畢業(yè)設計---液壓壓力機設計說明書

1、<p><b>　　畢業(yè)論文設計</b></p><p>　　液壓壓力機設計說明書</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　近年來，世界各國經(jīng)濟迅猛發(fā)展。在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，制造業(yè)起著支柱作用。尤其在中國這一發(fā)展中國家，制造業(yè)的發(fā)展更是日新月異。制造業(yè)就是對各種材料進行加工制造，使其

2、符合人們的使用需要。在制造加工的方法中，壓力加工是不可缺少的一種加工方法。在制造業(yè)的每一個領域，例如航空、汽車、拖拉機、機床、儀表這些行業(yè)都缺少不了壓力加工?？梢姡瑝毫庸な欠浅Ｖ匾?。壓力加工應用的主要工具就是各種鍛壓機械。</p><p>　　鍛壓機械主要用于金屬成形，所以又稱為金屬成形機床。鍛壓機械是通過對金屬施加壓力使之成形的，力大是其基本特點，故多為重型設備。鍛壓機械的發(fā)展也是有一個漫長過程的。最初人們

3、為了制造工具，用人力、畜力轉(zhuǎn)動輪子來舉起重錘鍛打工件。這是最古老的鍛壓機械。14世紀出現(xiàn)了水力落錘。15～16世紀航海業(yè)蓬勃發(fā)展，為了鍛造鐵錨等，出現(xiàn)了水力驅(qū)動的杠桿錘。18世紀出現(xiàn)了蒸汽機和火車，因而需要更大的鍛件。1842年，英國工程師內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代。1795年,英國的布拉默發(fā)明水壓機，但直到19世紀中葉，由于大鍛件的需要才應用于鍛造。隨著電動機的發(fā)明，十九世紀末出現(xiàn)了以電為動力的機械壓力機和

4、空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。二十世紀60年代以后，鍛壓機械改變了從19世紀開始的，向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。于是出現(xiàn)了每分種行程2000次的高速壓力機、六萬千牛的三坐標多工位壓力機、兩萬五千千牛的精密沖裁壓力機。各種機械控制的、數(shù)字控制的和計算機控制的自動鍛壓機械以及與之配套的操作機、機械手和工業(yè)機器人也相繼研制成功?，F(xiàn)代化的鍛壓機械</p><p>　　鍛

5、壓機械主要包括各種鍛錘、各種壓力機和其他輔助機械。壓力機又根據(jù)不同的動力及傳動形式分為機械壓力機和液壓機。機械壓力機是用曲柄連桿或肘桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、螺桿機構(gòu)傳動，工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在自動線上工作。液壓機是以高壓液體(油、乳化液等)傳送工作壓力的鍛壓機械。液壓機的行程是可變的，能夠在任意位置發(fā)出最大的工作力。液壓機工作平穩(wěn)，沒有震動，容易達到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造和大

6、規(guī)格板料的拉深、打包和壓塊等工作。液壓機主要包括水壓機和油壓機。</p><p>　　油壓機就是用液壓傳動的壓力機，也稱液壓壓力機。這種壓力機的主要作用是對可塑性材料進行壓制，如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品的壓制成型。許多液壓壓力機還用于 電器零部件的壓裝、成型落料、壓痕、壓印及粉末制品的壓制等工藝。液壓壓力機的普遍外形如圖1-1所示。</p>

7、<p>　　液壓壓力機隨著工業(yè)發(fā)展程度的不同有兩種。一種是傳統(tǒng)的液壓傳動式的壓力機，這種壓力機運用液壓傳動的基本原理，通過普通液壓元件的組合，組成了液壓系統(tǒng)來完成壓力機的動作過程。另一種是在液壓傳動的基礎上加進去液壓控制技術(shù)，即在普通液壓系統(tǒng)中加入電液伺服閥或電液比例閥，同時加入傳感器，形成精確的閉環(huán)控制系統(tǒng)，對壓力機壓頭的速度、位置、壓力等物理量進行控制。液壓控制式的壓力機基礎還是液壓傳動式的壓力機。不過它更先進、更精確

8、。再給控制系統(tǒng)中加入計算機，液壓控制式的壓力機就變成了一種很好的鍛壓機械，也將有很大的發(fā)展利用空間。</p><p>　　在此次設計中，設計的就是上面提到的液壓控制式的液壓壓力機。在一開始，通過對國內(nèi)外先進的液壓壓力機進行參考與分析，設計了液壓壓力機的結(jié)構(gòu)形式，然后通過對液壓壓力機的作用及要求的分析，設計了液壓控制系統(tǒng)。接著對液壓控制系統(tǒng)進行分析，分析其穩(wěn)定性、準確性和快速性。設計分析了液壓控制系統(tǒng)后又設計了液壓

9、油源部分，即液壓泵站。最后簡單介紹了一下控制過程，由于時間關(guān)系，計算機系統(tǒng)的設計從略。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　第2章 總體方案設計</p><p><b>　　2.1 總述</b></p><p>　　對于液壓壓力機來說，從總體上分析，它主要包括以下幾

10、個部分。分別為液壓控制與執(zhí)行部分、機械部分、計算機及電器控制部分。設計液壓壓力機，就是要將各個部分設計出來并將其有機的結(jié)合起來，形成一個適用于各種生產(chǎn)實際的液壓壓力機。從總體布置著手可以選出不同的方案。通過對各組成部分的各種布置和結(jié)合，可以得到若干種方案。同時每一部分的具體設計又有許多不同的方案。在本章的第二節(jié)通過對液壓壓力機的整體分析與設計得出了幾個方案。在第三節(jié)通過對方案的綜合，定出最后的方案，并在綜合的基礎上作了補充。順便將各個分

11、部分的設計方案從大的角度上加以確定。</p><p>　　2.2 各分方案的選擇</p><p>　　方案一：將壓力機機身分成兩部分。一部分為工作臺，另一部分為安裝各液壓元件的箱體式結(jié)構(gòu)，其實也就是液壓泵站與液壓閥臺的組合。將工作臺與箱體分開放置。工作臺采用四立柱帶滑塊式，四個立柱當成滑塊的導軌。并布置上下兩平板將四個立柱固定。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出T形槽來安裝鍛模，滑塊上也開

12、出T形槽來安裝上模膛。 將各種閥用焊接的方式固定在箱體內(nèi)的鋼架上，并用油管將其連接起來?？刂泼姘逯苯右较潴w前部適用于操作的地方。油箱、液壓泵、電機按直線排列到箱體的鋼架上。</p><p>　　方案二：將工作臺置于箱體結(jié)構(gòu)上部，并和箱體用螺栓固定。工作臺仍采用四立柱帶滑塊式。在工作臺下平板上加工出T形槽，而滑塊上則不加工T形槽，只加工出與活塞桿連接的螺紋孔。活塞桿可以和滑塊連接，也可以只和鍛模連接。設計出閥板，

13、用來集中安裝閥。設計底座來安裝液壓泵、電機、油箱。將閥板和底座合理的安裝在箱體中，組成一個小液壓站。從外部引出一個控制臺。</p><p>　　方案三：工作臺采用門式帶滑塊式，上部用橫梁固定，下部用平板固定。箱體與工作臺分開放置?；瑝K的導軌做成長方形，并仿照機床導軌制作?；瑝K和下平臺都加工出T形槽用來安放鍛模。箱體中各元件的安裝和方案二基本相同。從外部引出控制臺。</p><p>　　2.

14、3 方案綜合與論證</p><p>　　最后將以上三種整體布置方案加以綜合，得出一個相對較好的方案，做為液壓壓力機的最終方案。將工作臺置于箱體結(jié)構(gòu)上部，并和箱體用螺栓固定。工作臺采用四立柱帶滑塊式，四個立柱當成滑塊的導軌。并布置上下兩平板將四個立柱固定。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出T形槽來安裝鍛模，滑塊上也開出T形槽來安裝上模膛。設計一個閥板，將各閥及一些電器元件集中固定在上面，同時設計底座來安裝液壓泵、電

15、機、油箱。然后將兩個板安裝在箱體中。箱體前部采用雙開門式以便與維修。從外部引出控制臺，安裝微機及電控按鈕。對于液壓控制系統(tǒng)，采用閉環(huán)位置控制，還要加進去計算機程序控制。工作臺的四根立柱與上下平板之間用螺母連接。箱體采用焊接式，箱體與工作臺之間用螺栓連接?？刂婆_安裝工業(yè)用計算機，無顯示，鍵盤輸入。各壓力表集中安在控制臺上，控制臺的體積要盡量小。要設計專門的電源來給各傳感器、A/D D/A卡、比例閥等元件供電。</p><

16、;p>　　第3章 液壓壓力機機架設計計算</p><p>　　3.1 結(jié)構(gòu)形式的布置</p><p>　　3.1.1 工作臺結(jié)構(gòu)</p><p>　　整機機架由上半部分工作臺和下半部分支撐箱組成。工作臺采用四立柱式結(jié)構(gòu)。四個立柱用螺栓固定在上下兩平板之間。上平板安裝液壓缸，液壓缸用法蘭與機架上平板連接?；钊麠U前端裝滑塊，四個立柱作為滑塊的導軌。四個立柱的

17、材料直接選用棒料，兩端車出螺紋。兩個平板及滑塊的材料選用鍛件，通過機械加工，加工出安裝孔和T形槽。在這個設計中，工作臺將承受全部工作載荷。經(jīng)過分析，工作臺承受的工作載荷為工件對其的反作用力。工件的變形和應力是按照曲線變化的，所以一定變形下總對應一定的應力。從曲線上分析，對于朔性材料來講，在屈服應力下將發(fā)生朔性變形，這樣屈服應力的反力便是工件對工作臺的反作用力。對于脆性材料，強度極限是它對工作臺的反作用力。對于確定的材料這兩種力都是定值，

18、所以工作載荷可以認為是靜載荷。</p><p>　　3.1.2 箱柜結(jié)構(gòu)</p><p>　　機架下半部分是箱體式結(jié)構(gòu)。其主要作用有兩點：第一，支撐上半部分的重量。第二，安裝閥板、泵、電機、油箱等其它元件。</p><p>　　3.2 工作臺的設計計算</p><p>　　3.2.1 選擇材料、確定安全系數(shù)、許用應力及材料的彈性模量&l

19、t;/p><p>　　對于液壓壓力機工作臺，主要要求其具有足夠的強度，工作臺剛性足夠，導軌立柱具有足夠的耐磨性和穩(wěn)定性。據(jù) GB699—88 選優(yōu)質(zhì)碳素鋼。鋼號為50，經(jīng)正火處理后強度高，切削性中等，塑性、韌性較差。用于要求強度較高、耐磨性或彈性，動載荷及沖擊載荷不大的零件。據(jù)《機械設計手冊》第一卷 表3-1-9 查得50號鋼的斷面收縮率 =14% 〉5%，屬于塑性材料，其屈服應力。</p><

20、;p>　　液壓壓力機的工作臺所有組成零件（非標準件）都采用50號鋼，由于這種材料具有上述特點，它的切削性中等，有利于對工作臺各組成零件進行切削加工。它具有很高的強度和硬度，一方面能夠滿足液壓壓力機工作臺受力大的要求；另一方面使壓力機工作臺剛度增大，降低工作臺變形，從而保證活塞桿的位置精度。工作臺的導軌力柱采用棒料作為毛坯，并進行機械加工，使其達到要求的表面粗糙度。工作臺上下平板均采用鍛件，這樣可以提高工作臺的剛度，減小受力變形。&

21、lt;/p><p>　　由于立柱和工作臺的連接需用螺母，立柱兩端需要車出螺紋，這樣立柱的固定相當于螺栓連接。據(jù)《機械設計》書表11-5a 查得 取 。</p><p><b>　　其中：—許用應力</b></p><p>　　3.2.2 對工作臺立柱進行受力分析，并計算其最小直徑。</p><p>　　3.2.2.1 中間

22、部分受力</p><p>　　由于工作臺受工件的反作用力 。其作用點在工作臺的上平板的中心。通過力線平移定理，將中間力分別平移到四個立柱的軸線上。每個立柱兩端受拉力，其大小為 。選擇重力加速度 。 </p><p>　　其中： —立柱中間部分直徑</p><p

23、><b>　　mm</b></p><p>　　3.2.2.2 螺紋部分受力</p><p>　　螺紋部分受力和螺栓受軸向力相似。剛開始不受外力時，螺紋部分只受初始預緊力。在軸向外力作用下，螺紋部分總的受力為外力與剩余預緊力之和，即。據(jù)《機械設計》書表11-2選擇 ，選 。</p><p>　　據(jù)《機械設計》書表11-2選擇,取。

24、。</p><p>　　考慮到連接在工作載荷 作用下可能要補充擰緊，所以將螺紋部分的總受力增大30%，以考慮擰緊時螺紋力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應力的影響。則螺紋部分危險截面的拉伸強度條件為 </p><p>　　其中： — 螺紋小徑</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　取螺紋小徑 mm 則螺紋公稱直徑。設

25、計立柱中間部分的直徑為40 mm，螺紋部分的公稱直徑為30 mm。同時據(jù)《新編機械設計手冊》表6-35 選連接立柱與平板的六角厚螺母。其型號為 ：螺母 M30 。</p><p>　　對立柱直徑進行計算：</p><p>　　3.2.2.3 根據(jù)上述計算及參考國內(nèi)外液壓壓力機外形尺寸，初步設計液壓壓力機工作臺尺寸。</p><p>　　工作臺尺寸：500

26、5;500 mm 滑塊厚度：25 mm</p><p>　　上下平板厚度：70 mm 立柱中間部分長度：520 mm</p><p>　　立柱總長度：780 mm 立柱螺紋部分長度：44 mm</p><p>　　據(jù)工作臺尺寸估算滑塊質(zhì)量：</p><p>&

27、lt;b>　　滑塊質(zhì)量</b></p><p><b>　　其中： —鋼的密度</b></p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第一卷表1-8 選取 </p><p><b>　　⑴導軌力柱尺寸設計</b></p><p>　　由上述計算可得，導軌立柱的螺紋部分小徑 。為了與標準螺母

28、相配套，選取螺紋直徑。同時在立柱上要留出臺階來支撐工作臺上下平板。選取導軌立柱光桿部分直徑為40，選取上下平板上與導軌連接的孔的直徑為34，這樣留出了3mm做為支撐平板的臺階。其具體尺寸形狀如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　?、茖к夁\動副的選擇</b></p><p>

29、;　　由于液壓壓力機采用四立柱滑塊形式，滑塊以四個立柱作為導軌，在上下平板之間滑動。為減小摩擦，提高液壓壓力機性能，在導軌和滑塊之間采用直線滾動導套副連接。將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。據(jù)《機電一體化手冊》選取滾動導套。</p><p><b>　　其型號為： </b></p><p>　　滾動導套與內(nèi)孔的配合為：，導軌軸的制造誤差為。滾動導套用專用工具裝入，專用工具由廠家

30、提供。</p><p>　　⑶工作臺下平板尺寸設計</p><p>　　工作臺下平板的主要作用是支撐被壓工件，同時他也要用來固定導軌立柱、安裝鍛模、與下面的箱體連接。所以在下平板上加工出四個直徑為34的孔來固定導軌立柱。中間加工出直徑為100的孔和T形槽來對沖壓件進行加工和安裝鍛模。下底面加工出8個的螺紋孔，用來與下箱體連接。其具體尺寸見零件圖。</p><p>　

31、　⑷工作臺上平板尺寸設計</p><p>　　工作臺上平板與工作臺下平板尺寸形狀基本相同，也加工出固定導軌立柱的孔。不同的是沒有T形槽。并且在其中間加工出孔來安裝液壓缸。液壓缸采用頭部法蘭連接，且要安裝成是法蘭受力而非螺栓受力的形式。</p><p><b>　?、苫瑝K尺寸設計</b></p><p>　　滑塊的長寬高尺寸分別為。同樣為了固定鍛

32、模，在滑塊的下平面上加工出T形槽。滑塊和活塞桿采用法蘭連接。法蘭的尺寸據(jù)滑塊上的連接螺紋孔的分布尺寸和活塞桿頭部螺紋尺寸來確定?；瑝K與導軌采用滾動導套連接，所以在滑塊四個角上加工出光孔，與滾動導套的外圈配合。并在每個滾動導套的前后安裝端蓋，用的螺栓固定?；瑝K的具體尺寸及要求間零件圖。</p><p>　　3.2.2.4 剛度計算。</p><p><b>　　剛度：</b

33、></p><p>　　其中： E—材料彈性模量 </p><p>　　據(jù)《材料力學》表2.2選取</p><p><b>　　變形：</b></p><p>　　其中： —立柱變形部分長度</p><p><b>　　—立柱變形量</b></p>

34、<p><b>　　應變：</b></p><p>　　第4章 液壓控制系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1 液壓系統(tǒng)控制方案設計</p><p>　　4.1.1分析設計要求</p><p>　　液壓壓力機的主要用途是對工件進行壓力加工，使其產(chǎn)生一定的塑性變形，達到設計者的要求。液壓壓力機在完成一個工件的加

35、工時，必須要經(jīng)歷幾個工作階段來完成一個工作過程。這幾個工作階段完全由壓力加工的特點和液壓缸活塞桿的運動形式所決定。壓力加工的特點是固有的，既給工件一定的壓力，使其達到一定變形量后再將工件取出。在這里要控制的就是活塞桿的行程及速度，讓其適應這一壓力加工的特點。在前面的方案設計中，已經(jīng)設計出液壓缸及滑快的安裝方案，在這里主要確定怎樣利用液壓系統(tǒng)來控制液壓缸活塞桿帶著滑塊移動。控制其移動速度，移動位置，在哪一個位置停止，哪一個位置移動。還要控

36、制滑塊給工件的力的大小。壓力大小一經(jīng)設定在這里是不變得，所以這里主要對速度和位置進行控制。而對于工件來說，速度并不能決定其變形量，速度只是決定了一個工作過程所用的時間，所以速度控制不需要特別精確，而這里更重要的是位置控制。在自動控制系統(tǒng)中，決定是位置控制、或速度控制還是壓力控制的主要原因就是傳感器的選擇。選壓力傳感器則此系統(tǒng)是壓力控制，選速度傳感器則是速度控制。在此設計中選擇位置傳感器，所以此次設計的控制系統(tǒng)為位置控制系統(tǒng)。這也適應了壓

37、力機的要</p><p>　　對于控制系統(tǒng)來講，這次的負載力主要是工件的變形反作用力。根據(jù)一般塑性材料的變形規(guī)律可知，對于塑性材料其變形分為彈性階段、屈服階段和強化階段。從曲線上可以看出材料在屈服階段和強化階段的應力變化相差不是太大，而相同外力作用下變形是很大的。所以在一般變形情況下，不同變形所需要的力基本不變。這樣工件的反作用力幾乎不變，則控制系統(tǒng)的負載力基本保持不變，設計中認為這一變形反作用力是長值力。負載力

38、除了工件的反作用力外還要考慮導軌的摩擦力及滑塊和活塞桿運動的慣性力。在計算中這兩個力也認為是長值力。除此之外在設計液壓控制系統(tǒng)時還要考慮到滑塊和活塞桿的重力。</p><p>　　對控制系統(tǒng)一方面要求其達到預期的控制目的，另一方面還要求其具有一定的控制指標。即穩(wěn)定性、快速性、準確性的要求。穩(wěn)定性要求是保證系統(tǒng)正常工作的前提條件，如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，發(fā)生震蕩，那么系統(tǒng)就不能正常工作?？焖傩灾饕且笙到y(tǒng)對于指令信號響應

39、要快。在輸入指令信號后，整個系統(tǒng)馬上動作起來，達到穩(wěn)態(tài)過程。系統(tǒng)的準確性也很重要，它直接影響系統(tǒng)的工作精度，應用到工件上，具體就變成了工件的加工精度。以上三方面指標是整個控制系統(tǒng)的指標，不過在不同系統(tǒng)中其側(cè)重點又有所不同。</p><p>　　在設計液壓控制系統(tǒng)時，不僅要考慮被控量的物理性質(zhì)、負載特性、控制精度、動態(tài)品質(zhì)等上面提到的這些指標，還要考慮到工作環(huán)境、限制條件等。一般情況下，液壓壓力機總是工作在室內(nèi)，所

40、以環(huán)境不會太惡劣，周圍也沒有什么介質(zhì)來侵擾。對于控制系統(tǒng)，主要注意周圍不能有強的磁場干擾。這樣就不用考慮由磁場干擾引起的系統(tǒng)誤差了，不僅簡化了設計還降低了成本。一般在廠房里沒有太大的沖擊和震動，如果有，在壓力機上加上減震器就可以了。從限制條件方面考慮，主要考慮壓力機的尺寸和體積。因為工作臺尺寸較小，而安裝空間又需要很大，為了協(xié)調(diào)二者就要調(diào)整壓力，選擇體積小功率大的電機以及做一些其他工作。</p><p>　　考慮

41、到經(jīng)濟性要求，液壓壓力機控制系統(tǒng)的主要控制元件應用電液比例方向閥。電液比例方向閥與伺服閥相比具有很多優(yōu)點，例如其維護方便、抗污染能力強、壓力損失小等。最主要一點時其價格便宜。所以對于精度要求不高的系統(tǒng)應用電液比例方向閥代替伺服閥是非常有實用價值的?？刂葡到y(tǒng)的電源需要專門設計，以適應不同電壓用電設備的供電。閥板也要專門設計，這樣有利于批量生產(chǎn)和安裝維護。</p><p>　　以上分析了整個控制系統(tǒng)的設計要求，下面總

42、結(jié)得出其工作過程和具體參數(shù)要求。</p><p>　　4.1.1.1 工作過程</p><p>　　快進 — 減速加壓 — 保壓 — 釋壓 — 快速回程 — 原位停止</p><p>　　4.1.1.2 系統(tǒng)參數(shù)及設計要求</p><p>　　工作臺參數(shù)： 行程：S=400 mm 滑塊質(zhì)量：</p>

43、<p>　　壓制力：12T 重力加速度：</p><p>　　工作臺尺寸： 導軌摩擦系數(shù)：</p><p>　　慢速加壓速度： 快速移動速度：</p><p>　　控制參數(shù)： 位置精度：0.1 mm 頻寬：</p><p>　　4.1.2 擬定控制方

44、案，畫出系統(tǒng)原理圖及系統(tǒng)方塊圖</p><p>　　4.1.2.1 擬定控制方案</p><p>　　根據(jù)對設計要求的分析和系統(tǒng)參數(shù)要求來擬定控制方案。據(jù)控制參數(shù)可知，系統(tǒng)的位置精度為 ，頻寬為 。從位置精度來判斷，系統(tǒng)的控制精度是很高的，可以說這個系統(tǒng)對準確性的要求是主要的，也是很嚴格的。而閉環(huán)控制正好適應這種高精度的要求。閉環(huán)控制系統(tǒng)主要用于對外界干擾敏感，控制精度要求高的場合。而且

45、應用閉環(huán)控制可以用一些簡單的元件經(jīng)過合理的組合組成一個精確的系統(tǒng)。所以這里決定采用閉環(huán)控制。由于在前面考慮了壓力加工的特點，所以在機架設計時已經(jīng)決定采用液壓缸作為執(zhí)行器，同時為了降低成本，選用了電液比例方向閥作為主要的控制元件。也就是說在這個液壓控制系統(tǒng)中動力元件采用閥控液壓缸。閥控液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，在小行程幾小慣量負載時液壓固有頻率高。但隨行程增加固有頻率隨之降低，系統(tǒng)響應速度和穩(wěn)定性均變壞，系統(tǒng)效率較低。閥控液壓缸適用于高性

46、能要求的小慣量負載及小行程直線運動的中小功率場合；大慣量負載，但對快速性要求較低的中小功率場合。對于此次設計的系統(tǒng)，其功率不是太大，活塞桿行程較短且為直線運動，所以選用閥控缸動力元件。對于控制系統(tǒng)的反饋形式，則采用電器形式的反饋。因為電器反饋形式一方面它以電流或電壓作為信</p><p>　　4.1.2.2 系統(tǒng)原理圖設計</p><p>　　液壓控制系統(tǒng)的基本組成是液壓動力元件加反饋元

47、件。但同時為了實現(xiàn)別的控制功能，必須在基本控制系統(tǒng)中加入一些基本回路。而且需要設計出合理的油源部分來為電液比例方向閥進行能量輸入以達到控制目的。從液壓傳動系統(tǒng)的角度講，由于電液比例方向閥具有截流作用，他和液壓缸的組合就相當于定壓截流調(diào)速回路。而且是進口截流調(diào)速回路。截流調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中的流量控制元件的通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行器或流出執(zhí)行器的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。對于進口截流調(diào)速回路，其基本組成是使用定量泵并且必

48、須并聯(lián)一個溢流閥?；芈分斜玫膲毫τ梢缌鏖y設定后便基本上保持不變，液壓泵輸出的油液一部分經(jīng)過節(jié)流閥進入液壓缸工作腔推動活塞桿運動，多余的油液經(jīng)溢流閥排回油箱，這是此類調(diào)速回路能夠正常工作的必要條件。只要調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積，即可實現(xiàn)調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥的流量，從而調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度。這里的節(jié)流閥就是電液比例方向閥。定壓節(jié)流調(diào)速回路具有兩個回路特性，一是液壓缸工作速度與負載之間的關(guān)系，稱為調(diào)速回路的速度負載特性。經(jīng)研究表明在節(jié)流閥通流面積一定的

49、情況下，重載工礦比輕載工礦的速度剛性差；而在相同負載下，通流面積大時亦即液壓</p><p>　　在調(diào)速回路的基礎上，需要加入其它回路。根據(jù)工作過程可知，在控制系統(tǒng)中需要加入保壓回路、釋壓回路、平衡回路，在油源設計時需加入泄荷回路。保壓回路有許多種，其中液控單向閥保壓和蓄能器保壓是比較典型的兩種。但在控制系統(tǒng)中，加進去蓄能器后容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以不用蓄能器保壓。由于此壓力系統(tǒng)保壓時間不是太長，保壓壓力也不大，所

50、以采用液控單向閥保壓是能夠達到要求的。釋壓回路主要采用順序閥釋壓，從回路圖中可以看出，這種回路將釋壓和釋壓后反向運動作了很好的銜接。這里的釋壓回路和保壓回路共同用了一個液控單向閥，對于釋壓回路則要求液控單向閥具有泄荷閥芯。為了防止壓力機停機時滑塊在重力的作用下自行下行，在回路中設計了平衡回路，即在回油路上加了一個平衡閥。在工作時他可以作為背壓來保證平衡，停機時又可以作為平衡閥來抵消重力。設計油源時要求有泄荷回路，此系統(tǒng)采用帶電磁閥的先導

51、式溢流閥來完成。它既可以起到溢流定壓作用，在需要泄荷時打開電磁閥又可以泄荷，可謂一舉兩得。由于控制系統(tǒng)對油液質(zhì)量有一定要求，所以在吸油管上設置粗過濾器來攔截大的顆粒。在壓油管上設置精過濾器，濾掉細小顆粒，來保證電液比例方向閥正常工作。同時安裝</p><p>　　4.1.2.3 據(jù)系統(tǒng)原理圖及控制方案得出控制系統(tǒng)方塊圖</p><p>　　控制系統(tǒng)方塊圖見 圖4-2</p>

52、<p><b>　　圖4-1</b></p><p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　　4.2 靜態(tài)設計</b></p><p>　　4.2.1 供油壓力的選擇</p><p>　　由于液壓壓力機需輸出較高的力，且為了縮小液壓動力元件、液壓

53、能源裝置和連接管道部件的尺寸，取供油壓力為。同時較高的壓力可以減小壓縮性容積和減小油液中所含空氣對體積彈性模量的影響，有利于提高液壓固有頻率，即系統(tǒng)的響應速度。</p><p>　　4.2.2 進行動力分析并繪制負載軌跡圖</p><p>　　4.2.2.1 求功率最大時的負載力</p><p>　?、?工作臺受力圖如 圖3-3</p><p&

54、gt;<b>　　圖4-3</b></p><p>　　圖中：—液壓缸輸出的推力</p><p><b>　　—滑塊受到的摩擦力</b></p><p><b>　　—慣性力</b></p><p><b>　　—工件的反作用力</b></p>

55、<p><b>　　—滑塊受的重力</b></p><p>　?、?分別計算各力的大小</p><p><b>　　重力： </b></p><p>　　摩擦力：由于在滑塊和導軌之間裝了滾動導套，使摩擦系數(shù)下降到。同時由于重力和摩擦力在同一條直線上，所以導軌表面不受正壓力，這樣摩擦力就很小。為了更可靠一些，將

56、摩擦力向大的方向考慮。同時考慮到液壓缸的摩擦，將總的摩擦力加大二倍。</p><p><b>　　慣性力：</b></p><p>　　其中： —滑塊最大加速度</p><p><b>　　—滑塊下行速度</b></p><p><b>　　—系統(tǒng)頻寬</b></p>

57、;<p>　　，在考慮工作臺重力的情況下，將摩擦力與慣性力之和放大到與重力相抵消，即。大約為總受力的5%。</p><p>　　4.2.2.2繪制負載軌跡圖</p><p>　　負載軌跡圖如圖 4-4</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　假設各力都不隨時間變化。且認為最大負載力

58、與最大速度同時出現(xiàn)，即 。</p><p>　　4.2.3 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　4.2.3.1 計算缸筒直徑</p><p>　　其中： —液壓缸無桿腔壓力</p><p><b>　　—液壓缸有桿腔壓力</b></p><p><b>　　—系統(tǒng)供油壓力

59、</b></p><p><b>　　—負載壓力 </b></p><p><b>　　—液壓缸無桿腔面積</b></p><p><b>　　—液壓缸有桿腔面積</b></p><p>　　對于滑閥來講，當時，滑閥的輸出功率最大。</p><

60、p><b>　　缸筒直徑為：</b></p><p>　　4.2.3.2 選擇液壓缸標準件</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-3 選取液壓缸內(nèi)徑（GB2348-80）</p><p>　　其中： —活塞桿直徑</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-3 選取活塞桿直徑（GB23

61、48-80）</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷選取標準液壓缸。</p><p><b>　　其型號為： </b></p><p><b>　　其主要技術(shù)規(guī)格：</b></p><p>　　壓力級： 行程： </p><p><b>　　最大推力：

62、 </b></p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》表19-6-41 選取安裝尺寸，見裝配圖。</p><p>　　4.2.3.3 活塞桿的校核</p><p>　?、?活塞桿抗壓強度校核</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-20</p><p><b>　　無縫鋼管：<

63、;/b></p><p>　　其中： —活塞桿受到的壓力 </p><p><b>　　抗壓強度符合要求。</b></p><p>　?、?活塞桿穩(wěn)定性校核</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-20可知 時需驗算活塞桿彎曲穩(wěn)定性。據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-37查得 。</p&

64、gt;<p>　　其中： —活塞桿與缸筒的總長</p><p><b>　　—活塞桿行程 </b></p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷表19-6-20其中： —實際彈性系數(shù) </p><p>　　—活塞桿截面慣性矩 </p><p><b>　　—安全系數(shù) 取 </b>

65、;</p><p>　　—液壓缸安裝及導向系數(shù) 據(jù)表19-6-21 查得 </p><p>　　—活塞桿受力 </p><p>　　—計算得活塞桿最大理論受力 </p><p>　　活塞桿穩(wěn)定性符合要求</p><p>　　4.2.3.4 計算液壓缸實際面積</p>&l

66、t;p>　　4.2.4 比例閥選型計算</p><p>　　4.2.4.1 計算通過比例閥的負載流量</p><p>　　據(jù)《液壓控制系統(tǒng)及設計》 表6-10 選比例閥閥芯機能為 型，則 的節(jié)流口面積是 節(jié)流口面積的 倍。</p><p>　　通過比例閥的負載流量按最大速度確定。</p><p>　　為了補償泄漏，將流量擴大20%。&l

67、t;/p><p>　　同樣，為了補償泄漏，將流量擴大20%。 </p><p>　　4.2.4.2 據(jù)液壓缸面積計算負載壓力 </p><p>　　4.2.4.3比例閥壓降的計算</p><p>　　其中： —比例閥與液壓缸之間的管路壓降及閥壓降 </p><p>　　—液壓泵至比例閥之間的管路壓降及閥壓降 <

68、/p><p><b>　　—總的比例閥壓降</b></p><p>　　4.2.4.4 據(jù)《機械設計手冊》選取比例閥 </p><p>　　比例方向閥的選擇，不是按執(zhí)行元件的運動速度所需流量直接確定的，而是根據(jù)比例閥進出口壓差（即系統(tǒng)工作壓力同負載壓力之差）按其工作曲線選擇。</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第四卷選擇

69、力士樂型/10系列比例方向流量閥。選取閥額定流量為（時閥的流量為）。</p><p>　　時的額定電流為88%。</p><p>　　時的額定電流為30%。</p><p>　　電流調(diào)節(jié)范圍為。閥的辨別能力是很好的。</p><p><b>　　比例閥型號為： </b></p><p>　　其主

70、要性能參數(shù)如下：</p><p>　　額定供油壓力：A.B.P口：</p><p><b>　　T口： </b></p><p>　　最大流量： </p><p>　　額定電壓： </p><p>　　滯環(huán)： 2%</p><p><

71、b>　　頻率響應： </b></p><p>　　重復精度： 1%</p><p>　　響應靈敏度： 的額定最大信號</p><p>　　配套放大器： 才（有一個斜坡時間）</p><p><b>　　直流</b></p><p>　　油液： 礦物油<

72、;/p><p>　　過濾精度： </p><p>　　油溫范圍： </p><p>　　4.2.4.5 傳感器的選擇</p><p>　?、?位移傳感器的選擇</p><p>　　據(jù)《光機電一體化設計使用手冊》 表2-14-54 選直線大位移傳感器。其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p&

73、gt;　　測量范圍： 線性度： </p><p>　　分辨率： 0.01% 重復性：0.01% </p><p>　　溫度范圍： 頻率響應/：0-1 </p><p>　　供電電壓： 電流： </p><p>　　輸出信

74、號/： </p><p>　　據(jù)所選傳感器計算其增益為： </p><p>　　⑵ 壓力傳感器的選擇</p><p>　　據(jù)《光機電一體化設計使用手冊》表2-14-131 選型高輸出壓力傳感器。其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　量程： 滿量程輸出： </p&

75、gt;<p>　　電源電壓： 零壓力輸出：</p><p><b>　　4.3 動態(tài)設計</b></p><p>　　靜態(tài)設計的主要目的是確定控制系統(tǒng)的各主要組成元件的參數(shù)。動態(tài)設計的目的是在靜態(tài)設計之后進一步了解系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性等動態(tài)性能是否滿足設計要求。動態(tài)設計可用對數(shù)頻率特性法（波德圖法）進行近似分析，也可

76、以利用計算機數(shù)字仿真法分析。此設計中，采用對數(shù)頻率特性法（波德圖法）進行分析。此方法的理論基礎是自動控制原理。從大的方面分析，對數(shù)頻率特性法分三步。第一步是得出控制系統(tǒng)的數(shù)學模型；第二步是通過系統(tǒng)的數(shù)學模型，即傳遞函數(shù)，繪制對數(shù)頻率特性圖（波德圖）；第三步是通過對數(shù)頻率特性圖及傳遞函數(shù)來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性及準確性指標。</p><p>　　數(shù)學模型是描述控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學表達式。在控制系統(tǒng)中，常采

77、用微分方程和傳遞函數(shù)。其中傳遞函數(shù)是在零初始條件下，用微分方程描述的控制系統(tǒng)的輸出與輸入的拉氏變換之比。從前面的設計我們知道，控制系統(tǒng)是由一個個元件組合而成的，而每一個元件運用輸出和輸入的關(guān)系都可以寫成一個或幾個微分方程式。這些微分方程式經(jīng)過簡化可以得出總的關(guān)于最終輸入和最終輸出的微分方程式。這樣可以將總的微分方程式經(jīng)過拉氏變換得出總的傳遞函數(shù)。也可以將每一個微分方程式分別拉氏變換后，得出分的傳遞函數(shù)后，再經(jīng)過輸入輸出變量的抵消與化簡得

78、出總的傳遞函數(shù)。一般過程是這樣的，先得出系統(tǒng)的元件方塊圖，再根據(jù)元件方塊圖寫出每一個元件包含的微分方程式。然后對每一個微分方程式進行拉氏變換，找出輸入與輸出的關(guān)系，然后將其按輸入到輸出的方向連成一個元件的傳遞函數(shù)方塊圖，再對傳遞函數(shù)方塊圖進行化簡，求出總的關(guān)于最終輸入和最終輸出的傳遞函數(shù)?？梢钥闯?，一個控制系統(tǒng)有許多的傳遞函數(shù)，即許多個輸入與輸出的關(guān)系。而最終描述這個系統(tǒng)的是那個將分傳函綜合聯(lián)系起來的總的傳遞函數(shù)，即最終輸入與最終輸出的

79、關(guān)系。此次設計的系統(tǒng)也是根據(jù)這樣的步驟下來的。首先據(jù)</p><p>　　系統(tǒng)傳遞函數(shù)求出后，便要通過傳遞函數(shù)來繪制對數(shù)頻率特性圖，即波德圖。用對數(shù)頻率特性法研究閉環(huán)系統(tǒng)，主要是先繪制閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)波德圖，然后根據(jù)開環(huán)波德圖來研究閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性及快速性。繪制頻率特性圖有兩步，首先通過傳遞函數(shù)求出控制系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)，然后根據(jù)頻率響應函數(shù)的模和幅角來繪制頻率特性曲線?？刂葡到y(tǒng)的正炫輸入的穩(wěn)態(tài)響應稱為

80、頻率特性或頻率響應。求頻率響應函數(shù)，只需把傳遞函數(shù)中的換成就可以了。我們知道傳遞函數(shù)的是一個復數(shù)，。令，那么，這樣就得到了頻率響應函數(shù)了。從中可以看出，頻率響應函數(shù)是傳遞函數(shù)的一個特例。還可以這樣理解，給控制系統(tǒng)輸入正弦信號，其輸出也是同頻率的正弦信號，只是幅角和模變了，這樣求輸出與輸入的拉氏變換之比后得出系統(tǒng)傳函為</p><p>　　在上式中，令，則 [用歐拉公式變換]?？梢婎l率特性就是特殊輸入下的系統(tǒng)的傳遞

81、函數(shù)，即系統(tǒng)傳遞函數(shù)的特例。將傳遞函數(shù)中換成后，再將化成上述標準形式，即。用作為橫坐標，作為縱坐標，在的過程中可繪制出對數(shù)幅頻特性曲線。用作為橫坐標，作為縱坐標在的過程中可繪制出對數(shù)相頻特性曲線。二者綜合起來便成為對數(shù)頻率特性曲線。通過分析微分方程變化后得出的傳遞函數(shù)，我么知道，任何傳遞函數(shù)都是典型傳遞函數(shù)之積。同樣任何頻率特性函數(shù)也都是典型環(huán)節(jié)的頻率特性函數(shù)之積。通過求對數(shù)，將乘積變?yōu)橄嗉?。那么總的對?shù)頻率特性就是每一個典型環(huán)節(jié)對數(shù)頻

82、率特性之和。這樣通過典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性曲線就可以求得總的對數(shù)頻率特性曲線，大大簡化了制圖工作。在此次設計中，首先將總的頻率特性函數(shù)化成各典型環(huán)節(jié)的頻率特性函數(shù)，然后根據(jù)各典型環(huán)節(jié)的頻率特性曲線求出了總的頻率特性曲線。</p><p>　　判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性是研究系統(tǒng)及動態(tài)設計的最終目的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性是最重要的，因為一個系統(tǒng)如果不穩(wěn)定就不能正常工作，更談不到準確和快速了。如果一個系統(tǒng)受到外界干擾，

83、偏離原來的平衡狀態(tài)，而擾動消失后，經(jīng)過充分長的之間，系統(tǒng)能以足夠的精度逐漸恢復到原來的狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性有許多方法，其中最具有代表性的有兩種，一種是勞斯判據(jù)；另一種是對數(shù)頻率特性的穩(wěn)定性判據(jù)。勞斯穩(wěn)定性判據(jù)的基本原理是首先求出系統(tǒng)的特征方程，然后將特征方程的系數(shù)列入勞斯陣列，并計算陣列中的元素。若計算出的勞斯陣列中的第一列元素不為零且均為正，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。對數(shù)頻率特性的穩(wěn)定性判據(jù)是指：如果開環(huán)

84、系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。如果系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)p個極點在右半s平面內(nèi)，他在閉環(huán)狀態(tài)下穩(wěn)定的充分必要條件是,幅頻特性曲線在所有的頻率范圍內(nèi)，相頻特性曲線在線上的正負穿越之差為次。此次設計的系統(tǒng)由于階數(shù)比較低，應用勞斯判據(jù)直接可以判定，所以就應用了勞斯判據(jù)。系統(tǒng)的快速性一般用時域指標描述。在頻域中，用閉環(huán)截止頻率來描述。是指在閉環(huán)波得圖上，當幅頻特性的增益下降到零頻率處增益值以下</p><p>　　以上是對

85、總的動態(tài)設計的步驟與方法進行分析與選擇。下面進行動態(tài)設計的具體計算，其中動力元件傳遞函數(shù)的具體求法在科技論文中推導，以下的公式則直接搬過來應用，敬請讀者注意。</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)方塊圖與開環(huán)傳遞函數(shù)</p><p>　　4.3.1.1 確定各組成元件的傳遞函數(shù)，畫出系統(tǒng)方塊圖</p><p>　?、?繪制職能方塊圖，確定各環(huán)節(jié)組成元件</

86、p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　該系統(tǒng)屬于慣性負載位置飼服系統(tǒng)。從圖中可看出各個環(huán)節(jié)的組成元件，分別由比例放大器、電液比例方向閥、液壓缸、反饋傳感器等元件組成。圖3-5 為元件的職能方塊圖。</p><p>　?、?確定各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，繪制傳遞函數(shù)方塊圖</p><p>　　圖3-5 中的比

87、例放大器的增益為 。位移傳感器的增益為。電液比例方向閥與液壓缸負載的總的傳函由科技論文式（24）給出，即</p><p>　　繪制出的傳遞函數(shù)方塊圖如圖 3-6. 圖4-6</p><p>　　圖中：—輸入電壓 —反饋電壓 —比較電壓</p><p><b>　　—比例放大器增益 </b></p

88、><p>　　—比例放大器輸出電流 </p><p><b>　　—比例電磁鐵增益</b></p><p>　　—比例電磁鐵輸出位移 </p><p><b>　　—比利閥流量增益</b></p><p>　　—液壓缸無桿腔活塞面積 </p><p>&l

89、t;b>　　—總壓縮容積 </b></p><p>　　—有效體積彈性模量 </p><p><b>　　—工作臺質(zhì)量</b></p><p><b>　　—流量壓力系數(shù)</b></p><p><b>　　—外負載力</b></p><p

90、><b>　　—供油壓力</b></p><p><b>　　—傳感器增益</b></p><p><b>　　—輸出位移</b></p><p>　?、?確定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)</p><p>　　其中： 開環(huán)傳遞函數(shù)增益 </p><p>

91、<b>　　時間常數(shù) </b></p><p><b>　　系統(tǒng)轉(zhuǎn)角頻率 </b></p><p><b>　　系統(tǒng)阻尼比 </b></p><p>　?、?求傳遞函數(shù)中各系數(shù)值</p><p>　?、?液體有效體積彈性模量</p><p><b

92、>　?、?工作臺質(zhì)量</b></p><p>　?、?液壓缸無桿腔面積</p><p>　　④ 液壓缸兩腔總控制容積</p><p><b>　　如圖 3-7</b></p><p><b>　　—活塞桿行程 </b></p><p><b>　　

93、圖4-7</b></p><p><b>　?、?求系統(tǒng)阻尼比</b></p><p>　　據(jù)《液壓控制系統(tǒng)設計》 表6-6 公式：</p><p>　　其中：—閥的面積梯度 </p><p><b>　　—零開口徑向間隙</b></p><p><b>

94、;　　—液體動力黏度 </b></p><p>　　據(jù)《液壓控制系統(tǒng)設計》 圖6-6 查得據(jù)此求得：</p><p>　　從科技論文（9）式的推導可知，推出的與普通四通滑閥的相差倍，即。所以，求出的應乘以，即：</p><p>　　由于的計算值較小，?。ㄏ到y(tǒng)阻尼比受系統(tǒng)總流量壓力系數(shù)和黏性阻尼系數(shù)等多種參數(shù)影響，由于參數(shù)估算誤差而造成的計算誤差。特別對小

95、流量系統(tǒng)，阻尼比的計算值較實際值偏低。如果阻尼比的計算值小于0.1，可取） </p><p>　　則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：</p><p>　　4.3.1.2 繪制對數(shù)頻率特性曲線，由穩(wěn)定性確定開環(huán)增益 </p><p>　　⑴ 計算諧振峰值 </p><p>　?、?繪制對數(shù)幅頻特性曲線和對數(shù)相頻特性曲線</p>

96、<p>　　如圖 4-8 ，4-9所示 </p><p>　　由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)式 </p><p>　　可作出 時系統(tǒng)開環(huán)伯德圖，如圖4-8，4-9所示。雖然系統(tǒng)設計要求中沒有明確的穩(wěn)定裕量指標，但工程實際中考慮到理論計算中忽略某些因素及隨時間而造成的參數(shù)變化等影響，需要有一定的穩(wěn)定裕量。取相位裕量 ，增益裕量 。將0分貝線下移至，使增益裕量滿足 指標且幅值裕量又不太大。0

97、分貝線移動的距離即為所求系統(tǒng)開環(huán)增益，即</p><p>　　⑶ 求各控制器的增益</p><p>　　圖 4-8對數(shù)幅頻特性曲線</p><p>　　圖 4-9對數(shù)相頻特性曲線</p><p><b>　?、?</b></p><p>　　由靜態(tài)設計中選出的傳感器計算得到 </p>

98、;<p><b>　?、?</b></p><p>　　由科技論文式（8）得到</p><p>　　其中：—閥口流量系數(shù) </p><p><b>　　—閥口截面系數(shù) </b></p><p><b>　　—供油壓力 </b></p><

99、p>　　—油液密度 </p><p><b>　?、?</b></p><p>　　當流量為 時，計算閥的開口量：</p><p>　　據(jù)《液壓控制系統(tǒng)設計》 表3-19 查得并按上式計算所得的 進行估算得：</p><p><b>　?、?</

100、b></p><p>　　4.3.2 根據(jù)伯德圖及系統(tǒng)傳遞函數(shù)計算系統(tǒng)的性能</p><p>　　4.3.2.1 穩(wěn)定性 </p><p>　　用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。勞斯穩(wěn)定性判據(jù)是一種代數(shù)判據(jù)，它利用系統(tǒng)特征方程的系數(shù)來判定系統(tǒng)是否穩(wěn)定。</p><p><b>　?、?求特征方程</b>&l

101、t;/p><p>　　其中： —系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) </p><p><b>　　—系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)</b></p><p>　　—系統(tǒng)反饋傳遞函數(shù) </p><p>　　—系統(tǒng)前向通路傳遞函數(shù)的乘積 </p><p><b>　　系統(tǒng)的特征方程為：</b></p>

102、<p>　　特征方程的各系數(shù)為：</p><p>　　⑵ 運用勞斯判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性</p><p>　　勞斯判據(jù)：三階系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為特征方程的各系數(shù)大于零，且 。</p><p>　　對于此系統(tǒng)：首先 ，，， 均大于零。</p><p><b>　　其次 </b></p><

103、;p><b>　　則 </b></p><p>　　根據(jù)上述判定，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。</p><p>　　4.3.2.2 系統(tǒng)快速性分析</p><p>　　對阻尼比很小的一型液壓伺服系統(tǒng)，可以認為閉環(huán)頻寬近似等于系統(tǒng)的開環(huán)傳越頻率。</p><p>　　根據(jù)通常情況可知，系統(tǒng)的快速性也符合要求。</p>

104、;<p>　　4.3.2.3 系統(tǒng)的準確性分析及誤差計算</p><p>　　造成系統(tǒng)不準確，精度不高的原因是系統(tǒng)的各種誤差。系統(tǒng)的誤差包括 跟隨誤差、干擾誤差以及靜態(tài)誤差。</p><p><b>　?、?跟隨誤差 </b></p><p>　　此系統(tǒng)為Ⅰ型系統(tǒng)，對階越輸入信號不存在穩(wěn)態(tài)位置誤差，對于斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差（即最大

105、速度時的速度誤差）為：</p><p><b>　　其中：—最大速度 </b></p><p><b>　　⑵ 干擾誤差</b></p><p>　　此系統(tǒng)中的干擾為負載力和供油壓力，二者都是常量。對于長值負載誤差和供油壓力誤差的計算可用更為簡單的靜態(tài)方塊圖求解。</p><p>　　求長值負載引起

106、的干擾誤差 </p><p>　　其靜態(tài)方塊圖如圖4-10 </p><p><b>　　圖4-10</b></p><p>　　據(jù)方塊圖求誤差傳遞函數(shù)如下：</p><p>　?。ㄘ撎柋硎矩撦d增大時，位移減?。?lt;/p><p><b>　　則負載誤差為：</b></p

107、><p>　?、?求供油壓力引起的干擾誤差 </p><p>　　其靜態(tài)方塊圖如圖4-11 </p><p><b>　　圖4-11</b></p><p>　　據(jù)方塊圖求誤差傳遞函數(shù)如下：</p><p><b>　?、?靜態(tài)誤差</b></p><p>

108、;　　靜差 是比例放大器及比例閥的零漂、比例閥的死區(qū)、執(zhí)行器的摩擦以及機械部件連接處的間隙等非線性因素引起的穩(wěn)態(tài)誤差。這些誤差也可用靜態(tài)方塊圖求解，而且通常將這些干擾的影響折算到比例閥的輸入端，以比例閥輸入端的等效零漂 表示。</p><p>　　其靜態(tài)方塊圖如圖4-12</p><p><b>　　圖4-12</b></p><p>　　據(jù)方

109、塊圖求誤差傳遞函數(shù)如下：</p><p>　　應用比較點前移法則，將各比較點分別移動到比例閥傳遞函數(shù)前，求出等效零漂其方塊圖如圖3-12 。</p><p><b>　　求得為：</b></p><p>　　其中：—比例閥死區(qū)電流 </p><p>　　—比例閥零漂電流 </p><p>

110、　　—放大器零漂電流 </p><p>　　—比例電磁鐵額定電流 </p><p>　　⑷ 最后求得總誤差 </p><p>　　通過求解可知系統(tǒng)誤差符合要求。</p><p>　　第5章 液壓油源及輔助元件的設計與選擇</p><p>　　5.1 液壓泵、液壓閥及其他輔助元件的選擇</p>&

111、lt;p>　　5.1.1 據(jù)第三章第二節(jié)靜態(tài)設計計算選擇液壓泵</p><p>　　5.1.1.1 計算系統(tǒng)所需的最大功率、流量、壓力</p><p>　　供油壓力。比例閥所需流量 。由于是定壓節(jié)流調(diào)速回路，雖然負載所需要的最大流量和最大壓力不是同時出現(xiàn)，但泵所輸出的必須是二者同時最大，多余的功率都損失在溢流閥上。這是定壓節(jié)流調(diào)速回路的一個弊端。據(jù)最大流量和最大壓力計算最大功率：

112、</p><p>　　所以：系統(tǒng)所需的最高壓力為 </p><p><b>　　最大流量為 </b></p><p><b>　　最大功率為 </b></p><p>　　5.1.1.2 選擇泵和電機</p><p>　?、?據(jù)實際所需最大壓力計算液壓泵需輸出的壓力 <

113、;/p><p>　　選擇液壓泵時，需要將實際壓力擴大以補償管路壓力損失。</p><p>　　其中： —實際所需壓力，即供油壓力 </p><p><b>　　—各種壓力損失之和</b></p><p>　　泵至比例閥之間有許多元件，每個元件都有壓力損失。而且這之間的管路也有一定的壓力損失，將這些壓力損失估算取 。這樣計算

114、液壓泵最高工作壓力為：</p><p>　　泵的額定壓力應選的比上述最大工作壓力高16%-25%，取20%。</p><p>　?、?據(jù)實際所需最大流量計算液壓泵需輸出的流量</p><p>　　液壓泵的最大供油流量按比例閥的最大輸入流量 來估算。</p><p>　　其中： —泄漏系數(shù) </p><p>　　—實際

115、所需最大流量 </p><p>　　⑶ 據(jù)上述計算選擇液壓泵 </p><p>　　根據(jù)計算，查《機械設計手冊》第四卷 表19-5-40 選擇液壓泵。其型號為： 其基本參數(shù)如下：</p><p><b>　　額定工作壓力： </b></p><p><b>　　最大工作壓力： </b><

116、;/p><p>　　單位排量： </p><p>　　容積效率： </p><p>　　總效率： </p><p>　　最高轉(zhuǎn)速： </p><p>　　輸入功率： </p><p>　　輸出扭矩： </p><p>　　

117、重量： </p><p>　　其他安裝尺寸見液壓泵站裝配圖。 </p><p>　?、?計算泵的實際流量 </p><p>　　其中：—單位排量 </p><p>　　—轉(zhuǎn)速 </p><p>　　所選液壓泵的 流量和壓力均大于實際需求值，符合要求。 </p><

118、;p>　?、?據(jù)液壓泵輸入功率和轉(zhuǎn)速選擇電機</p><p>　　據(jù)《機械設計手冊》第五版 表23-1-23 選擇電機型號為 。 </p><p><b>　　其基本參數(shù)為：</b></p><p><b>　　功率： </b></p><p><b>　　同步轉(zhuǎn)速： &

119、lt;/b></p><p><b>　　滿載轉(zhuǎn)速： </b></p><p><b>　　效率： </b></p><p>　　電機采用型安裝，具體尺寸見液壓泵站裝配圖。</p><p><b>　?、?選擇聯(lián)軸器</b></p><p&