Meso氣動加工中心送料機構(gòu),Meso,氣動,加工,中心,機構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 題目：Meso自動送料機構(gòu)設(shè)計 1. 設(shè)計（論文）進展?fàn)顩r： 1.1大概了解各種自動送料機構(gòu)的基本原理，查閱了大量的有關(guān)文獻。 對自動送料機構(gòu)的歷史和發(fā)展有了一定了解。比如送料機構(gòu)的分類，各種送料機構(gòu)的優(yōu)缺點。 1.2 完成外文文獻的翻譯 本階段的主要任務(wù)是Research on cavity pressure and dynamic analysis of oil filter vortex vacuum pump of conjunction profiles （研究型腔壓力和結(jié)合型旋渦真空泵機油濾清器的動態(tài)分析）。漢語翻譯共計3173字）。 1.3主要零件選擇方案的比較與確定 主要零件的選擇，主要依據(jù)國標(biāo)來選定，因為此次的振動篩的大多數(shù)零部件都為標(biāo)準件。除了慣性篩中的慣性偏心塊 根據(jù)帶傳動的工作情況分析可知，V帶傳動的主要失效形式是： ⑴ V帶疲勞斷裂：帶的任一橫截面上的應(yīng)力將隨著帶的運轉(zhuǎn)而循環(huán)變化。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)達到一定次數(shù)，即運行一定時間后，V帶在局部出現(xiàn)疲勞裂紋脫層，隨之出現(xiàn)疏松狀態(tài)甚至斷裂，從而發(fā)生疲勞損壞，喪失傳動能力。 ⑵ 打滑：當(dāng)工作外載荷超過V帶傳動的最大有效拉力時，帶與小帶輪沿整個工作面出現(xiàn)相對滑動，導(dǎo)致傳動打滑失效。 因此，在不打滑前提下，保證帶具有一定的疲勞強度和壽命是V帶傳動工作能力的設(shè)計計算準則。 單根V帶既不打滑，又保證一定疲勞壽命時所能傳遞的額定功率P為 1.4 V帶傳動設(shè)計步驟和傳動參數(shù)選擇 1．選擇V帶型號 V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣，窄V帶的使用也日見廣泛。 普通V帶由頂膠、抗拉體（承載層）、底膠和包布組成，如圖11.9所示?？估w由簾布或線繩組成，是承受負載拉力的主體。其上下的頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮變形。線繩結(jié)構(gòu)普通V帶具有柔韌性好的特點，適用于帶輪直徑較小，轉(zhuǎn)速較高的場合。 圖1 窄V帶采用合成纖維繩或鋼絲繩作承載層，與普通V帶相比，當(dāng)高度相同時，其寬度比普通V帶小約３０％。窄V帶傳遞功率的能力比普通V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳動中心距小。適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動。 普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，窄V帶有SPZ、SPA、SPB、SPC四種型號。各種型號帶的截面尺寸及帶輪溝槽尺寸見表1.1 V帶都制成無接頭的環(huán)形。各種型號帶的基準長度見圖1 圖1.1 V帶的基準長度Ld 帶的型號可根據(jù)計算功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速n1選取，普通V帶見圖1.1，窄V。 計算功率 　　　　　　PC=KAP　　　　　　　　　　(11.12) 式中 　KA--工作情況系數(shù)，見表11.3； 　　　　P--名義傳動功率（kW）。 當(dāng)工況位于兩種型號相鄰區(qū)域時，可分別選取這兩種型號進行計算，最后進行分析比較，選用較好者。 2 存在問題及解決措施 齒輪傳動的設(shè)計計算，各個零件校核的計算，還要進行強度校核是否符合，一些零件數(shù)據(jù)還沒有完全搜集，設(shè)計的圖紙在有些方面還是不完善。之后對數(shù)據(jù)完全搜集，并且完善圖紙。 3 后期工作安排 第11到12周： 運用CAD輔助設(shè)計完成裝配圖和零件圖； 第13周： 對所有圖紙進行校核； 第14周： 整理編寫設(shè)計說明書，所有資料請指導(dǎo)教師檢查； 第15周： 準備畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 - 4 - 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目： Meso氣動加工中心送料機構(gòu)  1.畢業(yè)論文綜述： 1.1背景： 近幾年來，由于工人工資的不斷增加，很多企業(yè)都出現(xiàn)招工難的問題，這樣就迫使企業(yè)要更新和改造設(shè)備，提高設(shè)備的自動化程度，從而降低用工成本。機械自動化的特點很多：第一，機械自動化是面向21世紀的技術(shù)，是具有明確的范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域；第二，機械自動化技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，可以提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益；第三，機械自動化技術(shù)是面向全球競爭的技術(shù)，同時是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程，是市場競爭核心時間、質(zhì)量和成本三要素的統(tǒng)一。對生產(chǎn)力的提高有很重要的作用。Meso零件是指尺度Meso量級的零件，也即在0.01－10mm的零件，這類零件在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。象儀器、鐘表、家用電器等等都有相當(dāng)多的高精度的微小零件，典型的高精度微小零件如陀螺框架、伺服閥體、非球面透鏡、光盤、磁頭、反射鼓等,這些零件的尺寸精度要求均在微米、亞微米級。高精度微小零件應(yīng)用最為廣泛行業(yè)有兩個。一個是醫(yī)療器械行業(yè)。另一個應(yīng)用廣泛的是航天工業(yè)。本設(shè)計要求學(xué)生針對一個料倉,一個旋轉(zhuǎn)工作臺,一條傳送帶,一套氣體壓縮裝置，三個氣缸，兩個直流馬達，兩個光電傳感器，九個接觸傳感器，設(shè)計規(guī)格約為450x410x190mm（長x寬x高），可由9VDC或24VDC變壓器供電的氣動加工中心送料機構(gòu)。 1.2意義： （1）隨著五金制造業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品的多元化，加工工藝簡化，品質(zhì)、成本、效率顯得尤為重要，自動下料機構(gòu)可以實現(xiàn)棒料的自動送料，切斷。而且可以滿足對棒料尺寸的精度要求。可以很好的提高生產(chǎn)的效率，減少工人的疲勞程度。 （2）通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，使學(xué)生具備觀察問題、獨立思考問題、分析和解決問題的實際能力，同時使學(xué)生建立起創(chuàng)新意識，并且使學(xué)生得到充分的鍛煉。（3）通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的正確工作方法、嚴肅認真的工作態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神，培養(yǎng)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中深入細致的研究問題，使學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。同時使學(xué)生加深對本專業(yè)在機械行業(yè)中的地位及作用的認識，拓寬視野、豐富知識，了解本專業(yè)發(fā)展趨勢。（4）同時還培養(yǎng)我們的合作意識。課題涉及機械，控制和傳感器等各方面知識，通過該設(shè)計旨在鍛煉學(xué)生運用現(xiàn)代設(shè)計方法基本原理進行系統(tǒng)的綜合設(shè)計和工程分析，使學(xué)生受到機械工程師基本訓(xùn)練。 1.3國內(nèi)外研究情況： 如工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器的各種優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國名經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。再比如，基于S7-300可編程控制器PLC,結(jié)合氣動控制技術(shù),實現(xiàn)了對數(shù)控加工中心氣動換刀系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的改進。 2 畢業(yè)論文內(nèi)容及方案或方法： 2.1內(nèi)容： （1）設(shè)計Meso氣動加工中心送料機構(gòu)，繪制兩種以上設(shè)計方案圖。 （2） 設(shè)計方案，傳動，執(zhí)行三部分。 （3）對驅(qū)動，傳動，執(zhí)行部分進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并繪制關(guān)鍵部件工程圖。（4）．設(shè)計依據(jù)：一個料倉,一個旋轉(zhuǎn)工作臺,一條傳送帶,一套氣體壓縮裝置，三個氣缸，兩個直流馬達，兩個光電傳感器，九個接觸傳感器，設(shè)計規(guī)格約為450x410x190mm（長x寬x高），可由9VDC或24VDC變壓器供電。 2.2方法： 運用文件分析法，文本細讀法，比較法，綜合分析法等進行研究。(1）明確設(shè)計要求，查閱相關(guān)資料。（2）進行工況分析。(3)確定各種參數(shù)。（4）擬定設(shè)計方案。（5）驗算性能。（6）繪制工程圖。（7）編寫技術(shù)文件。 2.3方案 （1）總體方案設(shè)計：自動送料裝置按送進材料的方式分為送料裝置和上件裝置,常見的送料機構(gòu)有如下形式:構(gòu)氏送料機構(gòu)、凸輪鉗式機構(gòu)、杠桿送料機構(gòu)、夾持送料機構(gòu)、輥軸送料機構(gòu)。（2）模具的設(shè)計。（3）送料機構(gòu)的設(shè)計。（4）潤滑與密封。 3畢業(yè)論文重點、難點及已展開工作： 3.1重點: 如何將機械、控制技術(shù)、傳感器的知識結(jié)合在一起，以及在實際上的結(jié)合。 3.2難點: 擬定工程圖是設(shè)計氣動加工中心送料機構(gòu)的關(guān)鍵和難點，是此設(shè)計中最重要的一 3.3已展開工作： 查找各種中外文獻,明確了設(shè)計要求.整理各種參數(shù)。 四 工作方案及進度計劃 第1-3周：查閱資料，了解工作原理及特點，完成基礎(chǔ)知識的積累并撰寫開題報告。 第4-6周：方案論證，深化方案具體實施步驟。 第7-10周：鉆床液壓裝置的具體方案設(shè)計，圖紙繪制，準備中期答辯。 第11-15周：撰寫畢業(yè)論文，論文修改，準備畢業(yè)答辯。 5參考文獻： [1]濮連貴 機械設(shè)計[{M} 高等教育出版社 2007 [2]孫恒 機械原理 [M] 高等教育出版社 2007 [3]方昆凡 公差與配合實用手冊 機械工業(yè)出版社 2006 [4]李碩根 互換性與側(cè)鏈技術(shù) 中國計量出版社 2007 [5]鐘致華 現(xiàn)代設(shè)計方法 武漢理工大學(xué)出版社 2001 [6]曹淮慶 機構(gòu)學(xué)的展望與近況[J] 陜西機械學(xué)院報 1985.4.12 [7]劉鴻文 材料力學(xué) [M] 高等教育出版社 2004 [8]周世學(xué) 機械制造工藝 北京理工大學(xué)出版社 1999 [9]王蘭美 機械制圖 機械工業(yè)出版社 2007 [10]呂仲文 機械創(chuàng)新設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2004 [11]萬樹敏 氣動加工中心模型[J] 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院報 2007.6.15 [12]李小兵 加工中心時間建模 吉林大學(xué) 2007.4.01 [13]楊爾莊 液壓氣動工業(yè)發(fā)展與近況 1996 [14]李小寧 氣動技術(shù)發(fā)展概況[J] 南京理工大學(xué) 2004 [15]陳曉斌 沖壓自動送料機構(gòu)設(shè)計 華南理工大學(xué) 2012.8.15 [16] Wen H Ko,mehran mehregany Micro-electro-systems,case western reserve university.1992 [17] mechan drive. Machine design.1980 [18] patton W.J. Mechanical power transmission. 1980 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 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：Meso自動送料機構(gòu)設(shè)計 1 Meso自動送料機構(gòu)設(shè)計 摘要 本課題所設(shè)計的自動送料機構(gòu)的目的，是為了實現(xiàn)自動送料，消除積累誤差，同時減少勞動力成本。在設(shè)計過程中，主要是設(shè)計了工作臺以及工作臺面上的夾緊裝置，滾珠絲杠的選用，以及可以實現(xiàn)自動送料的伺服電機。通過對這些方面的設(shè)計和研究，可以大大減少勞動力成本，減少了誤差，同時也簡化了機構(gòu)。這在實際生產(chǎn)中具有很好的推廣效果和意義。 關(guān)鍵詞： 自動送料機構(gòu)；工作臺；液壓系統(tǒng)；伺服電機 I The automatic feeding mechanism design of Meso Abstract The purpose of the automatic feed mechanism designed this project is to achieve automatic feeding, eliminating the accumulation of errors, while reducing labor costs. In the design process, and the table is designed primarily work surface clamping device, selection of the ball screw and the servo motor may be of the automatic feeding. Through the design and research in these areas can greatly reduce labor costs, reduce errors, and also simplifies the organization. It has a good effect and significance of promotion in the actual production. Keyword:automatic?feed?mechanism;?hydraulic?system;servo?motor; 目 錄 1 緒論 1 1.1背景 1 1.2課題研究意義 1 1.3國內(nèi)外研究情況 2 1.4兩種典型的送料機構(gòu) 3 1.4.1氣動送料機 3 1.4.2利用機械手自動送料 5 2 課題方案的確定 10 3 傳送部分設(shè)計 11 3.1 V帶傳送 11 3.2 二級斜齒輪減速器 18 3.2.1 電機的選擇 18 3.2.2 計算總傳動比及分配各級的傳功比 18 3.2.3 運動參數(shù)及運動參數(shù)計算 19 4 執(zhí)行部分的液壓夾緊設(shè)計 25 4.1 明確設(shè)計要求及環(huán)境 25 4.1.1 執(zhí)行原件的工況分析 25 4.2 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 26 4.2.1 確定油路類型 26 4.2.2 選擇液壓回路 26 4.3執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)計算 26 4.3.1 選擇液壓泵 28 4.3.2選擇閥類元件 29 4.3.3 選擇液壓輔助元件 29 4.4 液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算 29 4.4.1 系統(tǒng)壓力損失驗算 29 4.4.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗算 29 4.4.3 繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件 30 4.5 繪制正式工作圖 30 4.5.1編制技術(shù)文件 30 5 結(jié)論 31 參考文獻 32 致謝 33 IV 1 緒論 1.1背景 近幾年來，由于工人工資的不斷增加，很多企業(yè)都出現(xiàn)招工難的問題，這樣就迫使企業(yè)要更新和改造設(shè)備，提高設(shè)備的自動化程度，從而降低用工成本。機械自動化的特點很多：第一，機械自動化是面向21世紀的技術(shù)，是具有明確的范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域；第二，機械自動化技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，可以提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益；第三，機械自動化技術(shù)是面向全球競爭的技術(shù)，同時是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程，是市場競爭核心時間、質(zhì)量和成本三要素的統(tǒng)一。對生產(chǎn)力的提高有很重要的作用。Meso零件是指尺度Meso量級的零件，也即在0.01－10mm的零件，這類零件在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。象儀器、鐘表、家用電器等等都有相當(dāng)多的高精度的微小零件，典型的高精度微小零件如陀螺框架、伺服閥體、非球面透鏡、光盤、磁頭、反射鼓等,這些零件的尺寸精度要求均在微米、亞微米級。高精度微小零件應(yīng)用最為廣泛行業(yè)有兩個。一個是醫(yī)療器械行業(yè)。另一個應(yīng)用廣泛的是航天工業(yè)。本設(shè)計要求學(xué)生針對一個料倉,一個旋轉(zhuǎn)工作臺,一條傳送帶,一套氣體壓縮裝置，三個氣缸，兩個直流馬達，兩個光電傳感器，九個接觸傳感器，設(shè)計規(guī)格約為450x410x190mm（長x寬x高），可由9VDC或24VDC變壓器供電的氣動加工中心送料機構(gòu)[1]。 1.2課題研究意義 (1)隨著五金制造業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品的多元化，加工工藝簡化，品質(zhì)、成本、效率顯得尤為重要，自動下料機構(gòu)可以實現(xiàn)棒料的自動送料，切斷。而且可以滿足對棒料尺寸的精度要求?？梢院芎玫奶岣呱a(chǎn)的效率，減少工人的疲勞程度。 (2)通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，使學(xué)生具備觀察問題、獨立思考問題、分析和解決問題的實際能力，同時使學(xué)生建立起創(chuàng)新意識，并且使學(xué)生得到充分的鍛煉。 （3）通過畢業(yè)設(shè)計， 培養(yǎng)學(xué)生的正確工作方法、嚴肅認真的工作態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神，培養(yǎng)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中深入細致的研究問題，使學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。同時使學(xué)生加深對本專業(yè)在機械行業(yè)中的地位及作用的認識，拓寬視野、豐富知識，了解本專業(yè)發(fā)展趨勢。 （4）同時還培養(yǎng)我們的合作意識。課題涉及機械，控制和傳感器等各方面知識，通過該設(shè)計旨在鍛煉學(xué)生運用現(xiàn)代設(shè)計方法基本原理進行系統(tǒng)的綜合設(shè)計和工 8 程分析，使學(xué)生受到機械工程師基本訓(xùn)練。 1.3國內(nèi)外研究情況 如工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器的各種優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國名經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。再比如，基于S7-300可編程控制器PLC,結(jié)合氣動控制技術(shù),實現(xiàn)了對數(shù)控加工中心氣動換刀系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的改進。 1.4 兩種典型的送料機構(gòu) 氣動送料機 1）自動送料機的技術(shù)狀態(tài) 國內(nèi)有的送料機構(gòu)由沖床工作臺通過連桿彈簧驅(qū)動滑塊在滑道上水平滑動，將斜道上下來的料，通過隔料機構(gòu)推到模具中心，并聯(lián)動打板將沖好的料撥掉，往復(fù)運動的一整套機構(gòu)比較簡單，無輸送機構(gòu)，聯(lián)動可靠，制造容易。但機械手不能將料提升、夾緊，料道傾斜放置靠料自重滑下，如規(guī)格重量變動，則料道上工件下滑速度不一致，易產(chǎn)生疊料，推料機構(gòu)沒有將料夾緊，定位不正，廢品率較高，使用也不安全。 　　結(jié)合國產(chǎn)沖床工作特點，采用機械手與輸送機構(gòu)配合為主要裝置，再配合采用自動卸料安全保護，設(shè)計了具有較大應(yīng)用價值和推廣意義的自動送料機。 2）氣動送料機的原理 自動送料機主要適用于物料的自動分配和傳送，其基本功能可以完成準確的送料時間，達到精確的送料位置。研制的自動送料機由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。物料分離模塊將物料從料倉中分離出來，通過分離氣缸將位于料倉底部的物料從料倉中推出，料倉中的物料由于白重下落至料倉底部。定位夾緊氣缸在物料推出后伸出將物料定位并夾緊。兩氣缸的行程位置通過磁電式接近開關(guān)檢測。傳送模塊由一個旋轉(zhuǎn)氣缸和真空吸盤組成。它實現(xiàn)了氣動搬運裝置功能，實質(zhì)上是一個個小型的機械手。真空吸盤將物料吸取，旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)0～180。的旋轉(zhuǎn)，將物料傳送至下一個工位。真空吸盤通過真空壓力開關(guān)檢測物料是否吸住，旋轉(zhuǎn)氣缸通過兩個微動開關(guān)實現(xiàn)位置檢測?。 3）氣動系統(tǒng)的設(shè)計 自動送料機的氣動控制系統(tǒng)的原理圖如圖1.1所示。 在氣動系統(tǒng)原理圖中，安裝在分離氣缸和定位夾緊氣缸上方的元件x0、x1、x2、x3均為磁電式接近開關(guān)；安裝旋轉(zhuǎn)氣缸兩側(cè)的元件X4、x5為微動行程開關(guān)；安裝在真空系統(tǒng)回路中檢測系統(tǒng)真空度(負壓)的元件X6為真空開關(guān)。這些傳感元件分別用于檢測氣缸的行程位置及吸盤工作情況。 圖1.1 氣動控制系統(tǒng)原理圖 自動送料機的啟動條件：料倉中有物料存在(通過對射式光電傳感器檢測)。氣動系統(tǒng)的初始位置是：分離氣缸位于伸出位置X1，定位夾緊氣缸位于回縮位置X2，旋轉(zhuǎn)氣缸位于左側(cè)料倉位置X4，真空發(fā)生器關(guān)閉(真空開關(guān)X6無信號) 。首先，打開氣路開關(guān)0．1閥，壓縮空氣網(wǎng)絡(luò)中的氣壓源經(jīng)過濾調(diào)壓組件0．2向系統(tǒng)供氣，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥，將系統(tǒng)壓力調(diào)整在0．4MPa左右，再鎖定調(diào)壓閥。其次，將系統(tǒng)上電，緊急停止閥0．3的電磁線圈Y0得電并自鎖，閥導(dǎo)通，壓縮空氣分別向各控制回路供氣。其工作過程為： (1)控N3．1閥的電磁線圈Y3得電，旋轉(zhuǎn)氣缸從料倉位置右擺180度，Y3斷電； (2)控制1．1閥電磁線圈Y1得電，分離氣缸回縮將物料從料倉中推出； (3)控制2．1閥電磁線圈Y2得電并自鎖，定位夾緊氣缸伸出將工件定位夾緊； (4)控制3．2閥電磁線圈Y4得電，旋轉(zhuǎn)氣缸左擺180?；刂亮蟼}位置，Y4斷電； (5)控制4．1閥電磁線圈Y5得電，真空發(fā)生器產(chǎn)生吸力，并吸住物料(x6真空開關(guān)產(chǎn)生信號)，Y5斷電； (6)控制2．1閥電磁線圈Y2斷電，定位夾緊氣缸在彈簧作用下自行復(fù)位， 同時Y1失電分離氣缸伸出復(fù)位； (7)重復(fù)步驟(1)； (8)控制4．1閥Y6得電，真空發(fā)生器關(guān)閉，物料由于自重下落至下一個工位，Y6斷電； (9)重復(fù)步驟(4)(回復(fù)到初始位置)。整個氣動控制系統(tǒng)回復(fù)到初始位置，準備下一次的工作循環(huán)。 氣動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。該系統(tǒng)設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)遇到緊急情況時，可按下急停開關(guān)，急停閥0．3的電磁線圈Y0斷電，從而切斷整個氣動系統(tǒng)的壓縮空氣能源供給。 圖1.2 氣動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 氣動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)氣缸動作回路中，采用了2個氣控單向閥及2個2位3通的單控電磁閥來代替1個3位5通中位0型的雙控電磁閥。其實現(xiàn)的功能是：2個氣控單向閥的密閉鎖緊性能更好，通過2個氣控單向閥可以更準確地將旋轉(zhuǎn)氣缸定位在0～180。旋轉(zhuǎn)角度中的任一位置，且定位更準確可靠。 整個氣動系統(tǒng)執(zhí)行元件的速度控制，可調(diào)節(jié)各單向節(jié)流閥來實現(xiàn)。系統(tǒng)中的單向節(jié)流閥均采用排氣節(jié)流安裝方式，以保證氣缸運行的平穩(wěn)性。為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路4中的所有連接氣管應(yīng)盡可能的短， 以減小空氣流通阻力，提高真空度。 1.4.2 利用機械手自動送料 1）該送料機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點 機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由滑塊上升運動牽引小車作前進的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運動。機械手的提升、下降是靠安裝在小車頂架板上的提升缸推動滑板作往復(fù)上下運動來完成；機械手的夾緊、放松是靠安裝在滑板上的夾緊缸帶動連桿鉸鏈機構(gòu)來完成機械手的運動程序如下： 夾緊一提升一前進至中心一下降一放松一返回 節(jié)拍是恒定的， 且每一循環(huán)均需在3秒鐘內(nèi)完成。 供氣裝置主要給夾緊缸、提升缸提供高壓氣，由齒輪泵產(chǎn)生高壓氣或者用氣壓驅(qū)動卸料機構(gòu)是通過安裝在模具邊的鴨嘴管口瞬間高壓氣吹卸，使加工中心的工件離開模具，通過料道進人料斗。安全保護機構(gòu)由兩部分組成： 1 滑塊上安裝一玻璃罩， 防止工件飛出，傷害工人。 2．安裝兩只行程開關(guān)，一只在小車前，一只裝在滑塊邊， 當(dāng)小車沒有及時退回時， 兩只開關(guān)斷開， 使滑塊不再下滑，小車免受損壞。 支承腳主要用來調(diào)整整機高度，使輸送帶的水平高度與模具高度相適應(yīng)；同時也加寬了支承面，提高了穩(wěn)定性。 罩殼主要是防止灰塵侵人，保護安全，防止重物與電機、減速器相碰及美化外觀而設(shè)計。 液壓原理如圖1.3所示。 圖1.3 液壓原理圖 電氣原理如圖1.4所示。圖中XK ，XK2為非自動復(fù)位式行程開關(guān)， 安裝在工字鋼旁邊， 由小車運動來撥動。XK3 XK4為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在夾緊缸夾緊點和松開點E。XK5、XK6為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在提升缸的上頂點和下底點上。1DT,2D3DT．4DT為電磁閥。Dl為輸送電機，D2為液壓泵電機。 圖1.4 電氣原理圖 動作程序如下： 閘刀HK閉合，三相動力線接通。按QA按鈕，接觸器C通電閉合，輔助觸點自鎖，、電機起動運轉(zhuǎn)。用、防止過載，熔斷絲1RD，2RD、3RD防止大電流通過。 機械手動作控制過程： 當(dāng)小車后退時， 接觸、1DT得電，機械手夾緊， 觸到；得電，1DT失電， 夾緊停止； 同時3DT得電，機械手提升到位觸及，3DT失電，提升停止， 液壓自動鎖緊。此時小車已前進到處， 觸，復(fù)位。小車繼續(xù)前進，觸，4DT得電，機械手下降到位觸及，4DT失電， 下降停止， 同時2DT得電，機械手放松（把工件放在模具中心)觸，2DT失電，放松停止，小車后退觸XK2，復(fù)位，小車繼續(xù)后退，再次觸XK1…… 如此循環(huán)來完成送料。 2）主要機構(gòu)的設(shè)計 1．擋料機構(gòu) 為了使料能停留在輸送帶上某一特定位置，采用活動擋板，即設(shè)計兩塊由扭簧作用擋料的擋料板。這機構(gòu)在輸送帶運動下，料不能撞開擋板，但在小車推力作用下、又會打開，使料能向前運動，甚至可以不提升，而直接送至模具中心。這機構(gòu)的設(shè)計要點主要是扭簧設(shè)計 為了擋住料，不使料沖開擋板，扭簧的初始扭矩應(yīng)不小于M，扭簧產(chǎn)生的扭角為。 2．隔料機構(gòu) 主要由隔料銷、撥叉、導(dǎo)塊等組成，如圖1.5。只要隔料銷伸到中心就能起到很好的隔料作用設(shè)計中需確定撥叉轉(zhuǎn)角及檢驗隔料銷跟導(dǎo)塊是否自鎖，隔料機構(gòu)可根據(jù)工件直徑調(diào)整。 圖1.5 隔料機構(gòu)圖 3）輸送機構(gòu) 輸送帶速度由1/2節(jié)拍時間和捎料機構(gòu)到隔料機構(gòu)闡的距離決定。如速度變換，用改變帶輪直徑來達到。輸送帶用薄形高強度夾布輸送膠布制造，運動平穩(wěn)，使用可靠。料道根據(jù)料的直徑調(diào)節(jié)。 4）卸料機構(gòu) 一個鴨嘴高壓氣管安裝在上下模分模面兩邊，進行瞬時吹氣卸料。此動作是由一個行程開關(guān)和一只一位二通電磁閥來完成的 當(dāng)沖床滑塊上升至行程時，碰觸行程開關(guān)， 電磁閥動作，做瞬間吹氣，使工件離開模具，通過料道落在料斗中。 5）安全保護機構(gòu) (1)通過落在料斗中的工件產(chǎn)生的振動，發(fā)出信號由傳感器繼電聯(lián)鎖使沖床連續(xù)工作，如果工件未進入料斗， 沖床就停留在上死點，這樣可避免工件粘在上模而產(chǎn)生危險事故。 (2)在小車處于最前處裝一行程開關(guān)，在滑塊上死點略低處又裝一只行程開關(guān)。當(dāng)滑塊下滑時，小車因運動部件發(fā)生故障，仍沒有離開危險區(qū)域，則兩只行程開關(guān)同時動作，則切斷離合器，同時曲軸柄上的剎車動作，使滑塊不再下滑，直至排除故障，重新起動時才下滑。 (3)在沖床滑塊上安裝有機玻璃罩，隨同滑塊下降，可以防止沖壓零件飛出傷人。 2 課題方案的確定 2.1 課題設(shè)計方案 設(shè)計方案： 1.采用分離氣缸和定位夾緊氣缸實現(xiàn)物料的運送和分離 2.利用機械手進行送料 3.采用伺服電機控制工作臺進行送料 方案一：采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能 氣動送料機由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。 為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路4中的所有連接氣管應(yīng)盡可能的短， 以減小空氣流通阻力，提高真空度。 采用氣缸的優(yōu)點：減少了物料的運送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。 缺點：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用 方案二：利用機械手進行送料 機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運動牽引小車作前進的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運動。 由小車機械手將工件送至沖床下進行沖孔，提高了生產(chǎn)效率，保證了質(zhì)量，改善了勞動強度，確保了人生安全。 采用機械手送料的優(yōu)點：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。 缺點：首先由于整個過程均由機械手實現(xiàn)，所以對機械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經(jīng)常更換。 根據(jù)所給有有關(guān)設(shè)計依據(jù)和技術(shù)指標(biāo)。 設(shè)計依據(jù)：一個料倉,一個旋轉(zhuǎn)工作臺,一條傳送帶,一套氣體壓縮裝置，三個氣缸，兩個直流馬達，兩個光電傳感器，九個接觸傳感器。 技術(shù)指標(biāo)： 設(shè)計規(guī)格約為450x410x190mm（長x寬x高），可由9VDC或24VDC變壓器供電。 綜合以上的比較，選擇方案一來設(shè)計機構(gòu)。 26 3 傳送部分設(shè)計 3.1 V帶傳送 3.1.1 V帶傳動的失效形式及設(shè)計準則 根據(jù)帶傳動的工作情況分析可知，V帶傳動的主要失效形式是： ⑴ V帶疲勞斷裂：帶的任一橫截面上的應(yīng)力將隨著帶的運轉(zhuǎn)而循環(huán)變化。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)達到一定次數(shù)，即運行一定時間后，V帶在局部出現(xiàn)疲勞裂紋脫層，隨之出現(xiàn)疏松狀態(tài)甚至斷裂，從而發(fā)生疲勞損壞，喪失傳動能力。 ⑵ 打滑：當(dāng)工作外載荷超過V帶傳動的最大有效拉力時，帶與小帶輪沿整個工作面出現(xiàn)相對滑動，導(dǎo)致傳動打滑失效。 因此，在不打滑前提下，保證帶具有一定的疲勞強度和壽命是V帶傳動工作能力的設(shè)計計算準則。 單根V帶既不打滑，又保證一定疲勞壽命時所能傳遞的額定功率P。 3.1.2 V帶傳動設(shè)計步驟和傳動參數(shù)選擇 1．選擇V帶型號 V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣，窄V帶的使用也日見廣泛。 普通V帶由頂膠、抗拉體（承載層）、底膠和包布組成，如圖11.9所示?？估w由簾布或線繩組成，是承受負載拉力的主體。其上下的頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮變形。線繩結(jié)構(gòu)普通V帶具有柔韌性好的特點，適用于帶輪直徑較小，轉(zhuǎn)速較高的場合。 圖11.9 窄V帶采用合成纖維繩或鋼絲繩作承載層，與普通V帶相比，當(dāng)高度相同時，其寬度比普通V帶小約３０％。窄V帶傳遞功率的能力比普通V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳動中心距小。適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動。 普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，窄V帶有SPZ、SPA、SPB、SPC四種型號。各種型號帶的截面尺寸及帶輪溝槽尺寸見表11.1和表11.2。 V帶都制成無接頭的環(huán)形。各種型號帶的基準長度見圖11.10。 圖11.10 V帶的基準長度Ld 帶的型號可根據(jù)計算功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速n1選取，普通V帶見圖11.11，窄V帶見圖11.12。 計算功率 PC=KAP 式中KA--工作情況系數(shù)。 P--名義傳動功率（kW）。 當(dāng)工況位于兩種型號相鄰區(qū)域時，可分別選取這兩種型號進行計算，最后進行分析比較，選用較好者。 2. 確定帶輪基準直徑 在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度bp 相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準直徑dd ，帶輪基準直徑系列見表11.4。 帶輪愈小，傳動尺寸結(jié)構(gòu)越緊湊，但帶的彎曲應(yīng)力愈大，帶容易疲勞斷裂。為避免產(chǎn)生過大的彎曲應(yīng)力，對各種型號的V帶都規(guī)定了最小帶輪基準直徑ddmin ，見表11.5所示。 圖11.13 ⑶ 實際中心距 7. 確定帶的初拉力 初拉力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。初拉力過小，摩擦力小，容易打滑；初拉力過大，帶的壽命低，軸和軸承受力大。推薦單根V帶張緊后的初拉力F0 為 (11.10) 3.2 二級斜齒輪減速器 3.2.1電機的選擇 之前給定了電機：ZW57BL90-210山東濟南 =60 T=1000 長度92 極數(shù)4 3.2.2 計算總傳動比及分配各級的傳動比 1、 總傳動比：i總=n電動/n筒=21.22 2、分配各級傳動比 （1）據(jù)指導(dǎo)書P7表2.1，取齒輪i齒輪=5.75（單級減速器i取5.75合理，為減少系統(tǒng)誤差，） （2）∵i總=i齒輪×i帶 ∴i帶=i總/i齒輪=21.22/5.75=3.35 3.2.3 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） n電動=40r/minIII / i齒輪=40/5.75=6.95r/min nⅢ=6.95/3.69=1.885r/min 2、計算各軸的功率（KW） PI=Pd×η帶=60×0.99=59.4w PII=PI×η齒輪軸承×η齒輪=59.4×0.99×0.97=57.04w PIII=PII×η齒輪軸承×η聯(lián)軸器=57.04×0.99×0.97 =54.78w 3計算各軸扭矩（N·mm） = 9550×Pd / n電動= 9550×0.06/1000 =0.57N·mm TI=9550×PI/=9550×0.0594/40=14.1N·mm TII=9550×PII/=9550×0.05704/6.95 =82.4N·mm TIII=9550×PIII/=9550×0.05478/1.885=277.5N·mm 3.2.4齒輪傳動的設(shè)計計算 1）選擇齒輪材料及精度等級和齒數(shù) ?? 考慮減速器傳遞功率不大，按課本P142表10-8及10-9選，以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用45#鋼，齒面硬度為230HBS。大齒輪選用45#鋼，正火，齒面硬度190HBS；根據(jù)表選7級精度。齒面精糙度Ra≤1.6～3.2μm。取小齒輪齒數(shù)Z1=18。則大齒輪齒數(shù)： Z2=i齒Z1=5.75x18=103 2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 ? 由文獻P147式（10-24）d1≥{kT1(u+1)/φdu[σHP]}1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=5.72 由表10-12 ? 取φd=1 轉(zhuǎn)矩? TI=9550×P1/n1=14.1N·m 載荷系數(shù)k 由課本P144 ? 取k=1.2 許用接觸應(yīng)力σHP，由課本P150圖10-33查得： σHlim1=650Mpa ? ? σHlim2=570Mpa [σHP1]=0.9σHlim1=0.9×650Mpa=585Mpa? [σHP2]=0.9σHlim2=0.9×570Mpa=513Mpa 取[σHP]=513Mpa 故得： =35 3）確定齒輪傳動主要參數(shù)及幾何尺寸 根據(jù)課本P130表10-2 取標(biāo)準模數(shù)：m=0.4mm 分度圓直徑d1=mZ1=7.4mm ??????? ? d2=mZ2=7.4×5.75=42.55mm 傳動中心距? a=m(Z1+Z2)/2 齒寬????? ? b2=b=φd×d1 取為10mm ????????? ? b1=b2+5mm=15mm 驗算齒輪圓周速度? V齒=πd1n1/60×1000 由表10-7選齒輪傳動精度等級7級合宜 4)校核齒根彎曲疲勞強度 ? 由課本P148式（10-26）得? σF=(2kT1/d1mb)YFS1≤[σF1] 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力[σFP] 由課本P150圖10-34查得： σFlim1=357Mpa? σFlim2 =220Mpa [σF1]= 0.7σFlim1 =0.7×357Mpa=245Mpa? [σF2]= 0.7σFlim2 =0.7×220Mpa=154Mpa 復(fù)合齒形系數(shù)YFS? 由P149圖10-32查得 ? ? YFS1=4.4 ? YFS2=3.8 計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力 σF1=(2kT1/d1mb)YFS1 =（2×1.2×39393.75)/(62.5×60.5×2.5）×4.4Mpa =42.60Mpa＜[σF1] σF2=(2kT1/d1mb)YFS2 =（2×1.2×39393.75)/(265×62.5×2.5）×3.8Mpa =8.68Mpa＜[σF2] 5) 標(biāo)準直齒圓柱齒輪的尺寸計算公式如下表： 一 選齒輪類、精度等級、材料及齒數(shù) 1 為提高傳動平穩(wěn)性及強度，選用直圓柱齒輪； 2 因為運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度； 3 小齒輪材料：40 Cr調(diào)質(zhì) HBS=280接觸疲勞強度極限 （由圖10-21d）彎曲疲勞強度極限 （由圖10-20c） 大齒輪材料：45號鋼正火 HBS=240 接觸疲勞強度極限 （由圖10-21c） 彎曲疲勞強度極限 （由圖10-20b） 4 初選小齒輪齒數(shù) 29 大齒輪齒數(shù)Z4=3.75×29=107 6) 按齒面接觸強度設(shè)計 計算公式： mm （由式10-21） 1 確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值 初選載荷系數(shù) 齒寬系數(shù) （由表10-7） 材料的彈性影響系數(shù) Mpa1/2 （由表10-6） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 計算接觸疲勞壽命系數(shù) （由圖10-19） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，取安全系數(shù) 2 計算 (1)試算小齒輪分度圓直徑 (2)計算圓周速度 （3）計算齒寬b及模數(shù)mnt b/h=13.33 （4）計算載荷系數(shù) ① 使用系數(shù) <由表10-2> 根據(jù)電動機驅(qū)動得 ② 動載系數(shù) <由表10-8> 根據(jù)v=0. 807m/s 7級精度 ③ 直齒輪， ④ 由表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， 根據(jù)b/h=13.33，，查圖10-13得，故載荷系數(shù) = （5）按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑 1 確定計算參數(shù) (1)計算載荷系數(shù) （2）彎曲疲勞系數(shù)KFN <由圖10-18>得 （3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3 <由式(10-12)>得（4）查取齒型系數(shù)YFα 應(yīng)力校正系數(shù)YSα <由表10-5> 得 （5）計算大小齒輪的 并加以比較 比較 所以大齒輪的數(shù)值大，故取0.01605 2 計算 8) 分析對比計算結(jié)果 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取=0.4.已可滿足齒根彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓d1t來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 Z1=29 Z2=107 9) 幾何尺寸計算 1 計算大小齒輪的分度圓直徑d1、d2 2 計算中心距 3計算齒輪寬度b 取 B1=13mm B2=12mm 4執(zhí)行部分的液壓夾緊設(shè)計 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟 　　液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的一部分，它除了應(yīng)符合主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟性好，使用維護方便等條件。液壓系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設(shè)計人員經(jīng)驗的不同，在做法上有所差異。各部分的設(shè)計有時還要交替進行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。下面對液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟予以介紹。 10.1.1 明確設(shè)計要求、工作環(huán)境，進行工況分析。 4.1明確設(shè)計要求及工作環(huán)境 　　液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。要使所設(shè)計的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要求，還應(yīng)具有較高的可靠性、良好的空間布局及造型。 4.1.1執(zhí)行元件的工況分析 　　對執(zhí)行元件的工況進行分析，就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律，通常是求出一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負載值。必要時還應(yīng)作出速度、負載隨時間或位移變化的曲線圖。下面以液壓缸為例，液壓馬達可作類似處理。 　　就液壓缸而言，承受的負載主要由六部分組成，即工作負載，導(dǎo)向摩擦負載，慣性負載，重力負載，密封負載和背壓負載，現(xiàn)簡述如下。 (1)工作負載 　　不同的機器有不同的工作負載，對于起重設(shè)備來說，為起吊重物的重量；對液壓機來說，壓制工件的軸向變形力為工作負載。工作負載與液壓缸運動方向相反時為正值，方向相同時為負值。工作負載既可以為定值，也可以為變量，其大小及性質(zhì)要根據(jù)具體情況加以分析。 (2)導(dǎo)向摩擦負載 　　導(dǎo)向摩擦負載是指液壓缸驅(qū)動運動部件時所受的導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與運動部件的導(dǎo)軌形式，放置情況及運動狀態(tài)有關(guān)，各種形式導(dǎo)軌的摩擦負載計算公式可查閱有關(guān)手冊。例如，機床上常用平導(dǎo)軌和V形導(dǎo)軌，當(dāng)其水平放置時，其導(dǎo)向摩擦負載計算公式為 　　　平導(dǎo)軌： （10.1） 　　　V形導(dǎo)軌： （10.2） 　　　式中：G—運動部件的重力； 　　　 —垂直于導(dǎo)軌的工作負載； 　　　 —V形導(dǎo)軌的夾角，一般=90； 　　　 —摩擦系數(shù)，其值可查《機床設(shè)計手冊》。 (3)慣性負載 　　慣性負載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出，即式中：g—重力加速度； —啟動、制動或速度轉(zhuǎn)換時間。 —時間內(nèi)的速度變化值； (4)重力負載 　　垂直或斜放置的運動部件，其自重也成為一種負載，傾斜放置時，只計算重力在運動方向上的分力。液壓缸上行時重力取正值，反之取負值。 5)密封負載 　　密封負載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型、尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計之前，不知道密封裝置的參數(shù)，其值無法計算，一般通過液壓缸的機械效率加以考慮，常取機械效率值為0.90~0.97。 (6)背壓負載 　　背壓負載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前也無法計算，在負載計算時可暫不考慮。 液壓泵各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算。 空載啟動加速階段； 快速階段； 工進階段　　　 制動減速 4.2 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 　　液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設(shè)計方案的合理性、經(jīng)濟性具有決定性的影響。 4.2.1 確定油路類型 　　一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開式油路；相反，凡允許采用輔助泵進行補油，并借此進行冷卻交換來達到冷卻目的的系統(tǒng)，可采用閉式油路。通常節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)采用開式油路，容積調(diào)速系統(tǒng)采用閉式回路。 4.2.2 選擇液壓回路 　　在擬定液壓系統(tǒng)原理圖時，應(yīng)根據(jù)各類主機的工作特點、負載性質(zhì)和性能要求，先確定對主機主要性能起決定性影響的主要回路，然后再考慮其它輔助回路。例如對于機床液壓系統(tǒng)，調(diào)速和速度換接回路是主要回路；對于壓力機液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路是主要回路；有垂直運動部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路；慣性負載較大的系統(tǒng)要考慮緩沖制動回路。有多個執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮順序動作、同步或回路隔離；有空載運行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路等。 4.2.3 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 　　將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠、動作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維護保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，形成系統(tǒng)原理圖。 10.1.3 液壓元件的計算和選擇 4.3執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)的確定 　　　結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定是指根據(jù)液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量確定執(zhí)行元件的幾何參數(shù)，液壓傳動系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件形式，可視主機所要實現(xiàn)的運動種類和性質(zhì)而定。 （1）初選執(zhí)行元件的工作壓力 　　工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對元件的強度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。反之，如果工作壓力選得低，就會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大，所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?，?zhí)行元件工作壓力可以根據(jù)總負載值選取，見表10.2。 表10.2 按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力 負載(KN) <10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力(MPa) 0.8~1.2 1.5~2.5 3.0~4.0 4.0~5.0 >5.0 2）確定執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 　　在這里仍然以液壓缸為例，需要確定的主要結(jié)構(gòu)尺寸是指缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d，計算和確定D和d的一般方法見液壓缸部分，并按系列標(biāo)準值確定D和d。 　　對有低速運動要求的系統(tǒng)，尚需對液壓缸有效工作面積進行驗算，即應(yīng)保證式中 ：A—液壓缸工作腔的有效工作面積； —控制執(zhí)行元件速度的流量閥最小穩(wěn)定流量，可從液壓閥產(chǎn)品樣本上查得； —液壓缸要求達到的最低工作速度。 　　驗算結(jié)果若不能滿足式（10.8），則說明按所設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸和方案達不到所需要的最低速度，必須修改設(shè)計。 （3）復(fù)算執(zhí)行元件的工作壓力 　　當(dāng)液壓缸的主要尺寸D、d計算出來以后，要按系列標(biāo)準圓整，經(jīng)過圓整的標(biāo)準值與計算值之間一般都存在一定的偏差，因此，有必要根據(jù)圓整值對工作壓力進行一次復(fù)算。還須看到，在按上述方法確定工作壓力的過程中，沒有計算回油路的背壓，因此所確定的工作壓力只是執(zhí)行元件為了克服機械總負載所需要的那部分壓力，在結(jié)構(gòu)參數(shù)D、d確定之后，若取適當(dāng)?shù)谋硥汗浪阒?，即可求出?zhí)行元件工作腔的壓力。 　　對于單桿液壓缸，其工作壓力P可按下列公式復(fù)算。無桿腔進油工進階段 有桿腔進油階段式中：F—液壓缸在各工作階段的最大機械總負載； —分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效面積； —液壓缸回油路的背壓，在系統(tǒng)設(shè)計完成之前根據(jù)設(shè)計手冊取推薦值。 （4）執(zhí)行元件的工況圖 　　各執(zhí)行元件的主要參數(shù)確定之后，不但可以復(fù)算執(zhí)行元件在工作循環(huán)各階段內(nèi)的工作壓力，還可求出需要輸入的流量和功率，這時就可以作出系統(tǒng)中各執(zhí)行元件在其工作過程中的工況圖，即執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)中的壓力、流量、功率對時間或位移的變化曲線圖。將系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的工況圖加以合并，便得到整個系統(tǒng)的工況圖。液壓系統(tǒng)的工況可以顯示整個工作循環(huán)中的系統(tǒng)壓力、流量和功率的最大值及其分布情況，為后續(xù)設(shè)計步驟中選擇元件、選擇回路或修正設(shè)計提供合理的依據(jù)。對于單執(zhí)行元件系統(tǒng)或某些簡單系統(tǒng)，其工況圖的繪制可省略，而僅將計算出的各階段壓力、流量和功率值列表表示。 4.3.1選擇液壓泵 　　首先根據(jù)設(shè)計要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量和系統(tǒng)工作壓力來選擇液壓泵的規(guī)格。 （1） 液壓泵的最高供油壓力式中: —執(zhí)行元件的最高工作壓力；—進油路上總的壓力損失。 　　如系統(tǒng)在執(zhí)行元件停止運動時才出現(xiàn)最高工作壓力,則；否則,須計算出油液流過進油路上的控制、調(diào)節(jié)元件和管道的各項壓力損失，初算時可憑經(jīng)驗進行估計，對簡單系統(tǒng)取MPa，對復(fù)雜系統(tǒng)取MPa。 （2）確定液壓泵的最大供油量 　　液壓泵的最大供油量為 　　式中 K—系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取K=1.1~1.3，大流量取小值，小流量取大值；—同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。 　　如果液壓泵的供油量是按工進工況選取時，其供油量應(yīng)考慮溢流閥的最小流量。 （3）選擇液壓泵的規(guī)格型號 　　液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%—60%。泵的額定流量則宜與相當(dāng)，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。 （4）選擇驅(qū)動液壓泵的電動機 　　驅(qū)動液壓泵的電動機根據(jù)驅(qū)動功率和泵的轉(zhuǎn)速來選擇。 　　在整個工作循環(huán)中，泵的壓力和流量在較多時間內(nèi)皆達到最大工作值時，驅(qū)動泵的電動機功率為：—液壓泵的總效率，數(shù)值可見產(chǎn)品樣本。 　　限壓式變量葉片泵的驅(qū)動功率，可按泵的實際壓力流量特性曲線拐點處的功率來計算。 　　在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量變化較大時，可分別計算出工作循環(huán)中各個階段所需的驅(qū)動功率，然后求其均方根值即可。 　　在選擇電動機時，應(yīng)將求得的功率值與各工作階段的最大功率值比較，若最大功率符合電動機短時超載25%的范圍，則按平均功率選擇電動機；否則應(yīng)按最大功率選擇電動機。 4.3.2 選擇閥類元件 　　各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況提供的情況從產(chǎn)品樣本中選取，各種閥的額定壓力和額定流量，一般應(yīng)與其工作壓力和最大通過流量相接近，必要時，可允許其最大通過流量超過額定流量的20%。 　　具體選擇時，應(yīng)注意溢流閥按液壓泵的最大流量來選取；流量閥還需考慮最小穩(wěn)定流量，以滿足低速穩(wěn)定性要求；單桿液壓缸系統(tǒng)，若無桿腔有效作用面積為有桿腔有效作用面積的幾倍，當(dāng)有桿腔進油時，則回油流量為進油流量的幾倍，此時，應(yīng)以幾倍的流量來選擇通過的閥類元件。 4.3.3 選擇液壓輔助元件 　　油管的規(guī)格尺寸大多由所連接的液壓元件接口處尺寸決定，只有對一些重要的管道才驗算其內(nèi)徑和壁厚，驗算公式見液壓輔件。 　　濾油器、蓄能器和油箱容量的選擇亦見液壓輔件。 　　對于固定式的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的動力源，閥類元件集中安裝在主機外的液壓站上，這樣能使安裝與維修方便，并消除了動力源的振動與油溫變化對主機工作精度的影響。而閥類元件在液壓站上的配置也有多種形式，配置形式不同，液壓系統(tǒng)的壓力損失和元件的連接、安裝結(jié)構(gòu)也有所不同。液壓閥的連接方式有板式、疊加式、插裝式和管式（螺紋連接、法蘭連接）等多種，它們的特點和選用參見5.5節(jié)。 4.4 液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算 　　液壓系統(tǒng)初步設(shè)計完成之后，需要對它的主要性能加以驗算，以便評判其設(shè)計質(zhì)量，并改進和完善液壓系統(tǒng)，下面說明系統(tǒng)壓力損失及發(fā)熱溫升的驗算方法。 4.4.1 系統(tǒng)壓力損失的驗算 　　畫出管路裝配草圖后，即可計算管路的沿程壓力損失，局部壓力損失，它們的計算公式詳見《液壓流體力學(xué)》，管路總的壓力損失為沿程損失與局部損失之和。 　　在系統(tǒng)的具體管道布置情況沒有明確之前，沿程損失和局部損失仍無法計算。為了盡早地評估系統(tǒng)的主要性能，避免后面的設(shè)計工作出現(xiàn)大的反復(fù)，在系統(tǒng)方案初步確定之后，通常用液流通過閥類元件的局部壓力損失來對管路的壓力損失進行概略地估算，因為這部分損失在系統(tǒng)的整個壓力損失中占很大的比重。 　　在算出系統(tǒng)油路的總的壓力損失后，將此驗算值與前述設(shè)計過程中初步選取的油路壓力損失經(jīng)驗值相比較，若誤差較大，一般應(yīng)對原設(shè)計進行必要的修改，重新調(diào)整有關(guān)閥類元件的規(guī)格和管道尺寸等，以降低系統(tǒng)的壓力損失。需要指出的是，對于較簡單的液壓系統(tǒng)，壓力損失驗算可以省略。 4.4.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算 　　液壓系統(tǒng)在工作時，有壓力損失，容積損失和機械損失，這些損耗能量的大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高從而導(dǎo)致油的粘度下降，油液變質(zhì)，機器零件變形，影響正常工作。為此，必須將溫升控制在許可范圍內(nèi)。 　　功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，則單位時間的發(fā)熱量為液壓泵的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率之差，一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個階段，其平均發(fā)熱量為各個工作周期發(fā)熱量的時均值，即（10.14）式中—第個工作階段系統(tǒng)的輸入功率； —第個工作階段系統(tǒng)的輸出功率； —工作循環(huán)周期； —第個工作階段的持續(xù)時間； —總的工作階段數(shù)。 　　液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過所有元件、附件的表面散發(fā)到空氣中去，但絕大部分是由油箱散發(fā)的，油箱在單位時間的散發(fā)熱量可按下式計算（10.15） 式中A—油箱的散熱面積； —液壓系統(tǒng)的溫升； —油箱的散熱系數(shù)，其值可查閱液壓設(shè)計手冊。 　　當(dāng)液壓系統(tǒng)的散熱量等于發(fā)熱量時，系統(tǒng)達到了熱平衡，這時系統(tǒng)的溫升為（10.16）按式（10.22）算出的溫升值如果超過允許數(shù)值時，系統(tǒng)必須采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施或修改液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 4.4.3 繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件 　　所設(shè)計的液壓系統(tǒng)經(jīng)過驗算后，即可對初步擬定的液壓系統(tǒng)進行修改，并繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件。 4.5 繪制正式工作圖 　　正式工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、液壓缸等非標(biāo)準元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)原理中應(yīng)附有液壓元件明細表，表中標(biāo)明各液壓元件的型號規(guī)格、壓力和流量等參數(shù)值，一般還應(yīng)繪出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵的動作順序表。 　　液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖，包括油箱裝配圖，集成油路裝配圖和管路安裝圖等，在管路安裝圖中應(yīng)畫出各油管的走向，固定裝置結(jié)構(gòu)，各種管接頭的形式、規(guī)格等。 4.5.1 編制技術(shù)文件 　　技術(shù)文件一般包括液壓系統(tǒng)設(shè)計計算說明書，液壓系統(tǒng)使用及維護技術(shù)說明書，零、部件目錄表及標(biāo)準件、通用件、外購件表等。根據(jù)初始數(shù)據(jù)規(guī)定，可知原件的大小為直徑10mm高8mm的圓柱體。材質(zhì)初定為鑄鐵。氣缸與原件接觸部分為橡膠。摩擦系數(shù)為0.8。鑄鐵的密度為7.5g/cm3汽缸給定壓力最少得為Ff=0.06N,顯然汽缸的壓力很容易滿足此要求,由空間大小初定汽缸內(nèi)徑為50mm. 可得夾緊時缸內(nèi)壓強最少為P=Ff/A=7.64pa顯然要求很容易被滿足。強度校核省略。設(shè)其有效行程最少為60mm,實際工作行程根據(jù)實際情況通過控制系統(tǒng)調(diào)解。 參考文獻 [1]濮連貴.機械設(shè)計[{M} 高等教育出版社,2007. 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