畢業(yè)設(shè)計參考有CAD圖論文等資料單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄主要符號表1 概述11.1液壓傳動發(fā)展概況11.2液壓傳動的工作原理及其組成部分11.2.1液壓傳動的工作原理11.2.2液壓傳動的組成部分21.3液壓傳動的優(yōu)缺點32 液壓系統(tǒng)設(shè)計 52.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案52.1.1設(shè)計要求52.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案52.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定62.2.1液壓介質(zhì)的選擇62.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖72.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算92.3.1選系統(tǒng)工作壓力92.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定92.3.3液壓缸強(qiáng)度校核102.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核122.3.5計算液壓缸實際所需流量152.3.6繪制液壓缸工況圖152.4 液壓閥的選擇162

2、.4.1 液壓閥的作用162.4.2 液壓閥的基本要求162.4.3 液壓閥的選擇163 液壓泵站及其輔助裝置183.1液壓泵站183.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn)183.1.2 各系列液壓泵站的簡述193.2 液壓泵203.2.1 液壓泵的選擇203.2.2液壓泵裝置213.3 電動機(jī)功率的確定223.4 液壓管件的確定233.4.1油管內(nèi)徑確定233.4.2管接頭233.5 濾油器的選擇233.5.1 濾油器的作用及過濾精度233.5.2 選用和安裝243.6 油箱及其輔件的確定243.6.1 油箱243.6.2 空氣濾清器263.6.3 油標(biāo)274 液壓缸的設(shè)計計算28

3、4.1液壓缸的基本參數(shù)的確定284.2 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求284.2.1 缸體284.3 缸蓋314.3.1 缸蓋的材料314.3.2缸蓋的技術(shù)要求314.4 活塞314.4.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式314.4.2 活塞與缸體的密封324.4.3活塞的材料324.4.4 活塞的技術(shù)要求324.5 活塞桿334.5.1 端部結(jié)構(gòu)334.5.2 端部尺寸334.5.3 活塞桿結(jié)構(gòu)344.5.4 活塞桿材料354.5.5 活塞桿的技術(shù)要求354.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵354.6.1 導(dǎo)向套354.6.2 桿的密封與防塵364.7 液壓缸的緩沖裝置364.8 液壓缸的排氣裝置

4、364.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式374.9.1 液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接374.9.2 液壓缸的安裝方式375 結(jié)論38致謝39參考文獻(xiàn)40附錄A41附錄B531、概述1.1 液壓傳動發(fā)展概況液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說是一門新技術(shù)，但如從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。本世紀(jì)的60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推

5、向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，使它在國民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用。液壓傳動在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢，例如，國外今日生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。我國的液壓工業(yè)開

6、始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時進(jìn)行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計劃引進(jìn)、消化、吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。1.2 液壓傳動的工作原理及組成部分1.2.1 液壓傳動的工作原理 驅(qū)動機(jī)床工作臺的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作

7、原理：液壓泵由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。工作臺的移動速度是由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進(jìn)入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必

8、須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經(jīng)開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時工作臺就停止運動。從上面的例子中可以得到：1） 動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的。2）液壓傳

9、動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。1.2.2 液壓傳動的組成部分液壓傳動裝置主要由以下四部分組成：1）能源裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2）執(zhí)行裝置把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達(dá)。3)制調(diào)節(jié)裝置對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置上述三部分以

10、外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動有以下一些優(yōu)點：1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動機(jī)的12%左右。2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達(dá)500次/min，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達(dá)1000次/min。3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可

11、達(dá)2000），它還可以在運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4） 液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復(fù)雜的順序動作，接受遠(yuǎn)程控制。5） 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機(jī)械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。6） 由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動性。7） 用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動簡單。液壓傳動的缺點是：1）

12、液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。2） 液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。3） 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。5） 液壓傳動要求有單獨的能源。6） 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。2、液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案2.

13、1.1 設(shè)計要求設(shè)計要求是進(jìn)行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手進(jìn)行液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面的情況了解清楚。單柱液壓機(jī)主機(jī)概況：液壓機(jī)公稱力 25 KN液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 Mpa骨塊行程 125 MM壓頭下行速度 45 mm/s壓頭上行速度 130 mm/s 液壓系統(tǒng)要完成以下動作循環(huán)：2.1.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案2.1.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式在本設(shè)計中,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實現(xiàn)直線往復(fù)運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓缸按其結(jié)構(gòu)

14、形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁?，輸出為推力和速度。液壓缸除了單個地使用外，還可以組合起來或和其它機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以實現(xiàn)特殊的功能。根據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.5-1我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點及適用場合見表2-1。表2-1名稱特點適用場合單桿活塞液壓缸有效工作面積大，雙向不對稱往返不對稱的直線運動等2.1.2.2 確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路1）為了實現(xiàn)液壓缸的進(jìn)和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。電磁換向閥的基本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動方向。當(dāng)電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除

15、外）。若推動故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。2）為了實現(xiàn)其工進(jìn)，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便、準(zhǔn)確。在小流量調(diào)節(jié)時，如通流截面相對于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的大小。而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進(jìn)口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負(fù)載決定。所以當(dāng)負(fù)載增大時，調(diào)速閥進(jìn)出口壓差將將減小。調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元

16、件負(fù)載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。因此，在本設(shè)計中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。2.1.2.3 液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其它輔助油源的情況下，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， 溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們在泵的小口裝上粗濾油器。（進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器或其他型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還

17、要考慮加熱、冷卻等措施。2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定2.2.1 液壓介質(zhì)的選擇液壓介質(zhì)應(yīng)具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強(qiáng)度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性；同時液壓介質(zhì)還應(yīng)具有一定的消泡能力。選擇液壓介質(zhì)時，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。根據(jù)液壓系統(tǒng)對介質(zhì)是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。其次，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中所用液壓泵的類型選用具有合適粘度的介質(zhì)。最后，還應(yīng)考慮使用條件等因素，如環(huán)境溫度、工作壓力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度等。當(dāng)工作溫度在60以下，載荷較輕時，可選用機(jī)械油；工作溫度超過60時，應(yīng)選用汽輪機(jī)油或普

18、通液壓油。若設(shè)備在很低溫度下啟動時須選用低凝液壓油。據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.3-12 中各普通液壓油質(zhì)量指標(biāo)及應(yīng)用以及本設(shè)計中單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的要求選用N32號普通液壓油，其各項質(zhì)量指標(biāo)見表2-2。表2-2名稱N32號普通液壓油代號 / 原牌號YA-N32 / 20號運動粘度 mm2/s (40)28835.2運動粘度 mm2/s (50)1723粘度指數(shù)90抗氧化安定性(酸值達(dá)2mgKOH/g) h1000凝點-10閃點(開口)170防銹性(蒸鎦水法)無銹臨界載荷 N600抗泡沫性(93) ml起泡 50 / 消泡 0抗磨性（四球，DB） N800應(yīng)用適用于環(huán)境溫度040的各類中高壓系統(tǒng)（適用

19、工作壓力為6.3-2.1MPa2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖在這種單柱液壓機(jī)上，實現(xiàn)了“工進(jìn) 快退 停止”的動作循環(huán)（見圖2-1）?？梢赃M(jìn)行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表2- 3 示此單柱液壓機(jī)的動作循環(huán)表，圖2-2則是這種液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。圖2-1 單柱液壓機(jī)動作循環(huán)圖圖2-2 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖進(jìn)油路 液壓泵1 電磁換向閥2（左位） 單向調(diào)速閥3 液壓油缸4上腔回油路 液壓油缸4下腔 單向順序閥5 電磁換向閥2（右位） 油箱7表2-3 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表動作名稱信號來源電磁換向閥2的工作狀態(tài)滑塊工進(jìn)1YA通電左位快退2YA通電右位

20、2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算2.3.1 選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。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)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對泵、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。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。公稱力為25KN的單柱液壓機(jī)屬小型液壓機(jī)類型，一般情況下，載荷不會太高，參考資料2表37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為4MPa。2.3.2

21、液壓缸主要參數(shù)的確定2.3.2.1 液壓缸設(shè)計中應(yīng)注意的的問題液壓缸的設(shè)計和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計液壓缸時，必須注意如下幾點：1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。2）考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在

22、一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。2.3.2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力P1=8Mpa7Mpa由參考文獻(xiàn)1表5-2推薦初定d=0.7D取液壓缸=0.9 則此時活塞所受推力N 由式 （2-1）=69.45 cm2（2-2）=9.38 cm則d= 0.7D =6.07 cm參考文獻(xiàn)2表37.5-8及表37.5-9對這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得：D=100 mmd =70 mm由此求得液

23、壓缸兩腔的實際有效面積為：cm2cm22.3.3 液壓缸強(qiáng)度校核液壓缸的缸筒壁厚、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 ?。阂簤焊撞牧蠟?5#鋼，無縫鋼管活塞桿材料45#鋼2.3.3.1 壁厚強(qiáng)度校核根據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.7-64及表37.7-65選擇液壓缸外徑為121mm即液壓缸壁厚=10.5mm對于本系統(tǒng)： 10為厚壁按壁筒計算：（2-3）式中，D為缸筒內(nèi)徑；Py為缸筒試驗壓力,當(dāng)缸的額定壓力Pn 16Mpa時，取Py=1.5 Pn；為缸筒材料的許用應(yīng)力，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n= 5 。 所以:Py=1.54=6 Mpa（2-4）式中 N/mm2n

24、= 5則 N/m2得 mmmm故缸體壁厚強(qiáng)度滿足。2.3.3.2 液壓缸內(nèi)活塞桿直徑校核活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核（2-5）式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力,則 ：mmd故活塞桿強(qiáng)度滿足。2.3.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計算液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算：（2-6）式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個數(shù)；K為螺紋擰緊系數(shù)；K=1.121.5，取K=1.3；MPa則：mm取ds=10mm2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載Fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、

25、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行：（2-7）式中，nk為安全系數(shù)，一般取nk = 2 4，這里取nk = 4。當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時（2-8）當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時，且= 20 120 時，則（2-9）式中，l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表2-1，為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ；為柔性系數(shù)，其值見表2-2；為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表2-4；E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E=2.061011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿橫截面積，f為由材料強(qiáng)度決定的實驗值，為系數(shù)，具體數(shù)值均見表2-5。表2-4 液壓缸支承方式和末端系數(shù)2的值

26、支承方式支承說明末端系數(shù)2一端自由一端固定1/4兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表2-5 f、a、1的值材料f 108 N/M21鑄鐵5.680鍛鐵2.5110軟鋼3.490硬鋼4.985由此，根據(jù)實際設(shè)計的可得：N/M2 ； （2-10）而l125mm， 取l=175mm則活塞桿穩(wěn)定性按式：進(jìn)行校核。代入數(shù)據(jù)：N而 （2-11）式中，F(xiàn)W為活塞所受最大推力Pmax為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa 。 A1為液壓缸無活塞桿腔的截面積，A1= 78.5 cm2FW= 81067.8510-3 = 6.28104 N顯然，F(xiàn)W 所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。2.3.5 計算液壓缸實際所需流量根據(jù)最終確定的

27、液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運動速度或轉(zhuǎn)速，計算出液壓缸實際所需流量，見表2-6。表2 6 液壓缸實際所需流量工況活塞下行(工進(jìn))活塞上行(快退)運動速度10-2 m/s = 4.5 = 13結(jié)構(gòu)參數(shù) 10-3 m2A1= 7.85A2= 4.0流量 10-4 m3/sQ1= 3.53Q2= 5.21計算公式Q = A2.3.6 繪制液壓缸工況圖圖2-3液壓缸工況圖2.4 液壓閥的選擇2.4.1 液壓閥的作用液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因為作用機(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)

28、流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點。例如：1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥心動作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。2）在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。2.4.2 液壓閥的基本要求液壓系統(tǒng)中所用的液壓閥，應(yīng)滿足如下要求：1）動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。2）油液流過時壓力損失小。3）密封性能好。4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用

29、性大。2.4.3 液壓閥的選擇1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。本系統(tǒng)工作壓力在4MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號見表2-7。表2-7 25KN單柱液壓機(jī)液壓閥名細(xì)表名稱選用規(guī)格單向調(diào)速閥AQF3-E10B電磁溢流閥YDF3-E10B-B電磁換向閥34DF30-E10B-D單向順序閥AXF3-E10B3、液

30、壓泵站及其輔助裝置 在本設(shè)計中，我們將采用集成塊的聯(lián)接方式來進(jìn)行液壓系統(tǒng)的裝配。其集成塊單元回路圖見圖3-1；圖3-1 集成塊單元回路圖 3.1 液壓泵站3.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn)3.1.1.1 液壓泵站的概述目前我國生產(chǎn)液壓泵站的廠家很多，液壓泵站的種類也繁多，但多數(shù)廠家根據(jù)用戶的具體要求設(shè)計和制造，尚未完全系列化、標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)在只有液壓泵站的油箱公稱容量系列有國家標(biāo)準(zhǔn)。3.1.1.2 液壓泵站油箱公稱容量系列（GB 287681）表3-1 油箱容量GB 2876-81 L46.3102540631001602503154005006308001000125016002

31、00031504000500063003.1.2 各系列液壓泵站的簡述詳細(xì)資料見參考文獻(xiàn)237篇第10章。3.1.2.1 YZ系列液壓泵站YZ系列液壓泵站，油箱容量有256300L等18種規(guī)格。選用各種不同的泵，得到各種不同流量、壓力的規(guī)格。外形結(jié)構(gòu)上有上置式（有立式及臥式）和非上置式。 YZ系列液壓泵站生產(chǎn)廠有：上海高行液壓件廠、長沙液壓件廠、南京液壓件三廠等。3.1.2.2 YG型液壓柜YG型液壓柜規(guī)格性能為油箱容量250350L，壓力6.3MPa，流量有40、63和100L/ min。上海液壓件一廠生產(chǎn)。3.1.2.3 YZS型液壓站YZS型液壓泵站，油箱容量100L，壓力6.3MPa，

32、流量16L/min。常州液壓件廠生產(chǎn)。3.1.2.4 YGC型液壓柜YGC型液壓柜油箱容量160L，壓力6.3MPa，流量有12、25L/min，由北京椿樹機(jī)械廠生產(chǎn)。3.1.2.5 CJZ型液壓站CJZ型液壓泵站油箱容量有100L與160L兩種，壓力為5MPa，流量為2063L/min范圍。有定量泵與變量泵兩種型式，成都液壓元件一廠生產(chǎn)。3.1.2.6 YH型液壓站YH型液壓站油箱容量1202000L，壓力為14 MPa，流量在10250L/min范圍，由沈陽重型機(jī)器廠生產(chǎn)。3.1.2.7 SE型液壓泵站SE型液壓泵站油箱容量1400L，壓力7 MPa，流量6.75m3/s，上海冶金設(shè)計院設(shè)

33、計。3.1.2.8 上重型液壓站上海重型機(jī)器廠液壓站油箱容量1200L與2200L兩種，1200L的工作壓力為1.5 MPa，2200L的為5 MPa，流量均為320L/min。3.2 液壓泵3.2.1 液壓泵的選擇液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。液壓泵的工作壓力是指泵實際工作時的壓力。液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。液壓泵的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量，亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出的流量。（1）液壓泵工作壓力的確定（3-1）P1是液壓

34、缸的工作壓力，對于本系統(tǒng)：MPa 是泵到液壓缸間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見，從泵到液壓缸之間串接有一個單向調(diào)節(jié)器速閥和一個電磁換向閥，取= 0.6MPa液壓泵工作壓力為：PP= 4.4 + 0.6 = 5 MPa(2) 液壓泵流量的確定（3-2）由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退工況，m3/s，泄漏系數(shù) K= 1.2,求得液壓泵流量:m2/s(37.8 L/mm)選用YB1-40 型雙聯(lián)葉片泵。雙聯(lián)葉片泵是在一個泵體內(nèi)安裝兩個雙作用葉片泵，用同一個傳動軸驅(qū)動。安裝大小不同的單泵，可以得到兩種大小不同的流量，以適應(yīng)液壓系統(tǒng)各種不同速度的要求。雙作用葉片泵的工作原理是泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤

35、和端蓋等件所組成。定子的內(nèi)表雙作用葉片泵的工作原理：面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個個密封的工作腔。在轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在

36、轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。3.2.2 液壓泵裝置液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗芩枰脑O(shè)備、元件及其輔助元件。具體而言，主要指電機(jī)、聯(lián)軸器、液壓泵、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設(shè)計尤其是正確地安裝液壓泵裝置，是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證，必須予以足夠的重視。3.2.2.1 液壓泵的安裝方式金屬切削機(jī)床的液壓站，多用定量或限壓式變量葉片泵。變量葉片泵僅能臥式安裝，而定量葉片泵，無論是單泵還是雙聯(lián)泵，都可以有立式和臥式兩種安裝方式。齒輪泵與柱塞泵一般為臥式安裝。臥式安裝的液壓泵，其位置又可分為上置式與非上置式兩種。上置式指液壓泵裝置安裝在油箱上，立式安裝的液壓

37、泵皆為上置式。安裝液壓泵應(yīng)注意的問題： 為了防止振動與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固地緊固在箱蓋或基礎(chǔ)上，注意經(jīng)常檢查連接螺釘是否松動。 調(diào)整好液壓泵與電機(jī)的聯(lián)軸器，使二者同心，用手撥動聯(lián)軸器時不能有松緊不一致的現(xiàn)象。 在有條件的情況下，盡量將液壓泵（齒輪泵、定量葉片泵、螺桿泵）安裝在油液內(nèi)。 液壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深度，以防止空氣被吸入液壓泵。 安裝液壓泵時，應(yīng)注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離。各類液壓泵的吸油高度見表3-2：表3-2 各類油泵吸油高度油泵類型齒輪泵葉片泵柱塞泵螺桿泵吸油高度（mm）300400不大于500不大

38、于50050010003.2.2.2 液壓泵與電機(jī)的聯(lián)接液壓泵與電機(jī)之間的聯(lián)軸器，一般用簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器或彈性圈柱銷聯(lián)軸器，其二者的共同特點是傳遞扭矩范圍較大，轉(zhuǎn)速較高，彈性好，能緩沖扭矩急劇變化引起的振動，能補(bǔ)償軸位移。但在使用中應(yīng)定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后及時更換。上述兩種聯(lián)軸器中，簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，使用壽命較長，幫比彈性圈柱銷聯(lián)軸器用得多些。應(yīng)用上述二種聯(lián)軸器時，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠。4.5.1 端部結(jié)構(gòu)活塞桿端部結(jié)構(gòu)見表4-5：表4-5 活塞桿端部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式外螺紋內(nèi)螺紋單耳環(huán)結(jié)構(gòu)簡圖圖4-6 排氣閥4.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式4.9

39、.1 液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接液壓缸進(jìn)出油口接頭采用螺紋聯(lián)接（見圖4-7及圖4-8）。圖4-7 進(jìn)油口螺紋聯(lián)接圖4-8 出油口螺紋聯(lián)接4.9.2 液壓缸的安裝方式液壓缸的安裝方式選用外螺紋法蘭式安裝（見圖4-9）。圖4-9 外螺紋法蘭式安裝方式結(jié) 論本文對具有典型代表性的液壓系統(tǒng)25KN單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在液壓油路和各液壓元件的選擇及分析，集成塊上各液壓閥的布置，以及系統(tǒng)和油缸的裝配方案的選擇、比較和確定上都做了一定的工作。現(xiàn)將有關(guān)總結(jié)如下：1液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算。在整個設(shè)計中，對液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算所占的篇幅是最大的，其中所選用的有關(guān)方案都進(jìn)行了詳細(xì)地比較，以保證這些方案是

40、最適合本液壓系統(tǒng)。2油箱及各主要附件的選擇均以系統(tǒng)的要求為標(biāo)準(zhǔn)。同時，還考慮到了各元件的性價比和方便購買的問題，盡量保證所選元件是被廣泛應(yīng)用的。3選擇了以集成塊作為聯(lián)接方式來進(jìn)行系統(tǒng)的裝配。這種簡單實用的聯(lián)接方式已普遍應(yīng)用于各種液壓機(jī)床。4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計參考了其他油缸的設(shè)計思路，并在此基礎(chǔ)上做了很多改進(jìn)。三個月的畢業(yè)設(shè)計實踐，使得作者對大學(xué)四年所學(xué)知識進(jìn)行了一次全面性的歸納和總結(jié)。在這忙碌的三個月中，通過對各種相關(guān)資料的查閱，更加牢固地掌握了所學(xué)的專業(yè)知識，更多的了解了當(dāng)今科學(xué)前沿的發(fā)展情況，大大地拓寬了知識面。這次的畢業(yè)設(shè)計實在使作者受益非淺！本設(shè)計包括論文說明書字?jǐn)?shù)在15000字左右，圖

41、紙量3張A0大小左右，還有部分其他資料。本畢業(yè)設(shè)計論文資料均為近幾年一本二本院校答辯通過的設(shè)計資料,CAD圖紙清晰準(zhǔn)確,有極高的參考價值.資料分享地址 交流設(shè)計 Q_Q號414951605致 謝非常幸運，能夠在學(xué)風(fēng)樸實厚重的南昌航空工業(yè)學(xué)院度過一段對人生至關(guān)重要的學(xué)習(xí)時光，更幸運的是，能夠從師于學(xué)識淵博、熱心的師長，結(jié)識優(yōu)秀、熱心的同窗。首先，真心地感謝導(dǎo)師李堯忠的精心指導(dǎo)。導(dǎo)師淵博的知識，開放的思維方式，豐富的實踐經(jīng)驗，孜孜不倦的治學(xué)精神，提供的寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生受益非淺，并將影響、鞭策和激勵作者今后的工作和學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)業(yè)上的收獲的同時，也從導(dǎo)師領(lǐng)悟到了許多為人處世的道理，感激之情，難

42、于言表。真心地感謝陳為國教授給予作者論文工作的熱情幫助和提供寶貴的建議！梅欣、張靜等同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計期間為作者提供了大力的幫助，協(xié)助收集了相關(guān)資料，作者在此表示深深的謝意！真心地感謝Vanilla小姐在大學(xué)階段的學(xué)習(xí)生活中給予的支持和關(guān)心以及在論文寫作的過程中提出的建議！最后，作者誠心感謝所有關(guān)心和支持本論文的人們。參 考 文 獻(xiàn)1 章宏甲，黃誼 液壓傳動 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998，第1版2 徐灝 機(jī)械設(shè)計手冊（第5卷） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 ，第1版 3 佚名 GE系列液壓閥 上海：上海高行液壓件長，20034 鄭叔芳，吳曉琳 機(jī)械工程測量學(xué) 北京：科學(xué)出版社，1999，第1版

43、5 成大光 機(jī)械設(shè)計手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19936 黎啟柏 液壓元件手冊 北京：冶金工業(yè)出版社，20007 TheissenH.Simnlation Von，Hydraulischen Systement mit langen Rohrleitungen，O+P.30，Nr3.1986附 錄 AFifth Motion and Vibration Conference, MOVIC 2000, Sydney, Australia, 4. -8. December 2000by University of Technology, SydneySPEED-ADAPTED TRAJECTOR

44、IESIN THE CASEOFINSUFFICIENTYDRAULIC RESSUREFORTHEFOUR-LEGGEDLARGE-SCALE WALKINGVEHICLE ALDURODaniel Germann, Jorg Muller and Manfred HillerGerhard-Mercator-Universitat GH DuisburgFachgebiet Mechatronik, Lotharstrae 1, 47057 Duisburg, GermanyEmail: fgermann, mueller, hillergmechatronik.uni-duisburg.

45、deABSTRACTWhen operating walking machines, only a coordinated movement of all cylinders and/or motorscan lead to safe, stable walking. The large hydraulically driven walking machine ALDURO, which is investigated in this paper, has no external powersupply,and therefore the size of the on-board hydrau

46、lic power pack and its diesel engine is limited by its weight.When moving several cylinders with high speed, thehydraulic supply can become insufficient and the resulting trajectories of feet and platform can becomeunpredictable. When the ALDURO is near its stability limit such behaviour can lead to

47、 instability andtoppling of the system. The proposed solution underdiscussion here is to observe the position errors andtime derivatives for the cylinders and based on thisreduce the speed when necessary.1. INTRODUCTIONThe system investigated in this paper is the Anthropomorphically Legged and Wheel

48、ed Duisburg Robot (ALDURO). It consists of a platform of 2.0m by 2.2mwith a cabin for the operator and four legs, each 1.8mlong. The estimated weight is 1200 kg. It can be usedas a quadruped walking machine (Fig. 2), and by replacing the two hind feet with wheels, it can alsobe used as a combined le

49、gged and wheeled vehicle(Fig. 1). The latter combines the advantages of a walking machine - high mobility - with the stability andspeed of wheeled vehicles 2.When operating in steep and dangerous terrain, safetyplays an important role. It must be guaranteed that the cylinders follow the calc ulated

50、trajectories exactlysince a wrong movement might cause the robot tobecome instable. ALDUROs legs are hydraulicallydriven, with an open hydraulic system. Normally, when planning hydraulic systems, low weight has nohigh priority 1. For the walking machine ALDUROthe ratio power per weight was optimized

51、.Fig. 1: Combined LeggedFig. 2: Walking Machineand Wheeled VehicleWhile actuating several cylinders simultaneously ormoving very fast, the volume flow of the hydraulic supply becomes insufficient and the resulting movementsuncontrollable.The proposed solution under discussion here is a decrease in speed of all calculated trajectories. This is admissible as long as the robot is statically stable at any moment. By observing the positionerrors of the cyli