车门玻璃升降器的设计及运动仿真（含全套CAD图纸）
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湖南工学院 读 书 笔 记 院 系： 班 级 学 号 学生姓名 - 1 - 第一章 液压传动的工作原理 一 液压传动定义 传动 传递运动和动力的方式 机械 常见传动 电气 气体 流体 液力 流力（动量矩定理） 液体 液压 * 物理（帕斯卡原理） 液压传动 利用液体压力能实现运动和动力的传动方式 气压传动 利用气体压力能实现运动和动力的传动方式 二 液压传动系统的工作原理 特点：（ 1） 用具有一定压力的液体来传动； （ 2） 传动 过程中必须经过两次能量转换； （ 3） 传动必须在密封容器内进行，而且容积要进行变化 其中 (3)是机械能转换为液压与气压能必要条件 ： a 在密封容器内进行 b 内带漏气 密封） 如 ： 自行车加气 内带虽好，但气筒无往复运动，仍加不上气（ 同样：液压与气压能转化为机械能也必须满足上述条件 1 液压传动的特点 优点：独特之处 P=32上） 如：所拿液压千斤顶，可顶起 每位男同学体重为128斤，可举起 25位男同学。 缺点： 不宜远距离传递 1） 泄漏严重 不宜保证严格的传动比 污染地面 2） 对 3） 难于检查故障 - 2 - 取之不尽，用之不竭，且无污染，低成本，综合自动化，但功率较小。 2 液压与气压传动的应用和发展 发展应用： 1) 液压传动从 17世纪帕斯卡提出静压传递原理、 1795年世界上第一台水压机诞生，已有 200多年的历史 , 但由 于没有成熟的 液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下发展缓慢，几乎停滞 气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从 18世纪的产业革命开始逐渐应用于各类行业中。 2）上世纪 30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压 元件，并首先应用于机床。 3）上世纪 50、 60、 70 年代，工艺水平很大提高，液压与气压传动技术也迅速发展，国民经济各个领域，从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有液压与气压传动术，且其水平高低已成为一个国家工业发展水平的标志。 如：火炮跟踪、飞机和导弹的动、炮塔稳定、海底石油探测平台固定、煤矿矿井支承、 矿山用的风钻、火车的刹车装置、液压装载、起重、挖掘、轧钢机组、数控机床、多工位组合机床、全自动液压车床、液压机械手等等。 我国液压与气压传动技术从 60年代开始发展较快，但其发展速 度远远落后于同期发展的日本 ,主要由于工艺制造水平跟不上，新产品研制开发和发达国家不差上下，但制造比较困难，希望在坐各位能用自己所学为液压与气压传动技术作出贡献。 发展趋势： 向高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向用计算机控制的机电一体化方向发展。 第二章 系统的组成及图形符号 1 机床工作台液压传动系统举例 工作原理；油路 位、右位 换向 调速 调压 2 液压与气压传动系统的组成及作用 1) 动力元件 原动机输入的机械能转换为液体或气体的压力能，作为系统供油能源或气源装置。 2) 控制调节元件 以控制流体的方向、压力和流量，以保证执行元件完成预期的工作任务。 3) 执行元件 马达），将流体的压力能转换为机械能，而对负载作功。 4) 辅助元件 管、滤油器、压力表、冷却器、分水滤水起、油雾 - 3 - 器、消声器、管件、管接头 和各种信号转换器等，创造必要条件，保证系统正常工作。 5) 工作介质 3 液压传动系统的图形符号 结构或半结构式图形 直观性强，易理解，但结构复杂。 表示方法 :图形符号 *表示元件结构和参数， 简单明了 , 液压传动的优缺点及应用 第三章 液压回路 定义： 由有关元件组成，用来完成某种特定功能的单元（或典型）管路结构。 要求： 再复杂的系统总是由多个基本回路组成 基本回路可以说是 麻雀虽小，五脏俱全 的 系统，五个组成部分缺 一不可。 故 回路既是元件的深入，又是系统的基础，不但要搞清每个元件在 回路中的名称、功用和特点，还要搞清组成这个回路的主要元件 是哪个？即哪个元件在这个回路中起主要作用。 1 方向控制回路 定义：液压系统中，通过控制液流的通、断及改变流向，使执行元件启动、停止（包括锁紧）及变换运动方向的回路。分类：一般方向控制回路、复杂方向控制回路 一般方向控制回路 : 功用：控制执行元件的启动、停止和换向。 组成：各种控制方式的 换向阀或双向变量泵皆可，使执行元件启动、停止（包括锁紧）及变换运动方向的回路。 性能特点： 手动换向阀：换向精度和平稳性不高 ,常用于换向不频繁且无需自动化的场合，如一 般机床夹具、工程机械等。 机动换向阀：换向精度高，冲击较小，一般用于速度和惯性较大的系统中。 - 4 - 磁换向阀：使用方便，易于实现自动化，但换向时间短，冲击大，交流电磁铁尤甚，一般用于小流量、 平稳性要求不高处。 液动阀和电液换向阀：流量超过 63L/换向精度与平稳有一定要求的液压系统。 操纵箱： 换向有特殊要 求处，如磨床液压系统。 复杂方向控制回路 : 1 时间控制制动式换向回路 组成： 24 的机动换向阀作先导阀、 34的液 动阀作主阀 工作原理：图示，液压缸右行，其油路为 进油路：泵 主阀 3左位 缸左腔 主油路 又 自重较大时， p 顺较高， P 较大，一般用于自重不大的场合，为防止泄漏而造成缸下移，可装一液控单向 - 8 - 阀。为减小无功损耗，可将单向顺序阀换为外控单向顺序阀，但： 外控单向顺序阀开启后，缸下行，缸上腔压力下降，顺序阀关闭， 缸停止，而后 压力上升，顺序阀又打开。 液压缸断续下行 又 顺序阀的泄漏 运动部件在悬浮过程中总要缓缓下降。 故 可在其控制油路上装一节流阀 ,且一般用于停止时间不长的系统 2 采用液控单向阀的平衡回路 组成： 工作原理：图示，缸停止。 左位，缸下行，因有节流阀而不会出现超速运动。 右位，油经单向阀进入缸下 腔，缸上行。 特点： 液控单向阀锥面密封 可用于停留时间长或要求停止位置准确的系统。 又 缸下行时，上腔压力下降，液控单向阀关闭，待压力重建后才能再打开。 会造成下行运动时断时续和强烈振动的现象。 故 在回路中设置单向节流阀以减小影响。 七 释压回路 功用：使液压缸高压腔的压力能在换向前缓慢释放，以缓和冲击。 组成： 工作原理：图 7 15，工作行程结束后， 卸荷，液压缸上腔通 过节流阀释压。 速度控制回路 功用：用来改变执行元件的运动速度 分类：调速 *、换速、增速回路等 一 调速回路 液压缸： v = 调速原理 液压马达： n = 由上两式知： 改变 q、 V、 A，皆可改变 v或 n，一般 A 是不可改变的。 液压缸：改变 q，即可改变 v 液压马达：既可改变 q，又可改变 V。 节流调速 q 调速方法 容积调速 容积节流调速 q，又可改变 V。 - 9 - 对调速回路的要求： 调速范围大、速度稳定性好、效率高。 （一） 节流调速回路 组成：定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。 工作原理：通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以 调节其运动速度。 分类： 节流阀节流调速 按采用流量阀不同 调速阀节流调速 进油路 按流量阀安装位置不同 回油路 旁油路 1 进油节流调速回路 组成： 特征 ：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节 可改变 q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用 。 油路： 节流阀 液压缸 q 溢流阀 油箱 工作特性分析： （ 1） 速度负载特性 液压缸稳定工作时的受力平衡方程： F + C 0 F/A 故 节流阀两端的压力差为 p = 经节流阀进入液压缸的流量为： /A） 液压缸的运动速度： v = = ) 结论： v 变 即可改变 q，改变 v。 而 速度负载特性曲线： (如图） 曲线越陡， 刚性差 曲线表明了 变化的规律 曲线越平缓，刚性好 结论： C,F,v ， 速度负载特性软，即轻载时刚性好。 F = C, 低速时刚性好。 （ 2） 最大承载能力 C， 不论 最大承载能力不变，即 P p - 10 - 故 称为恒推力调速（或恒转矩调速） （ 3） 功率和效率 液压泵的 输出功率： 常数 液压缸的输出功率： F v = F = p1 路的功率损失： p = (p) Pp p q1 流损失： Pp 流损失： p 路的效率： = p1/p p 存在两部分功率损失 这种调速回路效率较低 故 进油路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和速度稳定 性要求不高的小功率液压系统。 回油节流调速回路 组成： 特征：将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节 调节 变速度，仍应和溢流阀联合使用， 工作特性分析： （ 1） 速度负载特性 液压缸稳定工作时的受力平衡方程： F + 0 节流阀两端的压力差为 p = P 经节流阀进入液压缸的流量为： /A） 液压缸的运动速度： v = = ) 上式所得结果与进油路节流阀调速回路完全一样 上边所得结论都适用于本回路 比较：相同处： 上述结论都适用于此 不同处： 1）承受负值负载能力 回油路节流阀使缸有一定背压 能承受负值负载，并 v 稳定性，而进油路则需在回油路上增加背 压阀方可 承受， N 。 2）实现压力控制的方便性 - 11 - 进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油腔油压上升至 便于实现压力（升压）控制，而回油路调速在上述工况时，进油腔压 力变化很小，无法控压，而回油腔 p0 ，可降压发讯，但电路复杂。 ）最低稳定速度 若回路使用单杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量 在缸径、缸速 相同的情况下，进油节流调速回路的流量阀开口较大， 低速时不易堵塞。 故 进油节流调速回路能获得更低的稳定速度为了提高回路的综合性能，实 践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序 阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路的优点。 旁路节流调速回路 组成： 特征：将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节 调节 变速度，仍应和溢流阀联合使用， 工作特性分析： （ 1） 速度负载特性 液压缸稳定工作时的受力平衡方程： F + 0 节流阀两端的压力差为 p = P 经节流阀进入液压缸的流量为： /A） 液压缸的运动 速度： v = = ) 上式所得结果与进油路节流阀调速回路完全一样 上边所得结论都适用于本回路 比较：相同处： 上述结论都适用于此 不同处： 1）承受负值负载能力 回油路节流阀使缸有一定背压 能承受负值负载，并 进油路则需在回油路上增加背 压阀方可承受， N 。 - 12 - 2）实现压力控制的方便性 进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油腔油压上升至 便于实现压力（升压）控制，而回油路调速在上述工况时，进油腔压 力变化很小，无法控压，而回油腔 p0 ，可降压发讯，但电路复杂。 ）最低稳定速度 若回路使用单 杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量 在缸径、缸速相同的情况下，进油节流调速回路的流量阀开口较大， 低速时不易堵塞。 故 进油节流调速回路能获得更低的稳定速度为了提高回路的综合性能，实 践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序 阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路的优点。 旁路节流调速回路 组成： 特征：将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全阀， P p= p = F/A 油路： 缸（ q 节流阀 T 工作特性分析： （ 1） 速度负载特性 重复进油路节流调速回路的推导步骤，可得本回路的速度负载特性方程，但应考虑泵的泄漏量影响。 ( (= /A) 故 液压缸的工作速度为： v = = /A)/A 其特性曲线： q 论： ， F ， v,F ， v ，即 v; v ，即速度随 而 。 （ 2） 最大承载能力 ，阻力 ， ，即低速承 载能力小， 使 节 T ， V=0 - 13 - （ 3） 功率和效率 变化而变化，只有 无 高，发热少。 应用： 速承载能力差。 一般用于高速、重载、对速度平稳性要求很低的较大功率场合， 如：牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统等。 采用调速阀的节流调速回路 以上所讲三种回路，因 而使 在负载变化较大， 用调速阀替代节流阀， *进油路 按调速阀安装位置 回油路 旁油路 当 P P q 不随 以速度刚性明显优于节流阀调速。 特点：虽解决了速度稳定性问题，但因既有 有 P 节，还有 以， 一般用于功率较小，但 （二） 容积调速 回路 节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。 而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失，效率高，发热小，一般用于大功率场合。 分类： 开式 按油路循环方式 闭式 泵 按所用执行元件不同 变 泵 定 变 1 泵 组成： 工作特性： v = ) A 特点： 变量泵 p 而增大 仍存在特性较软和低速承载能力较差的问题 故 调速范围不大 应用：推土机、升降机、插床、拉床等大功率系统常用。 2 泵 （ 1） 变量泵 转矩） 组成： 工作特性： M 定值 调节 若不计损失，在调速范围内，其 T = ，功率 - 14 - P = 2） 定量泵 功率） 组成： 工作特性： M 定值 调节 点： M 成正比 ， ， ； ， ，以致带不动负载， 造成马达 自锁 现象。 故 这种回路很少单独使用 （ 3） 变量泵 组成： 工作原理： 第一段：先将 后将 大， 变 分两段调节 第二段：将 小， 定 调速范围大，可达 100 特点： 正好符合大部分机械要求 故 多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械等。 （二） 容积节流调速回路 容积调速回路虽然效率高，发热小，但仍存在速度负载特性较软的问题（主要由于泄漏所引起） 在低速、稳定性要求较高的场合（如机床进给系统中），常采用容积节流调速回路。 特点： 1 高。 2 进入执行元件的 变化无关，且自动补偿泄漏，速度稳定性好。 3 因回路有节流损失，所以 ，通过 反馈， v=c qP ，定子右移， e ， 直至 v=c。 qP 则 2不起作用 （ 2） 调速阀并联的换接回路 组成： 工作原理： 特点： 因 A、 一个减压阀阀口最大，一旦换接易前冲。 所以改为（ b）图所示，可避免前冲，但 P 。 多缸工作控制回路 定义：液压与气压系统中，两个或两个以上（多）缸按照各缸之间的运动关系要求进行 控制，完成预定功能的回路。 分类：顺序运动回路、同步运动回路、互不干扰回路 一 顺序运动回 定义：各执行元件严格按预定顺序运动的回路称为顺序运动回路。如组合机床回转工作 台的抬起和转位、定位夹紧机构的定位和夹紧、进给系 统的先夹紧后进给等 行程控制 分类：按照控制方式不同 压力控制 顺序运动回路 时间控制 1 行程控制的顺序运动回路 行程控制 行程）时，使下一个执行元件开始运动的 控制方式 （ 1） 用行程换向阀（机动换向阀）控制的顺序动作回路 组成： 动作顺序： 1 2 工作原理：图示，两缸皆在左位。 - 17 - 24D 的 1缸右行实现动作 ，挡块压下行程阀 4, 2缸右行实现动作 24D 的 1缸左行实现动作 ，挡块松开行程阀 D, 2缸左行实现动作 特点： 采用行程阀实现顺序动作换接 换接平稳可靠，换接位置准确，但行程阀必须安装在运动部件附近，改变运动 顺序较难 （ 2） 用行程开关和电磁阀控制的顺序运动回路 组成： 动作顺序： 6 5 工作原理： 1 6缸右行完成顺序运动 ， 6缸右行至触动行程开关2 2 5缸右行实现顺序动作 ， 5缸右行至触动行程开关4 16缸左行实现顺序动作 ， 6缸左行至触动行程开关1 25缸左行实现顺序动作 , 最后触动行程开关 3 特点： 采用电磁换向阀换接 容易实现自动控制，安装位置不受限制，改变动作顺序比较灵活。 如果动作顺序改变为： 6 5 思考：应如何改变？ 2 压力控制的顺序运动回路 压力控制：利用系统工作过程中压力的变化使执行元件按顺序先后动作。 分类： 顺序阀控制 按照采用压力阀的不同 压力继电器控制 （ 1） 用顺序阀控制的顺序运动回路 组成： 动作顺序： A B 工作原理：图示位置：液压缸停止运动 左 ，当系统压力升高到顺序阀 大于 发出信号，使 右 ，当系统压力升高到顺 序阀 - 18 - 大于 发出信号，使
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