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毕业设计任务书 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 （ 机电方向 ） 设 计 题 目 智能液压实验台设计 学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 教研室主任 发任务书日期 2017 年 02 月 20 日 本实验台可进行的实验有： 1）压力形成； 2）液压泵性能实验； 3）溢流阀静动态。 性能实验； 4）节流调速回路性能实验； 5）比例阀性能实验；泵压力为中压 论文 )的内容和要求 (包括技术要求、图表要求以及工作要求等 )： 1） 集资料，编写开题报告； 2） 定设计方案； 3） 4） 统主电路图控制电路图 子接线图 5） 架结构设计 6) 编写设计说明书 1） 000 字、论文摘要 250 字（中、英文），译文 3000 字； 2） 张以上 3） 张以上 4） 控柜，图纸折合 张以上 5） 计说明书各一本（计算机打印） 1） 2） 3） 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 第十三周 第十四周 第十五周 第十 六 周 毕业实习，查阅资料 熟悉课题，撰写开题报告 拟定方案 液压系统原理图设计 液压系统原理图设计 结构总成 结构总成 电气控制系统设计 电控柜设计 子接线图 零件设计 零件设计 编制实验系统指导书 编写设计说明书 完善设计 说明 准备毕业答辩 教研室审查意见： 同意 室主任 年 月 日 院部审查意见： 教学院长 年 月 日 of of I. is It is a in a in to In to of a 2 4 in a of or of is to of in we a of LC on of be by F N A. In a of is as 1, a at 2 be at to a0 of of At we as in . In of we as 1 1 1 5/2), 2 3/2), 1 (3/2), 1 3/2), 1 1 B. is as to of to to in of in in F N . ) a be by a of be by a At of be by At of be to of At we as in . In of we is as 1 1 1 4/2), 1 1 4 1 1 be by be 04/2) in at to V7 is to is to be V4 to . to by V7 is no In or B. is as to of to to in of in in F A. of B. of be as in , of of it 2002). of (2008). as 1 1 1 ), 2 24v a of 2 of as in . of 0, 1 in 1 Y1 of to 0, of to 2, 2 in 2 Y2 of to to a 3 in 1 in 1 Y1 of to of to 2, 2 in 2 Y2 of to 3 is in 1 a As 3 in 3 to D. is as to of to to in of to on on to be in in of in of V. In to to to In of 2007). In by of of In of In of 1 33002 ( 2 172008( ( 3 007 ( 博世力士乐的液压与气动实验平台和仿真软件 ,促进和便利的力士乐液压和气动实验平台被 3 显示示例和实验平台的良好的教学效果是总结。关键词 件 ;实验教 学 ;应用程序。 介绍 液压和气动是必要的教训为所有学生学习电气和机械工程、自动控制工程。它是一门实践性很强的科学课程 ;有效的实验室设备可以大大提高教学效果。我们学校只有一个旧的实验平台 ,泄露严重 ,可以做一些演示实验。学生学习了液压和气动主要通过老师解释 ,在教室里看到图 ,由于缺乏实验设备学习效果较差。为了提高高职院校的教学水平 ,我们学校买了液压和气动实验平台在德国力士乐公司使用专项资金 ,建立液压和气动培训中心几年前。有 12 个24 气动液压实验平台和实验平台培训中心。每个实验平台配备各种液压或气动组件 ,软管和快速改变连接器使安装和固定组件很容易和密封很好。每个实验平台还配备了电脑 ,电子元件 ,压和气动仿真软件 ,可以设计电动、气动和液压回路符合行业标准 ,软件还可以检查电路 ,进行准确的模拟。学生可以充分发挥想象力 ,利用计算机软件设计的液压、气动、电气、然后安装和测试实验平台的电路。我们已经开发出大量的液压、气动、电气和制系统依赖于实验平台和编译为学生培训手册 ,推进和便利的力士乐液压和气动实验平台将显示下面的三个例子。二世。力士乐气动实验平台在实验教学中的应用 a 应用中 ,一些压力控制系统需要选择高、低压力 ,这种控制系统原理如下 :按下按钮 压 到达终端 气缸将访问系统的压力 ,达到系统压力后 ,气缸的回报 ,当到达气缸初始位置将切换到自动按行程开关 过该系统的设计和应用学生可以进一步掌握气动转换 ,气缸往复运动 ,气动压力阀、方向阀 ,提高设计能力的气动控制系统。首先我们使用仿真软件设计气动控制电路 ,如图 1 所示。在设计过程中 ,气动回路检查、参数设置 ,和运动模拟将完成 ,那么我们可以安装和调整气动系统在博世力士乐气动实验平台。气动系统所需的组件如下 :压缩空调 ,1 双作用油缸 ,1 中风阀 ,1 双气体控制方向阀 (5/2),2 方向手动阀门弹簧返回 (3/2),1 双气体控制方向阀 (3/2),1 个气体控制方向阀(3/2),1 梭阀 ,减压阀 , 压力。实验过程如下 :学生应该仔细阅读实验规范 ,根据实验的要求 ,利用计算机软件设计和绘制气动回路 ,然后模拟气动回路。根据气动回路设计的电脑 ,学生可以选择实验组件 ,熟悉所选组件的工作原理和使用方法。学生实验和调试电路安装在气动实验平台。学生分析实验数据并完成实验报告。学生应该从实验平 台和删除组件放到的地方。 三世。博世力士乐液压实验平台在实验教学中的应用 a 弯管机液压回路 管机 (图2)采用液压转换电路快速喂食 /工作。快速进给速度可以调节节流阀 ;液压缸的工作进给速度可以调节流量阀。在返回液压缸速度相同的流量控制阀也可以调整。在第二阶段 ,液压缸实现快速返回运动没有节流控制。通过该系统的设计和应用学生可以熟悉液压整流桥电路 ,可以画出液压回路 ,学会安装液压系统 ,可以计算液压缸的运动时间和调整喂食 /工作速度快。首先我们使用仿真软件设计液压控制回路 ,如图 3所示。在设计的过程中 ,液压系 统检查 ,参数设置 ,模拟运动将完成 ,然后我们可以安装和调整液压系统在博世力士乐液压实验平台。液压系统所需的组件如下 :液压油源 ,1双作用液压缸 ,1中风阀 ,1手动换向阀弹簧返回 (4/2),1 调速阀 ,节流阀 ,4单行的阀门、压力表 1秒表 ,1。当液压系统装配、液压系统压力将调整安全阀将会转移到 60 条。当方向手动阀 (4/2)加油孔连接 ,液压缸快速伸出 ,油缸使快速向前移动时 ,压力油在系统将流经阀 1 后流到阀 1 时 ,将流阀 1 为 1 口大 ,阻力较小 ,通过多数石油流油缸的压力 ,实现快速运动。当活塞杆 前端块按中风阀轮 ,石油流经节流阀被切断 ,液压缸活塞杆转换工作喂养 ,将由 1 压缸返回时 ,速度将流经油阀 1 嘴对嘴的 a 液压油将通过阀流回油箱 1 整流桥电路 ,石油总流入的速度控制阀从 b 学生应该仔细阅读实验规范 ,根据实验的要求 ,利用计算机软件设计和绘制液压回路 ,然后模拟液压回路。根据液压回路设计的电脑 ,学生可以选择实验组件 ,熟悉所选组件的工作原理和使用方法。学生实验和调试电路安装在液压 实验平台。学生分析实验数据并完成实验报告。学生应该从实验平台和删除组件放到的地方。通过设计液压系统 ,学生可以了解应用液压技术在机械和电气设备 ,和掌握液压系统的设计方法。 气动控制系统的设计和应用测试系统的沙发设计为生活服务的成品沙发将测试如图 4 所示 ,装置的工作要求是 :当开关打开 (连续循环 )双作用油缸的活塞杆伸出 ,在达到前面终端将自动返回。这个循环重复 ,直到开关关闭 (L。 002)。附加要求 :按下另一个按钮 ,气缸的活塞杆伸出并返回一次 (单个循环 )(硕士 008)。 运行模拟软件 ,从元素调用相关的电气和气动元件车库 ,所需的组件如下 :1双作用气缸与磁传感器 ,1个单向节流阀 ,1脉冲电磁换向阀 (5/2),2磁行程开关 ,24 一组电线 ,2 组继电器单元。气动和电动控制电路如图 5所示。 b 按钮 ,继电器 闭电路 ,因此接触 闭 ,电磁线圈 1日元关闭 ,双电动控制换向阀触发 (左允许 ),双作用气缸的活塞杆开始前进。松开按钮 作用气缸的活塞杆将提前结束 ,触发行程开关 电器 路关闭 ,因此接触 闭 ,电磁线圈 1 双电动控制换向 阀切换 (右允许 )双作用气缸的活塞杆开始返回。活塞杆回到最后 ,系统回到初始状态 ,气缸完成一个工作循环。 续循环控制电路 :当开关打开 ,联系人的关闭 ,保持关闭状态 ,继电器 因此接触 闭 ,电磁线圈 1 日元关闭 ,双电动控制换向阀触发 (左允许 ),双作用气缸的活塞杆开始前进。当双动气缸的活塞杆提前结束并触发行程开关 电器 路关闭 ,因此接触 闭 ,电磁线圈 1 闭 ,双电动控制换向阀切换 (右允许 )双作用气缸的活塞杆开始返回。因为开关 于关闭状态的活塞杆回到结束 ,再 次引发行程开关 缸开始一个新的周期。只要 定在关闭状态 ,油缸活塞杆将连续圆周运动。只有 掉开关 ,气缸将停止连续圆周运动和回到初始状态。 c 学生应该仔细阅读实验规范 ,根据实验的要求 ,利用计算机软件设计和绘制电气和气动回路 ,然后模拟电路。根据电气和气动回路设计的电脑 ,学生可以选择实验组件 ,熟悉所选组件的工作原理和使用方法。根据安装位置图气动元件安装在实验基础板、电器元件安装在架子上。根据图表 ,气动元件将与塑料软管连接在一起并与电线连接附件和电子组件。学生在气动检查和调试实验电路实 验平台。 学生分析实验数据并完成实验报告。学生应该从实验平台和删除组件放到的地方。通过实验 ,学生可以理解的应用在电气动控制系统继电器和传感器技术 ,并掌握分析和电气动系统的设计方法。 效应和经验 在过去的实验教学 ,学生被动地根据实验教学进行定期验证实验。现在根据实验任务 使用力士乐实验平台和仿真软件 ,学生可以独立完成流程设计、图纸 ,装配选项 ,他们的主动性大大提高。在实验的过程中 ,学生可以提出自己的设计方案 ,并立即可以使用实验平台和仿真软件测试设计 (隋 007)。此外 ,通过比较几种设计方案 ,他们 可以选择最优解 ,因此他们的创造力和相互合作的团队精神培养。使用力士乐实验平台和仿真软件 提高实验教学的效率 ,提高学生的能力 ,学生掌握了先进的设计理念。在使用新设备的过程 ,教师也改善了他们的专业素质 ,掌握当前液压和气动技术和最新的软件。此外 ,设备和软件的介绍也提高教师的科研能力和工作效率。 毕业设计开题报告 课 题 名 称： 智能液压实验台设计 学 生 姓 名： 学 号 ： 指 导 教 师： 所在 院 (系 )部 ： 机 械 工 程 学 院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化（流体传动与控制） 2017 年 3 月 13 日 说 明 1根据南京工程学院 毕业设计 (论文 )工作管理规定 ，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。 2 开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于 2000 字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5开题报告检查原则上在第 2 4 周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。 毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 学 号 专 业 指导教师 职 称 所在院 (系 ) 机械工程学院 课题来源 企、事业单位委托课题 课题类型 毕业设计 课题名称 智能液压实验台设计 毕业设计的 内容和意义 课题背景： 1795 年，英国人约瑟夫发明了世界上第一台水压机，标志着液压传动技术应用的开始 。 受到当时制造工艺限制，其发展缓慢，直到上世纪二三十年代，才开始制造液压元件并在机床上首次应用。本世纪 60 年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。如今液压传动技术正向着高速高效、低噪音低消耗、机电液一体化方向发展，是自动化技术的重要组成部分。液压传动技术与电子机械技术紧密结合，对加快我国自动化技术的发展速度，抢占技术制高点乃至整个现代工业的发展都有重大意义。 课题内容： 智能液压实验台是在传统液压传动综合教学实验装置基础上，增加了智能化测试与分析手段，流量、压力及转速等参数均采用传感器测量，通过数据采集卡和计算机连接，实现计算机智能数据采集、分析、处理、即时显示、曲线自动生成等功能。是跟踪现代化液压工业发展，实现机电一体化教学的新型液压传动与控制综合实验台（中低压系统）。 课题意义： “液压与气压传动”是 本科 工科院校机械类专业的一门 非常 重要的基础课程 ， 其具有很强的实践性 ，液压实验是该课程理论教学的重要环节和必要补充，液压实验台 的出现 ， 让学生能够通过实验教学，亲身接宋体五号，以下四行同 触液压元件和液压系统，通过自己动手搭建液压油路，亲自检测液压传动过程中的参数，全身心感受液压传动的特点。液压实验台也正使得教学理论与实践紧密结合 。为了适应 当今 科技 快速 发展 ， 满足现代化液压教学要求，本文 设计 了一种 通过 计算机控制的 智能 液压实验台， 提出 了液压实验台的系统总体方案，并将计算机仿真、界面设计等应用于该实验台，使得该液压实验台在实验教学中有了更大的发展前景。 液压传动是一门实践性很强的课程，学生普遍 感觉 在学习中 缺乏具体的参照 ，针对这门课 抽象 的特点，理论教学必须要 用 做实验来弥 补，实践出真知，实践是对理论教学的一种完善。通过实验教学对学生所学的液压原理进行验证，了解液压工作过程及其液压元件的具体构造、结构特点等，验证液压回路的功能和回路构成及特点；用理论指导实验，增加原有结论的深度和广度。 现在工科学校的一般液压实验教学还不完善，实验设备还比较简陋，功能不全，效果不明显，教学方法落后跟不上时代的发展的需要。现在学校进行的液压实验一般分为两大类，一类是特性实验，其主要目的是为了让学生了解典型元件的内部结构并验证工作原理；另一类是回路组装实验，其目的在于培养学生读图识图组装调试等综合 能力。而液压实验台综合了这两个方面的因素，是很好的液压实验教学平台，可以通过这个教学平台很好解决理论与实践脱离不能有机结合的弊端，学生可以通过实际操作，实际观察和感受液压工作过程，既可以观察到液压元件的动作，还可观察得到整个液压系统的或一个部分液压系统的工作状况。根据液压教学工作者的体会，设计一种计算机控制、具有计算机仿真的、机电一体化的教学实验台 尤为 必要。让学生自主搭建回路、观察元器件内部结构，并对实验过程进行动态跟踪显示，对实验结果自动进行分析处理，提高实验精度，了解液压元件的特性，使学生能正确设计液压 系统，增加学生的感性认识，将抽象的理论技术转变为形象的实验现象，调动学生的学习兴趣，体会液压技术的神奇，提高教学的实效性和实践性。 文献综述 研究现状 及发展趋势 ： 传统液压实验台基本都由传感器和仪表等组成，以秦川机床厂的列实验台为例，液压系统介质的几个物理量如压力、流量的测量都是采用机械式的装置进行测量：系统液压油压力采用机械结构的油压表来测量；流量则用齿轮式结构流量计来进行测量。在实验过程中，主要由仪表和实验人员记录数据，然后操作者根据实验采集的数据进行分析处理，得到设备的性能。这种方法需要操作者熟练的技能，且劳动强度大，自动化程度不高、功能单一、实验精度不高；由于元件不透明，无法让学生直观感受液压元件的内部结构和油液流动的过程，增大了学生学习这门课 程的难度。最主要的是这种实验台是以演示和验证为主，每个设备制定的实验都是固定的，具有很大的局限性。 4 现代液压技术的发展和现代教学要求为液压实验台的发展提供了发展动力和发展空间。现在高校用的比较多的是以下几种： 透明式。这种实验台的油液调制成特殊颜色，油管采用透明塑料管，阀体采用透明玻璃件。最大的好处是学生可以清楚地观察到元器件内部结构和油液流动情况，大大提高了直观性。缺点是采用塑料油管，压力较低，阀体是玻璃构件不已维护。 快速插接式。这种实验台具有灵活的快接接头，阀体采用可 靠的卡扣式安装在实验台上，所配备的元件均为工业元件，插装方便，不易泄漏，实验台有模块化的特点。各个液压元件与相应连接的电气线路可组成电液控制系统，还能扩充为 制、单片机控制、计算机控制的综合性实验装置。 带计算机技术的复合型实验台。计算机技术的应用，使得试验台在测试数据方面具有优势：（ 1）计算机测试方面：数据采集卡和传感器的使用使得测试数据进入计算机并输出相应曲线，改变了以往要人工测试时间位移流量等物理量并记录数据最后描点作图的实验流程，计算机减少了实验误差，提高了特性试验的自动化程度。（ 2）仿真建模方面：通过仿真软件建模，进行初期设计，激发学生的创造性。（ 3）远 程教育：计算机的各种语言可构建虚拟实验环境，并通过网络实现远程教育。 5 当前教学需要和现行科学技术的更新决定着实验台的发展趋势分为模块化、智能化、虚拟仪器化这几个大方向。工业控制计算机的运用变得越来越普遍，因为工业控制计算机上可承载组态软件，用户自己研发的软件及其其他软件，利用仿真软件绘制动画，组态软件的加入使得静态画面随着实验对象产生动态效果。 9 参考文献： 1成大先 .机械设计图册 化学工业出版社 2000 2雷天觉 .新编液压工程手册 北京理工大学出版社 1998 3王文斌 .机械设计手册（ 4 卷）机械工业出版社 2004 4汪业常 . 浅谈液压实训台的开发与液压实践教学 芜湖职业技术学院报 5李斌 . 电气控制综合实验台的设计 机械工业 与自动化 2007 6贾铭新 .液压传动与控制 第二版 国防工业出版社 2001 7吴永明，陈建华 .计算机辅助设计基础 高等教育出版社 2000 8黄宋魏 . 电气控制与 用技术 第五版 高等教育出版社 2007 9王志峰 .交流液压实验台的研制与实践 燕山大学 10贤焱 .液压传动与控制 重庆大学出版社 1993 研究内容 智能 液压实验台是在传统 液压传动综合教学实验装置基础上 ， 增加了智能化测试与分析手段，流量、压力及转速等参数均采用传感器测量，通过数据采集卡和计算机连接，实现计算机智能数据采集、分析、处理、即时显示、曲线自动生成等功能。是跟踪现代化液压工业发展，实现机电一体化教学的新型液压传动与控制综合实验台 （中低压系统） 。 学生需要在设计的实验台中完成： 研究计划 第一周：毕业实习，查阅资料 第 二 周：熟悉课题，撰写开题报告 第 三 周：拟定方案 第四周： 液压系统原理图设计 第五周： 液压系统原理图设计 第六周： 结构总成 第 七 周：结构总成 第 八 周： 电气控制系统设计 第 九 周：电气控制系统设计 第 十 周：电控柜设计 第 十一 周： 子接线图 第 十二 周：零件设计 第 十三 周：编制实验系统指导书 第 十四 周：编写设计说明书 第 十五 周：完善设计说明 第 十六 周：准备毕业答 辩 特色与创新 在液压实验台中加入流量计、压力计以及位移传感器，以在实验中实时获取液流的流量、压力以及液压对顶缸的杆伸出位移数据，参数曲线在计算机界面上清楚地呈现，为了可以实现液压执行元件运动的变调速功能，特在系统中新加入比例阀。开放式的教学平台，让学生可以发挥想象，自己搭建油路，模拟液压系统运行，记录参数。 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 院部意见 主任签名： 年 月 日 教学院长签名： 年 月 日 机械工程学院毕业设计材料清单 专业 ： 机械设计制造及其自动化（ 流体传动与控制 ） 学 生 学号 题目 ： 智能液压实验台 序号 毕业设计清单 份数 备 注 1 毕业设计任务书 1份 2 毕业设计开题报告 1份 3 外文翻译 1份 4 毕业设计说明书 (论文 ) 1本 5 毕业设计其它 成果 (1) 液压系统原理 图 1张 (2) 结构总成图 1张 (3) 控制 电路图 1张 (4) 集成块 1张 (5) 电控柜 1张 (6) 液压油箱图 1张 填表人： 验收人： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 毕 业 设计说明书（论文）中文摘要 如今 ，机械行业正朝着全方位、多领域、多分支的方向发展。液压技术和其他技术相比，有着缓冲性能好、工作稳定性高、易于实现过载保护等显著优点，在机械行业中发挥的作用日益重要。 液压技术给机械行业提供新的手段，同时机械行业的进步也逐步推动液压技术的进步，这是两者相辅相成的结果。但液压技术的发展离不开学生这些新生力量，只有学生学的好，才有更多的科研人员参与液压研发。所以更好的改善液压教学，在促进液压技术进步中起着格外重要的作用。针对这种实际需要，本论文设计了 压 实验台。它综合了传统液压实验台和新型液压实验台的特性，同时也有着成本低、质量优、易维护的优点。 本 论文 根据 目前的需求 和功能研究的基础上，分析了 传统液压实验台的利弊，制定了液 压试验台的设计方案； 对 主要液压元件 进行了初步的筛选 ；对整个液压系统和电气控制系统进行了设计。 最后， 完成了对总装图的三维图、二维零件图等的设计 。 关键词： 实验台；液压； 集成块 ； 泵站 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 毕业设计说明书（论文）外文摘要 an in of of of is of of be to an in of In of is in It of of to on of of of of to At of D D of is 京工程学院毕业设计说明书（论文） 目 录 前 言 . 1 第一章 绪 论 . 2 题背景及目的 . 2 究状况 . 2 展趋势 . 4 第 二 章 液压系统 总体方案设计 . 5 计要求 . 5 定基本方案 . 5 定 调速 方案 . 5 定压力控制方案 . 6 定顺序动作方案 . 6 择液压动力源 . 6 压实验台系统原理图 . 7 选系统压力工作 . 9 算液压缸的主要结构尺寸 . 10 第 三 章 液压元件的 设计与 选用 . 12 压泵的选型与安装 . 13 压泵压力工作的确定 . 13 压泵流量的确定 . 13 压泵的安装方式 . 13 动机功率的确定 . 15 压阀的选型与安装 . 15 压油缸的选型 . 18 压油管的选型 . 18 压油箱的设计 . 19 压油箱由效容积的确定 . 19 压油箱的散热计算 . 19 压油箱的容量计算 . 20 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 压油箱的结构设计 . 20 压泵站 . 22 压泵站的组成 . 22 压泵站的选择 . 23 压集成块 . 23 体的结构 . 23 成块结构尺寸的确定 . 24 成块的加工 . 24 第 四 章 电气控制系统设计 . 25 路设计基本原理 . 26 电路的设计 . 26 制电路的设计 . 26 制原 理图 . 26 器件的选择 . 27 路器的选择 . 27 断器的选择 . 27 继电器的选择 . 27 间继电器选择 . 27 流接触器的选择 . 27 能转换开关的选择 . 28 钮的选择 . 28 制柜结构设计 . 28 参考文献 . 29 致谢 . 31 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前 言 在保留传统液压实验台的优点的基础上，创新的赋予其智能化、信息化、虚拟化和模块化的特性，整套设备能大大缓解目前高校实验室中设施老旧和缺失的情况。与此同时该设备在整个液压课程教学中将发挥极大的作用，是学生学习液压课程中的不可或缺的重要组成部分。此论文重点论述了 过多个角度分析该实验台与其它传统实验台的异同，突出它的智能特性，其最突出的优点为：学生能够根据自己的想法，制定独特的液压系 统，可以在实验台上做多种实验，且实验所需元件可由学生自行选型、搭接；同时，由于设计时特意为该实验台加入了若干传感器（位移、流量、压力），实验数据可被传至计算机中进行数据处理分析，从而获得精确的实验结果并且能自动绘制出图线，让学生对实验中产生的各种参数一目了然。论文围绕实验台的系统原理以及总成结构展开，然后辅以电气控制系统的设计。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第一章 绪 论 题背景及目的 如今，机械行业正朝着全方位、多领域、多分支的方向发展。液压技术和其他技术相比，有着缓冲性能好、工作稳定性高、易于实现过载保护等显著优点，在机械行业中发挥的作用日益重要。 液压技术给机械行业提供新的手段，同时机械行业的进步也逐步推动液压技术的进步，这是两者相辅相成的结果。有句俗话说的好，“教育是国家的灵魂”，先进技术的发明单单依靠现有的人力和资金是难以实现的，只有国家培养出来新生力量的质量不断提高，教育兴国的目的才能实现。液压元件与系统系列课程，是中国高校广大大学生学习液压科目的必修课程，因为本人也是该专业 的，所以我认识到，由于该课程本身具有抽象性，学生仅仅对着课本学习很难会有显著的效果。所以帮助学生们更好的理解液压系统的具体工作情况，将大大减少学生们学习这门课程的难度。目前国内的大多数高校，普遍存在着实验室中液压设备老旧、功能少、故障率高的现状。有的实验台功能单一，只能进行其中一种或两种实验，实用性不高；也有的缺少数据采集部分，由于缺乏图表、图像信息，单单做个实验满足不了学习的需求。针对这一种请况，本论文设计出的这种新型液压试验台较好的弥补了上述传统液压实验台的缺憾。从某些方面来看该液压实验台代表着当前国内 新型液压实验台的较高水平。 究状况 传统的液压实验台一般都没有测控装置，也就是说，除了基本的泵站和液压元件以外，最多加入了一些传敢器和仪表，因此，学生做实验只能用纸和笔手动记录实验数据，并且油路换向也只能依靠手动，字动化较低。所以这种方式不置可否存在着不稳定因素，最重要的，实验的精度一般很低。不过这类实验台一般只是以演示给学生看为主要目的，最多验证验证一些重要的实验结论。为了满足市场需要，现在的液压实验台主要分为一下几种： 第一种是透明式。由于液压系统需要有介质也就是液压油才能正常运作，而液压油在封 闭的液压元件中是无法从外界观察的，所以不透明的液压元件增加了学生在做液压实验时理解的难度，市面上就出现了透明的液压元件。其壳南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 体材料一般采用透明玻璃，管子也是采用的透明塑料管，而液压油一般被调制成被区分开来的颜色。这样做的好处显而易见，学生可以对油液的流向和流速亲眼可见，好理解的同时还能结合课本上所学内容加深映像，比较好的能满足当前大学教育的要求，所以深受一般高校广泛认可。 第二种是快插式。这种设计一般被广泛运用在目前高校的液压实验台设备中。所谓快插，就是在实验台中运用到了很多快插接头。一般在液压元件的壳体上 都装有卡口，通过这种卡口可以将液压元件稳固的装在液压实验台实验面板上，这种设计自然而然就能满足人员自行设计液压回路的需要，可以应自己需求调整元件位置。另外，有的实验台会自带若干液压集成块，以满足快速插装液压阀的需要。这种快插式设计一般具有很强的拓展性和互换性，将液压元件和对应的 能组成电液控制系统，除此之外还能添加单片机控制、工控机、计算机控制等装置。具有良好的互换性以便各个不同品牌的液压元件能够相互替换。 国内有名的设备主要有 ：吉大 开发 的快 递 插装 认一组合式液压与气动教学液压实验台，有 美 国 费斯托公司开发的 00液压基木回陆快 递 插装式液压实验台。 第三种液压实验台一般具有不同的操纵方式。已过时的单一的手动控制已经难以满足现今液压技术发展的需要，所以现在的液压实验台一般都通过电气控制、计算机程序控制或者是继电器、工控机等设备，以实现液压实验台的自动控制。对于想锻炼自己能力的同学还可以根据自己的需要自行设计程序，模拟各种真实场景下的液压回路，这很有利于培养毕业后踏入社会的综合应用能力。 第四种实验台带有计算机仿真功能。这类实验台一般具有测试和仿真两大功能。在实验台装有各种传感器以收集实验数 据，传输到计算机中以实现数据的综合处理，经过计算机自带的软件实现图形的自动绘制，相比于早期的手工绘图，具有自动化、误差小、速度快、易于打印的优点。有的实验台连接计算机，安装有仿真程序。这种仿真程序自带动画效果，能较为逼真的演示液压系统运作的过程。利用实验台的仿真功能，学生能根据要求自行调试，因为仿真只依靠计算机软件，所以大大节省了实验的成本，也一定程度上减少了油路的泄漏。最重要的是，通过计算机仿真软件直接检查出自己设计的油路的错误，真正上实验台操作时大大减少了错误率。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 展趋势 时代在向前，液压实验台运用到的技术也应该与时代相接轨。因此，在这个强调智能化、信息化、虚拟化的时代，现代液压实验台也应朝着智能化、信息化、虚拟化发展，当今的教育模式决定着液压实验台的更新应遵从以下几点： 一是智能化：将计算机充分的运用到实验台中，结合 宜实现自动控制，系统自带的拓展单元便于增加更多模块或外接工用设备。完善仿真功能，可将仿真软件打包发给每一位学生个人电脑上，让学生在实验之前现在计算机上自行模拟液压回路，然后再上实验台动手做实验，便于提早发现错误并将之解决。 二是信息化 ：在液压回路中加装多种传感器，比如压力、流量、速度传感器以收集实验产生的电信号，通过数据转换模块将这些电信号转换成可视的图像参数。 三是虚拟化：可以利用计算机自主搭健虚拟实验平台，并佐以计算机的多媒体教学功能，使用动画展示实验回路，对教学具有极大的帮助。 在液压 实验台 技术方面，德国的 博世力士乐、费斯托 以及日本的 川崎有 着很成熟的应用， 有 很多值得学习的地方。国内浙大 、 吉大 在这方面做了深入的研究，其他单位也 有比较快 的进展。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 第二章 液压系统总体方案设计 计要求 本次毕业设计 要求设计 一种 能液压实验台，实验台可 操作 的实验 有 ： （ 1） 压力形成 实验 ； （ 2）液压泵性能实验； （ 3）溢流阀静动态性能实验； （ 4）节流调速回路性能实验； （ 5）比例阀性能实验。 定基本方案 定 调速 方案 液压回路的方向控制可以由 三位四通 换向阀 或者 逻辑控制单元来完成。 像本论文设计的中小型系统 ，就 基本上 通过 三位四通 换向阀的由机组合来完成按照目标的动作。对液压高压系统大流量的高压力、大流量的液 压 系统，是 用 先导控制阀完成。 液压回路速度控制 由 液压执行元件的输入或输出流的变化或 密封 的体积的变化量空间完成使用。相应的 调速 模式是由 容积调速和节流调速 。 节流 调速一般都是采 用定量泵 来泵 油， 基本上都是 用 调速阀或节流阀来 切换 液压执行机构的输入端或者是输出段流量来调整液压执行机构的运行速度 。这种 调速 方式结构 比较 简单， 但是向外散发的热量过于大， 效率 不高 ， 主要用在小功率设备上 。 容积 节流 调速使用 变 量 泵 泵 油，用 调速阀或者节流阀调节 输入或输出液压执行 机构 的流量， 让其流量供需相符合。 这种 调速回路 的效率也很高，速度稳定性很好，但它的结构比 一般的节流调速回路 复杂。 节流 调速 一般 又分 为 进 口 节流 调节 、 出口 节流 调节 和旁路节流三种 型 式。进油节流的影响不大，和回油节流阀通常用于负载 回路 ，和旁路节流是用于高速环路。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 本液压实验台系统采用开 式 循环，在开 式 循环中，液压油从液压油箱进入液压泵，当液压油的压力能转变为液压执行元件的机械能，充分释放完成内能的转换后，又重新流入液压油箱。 定压力控制方案 液压执行 机构正在运行 时， 系统的压力必须尽量保持在一个稳定的压力范围内，但是也有例外，有的液压系统就需要人为的改变压力和流量。 也由的需要多次或不停连续地改变那压力。由于采用节流 调速 ，这个系统由定量 泵 泵 油，并加装所需的溢流阀，使得系统压力恒定 。 定顺序动作方案 采用闭环控制以满足液压伺服智能实验台的伺服系统对外界干扰敏感、控制精度要求高的要求。 阀门的控制来满足系统快速响应的实验平台，精度高，结构简单，功率小，没有计算效率低，热效率大，大的情况参数。 采 取 机械形 势 反馈 组 成机液伺服系统，其输入装置用样件或靠模，反馈元件、 对比 元件用丝杆 齿轮、杠杆等机构，放大 原 件采 取 伺服阀。 采用电气元件作为电气形式反馈即构成电液伺服系统的输入元件比较元件 。 采用电液伺服阀作为放大元件。比较容易实现系统校正的方 法是采用电液阀作为系统的放大元件，因为它有灵活的信号处理能力，而且功率较小能够方便的调整开环增益。目前使用比较广泛的电液伺服系统拥有了电和液两方面的优点。 采用的是直线运动液压缸作为位置伺服控制系统的执行器，采用位移传感器作为传感器，系统分析时加入微分环节即可。行程开关安装方便，与阀门连接相应的油路，因此对管道的连接方便的地方很适合，为降低成本，同时使操纵可靠，就采用了电脑 择液压动力源 液压系统的介质为液压油 ， 液压泵从液压油箱中吸取油液， 液压 动力源即为所谓的 液压源 的油液流进系统前不能带有杂质，所以 必须安装有净化装置 。 一般南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 在 泵 和油箱之间的管路都 装 有 吸油过滤装置，使进入系统的油液符合使用要求。 由于液压油都含有苯类致癌物质，所以人员操作设备时应戴橡胶手套，避免皮肤长时间、大量接触以造成人体危害。 压实验台系统原理图 一般原理图的设计都要在系统设计开始之前就要完成 。本次设计的液压 实验台 液压系统可以分为大概三个子部分。一是活塞缸的油路设计；二是柱塞缸的进油回油油路的设计 ； 三是活塞缸的压力控制油路（须要实现伺服加载，后面将重点讲述） 。 在 设计 思路上，我力 求设计的液压系统 经济适用，性价比高，于是在某些不必要的结构上尽可能简化，在关键技术上重点把关。 所谓液压原理图，就是 由 选 定好的控制回路 图和 液压泵 站合在一起的图 。本人设计原理图 为求系统结构简单方便 ， 注意每个元件间的连接关系，防止误动作产生。 要设法 加强系统的工作效率 ， 一定的减少能量损失。 液压智能实验台系统图如图 液压实验台系统的油液来自油箱，和定量泵 3和变量泵 16与其各自固连的电动机 4共同组成液压泵站。液压缸分为主缸和负载缸，主缸为实验缸，负载缸提供负载，也可做对顶实验。在做液压系统的压力形成实验时，由于要在各种负载时读出实验缸的压力，所以主油路和负载油路同时连通，给溢流阀 14不同的值，让负载缸 13的伸出杆向左运动，启动定量泵 3，节流阀 9，三位四通换向阀 11处于左位，主缸 12根据溢流阀 5调节压力，记录压力表的各个值。做定（变）量泵的性能实验时，打开泵 3、溢流阀 5、节流阀 9和手动换向阀 8，测试在不同的压力或者流量下液 压泵的噪声、震动情况和效率。做溢流阀的性能实验时，打开节流阀 9，三位四通换向阀保持中位，截止阀 8也处于原位。油液流过溢流阀 10，通过其控制油路的截止阀的开闭来测试溢流阀的静态和动态性能。做节流调速性能试验时，通过分别打开三个节流阀来实现进口、旁路、出口三种节流形式的实验。 当液压缸测试，减压阀 11被释放， 节流 阀的大小进行调整，以及燃料供应到液压缸的额定流量。将进出油口相接触的液压缸的借口于快速头接上。液缸的主要测试项目有以下： (1)在空载工做状态下，启动压力就低，慢慢的拧紧这那么调压阀 11的手南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 杆，液压缸先 向无杆腔通入液压油，再有压力表 8写下活塞杆的压力值在启动时的大小； (2)泄漏的解决方案，通过上下移动，使压力油进入气缸的每个气缸，使活塞运行到尽头，然后逐渐拧紧阀 11手柄，调节阀调节测试额定压力缸，保持压力 5分钟，拆下液压缸的回油管路和测量杯，看到泄漏的大小等。 图 2压系统图 (3)电压试验，根据调整方法（ 2），当运行到活塞的行程结束时后，压力调节阀 11转移到测量气缸压力等级的 压 2分钟，观察到的破坏或永久变形部分的样子； (4)外渗漏，在 (2)、 (3)测验项目中，查看活塞杆的地方及其他结合面出油的具体样式。 测试液压阀时，同测试液压缸不是不相同，调整跳接阀 13的大小，使供油量达到液压阀的额定流量。将快速接头各种与液压阀的进出油口链接在一起。就拿溢流阀来说 ， 我们需要做的主要测试如下 ： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 （ 1）压力变化范围，改变那测是阀的调压手轮，让其以最小压力达到被测阀额定压力，在就从额定压力调回最低时候的压力，重复三次，仔细看看压力表 8的上下变化的情景，并记录其调压范围的大小； (2)压力就那么振摆值的测试，换向阀 10就那么上移，测试调压阀 11的额定压力测量。压力振摆值可由压力表 8读出； (3)内泄漏，换向阀 10往上移动，阀的调压手轮不停变换，使阀口处于常闭。调压阀 24的额定压力由溢流阀泄漏测量记录调整高 后值应小于某一特定值； (4)压力损失小，阀 10动作，调整被测阀压力调节手轮来充分释放位置，分别由压力表 8和 9（低表）测量入口和出口压力。不同的是测量阀门的压力损失。 选系统压力工作 压力的选择要取决于负载和设备类型。同时考虑到组件的装配空间的实现，经济条件和零部件供应的限制。载荷固定的条件是的，压力就那么工作低 ，这一定要改变执行元件的结构尺寸，设备 越 复杂， 设备的尺寸也跟着增大 ， 随着尺寸的增大，系统的用料就随之增多，成本就增加 ；反之，压力就那么高，对 系统中液压 元件的材质 、 加工精度 、密封 要求 就很高，肯定要就那么备成本。就这么来说，就这么固定的尺寸不就那么的设备，压力可以就低一些，行走机械就那么备压力要选的高一些。具体选择可参考表 2 2 表 2载荷选择压力 载荷 / 5 5000 50 压力就那么工作 / 5 表 2用的系统压力 机械类型 机床 小型工程机械建筑机械 起重运输机 械 磨床 组合机床 刨床 拉床 压力工作/00实验台 压力 属于中低压， 故 初选最大 工作 压 力为 7 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 算液压缸的主要结构尺寸 液压缸由关设计参数见图 2 （ 1） （ 2） 图 2压缸的主要设计参数 图（ 1） 表示 液压缸活塞杆 正受压 ，图（ 2） 表示 活塞杆工作 正 受拉。 活塞杆受拉时 2111 （ 3 活塞杆受压时 1221 （ 3 式中 21 4 无杆腔活塞 有 效面积（ 2m ）； )(42 22 有 杆腔活塞 有 效面积（ 2m ）； 1P 液压缸工作腔压力 ( 2P 液压缸回油腔压力 ( ，即 背压 ，初算时按表 32- 选取； 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 D 活塞直径； d 活塞杆直径。 表 2行元件 背 压 系统类型 背 压 /单轻载节流 调速 系统 5020 回油带 调速 阀系统 6040 回油路 带 背压阀系统 5150 带 补油泵的闭式 系统 5180 回油路复杂的 大型系统 321 -. 回油路短，且直接回油箱 可忽略不计 液压缸 如果 在受拉 情况 下工作，其活塞面积为 1221 p （ 3 运用式（ 3先搞定 2的关连，或者活塞杆径 的关系，令杆径比 ，其比值可按表 2 表 2压力选取 d/D 工作 压力 / 7.0 d/D 0 2速比要求确定 D/d v2/ d/D ： 1v 无杆腔进油时 杆 速度； 2v 有 杆腔进油时 杆速度 。 选为 液压缸 机械效率 m 取 式可计算出 22 ， 则可以 由表选取 液压缸背压 为 可由公式 )1(4221 3 计算出 D=表 2整为 40 表 2用液压缸内径 D（ 40 125 50 140 63 160 80 180 90 200 100 220 110 250 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 经过 液压缸的不同品牌的对比，甄选为上海油威生产的型号为内径为 40（标记为 A），支撑形式为横向底脚型，行程为 300，缓冲方式为两端有缓冲，接口方向为上，排气口方向为左，工作压力为 7压 格为 500元 /个，在同类型品牌中，质量较好，价格一般，性价比较高，故选用次液压缸。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 第三章 液压元件的设计与选用 压泵的选型与安装 压泵压力工作的确定 p 1 （ 3 1以系统由于系统数据到 7大压力设计，所以工作压力 。 压泵流量的确定 )( (3根据中低压液压系统的流量要求，本液压实验台液压系统 要求最大流量为12L/泄露系数 K=可以 求得液压 泵 的最大 流量 那么由以上参数， 综合考虑后 选 择 南京液压机械制造厂有限公司 定量叶片 泵 ，压力为 动转速为 1450泵的排 r。 变量泵选择 南京液压机械制造厂有限公司 生产 的 变量泵，转速为 1800大工作压力 7定工作流量为 12L/油泵从轴端看为顺时针旋转，进油口和出油口在同方向上的。 压泵的安装方式 液压泵 站可由 多种不同类型的液压泵、电机及其联轴器 组成 ， 为了防止油液进入内部结构导致腐蚀，外表还装有罩壳保护。其 安装方法主要分为立式安装和卧室安装。 （ 1） 立式安装：液压泵和油管连接 安 放在液罐内压力，安装的风格是如此的紧凑，美观， 大大减少了占地面积，也可以进一步保证电机和液压泵之间的同轴度 ， 液压 油 液的吸入条件不错 ，它可以直接 流 回，并保存区。但是， 这种按 装 方式 不 是很便利 ， 而且 散热 条件太差，拆装检验不是特别方便 。 （ 2） 卧式安装：液压 泵 安装在外面与管道是一起的，虽然装备的时候于维护的时候比较利便，有比较好的散热环境，很多情况下电动机在于液压泵校对同轴度时不简单得到保护。 泵的 转动靠电机带动，因此须要选择合适的电机。一般系统使用普通的南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 传动电机 (比如三相交流异步电动机 )即可实现 ,本系统为了提高系统的动态响应以及方便调速 ,选择了伺服电机来实现。通过查看液压泵的功率和转矩， 经过比较同类产品的不同品牌，最终 选择了台州朗博电机有限公司 生产的三相异步电动机 。实际上现在许多液压系统可以用伺服电机
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