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电控液压传动试验系统设计【CAD图纸和论文】【原创资料】

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电控液压传动试验系统设计.zip

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关键词：: 液压传动试验实验系统设计

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摘要V

Abstract1

第1章绪论2

1.1液压概况2

1.2液压工作原理2

1.3 液压系统的设计步骤与设计要求3

1.4本论文研究的主要内容4

第2章电控液压传动试验系统整体方案的拟定5

2.1 设计思路5

2.2拟定液压原理图6

2.3 动作分析7

第3章电控液压传动试验系统液压系统的计算9

3.1 设计主要技术参数9

3.2 液压缸的设计9

3.2.1绘制液压缸速度循环图、负载图12

3.2.2 液压缸的效率12

3.2.3 液压缸缸径的计算12

3.2.4活塞宽度的确定13

3.2.5 缸体长度的确定13

3.2.6缸筒壁厚的计算13

3.2.7 活塞杆强度和液压缸稳定性计算14

3.2.8缸筒壁厚的验算17

3.2.9 缸筒的加工要求18

3.2.10法兰设计19

3.2.11 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算20

3.2.12密封件的选用21

第4章电控液压传动试验系统液压系统液压元件的选择23

4.1油泵的选择23

4.1.1 油泵工作压力的确定23

4.1.2 油泵流量的确定24

4.1.3 油泵电机功率的确定24

4.2 液压元件的选择25

4.3 油管的选择27

第5章验算液压系统性能28

5.1 压力损失的验算及泵压力的调整28

5.2 液压系统的发热和温升验算30

第6章液压站的设计32

6.1液压站简介32

6.2 油箱设计32

6.2.1油箱有效容积的确定32

6.2.2 油箱容积的验算33

6.2.3 油箱的结构设计35

6.3 液压站的结构设计37

6.3.1 液压泵的安装方式37

6.4 辅助元件40

6.4.1 滤油器40

6.4.2 空气滤清器41

6.4.3 液位计42

6.4.4 液压油43

第7章控制部分设计44

7.1 可编程序控制器的选择及工作过程44

7.1.1 可编程序控制器的选择44

7.1.2 可编程序控制器的工作过程44

7.2 可编程序控制器的使用步骤45

7.3可编程序控制器控制方案46

7.3.1 控制系统的工作原理及控制要求46

7.3.2.控制要求46

7.4 PLC控制原理图设计47

结论49

致谢50

参考文献51

摘要

液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。

本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作：

（1）拟定电控液压传动试验系统液压液压原理图。

（2）完成电控液压传动试验系统油缸的设计。

（3）完成电控液压传动试验系统液压站的设计。

（4）对液压系统进行校核设计

（5）完成对电控液压传动试验系统整体建模设计

关键词：电控液压传动试验系统，油缸，液压系统

Abstract

Hydraulic drive system is a part of hydraulic machinery, hydraulic transmission system design to the overall design of the same host at the same time. To design, we must proceed from the actual situation, the organic combination of various transmission forms, give full play to the advantages of hydraulic transmission, and strive to design hydraulic transmission system has the advantages of simple structure, reliable operation, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair.

I am learning system of hydraulic system of technical knowledge, access to some of the relevant literature, on this basis, combined with the need to address my ideas and design work, the main work is described as follows:

(1) the development of hydraulic press hydraulic principle diagram.

(2) completed the design of hydraulic cylinder.

(3) to complete the design of hydraulic station.

(4) were checked for the design of hydraulic system

(5) the completion of the hydraulic press overall three-dimensional modeling design

Keywords: hydraulic machine, hydraulic cylinder, hydraulic system

第1章绪论

1.1液压概况

当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近10年内出现的新事物。

我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。

1.2液压工作原理

驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。

液压传动有以下一些优点：

在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出30~40倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。

液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/min，实现往复直线运动时可达1000次/min。

液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。

液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。

液压传动的缺点是：

液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不易找出原因。

1.3 液压系统的设计步骤与设计要求

液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、

装配图.jpg

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内容简介：: I 毕业设计 (论文 ) 电控液压传动试验系统设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日 nts II 诚信声明本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日 nts III 目录摘要 . V Abstract .1 第 1 章绪论 .2 1.1 液压概况 .2 1.2 液压工作原理 .2 1.3 液压系统的设计步骤与设计要求 .3 1.4 本论文研究的主要内容 .4 第 2 章电控液压传动试验系统整体方案的拟定 .5 2.1 设计思路 .5 2.2 拟定液压原理图 .6 2.3 动作分析 .7 第 3 章电控液压传动试验系统液压系统的计算 .9 3.1 设计主要技术参数 .9 3.2 液压缸的设计 .9 3.2.1 绘制液压缸速度循环图、负载图 . 12 3.2.2 液压缸的效率 . 12 3.2.3 液压缸缸径的计算 . 12 3.2.4 活塞宽度 B 的确定 . 13 3.2.5 缸体长度的确定 . 13 3.2.6 缸筒壁厚的计算 . 13 3.2.7 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 14 3.2.8 缸筒壁厚的验算 . 17 3.2.9 缸筒的加工要求 . 18 3.2.10 法兰设计 . 19 3.2.11 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 20 3.2.12 密封件的选用 . 21 第 4 章电控液压传动试验系统液压系统液压元件的选择 . 23 4.1 油泵的选择 . 23 4.1.1 油泵工作压力的确定 . 23 4.1.2 油泵流量的确定 . 24 4.1.3 油泵电机功率的确定 . 24 4.2 液压元件的选择 . 25 4.3 油管的选择 . 27 第 5 章验算液压系统性能 . 28 5.1 压力损失的验算及泵压力的调整 . 28 5.2 液压系统的发热和温升验算 . 30 第 6 章液压站的设计 . 32 6.1 液压站简介 . 32 6.2 油箱设计 . 32 6.2.1 油箱有效容积的确定 . 32 6.2.2 油箱容积的验算 . 33 nts IV 6.2.3 油箱的结构设计 . 35 6.3 液压站的结构设计 . 37 6.3.1 液压泵的安装方式 . 37 6.4 辅助元件 . 40 6.4.1 滤油器 . 40 6.4.2 空气滤清器 . 41 6.4.3 液位计 . 42 6.4.4 液压油 . 43 第 7 章控制部分设计 . 44 7.1 可编程序控制器的选择及工作过程 . 44 7.1.1 可编程序控制器的选择 . 44 7.1.2 可编程序控制器的工作过程 . 44 7.2 可编程序控制器的使用步骤 . 45 7.3 可编程序控制器控制方案 . 46 7.3.1 控制系统的工作原理及控制要求 . 46 7.3.2.控制要求 . 46 7.4 PLC 控制原理图设计 . 47 结论 . 49 致谢 . 50 参考文献 . 51 nts V 摘要液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作：（ 1）拟定电控液压传动试验系统液压液压原理图。（ 2）完成电控液压传动试验系统油缸的设计。（ 3）完成电控液压传动试验系统液压站的设计。（ 4）对液压系统进行校核设计（ 5）完成对电控液压传动试验系统整体建模设计关键词：电控液压传动试验系统，油缸，液压系统 nts 1 Abstract Hydraulic drive system is a part of hydraulic machinery, hydraulic transmission system design to the overall design of the same host at the same time. To design, we must proceed from the actual situation, the organic combination of various transmission forms, give full play to the advantages of hydraulic transmission, and strive to design hydraulic transmission system has the advantages of simple structure, reliable operation, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair. I am learning system of hydraulic system of technical knowledge, access to some of the relevant literature, on this basis, combined with the need to address my ideas and design work, the main work is described as follows: (1) the development of hydraulic press hydraulic principle diagram. (2) completed the design of hydraulic cylinder. (3) to complete the design of hydraulic station. (4) were checked for the design of hydraulic system (5) the completion of the hydraulic press overall three-dimensional modeling design Keywords: hydraulic machine, hydraulic cylinder, hydraulic system nts 2 第 1 章绪论 1.1 液压概况当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。我国的液压工业开始于本世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 1.2 液压工作原理驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口nts 3 处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。液压传动有以下一些优点：在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500 次 /min，实现往复直线运动时可达 1000 次 /min。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还可以在运行的过程中进行调速。液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是：液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不易找出原因。 1.3 液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 nts 4 1.4 本论文研究的主要内容本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作：（ 1）拟定电控液压传动试验系统液压液压原理图。（ 2）完成电控液压传动试验系统油缸的设计。（ 3）完成电控液压传动试验系统液压站的设计。（ 4）对液压系统进行校核设计 nts 5 第 2 章电控液压传动试验系统整体方案的拟定 2.1 设计思路装载机是一种应用广泛的工程机械。其工作装置的结构和性能直接影响工程机械整机的工作尺寸和性能参数，工作装置的合理性直接影响整机的工作效率、生产负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果、工作循环的时间、外形尺寸和发动机功率等。装载机工作装置是组成装载机关键部件之一，装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。其设计水平的高低直接影响性能的好坏，进而影响到装载机的工作效率和经济性能指标。装载机工作装置由铲斗 1、连杆 2、摇臂 3、转斗油缸 4、动臂 5、动臂油缸 6 等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。图 2-1 轮式装载机的工作装置装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于 45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平，保证各个杆件在运动过程中不存在干涉。保证必要的卸载角、卸载高度和卸载距离。为避免产斗中的物料撒出要求产斗作 “ 平移运动 ” ，即需要限制产斗口的倾角控制在 15 以内为好。装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要特别注意防止各个工况出项机构相互干扰、 “ 死点 ” 、 “ 自锁 ” 和 “ 机构撕裂 ” 等现象，各处的转角不得小于 10 ；在满足中和nts 6 工作性能的前提下，尽可能增大机构的倍力系数，减小工作机构的前悬、长度和高度，以提高装载机载各种工况下的稳定性和司机的视野。 2.2 拟定液压原理图 nts 7 2.3 动作分析工作过程 A: 启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）电液压换向阀 9的 M型中位电液换向阀 20 的 K型中位 T B：快进：液压缸 15 活塞快速下行： 1YA， 5YA 通电，电磁铁换向阀 17 接通液控单向阀 18的控制油路，打开液控单向阀 18，进油路：主泵 1 电液换向阀 9 单向阀 11上液压缸 15 回油路：液压缸 15 下腔液控单向阀 18电液换向阀 9电液换向阀 20 的 K 型中位 T 液压缸 15 活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀 13液压缸 15上腔的负压空腔 C：工进：液压缸 15接触工件慢速下行：（增压下行）液压缸活塞碰行程开关 2XK， 5YA 断电，切断经液控单向阀 18 快速回油通路，上腔压力升高，切断（大气压油吸入阀 13 上液压缸无杆腔）吸油路。回油路：液压缸 15 下腔顺序阀 16电液换向阀 9电液换向阀 20 的 K型中位T D：保压：液压缸 15上腔压力升高达到预调压力，压力继电器 10 发出信息， 1YA 断电，液压缸 15 进口油路切断，单向阀 11和吸入阀 13 的高密封性能确保液压缸 15活塞对工件保压。主泵（恒功率输出）主泵电液压换向阀 9的 M型中位电液压换向阀 20 的 K型位 T实现主泵卸荷。 E：保压结束，泄压，液压缸 15回程：时间继电器发出信息， 2TA 通电（ 1YA 断电），液压缸 15 上腔压力很高，外控顺序阀 14，使主泵 1电液压换向阀 9吸入阀的控制油路由于大部分油液经外控顺序阀 14 流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13 通油箱的通道，只能打开吸入阀的卸荷阀 13（或叫卸荷阀 13 的卸荷口），实现液压缸 15 上腔（只有极少部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵 1大部分油液电液压换向阀 9外控顺序阀 T F：液压缸 15 活塞快速上行：液压缸 15 上腔卸压达到吸入阀 13 开启的压力值时，外控顺序阀 14 关闭，切断主泵 1大部分油液电液换向阀 9外控顺序阀 14 T 的卸荷油路实现：进油路：主泵 1电液换向阀 9液控单向阀 20液压缸 15 下腔回油路：液压缸15 上腔吸入阀 13 T G: 顶出工件 :液压缸 15活塞快速上行到位 ,PLC 发出信号 , 2YA 断电 ,电液压换向阀 9nts 8 关闭 ,3YA 通电电液压换向阀 20 右位工作进油路 :主泵 1电液压换向阀 9 的 M 型中位电液换向阀 20液压缸 19无杆腔回油路：液压缸 19 有杆腔电压换向阀 20 T H: 顶出活塞退回： 3YA 断电， 4YA 通电，电压换向阀 20 左位工作进油路：主泵 1电液换向阀 9的 M型中位电液换向阀 20液压缸 19 上腔回油路：液压缸 19 下腔电液换向阀 20 T K：压边浮动拉伸：薄板拉伸时，要求顶出液压缸 19 下腔要保持一定的压力，以便液压缸 19 活塞能随液压缸 15活塞驱动的动模一起下行对薄板进行拉伸， 3YA 通电，电液换向阀 20 右边工作， 6YA 通电，电磁换向阀 23 工作，溢流阀 24调节液压缸 19下腔油垫工作压力。 nts 9 第 3 章电控液压传动试验系统液压系统的计算 3.1 设计主要技术参数该试验系统主要是为了测试装载机静压驱动系统的性能及参数匹配情况。主要参数：功率 90kW，转速 2200r/min，压力 40MPa，流量 200L/min。 3.2 液压缸的设计动臂按纵向中心线形状可简单的分为曲线形与直线型两种。曲线形动臂，一般反转式连杆工作装置采用较多，这种结构形式的动臂可以使工作装置的分布更为合理。动臂断面形状可分为单板型、双板型、工字型和箱型数种。单板动臂结构简单、工艺性好、但强度和刚度较小，一般用在中、小型装载机上。由上诉原因本次设计选用动臂的形状结构为：曲线单板形。 (1)动臂参数设计 1) 动臂铰点高度动臂与车架铰点的高度通常取 RH A 5.25.1 动臂回转角通常取 9080 初取 0=90 2) 动臂长度铰点位置确定以后，根据以下公式可以求出动臂的长度 Dl 公式： 2m a x2m i n s i nc o s RHHlRll AsBsD 式中： minsl 铲斗最小卸载距离， mm ; 铲斗回转半径与斗底夹角；铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ； Bl 动臂与车架铰点到装载机前面外廓水平距离， mm； maxsH 最大卸载高度， mm； AH 动臂与车架连接铰点的高度， mm。 (2)动臂油缸的位置一般有两种方式。图所示为举升油缸立式布置；另一种布置方式为举升油缸卧式布置，即当铲斗处于装载位置时，举升油缸接近水平，如图 2-13 所示。最近生产的装载机多用后一种布置方式，它是机构优化设计的结果。 nts 10 图 2-12 立式布置图 2-13 卧式布置 1-动臂 2-举升油缸 1-动臂 2-举升油缸轮式装载机工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸和相互的位置关系，以满足设计任务中的规定的使用性能及经济技术指标。由于连杆机构尺寸以及销轴位置的相互影响，连杆机构可变性很大，同时又要受结构限制，可变参数很多，因而无法单纯采用理论计算的方法来确定，目前大多数采用图解法并配合统计或类比法加以确定，本次设计采用图解法和类比法对工作装置加以确定。反转六杆机构如图 2-14 所示。它由转斗机构和动臂举升机构两个部分组成。 a 插入工况 b 铲装工况 nts 11 c 最高位置工况 d 高位卸载工况图 2-14 反转六杆机构简图转斗机构由转斗油缸 CD、摇臂 CBE、连杆 EF、铲斗 GF、动臂 GBA 和机架 AD六个构件组成。实际上，它是由两个反转四杆机构组成 GFEB 和 BCDA 串联而成。当举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可以把机架 AD 视为输入杆，把铲斗 GF 看成输出杆，由于 AD 与 GF 转向相反，所以把此机构称作反转六杆机构。举升油缸主要由动臂举升油缸 HM 和动臂 GBA 构成。若把油缸分解成两个活动构件和一个移动副，则反转六杆机构放入活动构件数为n=8，运动低副数 11LP 应用计算机构自由度公式 LPnF 23 ，可得其自由度为 2。因为油缸均为运动件，所以整个机构有确定的运动。当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕 G 点做定轴运动；当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将做复合运动，即一边随动臂对 A 进行牵引运动，同时有相对动臂绕 G 点作相对运动。 nts 12 3.2.1 绘制液压缸速度循环图、负载图 1、选取参数取动摩擦系数 fd=0.1 ，静摩擦系数 fj=0.2 ，缸 =0.95， V 快 =100mm/s ， V 工 =10mm/s，令起动时间不超过 0.2 秒， 3.2.2 液压缸的效率液压缸的机械效率 95.0m 3.2.3 液压缸缸径的计算内径 D 可按下列公式初步计算：液压缸的负载为推力 mP FD 463.095.01025 104 0 0 044 63 主 =463mm 式（ 3-1）式中 01F 液压缸实际使用推力 4000（ KN）；液压缸的总效率，一般取 =07 09；计算 =0.8； p 液压缸的供油压力，一般为系统压力（ MPa）本次设计中液压缸已知系统压力 p =25MPa；根据式（ 3-1）得到内径： D =500mm 查缸筒内径系列 /mm(GB/T 2348-1993)可以取为 500mm。 nts 13 表 4.1 液压缸内径系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 活塞杆外径 d ：查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取 d/D=0.5-0.7。本设计我选择 d/D=0.7，即 d=0.55D=0.7 500=350mm。根据活塞杆直径标准取 d=360mm. 表 3-1 活塞杆直径系列活塞杆直径系列 /mm (GB/T 2348-1993) 4、 5、 6、 8、 10、 12、 16、 18、 20、 22、 25、 28、 32、 36、 40、 45、50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、 110、 125、 140、 160、 180、 200、220、 250、 280、 320、 360 3.2.4 活塞宽度 B 的确定由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。活塞的宽度 B 一般取 B =（ 0.6-1.0） D 即 B =（ 0.6-1.0） 500=（ 300-500） mm 取 B =350mm 3.2.5 缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径 D 的 20-30 倍。 3.2.6 缸筒壁厚的计算在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都nts 14 能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。当 0.08D 时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为 max2pD式（ 3-2）式中，maxp 缸筒内最高压力；缸筒材料的许用压力。 = /b n , b 为材料的抗拉强度， n 为安全系数，当0.08D 时，一般取 5n 。液压缸缸筒材料采用 45 钢，则抗拉强度： b=600MPa 安全系数 n 按液压传动与控制手册 P243 表 2 10，取 n=5。则许用应力 = nb=120MPa 当 0 .0 8 0 .3D时 ,按式（ 3-3）计算 m a x m a x2 . 3 3pDp (该设计采用 45 钢管 ) 式（ 3-3）根据缸径查手册预取 =50 此时 0.08 0.3D =0.1 0 .0 8 0 .3D 最高允许压力一般是额定压力的 1.5 倍，根据给定参数，所以： maxP=25 1.5=37.5MP m a x m a x2 . 3 3pDp 5.373-1203.2 5005.37 =115 满足要求，就取壁厚为 120mm。 3.2.7 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 A.活塞杆强度计算 nts 15 活塞杆的直径 d 按下式进行校核 4Fd 式中， F 为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力， = /b n,n一般取 1.40。 4dF （ 3-4）式中许用应力； M P a805004n b （ Q235 钢的抗拉强度为 375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取 5，即活塞杆的强度适中） 63108010400044dF =63.69mm d 取 360 mm 大于 63 mm 满足要求 . B.液压缸稳定性计算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力 F 不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载kF，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。kF的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比 / 10ld且杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行 kknFF式中，kn为安全系数，一般取kn=24。 a.当活塞杆的细长比 / kl r m i 时 22ki EJF l b.当活塞杆的细长比 / kl r m i 时 21 ( )kkfAFalirnts 16 式中， l 为安装长度，其值与安装方式有关，见表 1；kr为活塞杆横截面最小回转半径， AJrk /； m 为柔性系数，其值见表 3-2； i 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表 1； E 为活塞杆材料的弹性模量，对钢取 211 /1006.2 mNE ；为活塞杆横截面惯性矩； A 为活塞杆横截面积； f 为由材料强度决定的实验值，为系数，具体数值见表 3-3。表 3-2 液压缸支承方式和末端系数 i 的值支承方式支承说明末端系数i 一端自由一端固定 1/4两端铰接 1 一端铰接一端固定 2 两端固定 4 表 3-3 f 、、 m 的值材料 28 /10 mNf m 铸铁 5.6 1/1600 80 锻铁 2.5 1/9000 110 钢 4.9 1/5000 85 c.当 20lk时 ,缸已经足够稳定，不需要进行校核。此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。 nts 17 3.2.8 缸筒壁厚的验算下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算： A 液压缸的额定压力np值应低于一定的极限值，保证工作安全： 22121()0 . 3 5 snDDpD ()MPa 式（ 3-4）根据式（ 3-4）得到： 2223 5 3 ( 0 . 0 5 0 . 0 4 5 )0 . 3 5 2 8 . 1 2 ( )0 . 0 5np M p a 显然，额定油压np=p =25MP，满足条件； B 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力np值应与塑性变形压力有一定的比例范围： ( 0 . 3 5 0 . 4 2 )n p lpp 式（ 3-5） 12 . 3 l o gp l s Dp D式（ 3-6）先根据式（ 3-6）得到： 12 .3 lo gp l s Dp D =41.21()MPa 再将得到结果带入

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