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高速高精密数控车床液压系统
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高速高精密数控车床液压系统设计.zip,高速高精密数控车床液压系统,高速高精密数控车床,精密数控车床,高精密数控机床,高速数控机床,高精密数控车床
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摘要本文根据高速高精密数控车床的特点，在查阅了相关文献及大量资料后进行了详细分析，对液压系统方案拟定，最终设计出了较为适合的液压系统。在查阅大量资料后对国内外范围内高速高精密数控车床的发展以及与液压技术的结合做了介绍。同时阐述了高速高精密数控车床的应用领域与在我国的发展现状，并对今后的发展趋势做了讨论。本设计首先对车床自身结构进行了分析，通过计算及查阅文献选定了各主要部件的主要工作参数。然后根据机床的功能需求对液压系统进行了分析，最终确定了液压系统的设计方案。先后进行了工况分析、分析计算优选各主要液压系统、使用AutoCAD对液压系统原理图进行了绘制、对各液压回路方案进行确定、选择了液压元件并对系统的部分零件进行了设计。 最后对设计进行了验算以确保该设计在实际工作中能达到预期。关键词：数控机床；高速高精密数控车床；液压系统；AutoCADABSTRACTIn this paper, according to the characteristics of high speed and high precision CNC lathe, a detailed analysis is made after consulting the relevant literature and a large amount of data. The hydraulic system is finally designed and a more suitable hydraulic system is designed. After consulting a large amount of data, the development of high speed and high precision CNC lathes and the combination of hydraulic technology at home and abroad are introduced. At the same time, the application field and development status of high speed and high precision CNC lathe in China are expounded, and the development trend in the future is discussed.Firstly, the structure of the lathe is analyzed, and the main working parameters of the main components are selected through calculation and literature review. Then, according to the functional requirements of the machine tool, the hydraulic system is analyzed, and the design scheme of the hydraulic system is finally determined. The main hydraulic system was selected and optimized, the hydraulic system was drawn by AutoCAD, the hydraulic circuit scheme was determined, the hydraulic components were selected and some parts of the system were designed. Finally, the design is checked to ensure that the design can achieve the desired results in practical work.Key words: CNC machine tools; high speed and high precision CNC lathe; hydraulic system; AutoCADIII目录摘要IABSTRACTII1.绪论11.1高速高精密数控车床发展历史及趋势11.2高速高精密数控车床的应用领域21.3 我国高速高精密数控车床的现状和发展方向31.4 本文主要研究的内容和目标41.4.1 重点解决的问题41.4.2 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）41.4.3 本论文（设计）预期取得的成果52.高速高精密数控车床分析和液压系统的要求62.1 高速高精密数控车床总体结构及参数62.2 液压卡盘72.3 液压刀塔72.4 自动尾架82.5 车床机械主轴单元的轴承布置结构82.6 机床底座外形布置92.7 液压控制系统92.8 电控系统102.9 本章小结103.高速高精密数控车床液压系统设计113.1 数控车床对液压系统的要求113.2 液压系统方案选择113.3 工作台进给缸的设计计算123.3.1 工作台进给缸的负载分析和速度计算123.3.2 确定液压缸的主要参数143.3.3 确定液压缸在工作循环各阶段的流量163.3.4 计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率173.4 夹紧缸的设计计算183.4.1 确定液压缸的主要参数193.4.2 确定液压缸在工作循环各阶段的流量203.5 尾架顶紧缸的设计计算223.5.1 确定液压缸的主要参数223.5.2 确定液压缸在工作循环各阶段的流量244.制定液压回路方案，拟定液压系统原理图。274.1 制定液压回路方案274.1.1 油源形式及压力控制274.1.2 调速回路274.1.3 方向控制回路284.1.4 压力控制回路304.1.5 辅助回路305.选择液压元件335.1 确定液压泵的容量以及电动机的功率335.1.1液压泵的确定335.1.2 确定驱动电机功率335.1.3高速高精密数控车床液压系统液压元件的选择346.液压系统油液温升验算367.结论37参考文献38附录一 外文翻译39附录二 外文全文50致谢60高速高精密数控车床液压系统设计1.绪论数控车床是普通车床经过多年发展的产物，它巧妙地将电子信息技术与传统的加工技术结合在一起，将气动、机械、微电子、液压、电气、和信息技术集成在一起。该机床具备精度高、效率高、自动化水平高、机械制造设备灵活性高等长处。随着各种结构复杂、尺寸大、超薄、加工精度高的零件的广泛应用，普通数控车床已不能满足这些零件的加工要求。并且由于高速数控车床效率也远高于普通数控车床，更好的契合工厂的需求，因此高速数控车床的发展速度越来噢快。1.1 高速高精密数控车床发展历史及趋势高精度加工是从上世纪六十年代发展起来的一种工艺，其作为一种全新的机械加工工艺在许多特点上都与传统的加工方法有着巨大的差别。该技术是机械加工在发展之路上综合应用的新产物，其最大的特点便是将现代电子技术、测量技术、计算机等新技术融入到传统加工方法中。它是人们在机电一体化研究路上智慧的结晶。长久以来，机械行业加工者一直想方设法不断地努力提高机床加工技术精度与效率。也正因如此，各种复杂的加工零件对数控系统的要求也越来越苛刻，其中尤以模具行业的复杂零件以及航空航天领域的高速高精度的加工最为突出。学术界和工业界等因高速高精密加工技术发展过于迅速，对它有着极高的关注度与肯定。同时，数控加工设备和高性能刀具技术也在与时俱进，而作为高速高精技术的重点之一，高速高精度技术也与它们一同发展着。高速高精密数控机床的进给驱动主要分为两种技术。一种是出现时间较早，较为成熟的 “旋转伺服电机和精密高速滚珠丝杠”技术。另一种为最近才出现，还不够成熟的新技术“直线电机直接驱动”技术。滚珠丝杠因其出现时间较早，历经多年发展已经趋于成熟、适应各种工作环境而被绝大部分厂商使用。不仅可以达到极高的精度（ISO3408A级），而且完成机床高速的成本也较为低廉。即使在各种新技术层出不穷的今天，许多高速机床仍然在使用这一技术。目前，虽然使用滚珠丝杠驱动的高速机床的最大速度已经可达到到90mmin，加速度为1.5 g。但仍然由于是机械传动的原因，伺服电机和运动部件之间不可避免的有许许多多的机械部件。而由于机械部件的特性，必然有着弹性变形、摩擦和反向间隙这一系列不可避免的干扰。而这些干扰会引起运动滞后和其它非线性误差。目前，滚珠丝杠副的运动速度和加速度都在随着技术的发展不断地提高着，仍然具有巨大的发展空间，尚未达到极限。自1993直线电机直接驱动这一技术出现以来，它就开始在机床进给中得到良好地使用。它是一种较为理想的高速、高精度机床驱动方式，尤其在大型机床这一领域内。目前，使用直线电机技术进行驱动的高速高精加工机床的最大速度可以达到208mmin，加速度可达2g（MZAK HMCF3-660L加工中心的水平），但是这也不是它的极限，随着技术的不断发展，它也具有更多的发展空间和机会。直线电机直接驱动技术较传统技术有着许多的优点，如：1.高刚度。直线电机可直接连接于负载之上，无任何间隙，而因此具有较高的动刚度。2.更宽的速度范围。现代电机技术经不断发展更易于实现宽调速，调速范围可达110000。例如，科尔摩根公司DDL永磁直线电机的速度比5m/s快，并且具有1 m/s的低速3.这一技术加速度特性优良，也具有很小的运动惯量、更优秀的动态响应性能。4.操作平稳，定位精度高（基本上取决于位置反馈检测元件）。5.没有旅行限制。该模块结构可用于满足不同的行驶要求。直线电机直接驱动消除了所有的中间机械传动，从根本上减少了机械磨损和传动误差，减少了维护工作。6.跟踪误差小，能在高速下获得良好的定位精度。直线电机的直接驱动正好弥补了滚珠丝杠传动的不足。与滚珠丝杠传动相比，其转速增加30倍，加速度增加10倍，最大10g，刚性增加7倍，最高响应频率为100Hz。直线电机直接驱动存在一些缺点和问题。除了控制困难（中间没有缓冲环节和存在的末端效应）外，外围磁干扰也有较强的磁场，影响滚动导向副的寿命，给芯片的拆卸、装配和维护带来了困难。VER和散热条件差。要解决机床零件的散热、磁力隔离、充分的推力、自锁和轻量化等问题，才能在机床上实际使用。同时，高成本也影响了其推广应用。目前，这些问题已经得到不同程度的解决，越来越多的用户正在使用。交流直线伺服电机也有感应式（异步）和同步型两种。同步型（次级为永久磁钢）具有效率高、推力密度高、可控性好等优点。虽然对磁性防尘和组装困难的要求很高，但已成为机床用直线电机的主流。例如，由美国英格索尔车床公司生产的HVM800高速卧式加工中心，X、Y、Z三轴均采用永磁同步直线伺服电机，最大进给速度可达到762M/min，最大加速度为1。5g。在高速高精加工机床领域，直线电机驱动和滚珠丝杠传动可能会共存很长时间，但总的趋势是直线电机传动的比例会越来越大，它将成为进给传动的主流。未来。目前世界著名的机床制造商，如日本马扎克和韩国大宇公司，以滚珠丝杠驱动著称，推出了直线电机驱动的机床。许许多多的迹象都在表明，越来越多的直线电机驱动被应用在了高速高精密数控车床上，这将会是未来发展的趋势。1.2 高速高精密数控车床的应用领域综合我国经济发展的主要需求以及全球数控机床产业发展进行综合考虑，可以总结出我国数控机床产业的不足，并据此决定重点发展方向，即将大型、精密、高速数控装备中的重要组件：数控系统及功能部件作为发展重点，改变大型、高精度数控机床国内无法大批量高水准生产，主要依赖进口的现状，解决我国各尖端工业的发展问题。高速高精密数控车床应用领域:航天领域航空领域精密仪器制造精密仪表制造电子信息领域生物工程产业模具行业1.3 我国高速高精密数控车床的现状和发展方向如前文所述，将我国国民经济稳定发展的主要要求以及全球数控机床产业发展相结合，可以得出数控机床产业的重点发展方向为:大力发展大型、精密、高速数控装备的重要部件数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床国内无法大批量高顺准生产，主要依赖进口的现状，解决我国各尖端工业的发展问题。而这其中最为重要的便是关键功能部件和数控系统，将他们作为主要发展目标，从基础开始为数控机床产品升级做好准备。其中我国主要发展项目包括：高速主轴及其伺服单元、全功能数控刀架和数控转台、高性能刀库机械手、高速滚珠丝杠和直线导轨副、直线电机、中高档数控系统、高速防护装置等。机床的发展程度代表了是一个国家制造业水平的高低，而现代机床技术的核心便是数控系统。但是就现在来看，不单单是系统，就是国内厂商生产的质料较为优秀的数控机床，其中所采用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，而进口主要来自德国，我国厂商自主研发生产的的滚珠丝杠以及轴承在精度、使用年限上都存在着许许多多的问题。目前国内的各大机床厂，全部的数控系统都是进口自国外，厂商们一般都去购买日本法那科、三菱的系统，这些系统占比达到70%，同时也会少量购入有德国西门子的系统。因为在早期我国的电网与德国系统并不适配，我国电网稳定性无法达到系统的运行要求。因为电压不稳的原因，德国进口的数控系统的伺服模块极易损毁，而日本的系统因为相性较好而非常耐用。如今我国电网逐渐趋于稳定，与此同时西门子的系统也在不断改进，与我国相性越来越好，但是仍然存在价格问题。并且中国市场并未能引起德国厂商的重视，以至于直到近几年才在系统语言中加入了汉语，但是日本厂商在这方面就做的很周到，早在十几年前就做出了汉化版本。然而目前国产高级数控车床厂商效益并不是很好，盈利增长缓慢，究其原因还是其利润的主体技术都在外国厂商那里，中国厂商必须缴纳专利费。目前，我国政府已经制定了一些相应政策，鼓励群众使用国产的高速高精密数控车床，各机床制造商也在努力追赶。国内购置高速高精密数控车床最多的是军工企业，然后在一个购买计划里，进口数量达到80%之多，国产车床并不能满足如此庞大的需求。并且这一现象还会持续至少五年。但是放眼国内总市场，不单单看高端产品，我国的数控车床生产能力完全能满足现在中低档产品的供给需求。高速高精密数控车床液压系统目前还处在发展阶段，仍然有许多地方都需要完善。我们应该从多角度去了解高速高精密数控车床液压系统，使得它能够在一个较为稳定的轨道上发展，少走弯路，使它的各方面的应用可以为我们创造出更多的价值。1.4 本文主要研究的内容和目标1.4.1 重点解决的问题高速高精密数控车床液压系统设计1.4.2 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）根据用户加工要求，制定切实可行的方案；（2）工作台进给控制系统液压系统；（3）进行运动参数设计；（4）结构设计，要求绘制机床总图、主轴部件图、工件台部件图及部分零件图，总图纸量为四张以上0号图；（5）对机床个部分进行校核，完善设计；（6）总结完成的所有工作，并对本设计的应用前景及下一步深入工作进行展望。1.4.3 本论文（设计）预期取得的成果（1）根据机床动作需求，确定液压传动系统设计方案。（2）进行参数设计，液压系统图设计。（3）绘制泵站、集成系统的设计图，部件图及零件图。（4）对系统性能进行必要的校核。（5）考虑计算机辅助设计方案。（6）编写设计说明书一份。2.高速高精密数控车床分析和液压系统的要求2.1 高速高精密数控车床总体结构及参数高速高精密数控车床，是发展自20世纪60年代的一种新型车床，较传统车床有着精度高、效率高、自动化程度高等等优点，可以完成普通车床无法胜任的高难度加工。通过选用超高转速的高速中控回转液压缸，使得机床得以在高转速工况下进行加工，主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。由输入、输出装置、可编程控制器、伺服系统等构成了其主要电气部分，同时还有检测反馈装置、机床主机液压控制系统等等。其主要液压部分包括回转液压缸、液压卡盘、液压刀塔、尾架等。由各种伺服电机作为动力系统，采用全液压驱动，可实现各轴的正转、反转、刀塔的旋转、自动尾架的顶紧等功能。其床身结构包括底座、鞍座、主轴头、刀塔、滑板、尾架、主轴等。采用了全封闭式的防护装置，可以防止切屑或切削液飞出，有效地避免了可能给操作者带来的意外伤害。电气控制系统主要由电源模组、输入输出装置、数控装置、PLC、检查反馈装置、警报装置、操作面板以及电磁阀组模块等组成：液压控制系统由液压马达、液压泵、液压阀组、液压缸等组成。高速高精密数控车床整体结构如图2.1所示图2.1 高速高精密数控车床整体结构示意图各参数数据：床身倾斜角度45 可加工最大直径2.00mm 可加工最大长度500mm主轴最大转速5000r/min 加工精度可达IT5 可加工粗糙度Ra1.60.8m2.2 液压卡盘卡盘安装在主轴前端并进行固定，高速中空回转缸依靠一根空心拉杆来驱动卡盘的夹紧与松开。由于高速高精密数控车床要在高转速（最高5000r/min）工况下进行切削加工，对工件的夹持有较高需求，且对不同的工件类型要采取不同的夹持力。另外，为保证车床切削过程中出现故障及突然停电等特殊情况下仍可保持工件的可靠夹持，工件夹紧在安全可靠性方面需要有多重保护装置。为此，一是选用最高使用转速6200r/min的告诉中空回转液压缸，缸还自带液压双向锁；二是在液压系统中设直了单向阀与机械式定位电磁换向阀，以防止机床因不可预料的突发状况导致卡盘突然松开导致操作人员受到人身伤害或机床被损伤。2.3 液压刀塔该车床采用凸轮式液压刀塔，刀盘的换位通过数控系统T指令控制。通过控制液压刀塔中的分度马达的正反转及旋转角度，来实现刀塔的就近换刀。如图2.2所示是液压刀塔的工作流程，液压系统控制刀盘的换位与锁紧。图2.2 液压刀塔工作流程2.4 自动尾架为了避免车床主轴转速较高，在加工较长工件时产生的震动和弯曲，影响零件的加工精度，用尾架支撑工件，以加强工件的刚性，实现车床高精度加工的要求。液压缸推动车床尾架套筒伸缩，套筒伸出，其上的顶尖顶紧工件。并通过叠加式减压阀，根据实际工况要求调整顶紧力大小。2.5 车床机械主轴单元的轴承布置结构车床机械主轴单元的轴承布置结构需要考虑的因素：第一，因车床高转速需要，要考虑到轴承的高速性，选用轴承支撑结构时要保证转速。第二，由于加工的高精度，轴承结构选定后配合相应刀具能获得较高的工件粗糙度。因此选用高速轻载型。该主轴配置的轴承结构为前三后二的角接触轴承组合结构，本身具有很强的高速性，配合CBN或其他硬质合金刀具，可以获得较高的工件粗糙度。其内部结构如图2.3所示图2.3 车床机械主轴单元的轴承布置内部结构2.6 机床底座外形布置机床全部重量集中在底座上，且要承受机床工作时高速旋转所带来的载荷。并且所有模块都要以底座为基础安装，所以底座的形状和大小决定了机床各模块的安排，同时也决定着车床的重量以及稳定性。在设计过程中，首先需要对各零件和车床主体所承载的力的大小及方向做吹分析，合理的受力分析是设计合理的底座的重要的一环。在受力分析中至关重要的便是横向弯曲、负载弯曲等情况下的压力影响。图2.4为本设计的车床底座示意图图2.4 车床底座示意图1 底座；2回流槽；3连接块2.7 液压控制系统本文将液压系统的设计作为重点进行研究。进行设计时对车床主体进行了综合分析。而液压系统也是满足该车床总体功能要求的主要控制部分，其余控制部分为电气控制部分等。为了保证设计完成后机床不仅能够使用而且整机性能的优良，就需要满足工作循环所需的全部技术要求。设计该车床时，需要满足车床的三种需求，分别是液压卡盘、液压刀塔、液压尾架。三个部分的工作相互较为独立，液压卡盘主要完成对工件的夹紧与松开，控制阀采用电磁换向阀，油缸采用等行程等速缸。自动尾架可以在切削时支撑工件，以此来加强长、细工件的刚性，完成对工件加工的高精度要求。采用电磁换向阀作为方向控制阀，油缸采用等行程等速油缸。液压刀塔作为液压系统设计的重要组成部分，选用电磁换向阀进行控制，选用等行程等速油缸与液压马达配合。2.8 电控系统高速高精密数控车床的电控系统主要的控制对象主要是液压系统回路中的电磁阀以及数控装置、PLC等。在液压卡盘的控制系统中，电磁换向阀受控制电信号的控制，电磁换向阀上的电磁铁在接受到控制信号之后会通过改变换向阀阀芯的位置达到控制卡爪卡紧及松开，从而实现对工件的夹紧及放松。在液压刀塔的控制系统中，电磁换向阀受控制电信好的控制，电磁铁受电信号控制，通电时电磁铁4YA和3YA分别控制刀盘断面鼠齿盘的啮合定位与松开。根据刀具定位指令，电磁换向阀17接收到控制信号后通过改变阀芯的位置，达到控制液压马达进行正转或反转的目的，从而控制刀塔的旋转方向，实现就近换刀。轴向顶紧液压回路中，电磁铁8YA和7YA接收到控制信号后分别控制尾架的顶紧和松开，当两者均断电后，该阀处于Y型机能中位。使顶尖既不会继续顶紧工件而导致工件弯曲，也不会退回导致较长工件掉落，提高了车床的调整的方便性和安全可靠性。数控装置以及PLC作为车床控制的核心元件，根据高速高精密数控车床的工作要求与功能，选择合适的元件作为系统的控制核心，以此来保证车床的性能与系统的稳定性。当然电控系统还包括显示屏灯光、键盘灯光、报警指示灯、电源指示灯、开关按钮等，并完成控制启动、照明、报警灯外部功能，再此不一一赘述。2.9 本章小结本章对高速高精密数控车床的整体结构进行了分析，对主轴轴承、底座、液压卡盘、液压刀塔、自动尾架等进行了力学分析及元件选择等分析，分析车床液压传动系统、电控系统在数控车床中的功能，进而为整个机床的液压系统设计奠定了扎实的基础。3.高速高精密数控车床液压系统设计3.1 数控车床对液压系统的要求数控车床主要放在室内，要求地面平整。但车床在加工时仍无可避免的会有剧烈震动。即使在结构上进行减震处理后或多或少也会不断震动。液压系统对工件的夹紧、刀塔的控制、顶尖的控制起着主导的作用，因此为了保证车床的安全性，保障操作者的人身安全，对于车床的液压系统，有着一下几方面的需求：（1）因为主轴转速极快，高速高精密数控车床要在高转速（最高可达5000r/min）工况下进行切削加工，此对工件的夹持有较高需求，且对不同的工件类型要采取不同的夹持力。因此元件可靠性必须要强，能承受切削时的高转速。（2）车床切削过程中可能出现故障及突然停电等特殊情况下，为保障在该情况下车床仍可保证工件能被牢牢地固定住，工件的夹紧装置需要设置多重保护装置以保证它的安全可靠。（3）为了提高车床的调整的方便性和安全可靠性，要求顶尖位置适中，既不会继续顶紧工件而导致工件完全，也不会退回使较长工件掉落。3.2 液压系统方案选择高速高精密数控车床的生产效率，工件装夹的紧密度以及定位的精确度取决于夹紧以及定位系统的设计情况。选择夹紧、定位系统的时候，主要考虑的因素是：工作台进给速度、夹紧方式、定位基准的选择、液压油的流量和夹紧力的实际情况等等。满足高速高精密数控车床液压系统的结构类型主要有以下两种：（一）液压进给为主，机械夹紧定位为辅的液压系统液压进给为主，机械夹紧定位为辅的液压系统是工作台的进给采用液压传动系统，工件的定位夹紧采用机械传动系统。该系统操作方便，可靠性高，准确度好，在采用了合适的机械元件之后能保证良好的稳定性，采用齿轮传动的话还具有传动比准确、稳定，工作寿命长的特点。但是，该系统的制造和安装精度要求很高，成本很高，且需要较大的运行空间，传动效率相比液压系统较低。（二）全液压工作系统全液压工作系统是指机床的各主要运动部分如工作台的进给、工件夹持装置、尾架等均采用液压传动系统执行。该系统安装所需的空间较其他方案较为小巧，布局灵活，在一定范围内可以反复调整，结构紧凑，进一步减少所占空间；动作响应快，能快速执行换向变速等突然操作：可实现速度、扭矩、功率等的无级变速；系统的安全性、可靠性好，结构简单，成本低，元件易于实现系列化、标准化和通用化。但是该系统也有明显的缺点，液压油的泄露，传动效率较低，故障不易检查等。该车床在进行工件的车削加工时，要求能够进行快速生产，对加工表面也有很高的精度要求，所以要求车床工作时平稳、快速、效率高。综合分析之后，优先考虑选择更合理的全液压工作系统。3.3 工作台进给缸的设计计算查阅相似车床参数后拟定车床最大切削力在轴向为15KN，所要移动的总重量为15KN，工作台进给缸快进、快退速度一致，为4m/min，工进速度能在201200mm/min范围内无级调节；采用平导轨， 。3.3.1 工作台进给缸的负载分析和速度计算1.负载分析已知工作负载：Fw=12 KN油缸所要移动负载总重量：G=15000 N选择工进时速度变化量的最大值：v=0.02 m/s选取：t=0.2 s则惯性力为摩擦阻力Ff=1500N取液压缸机械效率m=0.9，则液压缸在工作阶段的负载值经计算于表3.1 2.速度分析已知快进、快退速度为4m/min，工进速度范围为201200mm/min，绘制速度循环图如图3.1表3.1 液压缸在各工作阶段的负载值 （单位：N）工作循环计算公式负载起动加速1837快进1667工进18333快退1667图3.1高速高精密数控车床工作台速度循环图图3.1高速高精密数控车床工作台负载循环图3.3.2 确定液压缸的主要参数（1） 初选液压缸的工作压力查阅液压元件手册，根据最大负载查表格取最大工作压力为3MPa负载F/KN551010202030305050工作压力p/MPa0.811.522.5334455表3.2则工作台液压缸主要参数如表3.3项目参数工作台进给缸最大工作压力3MPa速度快进4m/min工进500mm/min快退4m/min表3.3（2） 计算液压缸的结构参数和工作压力表3.4 液压系统背压力选取表系统结构情况背压力/MPa采用节流阀的回路节流调速系统0.30.5对中高压液压系统背压力数值应放大50%100%采用调速阀的回路节流调速系统0.50.8回油路上有背压阀的系统0.51.5采用辅助泵补油的闭式回路0.81.5选用双作用杆缸作为工作台进给缸，假设液压缸左右两腔的有效面积分别为，且,取工作腔无杆状态面积为A3，A3=1.25A1，根据液压系统背压力表选出背压为0.5MPa。工作腔的有效工作面积和活塞直径分别为： 根据液压技术行业标准，根据表3.5、表3.6选取标准直径表3.5 缸筒内径尺寸系列（mm）810121620253240506380（90）100（110）表3.6活塞杆外径d（mm）面积比缸筒内径D3240506380901001101251.0610121620222528321.121012162025283236401.25141822283640455056圆整后 D=100mm d=45mm液压缸的有效工作面积A=6283mm2由于切削头工作时需要保持低速以完成进给运动，因此在通过初步计算拟定油缸面积A1之后仍然还必须要按照最低的进给速度对油缸面积进行验算，若满足行业要求才可最终选用。即应保证油缸有效工作面积A1为式中：qmin流量阀最小稳定流量vmin活塞最低进给速度，设计要求最低工进速度vmin=20mm/min经计算可知满足上式要求，说明可以满足最小稳定速度的要求。则液压缸实际计算工作压力为：实际选取工作压力为：P=29x105Pa3.3.3 确定液压缸在工作循环各阶段的流量快进阶段液压缸流量计算：式中：工作台进给缸快进速度；液压缸左腔有效面积。代入参考值后得：快退阶段液压缸流量计算：式中：工作台进给缸快退速度； 液压缸右腔有效面积。代入参考值后得：工进阶段液压缸流量计算：式中：工作台进给缸工进速度；代入参考值后得：根据下表选出活塞行程：表3.7 活塞行程系列（mm）255080100125160200250320400500选择标准活塞行程位400mm。3.3.4 计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率背压损失由上文可知为0.5MPa，则P2=P1+0.5MPa。根据上述所有数值，可计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表3.8（见下页）根据以上计算可得出工作台进给缸的各项参数，如下表：表3.9 工作台进给缸技术参数表项目参数工作台进给缸规格100/45mm*400mm（1个）最大工作压力3MPa速度快进4m/min工进500mm/min快退4m/min流量快进25.13L/min工进3.14L/min快退25.13L/min工作循环计算公式负载F/KN回油背压p2/MPa进油压力p1/MPa输入流量q1/10-3m3s-1输入功率P/kW快进起动加速18371.02恒速16670.840.420.35工 进183330.63.520.00210.0130.00730.046快退起动加速18370.51.02恒速16670.50.840.420.35表3.8 液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率表3.4 夹紧缸的设计计算表3.10 夹紧缸的主要参数选择夹紧缸夹紧工作负载2500N速度夹紧50mm/min松开50mm/min3.4.1 确定液压缸的主要参数（1）初选液压缸的工作压力已知夹紧工作负载为2500N，查阅液压元件手册，根据最大负载查表格3.2取最大工作压力为3MPa。（2）计算液压缸的结构参数和工作压力已知夹紧工作负载为2500N，夹紧缸选用双出杆活塞缸，假设液压缸左右两腔的面积分别为，且，取工作腔无杆状态面积为A3，A3=1.4A1。根据表3.4选出背压力为0.5MPa。由平衡方程式中：夹紧缸左腔工作压力夹紧缸右腔工作压力 夹紧缸的最大负载可化得所以A1=A2=1000mm2 液压缸内径D为：根据液压技术行业标准，根据表3.5、表3.10选取标准直径表3.11 活塞杆外径d（mm）面积比缸筒内径D3240506380901001101251.251418222836404550561.321620253240455056631.4182228364550566370D=50mmd=28mm所以最后可得由于切削头工作时需要执行低速进给运动，在初算确定油缸面积A1之后没还必须按照最低的进给速度对油缸面积进行验算，若满足才可选用。即应保证油缸有效工作面积A1为式中：qmin流量阀最小稳定流量vmin活塞最低进给速度， vmin=50mm/min经计算可知满足上式要求，说明可以满足最小稳定速度的要求。则液压缸实际计算工作压力为：实际选取工作压力为：P=13x105Pa3.4.2 确定液压缸在工作循环各阶段的流量夹紧阶段液压缸流量计算：式中：夹紧缸夹紧速度；液压缸左腔有效面积。代入上文中的参考值后得：松开阶段液压缸流量计算：式中：夹紧缸松开速度； 液压缸右腔有效面积。代入参考值后得：根据下表选出活塞行程：表3.12 活塞行程系列（mm）255080100125160200250320400500选择标准活塞行程为25mm。液压缸夹紧时容积为： 式中： 定位缸左腔有效面积 定位缸活塞行程代入数值计算得： 液压缸松开时容积为：由此可得出夹紧缸的各项参数，如下表(见下页)：表3.13 夹紧缸参数表夹紧缸规格50/28mm*25mm夹紧工作压力3MPa速度夹紧50mm/min松开50mm/min流量夹紧6.74L/min松开6.74L/min容积夹紧62mL松开62mL3.5 尾架顶紧缸的设计计算表3.14顶紧缸的主要参数选择顶紧缸顶紧工作负载3500N速度顶紧50mm/min松开50mm/min3.5.1 确定液压缸的主要参数（1）初选液压缸的工作压力已知顶紧工作负载为3500N，查阅液压元件手册，根据最大负载查表格3.2取最大工作压力为4MPa。（2）计算液压缸的结构参数和工作压力已知顶紧工作负载为3500N，顶紧缸选用双出杆活塞缸，假设液压缸左右两腔的面积分别为，且，取工作腔无杆状态面积为A3，A3=1.4A1。根据表3.4选出背压力为0.5MPa。由平衡方程式中：顶紧缸左腔工作压力顶紧缸右腔工作压力 顶紧缸的最大负载可化得所以A1=A2=1400mm2 液压缸内径D为：根据液压技术行业标准，根据表3.5、表3.10选取标准直径表3.15 活塞杆外径d（mm）面积比缸筒内径D3240506380901001101251.251418222836404550561.321620253240455056631.4182228364550566370D=50mmd=28mm所以最后可得由于切削头工作时需要执行低速进给运动，在初算确定油缸面积A1之后没还必须按照最低的进给速度对油缸面积进行验算，若满足才可选用。即应保证油缸有效工作面积A1为式中：qmin流量阀最小稳定流量vmin活塞最低进给速度， vmin=50mm/min经计算可知满足上式要求，说明可以满足最小稳定速度的要求。则液压缸实际计算工作压力为：实际选取工作压力为：P=18x105Pa3.5.2 确定液压缸在工作循环各阶段的流量顶紧阶段液压缸流量计算：式中：顶紧缸顶紧速度；液压缸左腔有效面积。代入上文中的参考值后得：松开阶段液压缸流量计算：式中：顶紧缸松开速度； 液压缸右腔有效面积。代入参考值后得：根据下表选出活塞行程：表3.16 活塞行程系列（mm）255080100125160200250320400500选择标准活塞行程为25mm。液压缸顶紧时容积为： 式中： 顶紧缸左腔有效面积 顶紧缸活塞行程代入数值计算得： 液压缸松开时容积为：由此可得出顶紧紧缸的各项参数，如下表：表3.17 顶紧缸参数表顶紧缸规格50/28mm*25mm顶紧工作压力3MPa速度顶紧50mm/min松开50mm/min流量顶紧6.74L/min松开6.74L/min容积顶紧62mL松开62mL所以根据以上计算结果可以绘制高速高精密数控车床液压系统的技术参数表，如下表所示（见下页）：表3.18高速高精密数控车床液压系统的技术参数表项目参数工作台进给缸规格100/45mm*400mm最大工作压力3MPa速度快进4m/min工进500mm/min快退4m/min流量快进25.13L/min工进3.14L/min快退25.13L/min顶紧缸规格50/28mm*25mm顶紧工作压力3MPa速度夹紧50mm/min松开50mm/min流量夹紧6.74L/min松开6.74L/min容积夹紧62mL松开62mL夹紧缸规格50/28mm*25mm夹紧工作压力3MPa速度夹紧50mm/min松开50mm/min流量夹紧6.74L/min松开4.74L/min容积夹紧62mL松开62mL4.制定液压回路方案，拟定液压系统原理图。4.1 制定液压回路方案 4.1.1 油源形式及压力控制由工况表3.8可得知，在液压系统的工作循环内，油源持续地提交替地向油缸提供着压力高流量小与压力低同时流量大的油液，。并且在循环中，泵几乎一直处于高压、小流的状态下进行工作。因此从节省能源、提高效率的角度来看，并不能使用单个定量泵作为油源。应该擦用双联式液压泵或者限压式变量泵。这里我们采用限压式变量泵供油回路。液压系统的油源为电动机4驱动的变量液压泵（叶片泵）3供油油源，并通过安装单向阀5防止油液倒灌，以达到保护液压泵的目的。并通过压力表6观察压力。如图4.1所示 图4.1 供油回路4.1.2 调速回路由工况表3.8可知，该车床液压系统功率小，工作台工进速度低，工作负载变化小，完全可以采用进口节流的调速形势。调速阀11对在刀塔定位缸的速度进行着控制。双路单向节流阀12对刀塔定位马达的速度进行调节。单向节流阀16控制着尾座顶紧缸的速度。分别如图4.2、4.3及4.4所示 图4.2 刀塔定位缸的调速回路 图4.3 刀塔定位马达的调速回路图4.4 尾座顶紧缸的调速回路4.1.3 方向控制回路回转缸和刀塔定位缸的换向回路采用电磁换向阀9和18。选择二位四通机械电磁换向阀。刀塔定位液压马达和尾座顶紧缸的换向回路由电磁换向阀13与17控制，采用三位四通“Y”型中位机能的液动换向阀实现液压缸的夹紧与松开的运动。由于液压缸两腔接油箱，从静止到起动有冲击，制动性能较平稳。分别如图4.4、4.5、4.6、4.7所示。图4.5 回转缸的换向回路图4.6 刀塔定位缸的换向回路图4.7 刀塔定位液压马达的换向回路图4.8尾座顶紧缸的换向回路4.1.4 压力控制回路 回转缸的压力由减压阀7设定，单向阀8用于短时保压。尾座顶紧缸的压力由减压阀14设定，单向阀15用于短时保压。如图4.9与4.10所示图4.9 回转缸的压力控制回路图4.10 尾座顶紧缸的压力控制回路4.1.5 辅助回路为满足车床切削过程中出现故障和突然停电等特殊情况下工件仍被可靠家吃的要求，使用双向液压锁10用于锁紧回转缸。同时液压系统设有吸油过滤器2和空气过滤器20，保证系统油液的洁净，降低液压元件的特别是回转液压缸回转配油环的磨损，延长液压元器件的使用寿命。（1为邮箱分别如图4.11与4.12所示图4.11 双向液压锁图4.12 回路清洁元件 除换向阀外，其余液压阀均为叠加式液压阀。在制定并完善各液压回路方案的基础上，为使标准化、通用化以及集成化成都更高，液压系统采用模块化结构。将各模块整理所组成的液压系统原理图如4.13所示。 如表4.1所示，由电磁铁动作顺序表可以清晰地了解到整个系统的工作原理以及系统在各工况下的油液流动路线。图4.13表4.1 电磁铁动作顺序表液压缸工况动作电磁铁状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA刀塔定位缸快进+工进快退+顶紧缸顶紧+松开+夹紧缸夹紧+松开+刀塔定位液压马达正转+反转+5.选择液压元件5.1 确定液压泵的容量以及电动机的功率5.1.1液压泵的确定（1）液压泵的工作压力液压缸在工作循环中的最大压力为3.52MPa，如取进油路上的压力损失为1MPa，则泵在小流量工作状态下最大工作压力应为4.52MPa。选择泵的额定压力应为泵在大流量状态下，由表3.8可知，于液压缸快退时工作压力较高，取液压缸快退时进油路上的压力损失为0.5MPa，则泵于大流量状态下的最高工作压力为： （1.02+0.5）MPa=1.52MPa（2）液压泵流量计算取系统的泄露系数K=1.1，由表3.8可知，液压泵向液压缸提供的最大流量为25.2L/min，则泵的总流量为 （3）确定液压泵规格根据所得数值查阅电机产品目录并对照产品样本，最终选用PVS系列变量叶片泵（Parker），型号为PVS25，其转速范围为1000-1800rpm，1500r/min时流量为35L/min，排量为24cm3/rev，可以满足系统需求。5.1.2 确定驱动电机功率液压泵在快退阶段时功率最大，取液压缸在进油路上压力损失为0.5MPa，则液压泵输出压力为1.34MPa。液压泵的总效率为，液压泵流量为25L/min，则液压泵驱动快退所需的功率P为：据此选用Y80M2-4型三相异步电动机，其额定功率为0.75KW，转速为1390rpm，仍能满足系统需求。5.1.3高速高精密数控车床液压系统液压元件的选择叶片泵工作时由单向阀5保护液压泵，防止油液倒灌。经计算后查阅液压元件手册，选择YAF3-EB10B。快进时，由电磁换向阀18控制。工作台进给缸快进时，速度为4m/min，流量为25.13L/min。查阅机床液压元件产品样本可知，选择24D-10B型二位四通电磁换向阀，其参数如下：额定压力为15MPa回转缸工作时通过叠加式减压阀减压，经计算后查阅机床液压元件产品样本可知，选择J-25B型减压阀。额定流量为25L/min；压力调整范围为5-63kgf/m2经计算及反复查阅机床液压元件产品样本及液压元件手册等参考资料后，结合上述液压元件的选择，可制出如下表5.1高速高精密数控车床液压元件选型表。表5.1 高速高精密数控车床液压元件选型表序号元件型号规格额定压力（MPa）额定流量（L/min）排量（cm3/r）1油箱2吸油过滤器3叶片变量泵PVS251435244电动机Y80M2-45单向阀YAF3-EB10166压力表7叠加式减压阀J-25B563258叠加式单向阀23E-25B型15259二位四通电磁换向阀24D-10B152510双向液压锁RC-8型自带液压锁11叠加式单向节流阀L-25 152512叠加式双路节流阀LI-10B型1525（续前表）13三位四通电磁换向阀34Y-10B152514叠加式减压阀J-25152515叠加式单向阀23E-25B型152516叠加式单向节流阀L-25152517三位四通电磁换向阀34Y-10B152518二位四通电磁换向阀24D-10B1519液位液温计20空气过滤器83高速高精密数控车床液压系统设计6.液压系统油液温升验算叶片泵在小流量状态下的工作压力为4.52MPa，流量为3.77L/min，经计算可知泵在小流量状态下的输入功率为355W。泵在大流量状态下的工作压力1.52MPa，流量为23.25L/min，输入功率为736.25W。液压缸的最小有效功率为：系统单位时间内的发热量为：假设油箱的长、宽、高的比例在1:1:13:2:1的区间内，且油液表面的高度等于油箱总高度的时，油箱的有效散热面积大约为：式中：V油箱的有效容积（） A散热面积（）设油箱的有效容积，表面传热系数为K=15，将有效容积与K带入上式可得：所以在安全温升范围内。7.结论高速高精密数控车床具备精度高、效率高、自动化水平高、机械制造设备灵活性高等长处。在现代机械工业中所占地位已然越来越高，对该车床的研究与开发对生产效率的提高以及提高我国制造业水平有着显著影响。本文根据高速高精密数控车床的特点，与国内外范围内高速高精密数控车床的发展以及液压技术相结合。对高速高精密数控车床的整机液压系统进行了初步的设计研究。本次设计的高速高精密数控车床从最基础开始设计，设计本身虽有诸多不足且稍显稚嫩，但仍旧在某些条件下具有一定的参考价值。主要工作以及得出的结论如下：首先对车床整体结构及工作状况循环进行了分析。并通过查阅大量资料以及各种机械手册，拟定了车床的主要技术参数。分别完成了液压刀塔、工作台进给系统、顶紧系统的设计，并分别设计出相应的液压系统原理图，并将其结合最终完成液压系统总成图。其次对车床的工作负载进行分析。对液压系统中的主要液压元件进行计算最终选定合适的液压元件型号。根据工作台轴向负载选定系统工作压力3MPa，并以此为基础计算出液压缸的直径D=100mm，d=45mm。最终选定2HSGL01-100-45-200-00液压缸。接着选定采用叶片式变量泵，以满足液压系统工作时对高压小流量与低压大流量的需求。选择液压泵型号为PVS25，其转速范围为1000-1800rpm，1500r/min时流量为35L/min，排量为24cm3/rev。最后对系统中的各液压阀进行计算分析后查阅液压元件手册。进行了合理的型号选择与确定。参考文献1 陈丽, 吴海, 刘长有. 数控机床高速高精度化的实现方法及发展趋势J. 沈阳工业大学学报, 2003, 25(6):459-462. 2 刘乐平, 董启政, 邓国洪. 高速高精数控车床液压系统的设计J. 液压与气动, 2011(7):77-79. 3 张涛. 高速精密数控机床可靠性技术研究D. 河南科技大学, 2013.4 林胜, 林春庭. 高速数控机床现状和发展趋势J. 精密制造与自动化, 2004(1):5-8.5 隋连香, 王晶. 卧式重型数控车床液压系统设计J. 液压与气动, 2010(11):61-62. 6 张根保, 张恒, 庞继红,等. 数控机床液压系统故障溯源及分析J. 计算机应用研究, 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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering), 2009, 10(1):22-30.附录一 外文翻译 考虑液压系统设计时基于控制带宽扩展的Stewart平台优化设计摘要：针对大型液压斯图尔特平台的控制，提出了一种扩展带宽的优化设计方法。该方法以广义固有频率为基础，考虑了液压油。提出一种考虑整个支架惯性的拉格朗日公式，以获得精确的等效质量矩阵。利用该模型研究了支架惯性的影响以及设计参数对广义固有频率的影响。最后，通过数值举例提出了验证并确认了数学模型的有效性。结果表明，支架惯性，特别是活塞部分在动力学中起着重要作用。底座与运动平台的最佳直径比在23之间，底座与运动平台的最佳关节角比约为1。较小的关节角度和较长的支架行程有利于提高系统频率。对具有良好动态性能要求的大型平台系统油应进行预处理。关键词：大型Goop-StoWar平台，优化设计，控制带宽，惯性惯量广义固有频率引言与串联机械人相比，并联机器人具有较高的刚度以及较好的定位精度和承载能力等优点。因此并联机器人已被广泛应用于各种场合。六自由度平台（6-DOF）由Gough（Gough，19561957）于1947年首次提出，后来被Stewart使用于他的飞行模拟器上。在二十世纪七十年代后期，Gouth-Stewart平台被建议作为并联机器人使用（Hunt，1978）。在并联机器人的设计过程中，优化设计是一项重要而富有挑战性的工作。（Merlet，2002）。涉及两个问题：性能评估与综合推理。综合推理对于确定设计参数很重要。并联机器人的性能很大程度上取决于它们的几何形状和如此多关于优化的研究都集中于对工作空间相关的标准(Kumar, 1992)。其他的研究人员选择了优化的机械手的结构刚度（Bhattacharya et al.，1995），与串联结构相比，这是并联的主要优点之一。此外，一些研究集中于与可操作性相关的优化目标（米勒，2004），灵巧性（Pattens和PodoHooDrKi，1993），有效载荷（高E/AL，1997）。调理指数（GeSelin和Angeles，1991）或ACCU-RACY（Ryu和CHA，2001）。在优化设计中同时考虑这些要求（AssiaOutt和布德罗，2006）。不同的方法已被用来解决优化设计问题，包括成本函数法，区间分析（郝和MeLet，2005）和其他（Zhang andGosselin，2002：娄EF，2003：SMALILI等）。2005）。很少有优化研究考虑到控制问题。希勒和Sundar（以路径的运动时间作为优化的代价）。哈提卜和鲍林（1996）研究了机械手设计中增加动力性能的问题，其特点是末端效应器的惯性和加速度特性，然而，在应用中需要高度精确的定位和良好的动态性能（例如，大飞行）。模拟器的控制是复杂的、困难的。总的来说，液压执行器的控制比它们的电动执行器更具有挑战性，因为它们表现出显著的非线性行为。非线性流动/压力特性、截留流体体积对活塞运动的影响、流体压缩性、流动力以及它们对池位置和摩擦的影响等因素都有助于显著的非线性行为。这将影响实际控制带宽，一般小于自然频率的一半。扩大控制带宽。在设计中必须考虑自然频率特性。在这项研究中，基于广义固有频率进行了优化，以扩大带宽控制的大型液压Stewart平台，考虑到液压系统。建立了考虑全腿惯性的拉格朗日公式，得到了交流等效质量矩阵。亚当斯模型验证了数学模型的有效性，研究了腿惯性对动力学的影响。最后，利用数学模型研究了设计参数和油膜模量对广义固有频率的影响。拉格朗日公式斯图尔特平台的动力学是非常重要的。已经提出了几种方法用于斯图尔特平台的动态分析，包括牛顿-欧拉公式、拉格朗日公式和凯恩公式。该优化研究的目的是利用基于广义自然频率的方法来扩展控制带宽。拉格朗日法是获得等效质量矩阵的直接方法。许多前人的研究（C，G，LeBrt等人，1993；Wang，2001）的动力学分析都是基于简化的模型，假设斯图尔特平台的每一条腿都可以被集中在腿质量集中的腿部中心呈现。因此，腿的动能只包括其质心上的平移运动，忽略了旋转运动以保证精度，本文考虑了整个腿部惯性。腿被分解成两部分：固定部分（到底座）和运动部分（活塞部分）。积分法用于计算能量，包括所有的转动和转动能。运动学图I所示的斯图尔特平台是由液压驱动的。图1液压gough-stewart平台设IJK和ijk为坐标O-XYZ和B-X/Y Z的单位向量；腿部坐标系B，XY，Z的起源是B，.X轴指向P，y轴平行于向量I和-/的叉积。B-X:Y2的Z轴由右手规则定义，变换矩阵R，从腿部坐标到基座坐标可以得到Irpangand Shann贫穷（1994），使旋转矩阵由滚动间距和偏航角定义，即G轴的X轴旋转，其次是A。关于Y轴的W的旋转和关于Z轴的第0条腿的长度的旋转是由下式得出其中D是雅可比矩阵；活塞部分坐标系中的第i支腿的速度矢量可以写为其中Ln= d（i，1），L，D（2）LD（i，3）XPYZP是20中的运动平台中心坐标，FXU Yu-ZUT是OP中的上关节坐标；AAA是图2中的旋转矩阵AW= R（Y，R）R（Z，0）R（9），粒子D/的坐标可以从（4）中获得其中Li是DLi之间的长度；和第i个上关节，M；是第20个基本的关节坐标IIR，Y z是第20个关节的坐标，第20个活塞的总动能为20。第i活塞的总动能为。其中P= MI/LIS，MPIS是活塞质量，LPI是活塞长度。其中P= MI/LIS，MPIS是活塞质量，LPI是活塞长度。图3液压斯图尔特平台腿缸体零件圆柱体部分只有旋转能量。第四圆柱部分的角速度矢量由下式得出上接头的速度可以写成其中n是沿第i分支的单位向量。不允许绕腿轴线旋转，以EQ（7）的叉积为单位，圆柱部件的角速度可以被写为因此活塞的总动能为其中是在B-CORDIDENT系统中表示的B的质量矩惯量。移动平台运动平台的运动计算为：当其是30的运动平台的惯性矩阵时，M是运动物体的3x3质量对角矩阵。拉格朗日公式移动平台的势能可以写成腿部势能是在MEYL是圆柱体质量的情况下，DPIS是活塞质心与对应的上关节之间的距离，DE是圆柱体质心与相应的基关节之间的距离，X是坐标系30中的上关节X坐标。利用虚功原理和拉格朗日方程，将液压驱动力矢量写成其中k是总动能，p是总势能，FET是广义的广义力矢量。基于广义固有频率的优化方法中的等惯量矩阵从EQS（5）、（10）和（11），CRTL矩阵中的等价物是其中是半径、广义固有频率斯图尔特平台是由液压驱动的。假定机械部分是刚性的，液压油可以像ASP一样被压缩。定义了液压弹簧的刚度。其中B是油的体积模量，N/M；A和A活塞侧和端面侧的有效驱动面积分别为m和yoAl和Voiz，分别为活塞侧和侧边m的等效油体积；在YoAl和OIZ中考虑辅助管内的油量；根据虚拟工作原理，它遵循6自由度的广义固有频率向量由下式给出优化方案 对于大型液压斯图尔特平台，键槽在整个工作空间中是最低的固有频率，当所有的致动器处于中程时，键槽是广义的固有频率。这种设计的目的是获得最高的频率，并确保当所有的致动器处于其中间行程时，尽可能接近固有频率。液压系统应考虑液压系统的稳定性。这将在细节上进行详细说明，在最后一节中，许多优化研究都是基于成本函数的。权值的确定是很重要的，但很难确定，这基本上是经验确定的，这项工作不是建立在成本函数的基础上的。优化的步骤如下第1步：选择一组初始的设计参数可以从工作空间中大致确定，在一定的速度状态下期望的
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