液壓系統設計的步驟大致如下：

1.明確設計要求，進行工況分析。

2.初定液壓系統的主要參數。

3.擬定液壓系統原理圖。

4.計算和選擇液壓元件。

5.估算液壓系統性能。

6.繪制工作圖和編寫技術文件。

根據液壓系統的具體內容，上述設計步驟可能會有所不同，下面對各步驟的具體內容進行介紹。

一 。 明確設計要求進行工況分析

在設計液壓系統時，首先應明確以下問題，并將其作為設計依據。

1.主機的用途、工藝過程、總體布局以及對液壓傳動裝置的位置和空間尺寸的要求。

2.主機對液壓系統的性能要求，如自動化程度、調速范圍、運動平穩性、換向定位精度以及對系統的效率、溫升等的要求。

3.液壓系統的工作環境，如溫度、濕度、振動沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質存在等情況。

在上述工作的基礎上，應對主機進行工況分析，工況分析包括運動分析和動力分析，對復雜的系統還需編制負載和動作循環圖，由此了解液壓缸或液壓馬達的負載和速度隨時間變化的規律，以下對工況分析的內容作具體介紹。

一、運動分析

主機的執行元件按工藝要求的運動情況，可以用位移循環圖(L—t)，速度循環圖(v—t)，或速度與位移循環圖表示，由此對運動規律進行分析。

1.位移循環圖L—t

圖9-1為液壓機的液壓缸位移循環圖，縱坐標L表示活塞位移，橫坐標t表示從活塞啟動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞移動速度。該圖清楚地表明液壓機的工作循環分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個階段組成。

2.速度循環圖v—t(或v—L) 

工程中液壓缸的運動特點可歸納為三種類型。圖9-2為三種類型液壓缸的v—t圖，第一種如圖9-2中實線所示，液壓缸開始作勻加速運動，然后勻速運動，最后勻減速運動到終點；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運動，在另一半作勻減速運動，且加速度的數值相等；第三種，液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加速度作勻加速運動，然后勻減速至行程終點。v—t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類型液壓缸的運動規律，也間接地表明了三種工況的動力特性。

二、動力分析

動力分析，是研究機器在工作過程中，其執行機構的受力情況，對液壓系統而言，就是研究液壓缸或液壓馬達的負載情況。

1.液壓缸的負載及負載循環圖

(1)液壓缸的負載力計算。工作機構作直線往復運動時，液壓缸必須克服的負載由六部分組成：

F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb (9-1)

式中：Fc為切削阻力；Ff為摩擦阻力；Fi為慣性阻力；FG為重力；Fm為密封阻力；Fb為排油阻力。

①切削阻力Fc：為液壓缸運動方向的工作阻力，對于機床來說就是沿工作部件運動方向的切削力，此作用力的方向如果與執行元件運動方向相反為正值，兩者同向為負值。該作用力可能是恒定的，也可能是變化的，其值要根據具體情況計算或由實驗測定。

②摩擦阻力Ff：

為液壓缸帶動的運動部件所受的摩擦阻力，它與導軌的形狀、放置情況和運動狀態有關，其

計算方法可查有關的設計手冊。圖9-3為最常見的兩種導軌形式，其摩擦阻力的值為：

平導軌： Ff=f∑Fn (9-2)

V形導軌： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)

式中：f為摩擦因數，參閱表9-1選取；∑Fn為作用在導軌上總的正壓力或沿V形導軌橫截面中心線方向的總作用力；α為V形角，一般為90°。

③慣性阻力Fi。慣性阻力Fi為運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，可按下式計算

表9-1 摩擦因數f

式中：m為運動部件的質量(kg)；a為運動部件的加速度(m/s2)；G為運動部件的重量(N)；g為重力加速度，g=9.81 (m/s2)；Δv為速度變化值(m/s)；

Δt為啟動或制動時間(s)，一般機床Δt＝0.1～0.5s，運動部件重量大的取大值。

④重力FG：垂直放置和傾斜放置的移動部件，其本身的重量也成為一種負載，當上移時，負載為正值，下移時為負值。

⑤密封阻力Fm：密封阻力指裝有密封裝置的零件在相對移動時的摩擦力，其值與密封裝置的類型、液壓缸的制造質量和油液的工作壓力有關。在初 算 時，可按缸的機械效率(ηm=0.9)考慮；驗算時，按密封裝置摩擦力的計算公式計算。

⑥排油阻力Fb：排油阻力為液壓缸回油路上的阻力，該值與調速方案、系統所要求的穩定性、執行元件等因素有關，在系統方案未確定時無法計算，可放在液壓缸的設計計算中考慮。

(2)液壓缸運動循環各階段的總負載力。液壓缸運動循環各階段的總負載力計算，一般包括啟動加速、快進、工進、快退、減速制動等幾個階段，每個階段的總負載力是有區別的。 ①啟動加速階段：這時液壓缸或活塞處于由靜止到啟動并加速到一定速度，其總負載力包括導軌的摩擦力、密封裝置的摩擦力(按缸的機械效率ηm=0.9計算)、重力和慣性力等項，即：

F=Ff+Fi±FG+Fm+Fb (9-5)

②快速階段：

F=Ff±FG+Fm+Fb (9-6)

③工進階段：

F=Ff+Fc±FG+Fm+Fb (9-7)

④減速：

F=Ff±FG-Fi+Fm+Fb (9-8)

對簡單液壓系統，上述計算過程可簡化。例如采用單定量泵供油，只需計算工進階段的總負載力，若簡單系統采用限壓式變量泵或雙聯泵供油，則只需計算快速階段和工進階段的總負載力。

(3)液壓缸的負載循環圖。

對較為復雜的液壓系統，為了更清楚的了解該系統內各液壓缸(或液壓馬達)的速度和負載的

變化規律，應根據各階段的總負載力和它所經歷的工作時間t或位移L按相同的坐標繪制液壓缸的負載時間(F—t)或負載位移(F—L)圖，然后將各液壓缸在同一時間t(或位移)的負載力疊加。