實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題背景及其意義1</p><p>　　1.2 機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)概述1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.4

2、課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.5 本章小結(jié)3</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)的主要方案4</p><p>　　2.1 本課題將要完成的主要任務(wù)4</p><p>　　2.2 本課題的關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)路線.4</p><p>　　2.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟4</p><

3、;p>　　2.2.2 液壓執(zhí)行器設(shè)計(jì)壓力的選取5</p><p>　　2.2.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖5</p><p>　　2.3 本章小結(jié)6</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 執(zhí)行元件類(lèi)型7</p><p>　　3.2 系統(tǒng)壓力的初步確定8&

4、lt;/p><p>　　3.3 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)8</p><p>　　3.3.1 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿外徑8</p><p>　　3.3.2 刀具庫(kù)旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的選擇10</p><p>　　3.3.3活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性校核10</p><p>　　3.3.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度計(jì)算11<

5、/p><p>　　3.3.5 液壓缸的流量計(jì)算14</p><p>　　3.4 夾具液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4.1 缸筒與缸蓋15</p><p>　　3.4.2 活塞與活塞桿16</p><p>　　3.4.3 緩沖裝置17</p><p>　　3.4.4 排氣裝置

6、17</p><p>　　3.4.5 密封裝置17</p><p>　　3.5 本章小結(jié)18</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析19</p><p>　　4.1 擬定液壓系統(tǒng)原理圖19</p><p>　　4.1.1 速度控制回路的選擇19</p><p>　　4.1.2

7、 換向回路的選擇19</p><p>　　4.1.3 壓力控制回路的選擇19</p><p>　　4.2 液壓元件的選取20</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選擇20</p><p>　　4.2.2 液壓閥的選擇22</p><p>　　4.2.3 電機(jī)的選擇22</p><p&

8、gt;　　4.2.4 管件的選擇23</p><p>　　4.2.5 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算25</p><p>　　4.2.6 液壓油的選擇26</p><p>　　4.3 本章小結(jié)26</p><p>　　第五章 液壓泵站與液壓集成塊27</p><p>　　5.1 液壓泵站27</p><

9、;p>　　5.1.1 液壓泵站的組成及分類(lèi)27</p><p>　　5.1.2 液壓泵站的選擇27</p><p>　　5.2 液壓集成塊28</p><p>　　5.2.1 塊體的結(jié)構(gòu)28</p><p>　　5.2.2 集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定28</p><p>　　5.2.3集成塊的加工29<

10、;/p><p>　　5.3 本章小結(jié)29</p><p><b>　　第六章 結(jié)論30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　第一章 緒論<

11、/b></p><p>　　1.1課題背景及其意義</p><p>　　機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣

12、泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門(mén)技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。</p><p>　　20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集

13、成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　機(jī)電一體化主要研究目的是把機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)地結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化。機(jī)電一體化可以充分發(fā)揮機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各自的長(zhǎng)處和特點(diǎn)，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機(jī)械電子

14、學(xué)系統(tǒng)主要由機(jī)械主體、傳感器、信息處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。較高級(jí)的系統(tǒng)不但有硬件，而且還有相應(yīng)的軟件,利用軟件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能,使機(jī)械系統(tǒng)增加柔性。典型的機(jī)械電子系統(tǒng)有數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人等。機(jī)械電子學(xué)技術(shù)除用于單個(gè)機(jī)器、設(shè)備或一般的生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造之外，還用于柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化等方面。[17]</p><p>　　1.2 機(jī)電一體化實(shí)

15、驗(yàn)臺(tái)概述</p><p>　　實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究與探索的重要手段，也是學(xué)生掌握知識(shí)和基本技能的重要環(huán)節(jié)。為培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)、電、液一定的理論知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐技能；具有機(jī)械加工設(shè)備的初步操作技能和數(shù)控加工、數(shù)控編程的能力；具備從事機(jī)電技術(shù)必需的理論知識(shí)和綜合職業(yè)能力的機(jī)電設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線的運(yùn)行與維護(hù)人員，并具有設(shè)備改造能力的高等技術(shù)綜合性應(yīng)用型人才。能在機(jī)電設(shè)備制造企業(yè)、從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、企業(yè)與車(chē)間生產(chǎn)技術(shù)

16、管理等工作，以及機(jī)電一體化設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修、銷(xiāo)售及管理；普通機(jī)床的數(shù)控化改裝等[15]。其中，機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)揮了極其重要的作用，并得到了廣泛應(yīng)用。如HJD-4型機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。</p><p>　　機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、液壓等方面技術(shù)，覆蓋面廣，綜合性強(qiáng)。各功能部件敞開(kāi)性好，有利于加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)多個(gè)模塊，靈活組成各種系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程接近實(shí)際機(jī)電產(chǎn)品的組

17、裝調(diào)試過(guò)程，實(shí)戰(zhàn)性強(qiáng)。 學(xué)生可根據(jù)自己的構(gòu)思進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。為機(jī)電類(lèi)本科生、專(zhuān)科生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及課外創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供條件。同時(shí)為教師和相關(guān)技術(shù)人員從事機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 培訓(xùn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人才，為企業(yè)培養(yǎng)機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)管理人員。</p><p>　　圖1.1 HJD-4型機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p&g

18、t;<p>　　機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)

19、合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。(2)20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)

20、展;各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入</p><p>　　我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專(zhuān)院校、研究

21、機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十二五”后期立于世界先進(jìn)行列之中[17]。</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1）了解機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程和原理及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法；</p>

22、;<p>　　2）詳細(xì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；</p><p>　　3）通過(guò)設(shè)計(jì)、計(jì)算，選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整個(gè)液壓系統(tǒng)作用。</p><p><b>　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章內(nèi)容首先介紹了機(jī)電一體化的應(yīng)用，分析了當(dāng)前社會(huì)對(duì)其需求，然后簡(jiǎn)要介紹了本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在日新月異的今天，創(chuàng)新與改變是發(fā)生變革的

23、先導(dǎo)。我國(guó)關(guān)于機(jī)電一體化設(shè)備的發(fā)展比較快，而且社會(huì)對(duì)其需求任然巨大。這是發(fā)展創(chuàng)新的契機(jī)。本設(shè)計(jì)的目的:對(duì)實(shí)現(xiàn)加工部分液壓控制進(jìn)行初步嘗試，提升我們關(guān)于此類(lèi)加工設(shè)備的技術(shù)。本設(shè)計(jì)的思路與方法，就是對(duì)于各種面臨的問(wèn)題，要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在定下大方向后，具體問(wèn)題具體分析解決。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)的主要方案</p><p>　　2.1 本課題將要完成的主要任務(wù)</p>

24、<p>　　結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括各種參數(shù)的計(jì)算，各種部件的選擇，以及設(shè)計(jì)圖紙。</p><p><b>　　主要技術(shù)要求是：</b></p><p>　　1）能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各項(xiàng)相關(guān)工作；工作臺(tái)的平衡升降以及轉(zhuǎn)向；2）在完成工作過(guò)程中要求采用合適手段保持工作平穩(wěn)，動(dòng)作安全可靠；3）選擇合適的傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)工作的各種動(dòng)作；4）選擇合

25、適的布局，使系統(tǒng)布局緊湊，結(jié)構(gòu)合理。其主要參數(shù)如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.2 本課題的關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)路線.</p><p>　　2.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下

26、步驟進(jìn)行。</p><p>　　1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；</p><p>　　2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；</p><p>　　3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；</p><p><b>　　4）選擇液壓元件；</b></p><p>　　5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；</p&g

27、t;<p><b>　　6）繪制工作圖。</b></p><p>　　2.2.2 液壓執(zhí)行器設(shè)計(jì)壓力的選取</p><p>　　實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合考慮執(zhí)行器及其他液壓元件、輔件的尺寸、質(zhì)量加工工藝性、成本及系統(tǒng)的可靠性和效率等因素。不同的主機(jī)行業(yè)采用的工作壓力不同，通常采用類(lèi)比法，根據(jù)主機(jī)類(lèi)型來(lái)選取執(zhí)行器的設(shè)計(jì)壓力。</p><p

28、>　　圖2.1 液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖</p><p>　　2.2.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　1）制定調(diào)速方案</b></p><p>　　液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)

29、現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2）制定壓力控制方案</p><p>　　液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。<

30、/p><p>　　液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。</p><p>　　3）制定順序動(dòng)作方案</p><p>　　主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類(lèi)型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，

31、一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來(lái)控制連續(xù)的動(dòng)作。</p><p><b>　　4）選擇液壓動(dòng)力源</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況

32、下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。</p><p><b>　　5）繪制液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效

33、率。[14]</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要闡述設(shè)計(jì)任務(wù)的主要方案，在設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料；同類(lèi)型設(shè)計(jì)題目的同學(xué)之間相互討論、研究，確定最好方案；將設(shè)計(jì)計(jì)算的演算結(jié)果記載完整；設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹“三邊”方法，即邊算、邊畫(huà)、邊改，設(shè)計(jì)草圖完成后先交指導(dǎo)老師審閱后再修改加深；在張玉峰老師的指導(dǎo)下，通過(guò)畢業(yè)

34、設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的液壓傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)電一體化等基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的方法和基本思路，使自己受到工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究得到初步訓(xùn)練，并擁有獨(dú)自設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題的能力。確定一套完整的液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，能更好的應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)按格式書(shū)寫(xiě)整齊；最后認(rèn)真做好答辯準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.

35、1 執(zhí)行元件類(lèi)型</p><p>　　液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，它是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，一般用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械的直徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。由于液壓傳動(dòng)沒(méi)有間隙、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。因此得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為三種類(lèi)型，即：活塞型（又分雙出桿活塞式和單出桿活塞式）、柱塞式、擺動(dòng)式（又分?jǐn)[動(dòng)液壓缸和齒條液壓缸）[11]。如表3.1，根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選取了單桿活塞式液壓缸。液

36、壓馬達(dá)也是液壓系統(tǒng)的一種執(zhí)行元件，它是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（扭矩和轉(zhuǎn)速）的轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為齒輪式，葉片式，柱塞式（又分軸向柱塞式和徑向柱塞式）。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選取了葉片式液壓馬達(dá)。</p><p>　　表3.1 執(zhí)行元件類(lèi)型的選擇</p><p>　　3.2 系統(tǒng)壓力的初步確定</p><p>　　液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的

37、大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類(lèi)型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可選低一些，按表3.2初步選取工作臺(tái)工作壓力1Mpa。</p><

38、p>　　表3.2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　3.3 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)</p><p>　　3.3.1 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿外徑</p><p><b>　　刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸</b></p><p>　　根據(jù)要求，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)工作行程80mm，前進(jìn)時(shí)間為3s.工作最大負(fù)載F=1200N。根據(jù)參考

39、文獻(xiàn)，初步選定液壓缸工作壓力P=1MP，由此初步定出液壓缸內(nèi)徑：</p><p>　　活塞桿外徑d的計(jì)算可以根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算。</p><p>　　活塞桿外徑d與活塞直徑D的關(guān)系，令桿徑比=d/D，其比值可按表3.3和表3.4進(jìn)行選取。</p><p>　　表3.3 按工作壓力選取d/D</p><p>　　表3.4 按速度比要求確定

40、d/D</p><p>　　設(shè)計(jì)中，根據(jù)工作壓力的大小，選用速度比時(shí)可參考表3.5進(jìn)行選取。</p><p>　　表3.5 工作壓力和速度比的關(guān)系</p><p>　　綜上，可得活塞桿外徑：d=0.5D=19.55mm</p><p>　　表3.6 液壓缸直徑系列</p><p>　　表3.7 活塞桿直徑系列</

41、p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選取液壓缸內(nèi)徑系列D=40mm，d=20mm。</p><p>　　算得無(wú)桿腔有效工作面積</p><p><b>　　有桿腔有效工作</b></p><p><b>　　刀具架液壓缸</b></p><p>　　進(jìn)刀缸工作行程10mm，前進(jìn)時(shí)間1s。最

42、大工作負(fù)載F=700N，根據(jù)參考文獻(xiàn)，初步選定工作壓力為P=1MP，由此初步定出缸內(nèi)徑：</p><p><b>　　活塞桿外徑：</b></p><p>　　d=0.5D=14.93mm</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選取液壓缸內(nèi)徑系列D=32mm，d=16mm。</p><p>　　算得無(wú)桿腔有效工作面積</p

43、><p><b>　　有桿腔有效工作</b></p><p><b>　　夾具液壓缸 </b></p><p>　　最大工作負(fù)載F=1500N，初步選定工作壓力P=1MP，行程80mm，前進(jìn)時(shí)間3s。</p><p><b>　　計(jì)算無(wú)桿腔內(nèi)徑：</b></p>&l

44、t;p>　　活塞桿外徑d=0.5D=21.86mm</p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)選取D=50mm，d=25mm。</p><p>　　算得無(wú)桿腔有效工作面積為</p><p><b>　　有桿腔有效工作</b></p><p>　　3.3.2 刀具庫(kù)旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的選擇</p><p>　　刀具

45、庫(kù)旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)最大轉(zhuǎn)矩為，初步選定工作壓力為1MP；</p><p><b>　　計(jì)算排量：</b></p><p>　　式中：n為液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　為液壓馬達(dá)總效率</b></p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得YM-A-32B-J-L型葉片馬達(dá)滿足要求，其技術(shù)規(guī)格如下：&

46、lt;/p><p><b>　　壓力：6Mpa</b></p><p>　　公稱排量：32ml/r</p><p>　　轉(zhuǎn)矩：21.97N.m</p><p>　　轉(zhuǎn)速：100-2000r/min</p><p>　　生產(chǎn)廠家：榆次液壓件廠</p><p>　　3.3.3活塞桿

47、的強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性校核</p><p>　　1）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行：</p><p><b>　　（3.1）</b></p><p>　　式中： F 活塞桿的推力 N</p><

48、p>　　d 活塞桿直徑 m</p><p>　　材料的許用應(yīng)力 MPa 活塞桿用45號(hào)鋼 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸</b></p><p>　　=3.82MPa <=136Mpa</p>

49、;<p><b>　　刀具架液壓缸</b></p><p>　　=3.48MPa <</p><p><b>　　夾具液壓缸</b></p><p>　　=3.06MPa <</p><p>　　故活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b&

50、gt;　　2）穩(wěn)定性校核 </b></p><p>　　液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度與活塞桿直徑之比大于10時(shí)（即）,應(yīng)該校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中各液壓缸活塞桿的，故活塞桿的穩(wěn)定性校核過(guò)程省略。</p><p>　　3.3.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度計(jì)算</p><p>&

51、lt;b>　　1）液壓缸壁厚</b></p><p>　　液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定： </p><p><b>　　（3.2）</b></p><p>　　式中： D—液壓缸內(nèi)徑； </p><p>　　—缸體壁厚； </p><

52、;p>　　—液壓缸最高工作壓力，一般取=（1.2-1.3）p；</p><p>　　—缸體材料的許用應(yīng)力，鋼材取 。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)，確定刀具架液壓缸壁厚：</p><p>　　考慮到液壓缸的加工要求，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取壁厚</p><p>　　刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸和夾具液壓缸壁厚可參考表3.8進(jìn)行選取。</p>

53、<p>　　表3.8工程機(jī)械用液壓缸外徑系列</p><p><b>　　2）最小導(dǎo)向長(zhǎng)度</b></p><p>　　導(dǎo)向套在油缸中的位置如下圖3.1所示。它的作用是支撐細(xì)長(zhǎng)的活塞桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有一個(gè)固定的滑動(dòng)軌道。有了導(dǎo)向套這個(gè)支撐點(diǎn)，也增加了活塞桿的工作強(qiáng)度。 </p><p>　　1—導(dǎo)向套；2—活塞桿；3—活塞；

54、4一缸體；K—隔套</p><p>　　圖3.1 導(dǎo)向套的位置及結(jié)構(gòu)尺寸  </p><p>　　導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)尺寸，按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定如下。   </p><p>　　L1=（0.6～1)d</p><p>　　B=(0.6～L)D</p><p>　　活塞桿全部

55、外伸時(shí)，從活塞支撐面重點(diǎn)到導(dǎo)向滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離為活塞的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，對(duì)于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為S，缸筒內(nèi)徑為D時(shí)活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，伸出油缸最大長(zhǎng)度時(shí)，要注意活塞與導(dǎo)向套兩零件中點(diǎn)間距離L值的控制。即</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　

56、　式中：   S—活塞桿行程；</p><p><b>　　D—缸體內(nèi)徑。 </b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸</b></p><p><b>　　刀具架液壓缸</b>

57、;</p><p><b>　　夾具液壓缸</b></p><p>　　L值過(guò)小時(shí)會(huì)影響油缸工作的穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)削弱油缸和活塞桿的彎曲強(qiáng)度。從安全方面考慮，為了保證活塞桿運(yùn)行時(shí)不小于L值，通常在活塞與導(dǎo)向套之間加一個(gè)隔套（見(jiàn)圖3.1)。</p><p>　　隔套的長(zhǎng)度由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H確定。導(dǎo)向套一般多用耐磨鑄鐵或青銅合金等材料鑄造，也可用耐磨

58、系、數(shù)較小的尼龍或聚四氟乙烯材料制造。</p><p>　　3.3.5 液壓缸的流量計(jì)算</p><p>　　計(jì)算液壓缸工作速度及流量，根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的液壓缸速度比。</p><p><b>　　刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸</b></p><p><b>　　前進(jìn)時(shí)：</b></p><

59、;p><b>　　退回時(shí)：</b></p><p><b>　　刀具架液壓缸</b></p><p><b>　　前進(jìn)時(shí)：</b></p><p><b>　　退回時(shí)：</b></p><p>　　夾具液壓缸

60、 </p><p><b>　　前進(jìn)時(shí)：</b></p><p><b>　　退回時(shí)：</b></p><p>　　即三個(gè)液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為5.64。 </p><p>　　3.4

61、夾具液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在該系統(tǒng)中，液壓缸將活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)通過(guò)一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為夾具的夾緊松開(kāi)。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞與活塞桿、緩沖裝置、排氣裝置和密封裝置五個(gè)部分，分述如下。[11]</p><p>　　3.4.1 缸筒與缸蓋</p><p>　　缸筒與前后缸蓋的連接形式

62、均采用法蘭連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和拆裝都方便，但外形尺寸和質(zhì)量都大。</p><p>　　缸筒底部為平面時(shí)， 可由下式計(jì)算厚度：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中： —缸筒底部厚度； </p><p>　　—缸筒內(nèi)徑； </p><p&

63、gt;　　—筒內(nèi)最大工作壓力； </p><p>　　—缸筒材料的許用應(yīng)力。 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要求適當(dāng)加厚，如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥，均應(yīng)增大缸筒底部厚度。</p&g

64、t;<p>　　缸筒材料通常選用20、35、45號(hào)鋼，當(dāng)缸筒、缸蓋、掛街頭等焊接在一起時(shí)，采用焊接性能較好的35號(hào)鋼，在粗加工之后調(diào)質(zhì)。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。</p><p>　　缸筒與活塞采用橡膠密封圈時(shí)，其配合推薦采用，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取，若采用活塞環(huán)密封時(shí)，推薦采用配合，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取。</p><p>　　缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行

65、研磨。為防止腐蝕，提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行渡鉻，渡鉻層厚度應(yīng)在30-40，渡鉻后缸筒內(nèi)表面進(jìn)行拋光。</p><p>　　缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內(nèi)表面的公差度誤差在500mm上不大于0.03mm。</p><p>　　缸蓋材料可以用35，45號(hào)鋼，或ZG270-500，以及HT250，HT350等材料。</p><p>　　當(dāng)缸蓋自身

66、作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí)，最好用鑄鐵，并在導(dǎo)向表面堆镕黃銅，青銅和其他耐磨材料。當(dāng)單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向套時(shí)，導(dǎo)向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導(dǎo)向套壓入缸蓋。</p><p>　　缸蓋的技術(shù)要求：與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取，與活塞密封圈外徑配合的直徑采用，這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。[1]</p><p>

67、;　　3.4.2 活塞與活塞桿</p><p>　　活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式很多：有整體活塞和分體活塞；有實(shí)心活塞桿和空心活塞桿?；钊c活塞桿的連接有螺紋式和半環(huán)式等，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要螺母防松裝置；后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但工作較可靠。此外也有用錐銷(xiāo)連接。本設(shè)計(jì)中采用螺紋式。</p><p>　　活塞材料及加工要求：</p><p>　　有導(dǎo)向環(huán)的活塞用20，35或45號(hào)鋼

68、制成。</p><p>　　活塞外徑公差，與活塞桿的配合一般為，外徑粗糙度，外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半。</p><p>　　活塞兩端面對(duì)活塞軸線的垂直度誤差在100mm上不大于0.04mm。</p><p>　　活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇，本設(shè)計(jì)中選用形式如下：</p><p&g

69、t;　　圖3.2活塞的結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　活塞桿及加工要求：</b></p><p>　　活塞桿常用材料為35、45號(hào)鋼。</p><p>　　活塞桿的工作部分公差等級(jí)可以取，表面粗糙度不大于，工作表面的直線度誤差在500mm上不大于0.03mm。</p><p>　　活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為，必要

70、時(shí)可以進(jìn)行高頻淬火，厚度0.5-1mm，硬度為。</p><p>　　活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性，外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)，灰塵及水分帶到密封裝置，損壞密封裝置。</p><p>　　導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有端蓋式和插件式兩種，插件式導(dǎo)向套裝拆方便，拆卸時(shí)不需要拆端蓋，故應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。</p&

71、gt;<p>　　導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長(zhǎng)度，通常根據(jù)活塞桿直徑，導(dǎo)向套形式，導(dǎo)向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素確定。一般采用兩個(gè)導(dǎo)向段，每段寬度均為，兩段中間線間距為，導(dǎo)向套總長(zhǎng)度不宜過(guò)大，以免磨擦太大。[1]</p><p>　　3.4.3 緩沖裝置</p><p>　　緩沖裝置是利用活塞或缸筒移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí)，將活塞和缸蓋之間的一部分油液封住，迫使油液從

72、小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工件平穩(wěn)制動(dòng)，并避免活塞和缸蓋的相互碰撞。本設(shè)計(jì)采用單圓柱式。</p><p>　　當(dāng)活塞的緩沖柱塞進(jìn)入端蓋凹腔后，圓環(huán)形的回油腔中的油液只能通過(guò)節(jié)流閥流出，這就使活塞制動(dòng)。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)口，可改變制動(dòng)阻力的大小。這種緩沖裝置起始緩沖效果好，隨著活塞向前移動(dòng)，緩沖效果逐漸減弱，因此它的制動(dòng)行程較長(zhǎng)。[11]</p><p>　　3.4.4 排氣裝置&

73、lt;/p><p>　　排氣裝置用來(lái)排除積聚在液壓缸內(nèi)的空氣。一般把排氣裝置安裝在液壓缸兩端蓋的最高處。常用排氣閥有整體型和針閥型兩種，本設(shè)計(jì)中選用整體性排氣閥，結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。</p><p>　　3.4.5 密封裝置</p><p>　　密封裝置的作用在于防止液壓缸工作介質(zhì)的泄露和外界塵埃與異物的侵入。缸內(nèi)泄漏會(huì)引起容積效率下降，達(dá)不到所需的工作壓力；缸外泄漏則造成工

74、作介質(zhì)浪費(fèi)和污染環(huán)境。密封裝置選用、安裝不當(dāng)，又直接關(guān)系到缸的摩擦阻力和機(jī)械效率，還影響著缸的動(dòng)、靜態(tài)性能。因此，正確和合理地使用密封裝置是保證液壓缸正常動(dòng)作的關(guān)鍵所在，應(yīng)予高度重視。[11]</p><p>　　密封件密封利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠。在缸筒和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。<

75、;/p><p>　　活塞和活塞桿密封均采用O形密封圈，缸筒和活塞密封采用Y型密封圈。O型密封圈是由耐油橡膠制成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、摩擦力小、溝槽尺寸小且易制造等優(yōu)點(diǎn)，所以在液壓與氣動(dòng)裝置中獲得廣泛使用。O形密封圈大量地使用于靜密封。O行密封圈也可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封，但由于作動(dòng)密封時(shí)，靜摩擦系數(shù)較大，啟動(dòng)阻力較大，壽命不長(zhǎng)，加之性能優(yōu)良的唇形密封和其他壓緊行密封日益廣泛的使用，所以，僅在一般工況及成本要求低的

76、場(chǎng)合有所應(yīng)用。從理論上講，O行密封圈也可用于轉(zhuǎn)動(dòng)密封處，但由于摩擦產(chǎn)生的熱量難以發(fā)散，易引起材質(zhì)老化，使磨耗加劇，失去彈性，進(jìn)而喪失密封性能，故轉(zhuǎn)動(dòng)密封處應(yīng)用很少。作為新型同軸組合式密封件中的彈性組合件。</p><p>　　Y 型密封圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，如液壓缸活塞和活塞桿處的動(dòng)密封。根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，可分為寬截面和窄截面兩種形式。因受油壓的作用，工作時(shí)Y形密封圈的兩唇邊緊緊地貼壓缸筒和活塞壁上而起

77、密封作用。</p><p>　　Y 型密封圈的密封作用依賴于它的唇邊對(duì)偶合面的緊密接觸，并在壓力作用下產(chǎn)生較大的接觸壓力，達(dá)到密封目的。當(dāng)壓力升高時(shí)，唇邊與耦合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。[12]</p><p><b>　　3.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章在明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)執(zhí)行元件做了設(shè)計(jì)計(jì)算，液壓缸的設(shè)

78、計(jì)是在選定了工作壓力，分析了它的工作狀況之后進(jìn)行的：先根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型，然后按負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定其主要工作尺寸，給出了個(gè)參數(shù)的計(jì)算，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算，最后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓缸各部分結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析</p><p>　　4.1 擬定液壓系統(tǒng)

79、原理圖</p><p>　　根據(jù)加工中心的加工要求和分析，該加工中心對(duì)調(diào)速，低速穩(wěn)定性有要求，因此，如何控制的運(yùn)動(dòng)是本設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題，。穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。</p><p>　　4.1.1 速度控制回路的選擇</p><p>　　常用的調(diào)速方案有三

80、種：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。本升降機(jī)采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點(diǎn)：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。</p><p>　　由于加工中心的運(yùn)動(dòng)要求速度變化范圍不大，在工進(jìn)時(shí)要求穩(wěn)定性好，因此都用節(jié)流閥控制速度，對(duì)于速度有更高要求的，采用調(diào)速閥調(diào)速。因?yàn)橄到y(tǒng)是小功率系統(tǒng)，所以效率和發(fā)熱問(wèn)題不突出，可以不考慮。在其他條

81、件相同的情況下，進(jìn)油調(diào)速回路比回油節(jié)流調(diào)速能獲得更低的穩(wěn)定速度，所以才用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。</p><p>　　4.1.2 換向回路的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可，因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程中，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)液壓缸和刀具庫(kù)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)要有原地停留過(guò)程，所以采用滑閥機(jī)能為O型的三位五通換向閥。夾具液壓缸和刀具架液壓缸采用

82、二位四通閥。直動(dòng)式電磁換向閥用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力直接推到換向閥閥芯換向的閥稱為直動(dòng)式電磁閥。根據(jù)閥芯復(fù)位的控制方式可分為單電磁閥控制彈簧復(fù)位和雙電磁控制兩種。直動(dòng)式電磁閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與下述先導(dǎo)式電磁閥相比，控制相同通徑主閥時(shí)，所需的電磁鐵較大。當(dāng)主閥心換向不靈或卡住時(shí)，交流電磁鐵易燒毀線圈。選用電磁閥時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：閥的工作機(jī)能要符合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，據(jù)此確定采用閥的型式（二位或三位，單電或雙電，二通或三通、四通、五通）；閥的孔徑

83、是否允許通過(guò)額定流量；閥的工作壓力等級(jí)；電磁線圈采用交流或直流，以及電壓等級(jí)等都要與控制電路一致，并應(yīng)考慮通電持續(xù)力。[11]</p><p>　　4.1.3 壓力控制回路的選擇</p><p>　　系統(tǒng)的調(diào)壓?jiǎn)栴}和卸荷問(wèn)題已在油源中解決，就不需再設(shè)置專(zhuān)用的元件或油路。為保證工件確已夾緊后才能做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在夾具液壓缸進(jìn)口處裝一壓力繼電器，只有當(dāng)夾緊力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時(shí)，才能發(fā)出信號(hào)

84、，使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)開(kāi)始。為保護(hù)泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。</p><p>　　綜上所述，并作出適當(dāng)?shù)男薷?，?huà)出液壓系統(tǒng)圖，如下圖所示。</p><p>　　1-油箱 2-過(guò)濾器 3-齒輪泵 4-壓力表開(kāi)關(guān) 5-壓力表 6-三位四通電磁換向閥 7-調(diào)速閥</p><p>　　8-行程開(kāi)關(guān) 9-刀具庫(kù)旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 10-刀具架液壓缸 11-刀具庫(kù)運(yùn)

85、動(dòng)液壓缸 12-夾具液壓缸</p><p>　　13-壓力繼電器 14-二位四通電磁換向發(fā) 15-液位計(jì) 16-溫度計(jì) 17-溢流閥</p><p>　　圖4.1 液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　4.2 液壓元件的選取</p><p>　　液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種控制閥，管路，過(guò)濾器等。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能

86、各異的液壓回路，下面根據(jù)主機(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算。</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選擇</p><p>　　泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮，即液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等。使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小。經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、

87、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。</p><p><b>　　1）確定泵壓力</b></p><p><b>　?。?.1） </b></p><p>　　式中： —泵的工作壓力； </p><p>　　—執(zhí)行元件的最高工作壓力； </p><p>　　—進(jìn)油路和

88、回油路總的壓力損失。</p><p>　　初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡(jiǎn)單的油路可以取 ,對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速閥和管路比較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　在泵的最高工作壓力上再考慮加上25%的壓力儲(chǔ)備，所以泵的額定壓力應(yīng)為：</p><p>　　考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵

89、的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力大25%--60% ，即泵的額定壓力為2.5。</p><p>　　2）確定液壓泵的流量</p><p><b>　　（4.2）</b></p><p>　　式中： —泵的輸出流量 </p><p>　　K —系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K= 1.1-1.3；</p

90、><p>　　—液壓缸實(shí)際需要的最大流量； </p><p>　　n —執(zhí)行元件個(gè)數(shù)。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小流量，一般為3L/min。</p><p>　　綜上，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得CB-

91、B16型外嚙合齒輪泵滿足要求，其技術(shù)規(guī)格如下：</p><p>　　型號(hào)：CB-B16 排量：16mL/r</p><p>　　轉(zhuǎn)速：1450r/min 額定壓力：2.5MPa,</p><p>　　生產(chǎn)廠家：榆次液壓件廠</p><p>　　

92、4.2.2 液壓閥的選擇</p><p>　　液壓閥用來(lái)液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動(dòng)方向，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能要求，對(duì)液壓閥的基本要求：動(dòng)作靈敏，作用可靠；工作時(shí)沖擊、振動(dòng)?。挥鸵毫鬟^(guò)閥時(shí)的壓力損失?。幻芊庑阅芎?，閥的機(jī)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、維修都方便；閥的通用性好等。閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)得工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選擇；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量

93、應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選的比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。電磁控制換向閥是利用電磁力使閥芯迅速移動(dòng)換向的，與液壓傳動(dòng)中的電磁閥一樣，也由電磁鐵和主閥兩部分組成。安電磁力作用于主閥閥芯方式不同分為直動(dòng)式電磁閥和先導(dǎo)式電磁閥兩種。他們的工作原理與液壓閥中的電磁換向閥相似。[1]</p><p>　　根據(jù)所畫(huà)液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過(guò)各液壓閥的最高油壓和最大流

94、量，選擇各液壓閥的規(guī)格型號(hào)。</p><p>　　三位四通換向閥：選擇O型，實(shí)現(xiàn)中途等待過(guò)程</p><p>　　兩位四通換向閥：實(shí)現(xiàn)正反向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換</p><p>　　單向調(diào)速閥：調(diào)速功能</p><p><b>　　溢流閥：調(diào)速穩(wěn)壓</b></p><p>　　生產(chǎn)廠家：武漢液壓件廠<

95、/p><p>　　表4.1 閥類(lèi)元件明細(xì)表</p><p>　　4.2.3 電機(jī)的選擇</p><p>　　1） 液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機(jī)械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于它的輸出功率，液壓泵實(shí)際需要的輸入功率為：</p><p>　?。?.3）

96、 </p><p>　　式中： P—液壓泵的實(shí)際最高工作壓力；</p><p>　　q —液壓泵的實(shí)際流量； </p><p>　　—液壓泵的輸入功率； </p><p>　　—液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量； </p><p>　　—液壓泵的總效率，見(jiàn)下表；</p><p>　　—液壓泵

97、的機(jī)械效率；</p><p><b>　　換算系數(shù)。</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)： </b></p><p>　　表4.2液壓泵的總效率</p><p>　　2）電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，表23-1-23，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為1.1，本設(shè)計(jì)以技

98、術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為1.1kw。</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下： </p><p>　　型號(hào)： 額定功率：1.1kw</p><p>　　滿載時(shí)轉(zhuǎn)速：

99、 電流： </p><p>　　效率： 78.% 凈重： 22Kg </p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　4.2.4 管件的選擇</p><p>　　管件包括管道和管接頭，它的主要功用是連接液壓/氣壓元件和輸送流體。對(duì)它的主要要

100、求是：有足夠的強(qiáng)度，密封性小，壓力損失小和拆裝方便。</p><p><b>　　1）管道 </b></p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，主要使用的是硬管，它比軟管可靠安全，而且經(jīng)濟(jì)。硬管一般分為兩類(lèi)：一類(lèi)是以通徑定寸——導(dǎo)管，一類(lèi)是以外徑定寸——筒管。本液壓系統(tǒng)中使用的主要是導(dǎo)管。液壓系統(tǒng)中的油管也可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊

101、和振動(dòng)，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)。本液壓系統(tǒng)中可考慮使用鋼管。</p><p>　　管道的規(guī)格尺寸指內(nèi)徑和壁厚，其中內(nèi)徑可依下式計(jì)算</p><p><b>　　（4.4）</b></p><p>　　式中： — 管道內(nèi)徑；</p><p><b>　　— 管內(nèi)流量；</b&

102、gt;</p><p>　　— 管中油液的流速，吸油管取0.5~1.5m/s,壓油管取2.5~5m/s（壓力高的取大值，低的取小值，如壓力在6MPa以上的取5m/s，在3~6MPa之間的取4m/s，在3MPa以下的取2.5~3m/s；管道短時(shí)取大值；油液粘度大時(shí)取小值），回油管取1.5~2.5m/s，短管及局部收縮處取5~7m/s。</p><p>　　代入數(shù)據(jù): </p

103、><p><b>　　進(jìn)油管</b></p><p><b>　　回油管</b></p><p><b>　　壓油管</b></p><p><b>　　2）管接頭</b></p><p>　　是管道之間，管道與元件之間的可拆式連接件。

104、管接頭在滿足強(qiáng)度足夠的前提下，應(yīng)當(dāng)拆裝方便，連接牢固，密封性好，外形尺寸小，壓力損失小以及公益性好。</p><p>　　管接頭的種類(lèi)很多，其規(guī)格品種可查閱有關(guān)手冊(cè)。液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)中常用的管接頭有，焊接式管接頭，卡套式管接頭，擴(kuò)口式管接頭，扣壓式管接頭，快換式管接頭，快插式管接頭和固定鉸接管接頭。本液壓系統(tǒng)可采用卡套式管接頭，利用管子變形卡住管子并進(jìn)行密封，重量輕，體積小，使用方便。</p><

105、;p>　　管接頭的連接螺紋采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)錐螺紋 （ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋可依靠自身的錐體旋緊和采用四氟乙烯生料帶進(jìn)密封，廣泛應(yīng)用于中、低壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋常在采用組合墊圈或O形圈，有時(shí)也采用紫銅墊圈進(jìn)行端面密封后用于高壓液壓系統(tǒng)。[1]</p><p>　　油管的安裝與檢修直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。如果油管安裝不合理，不僅會(huì)給安裝、檢修帶來(lái)很大的困難，而且會(huì)使壓力損失增大，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲和振

106、動(dòng)。因此，必須十分重視油管的安裝與檢修。管路安裝前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求正確選擇油管和管接頭。安裝時(shí)應(yīng)注意：1、油管安裝前清洗；2、管路盡量平行布置，減少交叉；</p><p>　　3、管路應(yīng)盡量短，少拐彎，布置整齊，并保持油管有必要的伸縮余地，規(guī)定鋼管和銅管彎曲半徑應(yīng)大于其直徑的3倍，管徑小時(shí)應(yīng)取大值。</p><p>　　4.2.5 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　

107、油箱的作用主要是儲(chǔ)油；此外，油箱有一定的表面積，能夠散發(fā)油液工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，沉淀油液中的污物，逸出滲入油液中的空氣，有時(shí)它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)。</p><p><b>　　1）油箱容積計(jì)算</b></p><p>　　初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積：</p><p><b>　?。?.5）</b

108、></p><p>　　式中: —油箱的容積； </p><p><b>　　—液壓泵的流量； </b></p><p>　　—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)下表。</p><p><b>　　表4.3</b></p><p><b>　　油箱容量定為：</b>

109、;</p><p><b>　　2）散熱量計(jì)算</b></p><p>　　油箱中油液的溫度一般推薦為30-50，最高不超過(guò)65，最低不低于15，對(duì)于工具機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在40-55。液壓系統(tǒng)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力損失，機(jī)械損失和容積損失。所有各類(lèi)消耗的能量最終都會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，是油溫升高，從而導(dǎo)致使油的粘度降低，油液變質(zhì)。油溫升高還使機(jī)器零部件產(chǎn)生熱變形，從而影響

110、機(jī)器的正常工作，所以油的溫升必須控制在允許的范圍內(nèi)。對(duì)于本套設(shè)備，應(yīng)小于。</p><p>　　由于功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，所以單位時(shí)間的發(fā)熱量為：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　式中： P1—系統(tǒng)的輸入功率；</p><p>　　P2—系統(tǒng)的輸出功率。</p>

111、;<p>　　本系統(tǒng)的工作循環(huán)分為多個(gè)階段，按</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　式中： T—工作循環(huán)周期；</p><p><b>　　t—各個(gè)階段時(shí)間。</b></p><p><b>　?。?.8）</b>&

112、lt;/p><p>　　式中： h—散熱系數(shù)，取；</p><p>　　A—油箱散熱面積，取。</p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算，<</b></p><p>　　4.2.6 液壓油的選擇</p><p>　　液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)，又是液壓元件的潤(rùn)滑劑。液壓油分為礦油型

113、、乳化型和合成型三大類(lèi)。</p><p>　　液體流動(dòng)時(shí)，流層之間的內(nèi)部摩擦力稱為液體的粘性。表示粘性大小的量稱為粘度。它是選擇用油的主要指標(biāo)。常用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度及相對(duì)粘度來(lái)表示。目前我國(guó)主要采用運(yùn)動(dòng)粘度。</p><p>　　液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯?，良好的粘溫特性，良好的?rùn)滑性，能抗氧化、無(wú)腐蝕作用，抗燃燒，不易乳化，不破壞密封材料，無(wú)毒，有一定的消泡能力。</p>&

114、lt;p>　　選擇液壓油時(shí)，應(yīng)根據(jù)泵的種類(lèi)、工作溫度、系統(tǒng)壓力等，確定適用粘度范圍，再選擇合適的液壓油品種。</p><p>　　本系統(tǒng)選用L-HL46液壓油。要綜合考慮液壓油的價(jià)格、使用壽命、以及液壓系統(tǒng)和維護(hù)、安全運(yùn)行周期等情況，著眼于經(jīng)濟(jì)效益好的。[171</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　液

115、壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在滿足主機(jī)在動(dòng)作循環(huán)和靜，動(dòng)態(tài)性能等方面等要求外，還需滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，性能好，壽命長(zhǎng)等條件。本章在明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)執(zhí)行元件，做了設(shè)計(jì)計(jì)算，并分析了它在各階段的工作狀況。然后給出了個(gè)參數(shù)的計(jì)算。然后選定了液壓系統(tǒng)的工作回路，選擇了液壓閥，泵，及液壓系統(tǒng)的附件。至此，液壓系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，基本結(jié)束。</p><p>　　第五章 液壓泵站與液壓集成塊</p><p>&

116、lt;b>　　5.1 液壓泵站</b></p><p>　　液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它向系統(tǒng)提供一定的壓力，流量和清潔的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，液壓泵站適用于主機(jī)與液壓裝置可以分離的各種液壓機(jī)械上。</p><p>　　5.1.1 液壓泵站的組成及分類(lèi)</p><p>　　液壓泵站按其泵組的布置方式有上置式，柜式，非上置式三種。其中

117、上置式又包括立式和臥式兩種。泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當(dāng)電機(jī)采用立式安裝，液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱為立式液壓泵站，本液壓系統(tǒng)即采用該種泵站作為動(dòng)力源，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，廣泛應(yīng)用于中小功率液壓系統(tǒng)中的特點(diǎn)。</p><p>　　液壓泵站通常有以下五個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元組合而成，它們是泵組，油箱組件，控溫組件，蓄能器組件，及過(guò)濾器組件，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行取舍。</p><

118、;p>　　泵組由液壓泵，原動(dòng)機(jī)，連軸器，傳動(dòng)底座，管路附件等組成。</p><p>　　油箱用于儲(chǔ)存系統(tǒng)所需要的足夠的油液，散發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，以及分離油液中的氣體沉淀污染物。</p><p>　　控溫組件有升溫和降溫兩種組件組成，當(dāng)液壓系統(tǒng)的自身熱平衡不能使工作介質(zhì)處于合適的溫度范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置控溫組件，使介質(zhì)溫度始終處于可控的范圍內(nèi)。</p><p

119、>　　蓄能器組件通常由蓄能器，控制裝置，支撐臺(tái)架等部件組成的。</p><p>　　過(guò)濾器組件的作用是從液體中分離出非溶性固體顆粒，防止顆粒污染物對(duì)液壓元件的摩擦和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化變質(zhì)。為了保護(hù)液壓泵，在吸油口應(yīng)安裝過(guò)濾器，過(guò)濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1、具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過(guò)濾器的通油能力大于實(shí)際流量的二倍，或大于管路的最大流量。2、過(guò)濾精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一般液壓系統(tǒng)