三）液压油的更换34

五、国内外油的品种对照35

六、工作介质与密封材料的相容性39

七、高水基流体的发展、特性及合理使用42

第三章液压元件45

一、液压泵45

（一）液压泵分类及其结构特征45

（二）液压泵的性能50

（三）定量泵和变量泵的比较50

（四）变量泵的控制形式51

（五）选择液压泵应注意的事项52

（六）液压泵安装使用注意事项52

（七）机床液压系统常用的液压泵53

二、液压马达71

（一）液压马达分类及结构特征71

（二）液压马达的性能73

（三）液压马达安装使用注意事项73

（四）机床液压系统常用的液压马达73

三、液压缸79

（一）液压缸的类型79

（二）液压缸的安装形式81

（三）液压缸的设计计算和选定81

（二）研究试验86

（五）液压缸的安装及注意事项89

（四）液压缸的材料、制造与试验89

四、液压阀90

（一）液压阀分类及其结构90

（二）液压阀安装面连接尺寸102

（三）管式液压阀油口连接螺纹尺寸117

1．压力控制阀118

（四）机床液压系统常用的三类阀118

2．流量控制阀130

3．方向控制阀134

五、叠加阀145

（一）叠加阀的分类和结构145

（二）叠加阀的使用及选择147

（三）叠加阀产品148

六、电液比例控制阀156

（二）电液比例阀产品156

（一）电液比例阀的工作原理156

第四章液压基本回路和阀类的组合165

一、液压基本回路165

（一）压力（力）控制回路165

（二）速度（流量）控制回路169

（三）运动切换回路170

（四）多缸动作回路171

（一）液压操纵箱172

二、阀类的组合172

1．操纵箱的分类173

2．典型磨床操纵箱简介173

4．磨床操纵箱的设计177

3．典型磨床操纵箱主要结构性能指标177

5．外圆磨床操纵箱计算举例186

（二）液压集成块187

第五章液压辅件193

一、油箱及其附件193

（一）油箱的用途193

（二）油箱分类193

（三）油箱容量的确定194

（四）油箱结构的设计194

（五）油箱内壁处理194

（六）油箱附件195

（七）加热器与冷却器195

（二）管道的基本要素197

（一）管道的计算197

二、管件197

（三）管接头211

（一）滤油器分类及其特点272

（二）滤油器的性能参数272

三、滤油器272

（三）选择滤油器应注意的事项273

（四）使用滤油器应注意的事项273

（五）滤油器产品274

四、蓄能器279

（一）蓄能器的用途279

（二）蓄能器的类型及特点280

（三）蓄能器的容积计算280

（四）蓄能器充气压力的确定283

（五）蓄能器的使用注意事项283

（六）蓄能器产品技术规格284

第六章机床液压系统的设计计算285

一、液压系统设计步骤285

（一）明确设计依据285

（二）工况分析及绘制负载循环图286

（三）拟定液压系统草图287

选择294

（四）液压元件的计算与选择294

1．液压缸和液压马达的计算与结构的294

2．液压泵的计算与选择295

3．控制阀的计算和选择297

4．确定管道尺寸297

5．油箱容量297

（五）液压系统的计算或验算298

配图298

二、液压系统设计举例298

（一）磨床液压系统设计298

（六）绘制正式液压系统图和液压系统装298

（二）车床液压系统设计306

（三）L6140A拉床液压系统设计316

（四）珩磨机床液压系统的设计322

（五）组合机床液压系统设计325

（六）牛头刨床液压系统设计328

（七）龙门刨床液压系统设计337

（一）磨床338

三、液压系统参考图例338

（二）齿轮机床345

（三）珩磨机床348

（四）车床350

（五）组合机床351

（六）牛头刨床352

（七）龙门刨床353

第七章机床液压系统的维护356

一、液压系统维护管理的必要性356

二、液压系统维护的内容356

（一）日常的检查项目356

（二）定期的检查项目358

三、液压系统外漏的原因及预防办法359

（一）管接头和油塞的漏油及预防办法359

（五）液压缸漏油及预防办法360

（四）液压控制阀的漏油及预防办法360

（三）壳体漏油及预防办法360

（二）元件接合面间漏油及预防办法360

防措施361

（六）油封漏油的现象、特征、原因及预361

四、过滤器的维护及管理364

五、液压装置多见的故障及对策365

（一）液压系统压力提不高或建立不起压力365

（二）噪声和振动366

（三）爬行367

（四）油温过高369

（五）液压冲击370

（七）运动部件速度达不到或不运动371

（六）执行机构的工作速度在负载下有显著371

降低371

六、工作介质的污染及其控制372

（一）工作介质污染后的危害372

（二）工作介质污染的原因373

（三）如何判断工作介质的使用界限374

（四）工作介质的污染控制376

（二）气压传动的特点378

（一）气压传动系统的组成378

第一章概述378

一、气压传动系统的特点和分类378

第九篇 气压传动与控制378

（三）气压传动系统的分类379

（四）气动元件的基本参数379

二、空气的性质及基本计算380

（一）空气的性质380

（二）气压传动的基本计算381

1．湿空气381

2．流通能力的计算383

3．理想气体状态方程384

三、充气放气温度与时间的计算386

（一）充气温度与时间的计算386

（二）放气温度与时间的计算386

一、气源装置388

1．空气压缩机的分类388

（一）空气压缩机的分类及原理388

第二章气源装置及处理元件388

2．空气压缩机的工作原理389

（二）空气压缩机的选用原则及容量计算390

（三）空气压缩机站的设计原则及管道布置392

1．空气压缩机站的设计原则392

2．管道布置393

（四）空气压缩机的使用维修394

二、气源处理元件394

（一）气源系统的组成394

（二）对气源系统的要求396

（三）压缩空气的净化处理398

1．压缩空气净化的机理398

2．过滤材料的分类及用途402

3．空气干燥的方法和干燥器的使用404

4．过滤器的结构原理与计算410

5．自动排水机构分类、工作原理及设412

计计算412

（四）油雾装置416

（五）气源处理元件的选用423

第三章控制元件436

一、概述436

（一）控制元件的作用436

（二）控制元件的分类436

二、压力控制阀436

（一）压力控制阀的分类436

（二）压力控制阀的主要品种规格436

（三）减压阀437

（四）压力顺序阀440

（五）安全阀（溢流阀）441

三、流量控制阀442

（一）节流阀的节流原理442

（二）节流阀的主要品种与规格442

（三）节流阀的结构形式443

（一）方向控制阀的分类445

四、方向控制阀445

（四）节流阀的设计计算445

（二）方向控制阀的主要品种规格446

1．换向阀的密封结构形式453

（三）换向型方向控制阀（简称换向阀）453

2．换向阀产品典型结构介绍455

3．滑柱式换向阀的设计计算468

4．截止式换向阀的设计计算476

（四）单向型方向控制阀485

（五）方向阀的使用及常见故障与排除方法489

五、气动逻辑元件490

（一）概述490

（二）逻辑元件基本原理及结构组成491

1．截止式逻辑元件基本原理491

2．膜片式逻辑元件基本原理492

3．滑柱式逻辑元件基本原理496

（三）高压截止式逻辑元件（QLJ型）498

（一）概述503

六、电气比例阀503

（二）电气比例阀结构工作原理505

（三）电气比例阀主要技术参数505

第四章执行元件507

一、概述507

二、气缸507

（一）气缸的种类和特点507

（二）几种常用气缸的工作原理和用途510

1．单作用气缸510

3．组合气缸511

2．双作用气缸511

4．特和气缸514

（三）气缸的设计与计算521

1．气缸的设计步骤及基本参数521

2．活塞杆上输出力和气缸直径的计算522

3．活塞杆的计算523

4．缸筒壁厚的计算524

5．缓冲计算525

7．冲击气缸设计计算526

6．耗气量的计算526

（四）气缸主要零部件结构、材料及技术530

要求530

（五）气缸的选择与应用533

（六）气缸的性能和试验536

（七）气缸的动特性537

（八）气缸的故障及其处理539

（九）气缸产品540

三、气马达541

（二）气马达的分类及性能541

（三）气马达的工作原理与特点541

1．气马达的工作原理541

（一）概述541

2．气马达的特点544

（四）气马达的选择、应用及润滑544

（五）气马达的制造精度545

（六）气马达的示功图545

（八）气马达典型产品546

（七）压缩空气能量的利用率546

一、概述548

（一）气动密封的分类548

（二）气动密封的特点548

二、气动阀的密封设计548

（一）气动阀通路间密封结构设计548

第五章气动密封装置548

（二）气动阀标准密封圈结构设计550

1．O形橡胶密封圈密封结构设计550

2．Y形密封圈密封结构设计554

（一）气缸的密封形式556

三、气缸的密封形式及设计556

（二）气缸的密封设计558

四、气动密封件559

（一）气动密封件常用材料559

（二）气动阀用密封件561

（三）气缸用密封件569

（二）膨胀干涉型消声器587

（三）膨胀干涉吸收型消声器587

第六章气动附件587

（一）吸收（阻力）型消声器587

一、消声器工作原理、分类、结构及选用587

（四）消声器主要技术规格588

二、气电转换器、压力继电器的结构原理与589

选用589

（一）高压气电转换器589

（二）低压气电转换器589

（三）气电转换器的选用590

（四）气电转换器、压力继电器的主要技术590

规格590

三、缓冲器591

（一）缓冲器的分类591

（二）油阻尼缓冲器的工作原理591

（三）油压缓冲器的各种结构形式与特点592

（四）主要技术参数及选用593

四、气动显示器598

（五）介绍两种典型油压缓冲器598

（六）油压缓冲器的应用598

（一）有色金属管接头599

（一）高压微型显示器599

五、气动管接头分类、结构及选用599

（二）低压回转式显示器599

（二）棉线编织胶管接头606

（三）塑料管、尼龙管用接头608

（四）快速管接头612

（五）组合式管接头613

（六）调速管接头616

第七章气动回路617

一、概述617

二、气压传动的基本回路和常用回路617

（一）压力控制回路617

（二）换向回路618

（三）速度控制回路619

（四）力控制回路621

（五）力矩控制回路622

（六）功率放大回路623

（七）同步回路623

（八）安全保护回路624

（九）选择回路625

（十）往复动作回路625

（十一）位置控制回路626

（十二）双缸程序动作回路628

三、逻辑回路629

（一）基本逻辑回路及真值表629

（二）记忆与时间控制回路631

四、程序控制回路的设计632

（一）多缸单往复系统回路设计633

（二）多缸多往复系统回路设计639

五、比例控制回路及应用642

（一）比例控制回路642

（二）比例及伺服回路的应用643

（二）气动控制方案的确定及回路设计645

一、气动系统设计程序645

（一）结构综合分析、明确设计依据645

第八章气动系统设计及应用645

（三）执行元件的选择和设计646

（四）控制元件的选择646

（五）气动辅件的选择647

（六）气动系统动力及管道计算647

（七）装配图设计648

（八）结构设计648

二、气动系统设计举例650

三、气动机构的应用653

（一）直线运动机构653

（二）摆动运动机构656

（三）真空传送机构656

（四）复合运动657

（一）气动元件主要技术指标659

二、气动元件主要技术指标及试验方法659

1．气动阀主要技术指标659

第九章气动元件主要技术指标及试验659

一、概述659

方法659

3．气动三大件主要技术指标660

2．气缸主要技术指标660

（二）气动元件试验方法666

1．气动阀试验方法666

2．气缸试验方法670

3．气动三大件试验方法670

4．气动元件试验压力670

一、有限元法的基本思想673

第一章概述673

第十篇 机床结构有限元分析673

二、结构有限元分析过程674

三、机床设计中有限元法的应用674

第二章结构静力分析676

一、基本原理及方法676

（一）单元列式及节点位移方程676

（二）坐标变换677

（三）位移约束处理及方程组求解678

（四）单元应力计算678

（五）收敛性678

二、杆件结构679

（一）直梁679

（二）平面刚架681

（三）空间刚架及桁架683

三、平面问题684

（一）常应力三角单元684

（二）4节点矩形单元687

（三）平面等参单元689

四、三维问题695

（一）简单四面体单元695

（二）8节点等参元697

（三）20节点三维等参单元699

（四）其它的三维等参单元701

五、轴对称问题705

（一）轴对称简单三角形单元705

（二）轴对称结构的半解析法708

一、平板结构712

（一）薄板的弯曲变形712

第三章板壳及复杂结构712

（二） 4节点矩形薄板单元713

（三）3节点三角形薄板单元717

（四）相容的板单元719

（五）其它板单元721

二、壳体结构721

（一）壳体分析的平板单元721

（二）曲壳单元726

（三）8节点壳体参数单元727

（四）轴对称壳体730

三、复杂结构分析的几个问题734

（一）不同单元的组合734

（二）复杂的位移约束737

（三）子结构分析739

第四章结构动力分析741

一、结构的动力方程741

（二）几种单元的质量矩阵744

二、单元质量矩阵744

（一）一致质量矩阵和集中质量矩阵744

三、动力方程的简化748

第五章温度场及热应力有限元分析750

一、平面稳定温度场及热应力750

（一）平面稳定温度场750

（二）平面热应力752

二、平面不稳定温度场及热应力754

三、轴对称温度场及热应力756

四、空间温度场及热应力758

第六章轴承油膜压力762

一、基本方程762

二、油膜压力的有限元分析762

三、应用例举764

第十一篇 机床动态性能分析768

第一章绪论768

二、机床颤振的基本原理及稳定性判据771

（一）颤振的理论基础771

第二章 机床动态性能分析的基本理论771

一、机床的振动771

和方法771

（二）机床切削稳定性判据775

1．多自由度系统运动方程的建立778

三、机床动态分析的理论和方法778

2．固有频率和主振型及其确定方法780

3．主振型的正交性及系统的模态方程782

4．机械阻抗技术在机床动态性能分析中783

的应用783

5．多自由度系统传递函数的实模态参数789

表达式789

6．复模态分析的理论790

7．多自由度系统传递函数的复模态参数792

表达式792

第三章机床结构的动力学模型794

一、建立动力学模型的作用及主要原则794

（一）建立动力学模型的作用794

二、动力学模型的各种型式795

（一）集中质量模型795

（二）建立动力学模型的主要原则795

（二）分布质量梁模型797

（三）有限元模型797

（四）混合模型798

三、建模的方法和步骤799

（一）子结构法799

（二）系统识别法799

四、建立机床动力学模型的子结构法800

（一）子结构的划分800

1．子结构的理论模型800

（二）子结构的动力学模型800

2．应用动态试验数据建立子结构的动力825

学模型825

（三）动力学模型的综合833

1．机械阻抗综合法833

2．模态综合法835

3．灵敏度分析法837

（四）子结构分析法建模的例子838

五、动力学模型物理参数识别概述855

（一）模态数与自由度数相等时856

（二）当振动模态数少于物理参数个数时857

第四章机床动态性能试验的方法和数据859

处理859

一、机床动态性能试验的目的和内容859

二、机床动态性能试验和分析的方法859

（一）生产试验859

1．机床切削抗振性试验859

2．机床空运转试验861

1．机床及其部件动刚度试验866

2．整机相对激振试验871

3．机床振型的测试876

4．机床模型试验881

三、机床动态性能试验常用的分析设备和仪883

器883

（一）激振设备883

（二）拾振传感器886

（三）测力传感器888

（四）记录设备890

（五）分析设备891

第五章机床结构模态参数识别技术893

一、结构模态参数识别技术概述893

二、模态参数识别的频域法893

（一）频域法概述893

（二）迭代法894

（三）线性最小二乘法拟合897

（四）非线性最小二乘法拟合900

（五）频域法的新发展902

（六）实例905

4．Z512钻床整机动态特性试验908

三、多点激振模态识别技术909

（一）多点激振技术概述909

（二）多点纯模态识别技术909

（三）多基准法917

（四）模态参数的整体识别法919

（一）时域法概述920

四、模态参数识别的时域法920

（二）Ibrahim时域法926

（三）脉冲响应函数法931

（四）卡尔曼滤波识别方法936

（五）直接曲线拟合的优化方法940

（六）时间序列分析法945

第六章机床结构动态性能分析实例955

一、机床主轴部件动态性能分析实例955

（一）对机床主轴部件动态性能的要求和评955

价955

（二）机床主轴部件动态性能确定方法957

（三）提高主轴部件动态性能的措施及实例972

二、机床整机动态性能分析实例976

（一）机床整机动态性能分析评价项目976

（二）机床整机动态性能分析实例977

1．M8260曲轴磨床动态性能分析977

2．M2120内圆磨床动态特性试验983

3．C6150车床整机动态特性试验995

试验1000

5．XQ6225型万能回转头铣床动态特性1000

6．平面磨床动态特性分析1004

7．数控立式车床动态特性试验1007

8．BS-100型立式镗铣床动态特性试验1007

第十二篇 机床优化设计1018

第一章概述1018

一、优化设计的基本概念1018

（一）目标函数和设计变量1018

（二）约束条件1019

（一）设计空间、可行域及不可行域1020

（三）优化设计的数学模型1020

二、优化设计的几何概念1020

（二）局部最优和全局最优1021

三、机床常用数学模型1024

（一）建立数学模型的原则和方法1024

（二）机床常用数学模型1024

（二）非线性规划问题的解法1027

（一）数学规划问题的分类1027

一、数学规划问题的基本概念1027

第二章常用优化方法1027

（三）下降算法的终止准则1028

二、一维搜索1028

三、无约束优化方法的最速下降法、牛顿法、1031

变尺度（DFP）法1031

四、无约束优化方法的模式搜索法、单纯形替1034

换法、鲍威尔法1034

五、有约束非线性规划的直接解法1041

法1046

六、有约束非线性规划的间接解法——罚函数1046

七、多目标优化设计方法1049

八、混合设计变量的优化设计方法1050

九、优化准则法1051

十、优化方法选择和计算结果分析处理1058

第三章机床传动系统优化设计1061

一、传动系统分析数学模型1061

二、传动系统优化数学模型1067

三、主传动系统优化设计实例1068

一、集中参数模型1071

第四章主轴部件优化设计1071

二、分布质量梁模型1075

三、有限元模型1076

四、主轴有限元优化设计实例1076

第五章支承件优化设计1080

一、支承件有限元分析模型的建立1080

二、车床床身有限元优化设计实例1081

二、灵敏度分析和结构修改法1086

第六章整机和部件优化设计1086

一、机床动态结构优化设计1086

三、模态分析和能量平衡准则法1092

四、实例1095

第七章数字仿真和优化设计实例1103

一、数字仿真基本原理1103

二、数字仿真数学模型1103

三、优化设计和实例1110

参考文献1115