毕业设计--- 机动转台结构设计.docx

本科毕业设计说明书题 目： 机动转台结构设计院 （部）： 机电工程学院专 业： 机械工程及自动化班 级： 机械084姓 名： 朱明须学 号： 2008071237指导教师： 段辉完成日期： 2012年6月10日目 录摘 要iiiabstractiv1.前言- 1 -1.1机动转台概述- 1 -1.2转台的分类- 2 -1.3转台的功能- 3 -1.4转台关键技术指标参考- 4 -1.5 机动转台现代设计方法- 5 -2 机动转台总体结构及部件- 7 -2.1 辊子- 7 -2.2 机架- 9 -2.3 支腿- 9 -2.4 调节脚- 9 -2.5 驱动装置- 9 -2.6安装方式- 10 -3 .基本结构的设计计算- 11 -3.1 原始依据- 11 -3.2 辊子的设计计算- 11 -3.3轴承的选取- 13 -3.4辊子链轮的设计- 14 -3.4.1 链轮1- 14 -3.4.2 链轮2- 14 -3.5 链条的选取- 15 -3.6 滚子链传动的设计计算- 15 -3.7 电动机的选择计算- 20 -3.7.1电动机的静功率：- 20 -3.7.2电动机初选- 21 -3.7.3电动机轴键校核- 22 -3.7.4电动机轴键校核- 23 -3.8 机动转台高度与于输送速度- 23 -3.9 液压缸的选择- 24 -3.9.1液压传动系统的组成- 24 -3.9.2液压传动基本原理- 25 -3.10机动转台的安装- 34 -4 总 结- 35 -5 谢 辞- 36 -6 参考文献- 37 -摘 要本文介绍了传动辊台结构中的机动转台的的种类及特点，论述了该工作装置的开发背景、发展方向，并对其工作装置进行了详细的设计。其中主要是传动部分的结构设计与制作。该设备是一种用途广泛的连续输送设备中的机动转台，除了具有结构简单、运转可靠、维修方便、经济、节能等优点外，突出的就是它与生产工艺工程能够较好的衔接和配套，并有功能的多样性，可与其他设备组成比较完整的生产线、装配线。本次设计的目的就是实现平面内全自动化的转动，使运输设备实现不间断的传输，以便更好的应用于实际生产中。关键词：传动辊台；机动转台；输送；自动化abstractthis paper introduces the drive roller table structure in the motor rotary type and characteristic, discussed the working device development background, development direction, and the working device in detail design. which is the main transmission part design and fabrication.the device is a widely used continuous conveying equipment in motor turntable, besides has the advantages of simple structure, reliable operation, convenient repair, economy, energy saving, outstanding it is with production process engineering is capable of connecting and supporting, and functional diversity, and other equipment more complete production line, assembly line. the design objective is to realize the full automation of the rotation plane, so that the transport equipment to realize uninterrupted transmission, in order to better applied in practical production.key words: drive roller table conveying; automation; maneuvering simulator- 37 - 1.前言1.1机动转台概述传动辊台是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续传动辊台。传动辊台可进行水平、倾斜传动辊台，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。传动辊台输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。作为传动辊台最重要的部分机动转台，它控制着传动辊台的传送，可以说是传送滚台的心脏。转台是一种复杂的集光机电一体的现代化设备，在航空、航天领域中进行半实物仿真和测试，在飞行器的研制中都起着关键的作用，在生产，军事，工业等许多领域内，转台不可缺少的。它控制着机构的转动与运动，从而使生产，运输等功能快速的实现。转台在工业和军事上广泛应用。根据用途不同双轴精密伺服转台结构形式各不相同，分为地平式、赤道式。地平式又分为u型结构、t型结构、球形结构。但无论哪种结构它们共同的特点是有两个正交的精密回转轴系及足够的系统刚度。飞行仿真转台是半实物飞行仿真试验系统中必不可少的关键设备，它能够在实验室条件下真实地模拟飞行器在空中飞行时的各种姿态，复现其动力学特征，从而对飞行器的飞行控制系统或导航制导系统进行仿真和测试，并据此对其设计和改进，以达到理想的性能指标。 图1-1多轴转台1.2转台的分类转台的分类方法有很多种，现简述如下： 能源种类区分按飞行仿真转台所采用的伺服系统能源种类区分，可以分成两类： （1）电动转台：控制台体运动的伺服系统全部是电气伺服系统。 （2）电气-液压转台（简称液压转台）：控制台体运动的伺服系统是电气一液压伺服系统。 信号特性区分按飞行仿真转台采用的伺服系统控制信号特性区分，可以分成三类： （1）模拟控制式转台:转台伺服系统中的控制信号是模拟量。 （2）数字控制式转台:转台伺服系统中的控制信号是数字量。 （3）数一模混合控制式转台：转台伺服系统中的控制信号为上述两种控制信号兼有，即既有模拟量，也有数字量。 自由度区分按飞行仿真转台台面所复现的角运动的自由度区分，可分为： （1）一自由度：台面运动只有一个自由度，也称单轴转台，它只能模仿飞行器在一个平面内的角运动。 （2）二自由度：台面有两个角运动的自由度，也称双轴转台。 （3）三自由度：台面运动具有三个角运动的自由度，也称三轴转台。1.3转台的功能（1）转角位置伺服控制转台工作在位置伺服控制力一式，可以按给定位置指令要求伺服调节各框的位置，并具有所要求的频率响应品质。 （2）转角速度伺服控制转台工作在速度伺服控制方式，可以按给定速度指令要求伺服调节各框的速度，并具有所要求的频率响应品质。 （3）转台限位告警转台限位有软限位和硬限位两种:转台的软限位是在控制器面板上任意设置限位值，当转台转角大于软限位值时，由软件程序处理发出限位告警指示和保护指令。转台硬限位由安装在台体的限位开关实现，当转台的转角大于硬限位值时，限位开关闭合，接通转台的保护与告警电路，转台转入保护动作。 （4）转台保护告警转台的保护：功率放大器故障、转台越位、手动应急等。当出现转台保护时，转台控制器响应动作为:转台位置闭环控制回路为低增益，转台位置环输入为零，切断功率放大器的伺服电源，转台伺服电机与功率放大器脱离，转台伺服电机线圈短接。 （5）转角的实时显示转台控制器能提供转台转角的实现数值显示，一般转角指示分辨率0.01。 （6）微机监控转台数字控制器采用微机数字控制，转台控制具有与上位微机接口的能力。转台控制器可以接受监控器的指令或上位微机的指令，并可使转台的位置传送到上位微机。 （7）紧急停车当出现异常情况时，或当操作人员认为必要时，可以按下应急键，使转台控制系统进入紧急停车状态。当转台进入紧急停车状态时，转台的控制动作与保护动作相同。我国的转台研制虽然比发达国家起步晚，但这些年来也取得了一定的成就，特别是近几年来，转台的研制得到了很大的发展。目前，国内也有很多研究机构和高校在从事转台的研究与开发，例如哈尔滨工业大学、中航303所、中船6354所、南京航空航天大学等。我国在20世纪60年代自主研发和制造了第一台液压飞行仿真转台，为我国早期飞行器控制和制导系统的发展做出了巨大的贡献。进入80年代后，我国将数字控制引入到了转台控制中，用软件实现了复杂控制规律，参数调整也比模拟控制器方便，将我国的转台研究开发带入了一个新的时代。1990年，中航303所研制成功了sgt 1型三轴捷联惯导测试转台，这是我国第一台计算机控制的高精度三轴惯导测试台。进入90年代以来，转台的研制进入了数字和模拟的要求也越来越高，这就对转台的设计和整定提出了更高的要求。 机架材质：碳钢喷塑，不锈钢，铝型材。 动力方式：电机驱动，电动滚筒液压驱动等形式。 传动方式：单链轮、双链轮、o型皮带、平面摩擦传动带、同步带等。 1.4转台关键技术指标参考 承载能力： 8.0 kg 台面平面度： 0.01mm 台面跳动量： 0.01mm 轴线垂直度： 5 水平转速： 0.150/s 水平转动范围： 360 俯仰转速： 0.0150/s 俯仰转动范围： -2090 角速率平稳度： 0.005/s(360平均) 最大转动角加速度： 25/s2 水平、俯仰角速度精度：0.05mil/s(保精度角速度0.0130/s) 水平、俯仰角分辨率： 1 测量准确度： 10传动机常见二维转台整体布局分为t型和u型两种。转台结构形式总体设计确定t型结构形式。 t型为方位轴在下，俯仰轴在上的布局优点是结构紧凑，占用空间小，适合于多传感器共用，传感器更换方便，适合用于其它大型器件的零部件。 由方位座与俯仰座构成精密伺服转台。系统结构示意图如图2.1。方位底座和俯仰箱体是轴系的支撑体，其结构形式和选材将是非常关键。在满足结构刚度要求的前提下，选用合理的结构形式，尽量减轻座体的重量，并通过适当的热处理工艺，提高其机械性能。 为了确保精密转台的使用和维修方便，设计还需考虑以下措施： （1）采取降额设计，增加安全系数，确保系统安全可靠地工作。 （2）驱动电机采用直接安装，减少安装误差，确保系统的可靠性和精度要求。 （3）转台设限位装置和机电联锁装置。 （4）采用密封措施，严防雨水、尘土进入腔体。 （5）对关键结构件采用多种工艺处理，提高其机械性能和抗腐蚀能力1.5 机动转台现代设计方法随着计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、人机工程等现代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现，使传动辊台设计进入高质量、高效率的阶段。 计算机辅助设计（cad）计算机辅助设计是随着计算机及其外围设备发展而迅速形成的一门新兴的现代设计方法。他的发展与应用对提高设计质量与效率、提高产品的市场生存与竞争力发挥十分明显的作用。电子技术和计算机技术的发展使计算机辅助设计硬件设备性能得以提高，各种硬件设备不仅形成了产品，而且已成为cad的一般配置。目前，计算机辅助设计方法已成为工程设计技术人员进行创造性设计不可缺少的手段。 模块化设计模块化设计是根据模块化原则，设计一些基本的模块化单元，通过不同的组合形成不同的产品，以满足用户的多种需要。辊台模块化设计以功能分析为基础，将滚台上同一功能的基本部件、元件、零件设计成具有不同用途、不同功能的模块，这些模块具有相同的连接要素，可以互换，选用不同的模块进行组合可形成不同类型和规格的产品。 优化设计优化设计方法可根据产品需求，合理确定和计算各种参数，以期达到最佳的设计目的。2 机动转台总体结构及部件 2.1 辊子 图2-1 各种辊子 图2-2 传送机上的辊子 辊子为圆柱形的零件，分驱动和从动辊。广泛应用于如圆网印花机、数码打印机，矿山输送设备，造纸和包装机械等各类传动输送系统中。通常采用无缝钢管制成，也有视不同工艺需要采用诸如铝合金6061t5，304l/316l不锈钢，2205双相不锈钢，铸钢件，实心锻打合金钢芯为材料的。 辊子的生产主要有辊体初车、初校静平衡、轴头过盈装配焊接、精车和精校动平衡等工序组成。若对形位公差如圆度、圆柱度和直线度等要求在0.2mm以下的，则在精车后需要上外圆磨床或轧辊磨床磨削加工。对表面硬度有要求的，则需要增加热处理工序。 辊子成型后，出于防锈防腐、耐磨和支撑的需要，还需要表面处理或包覆如喷漆、镀锌、teflon喷涂、包橡胶、镀铬、陶瓷喷涂和氧化等工序。按尺寸来分类，有大型的如造纸机械用辊筒（长度可以达到10米以上，直径在1500mm以上），有小型的如自动流水线上皮带输送上用的平托辊（一般在1米长度以内，直径也在159mm以内） 应子。 按作用来分，有要保证传递精度的如数码激光打印机上的辊子，有起压滤作用的如造纸机械上的压光辊，有对尺寸精度要求不高的支撑用托辊，有热交换要求的辊子，也有起重型压滤作用的辊子等，不一一列举。 辊子的保养为延长滚筒的使用寿命，必须做好滚筒的保养工作。定期清理滚筒沾上的粉尘等异物。 要定期检查滚筒壳与端盖焊接处是否牢固。 润滑良好，降低磨损的损失。 避免超负荷运转，延长滚筒使用寿命。2.2 机架 单链传动辊台输送机，因驱动装置和传动系统的布置，分头架，中间架，尾架三种形式。头架与驱动装置连接，尾架内设置尾轮等传动系统附件，中间架可根据整个机架的长度需要进行选取。双链传动辊台输送机无头尾中之分，只有一种形式。2.3 支腿支腿布置在输送机两端及相邻机架的连接处，根据输送物品的重量及输送机的长度增加支腿，支腿与支腿之间由拉杆相连。在确定辊子输送机型式以后， 可根据辊子输送机高度选择支腿。支腿一般布置在机架端部及相邻机架连接处，需要时也可按要求在机架其他部位加设支腿。2.4 调节脚为了输送机的安装和调整，支腿下安有调节脚。为便于辊子输送机支腿在地坪上的固定和安装调整，支腿下部设有调节脚或垫板， 可按辊子输送机型式配套选用。2.5 驱动装置 在确定了滚筒输送机的类型后（有动力式），可按滚筒的直径，输送速度及功率等参数选择驱动装置。 单链传动的滚筒输送机，一般其驱动装置布置在端部。单链传动一个驱动段的长度不宜超过15m，否则容易产生链条的脉动，影响物品平稳运输。 双链传动的滚筒输送机，一般其驱动装置布置在中部。这样可以改善链条链轮的受力情况，提高传动效率。传动滚筒间距应为1/2链条节距的整数倍。双链传动的传递连环数不宜大于150，否则传动效率会明显降低。 然后根据需要进行辊筒选型、安装方式 、表面处理 、辊筒材料 、筒长 、壁厚 、轴径 、筒径 、辊筒型号 、辊筒材料 （a 镀锌 b镀铬 c 热塑胶 d 聚安脂 e 塑料）的选择。2.6安装方式 以上数据均为单根数据，根据需要进行选择，提出要求特殊定做。 根据输送物品大小，每件物品至少要有3根滚筒承重。 以下为辊筒轴的几种形式，也是辊筒的安装形式。 根据实际测量获得。 直线型滚筒输送机 （分无动力和有动力，有动力式为自动传送物品） 多滚道分流 任意放置的无动力滚道 转向处的万向球台 上升或向下输送 立体式滚筒输送机 （节省占地面积，适用小件物品） 不锈钢输送机采用标准化和系列化设计，能适用于各个行业的物料开放式的输送。具有轻便耐用、结构合理、外形美观、使用方便的特点。该系列设备既可输送散料，也可输送物料包装后的包、袋、箱等。可与自动包装机配套使用，也可单独使用输送产品。该输送机械整体由不锈钢制作而成，输送带为链板式，无外露紧固件，全新设计，美观大方；输送性能平稳可靠，无极调度，使用方便；用于外观要求好，质量要求高等精密设备的配套使用。3 .基本结构的设计计算3.1 原始依据1.辊子输送机的形式2.物品输送量(单位时间内输送的物品件数)、输送速度 、荷载在辊子输送机上的分布情况。3.单个物件的质量、材质、外形尺寸、底部形状。4.与输送过程有关的特殊要求，如防振、防压、防污染、耐腐蚀、耐高温等5.工作环境条件，如温度、湿度、清洁程度介质腐蚀性等。3.2 辊子的设计计算 （一）辊子长度 1辊子输送机直线段圆柱形辊子输送机直线段的辊子长度一般可按下式计算：l=b+b （3.1）式中 l辊子长度，mm: b物件宽度，mm b宽度裕量，mm,可取b=50150mm.对于底部刚度很大的物件，在不影响正常输送和安全的情况下，物件宽度可大于辊子长度一般不允许l0.8b。 可计算得l=320+80=400mm（2） 辊子间距辊子间距p应保证一个物件始终支承在3个以上的辊子上。一般情况下可按下式选取： p=1/3l （3.2a）对要求平稳输送的物品： p=(1/41/5)l （3.2b） 式中 p辊子间距，mm l物件长度，mm.可取得p=(1/41/5)*400=125mm 对柔性大的细长物品， 还需核算物件的挠度， 物件在一个辊子间距上的挠度应小于 1/500， 否则需适当缩小辊子间距。辊子输送机的物品装载段如承受冲击载荷时， 也需缩小辊子间距或增大辊子直径。当圆弧段采用链传动时，相邻两传动辊子的夹角宜小于 5度， 以改善传动状况。（3） 辊子直径辊子直径d与辊子承载能力有关，可按下式选取： ff （3.3a）式中 f作用在单个辊子上的载荷，n f单个辊子上的允许载荷，n作用在单个辊子上的载荷f，与物件质量，支承物件的辊子数以及物件底部特性有关，可按下式计算： f=mg/k1k2n （3.3b） 式中 m单个物件的质量,kg k1单列辊子有效支承系数 ，底部刚度较大，取k1=0.5 k2对单列辊子，取k2=1 n支承单个物件的辊子数g重力加速度，取g=9.81m/s 单个辊子的允许载荷f，与辊子直径及长度有关，可从产品样本中查取 表 3-1 最后选取辊子直径d=50mm 轴径d=12mm3.3轴承的选取 由于轴承的标准化很高，现选取成品轴承：根据辊子轴径d=12mm 选取滚动轴承型号61801，尺寸为大径d=21mm,内径d=12mm,滚珠直径为2.38mm.3.4辊子链轮的设计 图3-13.4.1 链轮11原始依据：齿数z1=11,齿距p=12.7mm，d1=7.92mm2尺寸计算：分度圆直径d=p/sin(180/z)=45.08mm齿顶圆直径damin=d+p(1-1.6/z)-d=48mm齿根圆直径df=d-d1=45.08-7.92=37.08mm齿高hamin=0.6(p-d1)=2.39mm最大轴凸轴直径dg= pcot180/11-1.04h2-0.76=30mm 3.4.2 链轮21原始依据：齿数z1=25,齿距p=12.7mm 2尺寸计算分度圆直径d=p/sin(180/z)=101.33mm齿顶圆直径damin=d+p(1-1.6/z)-d=105mm齿根圆直径df=d-d1=101.33-7.92=93.41mm齿高hamin=0.6(p-d1)=2.39mm最大轴凸轴直径dg= pcot180/11-1.04h2-0.76=87mm3.5 链条的选取由节距p=12.7，查手册选取链条链号08a，辊子直径为7.92mm,销轴直径为3.98mm, 销轴长度16.70mm,连接销轴长度18mm,内链板高度12.07mm，每米重量0.64kg。3.6 滚子链传动的设计计算已知条件和设计内容 设计链传动的已知条件包括：链传动的工作条件、传动位置与总体尺寸限制，所需传递的功率p，主动链轮转速n1，从动链轮转速n2或传动比i。 设计内容包括：确定链条的型号、链节数lp和排数，链轮齿数z1、z2以及链轮的结构、材料和几何尺寸，链传动的中心距a、压轴力fp、润滑方式和张紧装置等。设计步骤和方法3.6.1 选择链轮的齿数z1、z2和确定传动比i 一般链轮齿数在17114之间。传动比按下式计算 i =z2/z1 （3.4）3.6.2 计算当量的单排链的计算功率pca. 根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率 pca =ka*kz*p/kp （3.5）式中：ka工况系数，见表3-2 kz主动链轮齿数系数，见图1 kp多排链系数，双排链时kp=1.75，三排链时kp=2.5 p传递的功率，kw（千瓦）。表3-2 工况系数ka从动机械特性 主动轮机械特性平稳运动轻微冲击中等冲击平稳运动1.01.11.3轻微冲击1.41.51.7中等冲击1.81.92.1表3-3 主动链轮齿数系数kz3.6.3 确定链条型号和节距p 链条型号根据当量的单排链的计算功率pca和主动链轮转速n1由表3-4得到。然后由表3-5确定链条节距p。图3-4 a系列、单排滚子链额定功率曲线表3-5 滚子链规格和主要参数3.6.4 计算链节数和中心距 初定中心距a0=（3050）p，按下式计算链节数lp0 lp0=(2*a0/p)+(z1+z2)/2+(p/a0)*(z2-z1)/22 （3.6）为了避免使用过渡链节，应将计算出来的链节数lp0圆整为偶数lp。链传动的最大中心距为： a=f1*p*2lp-(z1+z2) （3.7）式中，f1为中心距计算系数，见表3-6 表3-6 中心距计算系数f13.6.5 计算链速v，确定润滑方式 平均链速 v=(z1*n1*p)/(60*1000)=(z2*n2*p)/(60*1000) （3.8）根据链速v，选择合适的润滑方式。 3.5.6 计算链传动作用在轴上的压轴力fp 压轴力fp可近似取为 fp=kfpfe （3.9）式中：fe有效圆周力，单位n kfp轴压力系数，对于水平传动kfp=1.15，对于垂直传动kfp=1.05 3.7 电动机的选择计算3.7.1电动机的静功率： （3.10） 起重机或小车运行静阻力 初选运行速度 机构传动效率，可取0.850.95 电动机个数=0.895kw3.7.2电动机初选由于运行机构的静载荷变化较小，动载荷较大，因此所选电动机的额定功率应比静功率大，以满足电动机的启动要求。 表3-7型 号额定功率 额定电流 转速 效率 功率因数 级别振动速度 重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kwar/min%cos倍倍倍db(a)mm/skgy90s-41.15.8140080.50.852.27.02.377821.825初选电动机功率：p=1.1x0.895=0.98kw 考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数，取1.1选行走机构电动机型号：，即y系列电动机，额定功率1.1kw，功率因数0.71，效率80.5%，额定电流5.8a，转动惯量为,转速1400r/min，轴径50mm初选电动机功率： 考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数，取1.1选转动机构电动机型号：即y系列电动机，额定功率2.2kw，同步750r/min，功率因数0.71，效率80.5%，额定电流5.8a，转动惯量为,转速710r/min，轴径38mm3.7.3电动机轴键校核 （3.11） 传递的转矩 键与轮毂键槽的接触高度， 键的工作长度，圆头平键 轴的直径， ，所以键安全。因为车轮轴键的规格与此相同，所以该键也安全。3.7.4电动机轴键校核 （3.11） 传递的转矩 键与轮毂键槽的接触高度， 键的工作长度，圆头平键 轴的直径， ，键安全！3.8 机动转台高度与于输送速度辊子输送机高度h根据物品输送的工艺要求确定，一般取h=500-800，需要时可取更大或更小值。在此取h=800 辊子输送机的输送速度根据生产工艺要求和输送方式确定。辊子输送机取 n=0.5m/s ， 以便满足输送量要求的前提下， 使物品分布间隔较大， 从而改善机架受力情况。3.9 液压缸的选择 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理. 组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。 从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。 3.9.1液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1、动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。 5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 3.9.2液压传动基本原理 表3-8 液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。 液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。 液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。 除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。 根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。 液压传动的应用性是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。 液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。 液压传动的优缺点1、液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：活塞式单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。其两端进出口油口a和b都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。 活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。柱塞式 （1） 柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重； （2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸； （3）工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度； （4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。 活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。摆动式摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向， 叶片将带动转子作往复摆动。伸缩式伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有对歌一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。 图3-2 如上图所示，为单活塞杆式液压缸的结构图1缸体 2活塞 3活塞杆 4支撑环5y形密封圈 6，8导向套 9端盖10螺母 根据本次所设计的机动转台的要求，综合考虑，选择伸缩式的液压缸。 工作过程 图3-3当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，可获得很长的工作行程，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。因此，伸出速度有慢变快，相应的液压推力由大变小；这种推力、速度的变化规律，正适合各种自动装卸机械对推力和速度的要求。而缩回的顺序一般是由小到大依次缩回，缩回时的轴向长度较短，占用空间较小，结构紧凑。当活塞运动到上极限位置时，通过设置在活塞及液压缸上端盖的机械结构顶开两单向阀，控制油口与主油路互通，可以完成下一级执行器的动作要求；当活塞不在上极限位置时，单向阀组中两单向阀脱开，控制油口与主油路不通，ks口没有压力油，不能完成下一级执行器的动作要求。常用于工程机械和其他行走机械，如起重机、翻斗汽车等的液压系统中。 液压油缸的主要设计技术参数一、液压油缸的主要技术参数：1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。2.进出口直径及螺纹参数3.活塞杆直径；4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于16mpa乘以1.5，高于16乘以1.255.油缸行程；6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。7.油缸的安装方式；达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。应该说是合格与不合格吧？好和合格还是有区别的。二、液压油缸结构性能参数包括：1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。液压缸产品种类很多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面：1.最低启动压力：是指液压缸在无负载状态下的最低工作压力，它是反映液压缸零件制造和装配精度以及密封摩擦力大小的综合指标；2.最低稳定速度：是指液压缸在满负荷运动时没有爬行现象的最低运动速度，它没有统一指标，承担不同工作的液压缸，对最低稳定速度要求也不相同。3.内部泄漏：液压缸内部泄漏会降低容积效率，加剧油液的温升，影响液压缸的定位精度，使液压缸不能准确地、稳定地停在缸的某一位置，也因此它是液压缸的主要指标之。 （一）主要尺寸的计算液压缸的主要尺寸包括缸筒内径d、活塞杆直径d和缸筒长度l。根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表4.1初步选取。缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。通常情况l(2030)d。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。表3-9 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力p/mpa7推荐活塞杆直径d(0.50.55)d(0.60.7)d0.7d（二）强度校核强度校核的项目包括缸筒壁厚、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径ds。1. 缸筒壁厚1.缸筒壁厚 在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。在高压系统中需按下列情况进行校核。当d/10时为薄壁，按下式校核 （3.12）式中，d-缸筒内径；缸筒材料的许用应力，=b/n，b是材料的抗拉强度，一般取安全系数n=5；py试验压力，当缸的额定压力pn16mpa时，py=1.5pn；pn16mpa时，py=1.25pn。当d/10时为厚壁，按下式校核 （3.13）2.活塞杆直径d （3.13）式中，f活塞杆上的作用力； 活塞杆材料的许用应力，= b/1.4。3.缸盖固定螺栓直径ds （3.14）式中，f活塞杆上的作用力；k螺纹拧紧系数，k=1.121.5；z固定螺栓个数； 螺栓材料的许用应力，= s/（1.222.5），s为材料的屈服点。（三）活塞杆稳定性校核当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力f超过某一临界fk值时活塞杆就会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核 式中，nk安全系数，一般取nk=24。当活塞杆的细长比时， （3.15） （3.16）当活塞杆的细长比，且时， （3.17）式中，l安装长度rk活塞杆截面最小回转半径，；1柔性系数，2由液压缸支承方式决定的末端系数e活塞杆材料的弹性模量，钢材：；j活塞杆横截面惯性矩；a活塞杆横截面积f由材料强度决定的试验值系数液压缸的缓冲计算缓冲计算是估计缓冲时液压缸内出现的最大冲击力，以便校核缸筒强度。同时，还应校核制动距离是否符合要求。液压缸缓冲时，背压腔内的液压能e1和工作部件的机械能e2分别为 （3.18） （3.19）式中，pc-缓冲腔中平均缓冲压力；pp高压腔中的压力；ac、ap缓冲腔、高压腔的