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- 1 - XX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課題名稱：液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 1.前言 .- 3 - 1.1 課題研究的目的 .- 3 - 1.2 國(guó)內(nèi)外前景 .- 4 - 2.升降機(jī)的工藝參數(shù) .- 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 .- 4 - 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 .- 4 - 3.2 速度和載荷計(jì)算 .- 5 - - 2 - 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 .- 7 - 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 .- 7 - 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) .- 8 - 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 .- 13 - 5.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 .- 14 - 5.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 .- 15 - 6.液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 .- 15 - 6.1 油泵和電機(jī)選擇 .- 15 - 6.2 控制閥的選用 .- 18 - 6.3 管路，過(guò)濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 .- 19 - 7.油箱及附件 .- 22 - 7.1 油箱的容積 .- 22 - 8.液壓泵站的選擇 .- 24 - 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .- 24 - 9.1 缸筒 .- 24 - 10.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 .- 25 - （1） 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .- 25 - （2） 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 .- 27 - 總結(jié) .- 28 - 參考資料 .- 29 - 1.前言 1.1 課題研究的目的 升降機(jī)是一種起重性能好，應(yīng)用范圍廣的貨物升降機(jī)構(gòu)，可用于在設(shè)備交貨，生產(chǎn)線的高 度差材料在線，離線，升降組件的協(xié)同裝配，大型機(jī)庫(kù)喂養(yǎng)，喂養(yǎng)，存儲(chǔ)和處理和其他地 方，使用和叉車匹配，以及貨物的快速裝卸。它采用全液壓控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，具有以 下特點(diǎn)： （1）在相同的體積，液壓裝置可以產(chǎn)生比任何其他設(shè)備更多的權(quán)力，在相同功率下，液壓 - 3 - 裝置具有體積小，重量輕，功率密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)的馬達(dá) 12%只功率相等的尺 寸和重量。 （2）液壓裝置工作平穩(wěn)，由于其重量輕，慣性小，響應(yīng)速度快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速起 動(dòng)，制動(dòng)和頻繁換向。 （3）液壓裝置可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速， （速度范圍可達(dá) 2000） ，也可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過(guò) 程中的速度控制。 （4）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，他對(duì)液體的壓力，流量和流動(dòng)方向容易調(diào)解或控制。 （5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 （6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和使用更方便。 當(dāng)然，液壓技術(shù)有許多缺點(diǎn)，例如，更多的能量損失的液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)易泄漏，不僅 污染工作場(chǎng)所，限制了其應(yīng)用范圍，可能引起火災(zāi)事故，而且影響執(zhí)行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和部分 正確性。在油溫度的變化更敏感，液壓元件的制造精度高，成本高，故障不易查找原因， 但在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)有效的措施來(lái)減少不良因素的影響。 1.2 國(guó)內(nèi)外前景 在中國(guó)液壓技術(shù)正是在新中國(guó)成立的未來(lái)發(fā)展。自 1952 中國(guó)第一液壓元件試驗(yàn)齒輪泵， 大致經(jīng)歷了外國(guó)產(chǎn)品的模仿，自行設(shè)計(jì)開發(fā)和引進(jìn)消化和改善的幾個(gè)階段。 近年來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和科學(xué)研究，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，一批產(chǎn)品先進(jìn)水平的開發(fā)和生產(chǎn)。 目前，在中國(guó)的液壓技術(shù)已能冶金，工程機(jī)械，機(jī)床，化工機(jī)械，紡織機(jī)械及其他部門提 供了一個(gè)比較完整的產(chǎn)品品種。 然而，我國(guó)液壓技術(shù)在數(shù)量和技術(shù)水平，產(chǎn)品品種，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和主要行業(yè)的要求還有不 少差距，大量進(jìn)口液壓元件的年需求。 在未來(lái)，液壓技術(shù)的發(fā)展將是方向的： （1）改善器件性能，創(chuàng)建新的組件的大小，收縮。 （2）結(jié)合，高度集成化，模塊化。 （3）結(jié)合和微電子技術(shù)，向智能。 總之，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重液壓行業(yè)是偉大的，他與氣動(dòng)技術(shù)是用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè) 化程度。 2.升降機(jī)的工藝參數(shù) 本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為： 額定載荷：2000kg（夾持式手部） 升降高度：1-3 米 平臺(tái)尺寸：2*2 米 - 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 數(shù)量：該升降平臺(tái)為雙單叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為 2 個(gè)完全相同的液壓缸，其運(yùn) 動(dòng)完全是同步的，但其精度要求不是很高。 安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，氣缸體可以在垂直面內(nèi)擺動(dòng)，安裝 的位置為圖 所示的前后兩固定支架之間的橫梁 之上，橫梁和支架組成為一體，通過(guò)橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。 - 5 - 3.2 速度和載荷計(jì)算 3.2.1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 參考國(guó)內(nèi)升降臺(tái)類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起升高度為 1000mm 時(shí)，其平均起升時(shí)間為 45s，就是從液壓缸活塞開始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約為 45s，設(shè)本升降臺(tái)的最小 氣升降時(shí)間為 40s,最大起升時(shí)間為 50s，由此便可以計(jì)算執(zhí)行元件的速度 v: lvt 當(dāng) 40ts時(shí)： maxin0.534lt =0.01325 /ms 當(dāng) 5ts時(shí)： in .16/0lvt 3.2.2 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運(yùn)動(dòng)必須克服其阻力才能運(yùn)行，因此在次計(jì) 算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切削力 F切 ，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩 擦阻力 F磨 ，密封裝置的摩擦阻力 F密 ，起動(dòng)制動(dòng)或換向過(guò)程中的慣性力 慣 ，回油腔因被壓 作用而產(chǎn)生的阻力 背 ，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力： =+切 磨 密 慣 背 （1）切削力。根據(jù)其概念：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的力，在本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載的重力和支架以 及上頂板的重力： 其計(jì)算式為： F切 額 載 支 架 上 頂 板 （2）摩擦力。各運(yùn)動(dòng)部件之間的相互摩擦力由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無(wú)潤(rùn)滑的鋼-鋼之間的接 觸摩擦，取 0.15， 其具體計(jì)算式為： 1234G=mg+G磨 額 載 （ +） 式中各符號(hào)意義同第三章。 （3）密封裝置的密封阻力。根據(jù)密封裝置的不同，分別采用下式計(jì)算： O 形密封圈： F0.3 -密 液壓缸的推力 Y 形密封圈： 1 =fpdh密 f 摩擦系數(shù)，取 f0. 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，一般取 F051F密 （ .-） （4）運(yùn)動(dòng)部件的慣性力。 其計(jì)算式為： GvFmagtt切慣 - 6 - 對(duì)于行走機(jī)械取 2v0.51m/st ，本設(shè)計(jì)中取值為 20.4m/s （5）背壓力。背壓力在此次計(jì)算中忽略，而將其計(jì)入液壓系統(tǒng)的效率之中。 由上述說(shuō)明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為： F=+F切 磨 密 慣 = 1234123()gG()gG額 載 額 載v0.5gt切 切 =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x 9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500) 9.8 0.05 =40KN 液壓缸的總負(fù)載為 40KN，該系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸個(gè)液壓缸，故每個(gè)液壓缸需要克服的 阻力為 10KN。 該升降臺(tái)的額定載荷為 2500Kg ，其負(fù)載變化范圍為 02500Kg，在工作過(guò)程中無(wú)沖擊負(fù) 載的作用，負(fù)載在工作過(guò)程中無(wú)變化，也就是該升降臺(tái)受恒定負(fù)載的作用。 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定： 表 6.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系 牽引力 F（KN） 50 工作壓力 P（MPa） 5-7 由于該液壓缸的推力即牽引力為 10KN，根據(jù)上表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為： p=2MPa 。 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 4.2.1 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推 力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力： - 7 - F= 2cmpD4 式中： p 液壓缸的工作壓力 Pa 取 p= 5(20-3)1Pa D 活塞內(nèi)徑 單位 m 0.09m cm 液壓缸的效率 0.95 代入數(shù)據(jù): F = 325(901)()10.94 F = 10.3KN 即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為 10.3KN。 表 4.1回 路 特 點(diǎn)進(jìn) 油 路 調(diào) 速進(jìn) 油 路 調(diào) 速回 油 裝 被 壓 閥回 油 路 調(diào) 速 背 壓 值-2x5106系 統(tǒng) 被 壓 經(jīng) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 4.2.2 缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來(lái)計(jì)算缸筒內(nèi)經(jīng)，計(jì)算式如下： 要求活塞無(wú)桿腔的推力為 F 時(shí)，其內(nèi)徑為： 4cmDp cm 液壓缸機(jī)械效率 0.95 代入數(shù)據(jù)： D= 34102.95 =0.083m D= 83mm 取圓整值為 D=90mm 4.2.3 活塞桿直徑的確定 - 8 - （1）活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定 受拉時(shí)： (0.35)dD 受壓時(shí)： pMPa (0.35)dD 7 .7 該液壓缸的工作壓力為為：p=2MPa,5MPa, 取 d=0.5D,d=45mm。 （2）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 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： 62104Fd 材料的許用應(yīng)力 單位 MPa 活塞桿用 45 號(hào)鋼 ,340,2.5sMPann 代入數(shù)據(jù)： 36210.4(5) =6.3MPa 活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。 （3）穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其細(xì)長(zhǎng)比為： LmnK 時(shí)， 2KEJFL 在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為： 1,85,60 4 JdA 將上述值代入式中得： LmnK 故校核采用的式子為： 2EJF 式中： n=1 安裝形式系數(shù) E 活塞桿材料的彈性模量 鋼材取 1.0Pa J 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 46dJ L 計(jì)算長(zhǎng)度 1.06m - 9 - 代入數(shù)據(jù)： 213423.4.03.4(510)6KF =371KN 其穩(wěn)定條件為： Kn 式中： K 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 Kn=24 取 Kn=3 F 液壓缸的最大推力 單位 N 代入數(shù)據(jù)： 371Kn =123KN 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 4.2.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，液壓缸長(zhǎng)度的確定 4.2.4.1 液壓缸壁厚的確定 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： YP 液壓缸最高工作壓力 單位 Pa 一般取 YP=（1.2-1.3）p 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 10Ma 2 YPD 代入數(shù)據(jù)： 61.309.7cm 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚 3。 4.2.4.2 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(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，如下圖所示，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 L，缸筒直 徑為 D 時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為： - 10 - 20 LDH 即 530971.52cm 取為 72cm 活塞的寬度一般取 (.61)B，導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度 A，在 D80m時(shí)，取A=(.6-) ，在 =80時(shí)，取 A=(0.-)d，當(dāng)導(dǎo)向套長(zhǎng)度不夠時(shí)，不宜過(guò)分增 大 A 和 B，必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套，隔套的長(zhǎng)度由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 確定。 4.2.5 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，當(dāng)液壓缸的供油量 Q 不變時(shí)，除去在形程開始 和結(jié)束時(shí)有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時(shí)間保持恒定速度 mv，液壓缸 的流量可以計(jì)算如下： cv AQ - 11 - 式中： A 活塞的有效工作面積 對(duì)于無(wú)桿腔 24AD cv 活塞的容積效率 采用彈形密封圈時(shí) cv=1，采用活塞環(huán)時(shí) cv =0.98 maxaxcvQ ax為液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 單位 m/s 代入數(shù)據(jù)： 23.1409.3560.1/min8max L in .4. 即液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 /i，以其 最小運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 .13/inL。 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機(jī)的工作情況，主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，液壓系統(tǒng)的工作條件 和環(huán)境條件，以成本，經(jīng)濟(jì)性，供貨情況等諸多因素進(jìn)行全面綜合的設(shè)計(jì)選擇，從而擬訂 出一個(gè)各方面比較合理的，可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)方案。其具體包括的內(nèi)容有：油路循環(huán)方式 的分析與選擇，油源形式的分析和選擇，液壓回路的分析，選擇，合成，液壓系統(tǒng)原理圖 的擬定。 5.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種，其各自特點(diǎn)及相互比較見下表： 表 5.1 - 12 - 油 液 循 環(huán) 方 式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限 速 制 動(dòng) 形 式 開 式較 方 便 ， 但 油 箱 較 大較 差 ， 但 可 用 壓 力 油 箱 或 其 它 改 善管 路 壓 力 損 失 較 大 ， 用 節(jié) 流 調(diào) 速 效 率低對(duì) 泵 的 自 吸 性 能 要 求 較 高用 平 衡 閥 進(jìn) 行 能 耗 限 速 ， 用 制 動(dòng) 閥 進(jìn)行 能 耗 制 動(dòng) ， 可 引 起 油 液 發(fā) 熱 閉 式管 路 壓 力 損 失 較 小 ， 容 積 調(diào) 速 效 率 高對(duì) 主 泵 的 自 吸 性 能 要 求 低較 好 ， 但 油 液 過(guò) 濾 要 求 高較 好 ， 需 用 輔 泵 換 油 冷 卻液 壓 泵 由 電 機(jī) 拖 動(dòng) 時(shí) ， 限 速 及 制 動(dòng) 過(guò) 程中 拖 動(dòng) 電 機(jī) 能 向 電 網(wǎng) 輸 電 ， 回 收 部 分 能量開 式 系 統(tǒng) 和 閉 式 系 統(tǒng) 的 比 較 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。 比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降機(jī)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系 統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)和液壓泵要分開安裝，具有較大的空間存放油箱，而且要求該升降 機(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，開始系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 5.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并 聯(lián)，獨(dú)聯(lián)，以及它們的組合-復(fù)聯(lián)等。 串聯(lián)方式是除了第一個(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油 箱相連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn)，出油口依次相連，這種連接方式的特點(diǎn)是多個(gè)液壓 元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其速度不隨外載荷變化，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。 5.3 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和 調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)性等因素選擇。 常用的調(diào)速方案有三種：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。 - 13 - 6.液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 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. 6.1 油泵和電機(jī)選擇 6.1.1 泵的額定流量和額定壓力 6.1.1.1 泵的額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量 和泄漏量來(lái)確定： maxpqKQn 1.5642.7/inL 對(duì)于工作過(guò)程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢 流量，一般取 3/iL： 2.7./ipq 6.1.1.2 泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來(lái)確定，即 maxpP 式中： 泵的工作壓力 單位 Pa ax 執(zhí)行元件的最高工作壓力 單位 Pa 進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。 初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡(jiǎn)單的油路可以取 0.25MPa,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 0.51MPa。 代入數(shù)據(jù)： 2.p 考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓 力 pP大 25%-60% ，即泵的額定壓力為 3.125 a-4.0 ，取其額定壓力為 4 MPa。 6.1.2 電機(jī)功率的確定 （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： 77610ti mPqP - 14 - 代入數(shù)據(jù)： 672.510.4iPKW 表 6.1液 壓 泵 類 型總 效 率 齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵0.6-580.6-液 壓 泵 的 總 效 率 （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，第五卷，可以查 得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為 4 KW，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為 4 KW。 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： 型號(hào)： 12YM 額定功率：4 滿載時(shí)轉(zhuǎn)速： 890/minr 電流： .7A 效率： 85.5% 凈重： 45Kg 額定轉(zhuǎn)矩： 2.N 電機(jī)的安裝形式為 5(1)BV型，其參數(shù)為： 基座號(hào)：112M 極數(shù)：4 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)： 2815F 液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下： 規(guī)格： /eDLh 26 標(biāo)定粘度： 50 oE 10 轉(zhuǎn)速： /minr 2900 壓力： MPa 4 流量： L 26.6 功率： KW 4 吸入口直徑： mm 25 排出口直徑： mm 20 重量： Kg 11 允許吸上真空高度： m( 2HO) 5 - 15 - 6.2 控制閥的選用 6.2.1 壓力控制閥 壓力控制閥的選用原則 壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正 常工作。 壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 流量：通過(guò)壓力控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。 結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)型 壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高 壓大流量下工作。但在緩沖制動(dòng)裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動(dòng)型溢流閥， 先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)閥高，廣泛應(yīng)用 于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場(chǎng)合。 此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價(jià)格，使用壽命，維護(hù)方便性，貨源情 況等。 根據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)型壓力閥，再根據(jù)發(fā)的調(diào)定壓力及流量和相關(guān)參數(shù)，可 以選擇 DBD 式直動(dòng)式溢流閥，相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)：DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa 流量： 40L/min 介質(zhì)溫度： 207oC 6.2.2 流量控制閥 流量控制閥的選用原則如下： 壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。 流量：通過(guò)流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。 測(cè)量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié) 流閥和調(diào)速閥時(shí)，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。 該升降機(jī)液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥，單向分流閥的規(guī)格和型 號(hào)如下： 型號(hào)： FDL-B10H 公稱通徑：10mm 公稱流量: P,O 口 40L/min A，B 口 20L/min 連接方式：管式連接 重量：4Kg 分流閥的型號(hào)為：FL-B10 其余參數(shù)與單向分流閥相同。 6.2.3 方向控制閥 方向控制閥的選用原則如下： 壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力 流量：流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量。 滑閥機(jī)能：滑閥機(jī)能之換向閥處于中位時(shí)的通路形式。 操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)等。 方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過(guò)換向閥處于不同的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)油路的 通斷。所選擇的換向閥型號(hào)及規(guī)格如下： 型號(hào)：4WE5E5OF 額定流量：15L/min 消耗功率：26KW 電源電壓： 50,120HzV - 16 - 工作壓力：A.B.P 腔 25MPa T 腔： 6Pa 重量：1.4Kg 6.3 管路，過(guò)濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 6.3.1 管路 計(jì)算主管路中油管的尺寸。 （1）吸油管尺寸 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速，油管直徑 d 由下式確定： 對(duì)吸油管，取 0(.51)/vms，本設(shè)計(jì)中?。?0.7/vms 0 4Qdv 代入數(shù)據(jù)： 326.128.417 取圓整值為： 3dm （2）回油管尺寸 回油管尺寸與上述計(jì)算過(guò)程相同： 0.5/vms，取為 0/vs 代入數(shù)據(jù)： 3426.16.8 取圓整值為： 18d （3）壓力油管 壓力油管： 03/vms，本設(shè)計(jì)中取為： 03/vs 代入數(shù)據(jù)： 3426.019.7m 取圓整值為： 1d （4）油管壁厚： 升降機(jī)系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和 振動(dòng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下： 內(nèi)徑： 10mm 外徑： 型 17.5-19.7mm 工作壓力： 型 16 MPa 最小彎曲半徑：130mm 6.3.2 過(guò)濾器的選擇 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)的壓力不同，對(duì)過(guò)濾精度的要求也不同，系統(tǒng) 壓力越高，要求液壓元件的間隙越小，所以過(guò)濾精度要求越高，過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)壓力 - 17 - 的關(guān)系如下所示： 表 6.1 過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系系 統(tǒng) 類 型壓 力 MPa過(guò) 濾 精 度 一 般 液 壓 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) 7 35 10 2 - （3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，過(guò)濾器的實(shí)際壓力應(yīng)小于樣本給出的工作壓力。 （4）濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下長(zhǎng)期工作。 根據(jù)上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過(guò)濾器為燒結(jié)式過(guò)濾器，其型號(hào)及具體參數(shù)如 下所示： 型號(hào)： 27016SUBF 流量： 70/minL 過(guò)濾精度： m 接口尺寸： 2M 工作壓力： .5MPa 壓力損失: .Pa 6.3.3 壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下： 型號(hào)：Y-60 測(cè)量范圍： 04. 名稱：一般彈簧管壓力表 7.油箱及附件 7.1 油箱的容積 7.1.1 按使用情況確定油箱容積 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： 表 9.1 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 12 24 57 612 10 - 18 - 本升降機(jī)為為中壓系統(tǒng)，取 =5，則油箱的容量可以確定為: 26.13pVQL 7.1.2 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計(jì)算確定油箱容量 油箱中油液的溫度一般推薦為 30-50 0C，最高不超過(guò) 65 0C，最低不低于 15 0C，對(duì)于工具 機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在 40-55 。 （1）油箱的發(fā)熱計(jì)算 液壓泵的功率損失： 1()HP 6312.501 96.8KW （2） 閥的功率損失 其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時(shí)的損失為最大： 1HPq 單位 K 632.3015 W （3） 管路及其它功率損失 此項(xiàng)損失包括很多復(fù)雜因素，由于其值較小，加上管路散熱等原因，在計(jì)算時(shí)常予以忽略， 一般可取全部能量的 0.03-0.05，即 3(0.5)P 單位 K 取 6332.10. 51.2H 系統(tǒng)的總功率損失為： 12359.8.96 W （4） 郵箱的容積計(jì)算 環(huán)境溫度為 0T時(shí)，最高允許溫度為 YT的油箱，其最小散熱面積為： min()YAK 單位 2m 設(shè)油箱的長(zhǎng)寬高之比為 1:1:1-1:2: 3 時(shí)，油箱中油面高度達(dá)到油箱高度的 0.8 時(shí)，靠自然冷 卻時(shí)系統(tǒng)溫度保持在最高溫度 以下，散熱面積用該式計(jì)算： 326.V 令 minA= ， 得油箱最小體積為： - 19 - 3min()10YHVT 單位 L 代入數(shù)據(jù): min 396()5 iV=118L 根據(jù)手冊(cè)就可以進(jìn)行油箱的選取. 8.液壓泵站的選擇 所選擇的液壓泵站為 UZ 系列為性液壓泵站，是由電動(dòng)機(jī)泵組，油箱，液壓閥集成塊等組 成的小型液壓動(dòng)力源。其電機(jī)全部立式安裝在油箱上。 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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，在該升降機(jī)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)化為平臺(tái)的升降，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)升降。 9.1 缸筒 9.1.1 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下： 缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，缸筒外徑需加工，且應(yīng)于內(nèi)徑同軸，裝卸需要用專門的工具，安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈 扭曲。 缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸小，重量輕，使用廣泛，缸筒焊 后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。 9.1.2 強(qiáng)度計(jì)算 9.1.2.1 缸筒底部強(qiáng)度計(jì)算 - 20 - 缸筒底部為平面時(shí)， 可由下式計(jì)算厚度： 0.43pD 式中： 缸筒底部厚度 單位 m 缸筒內(nèi)徑 單位 m p 筒內(nèi)最大工作壓力 單位 MPa 缸筒材料的許用應(yīng)力 單位 代入數(shù)據(jù)： 2.50.43910 = 6 紋連接。 10.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 （1） 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計(jì)算時(shí)不同 的工作階段要分開來(lái)計(jì)算，回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去，因此某一階段的系 統(tǒng)總的壓力損失為： 211Ap(p) 式中： 1 系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力總損失 111v 2p 系統(tǒng)回油路的壓力總損失 222vp 現(xiàn)在根據(jù)上式計(jì)算液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中的壓力損失。 液壓油在管內(nèi)的流速： 根據(jù)油管尺寸的計(jì)算項(xiàng)目，取 v3m/s 則雷諾數(shù)： e6d0.1R4(20)75 可見液流為層流。 摩擦阻力系數(shù)： - 21 - 750.184 管子當(dāng)量長(zhǎng)度及總長(zhǎng)度： o9標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個(gè) 所以： 1L2.3m 進(jìn)油路的壓力損失為： 21410vpdg 63.0.857510.239.8MPa 各閥的壓力損失為： 分流閥： 0.6 MPa 換向閥為：0.04 油路的總壓力損失為： 10.23.604.6pa 由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為： 1.53.1P （2） 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 液壓泵的總效率 與液壓泵的總效率 p，回路總效率 c及執(zhí)行元件的效率 m有關(guān)，其計(jì) 算式為： pcm 回路效率： 1cpq 1pq 同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量的乘積之和 同時(shí)供油的液壓泵的工作壓力與輸出流量乘積之和 根據(jù)上式有： 42.51648.%c 液壓系統(tǒng)總效率為： .59630pcm - 22 - 總結(jié) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的設(shè)計(jì)階段，在兩個(gè)月的課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我取得了很大的進(jìn)步。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是設(shè)計(jì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，這是一個(gè)我從未接觸過(guò)。我是一個(gè)陌生人， 通過(guò)老師的幫助和參考資料的閱讀指導(dǎo)，我不得不平面關(guān)節(jié)機(jī)械手有一些認(rèn)識(shí) 2 。 一種機(jī)械自動(dòng)化工業(yè)的發(fā)展方向，具有廣闊的市場(chǎng)，一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際需要開發(fā)。一些行動(dòng) 平面關(guān)節(jié)機(jī)械手能模仿人體上肢，需要有一定的敏感性，設(shè)計(jì)要求高。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)， 提高了我分析問題和解決問題的能力，拓寬和深化所學(xué)的知識(shí)，掌握一般的程序規(guī)范和設(shè) 計(jì)方法，開發(fā)了體材料的合理使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)阿特拉斯等工具書，能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)模擬未來(lái)的工作。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我已經(jīng)從事對(duì)未來(lái)充滿信心的工作！ 參考資料 1、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 2、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 3、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 4、 工業(yè)機(jī)器人 北京理工大學(xué)出版社,張建民著 - 23 - 5、 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手-機(jī)械結(jié)構(gòu)上 上海科學(xué)技術(shù)出版社 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手編寫組 6、 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 3,部件、機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 7、 液壓傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社,丁樹模主編 8、 機(jī)械制圖 大連理工大學(xué)工程畫教教研室 高等教育出版社 9、 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 青島海洋出版社 李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編 10、 機(jī)械基礎(chǔ) 中國(guó)勞動(dòng)出版社，王棟梁主編 11、 solidworks 設(shè)計(jì)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 隆生主編 12、 機(jī)械制造技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，黃鶴汀主編