機電液綜合設計課程設計

1、<p>　　本科課程設計（論文）</p><p>　　題目 機電液綜合設計與實驗 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 任 務 書</b></p><p><b>　　1.1實驗目的</b></p>

2、<p><b>　　1.2實驗任務</b></p><p>　　2 液壓傳動系統(tǒng)的設計計算及元件選型</p><p>　　2.1 選用液壓元件</p><p>　　2.2計算和選擇液壓元件</p><p>　　3 液壓缸的設計計算</p><p>　　3.1 液壓缸主要零件的

3、材料</p><p>　　3.2 液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d的計算</p><p>　　3.3 液壓缸壁厚的計算 </p><p><b>　　3.4 校核d</b></p><p>　　3.5 缸蓋固定螺栓d3的計算</p><p>　　3.6 缸體與缸蓋采用螺紋連接時的

4、計算</p><p>　　3.7 活塞與活塞桿采用螺紋連接時的計算</p><p>　　4 實驗安裝及調試</p><p>　　4.1 電器控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.2 基本工作過程</p><p><b>　　5 心得體會</b></p><p>&

5、lt;b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　1 任 務 書</p><p><b>　　1．1實驗目的：</b></p><p>　　熟悉、了解本實驗臺的組成</p><p&g

6、t;　　掌握常見典型液壓回路的設計、安裝及調試</p><p>　　掌握繼電器控制電路的設計；PLC控制程序的設計、安裝及調試</p><p>　　培養(yǎng)學生綜合運用機械、液壓、電氣等知識及設計、安裝調試等綜合技能</p><p><b>　　1．2實驗任務</b></p><p><b>　　（一）機械動作要求

7、</b></p><p><b>　　┏━━━━→┓</b></p><p>　　┃ ┃工 進50</p><p>　　┃快 退 ━━━━━━━━━━━→┓</p><p>　　┗━━━━━━━←━━━━━━━ ━━┛</p><p><b>

8、　?。ǘ┰O計參數(shù)</b></p><p>　　工作是最大負載F=3000N;液壓缸工作壓力為P1=1.5M;快進、快退速度V快=5m/min;工進速度V=0.8m/min;油缸內徑與活塞桿直徑比d/D=0.75;回油腔背壓P2=0.5Mpa;油路壓力損失∑ΔP=0.3Mpa;Qmin=0.2L/min。</p><p><b>　?。ㄈ┰O計內容</b>

9、</p><p>　?。?）繪制液壓缸總圖和繪制端蓋零件圖</p><p>　　（2）液壓泵及匹配的電動機選擇</p><p>　?。?）液壓元件的選擇</p><p>　　（4）按規(guī)定機械動作要求，設計液壓傳動系統(tǒng)原理圖，設計電器控制系統(tǒng)</p><p>　?。?）液壓傳動裝置的安裝及電氣控制系統(tǒng)的連接</p&

10、gt;<p><b>　?。?）調試</b></p><p>　　2 液壓傳動系統(tǒng)的設計</p><p>　　2.1 選用液壓元件如下表2-1： </p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　根據(jù)動作要求和提供的元件，設計液壓傳動系統(tǒng)，其

11、工作情況由表2-2所示</p><p>　　油路中用到的上述提供的元器件有：二位二通電磁換向閥、調速閥、先導式溢流閥、三位四通電磁換向閥。</p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　2.2計算和選擇液壓元件</p><p>　　（1）確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率</p><p&

12、gt;　　(1) 計算液壓泵的最大工作壓力</p><p>　　液壓缸在工進時工作壓力最大，最大工作壓力為p1=1.5MPa，如在調速閥進口節(jié)流調速回路中，選取進油路上的總壓力損失∑?p=0.3Mpa，則小流量泵的最高工作壓力估算為:</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　(2) 計算液壓泵的流量</p>

13、;<p>　　油源向液壓缸輸入的最大流量為：</p><p><b>　　所以泵的流量 ：</b></p><p><b>　　qv≥q</b></p><p><b>　　共進時的流量為:</b></p><p><b>　　qg </

14、b></p><p>　　(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率</p><p>　　據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取CB-C外齒合單級齒輪泵。泵的排量為32mL/r，當液壓泵的轉速np=940r/min時，其理論流量分別為31L/min，若取液壓泵容積效率ηv=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為:</p><p>　　q=

15、30L/minx0.9=27L/min</p><p>　　由于液壓缸在快進時輸入功率最大，若取液壓泵總效率ηp=0.8，這時液壓泵的驅動電動機功率為</p><p><b>　　（2.2）</b></p><p>　　根據(jù)此數(shù)值查閱產品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L—6型電動機，其額定功率為1.5KW，額定轉速為940r/min。</p

16、><p>　　(4) 確定其它元件及輔件</p><p>　　（1）確定閥類元件及輔件</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，閱產品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表2-3所列。</p><p><b>　　表2-3</b></p><p>　　(2) 確定油管內

17、徑</p><p>　　表2-4允許流速推薦值</p><p><b>　　表2-4</b></p><p><b>　　有管內徑為：</b></p><p><b>　　（2.3）</b></p><p>　　根據(jù)內徑尺寸系列，選取內徑為20mm的軟管

18、</p><p>　　3 缸的設計計算</p><p>　　3.1 液壓缸主要零件的材料（加工要求）</p><p>　　(1)缸體 無縫鋼管 45鋼</p><p>　　無縫鋼管作缸體毛坯加工余量小，工藝性能好，生產準備周期短，適于大批量生產，標準液壓缸大部分都采用無縫鋼管，一般常用調質的45號鋼。</

19、p><p>　　(2)活塞 鑄鐵HT200</p><p>　　活塞常用材料灰鑄鐵，耐磨鑄鐵、35及40鋼和鋁合金等。缸徑較小的整體式活塞用35、45鋼，其他多用灰鑄鐵。</p><p>　　(3)活塞桿 45鋼</p><p>　　活塞桿常使用35、45鋼等材料。對于沖擊震動很大的活塞桿，也可以使用55鋼。一般實心的活塞桿用35、45鋼。&

20、lt;/p><p>　　(4)前缸蓋 45鋼</p><p>　　缸蓋常用35、45鋼的鍛件或鑄造毛坯，也可以使用鑄鐵材料。</p><p>　　(5)后缸蓋 45鋼</p><p>　　缸蓋常用35、45鋼的鍛件或鑄造毛坯，也可以使用灰鑄鐵材料。起導向作用時則用鑄鐵</p><p>　　3.2 液壓缸的內徑D和活塞桿

21、直徑d的計算</p><p>　　Px1A1=P2xA2+F (3.1)</p><p>　　式中：P1------液壓缸工作壓力（Mpa）</p><p>　　P2---------回油腔背壓(Mpa)</p><p>　　A1--------無桿腔面積(mm^2)</p>

22、<p>　　A2--------有桿腔面積(mm^2)</p><p>　　F----------最大負載（N）</p><p>　　A1=¼π DxD （3.2）</p><p>　　A2=A1-¼π dxd （3.3）

23、</p><p>　　式中：D----------液壓缸的內徑</p><p>　　d-----------活塞桿的直徑</p><p>　　所給的設計參數(shù)為：最大負載F=3000N;工作壓力為P1=1.5M; d/D=0.75;回油腔背壓P2=0.5Mpa 。依據(jù)式(1.1) 、（1.2）、（1.3）可計算出</p><p>　　內徑D和活

24、塞桿直徑d.</p><p><b>　　計算結果為：</b></p><p>　　D=54.61 d=40.96</p><p>　　根據(jù)GB/T2348-1993,液壓缸內徑尺寸系列和液壓缸活塞桿外徑尺寸對D和d進行圓整，取D=63 d=45.</p><p>　　3.3 液壓缸壁厚的計算

25、 </p><p>　　q ≥ PyD /2[σ] (3.4)</p><p>　　式中：q----------液壓缸缸筒厚度（mm）</p><p>　　Py------------實驗壓力（Mpa）,工作壓力P≤16Mpa時，Py=1.5P；工作壓力P≥16Mpa時，Py=1.25P</p><p&g

26、t;　　[σ]--------缸體材料的許用應力（Mpa）</p><p><b>　　[σ]= σ/n</b></p><p>　　σ--------缸體材料的抗拉強度（Mpa）</p><p>　　n--------安全系數(shù)，n=3.5～5，一般n取5</p><p>　　選用45剛，其抗拉強度為500～550Mpa

27、，根據(jù)式1.4求得：</p><p>　　q ≥ 0.708mm</p><p>　　根據(jù)鋼管外徑尺寸系列，選取其外徑為76mm，其厚度也就為6mm>0.708mm,滿足要求。</p><p><b>　　3.4 校核d</b></p><p><b>　　(3.5)</b></p>

28、;<p>　　[σ]= σ/1.4=357Mpa</p><p>　　式中：F-------- 最大負載（N） </p><p>　　據(jù)式1.5計算得d≥3.2mm</p><p>　　上述計算得d=45mm>3.2mm,所以滿足要求。</p><p>　　3.5 缸蓋固定螺栓d3的計算</p>&l

29、t;p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　式中：F-------液壓缸負載</p><p>　　K-------螺紋擰緊系數(shù)，K=1.12~1.5</p><p>　　Z-------固定螺栓個數(shù)</p><p>　　[σ]----螺栓許用應力，[σ]= σ3/(1.22~2.5), σ3為材料的

30、屈服點為355Mpa</p><p>　　其中負載為3000N，寧緊系數(shù)取1.5，螺栓個數(shù)取六個，根據(jù)式1.6計算得：</p><p>　　d3≥2.46mm,選取M10的螺栓。</p><p>　　3.6 缸體與缸蓋采用螺紋連接時的計算</p><p>　　缸體螺紋處的拉應力：</p><p><b>　　

31、(3.7)</b></p><p><b>　　螺紋處的切應力為:</b></p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　式中：σ-------螺紋處的拉應力（pa）</p><

32、;p>　　K-------螺紋擰緊系數(shù)，靜載荷時，取K=1.25~1.5；動載荷時，取K=2.5～4,(取K=3)</p><p>　　K1-------螺紋內摩擦系數(shù)，（取K1=0.12）</p><p>　　d0-------螺紋外徑m （d0=82mm）</p><p>　　d1-------螺紋內徑m (d1=80mm)</p><

33、;p>　　D-------液壓缸內徑m (D=62mm)</p><p>　　τ -------螺紋外的切應力pa</p><p>　　[σ]----螺紋材料的許用應力pa</p><p><b>　　[σ]=σs/n</b></p><p>　　σs-------螺紋材料的屈服點pa （σs=355Mpa）&l

34、t;/p><p>　　n-------安全系數(shù) （n=2）</p><p>　　σn-----合成應力（pa）</p><p>　　F-------缸體螺紋處所受到的拉力（N）</p><p>　　將各參數(shù)帶入式1.7、1.8、1.9得：</p><p>　　σ =6.74Mpa τ =1.86Mpa σn =7.47

35、Mpa [σ]=175Mpa</p><p>　　所以σn =7.47Mpa< [σ]=175Mpa,其螺紋聯(lián)接符合要求。 </p><p>　　3.7 活塞與活塞桿采用螺紋連接時的計算</p><p>　　螺紋連接：結構簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應用用較多，如組合機床與工程機械上的液壓缸。</p><p>

36、;　　活塞桿危險截面處的拉應力：</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　切應力為：</b></p><p>　　（3.11） </p><p><b>　　合應力為：</b></p><p>　　

37、≤ [σ] （3.12）</p><p>　　式中：F1-------液壓缸輸出壓力</p><p>　　式中：d-------活塞桿直徑；[σ]----活塞桿材料的許用應力 Mpa </p><p>　　將各參數(shù)帶入式2.0、2.1、2.2得：</p&g

38、t;<p>　　σ=9.07Mpa τ=4.3Mpa σn=11.6Mpa</p><p>　　所以σn=11.6Mpa≤[σ]=175Mpa,其螺紋聯(lián)接滿足要求。</p><p>　　4 電氣控制系統(tǒng)的安裝與調試 </p><p>　　電氣控制油路圖如圖4-1所示</p><p>　　4.1

39、電器控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　根據(jù)圖1-1液壓傳動系統(tǒng)及表2-2所示工作情況，設計電器控制系統(tǒng)如圖1-2所示</p><p>　　4.2 基本工作過程：</p><p>　　快進 ：按下SB2,啟動液壓泵，按下SB3使2DT和1DT得電，執(zhí)行快進。</p><p>　　工進：碰到行程開關YA3，使1DT失電，2DT仍得電，執(zhí)行工進。

40、</p><p>　　快退：碰到行程開關YA5，使3DT和1DT得電，2DT失電，執(zhí)行快退。</p><p>　　強退：按下SB4，使3DT和1DT得電，2DT失電，執(zhí)行強退。</p><p>　　按圖4-1連接系統(tǒng)油路，連接時需注意調速閥的P1口和P 2口的鏈接。按圖4-2連接電氣控制線路，連接時注意控制電路接的是220V,從火線引出一根線，最后回到的是零線。接信

41、號指示燈時，是并聯(lián)到，每個電磁上不是串聯(lián)，否則電路將出現(xiàn)問題。</p><p><b>　?。ㄎ澹┬牡皿w會</b></p><p>　　通過這為期三周的課程設計，對之前的液壓知識加深了了解?；菊莆樟艘粋€液壓回路的設計過程。</p><p>　　通過對液壓缸的設計，了解了液壓缸的設計過程和主要結構參數(shù)。其中有些細節(jié)問題需要特別注意，比如像缸蓋與

42、缸體采用的聯(lián)接方式是否滿足要求；設計的缸體本身雖滿足參數(shù)上的要求，但還得考慮加工是否簡單；繪制液壓缸的裝配圖時，要注意哪些是標準件，不能隨便想當然地畫上去；總體結構要合理，一般繪制裝配圖時，畫其終止位或開始位，以表示其總的行程有多少。設計液壓系統(tǒng)控制電路時，要注意的很多。比如：機械設計的首要理念是以最少的元器件來達到要滿足的動作要求，盡量簡單易懂，不要太繁瑣?？紤]一定要周全，假如液壓缸在運動中途停了怎么辦，此時就需要設計一個強退開關，細

43、節(jié)問題要注意，一定要把可能出現(xiàn)的情況都考慮在內。在調試過程中，接線要特別細心，一條支路一條支路的接，不要看到哪個就接哪個，容易亂。接好后要特別注意先檢查一遍，接了幾個常開開關或常閉開關，基本線路接的是否正常，檢查下來沒問題才能通電調試。油路連接中最重要的細節(jié)是分清哪個是進油口哪個是出油口，特別是接調速閥的時候。整個設計過程下來，學到了很多東西。主要是鍛煉自己處理復雜問題的思路，考慮細節(jié)問題的能力。在設計過程中，提高了查閱資料的能力，機械

44、設計需要在前人的基礎</p><p>　　作為機械工程學院的學生，過硬的專業(yè)知識與相關技能是必不可缺少的。技能的熟練來自平時的培養(yǎng)與鍛煉。長時間的不去訓練，在好的技能也會荒廢掉。所謂勤能補拙，知識的匱乏是可以通過后天的努力來培養(yǎng)的，來積累的。但是，缺少了勤奮與專研的精神，那么，在以后的學習，工作，生活中，都將會出現(xiàn)很多問題。面臨挫折，我們需要的是面對他的勇氣，而不是畏縮的后退。沒有挫折的經歷的人生本身算是個是失敗

45、的人生。</p><p>　　最后，我要說的是，感謝我的課程設計指導老師，有了他們的親切關懷</p><p>　　和悉心指導，我才能順利完成課程設計任務。才能順利從理論過渡到實踐。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李笑 吳冉泉主編，《液壓與氣壓傳動》，國防工業(yè)出版社，2006<

46、;/p><p>　　[2]楊培元 朱福元主編，《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》，機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[3]雷天覺主編，《新編液壓工程手冊》，機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[4]張利平主編，《液壓與氣壓傳動設計手冊》，機械工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[5]楊爾莊.二十一世紀液壓技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]