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机械类毕业-含CAD图纸
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弯管机结构设计【机械类毕业-含CAD图纸】,机械类毕业-含CAD图纸,弯管,结构设计,机械类,毕业,cad,图纸
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目 录摘 要.aABSTRACT2第一章绪论31.1引言31.2 课程的目的及意义41.3 课题内容4第二章弯管机系统设计总体方案52.1 弯管机工作原理概述52.2 总体结构设计62.2.1 设计的总体思路62.2.2 盘上夹紧装置设计62.2.3 总体方案设计7第三章弯管机关键组成部分的设计83.1 前言83.2 驱动装置部分83.2.1、驱动弯管方案的确定83.2.2、管材弯曲力矩的相关计算83.2.3、电动机的选择93.2.4、电动机选择的相关计算103.2.5、蜗杆减速器的特点113.2.6、蜗杆减速器的选择113.2.7、一级减速器的选择123.2.8、一级减速箱的特点123.2.9、转动平台内用轴承的选择与计算133.2.10、滚子链传动的设计与计算143.2.11、轴的结构设计与计算校核173.3 随动模夹紧装置部分183.3.1、液压的优点193.3.2、随动模部分193.4 进给部分的总体设计与计算193.4.1 进给设计方案193.4.2、电机的选择203.4.3、滚珠丝杠的选择20第四章液压系统的设计以及相关计算214.1液压系统的设计计算214.1.1、明确设计要求，分析工况214.1.2、确定液压系统的主要参数234.1.3、液压执行元件的工况图24第五章总结与展望28参考文献29致 谢30摘 要一般来说弯管机的基本原理是利用矢量基准，靠着电脑程序来掌控，来达到能够满足 各个自由度方向的弯管的要求，是现今工业发展中必不可少的设备。本次设计的弯管机不 仅具有以上的优点，还要实现高效化，自动化，大幅度降低劳动成本。而对于装置的进给 装置，选用伺服电机进行驱动，可以实现对进给装置的伺服控制，有利于提高效率以及操 作精度。本次设计除了能够满足弯管的要求，也使操作规程变得简单，对其弯管机的结构 有了一定的改良，不仅能够达到效率高质量好的效果，而且还能够大大的增加生产效率以 及生产成本，提高了能源利用率。对于现代弯管机行业的发展有了一定的推进作用。关键词：弯管机；伺服驱动；自动化9ABSTRACTBending machine is a normal mordern curved plastic processing equipment,which is based on the vector theory,used computer control,to complete any space for three-dimensional tube to meet users requirments.This design elbow not only has the above advantages, but also realize the efficiency, automation, greatly reduce labor costs.we used proe graphics software for the preliminary design, its size and the relevant requirements of the projections, making three-dimensional assembly drawings and two-dimensional parts chart. For the feed device of the device, the servo motor can be used to drive the feed device, and it can improve the efficiency and operation accuracy.This design improves the bending operation, simplifying the bending process, improve the pipe bending machine.For improving the yield and quality of product, improving labor production capacity, reduceding less equipment investment, dynamic consumption and low production cost,Which is of great significance to achieve high quality and high yield, low consumption.Keywords：bending machine;Servo drive;automation第一章绪论1.1引言随着当今工业社会的发展，弯管结构的产品越来越普遍而且实用，一些家用电器、可 以锻炼身体的设备还有一些较为常见的生活器件都包含了具有弯管的构造；而且有的弯管 材料还会应用到石油的输送、天然气的输送以及一些液体油的输送，而且在一些汽车领域 航天领域以及生活应用到的器材方面起到了必不可少的作用。世界各国在发展工业的时候 都在不断的研究比较实用先进的弯管生产的设备。7现在全国应用的弯管设备一般是在 工业计算机或者具有控制能力的计算机上增加增加一些可以移动的设备以及结构来完成 的，利用计算机系统用控制，再加上一些价格不菲的具有控制能力的软件来组成的。此种 方法设计的弯管机价格比较昂贵、能源利用率不高。然而此次设计的产品就弥补了这个缺 陷，设计出一个成本低使用灵活方便而且占用的空间比较小的弯管机，而且还包括使用性 能方面提高改进，运用能够自由控制的伺服电机来大大的增加弯曲材料的精度。很大程度 上降低了电机控制系统的结构复杂程度，使用相当方便。一般来说弯管机有比较多的构造形式，按不同的基准有很多的分类方法，通过传动 方法分类的话包括气动控制、手动控制、液体压力控制以及机械控制四种方式，然而其 按照控制又可以把其分为手动控制、自动控制、半自动式的控制以及数子控制系统控制。 通纯机械方式设计的设备构造方面比较简易，造价低而且适用范围广。9靠液体提供动 力的弯管机传动动力比较平稳、稳定、声音小，外形比较小巧，可以完成不同要求的材 料。然而对于一些不能完全控制的设备来说，通常可以完成自动的对管材弯曲的角度掌 控，其大部分适用在一些要求不多的生产需求中。在当今快科学技术以及社会不断发展的年代，出现了许多各种各样的弯管机，但是 在现在的工作条件却对弯管机的种类有着很高的要求，不管是工作的条件还是弯管的角 度，都在决定着弯管机的发展。现在全国应用的弯管设备一般是在工业计算机或者具有控制能力的计算机上增加增加一些可以 移动的设备以及结构来完成的，利用计算机系统用控制，再加上一些价格不菲的具有控制能力的软件 来组成的。此种方法设计的弯管机价格比较昂贵、能源利用率不高。然而此次设计的产品就弥补了这 个缺陷，设计出一个成本低使用灵活方便而且占用的空间比较小的弯管机，而且还包括使用性能方面 提高改进，运用能够自由控制的伺服电机来大大的增加弯曲材料的精度。弯管机，而且其对管材弯曲的能力在一定程度上有了很大范围的改善。小型的计算机以 及单片机和能够控制的编程以及一些数字控制技术在弯管机的设计中起到了很大的作用。1.2 课程的目的及意义选择这个课题的初衷就是能设计一种效率更高成本比较低的可以实现数字化控制的 弯管机。可以独自完成材料的补给以及能够比较好的对弯曲的一些参数有更好的控制，能 够增加制造的质量以及很大的程度上增大单位时间加工的产品。改变在工作时候的操作以及使工作过程简单化，对设备的结构稍作改良，对增大生产 效率、提高能源利用率以及减少生产成本具有重要的意义。31.3 课题内容（1）通过查找以及阅读一些对设计比较有用的资料,从而能够比较系统完整的对设备的 运行特点以及工作时候的状况有很好的了解；（2）提出几种制造数控弯管机的不同方案，从技术、设计、成本等各个方面比较论证， 选择最理想的方案并进行详细的设计；（3）对不同型号的伺服电机进行深入了解，明确不同型号电动机的适用场合，选择合适 的型号进行驱动；（4）选择合适的减速器、伺服电动机及一些标准件。第二章弯管机系统设计总体方案2.1 弯管机工作原理概述一般来说所有的机器所需要的设备，都是需要导管来输送液体的油液或者气体等等， 然而其在航天领域也是相当普遍应用的。各种各样的导管参数不同意，形状不一样，数量 要求的比较多就大大增大了制造的难度。一般常用的弯曲管材是靠一些列相配合的设备来 完成的。弯管的步骤大致是：1.对管材固定并且空出前面首要的直线距离。2.弯曲。3.松开模具，取出管子，使模具复位。4.通过固定加紧以及不同的模具来制造不同的外形的材料。5.弯曲。6.然后不断的对3步骤重复到结束。图 2.1此装置是以 O 为中心而不断做旋转运动的，它的重要的起到控制作用的不管是材料还 是电动机的功率，都在影响着弯曲力的大小。当然，也可以通过一些参数来确定，但是。 在整个工作过程中，是以动模来进行弯曲的，因此，需要确定动模的一些相关参数，比如 说动模的直径，角度，转速。参数主要是靠它的转动时候所需要的力矩 M 和它的角速度以及它的可以转动的角 位移体现的；靠液体的压力来推动设备的运动，让材料和此实验工作台一起同步运动， 以便能够得到一定形状的材料；而整个工作过程的控制都是由可以实现控制功能的电机来 完成的。2.2 总体结构设计2.2.1 设计的总体思路管子是在进给装置推送管子的前提下，由随动模保证其进给方向才能完成下一步操作 的，这里就需要对随动模的自由度做出一定的要求。要让随动模与被加工件保持接触，因 为这里可能会产生随动模与被加工件的相对滑动，所以就可能产生摩擦力，在这里在选用 液压缸提供夹紧力的同时，可以设计一个导轨带有光滑平面来减少不必要的力，轨道设计 如下图所示。图 2.2.12.2.2 盘上夹紧装置设计盘上加紧装置局部视图如下，在这里可以看到液压缸要提供径向压紧力。在这里要还 要保证加紧装置与被加工件的较为完整的接触，所以可以做一个可以替换的带有管子半径 凹槽的装置。图 2.2.22.2.3 总体方案设计弯管部分的动力由驱动装置提供，这里选用的是交流伺服电机提供动力，经涡轮蜗杆 减速器减速后，最后经过链传动传递到轴上。进给装置类似。总体装 图 2.2.3 配图第三章弯管机关键组成部分的设计3.1 前言本次毕业设计的任务是设计制造一个更加高效，自动化的弯管机，由于在本次设计中， 使用 cad 绘图软件要对弯管机的模型进行模拟，所以要求要有较高的软件操作技能。而且 还要选用相关的联轴器以及减速器，所以要查阅相对应的标准。3.2 驱动装置部分3.2.1、驱动弯管方案的确定驱动装置一共包括三个部分，分别是直流伺服电机，蜗杆减速器以及一级减速器。电 机提供驱动力，经过蜗杆减速器减速后，经过链传动到一级减速器再一次减速后，一级减 速器输出轴通过键连接带动与转动平台的连接部分，然后驱动转动平台旋转规定的角度， 通常来说弯管使用的模具是连接在设计的转动平台上的，并且伴随着转动平台一起做旋转 运动的，管子是在夹紧过程之后然后再进行弯管过程的。33.2.2、管材弯曲力矩的相关计算通常来说弯曲材料的所需要的力的大小的得出是设计弯管机构造结构必不可少的前 提。在得出材料所需要的弯曲时候提供的力矩之后，才可以得出其所需要提供的力等一些k0必不可少的参数。根据公式M k1 Ws其中 k1.275 D 2t ,R ，D4 W d 4 111D 3txD32D可以求得弯曲力矩。现在已知的数据就是设计的弯管机所加工的材料的直径为40 ， 通常管坯是 20 号钢组成，它的尺寸为404 mm，能够凭借此来得出管子的弯曲力矩，这 部分尤为的重要，应为将直接影响弯管的效率以及管子的弯曲程度。由上的公式我们可以得出来得出管子所需要的弯曲力矩。D=40mm， t=4mm,d=32mm, 120mm , k0 11.6mm ,s 240Mpak0材料相对强系数；s 材料屈服限（MPa） D管材外径（mm）t管材壁厚（mm） d管材内径（mm）弯曲半径（mm）)代入以上公式可得到下式： R120 3 ， k1.27540 81.46 ，404 324 W 32 400.746 ，xD40140 12由此可得 M k k0w1.46 11.6 0.746240 414.8N M14 R x4 3 x 所以弯曲力矩是 414.8 N M 。所以伺服电机的选取可以由以下这样做：初步设计弯管速度为 10 rmin ，所以有 P M 414.810 20.8kW60所以电机的效率为 P P工，41 2 34 5上式的数据12345 分别所代表的意思依次为链传动、涡轮传动、联轴器、齿轮、轴承 的传动效率。在这里取以上的各个部件的效率为1 0.96,2 0.9,3 0.99,4 0.97,5 0.98 所以电动机的功率为P 0.80.96 0.9 0.994 0.97 0.980.91KW3.2.3、电动机的选择1.一般的交流伺服电机主要有一下几部分组成，主要有不可以动的定子以及可以转动 的铁芯和电机本身所带的轴以及各种转换器和绕组组成。而且它通过转换绕组的相的方法 比较简单，能够通过方形的波纹的方式或者是正弦波纹的形式来转换相位的。而且此种电 机不需要维修再加上不会有电磁衰减的情形，所以它的工作效率一般来说比较高，工作的 环境要求的温度不高，声音也比较小，使用时间长而且使用比较广泛，因此需要采用交流 电的伺服电机。交流伺服电动机的优点：没有转换方向的构件以及电刷，所以运行平稳，从而在后期工作条件限制比较低。定子绕组散热比较方便。其运行的时候转动惯量比较小，很方便快捷。适应于高速大力矩工作状态 2.一般来说一个电动机所能容纳的电量是靠其在工作过程中产生热量的因素体现的，但是其产生热又是和它的运行状况密切相关的。通过查阅一些资料能够知道，此次选用的 交流电动机的型号是 Y90S-4。6113.2.4、电动机选择的相关计算由上面可得到电动机的功率 pm 1.1kw轴 I 的输入功率 p1 pm c 1.10.99 1.089kw轴 II 的输入功率 pp1 1 g 1.089 0.45 0.97 0.475kw轴 III 的输入功率p3 p2 2g 0.475 0.96 0.97 0.44232kw轴 IV 的输入功率 p4 p3 c g 0.442 0.97 0.97 0.416kw各个轴的输入转矩1T 9550 p1 9550 1.089 1400 7.428N Mn12T 9550 p2 9550 0.475 35 129.6N Mn23T 9550 p3 9550 0.442 11.8125 357.6N Mn34T 9550 p4 9550 0.416 1.75 2270N Mn4通过计算工作的时候，提供动力轴向外传递的转矩是 2270NM ，比弯曲材料时所需 要的扭矩 348.84NM ，可以达到所要求的效果。所以要选用 Y 系列（IP44）三项异步伺 服电动机，其电动机型号为 Y90s-43.2.5、蜗杆减速器的特点1.单级速比大 圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动的单级速比一般最大为 1/10 左右， 而速比 1/70-1/100 的祸轮蜗杆传动是容易制选的。由此可见此种减速器能够通过很小的 空间来达到比较大的速度传动比。2.运转口产生的噪音低、振动相对较小 ， 一般来说圆柱形齿轮以及圆锥形齿轮在 心合时，主要是依靠滚动来互相接触的，然而蜗轮却是靠滑动来互相接触的，因此产生噪 音和振动的因素少。为此，驱动电动扶梯、电梯、移动人行道以及近年来防止公害的机器， 都喜欢使用蜗轮蜗杆减速器。3.轴可以垂直布置而互不相交 蜗杆轴和蜗轮轴的布置，有时可做到既能节约原动机 和从动机的安装面积而又方便和合理。4.能够更好的避免回转 当其导程的角度比它的摩擦角度要小的时候，一般是不会 用此种减速器的，换句话说能够制造出能够自己锁定运动的设备也是可行的。93.2.6、蜗杆减速器的选择蜗杆减速器从市场上购买 VQZF30A-40-P056B5-B6-DZ，安装类型为支脚型，减速比为 40，输入轴配置：正交，轴径为 15mm。校核：当选择的轴的直径是 15mm 的时候，此时可12T以计算出最大的切应力max wtTD316 129.6(0.015)3195Mpa16一般选用轴的材质为 45 号钢，而max 由于轴 3 上的轴承要承受轴向和径向载荷，且要与输出轴 2 配合，故选用 UKB 球轴承，深沟型 日本由于选用的蜗杆减速器中装有轴承，故不用选取。3.2.7、一级减速器的选择选用厂家为江苏省的一种型号为 ZD10 的圆柱形带有齿轮副的减速器，它的具体参数 为 H=240mm L=325mm B=140mm高速轴直径 D=25mm低速轴直径 D1 =40mm校核：高速轴16T16 357.6 15.3Mpa 低速轴16T16 2270 180Mpa maxD30.0253maxD30.043所以满足条件减速机适用范围如下: 1、高速轴转速不大于 1500 转/秒；2、当运动轨迹为圆形的时候，此时齿轮传递的速度一般不会超过 20 米/秒；3、其一般适用的条件为零下 40 到正 45 度，当工作的环境比 0 度低的时候，在发动的时 候要先通过一定的方法使温度达到零度以上，而且此种减速机能够实现正向和反向两个方 向。3.2.8、一级减速箱的特点1、选用的齿轮是通过渗碳作用然后在经过淬火加热的具有很好的刚度以及强度的钢材制 成的，它的能够达到 HRC58-62，而且它的性能好实用性强；2、传动效率高，双级大于 93%；3、运转平稳，噪声低；4、易于拆检，易于安装。143.2.9、转动平台内用轴承的选择与计算依据它的工作时候的情况现适合采用两个角接触球轴承，其中它的径向载荷 Fr = 5500N， Fa =2700N，选择的轴承转动时候速度比较慢，装配轴承的地方它的直径能够在规 定的范围 70-90mm 中选用，而且在运动的时候有比较小的冲击作用，初步预计它的寿命L h =4000h。1.求比值Fa = 2700 =0.49Fr5500通过查表格可以知道，一般来说角接触球轴承的最大 e 值为 0.46，那么现在Fa e。Fr2.初步计算当量动载荷 P，根据公式得P= fd (X Fr +Y Fa ) 按照表， fd =1.0-1.2，取 fd =1.2按照表，X=0.56，Y 值需在已知型号和基本额定静载荷 C0 后才能求出。先暂选一近似 中间值，取 Y=1.5，则 P=1.2*（0.56*5500+1.5*2700）N=8556N3.由以上公式能够得出，球接触型轴承应该有的基本额定动载荷值14C=P 60nLh106=8556* 3 60*1250*5000 N=61699N 1064.按照轴承样本或者设计手册选择 C=70kN 的 7316C 轴承求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值。相对轴向载荷为 F0 =C0（1）2700 =0.07105，在表中介38000于 0.07-0.13 之间。对应的 e 值为 0.27-0.31，Y 值为 1.6-1.4。（2）用线性插值法求 Y 值。Y=1.4+ (1.6 1.4) * (0.13 0.07105) =1.597 0.13 0.07故（4）验算 7316C 轴承的寿命，根据式106 C 10661800 3Lh =h=4509.12h5000h60n P 60 *12508870.28 即高于预期计算寿命。因题中的轴径尺寸允许取为 70-90mm，故可以采用 7316C 轴承。3.2.10、滚子链传动的设计与计算链传动的优点：（1）一般来说在工作的时候不会产生具有弹性的移动的情况，具有比较均匀而且稳定的 传动比；（2）传动的效率比较高；（3）压轴力比较小；（4）传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；（5）可以在各种环境下工作。电动机通过带动蜗轮蜗杆减速器，接着通过链传动的方式把动力传递到一级减速箱， 其中额定功率 P=1.1KW,起到带动作用的链轮的转速 n1 =35r/min,其传动时候的齿轮比为 i=2.96，负载比较稳定，而且它的中心线是在相对水平面的位置放置的。1.选择链轮齿数选择比较小的链轮的齿数为 Z1 =13,链轮比较大的齿数为 Z2 =iZ1 =13*3=39 由于标准齿数只有 38 齿，故选用 Z2 =38。2.确定计算功率19齿数系数 Kz =1.22，那么可以得出功率为用的链轮的Pca = KAKz P3.选择链条型号和节距=1.0 1.22 1.1kW=1.342kW链条节距为 p=25.4mm。4.计算链节数和中心距5.初步确定中心距6. 初选中心距a0 =（20-50）p=（20-50）?25.4=500-1270mm取 a0 =505mm。相应的链长节数为2a0z2 z2z2 z1 pLP0 =2p22a0=2? 50513 3838 -13225.425.422505=66.06取链长节数 Lp =67。 通过表格可以知道它的中心距系数为f1 =0.24578，则链传动的最大中心距为amax = f1 p2Lp (z1 z2 )=518.15mm7.计算链速 v,确定润滑方式=0.2457825.4267-(13+38)mmv n1z1 p60 100035 13 25.4 =0.19m/s60 1000由 v=0.19m/s 和链号 16A-1，查图可知应采用滴油润滑。 8.计算压轴力 FP有效圆周力为： Fe =1000P/v=10001.1/0.19N=5789.47NF当链轮放置的位置是水平的时候此时他的压轴力系数 K =1.15,那么这个力为ppFP KFFe =1.155789.47N=6658N9.主要设计结论链条型号 16A-1；链条齿数 z1 13, z2 38；链节数 Lp =67，中心距 a 1024mm .3.2.11、轴的结构设计与计算校核1.拟定轴上零件的装配方案 装配方案已经在前面分析比较并确定，现选用的装配方案跟组员讨论并与老师联系确定1）以便达到设计中用到的角接触球轴承需要达到的位置方面的需求，需要有一个轴肩来完成，因此它的直径为 d1 =100mm；它的上部是用带有挡圈的轴端来确定位置的，参照 轴端的直径可以得到选择的挡圈的直 D=100mm，参战基孔制互相配合的基准，得出和选择 的轴承能够互相使用的轴的直径大小为 d2 =80mm，它的长短是 75mm。故轴的最顶端的直径d3 =70mm，长度 l3 =113mm。轴的下段部分要定位转动平台和一级减速箱跟转动平台的链接 部分，故暂时确定其长度为 l4 =187.66mm。2）初步选择滚动轴承。由于在受力的时候，直径方向和轴的竖直方向都是存在的，所以会采用角接触球轴承比较合适。参照工作要求，选取 0 基本游隙组、标准精度级的角 接触球轴承 7316C，其尺寸为 d D T =80mm170mm40mm. 上侧的轴承应该选用轴肩和带有端盖的轴承的盖来确定位置，下侧选用套筒来定位。为了 可靠地定位下端轴承，故设计套筒的尺寸为 26.35mm。3）轴承端盖的总宽度为 24.32mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。在此选取外 侧的面和轴肩之间的距离是 40mm。3.轴上零件的周向定位 一般来说能够弯曲作用的轮和实验工作台的大体上定位的基准是靠平键互相配合来完成的。通过查表可以得到平键的横截面积为 b*h=20mm*8mm，其中它的键槽是通过铣刀 来一步一步完成的，选取的键槽参数为 50mm，同时为了确保角接触球轴承能够和轴在配合的时候具有良好的对中性，故选择轴承与轴的配合为 H 7 ；在此选择轴的直径方向的长n6短大小的公差为 m6。 4.确定轴上圆角和倒角尺寸5.通过弯曲的时候扭力来校核轴的强度 一般来说除了轴上受到最大的弯曲时候的扭矩或者是截面的力需要校核以外，其他M 2 (T )213地方的不需要校核。根据参照公式和表格上的数值，加上轴在单方向旋转的时候，它的扭 转的剪切应力应该是互相循环的脉动变应力，取=0.6，此时可以得出轴应力为：ca =W2709382 (0.6 960000)20.1703MPa=18.6MPa通过查表得 -1 =60MPa。 因此ca -1 ,故安全。3.3 随动模夹紧装置部分随动模是保证管子的进给方向，以及对管子进行夹紧的装置，在弯管机中起着不可代 替的作用。随动模夹紧装置可以分为几个部分，分别为液压缸,轨道以及随动模，当然还 有一个中间的缓冲装置。43.3.1、液压的优点在整个装置中选取液压系统的方式来提供驱动力是因为此种方式有很多其他方式不 具备的优点，如下：1、此种系统能够比较方面简单的来选取以及选择需要的配件。2、液压传动具有质量小、占用空间小、工作的时候运行比较迅速。3、可以实现的功能操作比较多，使用简单4、可自动实现过载保护。5、使用寿命长。6、很容易实现直线运动73.3.2、随动模部分随动模要有一个跟管子相匹配的凹槽，由于加工的管子直径为 40，所以凹槽的直径 也为 40.在选择一个与之匹配的直线导轨就可以了。3.4 进给部分的总体设计与计算3.4.1 进给设计方案弯管机的进给为工作台夹紧管，然后向工作部分进行送料完成弯管整个过程，这就要 求工作台进给部分在进给时需要稳定平稳，进给速度要小，弯管的效果才好，设定方案为 电机驱动工作台滑动，工作台的下方安装滑轨，选用滚珠滑轨，其具有比较高的精度，以 及工作的时候受到的摩擦力比较小小，运行相对比较平稳。电机通过减速箱减速后，力矩 作用在齿轮上，总工作台上按有齿条，齿轮与齿条啮合，实现工作台进给部分的推进。夹 紧部采用三爪卡盘夹紧，三爪卡盘固定在工作台的进给部分，中间为通孔，管由三爪卡盘 的尾部进行安装夹紧。此为进给方案的整体设计3.4.2、电机的选择选用伺服电机TKM系列电动机使用方面、运行平稳，是现今普遍选用的方式。3.4.3、滚珠丝杠的选择顾名思义通过许多滚珠互相滚动的方式运动从而能够带动其他部品运动的方式就是 所谓的滚珠丝杠传动系统。按照它传动时候的工作形式可以把它分为两种即可以满足直线 和反向运动的方式互相转换。滚珠丝杠的具有以下优点：（1）运动平稳（2）传动效率高（3）高精度（4）同步性好（5）高耐用性（6）高可靠性第四章液压系统的设计以及相关计算4.1液压系统的设计计算液压传动系统的设计计算步骤有： 1、明确设计要求，分析工况；2、拟定液压系统原理图；3、计算和选择液压元件；4、绘制工作图，编写技术文件。 通常情况下现实操作中，操作顺序以及方法是一成不变的。对于简单的系统，常将一些步 骤省略或合并。相对比较复杂的时候，每个操作可以互相重合以及有交集，通过互补以及 不断的修改才能有了更好的结果。4.1.1、明确设计要求，分析工况通常来说系统的参数确定对整个过程来说是相当必不可少的，通过了解它工作情况， 此过程是为了查出整个系统中的各个配件在使用的时候承载力以及它的运动速度呈现的 走向，这是满足主机规定的动作要求和承载能力所必须的具备的。要想了解在工作时候的 状况需要知道：a.主机使用的时候的作用以及它组成其所必不可少的结构和他整体方面的设计思路 通常情况下系统的主机是和系统密不可分的，所以要想知道整体的设计思路就要首先对 主机有了更好的了解。15要想知道有关主机的一些情况如下：1）主机使用的时候的作用以及它组成其所必不可少的结构和他整体方面的设计思路， 而且主机的设计对整体结构的性能有很大的制约作用。292）主机工作过程也是有要求的。3）作业环境与条件等。 b. 速度分析以及速度图一般情况下速度图是通过速度和时间（vt）的关系来体现的，有时候速度位移（vl）的关系也是可以体现的 图 1（a）是动作循环图；图 1（b）是对应的速度图。c.对其进行负载分析 一般情况下速度图是通过负载和时间（Ft）的关系来体现的，有时候速度位移 Fl）的关系也是可以体现的。 d.液压缸在不同工作状态下的负载分析（1）启动阶段启动的时候负载 F 是由两个方面组成的其中 fts 静摩擦力 ， fs 工作面的摩擦系数，FG 重力的水平分力（当工作部件水平放置时，则该力为零）（2）加速阶段fd 动摩擦系数（3）恒速阶段该阶段负载由下式决定（4）制动阶段 该阶段负载由下式决定因制动时是减速，因此惯性力 Fm 为负值。4.1.2、确定液压系统的主要参数通常情况下当选择靠液体的压力来提供动力的器件的一些外形参数的时候，通常是首 先要确定好其工作的时候能够提供的压力大小。2一般情况下工作的时候提供的压力越小， 那么它所占用的空间就会越大，那么其所需要提供的液体的流量和它的外形大小也就相应 的会比较大，此时其所能达到的精密度以及寿命就会相应的比较低。13压力选得愈高， 结果则相反。所以由此看来具有执行能力的器件在工作的时候提供的压力选择的情况会对 整个系统的外形大小、占用空间大小以及花费多少以及整个系统的稳定性有着非常重要的影响。通常可以参考表 3 选择，表 4 也是可以参考的。这里可根据表 4 进行选 取，选为 12MPa。表 4.1.2 不同负载条件下的工作压力负载 F/ N50000液压缸工作压力 MPa0.811.522.53344557表 4.1.2常用液压设备工作压力设备类型机床农业机械 小型工程 机械液压机 挖掘机 重型机械 启重机械磨床车、铣、刨床组合机床拉床、龙门刨床工作压力 / MPa082243510101520324.1.3、液压执行元件的工况图通常来说靠液体压力来提供动力的系统在工作状态的时候的图形的情况确定是在系 统具有执行能力元件的一些数据选取完以后再选取的，依据此次设计的目的，可以求出在 不一样的工作状态下所能提供的液体的流动量大小以及提供的压力的大小和能够提供的 功率值的。能反映工作状态的图形可以得出整个系统完成全部操作时以上三个数据的改变 情形。一般系统含有许多具有执行能力的器件的时候，它的工作状态图就是靠这些器件相 叠加来组成的。图 4.1.3 工况图其中 Tmax 在以上已经求出。上图能够比较明显的反映的靠液体压力来提供动力的液压 泵和一些其他器件的工作情况，所以它是一些元器件选取以及是否选择合理性分析的一个 重要参考。4.1.4 液压缸的计算和选择一般来说液压缸是在系统完成工作状况分析，绘制了负载的工作状态图，以及去订好 了工作时候所能提供的压力结束之后完成的：现在首先参照工作时候的性能来确定其整个 外形的构造，接着参照其一些工作时的一些参数来选取它的一些常用的数据寸，然后完成 一系列的校核与测试，最终来完成整个液压缸的整体设计。（1）液压缸主要尺寸的确定1）缸筒液压缸的内侧直径 D 一般来说参照其所能承载的能力以及所能提供的压 力。或运动速度和输入流量，按本章有关算式确定后，再从 GB/T 2348-2001 标准中选取 相近尺寸加以圆整。2）其结构所需要的活塞杆的直径 d 通常情况下是根据其在使用过程中受到力之后 的情况来确定，通过表 5-2 可知。对单杆活塞缸，d 值也可由 D 和v 来决定，按 GB/T234 8-2001 标准进行调整。标准 JB/T 7939-1999 要求具有一个活塞杆的液压缸的两个腔的面 积之比的标准系列。表 4.1.4受力情况被拉伸压缩的时候，其压力 p1 /MPap1 55 p1 7活塞杆直径 d（0.3-0.5）D(0.5-0.55)D(0.6-0.7)D0.7D通过查询一些经查阅资料能够知道，液压系统所能承载的最大负载约为 3000N 时，宜 取 p1 =1MPa.考虑到靠液压缸提供动力来驱动的元件要保证速度相同，此时液压缸采用具有 一个活塞杆的单杆式的活塞杆，其中直径 d 与缸筒直径 D 要满足 d=0.707D 的关系。3）缸筒的长度是通过其在工作的时候能够达到的最大的距离来确定的。4）液压缸的稳定性计算 此时要求只需要确定一下整个液压缸的稳定性。当活塞杆的轴的方向受到很大的力的时候，此时能够允许的力 F 不可以比它平稳的状态下提供的临界的力 Fmax ，避免产生竖直 方向上发生弯曲的情况，如果不遵守就会对液压缸的正常使用产生误差。其中活塞杆工作时的稳定性检验是通过下面的公式来检验的。F Fmaxn安全式中 n安全 为安全系数，一般取 n安全 =2-4（在这里暂取为 3）12当活塞杆的细长比为 l rx时， Fmax2 EJ2，l 2当活塞杆的细长比 l rx时， FmaxfA1a l 122 rx 式中 l 为安装长度，其值与安装方式有关，在液压传动课本可知，当支撑方式为一端1自由，一端固定时，2 =4。 rx 是活塞表面容许的可以实现回转的最小半径此时选取为 201mm，是柔性系数，又表 3 查出。E 是活塞杆容许的弹性模量，数值是 2.06 1011N / m2 ，J 代表活塞杆横截面的惯性力矩，A 代表活塞杆的横截面积，f 是通过材料自身的一些性能 来确定的，为系数，由表 3 可得。材料f108 N / m21铸铁5.61/
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