軸類零件自動校直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

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長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1第 1 章 前言1.1 課題研究的目的和意義題目：軸類零件自動校直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計目的：熱處理后校直是軸桿類零件生產(chǎn)中的一項重要工序，而校直精度是衡量校直水平的一個主要指標(biāo)。高的校直精度可減少精加工余量，也會降低廢品率。那么本次設(shè)計就是要解決上門的問題。而且，要在了解國內(nèi)外校直機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行改進(jìn)和完善。意義：軸類零件在加工和使用過程中會發(fā)生彎曲變形甚至斷裂。發(fā)生變·形的零件，為了提高加工精度和繼續(xù)使用，從而節(jié)約費用，就必須進(jìn)行校直。那么，在校直過程中需要傳動，研究液壓系統(tǒng)很有必要。現(xiàn)在，校直方式分為兩大類，即輥式校直和點壓式校直。在本研究中重點是對點壓式校直機(jī)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計。我國的壓點式校直設(shè)備對小直徑、小跨距的軸類等工件的壓點式校直已實現(xiàn)自動化，校直精度高，生產(chǎn)效率較高; 對大直徑、大跨距的工件進(jìn)行的校直還主要通過手動來實現(xiàn)，對操作者的經(jīng)驗依賴較大，在校直過程中存在測量不精確、校直精度差、生產(chǎn)率低。因此，自動校直機(jī)的使用,對于減輕工人勞動強(qiáng)度、節(jié)約材料和加工成本以及提高生產(chǎn)效率和成品質(zhì)量都具有十分重要意義。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國內(nèi)現(xiàn)狀：隨著人們質(zhì)量意識的提高，機(jī)械制造行業(yè)對關(guān)鍵零件的在線檢驗校正的需求量愈來愈大，所以自動校直機(jī)的國內(nèi)市場容量巨大，其開發(fā)前景廣闊。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2近年來，國內(nèi)的校直設(shè)備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢如下:系列完整、品種規(guī)格齊全；精度高，檢測、顯示手段完善，校直工件質(zhì)量好;附件齊全、校直工藝范圍擴(kuò)大;向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。但國內(nèi)大多數(shù)是輥式校直機(jī)，壓點式校直設(shè)備在國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的是 Y41 系列單柱校正壓裝機(jī)，該產(chǎn)品自動化程度低，屬于憑經(jīng)驗校直，校直精度低。手動伺服控制型精密校直液壓機(jī)帶有適應(yīng)各種軸類零件的附件，調(diào)整操作方便，校直精度高，國外發(fā)達(dá)國家已普及應(yīng)用。我國液壓機(jī)行業(yè)在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，應(yīng)積極開發(fā)技術(shù)附加值高的精密校直液壓機(jī)系列及成套附件，完善檢測裝置，這樣對以國內(nèi)產(chǎn)品替代進(jìn)口產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場競爭力等都具有廣闊的前景。我國校直機(jī)發(fā)展大致有以下六個過程：(1) 合作生產(chǎn)校直機(jī)(2) 開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的自動校直機(jī)(3) 研發(fā) JJC 系列機(jī)械式校直機(jī)(4) 校直機(jī)的系列化設(shè)計(5) 研發(fā)校直新的測控系統(tǒng)(6) 校直機(jī)的個性化設(shè)計國外現(xiàn)狀：國外發(fā)達(dá)國家專門有校直機(jī)制造公司和研究機(jī)構(gòu)。近二十年來，德國、意大利、日本等國發(fā)展了手動伺服控制精密液壓校直機(jī)，其應(yīng)用比較普遍。全自動精密液壓校直機(jī)也已發(fā)展完備。日本東和精機(jī)株式會社生產(chǎn)的 ASP 系列智能型校直機(jī)能自動檢測工件在三維方向上的撓度，以計算結(jié)果為基礎(chǔ)，選出校直點，控制滑塊行程值及校正撓度值。檢測裝置包括:計算機(jī)控制的軸直線度檢測系統(tǒng)，以千分表指示修正點的順序號和撓度值，以數(shù)字開關(guān)輸入最小校正值，通過彎曲形式的識別，計算并選擇出滑塊的加壓點。該機(jī)還帶有自動上下料裝置。國內(nèi)已有廠家引進(jìn)。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3日本國際計測器株式會社與長春試驗研究所合作生產(chǎn)了 ASC 系列校直機(jī)。該機(jī)有自動、半自動二種模型，采用日本技術(shù)及關(guān)鍵零部件，由長春試驗研究所生產(chǎn)主機(jī)及裝配。該校直機(jī)有智能化的分析測量系統(tǒng)、可程控的電機(jī)、電器、機(jī)械、液壓、空壓控制技術(shù)。ASC 系列校直機(jī)靈活的人機(jī)界面、向用戶開放的技術(shù)條件為提高整機(jī)的工作效率創(chuàng)造了極大的方便。詹尼公司生產(chǎn)的高精度全自動校直設(shè)備，其校直力選擇范圍從 1—1O0t，并具有可選擇適合于各種工件幾何尺寸的校直點和測量點等功能。德國 DUNKES 公司生產(chǎn)從 100—2000KN 共 n 個規(guī)格的手動伺服單柱精密液壓校直機(jī)。德國的 MAE 公司發(fā)展了 ADS2.SRH 型 25KN 和 ADSF63RH 型 63OKN 閉式全自動液壓校直機(jī)，該系統(tǒng)帶有與材料性能有關(guān)的自動優(yōu)化工藝軟件，并以可編程的微處理器控制校直和測量順序。其功能有:最大 8 個感覺位置的測量、處理和記憶系統(tǒng);數(shù)字鍵盤的屏幕顯示終端并有人機(jī)對話系統(tǒng);以清楚的文字修正錯誤信息和相應(yīng)的程序，能確定最終校直階段的順序;大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的修正和求值;還有與主計算機(jī)連接的接口。適用于校直中、大批量生產(chǎn)的對稱平衡件，或自動生產(chǎn)線中的校直工序。MULLERWEINGARTEN 公司生產(chǎn)了用于校直軸類零件的全自動液壓校直機(jī) RRE系列(100—1000KN)。該系列校直機(jī)為閉式，組合結(jié)構(gòu)床身，由電子系統(tǒng)控制工件的回轉(zhuǎn)和夾緊，可編程控制器可進(jìn)行編程記憶和主要故障防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲及對校直過程進(jìn)行控制等。還配備自動廢品剔除系統(tǒng)、裂紋監(jiān)控裝置、機(jī)器人等。還有一些生產(chǎn)校直機(jī)知名度較高的企業(yè)，如意大利的 GALDABINI 公司，美國的 TAATRAND 工 NG 公司等。他們的校直機(jī)都有較高的水平，集中表現(xiàn)在智能化、自動化、測量精度高、生產(chǎn)節(jié)拍快等。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊41.3 方案擬定1.3.1 設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的主要內(nèi)容是軸類零件自動校直機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計。其中包括擬定液壓系統(tǒng)原理圖，液壓缸的選擇，并進(jìn)行各部件的強(qiáng)度校核。1.3.2 總體方案擬定（1） 設(shè)計思路：查找資料，了解校直機(jī)液壓系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，并對液壓系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計；再根據(jù)參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖，計算和選擇液壓元件；最后由前面計算和原理圖畫裝配圖和零件圖，寫說明書。1.3.2 總體方案擬定：a.工作原理 校直機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。主動回轉(zhuǎn)中心和從動回轉(zhuǎn)中心的頂尖將工件夾持后,頂尖由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn),通過工件傳遞到從動回轉(zhuǎn)中心頂尖。同時,與可動支撐相聯(lián)的測量裝置檢測工件表面的全跳動量(TIR),從動回轉(zhuǎn)中心的光電編碼器檢測工件表面的全跳動量方向。計算機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷工件最大彎曲位置和方向,發(fā)出指令使工件最大彎曲點朝上時工件停止轉(zhuǎn)動,并結(jié)合 TIR 幅值及設(shè)定的參數(shù)計算修正量,實現(xiàn)對工件的精密校直修正。工件的夾持與放松、可動支撐位的選擇、工作臺的移動以及沖頭的快慢速進(jìn)給等動作均由 PLC 實現(xiàn)控制管理。 長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5b. 工件的測量結(jié)構(gòu) 工件的準(zhǔn)確定位與測量是保證校直機(jī)精度的關(guān)鍵。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)測量時,頂尖和工件是一起旋轉(zhuǎn)的,測量傳感器所檢測的工件表面跳動值是相對于工件兩端頂尖孔的跳動量。因此,頂尖的旋轉(zhuǎn)跳動精度要求很高,一般≯5μm,這樣才能保證測量的重復(fù)精度。其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。c. 液壓控制回路設(shè)計 校直機(jī)的液壓系統(tǒng)是校直修正的動力源,控制回路如圖 3 所示。泵站采用結(jié)構(gòu)緊湊的油泵電機(jī)組,變量泵可根據(jù)工作狀況調(diào)節(jié)設(shè)定工作流量和工作壓力,工作噪音低。閥組采用中位卸荷方式換向閥,校直機(jī)在工作間歇時液壓系統(tǒng)卸載,這樣就避免了系統(tǒng)發(fā)熱,可將油箱做得盡量小些。疊加液控單向閥的作用是防止工作間歇或停機(jī)后,油缸活塞不至于因自身重量而滑落。疊加單向調(diào)速閥可根據(jù)需要設(shè)定節(jié)流口的開口大小,實現(xiàn)沖頭的快進(jìn)、圖 1.2 測量結(jié)構(gòu)圖1 測量傳感器 2 機(jī)械放大器 3 光軸工件 4 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 5 齒輪工件圖 1.1 校直原理圖1、主動回轉(zhuǎn)中心 2、固定支撐 3、工件 4、沖頭5、可動支撐及測量裝置 6、從動回轉(zhuǎn)中心長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊6工進(jìn)和快退等動作轉(zhuǎn)換。1.4 進(jìn)度安排1、2.28—3.18 調(diào)研、科技文獻(xiàn)翻譯、開題報告2、3.21—4.08 總體方案設(shè)計3、4.11—5.06 校直機(jī)液壓系統(tǒng)以及液壓元件設(shè)計計算4、5.09—5.27 裝配圖及零件圖5、5.30—6.18 零件圖、說明書6、6.21—6.25 評審、答辯圖 1.3 液壓回路圖長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊7第 2 章 校直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1 校直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)和工況分析2.1.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)校直機(jī)一般有兩類。一類為機(jī)械式;一類為液壓式。其中機(jī)械式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，成本高。而液壓裝置的工作比較平穩(wěn)，重量輕，慣性小，反應(yīng)快，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制結(jié)合在一起使用時，能實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。另外，液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)。液壓元件能自行潤滑，因此使用壽命較長。由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。而且用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠(yuǎn)比機(jī)械傳動簡單。參照以上液壓傳動的優(yōu)點，因此本設(shè)計擬采用液壓式壓力機(jī)。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊8液壓式壓力機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)一般常用的有單臂式(開放式)、柱式等不同種類。工作缸一般有單缸、雙缸和多缸等。系統(tǒng)的傳統(tǒng)方式一般有液壓泵直接傳動、液壓泵一蓄能器傳動和增壓器傳動等。本校直機(jī)是對軸類零件的校直?？傮w結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2.1：圖 2.1 總體結(jié)構(gòu)簡圖1、操作箱 2、控制箱 3、壓頭 4、頂尖座 5、主機(jī)架主要技術(shù)參數(shù)：1：最大加載能力 400kN2：可校直最大軸長 300㎜3：可校直軸外徑 30～ 50㎜?本液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是液壓缸，主要實現(xiàn)快進(jìn)——工進(jìn)——快退——停止的工作循環(huán)。本校直機(jī)是軸類零件在加工或熱處理過程中不可避免地會產(chǎn)生變形，對其進(jìn)行校直的。2.1.2 工況分析（1）運動分析本系統(tǒng)中壓力機(jī)對軸校直過程中，要求壓力機(jī)有快速空程、快速回程等基本動作。壓力機(jī)的基本工作循環(huán)是:快進(jìn)，減速接近工件，加壓工作行程，泄壓、快速回程。壓力機(jī)的工作循環(huán)見圖 2.2：圖 2.2 壓力機(jī)的工作循環(huán)長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊9FFmaxF1O s快進(jìn) 減速加壓及工進(jìn)快退 ts（2） 負(fù)載分析本系統(tǒng)中壓力機(jī)的負(fù)載較大，主缸中的壓力隨活塞的工作行程而平穩(wěn)地增加，最后達(dá)到最高壓力。負(fù)載特性接近直線。負(fù)載特性見圖 2.3 所示圖 3.3 壓力機(jī)的負(fù)載特性所以本系統(tǒng)擬采用門式結(jié)構(gòu)、單缸、液壓泵直接傳動的方式。2.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定在明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)之后，下面確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，這里是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊10工作壓力可以根據(jù)同類型設(shè)備所選用的壓力級來參照選取。最大流量則由執(zhí)行元件速度的最大值計算出來。這兩者都與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)(指液壓缸的有效工作面積有關(guān)。一般的做法是先選定工作壓力，求出液壓缸的有效工作面積，經(jīng)過驗算、調(diào)整，最后確定出最大流量來。2.2.1 系統(tǒng)工作壓力的確定工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個系統(tǒng)的性能。在系統(tǒng)功率一定時，一般選用較高的工作壓力，是執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、經(jīng)濟(jì)性好。那么按負(fù)載選擇系統(tǒng)的工作壓力。由設(shè)計要求，負(fù)載為 400kN。按《液壓傳動》表 9.3 中按主機(jī)類型選擇系統(tǒng)工作壓力，初定為 30MP。2.2.2 液壓缸參數(shù)確定液壓缸內(nèi)勁 D 及活塞桿外徑 d 尺寸。液壓缸內(nèi)勁 D 和活塞桿外徑 d 根據(jù)液壓系統(tǒng)中最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定。因本系統(tǒng)的執(zhí)行元件為單活塞桿液壓缸，且以有桿腔為工作腔，見圖 2.4所示。則有： (2-1)021FAP??圖 2.4 液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊11式中： —— 缸的最大工作力0F—— 缸的工作腔壓力1P—— 缸的回油腔背壓力２Ｐ—— 無桿腔的有效面積４Ｄ＝Ａ ２１ ?—— 有桿腔的有效面積??４－ ｄＤ＝Ａ ２２２—— 活塞直徑或缸內(nèi)徑Ｄ—— 活塞桿直徑ｄ 缸最大工作力 可按以下關(guān)系確定:0F= （2-2）0mF?式中： —— 缸的外負(fù)載—— 缸的機(jī)械效率???-1m—— 缸的機(jī)械損失率按《機(jī)械工程手冊》表 34.7～16，當(dāng)活塞密封圈采用 O、U 、X、Y 型式中一種時， ，4%，此處取 = 4%，則 = 96 %，由外負(fù)載 F 為????m400kN，則可得 為 417kN。將此值代入式(1)，并根據(jù)《機(jī)械工程手冊》 ，此0F時回油腔背壓力 暫不考慮，取 =0，則有：２Ｐ ２Ｐ 01FAP?將 =30MPa 代入上式得：1P=0.0139㎡=13912cm㎝3.41??AD㎝.97.0ｄ 當(dāng)按 GB2348—2001 將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得: 長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊12㎜ ㎜140D?70?ｄ可以驗證此時能滿足活塞最小穩(wěn)定速度要求。2.2.3 計算在各工作階段液壓缸所需的流量 ??????min8.1042.9.01.4in6.i5.842.104vD222 Lvdqq ?????????????快 退快 退 工 進(jìn)工 進(jìn) 快 進(jìn)快 進(jìn)2.2.4 液壓夾緊的設(shè)計本系統(tǒng)中對待校直零件夾緊是用液壓系統(tǒng)夾緊的，所以還需對該處的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。由上面對液壓沖頭的設(shè)計，在這里也用該液壓缸作為夾緊的工具。由于本系統(tǒng)中的夾緊力要求不是特別大，那么該處的液壓缸需要輸出的力就不是很大。在對工件的校直中，工件受力都在豎直方向上；而夾緊力在水平方向，夾緊力的需要就更小了。在此處我用經(jīng)驗來確定所需要的夾緊力大小。由上，暫時設(shè)定夾緊力 F=1000N.為了使夾緊可靠，應(yīng)該再乘以一安全系數(shù)k，在粗加工時 k=2.5～3,在精加工時 k=1.5～2。在校直系統(tǒng)中對工件的加工精度要求很高，所以在此處取 k=2。那么，就得到夾緊力： N01F??2.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定2.3.1 沖頭回路選擇與設(shè)計確定供油方式?？紤]到該系統(tǒng)在工作時負(fù)載較大，速度較低，從保證系統(tǒng)工作能力角度，并參照類似機(jī)構(gòu)供油方式，選用恒功率變量柱塞泵供油。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊13（1）沖頭的快速空程與快速回程回路選擇。在本系統(tǒng)中，要求活塞向左與向右快移速度相同，則兩腔面積為 2:1?；芈愤x擇如圖 2.5。此回路是為了實現(xiàn)壓力沖頭實現(xiàn)快進(jìn)與快退。其原理是當(dāng)快進(jìn)時，右邊的二位三通換向閥的 1 打開，向液壓缸無干腔進(jìn)油，使得干向右移動；左邊的換向閥 4 打開回油。快退時與快進(jìn)時正好相反。1234（2） 沖頭的減速回路(向工件接近)選擇此回路一般用在快進(jìn)速度不高，沖擊影響也不大的情況。回路如圖 2.6 所示。其工作原理是:快進(jìn)時缸的下腔排油，經(jīng)換向閥 3 和單向閥 1 流回上腔。壓頭接觸工件后，系統(tǒng)壓力升高，單向閥 1 關(guān)閥?；赜徒?jīng)順序閥 2 回油箱。圖 2.5 壓力機(jī)快速空程與快速回程長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊14123（3） 沖頭的預(yù)泄壓快放油回路選擇預(yù)泄壓的目的是防止油缸在壓制結(jié)束進(jìn)行回程時缸內(nèi)的壓力油突然經(jīng)剛打開的換向閥驟然放出，造成液壓沖擊。圖 2.6 壓力機(jī)的減速回路圖 2.7 壓力機(jī)的預(yù)泄壓快放油回路長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊15回路選擇如上圖 2.7。其工作原理為:油缸工作行程結(jié)束，換向閥切換到回程位置，這時油缸上腔通過單向節(jié)流閥及換向閥與油箱接通進(jìn)行卸壓，卸壓的速度由節(jié)流閥控制。在卸壓過程中上腔油壓作用在順序閥上，使其打開為油泵卸荷，油缸的活塞不能回程。只有當(dāng)油缸的上腔油壓卸到低于順序閥的調(diào)定壓力時，順序閥關(guān)閉，油缸下腔立即上壓，充液閥在下腔油壓作用下立即打開，于是活塞回程，油缸上腔油液通過打開的充液閥迅速排至充液箱。2.3.2 夾緊系統(tǒng)設(shè)計由前面夾緊系統(tǒng)也用液壓系統(tǒng)，此時系統(tǒng)回路設(shè)計需要完成：前進(jìn)——停止——后退的循環(huán)。那么該回路設(shè)計圖如圖 2.8.圖 2.8 夾緊系統(tǒng)回路圖長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊162.3 液壓系統(tǒng)原理圖的綜合液壓回路的綜合是把以上所選出的各種回路畫在一起，就可以得到以下液壓系統(tǒng)原理圖如圖 9。閥類元件的選擇。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表 2.9 所示:圖 2.9 液壓系統(tǒng)的原理圖長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊172.4 計算和選擇液壓元件2.4.1 選擇液壓泵1 計算液壓泵的工作壓力考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為: ????Pp1式中： —— 液壓泵最大工作壓力pP—— 執(zhí)行元件最大工作壓力1—— 進(jìn)油管路的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)取??0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5～1.5MPa，此處取 0.5MPa。則有： MPa??5.30.P1????p上式計算所得的 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 應(yīng)滿足 (1.25～1.6) 。中低壓系統(tǒng)取小值，nPn?pP高壓系統(tǒng)取大值。在此處取P。=1.25 =31.5MPa。p2 泵的流量的確定液壓泵的最大流量應(yīng)為: ??max??qKp式中： —— 液壓泵的最大流量pq—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 =l.1～1.3，現(xiàn)取KK=1.2長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊18—— 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最??max?q大值。如果這時溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加上溢流閥的最小溢流量2～3L/min則有：=1.2 18.5 L/min=22.2 L/minpq?選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的 和 再查閱《液壓元件及選用》，pPq現(xiàn)選用 ZBN 型柱塞泵，該泵基本參數(shù)為:每轉(zhuǎn)排量為 30ml/r，泵的額定壓力為 32Mpa，電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n 為 1000r/min，容積效率為 0.94，總效率為 0.8。pP3 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定首先分別計算出快速空載時所需功率與最大工進(jìn)時所需功率，取兩者較大值作為選擇電動機(jī)規(guī)格的依據(jù)。首先計算快速空載時所需功率，快速空載時的外負(fù)載為 0N，進(jìn)油路的壓力損失定為 0.5MPa，由下式: ????P1p可得：MPa5.0p再將密封裝置引起的摩擦力考慮在內(nèi)，則: mF????外 載封式中： —— 密封裝置引起的摩擦力封F—— 油缸外負(fù)載的最大值外 載—— 油缸的機(jī)械損失率，此處取為 0.04m??所以 = 封F??N1604.104??可得空載快速時油泵輸出壓力 為：空 載P長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊19ap P102.8105213960PA-FP421 ５封空 載 ???????空載快速時所需電動機(jī)功率 為：（ 為泵的總效率）??Ｋ Ｗ空 載空 載 08.1605.81 ????q?工進(jìn)時所需電動機(jī)功率 為：2P??KW75.80693P2 ????工 作工 作由上面計算所得電動機(jī)輸出壓力 P 和功率的最大值選擇電機(jī)。查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本手冊，選用 FANUC 系列交流伺服電動機(jī)，其額定功率為 7KW，額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，效率為 0.91。2.4.2 液壓輔件的計算與選擇（1）確定管道尺寸各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以重新計算如表 1：快進(jìn) 工進(jìn) 快退輸入流量（L/min）21qAQ??快 進(jìn)= 395.8?= 372.9Q1?5.181?快 進(jìn)q表 1 液壓缸的進(jìn)出流量長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊20排出流量（L/min）12AQ??= 3975.6.18?12AQ??39.561.4?12AQ?395.86?2.?運動速度（m/min）21AqV?快 進(jìn)= 5.69308?= 2.6612AQV390.??6.213AQV5.6908??2根據(jù)這些數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取 4m/min 時，按下式:VQd?4?算得和液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管內(nèi)徑。式中：d —— 油管內(nèi)徑Q —— 管內(nèi)流量V —— 管中油液的流速則有：㎜01.4614371????d㎜9.5.832由上面計算所得直徑取最大值選取膠管的內(nèi)徑。查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》取膠管參數(shù)為：內(nèi)徑 d=16㎜ 外徑 D=26㎜（2）確定油箱容量長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊21液壓系統(tǒng)散熱主要依靠油箱，油箱大，散熱快，但占地面積大；油箱小，則油溫較高。本系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的 6～12 倍來確定?，F(xiàn)選用 250L 的油箱。最后選擇的液壓元件如表 2。序號 元件名稱 型號通過流量（L/min）1 溢流閥 DBDT-02-＊-22 162三位五通電液換向閥 35DM 一 300B 型 1503三位四通電液換向閥 H-4WEH16/6A 型 1504 單向閥 S16K5O 型 3005 夜空單向閥 SLGG230 型 3006 單向節(jié)流閥 SRCT/SRCG-06-50 型 1507 順序閥 H-T-06-B-4-22 型 1258 制動閥 ZV 型 402.5 液壓系統(tǒng)性能驗算在繪制液壓系統(tǒng)裝配管路圖后，可進(jìn)行壓力損失驗算。由于該液壓系統(tǒng)較簡單，該項驗算從略。系統(tǒng)溫升的驗算。在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用時間最長。為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。表 2 液壓系統(tǒng)的液壓元件長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊22當(dāng) 時， ，總效率為 0.85，min/60vc? min/06.12.6.04q2L????則： WpK09.785.63??輸 入Fv61104323??輸 出此時功率損失: 09.-.7p-??輸 出輸 入P此時，假設(shè)油箱三個邊的尺寸比例在 1:1:1 到 1:2:3 之間，油平面高度是油箱高度的 80%，且油箱通風(fēng)情況良好時，油液溫升△T 的計算式可以用輸入熱量 和油箱有效容積 V 近似地表示成 。P? 33210VPT???將以上數(shù)值代入，得: C47.25019.3????由《液壓傳動》知，一般機(jī)床液壓系統(tǒng)去 25～30 。一般低中、壓系統(tǒng)?T正常工作油溫為 30～55 ，最高不允許超過 70 。由此可知，該系統(tǒng)的溫升C??符合溫升條件。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊23第 3 章 系統(tǒng)的誤差分析3.1 誤差的基本概念與分類誤差是測得值與被測量的真值之間的差，可表示為:誤差=測得值－真值測量誤差可用絕對誤差表示，也可用相對誤差表示。某量值的絕對誤差定義為該量的給出值(包括測得值、實驗值、標(biāo)稱值、示值、計算近似值等要研究和給出的非真值)與其客觀真值之差。相對誤差定義為:相對誤差=誤差÷真值此外，還有一種引用誤差，它是簡化的和實用方便的相對誤差。所謂引用誤差是指儀器示值的絕對誤差與測量范圍上限值或量程之比值。通常用百分?jǐn)?shù)表示。根據(jù)誤差的特性，人們將誤差劃分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。下面就簡略加以介紹。3.1.1 系統(tǒng)誤差定義:在同一條件下，絕對值和符號保持不變，或在條件改變時，按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。所謂一定規(guī)律的意思是:這種誤差可以歸結(jié)為某一個因素或某幾個因素的函數(shù)，這種函數(shù)一般可用解析公式、曲線或數(shù)表來表達(dá)。實驗或測量條件一經(jīng)確定，系統(tǒng)誤差就獲得一個客觀上的恒定值。改變實驗條件，例如依次改變溫度，就能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差隨著溫度而變化的規(guī)律，這是用物理方法發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的措施。實質(zhì)上，在多種實驗條件中，系統(tǒng)誤差就是這些實驗條件因素的函數(shù)，是隨著實驗條件的改變而變化的誤差，但長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊24是其變化具有確定的規(guī)律性。由于各項研究工作都具有階段性，我們對誤差的研究也不例外。因此，對于較重要的系統(tǒng)誤差研究得比較透徹，規(guī)律性掌握得比較好；而對于次要的系統(tǒng)誤差，或者需要花費更高代價和時間研究的暫時為次要矛盾的系統(tǒng)誤差，可能掌握得不好或者未掌握其規(guī)律性，于是從對系統(tǒng)誤差掌握的程度又可分為己定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差兩種。(l)己定系統(tǒng)誤差誤差的方向己知，絕對值己知，若其數(shù)值為 ，則 本身?帶有符號。(2)未定系統(tǒng)誤差誤差的方向未知，絕對值未知，通?？梢怨烙嬈浣缦逓閑。按誤差出現(xiàn)規(guī)律可分為不變系統(tǒng)誤差和變化系統(tǒng)誤差。(l)不變系統(tǒng)誤差誤差絕對值和符號為固定的。(2)變化系統(tǒng)誤差誤差絕對值和符號是變化的，如線性、周期性、復(fù)雜規(guī)律性等。3.1.2 隨機(jī)誤差定義:在同一條件下，絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。由于隨機(jī)誤差的變化不可預(yù)先確定，因此，這類誤差也不能修正，而僅僅只能估計罷了。以后將會看到，隨機(jī)誤差是具有統(tǒng)計(或概率)規(guī)律的誤差。3.1.3 粗大誤差定義:超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差，或稱“寄生誤差” 。含有粗大誤差的測得值會明顯地歪曲客觀現(xiàn)象，故含有粗大誤差的測得值稱之為壞值或異常值。要采用的測量結(jié)果不應(yīng)含有粗大誤差，即所有的異常值長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊25都應(yīng)當(dāng)剔除不要。所以，在作誤差分析時，要估計的誤差通常只有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩大類。3.1.4 誤差的相互轉(zhuǎn)化值得注意的是，誤差的性質(zhì)是可以在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化的。對某項具體誤差，在此條件下為系統(tǒng)誤差，而在另一條件下可能為隨機(jī)誤差，反之亦然。掌握誤差轉(zhuǎn)化的特點，可將系統(tǒng)誤差轉(zhuǎn)化為隨機(jī)誤差，用數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理方法減少誤差的影響，或?qū)㈦S機(jī)誤差轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)誤差，用修正的方法減少其影響。在實際的科學(xué)實驗與測量中，人們常利用這些特點來減小實驗結(jié)果的誤差。3.2 誤差的合成當(dāng)系統(tǒng)工作過程中存在各種不同性質(zhì)的多項系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差時，應(yīng)該將它們進(jìn)行綜合，以求得最后結(jié)果的總誤差，并用極限誤差或標(biāo)準(zhǔn)差表示。3.2.1 按極限誤差合成設(shè)有 r 個單項已定系統(tǒng)誤差，誤差值為 ……， ，有 s 個單項未，， 21?r定系統(tǒng)誤差，極限誤差為 ， ，……， ，有 q 個單項隨機(jī)誤差，極限誤差1e2se為 ， ，……， ，為計算方便，設(shè)各個誤差的傳遞系數(shù)均為 1，則總的極1?2q?限誤差為：（3-1）???? ???????????????siqiiiri Rtte11221t ?總式中: R —— 各個誤差間的協(xié)方差之和長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊263.2.2 按標(biāo)準(zhǔn)差合成設(shè)有 s 個單項未定系統(tǒng)誤差，標(biāo)準(zhǔn)差為 ， ，……， ，有 q 個單項1?2s?隨機(jī)誤差，標(biāo)準(zhǔn)差為 ， ，……， ，相應(yīng)的傳遞系數(shù)為 1，則總的標(biāo)準(zhǔn)差1?2q?為:(3-2)???s1122tqtRu??總式中：R —— 各個誤差間的協(xié)方差之和3.3 本校直系統(tǒng)中誤差的計算在校直系統(tǒng)中，在假設(shè)校直數(shù)學(xué)模型正確的前提下，即不考慮校直算法帶來的誤差。系統(tǒng)校直的誤差主要來源于兩方面，一是測試系統(tǒng)的測量誤差;二是電控系統(tǒng)的誤差。在此我們就對測量系統(tǒng)誤差進(jìn)行闡述。在測試系統(tǒng)中，對軸類零件校直精度影響最大的分別是對軸彎曲數(shù)據(jù)進(jìn)行測量的傳感器及其放大電路和對壓頭壓下量進(jìn)行測量的傳感器及其放大電路?，F(xiàn)分別估算如下:(l)對鉆桿彎曲數(shù)據(jù)的測量的誤差此處采用的是 DOM－ZY 型激光測距儀，具有很高的測試精度和穩(wěn)定性。技術(shù)參數(shù)如下:量程 0～30m，精度士 2mm，工作溫度-10 ～50 ，存儲溫度-Coo40 ～70O ，電源 DC9V～30V。據(jù)此，初步取其測量的誤差 為 2mm。根據(jù)Coo 1系統(tǒng)工作要求，在 y 軸和 z 軸方向各需一個傳感器，則初步估算其產(chǎn)生的誤差如下:己知鉆桿彎曲撓度 l 滿足: 2lzy??式中: l——鉆桿彎曲撓度長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊27y——y 軸坐標(biāo)值z——z 軸坐標(biāo)值根據(jù)式…… ，可得:?????21yxfxf nx??f（3-3）zll已知 2㎜，l 50㎜,則：??xy?2????lzy可得 的最大值為:l ml8.2max?(2)對壓頭壓下量測量的誤差此處采用 EDS 型無磨損套筒棒式直線位移傳感器。技術(shù)指標(biāo)如下:測量范圍 O～400mm，線性度＋/－0.2%，溫度范圍－40 ～+85 。在此主要取其線Coo性誤差 為 0.8mm。2C根據(jù)式（3-1） ，忽略未定系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，綜合系統(tǒng)誤差為: 21??總代入己知數(shù)據(jù)得:2㎜+0.8㎜=2.8mm總C長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊28第 4 章 總 結(jié)自動校直機(jī)的液壓系統(tǒng)是一個復(fù)雜的課題。本次設(shè)計只是對其中的液壓部分進(jìn)行了一些探討。主要的結(jié)論如下:1.對校直機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單設(shè)計，并設(shè)計了壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)。初步確定了液壓缸的尺寸，擬定了液壓系統(tǒng)的原理圖；根據(jù)系統(tǒng)工作負(fù)載情況對液壓系統(tǒng)的元件進(jìn)行了選擇。長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊292. 對初步形成的控制方案進(jìn)行了系統(tǒng)誤差分析，估算了系統(tǒng)的校直誤差。3. 根據(jù)本次設(shè)計的要求繪制了軸類校直機(jī)裝配圖、液壓沖頭組件圖、液壓系統(tǒng)原理圖等，來說明本次設(shè)計的合理性。本設(shè)計只是針對自動液壓校直機(jī)液壓系統(tǒng)做了一些基礎(chǔ)性的工作，這其中還有一些問題有待進(jìn)一步探討，如在測試軸類零件彎曲數(shù)據(jù)時，零件表面的銹和泥無疑會對測量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響?？梢钥紤]在測量裝置前加一個除銹的裝置，這樣會獲得較好的效果。另外，在計算校直誤差時，理想化地忽略了校直算法帶來的誤差。其實，由于所選校直模型和鉆桿的實際彎曲情況存在一定的距離，誤差的產(chǎn)生不可避免。本次設(shè)計是對以前學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行了整理歸納，將其怎么應(yīng)用到實際中。是對自己大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的檢驗。在用 CAD 制圖軟件制圖中，也學(xué)習(xí)到了許多以前都沒有學(xué)過的知識。對制圖要求有了更進(jìn)一步的了解?？傊?，通過本次設(shè)計我認(rèn)識到自己不足之處，以后會加以改正。它對我以后的工作和學(xué)習(xí)都有巨大的幫助。致 謝首先衷心地感謝我的導(dǎo)師李慶華老師，感謝他在這次設(shè)計過程中給與我的指導(dǎo)和教誨。李老師敏銳的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)、精益求精的態(tài)度以及高尚的為人品格使我深受教益，并將受益終身。在設(shè)計期間，承蒙李老師在各方面給予的熱心幫助和親切關(guān)懷，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計，在此，對李老師的悉心指導(dǎo)表示最誠摯的謝意。我還要感謝在大學(xué)期間教給我知識的所有老師。是他們四年來細(xì)心傳授的長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊30各方面的知識和教誨，才使得我得畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成。羅新瑞、文國新等同學(xué)在我完成畢業(yè)設(shè)計期間為我創(chuàng)造了便利條件，給予我很大幫助，使我的設(shè)計能夠順利完成，在此一并致以衷心的感謝。參考文獻(xiàn)[1] 王積偉，章宏甲，黃誼主編. 《液壓與氣壓傳動》 第 2 版. 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社,2005[2] 劉鴻文主編. 《材料力學(xué)》 第 4 版[3] 曲彩云等. 《機(jī)械設(shè)計手冊》. 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.2[4] 沈鴻主編. 《機(jī)械工程手冊》. 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社, 1982[5] 容一鳴,陳傳艷主編. 《液壓傳動》. 北京 . 化學(xué)工業(yè)出版社,