汽车扭梁胶套压装机的设计

1 学 士 学 位 论 文 文题目 学生姓名 学 号 专 业 学 院 指导教师 指导单位 年 月 日 2 摘 要 汽车扭梁胶套压装机 由主机及控制机构两大部分组成。压机主机部 分包括 液压 缸、 压头、机架 及充液装置等。动力机构由油箱、 液压 泵、控制系统、电动机 、压力阀 、 方向阀等组成。 液压机采用传统继电器 控制 系统 ，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。 该压机具有独立的 动力机构 和电 气 系统，并采用按钮集中控制 。 该液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力可在规定的范围内任意调节，操作简单。在本设计中，通过查阅大量文献资料，设计了液压缸的尺寸，拟订了液压原理图。按压力和流量的大小选择了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。 关键词 ：液压机 ；电气系统；动力机构 3 he is is up of so is up of so be of of is an is is is is in is In to 4 第一章 引言 . 5 题来源 . 5 . 5 内外技术发展现状与趋势 . 6 题的难点、 重点、核心问题及方向 . 7 第二章 设计方案论证 . 9 大传动方式的比较 . 13 想方案及其比较 . 16 压传动方案 . 16 压传动方案 . 20 第三章 液压系统设计 . 23 在上一章确定了选择液压传动方式为最合适课题压装机的传动方式。在下面进行具体的液压系统设计要完成以下内容： . 23 确设计要求及工作环境 . 23 执行元件进行工况分析、确定液压系统的主要参数 . 23 定基本方案和绘制液压系统图 . 26 压元件的选择 . 28 动机的选择 . 30 制元件的选择 . 30 压系统性能的验算 . 34 制工作图和编制技术文件 . 35 第四章 机械结构设计 . 37 头执行部分结构设计 . 37 机架与桌面结构设计 . 43 压装机整体结构设计 . 46 梁支撑结构 . 47 汽车扭梁胶套压装机的整体结构说明 . 48 第五章 控制部分 . 49 气继电 器 概述 . 49 制部分设计 . 51 总结 . 55 参考文献 . 56 致 谢 . 57 附录 1：英文及翻译 . 58 5 第一章 引言 题来源 在汽车扭梁的装配流水线上有这样一个步骤，就是将汽车的扭梁胶 套压入扭梁的配合孔。在过去的扭梁总成装配过程中，是采用人工压装胶套，由于人工的不可控，在压装机胶套的过程中存在很大的质量问题、效率问题以及安全问题。质量问题主要表现为胶套压装不到位、歪斜、边口损伤等；效率问题则是人工压装的步骤非常繁琐耗费时间较长；由于扭梁胶套的压装需要很大的压装力，非自动的人工操作就存在很大的人身安全问题。以上三大问题都是在生产过程中表现出来的非常突出的问题，所以我们需要一个可以进行自动控制的压机，来代替人工操作的方法，从而解决以上三个问题，以保证生产更精准更高效更安全的进行。 汽车扭梁胶 套压装机的设计主要基于汽车扭梁的内外结构、胶套品种及线上的使用特点，由于汽车扭梁的型号多种多样，本课题采用微车扭梁 8压装设备可以适用于“ 8D”两种产品的胶套压装工作。压机一般采用液压作为驱动力，传动方式也采用液压传动，在微车扭梁的生产线上采用液压机来代替手动压装胶套，大大提高了产量，缩短了不必要的时间，节省了劳动力，给企业带来了很大的效益。就是在生产过程中发现的生产线存在一些缺陷，因此需对该生产线进行优化设计，提高产品的产量和质量，节省材料，降低生产成本，保证工人人身安 全。综上，课题来源于生产。 究目标和意义 相对于机械传动来说，液压传动是一门新兴技术。但是由于液压传动技术的独特优势，它在国民经济的各个领域都得到了广泛的应用。目前，其应用领域仍在不断扩展，从组合机床、机械手、自动加工及装配线到金属及非金属压延、注射成型设备；从建筑、工程机械到农业、环保设备；从材料及构件强度试验机到电业仿真实验平台等等，液压传动与控制技术已成为现代机械工程制造业的基本要素和工程控制关键技术之一。但是，液压传动与控制技术在各个领域被采用的原因不尽相同。例如，工程机械、矿山机械、 起重运输机械、压力机械等领域采用液压传动技术的重要原因是其结构简单、体积小、输出力大、功率大；而机床 6 及其加工自动线上采用液压传动技术的原因则是其能在工作过程中实现无级调速，易于实现频繁启动、制动及换向，易于实现自动化等等。本课题的目标就是利用液压传动及控制技术的优点拓展液压技术的应用领域，尤其是在现代机械工程制造当中的应用，使得液压传动与控制技术能够服务于每一个需要改进的生产过程，充分发挥其优势不断完善生产需要。 同样的，液压传动与控制技术也是机电设备中发展最快的技术之一。近几十年来，随着机电一体化的迅速发 展，液压传动与控制技术所渗透的应用领域遍及到各个工业部门。在现实的工业生产中，为了增强机械设备的功能和改善机械设备的性能，人们要求将机械与电子技术有机结合，在机械设备的驱动、传动的应用上我们往往需要反应快、动作准确、功率大的动力源，那么液压传动与控制技术就必不可少，它已经成为实现工业自动化、提高生产效率的重要手段。所以，在某些工业生产中“机电液一体化”的研究与运用势在必行。机械技术、电气控制技术和液压传动与控制技术三者有机的结合起来，能够使现代机械系统更易实现功能的智能化、自动化、平稳化，以最高效的达到工业 生产的现实意义。 内外技术发展现状与趋势 液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一一目前，液压机的最大标称压力已达 750 于金属的模锻成型。随着金属压制和拉伸制品的需求逐年提高，对产品品种的要求也日益增多，另一方面，产品的生产批量也逐渐缩小。为与中小批量生产相适应，需要能快速调整的加工设备这使液压机成为理想的成型工艺设备。特别是当液压机系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后，不仅能实现对复杂工件以及不对称工件的加工，而且，废品率非常低。与机械加工系统相比，有极大的优越性。 8着微电子技术、液压技术等的发展，液压机有了更进一步的发展，其高技术含量增多，众多机型已采用 高了产品的加工质量和生产率。 液压机的液压系统和整机结构等方面发展已经比较成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击振动方面有明显改善。 (1)在油路结构设计方面，国内外都趋向于集成化、封闭式设计 插装阀、叠加阀和复舍化元件及系 有效地防止泄油和污染，更重要的是防止灰尘、空气和化学物质侵 人系统，延长了机器的使用寿命。由于加工工艺等方面的原因，国内采用封闭式循环油路设计的系统还不多见。 7 (2)在安全性方面，国外某些采用微处理器控制的高性能液压机利用软件进行故障的检测和维修，产品可实现负载检测、自动模具保护和错误诊断等功能。 (3)液压机的发展最主要体现在控制系统方面。微电子技术飞速发展为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了前提条件。相比之下，国内机型虽然种类齐全，但技术含量相比较低，缺乏高档机型，这与机电液一体化和中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。当前国内外液压机产品中控制系 统分为以下 3种类型。 以继电器为主控元件的传统型其电路结构简单，技术要求不高，成本较低相应控制功能简单，适应性不强。主要用于单机工作，加工产品精度不高的大批量生产，也可组成简单的生产线。现在，国内许多液压机厂还以该机型为主，国外众多厂家只是保留了对该机型的生产能力，而主要面向技术含量高的机型组织生产。 采用可编程控制器 (制系统该系统是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通讯技术溶为一体的新型工业自动控制装置。目前，该机型广 泛应用于各种生产机械和自动化生产过程中。早期的可编程序控制器只能进行简单的逻辑控制，随着技术的不断发展一些厂家采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元 (不仅可以进行逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，扩大了控制器的功能。可编程控制器有较高的稳定性和灵活性但还是介于继电器和计算机控制之间。 微型计算机 种控制系统主要包括微型计算机、输入和输出接口、控制输入键盘、显示记录装置、 A/、放大器、液压执行部件、控制对象、测量反馈元件等。由于该控制系统的核心是微型计 算机，则其就具有计算机计算速度快和处理问题柔性化的特点，在控制精度、降低运行成本、运行可靠性和稳定相方面都有很大的优势，是未来控制系统发展的主要趋势。 题的难点、重点、核心问题及方向 经分析，汽车扭梁胶套压装机主要由三大部分组成： （ 1） 液压系统部分； （ 2） 机械结构部分； （ 3） 电气控制部分。 课题研究的主要内容是将上述三部分分别设计出来，并且设计结果满足上述 参数，最终将其有机的结合起来实现汽车扭梁胶套的压装设备。 8 课题的难点在于液压系统的设计，重点也在于此。 此外，汽车扭梁胶套压装机的设计，我们亦可以讨论考 虑其他的传动控制方 式，例如气压传动与控制技术。要比较不同的设计方案选择阐明液压的优势及选择理由。 对于液压系统部分，在设计的过程中要严格根据课题所给参数计算各个元件所需要的型号及性能，以保证达到题目规定的要求，最终给出压装机的液压系统原理图。机械部分则需考虑机械部分：压装机整体采用的框架结构；压机工作台的整体形状，表面积大小；压头的整体形状；压机工作台与压头的相对空间位置；各种控制机构与动力机构的安装位置等问题，但主要也是需要配合液压传动与控制系统安排。电气控制部分，确定整体采用的控制方式，要合理 考虑控制精度以及经费的要求，尽可能做到高效。 9 第二章 设计方案论证 计的理 论 基础 1、生产线流程介绍及基本设计理念 汽车扭梁胶套压装机属汽车扭梁生产线上专用设备。胶套与扭梁上配合孔属过盈配合。汽车后扭梁以梁中线为轴为左右对称结构，梁的两端结构上方均有一个配合孔，其形状为管状。本压机的作用即是把胶套压入汽车后扭梁两端的配合孔。压装要求压装到位，提高压入质量，操作方便，高效率。 由于扭梁两端均有配合孔，那么要求 高效则需要压机有双压头设计，并且双压头的位置亦为对称的机械结构，这样操作中就无需改动后扭梁的位置，避免人工操作带来的不可控失误。其次，本压机的工作压力很大，最大达到 15t，如果双压头同时动作很有可能导致后扭梁形变，损坏工件，则要求双压头分别动作，一边压装完毕后，另一边再进行动作。 2、汽车后扭梁及胶套示意图 下面给出汽车后扭梁的整体结构示意图： 图 2车后扭梁结构示意图 10 如图所示，本机要求的动作就是将胶套压入扭梁上方的两个管状配合孔内， 以下是配合孔的具体结构： 图 2车后扭梁配合孔结构图 配合孔与后扭梁的连接方式如下图： 图 2合孔与扭梁连接示意图 11 所压入的胶套的结构图如下： 图 2车后扭梁胶套结构示意图 压头及配合孔的具体机械结构见附录二。 3、驱动与控制系统 本机的驱动系统选择将会在下节对比后选出最合适的驱动方式。 传动装置拟采用液压或气压传动，达到稳定高效的目的。控制系统 拟采用电磁继电器进行控制的电气控制系统。 在下节将具体分析传动与驱动方式的选择。 4、课题介绍 汽车后扭梁胶套压装机的设计部分是整个生产流程的一个重要环节，我的课题主要是用 生产线的螺钉的装配进行结构设计。以及该生产线所用到的传动方式选型及其设计进行一些学习和了解。 5、设计软件介绍 （ 1） 计算机辅助虚拟设计 计算机辅助设计与制造（ 术是近年来工程技术领域中发展最迅速、最引人注目的一项高级技术，它已成为工业生产现代化的重要标志。它对加速工程和产品的开发、缩短产 品设计制造周期、提高产品质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用。它的应用及发展正引起一场 12 产品工程设计与制造深刻的技术革命，并对产品结构、产业结构、企业结构、管理结构、生产方式以及人才知识结构方面带来巨大影响。作为 术的主要载体， （ 2）本课题选用的 有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由 320 200 到 2048 1024 的各种图形显示设 备40多种，以及数字仪和鼠标器 30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为 其特点： 1)具有完善的图形绘制功能。 2)有强大的图形编辑功能。 3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。 4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 5)支持多种硬件设备。 6)支持多种操作平台 7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从 始，该系统又增添了许多强大的功能，如 计中心（ 多文档设计环境（ 动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使 统更加完善 . 平面绘图。能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。 绘图辅助工具。 供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。 编辑图形。 有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉 伸、延长、修剪、缩放对象等。 标注尺寸。可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。 书写文字。能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。 图层管理功能。图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。 三维绘图。可创建 3D 实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 13 网络功能。可将图形在网络上发布，或是通过网络访问 源。 数据交换。 供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。 二次开发。 许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言进行二次开发 大传动方式的比较 一、 机械 传动方式 1齿轮传动： 1）分类：平面齿轮传动、空间齿轮传动。 2）特点：优点 适用的圆周速度和功率范围广；传动比准确、稳定、效率高。；工作可靠性高、寿命长 。 可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动 缺点 要求较高的制造和安装精度、成本较高。不适宜远距离两轴之间的传动。 3）渐开线标准齿轮基本尺寸的名 称有 齿顶圆；齿根圆；分度圆；摸数；压力角等。 2涡轮涡杆传动： 适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。 1）特点：优点传动比大。结构尺寸紧凑。 缺点轴向力大、易发热、效率低。只能单向传动。 涡轮涡杆传动的主要参数有：模数；压力角；蜗轮分度圆；蜗杆分度圆；导程；蜗轮齿数；蜗杆头数；传动比等。 3带传动：包括 主动轮、从动轮 ;环形带 1）用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动，中心距和包角的概念。 2）带的型式按横截面形状可分为平带、 3）应用时重点是：传动比的计算；带的应 力分析计算；单根 4）带传动的特点： 优点： 适用于两轴中心距较大的传动；带具有良好的挠性 ,可缓和冲击，吸收振动；过载时打滑防止损坏其他零部件；结构简单、成本低廉。 缺点 :传动的外廓尺寸较大；需张紧装置 ;由于打滑 ,不能保证固定不变的传动比 ;带的寿命较短；传动效率较低。 4链传动包括 主动链、从动链 ;环形链条。 链传动与齿轮传动相比，其主要特点：制造和安装精度要求较低；中心距较大时， 14 其传动结构简单；瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。 5轮系 1）轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类 型。 2）轮系中的输入轴与输出轴的角速度 (或转速 )之比称为轮系的传动比。等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。 3）在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为行星轮 ,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。 4）周转轮系的传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算，必须利用相对 运动的原理，用相对速度法 (或称为反转法 )将周转轮系转化成假想的定轴轮系进行计算。 5）轮系的主要特点： 适用于相距较远的两轴之间的传动；可作为变速器实现变速传动；可获得较大的传动比；实现运动的合成与分解。 二 电气 传动方式 1、精确度高：伺服电机作为动力源，由滚珠丝杠和同步皮带等组成结构简单而效率很高的传动机构。它的重复精度误差是 2、节省能源：可将工作循环中的减速阶段释放的能量转换为电能再次利用。 3、精密控制：根据设定参数实现精确控制，在高精度传感器、计量装置、计算机技术支持下，能够大大超过其他控制方式能达到的控制精度。 4、改善环保水平：由于使用能源品种的减少及其优化的性能，污染源减少了，噪音降低了，为工厂的环保工作，提供了更良好的保证。 5、降低噪音：其运行 噪音值低于 70分贝 。 6、节约成本：此机去除了液压油的成本和引起的麻烦，没有硬管或软喉，无须对液压油冷却，大幅度降低了冷却水成本等。 例如如下结构简图： 15 图 2气传动结构简图 三 气压 优点 1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便， 不会污染环境。 2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气 和 远距离输送 ，便于使用 。 3） 气压传动有较好的自保持能力。即使气源停止工作，或气阀关闭，气压传动系统仍可维持一个稳定压力。 4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。 5） 气压传动在一定的超负载工况下运行也能保证系统安全工作，并不易发生过热现象。 。 缺点 1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性差。 位置和速度控制精度不高。 2）因工作压力低（一般为 又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于 10 40仅适用于小功率场合，在相同输出力的情况下，气压传动装置比液压传动装置尺寸大。 3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。 4）气动装置中的气 信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。 四 液压 优点 1) 在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密在这里指工作压力。 2)从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达 100： 000： 1；动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵 比较方便。 液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 3)从使用 维护上看，元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元 16 件易于实现系列化、标准化、通用化。 4）所有采用液压技术的设备安全可靠性好。 5）经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。 6) 液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。 液压易与微机控制等新技术相结合，构成 “ 机 液 一体化已成为世 界发展的潮流，便于实现数字化。 缺点： 1)液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中。 2)油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动。 3)在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。 4)为防止漏油以及为满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求高，给使用与维修保养带来一定困难。 由以上比较并结合实际的车间及生产情况可以很简单得出结论， 驱动及传动方式我们选择液压方式，气压传动方式也可选，下面则按气动与液动方式分别设计出大致方案进行比较。 想方案及其比较 压传动方案 气压传动的应用相当普遍，许多机器设备中都装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运行车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草机械等，气压传动技术不但在各工业领域应用广泛，而且，在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。 1、 气压工作介质 气压工作介质主要是指压缩空气。空气由若干种气体混合组成，主要有氮气 （ 氧气（ 少量的氩气（ 二氧化碳（ 。此外，空气中常含有一定量的水蒸气，把不含有水蒸气的空气称为干空气，把含有 17 水蒸气的空气称为湿空气。 氮和氧是空气中含量比例最大的两种气体，它们的体积比近似于 4 1，因为氮气是惰性气体，具有稳定性，不会自燃，所以用空气作为工作介质可以用在易燃、易爆场所。 以下为气压传动介质的性质： 1、密度 单位体积内的空气质量被称为密度。在绝对温度为 ， 105 kg/右。空气的密度随温度 和压力的变化而变化，它与温度和压力的关系式如下： 式中 0 空气在绝对温度 ，绝对压力 105 的密度； t 空气摄氏温度； p 空气绝对压力。 2、可压缩性和膨胀性 气体受压力的作用而使其体积发生变化的性质被称为气体的可压缩性；气体受温度的影响而使其体积发生变化的性质被称为气体的膨胀性。气体的可压缩性和膨胀性比液体大得多，由此形成了液压传动与气压传动许多不同的特点。液压油在温度不变的情况下，当压力为 ，压力每变化 体积变化为 1/20000；而在同样情况下，气体的体积变化为 1/2，即空气的可压缩性是油液的 10000倍。水在压力不变的情况下，温度每变化 1C时，体积变化为1/20000；而空气在同样条件下，体积的改变为 1/273，即空气的膨胀性是水的73倍。 3、 粘性 空气的粘性也是由于分子间的内聚力，在分子间相对运动时产生的内摩擦力而表现出的性质。由于气体分子之间距离大，内聚力小，因此与液体相比，气体的粘度要小得多。 空气的粘度仅与温度有关，而压力对粘度的影响小到可以忽略不计。与液体不同的是，气体的粘度 随温度的升高而增加。 4、湿度 在气压传动中，理论上把完全不含有水蒸汽的空气称为干空气，而大气中的空气或多或少总含有水蒸汽，这种由干空气和水蒸汽组成的混合物被称为湿空气。在一定的温度和压力下，空气中的水蒸汽的含量并不是无限的，当水蒸汽的 18 含量达到一定值时，再加入水蒸汽，就会有水滴析出，此时水蒸汽的含量达到最大值，即饱和状态，这种湿空气称为饱和湿空气。当空气中所含的水蒸汽未达到饱和状态时，称此时的水蒸汽是过热状态，这种湿空气称为未饱和湿空气。根据道尔顿定理，湿空气的压力 和，即： 湿空气中所含水蒸汽的程度用湿度和含湿量来表示。 含湿量 1 ：式中 水蒸气的质量 干空气的质量。 含湿量也可以用容积含湿量表示，其定义是 1m干空气中所含水蒸汽的质量对空气的要求。 气压传动系统中对其工作介质 压缩空气的主要要求有： 在压缩空气中，不能含有过多的油蒸气； 在压缩空气中不能含有灰尘等杂质，以免阻塞气压传动元件的通道； 空气的湿度不能过大，以免在工作中析 出水滴，影响正常操作； 对压缩空气必须进行净化处理，设置除油水、干燥、除尘等净化辅助设备。 对于气压传动系统来说，只要能满足对压缩空气的要求和进行必要的净化，通常来讲能使气压系统正常工作。 以下为气压传动系统组成及工作原理： 图 2压传动系统组成原理图 图中，原动机驱动空气压缩机 1，空气压缩机将原动机的机械能转换为气体的压力能，元件 2为后冷却器，元件 3为除油器，元件 4为干燥器，元件 5为储气罐，它储存压缩空气并稳定压力。元件 6为过滤器，元件 7为调压器（减压器）， 19 它用于将气体压力调节到气压传动装置所需的工作压力，并保持稳定。元件 9为油雾器，用于将润滑油喷成雾状，悬浮于压缩空气内，使控制阀及气缸得到润滑。经过处理的压缩空气，经气压控制元件 10， 11， 12， 14和 15控制进入气压执行元件 13，推动活塞带动负载工作。气压传动系统的能源装置一般都设在距控制、执行元件较远的空气压缩机站内，用管道输出给执行元件，而其它从动过滤器以后的部分一般都集中安装在气压传动工作机构附近，把各种控制元件按要求进行组合后构成气压传动回路。 以下给出针对本压装机的大致系统气压原理图： 图 2机初步气压系统原理图 图中 1为气压发生装置， 2为压力控制阀， 3是逻辑元件， 4为方向控制阀，5678910中的控制装置是由若干气动元件组成的气动逻辑回路。它可以根据气缸活塞杆的始末位置，由行程开关等传递信号，在作出下一步的动作，从而实现规定的自动工作循环。 但是： 1、 空气的可压缩性及膨胀性大，造成了气压传动的软特性，即气缸活塞 的运动速度受负载变化影响很大，因此很难得到稳定的速度和精确的位移。气缸在低速运动时候，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。压装机要求压装到位，气压传动则不好控制； 20 2、 气压传动系统的工作压力低，因此气压传动装置的推力一般不宜大于 1040适用于小功率场合，这对于课题压装机来说也是不可行的，课题要求液压系统的工作压力要在 0头的压装力在 5吨 3、 压传动工作介质本身没有润滑性，如不采用无给油气压传动元件，需另加油雾器装置润滑，而液压系统无此问题。 综上 ，气压传动并不是理想的传动方式。 压传动方案 以液体的静压能传递动力的液体传动是以油液作为工作介质的，液压传动最常用的工作介质是液压油，此外，还有乳化型传动液和合成型传动液等液压传动工作介质 1密度 单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为，质量为的液体的密度为 物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增加，变动值很小，可以认为是常值。我国采用摄氏 20度时的密度作为油液的标准密度 ,以表示 2可压缩性 压力为 0、体积为 0的液体，如压力增大 p 时，体积减小 V ，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数 ，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示 p 于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边须加一负号，以使成为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量，简称体积模量。即 = 。 封闭在容器内的液体在外力作用下的情况就如一弹簧：外力增大，体积减小；力减小，体积增大。 3. 粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生 的一种内摩擦力，这种现象就叫粘性。静止液体是不会有粘性的。液体流动是相邻液层间的内摩擦力 液层接触面积 A液层间的速度梯 du/1 正比即 中 为比例常数，称为粘性系数或粘度。 液体的粘度随液体的压力和温度而变，对液压传动工作介质来说，压力增大时，粘度增大。在一般液压系统使用的压力范围内，增大的数值很小，可以忽略不计。 液压传动工作介质还有其它的一些性质，如稳定性（稳定性氧化稳定性水解稳定性水解稳定性剪切稳定性等）等 不同的工作机械、不同的使用情 况对液压传动工作介质的要求有很大的不同； 为了很好地传递运动和动力，液压传动工作介质应具备如下性能： 1)合适的粘度，较好的粘温特性。 2)润滑性能好 3)质地纯净，杂质少。 4)对金属和密封件有良好的相容性。 5)对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。 6)抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 7)体积膨胀系数小，比热容大。 8)流动点和凝固点低，闪点 (明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温 度 )和燃点高。 9)对人体无害，成本低 . 以下为液压系统结构图 图 2压系统结构图 22 以上的液压系统结构图中，液压传动由液压泵、液压控制阀、液压执行元件 (液压缸和液压马达等 )和液压辅件 (管道和蓄能器等 )组成 的液压系统。液压泵把机械能转换成液体的压力能，液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向，将液压泵输出的压力能传给执行元件，执行元件将液体压力能转换为机械能，以完成要求的动作。 以下对液压系统与课题所给要求进行匹配，得出结论： 首先，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。这样可以满足压头压装力： 5吨 15吨（可调）的题目条件； 其二，液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范 围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。且液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。可以满足压头运动可调参数：压入速度 12 /秒可调压头空程快回速度 40 /秒的机器要求； 其三，液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来实现复杂的运动和操作。这样的特点完全可以达到我们所要求的生产率： 60s/件， 60件 /小时， =500件 /班 ; 最后，液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 以上， 对气压与液压两种方案进行了具体比较，最终选择液压传动方式。接下来将进行具体的液压方案设计。 23 第三章 液压系统设计 在上一章确定了选择液压传动方式为最合适课题压装机的传动方式。在下面进行具体的液压系统设计要完成以下内容： 明确设计要求及工作环境 进行工况分析 确定执行元件主要参数 确定液压系统方案和拟定液压系统原理图 选择液压元件 验算液压系统性能 绘制工作图和编制技术文件 确设计要求及工作环境 所设计汽车扭梁胶套压装机的压头运动方式属往复直线运动，要求： （ 1）液压系统工 作压力 0 （