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XX 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
學(xué) 院： 機(jī)電工程
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)老師：
姓 名：
日 期： 年 月 日
XX大學(xué) 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題 目
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液壓沖擊試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
作者姓名
學(xué)號(hào)
所學(xué)專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1.立論依據(jù)
1.1研究的背景與意義：
液壓傳動(dòng)與控制是機(jī)械工程學(xué)科的一個(gè)重要研究方向，湖南省是工程機(jī)械的重要生產(chǎn)基地，而工程機(jī)械廣泛使用液壓傳動(dòng)，隨著技術(shù)大發(fā)展以及工業(yè)應(yīng)用的需求，液壓技術(shù)正朝著高壓、高速的方向積極發(fā)展。
計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試方法已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，具有效率高、精度高、可靠性高的特點(diǎn)，在液壓測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越成熟。目前為止，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者已經(jīng)完成了多種形式液壓試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)際應(yīng)用，大部分完成的是高壓大流量或者軟件測(cè)試的單一針對(duì)性實(shí)驗(yàn)，上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW的高壓高速實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其實(shí)驗(yàn)是針對(duì)泵性能測(cè)試的，特點(diǎn)是專(zhuān)用性強(qiáng)，但通用性差。
本高壓大流量液壓試驗(yàn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)瞬時(shí)流量為3000L/min，滿(mǎn)足大部分液壓試驗(yàn)的需要，并實(shí)現(xiàn)液壓回路的靈活設(shè)計(jì)。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
工程機(jī)械是機(jī)械裝備工業(yè)的重要組成部分，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，工程機(jī)械中95%使用液壓控制系統(tǒng)，故液壓系統(tǒng)和液壓元部件的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)成為至關(guān)重要的部分，近年來(lái)，美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的工程機(jī)械的發(fā)展方向與中國(guó)不盡相同，他們致力于向節(jié)能環(huán)保，小型多功能方面發(fā)展，而中國(guó)更多是向大型工程機(jī)械的方向發(fā)展，針對(duì)于我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r，完成高壓大流量液壓試驗(yàn)臺(tái)成為必需的過(guò)程。根據(jù)其應(yīng)用性能的不同，各高校及企業(yè)的研究者完成了不同針對(duì)性試驗(yàn)臺(tái)的搭建，進(jìn)行了大量的大流量液壓實(shí)驗(yàn)。
孫紅波，王勇等人，為解決我國(guó)大流量安全閥的實(shí)驗(yàn)難題，研制出可實(shí)現(xiàn)輸出流量達(dá)到500L/min的實(shí)驗(yàn)裝置，成功做出大流量安全閥的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)分析，并得出安全閥的流量、壓力的時(shí)間特性曲線(xiàn)。于良振、王明琳等，根據(jù)鍛壓機(jī)應(yīng)用需求，對(duì)電液比例插裝閥進(jìn)行了性能測(cè)試，其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)2MPa低壓下提供3600L/min的流量，使用低壓大流量完成了流量--壓差特性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)最大壓力31.5MPa，最大穩(wěn)態(tài)流量300L/min，同時(shí)由4個(gè)容積大小為100L的蓄能器組合提供瞬態(tài)高壓大流量，使用高壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了閥的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。候剛針對(duì)我國(guó)目前高性能沖擊大流量安全閥裝置的空白問(wèn)題，采用9個(gè)容積100L的蓄能器，完成大流量安全閥沖擊測(cè)試。曾斌在改善管道系統(tǒng)的沖洗工藝中，采用4臺(tái)額定流量200L/min，最大工作壓力16MPa的柱塞泵的液壓系統(tǒng)，完成了液壓系統(tǒng)高壓大流量沖洗工藝研究。
姚春江、陳小虎等人完成了多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，試驗(yàn)臺(tái)液壓泵由75Kw電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)最高壓力24MPa，最大流量91L/min，電磁換向閥、節(jié)流閥、溢流閥和液壓缸構(gòu)成故障模擬系統(tǒng)，流量計(jì)和壓力傳感器構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)，電磁閥和溢流閥模擬工作。廖映華，張良棟等人為更好滿(mǎn)足教學(xué)及科研需求，將QCS014液壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改造，舊試驗(yàn)臺(tái)可完成12種基本回路實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)行泵電機(jī)控制、液壓系統(tǒng)順序控制、溫度控制、計(jì)時(shí)控制，主要利用ACT-120溫度調(diào)節(jié)指示儀和JSK-5B電子計(jì)時(shí)控制器實(shí)現(xiàn)，改造后的試驗(yàn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的接觸繼電器和PLC控制，將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為各控制模塊處理。陳六梅、高亞明等人完成了工程機(jī)械液壓系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)，試驗(yàn)臺(tái)采用集成模塊化設(shè)計(jì)，油路壓力與方向有2組電磁閥分別控制，壓力由4個(gè)溢流閥和1個(gè)電液比例閥控制，各個(gè)閥安裝在集成塊四周，檢測(cè)平臺(tái)由PXI總線(xiàn)硬件平臺(tái)、液壓元件試驗(yàn)臺(tái)、便攜式檢測(cè)單元、地面固定平臺(tái)、檢測(cè)與診斷系統(tǒng)、狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成，滿(mǎn)足工程機(jī)械液壓檢測(cè)的需求。楊小強(qiáng)、高亞明等人做了液壓系統(tǒng)故障通用檢測(cè)平臺(tái)的研究，也是采用模塊化思想及通用檢測(cè)平臺(tái)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。
Smaranda，Nitn等人完成了一種特殊結(jié)構(gòu)電磁閥的模型和響應(yīng)特性。Elif，Erzan等人完成了高速電磁閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和響應(yīng)特性的研究。M.K.Bahr Khalil等人在工業(yè)應(yīng)用和移動(dòng)液壓機(jī)械的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)恒功率斜盤(pán)軸向柱塞泵的研究，探討了對(duì)比例泵性能的控制方案，提出了優(yōu)化方案并得到了驗(yàn)證。
基于大流量實(shí)驗(yàn)的成功完成以及模塊化的應(yīng)用，給本高壓大流量液壓試驗(yàn)臺(tái)提供了借鑒基礎(chǔ)。
1.3存在問(wèn)題：
原有的液壓沖擊試驗(yàn)臺(tái)，油路和液壓閥分布在三個(gè)閥塊中，從而有以下主要缺點(diǎn)：1、因三個(gè)版塊采用堆疊的連接方式，使得維修不便，在對(duì)下層試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行維修時(shí)，需將上層試驗(yàn)臺(tái)吊起來(lái)，導(dǎo)致維修困難。2、由于制造誤差、裝配誤差等，存在平面度誤差，使得兩個(gè)平面不能完全重合存在縫隙，導(dǎo)致密封性不好，在兩平面的接觸處容易出現(xiàn)漏油的狀況。
2.研究方案
2.1研究目標(biāo)：通過(guò)觀察液壓沖擊試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物，查閱北京華德液壓公司及德國(guó)派克公司的相關(guān)液壓閥產(chǎn)品的資料，借鑒師兄們?cè)谠O(shè)計(jì)液壓試驗(yàn)臺(tái)及研究液壓閥的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)臺(tái)的參數(shù)要求，完成對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的液壓閥的布置及流道設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中提升自己對(duì)液壓閥專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握，學(xué)會(huì)熟練使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及液壓工程手冊(cè)，能熟練掌握AUTO-CAD、SolidWorks等二維和三維畫(huà)圖軟件，實(shí)現(xiàn)三維建模。使自己能熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，建立完整的設(shè)計(jì)思路。
2.2研究?jī)?nèi)容：
1. 基于插裝閥的沖擊控制模塊總裝圖設(shè)計(jì)。
2. 插裝閥、電磁換向閥、管接頭選型。
3. 連接塊零件圖設(shè)計(jì)。
2.3關(guān)鍵問(wèn)題：
1. 閥塊上液壓閥的布置：將原有的三層閥塊改為非重疊的兩個(gè)閥塊，需合理布置該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上原有的液壓閥等液壓元件，使重新設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)其原有的功能。
2. 閥塊上油路的設(shè)計(jì)：原來(lái)的試驗(yàn)臺(tái)，閥塊間有一面重合，結(jié)合面上有油路通過(guò)，存在密封性問(wèn)題。而重新設(shè)計(jì)后的閥塊間采用管道連接，油路需重新設(shè)計(jì)，在油路設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合液壓閥的參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
3. 閥塊整體尺寸計(jì)算：合理布置各元件所在的位置和各油口的方位，充分考慮元件類(lèi)型及外形尺寸，便于安裝維修，給裝卸扳手留下必要的空間，力求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。
4.加工成本預(yù)算：將三層閥塊重新設(shè)計(jì)為兩個(gè)閥塊，會(huì)使閥塊上液壓元件的數(shù)量增加，油路也會(huì)變復(fù)雜，在設(shè)計(jì)閥塊時(shí)必須考慮加工難度與加工成本。
3.創(chuàng)新之處
本次設(shè)計(jì)在參照原有試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在使用原有設(shè)計(jì)參數(shù)滿(mǎn)足原有功能的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。將原來(lái)的三個(gè)閥塊層疊在一起的結(jié)構(gòu)，改為兩個(gè)獨(dú)立的閥塊通過(guò)管道進(jìn)行連接。能夠有效解決密封性問(wèn)題，還能方便維修。
4設(shè)計(jì)步驟：
1. 觀察液壓試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物，通過(guò)研究試驗(yàn)臺(tái)的原理圖及裝配圖了解其結(jié)構(gòu)及工作原理。
2. 查閱試驗(yàn)臺(tái)上相關(guān)產(chǎn)品的基本資料，了解其結(jié)構(gòu)和原理。
3. 根據(jù)各液壓元件的基本資料建立試驗(yàn)臺(tái)的三維模型，將各液壓元件合理布置在閥塊上。
4. 根據(jù)液壓閥的參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的原理圖完成流道設(shè)計(jì)。
5. 完成液壓沖擊控制模塊總裝圖及聯(lián)接塊零件圖。
6. 撰寫(xiě)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
5.擬使用的主要設(shè)計(jì)、分析軟件及儀器設(shè)備
AutoCAD2004，SolidWorks2014
6.參考文獻(xiàn)
《液壓傳動(dòng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，主編：王積偉，章宏甲，黃誼。
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)》，化學(xué)工業(yè)出版社，主編成大先。
北京華德方向控制二通插裝閥產(chǎn)品設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
北京華德方向閥系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
德國(guó)派克比例節(jié)流閥產(chǎn)品設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
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