液壓臺式虎鉗設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計 題 目： 液壓臺式虎鉗的設(shè)計 英文題目：The design of hydraulic bench vice 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2016年3月18日 畢業(yè)設(shè)計獨創(chuàng)性聲明該畢業(yè)設(shè)計是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計使用授權(quán)聲明本人完全了解青島濱海學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計。保密的畢業(yè)設(shè)計在解密后遵守此規(guī)定。作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要：液壓虎鉗的運動是一種往復(fù)直線運動的方式，它對調(diào)速、運動平穩(wěn)性、換向精度、換向頻率都有較高的要求，因廣泛采用液壓傳動。液壓虎鉗是一種用于精密加工機床的輔助加工設(shè)備，對液壓系統(tǒng)有著較高的要求。液壓技術(shù)作為一門新興應(yīng)用學(xué)科，雖然歷史較短，發(fā)展的速度卻非常驚人。液壓設(shè)備能傳遞很大的力或力矩，單位功率重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸僅為直流電機的10%20%左右；反應(yīng)速度快、準(zhǔn)、穩(wěn)；又能在大范圍內(nèi)方便地實現(xiàn)無級變速；易實現(xiàn)功率放大；易進(jìn)行過載保護(hù)；能自動潤滑，壽命長，制造成本較低。因此，世界各國均已廣泛地應(yīng)用在鍛壓機械、工程機械、機床工業(yè)、汽車工業(yè)、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)機械、船舶交通、鐵道車輛和飛機、坦克、導(dǎo)彈、火箭、雷達(dá)等國防工業(yè)中。 液壓傳動設(shè)備一般由四大元件組成，即動力元件液壓泵；執(zhí)行元件液壓缸和液壓馬達(dá)；控制元件各種液壓閥；輔助元件油箱、蓄能器等。 液壓閥的功用是控制液壓傳動系統(tǒng)的油流方向，壓力和流量；實現(xiàn)執(zhí)行元件的設(shè)計動作以控制、實施整個液壓系統(tǒng)及設(shè)備的全部工作功能。關(guān)鍵詞：液壓虎鉗，液壓傳動，機械，功能 Abstract：Abstract: the movement of the hydraulic vice is a straight reciprocating motion, it has higher speed, smooth movement, reversing precision and switching frequency requirements, due to the extensive use of hydraulic transmission. Hydraulic vise is used for auxiliary processing equipment of precision machines, there is a high requirement of the hydraulic system. The application of hydraulic technology as an emerging discipline, although a relatively short history, the speed of development is very alarming. Hydraulic equipment can transmit great force or torque and power unit weight is light, small structure size, under the same power, the size of the weight only about 10% to 20% of DC motor; fast reaction speed, accurate and stable, and can in a large range conveniently realize the stepless speed change; easy to realize power amplifier; easy to overload protection; can automatic lubrication, long service life and low manufacturing cost. Therefore, all the countries in the world have widely application in the defense industry, forging machinery, engineering machinery, machine tool industry, automobile industry, metallurgy industry, agricultural machinery, vessel traffic, railway vehicles and aircraft, tanks, missiles, rockets and radar. Hydraulic transmission equipment generally consists of four components, namely, power components, hydraulic pump, actuator, hydraulic cylinders and hydraulic motors, control components, the various hydraulic valves; auxiliary components, oil tank, the accumulator. The hydraulic valve function is to control the hydraulic system oil flow direction, pressure and flow; all the work function is designed to realize the action components to control, implementation of the whole hydraulic system and equipment.Keywords: Hydraulic vise, hydraulic transmission, mechanical function 目 錄摘 要IAbstractII1緒論1 1.1液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1 1.2課題的來源與研究的目的與意義2 1.3液壓系統(tǒng)簡介3 1.4液壓系統(tǒng)的基本組成3 1.5液壓傳動優(yōu)缺點52液壓虎鉗的總體結(jié)構(gòu)分析7 2.1 液壓虎鉗的基本結(jié)構(gòu)8 2.2 液壓夾緊系統(tǒng)的組成和特點8 2.3 液壓虎鉗的設(shè)計要求8 2.3.1 設(shè)計液壓夾具時需要考慮的問題9 2.4 液壓虎鉗動作循環(huán)分析10 2.5 液壓虎鉗負(fù)載分析計算11 2.5.1導(dǎo)軌的分析與摩擦力的計算12 2.5.2循環(huán)階段受力分析與計算12 2.6 計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖13 2.6.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力153液壓系統(tǒng)的設(shè)計163.1 制定液壓回路方案17 3.1.1油源形式及壓力控制18 3.1.2調(diào)速回路194擬定液壓系統(tǒng)圖19 4.1選擇液壓基本回路204.2選擇液壓元件205液壓系統(tǒng)的性能驗算215.1液壓系統(tǒng)的壓力損失計算215.2液壓系統(tǒng)的熱量溫升計算21結(jié)論22參考文獻(xiàn)23致謝24 青島濱海學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計1 緒論1.1液壓傳動的基礎(chǔ)知識 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。1795年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近2030 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理.機械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務(wù)的機械、研制和提供家庭和個人生活中應(yīng)用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，液壓系統(tǒng)的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展液壓工程的理論基礎(chǔ)。例如，研究流體和壓力的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有液壓產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代液壓產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。液壓產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。液壓制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。液壓系統(tǒng)的機械部件一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，液壓元件制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證液壓產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套液壓裝備，以保證液壓產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。1.2課題的來源與研究的目的與意義 液壓虎鉗作為平面液壓虎鉗磨削工件不可或缺的加工輔助結(jié)構(gòu)，在當(dāng)代機械工業(yè)占據(jù)著非常重要的地方，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，液壓虎鉗也在不斷地發(fā)展。液壓虎鉗首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺液壓虎鉗。日本是液壓虎鉗發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型液壓虎鉗后，大力研究液壓虎鉗的研究。據(jù)報道，1976年從事液壓虎鉗的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個。1979年120多個大學(xué)和國家研究部門用在液壓虎鉗的研究費用42%。1979年日本液壓虎鉗的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的液壓虎鉗產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長50%。智能液壓虎鉗約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，液壓虎鉗累計產(chǎn)量達(dá)56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%60%的速度增長。使用液壓虎鉗最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預(yù)計到1990年將有55萬液壓虎鉗投入到礦山開采行業(yè)工作。第三代液壓虎鉗則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。隨著液壓虎鉗的研究制造和應(yīng)用的擴大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。當(dāng)代科技發(fā)展越來越迅猛，工業(yè)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的強大與否有著直接關(guān)系，所以迫切需要不斷地研發(fā)出新型的適合多種工件的通用的液壓虎鉗。1.3液壓系統(tǒng)簡介 液壓系統(tǒng)是一種以油液作為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能并通過控制閥門等附件操縱液壓執(zhí)行機構(gòu)工作的整套裝置，包括動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。原動機的輸出特性往往不能和執(zhí)行機構(gòu)的要求（力，速度，位移）理想匹配。因此，就需要某種傳動裝置，將原動機的輸出量進(jìn)行適當(dāng)變換，使其滿足工作機構(gòu)的要求。液壓系統(tǒng)就是用液壓原理來實現(xiàn)這種變換功能的裝置。1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥)、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 2、 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運動。 3、 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 5、 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。1.5液壓傳動優(yōu)缺點優(yōu)點：1體積小、重量輕，單位重量輸出的功率大（一般可達(dá)32MPa,個別場合更高）。2可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。3操縱簡單，便于實現(xiàn)自動化。特別是和電氣控制聯(lián)合使用時，易于實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。4慣性小、響應(yīng)速度快，起動、制動和換向迅速。(液壓馬達(dá)起動只需0.1s)5易于實現(xiàn)過載保護(hù)，安全性好；采用礦物油作為工作介質(zhì)，自潤滑性好。6液壓元件易于實現(xiàn)系列化 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。 缺點：1由于液壓傳動系統(tǒng)中存在的泄漏和油液的壓縮性，影響了傳動的準(zhǔn)確性，不易實現(xiàn)定比 傳動。2不適應(yīng)在溫度變化范圍較大的場合工作。3由于受液體流動阻力和泄漏的影響，液壓傳動的效率還不是很高，不易遠(yuǎn)距離傳動。4液壓傳動出現(xiàn)故障不易查找。2 液壓虎鉗的總體結(jié)構(gòu)分析2.1 液壓虎鉗的基本結(jié)構(gòu) 液壓虎鉗主要由油馬達(dá)、直線滑軌副、滾珠絲桿螺母副，夾板等部分組成，目前各生產(chǎn)廠家的液壓虎鉗的結(jié)構(gòu)都不盡相同，各有自己的特點。如有帶行程調(diào)節(jié)裝置的，也有無此裝置的；有采用氣缸的，也有采用液壓缸的；缸體內(nèi)有帶缸套的也有無缸套的，其總體結(jié)構(gòu)圖如下： 整個液壓虎鉗安裝在平面液壓虎鉗上面，其工作原理為：油馬達(dá)進(jìn)油后旋轉(zhuǎn)，從而帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，于是滾珠螺母開始在滾珠絲桿上面移動，從而帶動上面的夾板之間的距離產(chǎn)生位移，從而達(dá)到夾緊工件的目的。2.2 液壓夾緊系統(tǒng)的組成和特點 液壓夾緊系統(tǒng)主要由油馬達(dá)，滾珠絲桿螺母副，直線滑軌副，以及夾板，夾具體等組成，其特點是通過油壓來控制油馬達(dá)動作，負(fù)載力矩大，運動平穩(wěn)，安全可靠。2.3 液壓虎鉗的設(shè)計要求2.3.1 設(shè)計液壓夾具時需要考慮的問題在進(jìn)行液壓夾具裝置之前，需要我們了解夾具設(shè)計的基本要求。首先，夾具設(shè)計的原則是經(jīng)濟(jì)和適用，它可以概括為：好用，經(jīng)濟(jì)，好修等特點，其中好用是主要特點。其具體要求如下：（1）夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。（2）保證工件的加工精度。（3）保證使用方便，方便拆卸。（4）注意結(jié)構(gòu)工藝性，并對加工，裝配等方面進(jìn)行綜合考慮。2.4 液壓虎鉗動作循環(huán)分析一般的立式臥軸平面液壓虎鉗，軸的線性運動具有：1、工作臺的左右運動；2、砂輪座的上下運動；3、砂輪座得前后運動。由于平面液壓虎鉗的工作臺左右移動一般要求高速運動以及平穩(wěn)，因此大部分平面液壓虎鉗此軸通常采用液壓系統(tǒng)控制。此處設(shè)計為平面液壓虎鉗夾緊裝置采用液壓系統(tǒng)傳動，砂輪及砂輪座采用電動機帶動絲杠傳動，本設(shè)計中只研究平面液壓虎鉗的液壓系統(tǒng)，對后者不做研究。因此，設(shè)計中只分析設(shè)計液壓泵帶動液壓缸的左右運動。平面液壓虎鉗夾緊裝置循環(huán)運動設(shè)計為：快進(jìn)-工進(jìn)-快退。其中快進(jìn)與快退均設(shè)計為13m/min，加速時間為0.13秒。2.5 液壓虎鉗負(fù)載分析計算2.5.1導(dǎo)軌的分析與摩擦力的計算 主要性能參數(shù)與性能要求如下：假設(shè)工件為45號鋼：=7.85g/cmm=v=7.85(630200320)=316.512kgG=mg=3101.82N設(shè)工作臺及夾具質(zhì)量為500kg導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為s=0.2動摩擦系數(shù)d=0.1靜摩擦力：Ffs=s（m1+m2)=0.2(500+316.5)=1600N動摩擦力：Ffd=d（m1+m2)=0.1（500+316.5）=800N慣性負(fù)載：Fi=（m1+m2）V/t=（500+316.5）13/0.1360=1360.8NFt=500NF=T/（De/2）=P/n/（Den）=170.6Nm2.5.2循環(huán)階段受力分析與計算a快進(jìn)階段受力分析：啟動：F=Ffs1600N推力：1778N加速：F=Ffd+Fi2160.8N推力：2400N恒速：F=Fd800N推力：889Nb工進(jìn)：F=F+Ffd970N推力：1078Nc快退階段：啟動：F=Ffs1600N推力：1778N加速：F=Ffd+Fi2160.8N推力：2400N恒速：F=Fd800N推力：889N根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運動時間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-L。2.6 計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖2.6.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力平面液壓虎鉗也歸屬精加工機床，所設(shè)計的工作臺在工進(jìn)時負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，參考表2和表3初選油馬達(dá)的工作壓力p1=2MPa。3液壓系統(tǒng)的設(shè)計3.1 制定液壓回路方案3.1.1油源形式及壓力控制 液壓油泵工況圖如下： 從以上工況圖表明，系統(tǒng)壓力和流量均小，故可采用電動機驅(qū)動的單定量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓方案。3.1.2調(diào)速回路液壓虎鉗加工零件時，可以精加工和粗加工兩種狀態(tài)，故選用單向調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。由于已選用節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)。其工作原理圖如下：4擬定液壓系統(tǒng)圖4. 1選擇液壓基本回路 選擇調(diào)速回路。該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載變化小，銑床加工有順銼和逆銼之分，可采用進(jìn)流口節(jié)流的調(diào)速形式，具有承受負(fù)切削的能力，如圖（a） (a) 選擇快速運動回路和換向回路。系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動。在本系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動連接，為保證換向平穩(wěn)，采用電液換向閥式換接回路，如圖（b） （b） 選擇速度換接回路。避免液壓沖擊，宜選用行程閥來控制速度換接，如圖（c） （c）4.2選擇液壓元件1 確定液壓泵的容量及電機功率 1）液壓泵油路壓力損失P=0.5MPa，回油路泄露系數(shù)取1.1，則液壓泵的最高工作壓力為：pB=p1+p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa?？偭髁浚篞B=KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min。 根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄,選用YB-A9B定量式葉片泵,輸出流量6.9L/min。 ）確定驅(qū)動電動機功率。 由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動機功率為：P= kW=0.283 kW; 根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T96161999，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取Y90S型三相異步電動機，其額定功率P=0.75Kw,額定轉(zhuǎn)速n=1000r/min。2 控制閥的選擇 根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格，如下表：序號元件名稱額定流量L/min額定壓力MPa型號規(guī)格1濾油器166.18XU10x2002定量式葉片泵6.97YB-A9B3單向閥6316AF3-Ea10B4三位五通電液閥801835DYF3Y-E10B5行程閥6316AXQF-E10B6調(diào)速閥0.0750167單向閥63169單向閥6316AF3-Ea10B10背壓閥636.3YF3-10B11順序閥2037X2F-L10F12溢流閥636.3YF3-10B13單向閥6316AF3-Ea10B3 定油管直徑 各元件間連接管道的規(guī)格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算，如下表所示。油液在壓油管中的流速取3m/min，d2=2mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2mm=11.3mm兩個油管都按GB/T2351-2005選用外徑15mm、內(nèi)徑12mm的無縫鋼管。流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A2q1)/A1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.764定油箱容積取為7時，求得其容積為：V=qp=76 L=42 L 按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=100L。5液壓系統(tǒng)的性能驗算5.1液壓系統(tǒng)的壓力損失計算1）、快進(jìn) 滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，進(jìn)油路上通過單向閥3的流量是6L/min，通過電液換向閥4，液壓缸有桿腔的回油與進(jìn)油路匯合，以12.24L/min通過行程閥5并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為：pv=0.2(6/63)2+0.5(6/80)2+0.3(12.24/63)2=(0.019+0.038+0.058)MPa=0.115MPa； 壓力閥不會被打開，油泵的流量全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥5流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差：p=p2-p1=0.5(6.24/80)2+0.2(6.24/63)2+0.3(12.24/63)2 =(0.039+0.020+0.058)MPa =0.117MPa此值小于原估計值0.5MPa，所以是安全的。 2）、工進(jìn) 工進(jìn)時，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調(diào)速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過換向閥4的流量是0.25L/min，在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過順序閥11的流量為（6+0.24）=6.24L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力p2為p2=0.5(0.24/80)2+0.5+0.3(6.24/63)2 =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa；此值小于原估計值0.8MPa。重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力p1p1=(F+p2A2)/A1；=(4182+0.53210610.0110-4)/19.6310610-4=2.40 MPa；此數(shù)值與2.54MPa接近。3）、快退 快退時，油液在進(jìn)油路上通過換向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.76L/min，因此進(jìn)油路上總壓降為pv1=0.2(6/63)2+0.5(6/80)2=(0.019+0.038)MPa=0.057 MPa此值較小，所以液壓泵驅(qū)動電動機的功率是足夠的。回油路上總壓降為pv2=0.2(11.76/63)2+0.5(11.76/80)2+0.2（11.76/63）2=(0.037+0.074+0.037)MPa=0.148MPa；此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為pp=p1+pv1=(2.17+0.057)MPa=2.227MPa； 因此液壓泵卸荷的順序閥11的調(diào)壓應(yīng)大于2.227MPa。5.2液壓系統(tǒng)的熱量溫升驗算工進(jìn)在整個工作循環(huán)過程中所占的時間幾乎占據(jù)整個工作循環(huán)周期，所統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時的情況來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率為:PO=Fv= kW=0.056 Kw液壓泵的輸入總功率Pi=0.32Kw由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量Hi=Pi-Po=(0.32-0.056)Kw=0.264kW油液溫升的近似值 T=(0.264103)/=6.7溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。結(jié)論 本文所設(shè)計的是液壓虎鉗的設(shè)計，設(shè)計原理比較簡單，功能比較簡單，設(shè)計比較合理，能夠滿足部分不同規(guī)格的需要在液壓虎鉗上面加工的工件等功能，方便快捷。在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。參考文獻(xiàn)1張福學(xué)編著.液壓虎鉗控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。2何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.液壓控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1996。3張利平著. 液壓技術(shù)速查手冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12。4李寶仁著. 液壓技術(shù)低成本綜合自動化. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.9。5宋學(xué)義著. 液壓虎鉗控制系統(tǒng)的設(shè)計速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.3。6陳奎生著. 液壓與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.5。7SMC（中國）有限公司. 液壓虎鉗實用技術(shù). 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Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。 致謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的液壓虎鉗的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經(jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。15