采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
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用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
摘 要
速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度換到另一種運(yùn)行速度，因而這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括快速轉(zhuǎn)慢速的換接，而且還包括兩個(gè)慢速之間的換接。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。
本文闡述了采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計(jì)算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對油箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后來選擇液壓站的動(dòng)力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后再根據(jù)原理圖以及各項(xiàng)參數(shù)來進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。
論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點(diǎn)從原理設(shè)計(jì)、各回路的功能分析與選擇入手，從而選擇液壓元件，計(jì)算其性能是否符合指標(biāo)，最后校核溫升。
關(guān)鍵詞：液壓基本回路；速度換接回路；實(shí)驗(yàn)裝置
The Design of Switching Circuit Experiment Device
Adopting the Speed Regulator Valve
Abstract
Speed exchange circuits are used to make the hydraulic actuator to change from one motion to another running speed in a work cycle, so the conversion includes not only the fast switching for slow, but also includes the exchange between the two slow. Loop should achieve these functions with high speed and stability
This paper describes the design of circuit experiment platform for the speed regulator valve, mainly on the working principle, structure, parameter calculation etc to do a detailed analysis and research, to design the experiment which obtains a set of suitable method. Through access to relevant information, related formulas are used, thus the choice of tank, power plant and then to select the hydraulic station, the installation mode of motor and pump, finally to pipeline according to the schematic and the various parameters and selection of pipe joints, so as to complete the whole design.
The paper first summarizes the analysis of the status quo, and research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, describes the research topics. Then focus from the principle of design, function analysis and selection of circuits, and choosing hydraulic components, its performance is in line with the index calculation, finally the check temperature rise.
Key Words: Hydraulic basic circuit；Speed changeover circuit；Experimental installation
主要符號表
qp 液壓泵得最大流量
pp 液壓泵最大工作壓力
p1 執(zhí)行元件最大工作壓力
Δpλ 沿程壓力損失
KL 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)
? 運(yùn)動(dòng)粘度
CT 油箱散熱系數(shù)
Re 管道流動(dòng)雷諾數(shù)
5
目 錄
1緒論 1
1.1前言 1
1.2題目背景及研究意義 2
1.3課題主要內(nèi)容 3
2液壓傳動(dòng)綜述 4
2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 3
2.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 4
2.3液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r 5
2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及流程 6
3速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7
3.1液壓系統(tǒng)的工況分析 7
3.2原理圖的擬定 7
3.2.1確定液壓泵類型 7
3.2.2原理圖設(shè)計(jì) 7
3.3液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算及液壓元件的選擇 11
3.3.1液壓缸主要尺寸的確定 11
3.3.2選擇液壓泵規(guī)格 13
3.3.3液壓元件的選擇 14
3.3.4確定管路尺寸 15
4液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 16
4.1液壓油路板的結(jié)構(gòu) 16
4.2液壓油路板的設(shè)計(jì) 16
4.2.1分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu) 16
4.2.2液壓元件的布局及油孔的位置 16
4.2.3繪制液壓油路板零件圖 17
5液壓站的設(shè)計(jì) 18
5.1液壓油箱的設(shè)計(jì) 18
5.1.1液壓油箱有效容積的確定 18
5.1.2液壓油箱的外形尺寸 19
5.1.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
5.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
5.2.1液壓泵的安裝方式 22
5.2.2電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 23
5.2.3液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 23
6液壓輔件的選擇 25
6.1管路的選擇 25
6.2管路的連接 25
6.3液壓油的選擇 26
7液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 28
7.1壓力損失的驗(yàn)算 28
7.1.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失 19
7.1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路壓力損失 19
7.1.3變量泵出口處的壓力pp 19
7.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 29
8液壓站的組裝調(diào)試、使用維護(hù) 31
8.1液壓站的組裝 31
8.1.1液壓元件和管道安裝 31
8.2液壓站的使用與檢查 32
8.2.1使用注意事項(xiàng) 32
8.2.2操作方法 32
8.2.3檢查 32
9結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
致謝 35
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 36
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 37
1 緒論
1.1前言
一臺完整的機(jī)器一般由三個(gè)部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)。原動(dòng)機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。工作機(jī)構(gòu)是完成該機(jī)器的工作任務(wù)所需的直接工作部分。由于原動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳動(dòng)設(shè)置。
英文原文英文原文 1 2 3 4 5
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
外文出處： Springer 電子期刊
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年2月
中文譯文
液壓支架的最優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘要：本文介紹了從兩組不同參數(shù)的采礦工程所使用的液壓支架（如圖1）中選優(yōu)的流程。這種流程建立在一定的數(shù)學(xué)模型之上。第一步，尋找四連桿機(jī)構(gòu)的最理想的結(jié)構(gòu)參數(shù)以便確保支架的理想的運(yùn)動(dòng)軌跡有最小的橫向位移。第二步，計(jì)算出四連桿有最理想的參數(shù)時(shí)的最大誤差，以便得出最理想的、最滿意的液壓支架。
圖1 液壓支架
關(guān)鍵詞：四連桿機(jī)構(gòu)； 優(yōu)化設(shè)計(jì)； 精確設(shè)計(jì)； 模糊設(shè)計(jì)； 誤差
1.前言：設(shè)計(jì)者的目的時(shí)尋找機(jī)械系統(tǒng)的 最優(yōu)設(shè)計(jì)。導(dǎo)致的結(jié)果是一個(gè)系統(tǒng)所選擇的參數(shù)是最優(yōu)的。一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)伴隨著一個(gè)合適的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的出現(xiàn)而出現(xiàn)。當(dāng)然這數(shù)學(xué)函數(shù)建立在這種類型的系統(tǒng)上。有了這種數(shù)學(xué)函數(shù)模型，加上一臺好的計(jì)算機(jī)的支持，一定能找出系統(tǒng)最優(yōu)的參數(shù)。
Harl描述的液壓支架是斯洛文尼亞的Velenje礦場的采煤設(shè)備的一個(gè)組成部分，它用來支護(hù)采煤工作面的巷道。它由兩組四連桿機(jī)構(gòu)組成，如圖2所示.四連桿機(jī)構(gòu)AEDB控制絞結(jié)點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)軌跡，四連桿機(jī)構(gòu)FEDG通過液壓泵來驅(qū)動(dòng)液壓支架。
圖2中，支架的運(yùn)動(dòng)，確切的說，支架上絞結(jié)點(diǎn)C點(diǎn)豎向的雙紐線的運(yùn)動(dòng)軌跡要求橫向位移最小。如果不是這種情況，液壓支架將不能很好的工作，因?yàn)橹Ъ芄ぷ髟谶\(yùn)動(dòng)的地層上。
實(shí)驗(yàn)室測試了一液壓支架的原型。支架表現(xiàn)出大的雙紐線位移，這種雙紐線位移的方式回見少支架的承受能力。因此，重新設(shè)計(jì)很有必要。如果允許的話，這會(huì)減少支架的承受能力。因此，重新設(shè)計(jì)很有必要。如果允許的話，這種設(shè)計(jì)還可以在最少的成本上下文章。它能決定去怎樣尋找最主要的
圖2 兩四連桿機(jī)構(gòu)
四連桿機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型AEDB的最有問題的參數(shù)。否則的話這將有必要在最小的機(jī)構(gòu)AEDB改變這種設(shè)計(jì)方案。
上面所羅列出的所有問題的解決方案將告訴我們關(guān)于最理想的液壓支架的答案。真正的答案將是不同的，因?yàn)橄到y(tǒng)有各種不同的參數(shù)的誤差，那就是為什么在數(shù)學(xué)模型的幫助下，參數(shù)允許的最大的誤差將被計(jì)算出來。
2.液壓支架的確定性模型
首先，有必要進(jìn)一步研究適當(dāng)?shù)囊簤褐Ъ艿臋C(jī)械模型。它有可能建立在下面所列假設(shè)之上：
（1）連接體是剛性的，
（2）單個(gè)獨(dú)立的連接體的運(yùn)動(dòng)是相對緩慢的.
液壓支架是只有一個(gè)方向自由度的機(jī)械裝置。它的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可以通過同步的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)FEDG和AEDB的運(yùn)動(dòng)來模擬。最主要的四連桿機(jī)構(gòu)對液壓支架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有決定性的影響。機(jī)構(gòu)2只是被用來通過液壓泵來驅(qū)動(dòng)液壓支架。絞結(jié)點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)軌跡L可以很好地來描述液壓支架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，設(shè)計(jì)任務(wù)就是通過使點(diǎn)C的軌跡盡可能地接近軌跡K來找到機(jī)構(gòu)1的最理想的連接長度值。四連桿機(jī)構(gòu)1的綜合可以通過 Rao 和 Dukkipati給出運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式的幫助來完成。
圖3 點(diǎn)C軌跡L
圖3描述了一般的情況。
點(diǎn)C的軌跡L的方程式將在同一框架下被打印出來。點(diǎn)C的相對應(yīng)的坐標(biāo)x和y隨著四連桿機(jī)構(gòu)的獨(dú)有的參數(shù)…一起被打印出來。
點(diǎn)B和D的坐標(biāo)分別是
xB=x -cos (1)
yB=y -sin (2)
xD=x -cos() (3)
yD=y -sin() (4)
參數(shù)…也彼此相關(guān)
xB2 +yB2= (5)
(xD-α1)2+ yD2= (6)
把(1) － (4)代入（5）－（6）即可獲得支架的最終方程式
(x-cos)2+ (y- sin)2- =0 (7)
[x- cos()-]2+[ y- sin()]2- =0 (8)
此方程式描述了計(jì)算參數(shù)的理想值的最基本的數(shù)學(xué)模型。
2.1數(shù)學(xué)模型
Haug和Arora提議，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以用下面形式的公式表示
min f(u,v), (9)
約束于
gi(u,v)0, i=1,2,…,l, (10)
和響應(yīng)函數(shù)
hi(u,v)=0, j=1,2,…,m. (11)
向量 u=[u1,u2,…,un]T 響應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)的變量, v=[v1,v2,…,vm]T是可變響應(yīng)向量，(9)式中的f是目標(biāo)函數(shù)。
為了使設(shè)計(jì)的主導(dǎo)四連桿機(jī)構(gòu)AEDB達(dá)到最佳，設(shè)計(jì)時(shí)的變量可被定義為
u=[ ]T, (12)
可變響應(yīng)向量可被定義為
v=[x y]T. (13)
相應(yīng)復(fù)數(shù)α3，α5，α6的尺寸是確定的。
目標(biāo)函數(shù)被定義為理想軌跡K和實(shí)際軌跡L之間的一些“有差異的尺寸”
f(u,v) =max[g0(y)-f0(y)]2, (14)
式中x= g0(y) 是曲線K的函數(shù)，x= f0(y)是曲線L的函數(shù)。
我們將為系統(tǒng)挑選一定局限性。這種系統(tǒng)必須滿足眾所周知的最一般的情況。
(15)
(16)
不等式表達(dá)了四連桿機(jī)構(gòu)這樣的特性：復(fù)數(shù)只可能只振蕩的。
這種情況：
(17)
給出了設(shè)計(jì)變量的上下約束條件。
用基于梯度的最優(yōu)化式方法不能直接的解決(9)–(11)的問題。
min un+1 (18)
從屬于
gi(u,v) 0, i=1,2,…,l, (19)
f(u,v)- un+10, (20)
并響應(yīng)函數(shù)
hj(u,v)=0, j=1,2,…,m, (21)
式中：
u=[u1 … un un+1]T
v=[v1 … vn vn+1]T
因此，主導(dǎo)四連桿機(jī)構(gòu)AEDB的一個(gè)非線性設(shè)計(jì)問題可以被描述為：
minα7, (22)
從屬于約束
(23)
(24)
,
(25)
(26)
并響應(yīng)函數(shù)：
(27)
(28)
有了上面的公式，使得點(diǎn)C的橫向位移和軌跡K之間的有最微小的差別變得可能。結(jié)果是參數(shù)有最理想的值。
3.液壓支架的隨機(jī)模型
數(shù)學(xué)模型可以用來計(jì)算比如參數(shù)確保軌跡 L 和 K 之間的距離保持最小。然而端點(diǎn)C的計(jì)算軌跡L可能有些偏離，因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)中存在一些干擾因數(shù)?？催@些偏離到底合時(shí)與否關(guān)鍵在于這個(gè)偏差是否在參數(shù) 容許的公差范圍內(nèi)。
響應(yīng)函數(shù)（27）－（28）允許我們考慮響應(yīng)變量v的矢量，這個(gè)矢量依賴設(shè)計(jì)變量v的矢量。這就意味著v＝h (v)，函數(shù)h是數(shù)學(xué)模型（22）－（28）的基礎(chǔ)，因?yàn)樗枋龀隽隧憫?yīng)變量v的矢量和設(shè)計(jì)變量v的矢量以及和數(shù)學(xué)模型中v的關(guān)系。同樣，函數(shù)h用來考慮參數(shù)的誤差值 的最大允許值。
在隨機(jī)模型中，設(shè)計(jì)變量的矢量u=[u1,…,un]T可以被看作U=[U1,…,Un]T的隨機(jī)矢量，也就是意味著響應(yīng)變量的矢量v=[v1,…,vn]T也是一個(gè)隨機(jī)矢量V=[V1,V2,…,Vn]T
v=h(u) (29)
假設(shè)設(shè)計(jì)變量 U1,…,Un 從概率論的觀點(diǎn)以及正常的分類函數(shù)Uk～ (k=1,2,…,n)中獨(dú)立出來。主要參數(shù)和 (k=1,2,…,n)可以與如測量這類科學(xué)概念和公差聯(lián)系起來，比如=,。所以只要選擇合適的存在概率
， k=1,2,…,n (30)
式（30）就計(jì)算出結(jié)果。
隨機(jī)矢量 V 的概率分布函數(shù)被探求依賴隨機(jī)矢量 U 概率分布函數(shù)及它實(shí)際不可計(jì)算性。因此，隨意矢量 V 被描述借助于數(shù)學(xué)特性，而這個(gè)特性被確定是利用Taylor的有關(guān)點(diǎn) u=[u1,…,un]T 的函數(shù)h逼近描述，或者借助被Oblak和Harl在論文提出的Monte Carlo 的方法。
3.1 數(shù)學(xué)模型
用來計(jì)算液壓支架最優(yōu)化的容許誤差的數(shù)學(xué)模型將會(huì)以非線性問題的獨(dú)立的變量
w=[ ] (31)
和目標(biāo)函數(shù)
(32)
的型式描述出來。
約束條件
(33)
,
(34)
在式（33）中，E是是坐標(biāo)C點(diǎn)的x 值的最大允許偏差，其中
A={1,2,4} (35)
非線性工程問題的計(jì)算公差定義式如下：
(36)
它服從以下條件：
(37)
, (38)
(39)
4.有數(shù)字的實(shí)列
液壓支架的工作阻力為1600kN。以及四連桿機(jī)構(gòu)AEDB及FEDG 必須符合以下要求：
－它們必須確保鉸接點(diǎn)C 的橫向位移控制在最小的范圍內(nèi)，
－它們必須提供充分的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性
圖2中的液壓支架的有關(guān)參數(shù)列在表1 中。
支撐四桿機(jī)構(gòu) FEDG 可以由矢量
(mm) (40)
來確定。
四連桿AEDB 可以通過下面矢量關(guān)系來確定。
(mm)
在方程(39)中，參數(shù)d是液壓支架的移動(dòng)步距，為925mm .四連桿AEDA的桿系的有關(guān)參數(shù)列于表2中。
表 1 液壓支架的參數(shù) 表 2 四連桿AEDA的參數(shù)
4.1四連桿AEDA的優(yōu)化
四連桿的數(shù)學(xué)模型AEDA的相關(guān)數(shù)據(jù)在方程(22)-(28)中都有表述。(圖3)鉸接點(diǎn)C雙紐線的橫向最大偏距為65mm。那就是為什么式(26)為
(41)
桿AA與桿AE之間的角度范圍在76.8o和94.8o之間，將數(shù)…依次導(dǎo)入公式(41)中所得結(jié)果列于表3中。
這些點(diǎn)所對應(yīng)的角…都在角度范圍[76.8o,94.8o]內(nèi)而且它們每個(gè)角度之差為1o
設(shè)計(jì)變量的最小和最大范圍是
(mm) (42)
(mm) (43)
非線性設(shè)計(jì)問題以方程(22)與(28)的形式表述出來。這個(gè)問題通過
Kegl et al(1991)提出的基于近似值逼近的優(yōu)化方法來解決。通過用直接的區(qū)分方法來計(jì)算出設(shè)計(jì)派生數(shù)據(jù)。
設(shè)計(jì)變量的初始值為
(mm) (44)
優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)經(jīng)過25次反復(fù)計(jì)算后是
表3 絞結(jié)點(diǎn)C對應(yīng)的x與y 的值
角度
x初值(mm)
y初值(mm)
x終值(mm)
y終值(mm)
76.8
66.78
1784.87
69.47
1787.50
77.8
65.91
1817.67
68.74
1820.40
78.8
64.95
1850.09
67.93
1852.92
79.8
63.92
1882.15
67.04
1885.07
80.8
62.84
1913.85
66.12
1916.87
81.8
61.75
1945.20
65.20
1948.32
82.8
60.67
1976.22
64.29
1979.44
83.8
59.65
2006.91
63.46
2010.43
84.8
58.72
2037.28
62.72
2040.70
85.8
57.92
2067.35
62.13
2070.87
86.8
57.30
2097.11
61.73
2100.74
87.8
56.91
2126.59
61.57
2130.32
88.8
56.81
2155.80
61.72
2159.63
89.8
57.06
2184.74
62.24
2188.67
90.8
57.73
2213.42
63.21
2217.46
91.8
58.91
2241.87
64.71
2246.01
92.8
60.71
2270.08
66.85
2274.33
93.8
63.21
2298.09
69.73
2302.44
94.8
66.56
2325.89
70.50
2330.36
(mm) (45)
在表3中C點(diǎn)x值與y 值分別對應(yīng)開始設(shè)計(jì)變量和優(yōu)化設(shè)計(jì)變量。
圖 4 用圖表示了端點(diǎn) C開始的雙紐線軌跡 L(虛線)和垂直的理想軌跡K(實(shí)線)。
圖4 絞結(jié)點(diǎn)C 的軌跡
4.2 四連桿機(jī)構(gòu)AEDA的最優(yōu)誤差
在非線性問題(36)-(38),選擇的獨(dú)立變量的最小值和最大值為
(mm) (46)
(mm) (47)
獨(dú)立變量的初始值為
(mm) (48)
軌跡偏離選擇了兩種情況E=0.01和E=0.05。在第一種情況，設(shè)計(jì)變量的理想公差經(jīng)過9次反復(fù)的計(jì)算，已初結(jié)果。第二種情況也在7次的反復(fù)計(jì)算后得到了理想值。這些結(jié)果列在表 4和表5 中。
圖 5和圖 6的標(biāo)準(zhǔn)偏差已經(jīng)由Monte Carlo方法計(jì)算出來并表示在圖中(圖中雙點(diǎn)劃線示)同時(shí)比較泰勒近似法的曲線(實(shí)線)。
圖5 E=0.01時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)誤差
圖6 E=0.05時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)誤差
5.結(jié)論
通過選用系統(tǒng)的合適的數(shù)學(xué)模型以及采用數(shù)學(xué)函數(shù)，讓液壓支架的設(shè)計(jì)得到改良，而且產(chǎn)品的性能更加可靠。然而，由于理想誤差的結(jié)果的出現(xiàn)，將有理由再考慮一個(gè)新的問題。這個(gè)問題在四連桿的問題上表現(xiàn)的尤為突出，因?yàn)橐粋€(gè)公差變化稍微都能導(dǎo)致產(chǎn)品成本的升高。
15
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告
題目:采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2013年3月22日
1. 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作已馬上到了中期，我對自己的課題有了一定深度的認(rèn)識。在初期，我已經(jīng)完成了原理圖的設(shè)計(jì)及開題報(bào)告的相關(guān)工作。在假期的時(shí)間里，我又下載了有關(guān)于液壓方面的外文資料，以及對其進(jìn)行了翻譯。現(xiàn)在，我又對自己的題目有了以下的研究認(rèn)識：
（1）原理的深層理解與圖紙的完善
實(shí)驗(yàn)裝置采用3個(gè)調(diào)速閥的串并聯(lián)以完成能滿足兩種工進(jìn)速度的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，用不同的電磁閥、換向閥通過通斷電、換向，以調(diào)速閥的工作與否以達(dá)到不同的工進(jìn)速度。具體的原理圖如圖1。
圖1 原理圖
（2）液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件
1）工況分析
由可給參數(shù)得知：缸重設(shè)為100N；
缸的運(yùn)動(dòng)速度為1~3m/min；
系統(tǒng)壓力為2.5MPa（最大）；
分析得液壓缸所受的外負(fù)載：F=Ff+Fa+Fw
a、Fw為工作負(fù)載，為0；
b、Ff為導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載：
f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，其中靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。
Ffs=0.2×100=20N Ffa=0.1×100=10N
c、F為運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載：
，Δt取0.0006s，Δv=3時(shí)，F(xiàn)a為最大。
故：F最大=850N+20N=870N
2） 液壓缸主要尺寸的確定
F+Ffc= （式中ηcm取0.9）
解得Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N
D2=+（D2-d2）
查表可知d=0.5D d2=0.25D2
帶入上式得D=35mm
由表可知D取40mm，d取20mm。
q進(jìn)=×v=×0.042×3m/min=3.768L/min
q退=·v=×（0.042-0.022）×3m/min=2.826m/min
3）泵的選擇
a、泵的工作壓力的確定：
pp=p1+ΣΔp=2.5+0.5MPa=3MPa
b、泵的流量的確定：
qp≥Kl·（Σq）max
qp=1.2×3.768L/min=4.5216L/min
故選擇泵的型號為YB1-6.3。
4） 電機(jī)的選擇
需要電機(jī)的功率
故選擇電機(jī)的型號為YZ-90S-6。
5） 油箱的選擇
查詢資料可知低壓系統(tǒng)的v=（2~4）·qp，而qp=4.5216L/min。
v=2×4.5216L/min=9.0432L/min
經(jīng)查表選擇油箱型號為BEX-63A。
（3）液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）液壓泵的安裝方式
液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。
本次設(shè)計(jì)采用的是臥式安裝。液壓泵及掛到都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好。符合實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的要求。
圖2 液壓泵的臥式安裝
2）電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式
電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。
為避免安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來的不良影響，常采用帶有彈性的聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器可以選用零件手冊中的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，也可自行設(shè)計(jì)。為增加電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，可以把液壓泵和電動(dòng)機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。
此次設(shè)計(jì)采用的是支架式安裝，采用凸緣聯(lián)軸器把泵和電機(jī)相連。
（5） 最終裝配圖的擬定，如圖3。
圖3 初定裝配圖
2. 存在問題及解決措施
本課題研究的重點(diǎn)在于該液壓站的設(shè)計(jì)。難點(diǎn)在于速度換接回路的相關(guān)油路的連接及相關(guān)元件的選擇與計(jì)算、校核。
選擇液壓元件時(shí)一般應(yīng)考慮一下問題：
（1）應(yīng)用方面的問題，如液壓缸大小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，安裝環(huán)境等
（2）系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動(dòng)情況等。
（3）經(jīng)濟(jì)性問題，如使用量，購置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽(yù)等。
（4）應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。
3. 后期工作安排
（1）9-12周：完成裝配圖的設(shè)計(jì)以及其余零件圖的繪制；
（2）13-14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
（3）15周：答辯前準(zhǔn)備。
后期的主要工作重點(diǎn)還是放在工程圖的繪制，并且需要完善已經(jīng)完成的裝配圖以及加強(qiáng)后期零件圖的繪制。最后在同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)論文的完成以及最后整個(gè)油路熱溫升校核，完成全部技術(shù)設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
- 5 -
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目:采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2012年12月26日
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述
（1）題目背景:
液壓傳動(dòng)由于其具有傳動(dòng)功率大、易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，使得其在各類機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓傳動(dòng)與控制是現(xiàn)代機(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù),由于其在功率質(zhì)量比、無級調(diào)速、自動(dòng)控制、過載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段。特別是20世紀(jì)90年代以來，新興產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，并與現(xiàn)代電子與信息相結(jié)合，進(jìn)一步刺激和推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展，使其在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機(jī)械設(shè)備及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。
（2）研究意義：
本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《液壓與氣壓傳動(dòng)》等課程理論教學(xué)以后所進(jìn)行的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程的學(xué)習(xí)目的在于學(xué)生綜合使用《液壓與氣壓傳動(dòng)》等專業(yè)課程的理論知識和生產(chǎn)實(shí)際知識，進(jìn)行液壓試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識和生產(chǎn)實(shí)際知識緊密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。
通過該題目原理圖的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生熟悉液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序，了解并掌握液壓傳動(dòng)這門技術(shù)。通過液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和基本方法。總之，通過本題目的設(shè)計(jì)，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生對四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實(shí)踐鍛煉。
（3）國內(nèi)外相關(guān)研究情況
由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。綜合國內(nèi)外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個(gè)方面：
1）減少能耗,充分利用能量
液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。
2）主動(dòng)維護(hù)
液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。
要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前，憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗(yàn)，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識,建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識庫，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。
另外，還應(yīng)開發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。
3）機(jī)電一體化
電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)
液壓行業(yè)：
液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動(dòng)、無泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術(shù)。
液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動(dòng)裝置發(fā)展，開發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無故障工作時(shí)間；液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術(shù)，提高可靠性，推廣計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，開發(fā)液力變矩器與動(dòng)力換檔變速箱配套使用技術(shù)；液粘調(diào)速離合器應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。
氣動(dòng)行業(yè)：
產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動(dòng)元件與電子技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展，普遍采用無油潤滑，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料。
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
（1）主要內(nèi)容：
1）研究采用調(diào)速閥的速度換接回路的原理；
2）設(shè)計(jì)出合理的、能滿足使用要求的兩種工進(jìn)速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置；
3）可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)、并聯(lián)換接實(shí)驗(yàn)；
4）繪制主要零件圖；
5）選擇液壓元件型號；
6）對系統(tǒng)進(jìn)行溫升校核。
（2）研究方案、研究方法或措施
速度換接回路用于執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度，因切換前后速度的不同，有快速-慢速、慢速-慢速兩種換接。這種回路應(yīng)該具有較高的換接平穩(wěn)性和換接精度。
圖1 采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置原理圖
裝置采用三個(gè)調(diào)速閥，其中兩個(gè)串聯(lián)，之后與另一個(gè)并聯(lián)，如圖1。每個(gè)調(diào)
速閥都有相應(yīng)的電磁換向閥控制，啟動(dòng)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)速閥控制液壓缸
的進(jìn)給速度，因此可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)-I工進(jìn)-II工進(jìn)-快退工作進(jìn)程。
3. 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
（1）研究的重、難點(diǎn)：
1）研究采用調(diào)速閥的速度換接回路的原理；
2）對于兩種工進(jìn)速度的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)及調(diào)速閥的串并聯(lián)連接。
（2）已開展工作：
1）認(rèn)真復(fù)習(xí)液壓基本回路一章的相關(guān)內(nèi)容及控制閥的相關(guān)知識；
2）大致繪制了該實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的原理圖，如圖1；
3）自己查找學(xué)習(xí)液壓站的相關(guān)知識。
4. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
（1）基本要求：
1）有部分計(jì)算機(jī)繪圖；
2）按時(shí)完成開題報(bào)告及中期報(bào)告；
3）外文翻譯（字?jǐn)?shù)）：3000漢字；
4）參考文獻(xiàn)（篇數(shù)）：不少于18篇，其中外文不少于3篇 ；
5）論文（字?jǐn)?shù)）：不少于20000漢字；
（2）進(jìn)度計(jì)劃：
1）1-3周：查找資料，完成開題報(bào)告；
2）4-8周：完成方案設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖；完成外文翻譯，寫中期報(bào)告；
3）9-12周：完成全部技術(shù)設(shè)計(jì)；
4）13-14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
5）15周：答辯前準(zhǔn)備。
5. 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6. 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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