联轴器压装设备的设计毕业论文.doc

联轴器压装设备的设计毕业论文目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1课题设计的目的和意义11.2液压系统在机械设备中的应用11.3 PLC的特性21.4 联轴器及其作用与特性31.5 本文研究内容31.6本章小结42 液压系统设计与计算52.1 液压传动系统设计52.2 液压系统的组成52.3 液压传动系统的设计内容与步骤62.4 明确对液压系统的设计要求62.5 确定液压系统的主要参数72.6 拟定液压系统原理图112.6.1 选择基本回路112.6.2 液压系统原理图122.7 计算和选择液压元件132.7.1 液压泵及其驱动电机的选择132.7.2 控制阀的选择152.7.3 确定油箱容量162.8 验算液压系统性能172.8.1 系统压力损失的验算172.8.2 系统效率的计算182.8.3 系统发热和温升的计算192.9 本章小结203 基于Pro/E的零件设计213.1 工作台的设计213.2 支撑板的设计233.3 顶架的设计243.4 拉杆的设计253.5 压装设备的装配263.6 发电机联轴器压装设备的工作原理273.7 本章小结284 工程图294.1 压装设备的工程图294.2 工作台的工程图314.3 固定支板的工程图314.4 拉板的工程图324.5 本章小结335 PLC控制系统345.1 可编程序控制器的特点和应用345.2 PLC压装设备的控制系统的设计355.2.1 应用程序设计要点355.2.2 工艺流程的编写375.2.3 输入输出电路I/O口的分配385.3 接线图的绘制395.4 梯形图的绘制405.5 指令表的转化415.6 安装调试425.7 本章小结43结 论44致 谢45参考文献46II兰州工业学院毕业设计（论文）1 绪论1.1课题设计的目的和意义机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低，在很大程度上取决于它所采用装备的性能和质量。所以机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。但是，与工业发达国家相比，我国的机械工业仍存在着阶段性的差距。因此，有计划的引进和开发先进的机械装备，不断提高企业的产品自主开发能力和制造技术水品，进一步推动机械工业的振兴，是我国机械工业走入世界之林的必经之路。 随着科学技术的进步和经济的发展，工业生产中广泛使用各种各样的机械设备，尤其是我国加入WTO后，各类机械设备得到了更广泛的应用。为了满足人民日常生活迫切需要，必须大批量生产各类轻工产品，需要各种高生产率、高自动化的轻工机械。所以机械设备由于现代工业行业多、加工材料的多样化、加工性质的多样化使得品种多样化的特点。这就使得各类机械设备的结构和动作越来越复杂，能代替人类完成许多危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。 目前，在国内很多工厂的生产线上机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用液压与PLC技术，设计用一台压紧联轴器代替人工工作，以提高劳动生产率。1.2液压系统在机械设备中的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门比较新的传动技术，它具有结构紧凑,传动平稳,输出功率大,易于实现无级调速及自动控制等特点,因此发展很快。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在机械行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。在机械工业中应用液压传动技术的目的各有不同。例如，工程机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因侧重于结构简单、体积小、重量轻、输出力大；机床上采用液压侧重于能在工作过程中方便地实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化等。计算机控制是必然趋势，电液比例和伺服阀只能接受连续变化的电压或点电流信号，而计算机要求数字开关量，使用电液比例阀和伺服阀与计算机借口必须经过D/A转换和A/D转换，极不方便。而数字液压泵、数字控制阀、数字液压缸等，即用数字量进行控制并具有数字量输出响应特性的液压元件。由于它们具有结构简单，工艺性好，价格低廉，抗污染性强，功耗小，工作稳定可靠等优点，特别是可以直接与计算机借口，不需D/A数模转换器，是今后液压技术发展的重要趋向之一。计算机与液压技术的结构包括：计算机实时控制技术、计算机辅助设计、液压产品的计算机辅助实验及计算机仿真和优化设计。利用计算机进行控制具有模拟量系统无法比拟的优越性，其方式有逻辑控制、开环比例控制、计算机闭环控制、最优控制和自适应控制以及灵活的多余度控制等。计算机辅助设计的基本特点是利用计算机的图形功能，由设计者通过对话控制设计过程以得到最优设计结果，并能通过动态仿真对设计结果进行检测。计算机辅助试验则可运用计算机对液压元件及液压系统的静、动态性能进行测试，对液压设备故障进行诊断和对液压元件和系统的数学模型辨识等。此外，高压大流量小型化与液压集成技术、液压节能与能量回收技术也成为近年研究的重要课题。总之，随着科学技术的进步，液压技术也随之发展，拓展范围，以适应各行新技术的发展需求。1.3 PLC的特性目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保、文化娱乐等各个行业，在领域的应用都得到了很大的发展。主要进行对开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网的控制。用可编程序控制器作为控制器组成的控制系统是plc的用途当今自动机与自动线设备最理想的控制系统，也是目前在自动控制领域中使用最广泛的控制装置之一，它是以微处理器为基础，综合计算机技术与自动控制技术而发展起来的新一代工业控制器，具有逻辑判断、计数、定时、记忆、算术运算、数据处理、联网通信、PID回路调节、人工智能等功能。PLC以其优异的性能，低廉的价格等优点在自动机与自动线中已成为首选地装置1.4 联轴器及其作用与特性联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。 动力机到工作时之间，通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来，形成轴系传动系统。在机械传动中，动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构不同，其机械特性差别很大，有的运转平稳，有的运转时有冲击，对传动系统形成不等的影响。动力机的机械特性对整个传动系统有一定的影响，不同类型的动力机，由于其机械特性不同，应选取相应的动力机系数KW，选择适合于该系统的最佳联轴器。动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素；动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一，与联轴器转矩成正比。1.5 本文研究内容根据机械设计、机械原理、可变程序控制器（PLC）等知识，以课题要求为根本目标，设计工业机械手模型基于PLC的控制系统软硬件设计。本文研究工作主要包括： 液压传动的设计与计算; PLC控制系统的设计。总体设计。其论文各章节内容如下：1 绪论 主要介绍机械手的定义和分类以及发展情况，提出了论文的研究目标和研究内容。2 PLC简介 叙述PLC的发展情况、可变程序控制器的产生、PLC的定义以及PLC的主要特点。3液压传动系统设计与计算主要是完成液压系统原理图的拟定，液压元件的选择并对部分零件进行强度校核。4 总体设计主要设计工作台、支撑板、拉杆等计算与校核，并完成总结构图。5 可编程序控制器控制系统主要说明PLC液压控制系统的设计，最终完成准确的控制系统并绘制出接线图以及梯形图。1.6本章小结 本章主要阐述了基于PLC的小型同步发电机联轴器压装设备的设计的目的、意义、背景及发展趋势，提出了本文研究的目标。2 液压系统设计与计算本章是在前述章节的基础上，讨论液压传动系统设计和计算机的程序、内容和方法。在此讨论的是静态的、经验的设计方法。传统的静态设计可以提供一个能实现预期功能（即满足力和速度要求）的传动系统，而系统仅仅能实现所预期的功能是不够的。系统的动作质量及动作发生的时间历程也是很重要的，而且对于现代机械设备往往显示出更为突出的地位，目前，在一般工业系统的设计中，进行液压系的动态分析，通常只用于飞机、军事、航天和一些机床设备中的那些成本昂贵的液压系统。随着液压技术特别是计算机技术的迅速发展，一些更完备的设计理论和方法正在不断地完善和充实，现代设计方法和手段，如液压系统的计算机，辅助设计将的得到大力推广和应用。2.1 液压传动系统设计液压传动相对于机械传动来说，是一门比较新的学科，它具有结构紧凑、传动平稳、输出功率大、易于实现无级调速及自动控制等特点，因此发展很快，而目前液压技术正在向高压、高速、大流量、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化和模块化、提高可靠性技术及污染技术控制的方向发展。所谓液压传动就是以液体作为工作介质并以压力能的方式来进行能量的传递和控制的一种传动形式，它既可以传传递力，又可以传递运动，因此又称其为容积式液压传动。2.2 液压系统的组成液压系统由以下五个部分组成：（1）动力元件液压泵将机械能转换为液压能的装置，给整个系统提供压力油。（2）执行元件液压缸或液压马达将液压能转换为机械能的装置，可克服负载做功。（3）控制元件各种阀类可控制和调节液压系统的压力、流量及液流方向，以改变执行元件输出的力、速度及运动方向。（4）辅助元件油管、管接头、油箱、过滤器、蓄能器和压力表等起连接、储油、过滤、储存压力能和测量油液压力等作用的辅助元件。（5）工作介质传递压力的工作介质通常为液压油，同时还可以起润滑、冷却和防锈的作用。2.3 液压传动系统的设计内容与步骤液压传动系统的设计是整个及其设计的一部分，它与主机的设计是密切相关的。将通过全面方案论证，确定一部机器或机器的某一部分的传动方式采用液压传动后，则考虑液压传动系统设计的基本内容和一般流程如下：明确对液压系统的要求：（1）分析主机工况，确定液压系统的主要参数；（2）进行方案设计，初拟液压系统原理图；（3）计算和选择液压元件；（4）验算液压系统的性能；（5）制正式系统工作图，编制技术文件；（6）在实际设计工作中，上述内容和步骤并不是固定不变的往往会随系统的简繁、借鉴的多寡、设计人员经验不同，在做法上会有穿插、交叉、反复或省略。2.4 明确对液压系统的设计要求液压系统的设计必须能全面的满足主机的个项功能和技术性能。因此在拿到设计任务书后首先要了解主机设计人员对液压部分提出的要求。通过调研，一般应明确一下要求点：主机的用途、类型、工艺过程及总体布局，要求用液压传动完成的动作和空间位置的限制；工作环境：如温度、湿度、污染、腐蚀及易燃等情况；其他要求：如可靠性，经济性等。设计一台发电机联轴器压装设备。要求设备能够以20000N的水平推力压装联轴器，该系统的工作循环为 “快进工进快退停止”。快速前进行程为；工作进给行程为，工进速度为100-500mm/min，快进、快退速度为6-7m/min，运动部件重量约为500N。根据切削用量计算出来的水平推力，工作进给速度无极调节。运动部件所受重力，往复运动中的加速时间为0.2s；直线往复运动由液压缸实现。2.5 确定液压系统的主要参数1) 启动阶段 (2-1) 2) 加速阶段 (2-2) 3) 恒速阶段 (2-3) 4) 制动阶段 (2-4) 式中，重力，若工作部件水平放置则； 进摩擦力，为运动部件及外负载对支承面的正压力，为静摩擦系数，一般； 动摩擦力， ，为动摩擦系数，一般； 惯性阻力，g为重力加速度，为启动或制动时间，为速度变化量； 切削阻力。1负载分析a.工作负载 b.惯性阻力 c.摩擦负载忽略不计。 根据以上计算，得出液压缸在各工作阶段的负载如表2-1所示。表2-1 液压缸在各工作阶段的负载/N工况负载组成系统负载时间启动0加速28.31快进、快退01s 3.5s工进2222230s制动-28.31注：取液压缸机械效率 ，；2.运动分析根据，取，绘制速度循环图如图2-1所示。 (a) 负载循环图 （b）速度循环图图2-1 负载和速度循环图3.确定液压缸主要结构参数参照参考文献1P217表8.1和表8.2取液压缸工作压力为。为节省能源宜选用较小流量的油源，利用单杆活塞缸差动连接满足快进速度要求，且往复速度相等，这样就给液压缸内径D和活塞杆直径d规定了的关系。由上表数值绘制负载循环和速度循环图2-1所示。在水平推力压紧时，液压缸回油腔应有一定的背压，查液压工程手册取背压为。由此求得液压缸无杆腔面积为 由GB/T2348-1993查得标准值，。由此计算出液压缸的实际有效面积为： 由工进给速度检验液压缸结构尺寸，查产品样本，Q型调速阀的最小稳定流量为,则 本例，能满足工作进给速度要求。快速进给时的液压缸工作差动连接。由于管路中由压力损失，取此项损失为，同时假定快退时回油压力损失为0.5MPa。工况图反映了一个工作循环中，执行元件的实际工作压力，流量和功率随时间的变化情况。最后还需将各个执行元件的q-t图，P-t图综合叠加，归并成整个液压系统的工况图。根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各个阶段的压力，流量和功率，如表2-2所示，并根据此绘制出其工况图如图2-2所示。 表2-2 液压缸在不同阶段所需的压力、流量、和功率工作阶段系统负载回油腔压力工作腔压力输入流量输入功率快速前进0工作进给222220.3快随退回00.5注：取液压缸机械效率。 ( a ) ( b ) ( c )图2-2 液压缸工况图2.6 拟定液压系统原理图方案设计及初拟系统原理图时整个液压系统设计中的重要一步。它从作用原理和结构组成上具体体现了主机对液压系统提出的各项要求其主要工作包括两项内容：一是根据主机对液压系统的各项要求，选择液压回路，进行方案设计；二是把选出的液压回路有机的组成液压系统。2.6.1 选择基本回路选择液压回路时既要考虑调速、压力控制、换向、顺序或同步动作、互锁等，还要考虑节省能源，提高效率，减少发热，安全可靠，减少冲击等问题。选择回路奥抓住各类主机液压系统的特点和主要问题，从对主机的主要性能起决定性影响的回路开始。例如，对机床的液压系统应从选择调速回路开始；液压机的液压系统应从选择压力调节和控制回路开始等。然后再考虑其他回路，或许有些回路的形式已由主要回路所决定。选择回路时，往往有很多方案，需要进行反复比较，同时还应采取类比法，多参考同类型液压系统的成熟结构方案。（1）调速方式的选择由于机床液压系统调速是关键问题，因此首选调速回路。有工况图可知:所设计的机床液压系统功率较小，工作负载为阻力负载且变化小，故可采用回油路节流阀调速回路。为防止孔钻通过时负载消失造成的前冲现象，回油路上要设置背压阀。（2）快速回路和速度换接方式的选择本系统已选定差动连接回路作为快速回路。由于快进转为工进时，速度变化大，故选用两位两通电磁换向阀来实现速度的平稳换接，而工进转快退则利用行程开关来实现，其调整压力要大于液压缸的最大工作压力。除了考虑上述主要回路之外，还需考虑换向问题。考虑到快退运动时，无杆腔回油量较大，宜选用电液换向阀，但随着液压技术的发展，也可以用大流量电磁换向阀来代替电液换向阀，故选电磁换向阀。考虑到该压装设备在工作进给时负载较大，速度较低，而在快退时负载较小，速度较高，而由计算确定中压装系统压力为3MPa，因此选用定量叶片泵。综上所述，满足本系统要求的回油路节流阀调速回路和差动回路的组合可以后不同形式。2.6.2 液压系统原理图将选定的各液压回路组合、归并在一起，再加上一些辅助元件或回路初步形成了液压系统原理图。在合成液压系统原理图时应注意以下几点：（1）尽可能合并作用相同或相近的多余元件。（2）消除回路合并可能带来的相互干扰。（3）尽量采用标准元件，减少制造周期和成本。（4）为了便于调整和检修，在需要检测系统参数的地方设置工艺接头，以便安装检测仪器。通过对液压系统的设计进行研究分析，可以绘制出液压原理图如图2-3液压系统原理图。 图2-3 整理后的液压系统原理图工作原理如表2-3所示表2-3 工作原理状态1YA2YA3YA4YA快进+-工进+-+快退-+-停止-2.7 计算和选择液压元件液压元件的选择通常是由以下诸因素共同决定的：（1）参考同类设备。（2）系统所需要的最高压力和最大流量。（3）对稳态功率以及整个运动过程的考虑。（4）可供选用的液压元件及其成本。2.7.1 液压泵及其驱动电机的选择首先确定液压泵的最大工作压力： （2-5）式中，执行元件的最高压力，由其工况图中得到； 油液流经执行元件进油路上个液压元件及管路的总压力损失。在整个液压系统尚未组成前，的取值可估算，也可以按经验资料估计。例如，对简单的系统取对复杂的系统取。当执行元件的最大工作压力出现在其停止运动状态，则取。其次根据系统工况图中的最大流量qmax确定液压系统的最大供油流量 （2-6）对于工作过程始终处于节流调速状态的系统，在确定液压系统的最大供油时，尚未考虑溢流阀的最小稳定流量，在一般为溢流阀额定流量的15%以上。对于采用差动液压缸的系统，液压缸的供油为 （2-7）对于采用蓄能器共同供油的系统，在液压泵的最大供油量可由系统一个工作循环中的平均流量确定，即 （2-8）式中，k考虑系统泄漏的修正系数，一般取1.11.3； 差动液压缸无杆腔、有杆腔的有效面积； 差动连接时活塞或液压缸的运动速度； 系统在一个工作循环中等i个阶段内所需的供油量； T个工作循环的时间。 根据设计要求和系统工况可确定液压泵的类型，然后按上面计算出的pp和qp，参照产品样本即可选择液压泵的规格型号。考虑到动态压力超调，并确保泵有足够的使用寿命，应使液压泵具有一定的压力储备，从产品样本中选择泵的额定压力应比pp高出25%60%，其额定流量则只需与qp相当。驱动液压泵所需的电动机功率可直接从泵的产品样本上查出，然后结合泵的转速选择电动机。液压泵的驱动功率也可以根据具体工况计算出来。若在整个工作循环中，液压泵的工作压力和流量比较恒定，则液压泵的驱动功率为 （2-9） 式中，液压泵的最大工作压力； 液压泵的输出流量； 液压泵的总效率，可由泵的产品样本中查出。首先确定液压泵的最大工作压力。小流量泵在快进和工进时都向系统供油。油工况图知，在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为3.19MPa，选取进油路上的总压力损失为0.8MPa，流量泵的最大工作压力为： 泵的流量确定，由工况图可知，液压缸所需最大流量为，若取系统泄露系数K=1.05，则泵的总流量为： 最后根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择YB1-32型叶片泵，其公称排量为,泵的额定压力为，电动机转速，容积效率，总效率。液压泵的输出流量为： 取叶片泵的效率，这时驱动液压泵所需电动机功率为： 根据此数值查阅电动机产品目录，选择Y132S-6型（JB/T9619-1999）电动机，其额定功率，额定转速。2.7.2 控制阀的选择各种控制阀的规格型号按该阀所在油路的最大工作压力和经此油路的最大流量选定。即各种阀的额定压力和额定流量应与上述压力和流量相接近。必要时可允许阀最大通过流量超过其额定流量的20%，如果超过太大，则压降及发热剧增。此外需确定液压阀的安装方式。根据连接方式的不同，液压阀可分为管式阀、板式阀和叠加阀等。根据控制阀所在油路上的最大工作压力和通过该阀的最大流量来选择规格型号，见表2-4。表2-4 液压元件表序号元件名称通过阀的最大流量规格型号额定流量额定压力（MPa）额定压降（MPa）1定量叶片泵YB1-3230.086.32三位四通电磁换向阀77.334F3M16B806.30.33单向阀30.72I-63B636.30.24溢流阀26.8YF3-10L636.35过滤器30.72XU-50X100506.30.57二位二通电磁换向阀46.622D-63B636.30.2 8二位三通电磁换向阀 29.8223D0B3CT25B63 6.30.3注：此为电动机额定转速时液压泵输出的实际流量 式中，通过管道的流量。取。2.7.3 确定油箱容量由经验公式得 GB2876-81规定取标准值V=200L2.8 验算液压系统性能2.8.1 系统压力损失的验算当系统的元件、辅助规格和管道尺寸确定后，即可绘出油路的安装草图，对系统进油路上总压力损失p进行验算，即 （2-10） 式中，系统管道沿程压力和局部压力损失。 阀和辅助元件的局部压力损失，可根据各自的型号规格从产品样本中查出。系统在不同工作阶段的压力损失要求分开计算。在中往往是主要部分，若经过阀类元件的实际流量与其额定流量相差较大，实际压力损失与额定压力损失有如下关系 （2-11）如果计算出的系统进油路总压力损失比前面选泵时估计的数值大的多，则应重新调整液压元件、辅助规格和管道尺寸。计算出的系统压力损失可作为确定系统调整压力的依据之一，并可考查系统的回路效率，在对不同的方案进行比较作为参考由于系统的具体管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法计算，但阀类元件的局部压力损失是可以由公式估算出来的，它在总压力损失中占据了很大的份额。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。1.快进快进时，进油路上的油液通过三位四通换向阀的流量是77.3L/min。进油路上的总压降为： 回油路上快进有杆腔与无杆腔压力之差为: 2.工进工进时，进油路上通过三位四通电磁换向阀的流量为3.9L/min，在调速阀处的压力损失为0.5MPa，回油路上通过电磁换向阀的流量是，因此整个回油路的总压降为： 液压缸工进回油腔的压力为： 此式与原估计值相差很小，可以忽略，所以不需要重新计算工进时液压缸进油腔压力。3.快退快退时，进油路上通过三位四通换向阀的流量为30.72L/min，通过单向阀的流量是30.72L/min，回油路上通过换向阀的流量为 2.8.2 系统效率的计算液压系统工作时，液压泵和执行元件都有泄漏和机械摩擦损失，必然消耗一定的功率，即反应了一定的效率。液压系统的效率是系统的输出效率与其输入效率之比，即 它也可以写成： (2-12) 式中，液压泵的总效率，油产品样本查出； 执行元件的总效率，由产品样本查出，对于液压缸一般取0.95； 回路效率，它反映了泵出口到执行元件进口这段油路的功率利用程度； (2-13) 式中， 同时工作的执行元件工作压力与输入流量乘积之和； 同时运转的液压泵的输出功率之和。由式（2-8）、（2-9）得 由此可见，系统效率很低，但在小功率系统是允许的。2.8.3 系统发热和温升的计算液压系统的压力、容积和机械所消耗的功率转化为热量，试系统的油温升高。连续工作一定时间后，系统所产生的热量便和散发的热量相等达到平衡状态，油温不再升高。对于不的主机，因环境条件与工况不同，最高允许油温也不相同。因此，必须运用热量平衡原理对系统的温升值进行估算，使其不得超过允许值。假设热量全部由油箱散发出去，不考虑系统其他部分的散热，则对油箱温升的估算公式可以根据不同的条件分别从有关手册中查找出来。油平面高度是油箱高度的80%，且油箱通风良好时，油液温升的计算可用下式来估算式中，若执行元件的有效功率为，液压泵的上输入功率为，则系统的总发热H可按试下式估算 （2-14）如果系统的总效率已由式（2-20）求出，则系统的总发热量也可按下式计算 （2-15） （2-16）式中，V油箱的有效容积。计算结果如果超出最高允许油温，需增加油箱表面积，采取冷却措施或改进液压系统设计。系统发热和油液温升可按工进时的工况来计算工进时液压缸的有效功率为： 液压泵的总功率为： 按式可计算出液压系统的发热量为： 按式，求出油液温升为： 由参考文献1中P223页表8-3可知，没有超过所允许的温升值。2.9 本章小结本章完成了液压系统原理图的拟定，液压元件的选择以及对液压系统性能的验算。3 基于Pro/E的零件设计3.1 工作台的设计工作台是为工厂的组装，生产维修操作等工作而专门设计。作为各种作业的操作平台，工作太适合钳工、磨具装配、包装、检测 维修 生产办公等各种生产生活用途。工作台的桌面经过特殊处理，具有防腐、抗冲击力强等特性，多种桌面的选择，可配合不同桌面上可以增加不同的组件，乳白也方孔挂板，电源插座，照明灯具，吊具等。配合零件盒及各种不同的挂钩，工作台还可以存放各种常用的零件，工具等，更加合理的使用空间，充分满足了实际生产操作的需求。工作台的特点：(1) 现场组装的工作台的桌体组装简便，可使工作桌承受额定重量；(2) 多种工作台桌面选择，可配合不同的要求；(3) 重型工作台桌脚上预留电源孔，方便客户装电源插座；(4) 假装工具柜后，更能合理的使用空间，存放工具及零配件；(5) 选用适合的桌面可以直接在工作台上加装台钳，适合钳工工作；(6) 工作台可加装挂件，电器板，灯顶板，隔板等桌上部件，具有多种选择，能够满足各种工作需求。工作台的支撑腿我们选用了角铁,角铁其截面是两边互相垂直成直角形的长条钢材。角钢有等边角钢和不等边角钢之分，两垂直边长度相同为等边角钢，一长一短的为不等边角钢。其规格以边宽边宽边厚的毫米数表示。角钢的主要用途是：主要用于制做框架结构，它造价便宜且支撑性能好，所以在此我们选用角铁作为工作台的支撑腿。我们选用角铁型号为GB/T 706-1988，根据工人的身高，床身高设计为380mm，材料为Q235。工作台的台面我们选择灰口铸铁，灰口铸铁是含碳量较高（2.7%4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（11451250），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。由于片状石墨存在，故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。所以我们选择灰口铸铁作为工作台台面。进入设计界面具体过程如下1、打开Pro/E，设置工作目录。文件/设置工作目录，在弹出的对话框中右键单击，选择“新建文件夹”，取名为“3位学号+姓名”，单击“确定”。2、在选择“新建”，在名称中输入“biyesheji”；3、在名称中输入“biyesheji”；4、取消前的勾。缺省模板可以理解为默认的尺寸单位空间，Pro/E默认的单位是英寸磅秒（inlbs），而中国用的是公制单位毫米牛秒（mmns）；选择“确定”按钮。5、在弹出的“新文件选项”对话框中，选择mmns_part_solid。表示以mmns为单位的实体零件文件。选择“确定”，新建文件完成。发电机联轴器压装设备利用Pro/E设计步骤1、选择“top”视图；2、选择基础特征工具栏中的“拉伸”命令，进入绘图界面；3、选择“矩形”工具，按鼠标中建退出矩形绘制。4、修改尺寸。此时所有尺寸为灰色，表示是“弱尺寸”。双击尺寸，修改为设计值。修改后，尺寸颜色变为亮色，表示是强尺寸。5、绘制对称轴。选择“直线”命令右侧的下拉箭头，在弹出的工具中选择“中心线”命令，在X轴上任意一点单击，再在X轴另一位置单击，绘制出一条无限延长的对称轴；6、绘制单边全圆角矩形。选择“矩形”工具，在Y轴正轴上单击，向右下方拖动鼠标，直到出现对称约束，再次单击鼠标，绘制出一个关于X轴对称的矩形；单击鼠标中键，退出矩形绘制；选择“圆形”工具，在矩形的右边线中点（Pro/E会自动捕捉）单击，确定圆心，在矩形的右上角点单击，确定矩形的半径；单击鼠标中键，退出圆绘制；选择“强劲裁剪”，在小矩形内部按下鼠标左键，拖动，画出裁剪线，使线与矩形右边线、圆的左半边相交，松开鼠标左键，删除多余草绘部分。按鼠标中键，退出裁剪。7、修改尺寸。双击尺寸，修改为设计值；选择“尺寸标注”，选择小矩形下边线，向下移动鼠标，单击鼠标中键，放置好尺寸，单击中键退出尺寸标注；双击生成的尺寸，修改为设计值。8、选择拉伸操控板右侧的，完成拉伸特征操作。发电机联轴器压装设备工作台利用Pro/E设计如图3-1所示。图3-1 工作台3.2 支撑板的设计支承板的主要作用是对拉杆起支撑作用，以保证拉杆的位置。支承板采用的材料为Q235，大小为700470267。发电机联轴器压装设备固定支板利用Pro/E设计如图3-2所示图3-2 支撑板 3.3 顶架的设计顶架的主要作用是带动拉杆运动，其对拉杆的位置度有很大的影响。顶架采用的材料是45钢，设计步骤同上，最终零件图如图3-3所示。 （a） （b） (a)-前顶架 (b)-后顶架图3-3 顶架3.4 拉杆的设计拉杆是由拉板带动其做往复运动，将力传递给前顶架，拉杆的材料为45钢，大小为20 1710。零件图如图3-4所示。图3-4 拉杆3.5 压装设备的装配利用Pro/E具体设计过程如示模型的装配操作是通过元件放置操控板来实现的。单击菜单【文件】【新建】命令，在打开的新建对话框中选择“组件”，如图3-5所示。单击【确定】按钮，进入“组件”模块工作环境。图3-5 界面一在组件模块工作环境中，单击按钮或单击菜单【插入】【元件】【装配】命令，在弹出的打开对话框中选择要装配的零件后，单击【打开】按钮，系统显示如图3-6所示的元件放置操控板。图3-6中的图(a)为【放置】按钮对应的面板，图(b)为【移动】按钮对应的面板。下面对面板中各项功能及意义说明如下：(a)(b)图3-6 界面2通过设置相应的参数，可得最终压装设备总装图如图3-7所示图3-7 总装图3.6 发电机联轴器压装设备的工作原理其工作原理：按下启动按钮SB1，液压泵电机开始启动，电磁阀1YA通电动作，液压泵开始进行往复运动，当1YA、3YA得电2YA失电的时候进行快进，快进到时间继电器时间到了之后改为工进，压装设备完成后系统压力达到了压力继电器设定值时，压力继电器发出信号后1YA、3YA断电，2YA得电压装头快速返回，当碰到行程开关SQ2时压装缸停止工作完成卸荷为一次工作循环。整个工作结束后按下开关按钮结束动作，停止工作。3.7 本章小结本章进行了发电机联轴器压装设备各个零件的设计，并完成了总体结构的设计与组装。4 工程图4.1 压装设备的工程图在Pro/E界面中打开总装图如图3-7所示，点击【文件】【新建】【绘图】【选择取消使用缺省模板】【选择A0图纸尺寸】进入界面如图4-1所示。图4-1 界面1插入一般视图，弹出绘图视图工具栏，如图4-2所示，图4-2 界面2设置其相关参数，适合图纸大小，得到初步二维装配图，如图4-3所示图4-3 界面3再将该文件保存副本：格式选择DWG（*dwg）。将保存文件在CAD中调出，作尺寸标注，线型等修改，即可得到装配图。4.2 工作台的工程图设计步骤同上，得最终工程图如图4-4所示图4-4 工作台的工程图4.3 固定支板的工程图设计步骤同上，得最终工程图如图4-5所示图4-5 固定支板的工程图4.4 拉板的工程图设计步骤同上，得最终工程图如图4-6所示(a)(b)图4-6 拉板的工程图4.5 本章小结本章通过Pro/E的三维转二维功能，将发电机联轴器压装设备的实体造型转为二维的工程图。5 PLC控制系统5.1 可编程序控制器的特点和应用可编程序控制器专为在工业环境下应用而设计，以用户需要为主，又采用了先进的微型计算机技术，所以具有以下几个显著特点：（1）可靠性高PLC由于选用了大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件和软件制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，所以具有很高的可靠性。PLC控制系统平均无故障工作时间可达2万小时以上，美国GE公司带冗余系统的PLC无故障工作时间高达45万小时，高可靠性是PLC称为通用自动控制设备首选条件之一。（2）编程简单、使用方便PLC编程采用类似继电器控制系统电气原理梯形图，用串联、并联、定时、计数等人们所熟悉的概念，是计算机语言大众化，只要是比较熟练的电工和熟悉工艺知识的人员在几天内就能学会，这是PLC得到推广的重要原因之一。（3）通用性好、具有在线修改能力PLC的硬件采用模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象、控制规模和控制功能的要求，给组成各种系统带来极大的方便，同一台PLC装置用于不同的受控对象时，只是输入输出组件、功能模块和应用软件不同。同时，PLC控制系统中的控制电路时由软件编程完成的，只要对应用程序进行修改就可以满足不同的控制要求，因此PLC具有在线修改能力，功能易于扩展，给生产带来了“柔性”，具有广泛的工业通用性。（4）缩短设计、施工、投产试制周期，维护容易目前PLC产品已实现了系列化、标准化，正朝着通用化方向发展，设计人员只需要根据控制系统的需要，选用相应的模块进行组件设计。同时，用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大地减轻了繁重的安装和接线工作，这不仅提高了可靠性，还极大地缩短了施工周期，PLC还具有故障检测及显示功能，使故障处理时间可缩短为10分钟，对维护人员技术水平要求也不太高。（5）体积小由于采用了微型计算机技术，使PLC达到了小型和超小型化，很容易装入机械设备内部，便于实现机电一体化。由于上述特点，PLC作为通用自动控制设备，可用于单一机电设备的控制，也用于工艺过程控制，而且控制精度相当高，操作简单，又具有很大的灵活性和可扩展性，使得PLC广泛应用于机械制造、冶金、化工、交通、电子、电力、纺织，印刷及食品等几乎所有工业行业。5.2 PLC压装设备的控制系统的设计5.2.1 应用程序设计要点在对PLC的基本工作原理和它的编程技术有了一定的了解之后，就可以用PLC构成一个实际的控制系统，这种系统的设计就是PLC的应用设计。它主要包括系统设计、软件程序设计、施工设计和安装调试等内容。系统设计包括确定和明确系统的控制任务、PLC机型的选择和输入输出设备的选择等。1.确定系统控制任务首先，依据该系统需完成的控制任务，对被控对象的工艺过称、工作特点、控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性进行详细分析，明确输入输出物理量是开关量还是模拟量，明确划分控制的各个阶段的特点，阶段之间的转换条件，画出完整的工作流程图和各执行元件的动作节拍表。然后根据PLC的技术特点，与其他工业控制设备，主要是继电器控制系统和微机控制系统进行比较加以选择。由于被控系统具有以下五个特点：（1）输入输出以开关量为主。（2）系统工艺流程复杂，用继电器控制系统难以实现。（3）工艺系统经常变动或控制系统有扩充可能。（4）对控制系统安全性和可靠性要求高。（5）工业现场环境较差。因此，宜选用PLC，特别是小型PLC。由于PLC性能价格比较高，与工业控制机相比较的选择问题，还需要考虑更多的技术经济等因素。2.PLC机型的选择目前PLC机型可选择的有很多，在使用PLC时应考虑以下几个方面的问题。（1）确定控制系统类型控制系统依结构可分为单体控制的小系统和慢过程大系统两类。单体控制的小系统，一般使用一台PLC就能完成控制功能，控制对象常常是一台设备或几台设备中的一种功能。该系统有多个PLC构成一个PLC控制网，由一台中型可编程序控制器控制。（2）PLC机型的选择规模要适当输入、输出的点数可决定PLC规模的大小。首先，要确保PLC有足够的输入、输出点数，并留有一点的余量，一般要考虑10%的备用量。由于此次设计师实现单机自动化产品，选用小型PLC。若控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备分散，就可选用大中型PLC。（3）功能相当、结构合理对于仅用于顺序控制的系统，如报警连锁、顺序动作及时许控制等，可选择C系列P型机。由于本次毕业设计内容是发电机压装联轴器，其中的动作顺序是快进、工进、快退至原位，它是一个动作循环的控制系统，因此选用C系列P型机。 3.输入输出设备及输入输出点分配在PLC控制系统中，通常用作输入器件的强电元件是控制按钮、行程开关、继电器等器件的触点。优点是触点容量大、价格便宜、动作直观。缺点是动作频率低，可靠性差，容易使控制系统出现故障。因此，目前常用无触电开关取代有触点开关来提高系统的可靠性。本次PLC的执行元件有接触器、电动机、电磁阀，确定执行元件后，在确定电压为24V的交流电。4.电气元件的选择（1）电动机的选择液压泵需要电动机带动，型号为Y系列封闭式三相异步电动机，此电动机型号选定为Y132S-6型（3kW,380V,7.89A,960r/min）（2）接触器的选择因电动机型号选定为Y132S-6型，需主触点三对，辅助常闭触点KM应选用CJ20-16型接触器，主触点额定电流16A，额定工作电压380V。（4）熔断器的选择 由于要进行过载保护，选用RL1-15型，配用10A熔体