异型石材加工中心工作头部件设计

XX大学XX学院本科毕业设计 异型石材加工中心工作头部件设计 XX学院本科毕业设计题 目 异型石材加工中心工作头部件的设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 级 指导教师 二 年 月 日 摘 要 在国民经济建设中，石材是不可或缺的基础原材料。作为重要的基础产业，石材行业的发展程度成为一个国家社会发展水平和综合实力的重要衡量指标。我国经济正处于高速发展期，基础设施建设成为国内投资最主要的方式。因此，石材作为最主要的原材料之一，必然也处于扩张阶段水泥生产过程中，大部分原料要进行石材切割，石材是生产水泥砖，柱子用量最大的原料，开采后的面积较大，硬度较高，因此石材的切割在石材加工厂家中占有比较重要的地位。在新的市场需求的驱动下，石材开采设备的更新和优化升级更加迫切。国内石材切割设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的石材切割机械设备，在绿色环保化石材开采的转变中挥积极作用。一般生产大型石材气割机设备的企业对设备环保指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种题。液压系统自世纪问世以来发展很快，在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压缸在结构方面，功能方面，已经比较成熟，目前国内外液压缸的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压缸两大组成部分的控制元件和执行元件，由于技术发展趋于成熟，国无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使液压缸在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压缸都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及其本身在液压系统中得到较广泛的应用作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。智能石材切割机是加工各种石材的主要设备，适用于各类石材厂的石材的加工，如下料、开孔、开槽、拉伸等。本文根据智能石材切割机的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。智能石材切割机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。随着经济的发展和人们生活水平的提要求也进一步提高，因此作为高档次的居家装修材料石材的需求量也逐年增加，由于天然石材的不规则性和石材资源的有限性使用使得石材的合理使用方法石材切割技术得到迅速的发展，并通过PLC控制系统来控制整个石材机械的动作，使石材的加工得到自动化的水平。因此石材切割机的需求量也大量增加，国内外各种高性能的石材切割机种类很多，但是价格也极为昂贵.关键词： 石材 石材加工设备 PLC控制 自动化 43absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced.The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer augerFixture design process of drilling pump cover and reaming holes is designed with 18H7 include part machining process design, process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Concurrent Engineering is the first to shorten product development cycles as a means to develop. Products will be characterized by the development, production engineering involved in the acts broken down into a series of tasks, such as market analysis, design, process design, production plans and equipment purchases, processing, quality assurance, testing and after sales service. These sub-tasks as far as possible and consider synchronous parallel to achieve improved design to shorten the cycle and improve quality, reduce costs, optimize the design purpose. It stressed that integrated, coordinated and parallel, namely: (1) management, design, production, and service of all project-related personnel and product information integration as a whole, and stressed that all relevant departments and the interests of the overall goal line. (2) to the establishment of a competent and reasonable charge of the project personnel structure of the working group coordinated management model, by the Working Group in the ministries responsible for project elements, and the promotion of the coordination of tasks.(3) parallel processing stages of the work. According to the project in the different tasks of the linkages between the different ministries mandate of the elements of the work process can be completely overlap or duplication. In accordance with these principles, formulate a reasonable, and optimize the work plan, and the location in which the necessary settings assessment, the Working Group by the project implementation so that all sub-tasks in parallel, to move forward in an orderly manner, so as to ensure the smooth implementation of the whole project .According to the traditional methods of work, the work of the various stages in a row serial. In such a product development approach, divorced from each other at various stages, are not related, resulting in increased design error, and difficult to discover such a design rework, to lengthen the development cycle, adding to the costs. This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Four degrees of freedom目 录1绪论9 1.1课题的来源与研究的目的与意义.10 1.2异型石材加工中心的应用.10 1.3异型石材加工中心的组成.10 1.4 石材加工机械的发展现状.10 1.4.1石材加工机械的分类.102智能石材切割机液压控制系统的总体结构分析.10 2.1 异型石材加工中心工作头部件的方案的确定.10 2.2 异型石材加工中心工作头部件的工作原理.103机械传动部分的设计计算.10 3.1横向伺服电机的选择与计算.10 3.2滚珠丝杆的选择与计算.10 3.3齿轮选择计算与校核.10 3.4直线导杆的选型计算.10 3.5垂直升降伺服电机的选型计算.104 各主要零部件强度的校核.10 4.1滚珠丝杆强度的校核.10 4.2轴承强度的校核.10 4.3机架强度的校核.10结论45参考文献46致谢.101绪论1.1课题的来源及研究的目的和意义 石材切割机作为加工石材的不可或缺的机械设备，在当代加工工业占据着非常重要的地方，随着国民经济的飞速发展，石材加工设备也在不断地发展。石材切割机首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台石材切割机。日本是石材切割机发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型石材切割机后，大力研究石材切割机的研究。据报道，1976年从事石材切割机的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1979年120多个大学和国家研究部门用在石材切割机的研究费用42%。1979年日本石材切割机的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的石材切割机产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能石材切割机约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，石材切割机累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%60%的速度增长。使用石材切割机最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。第三代石材切割机则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。随着石材切割机的研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。当代科技发展越来越迅猛，工业的发展与经济的强大与否有着直接关系，所以迫切需要不断地研发出新型的适合多种类型石材的石材加工设备。1.2 石材切割机的应用石材的运用在建筑领域十分的广泛，所以石材切割的技术也越发的需要改革进步。传统石材加工方法：采用凿子和錾子等工具进行剥落和研磨手工方式来进行，这是老一套的做法。但是，这种传统方法由于粉尘和劳动强度过大、工效太低、尺寸精度和表面质量很差而逐渐的被淘汰了。目前中国陆续研制出了各种专用机械加工的石材设备，如立式雕刻机、石材切割机、多功能数控加工中心、金刚石绳锯、金刚石锯切机等，它们的工作效率大大超过手工加工，还实现了石材的工业化批量生产。 1.3石材切割机的组成石材切割机由切割刀组、石料输送台、定位导板及机架组成.石材切割机采用铁制作适合干切,湿切各类石材、建材、瓷砖、花岗岩、大理石、水泥板、红砖、耐火砖等,.是家庭装修必备的利器。石材切割机可分别对石料进行不同深度的切割加工,可对小于1m3以下的石料进行加工,能变废为宝,大大节约石料资源,也有利于保护环境.可对各种类型的石料进行机械切割加工,加工效率较高,加之有效利用小型石料,使生产成本较低。1.4石材切割机的发展现状在我国轻型石材切割机业的工业增加值约占 GDP 的35%左右，超过三分之一的国民生产总值由轻型石材切割机业创造。机械科学研究院提出了由多层次技术群构成的先进轻型石材切割机技术体系图。第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础轻型石材切割机技术，它是先进轻型石材切割机技术的核心。它在铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺中大量采用。第二个层次是新型的轻型石材切割机单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，轻型石材切割机技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新轻型石材切割机技术，如数控技术、清洁生产技术、机器人技术等等。第三个层次是先进轻型石材切割机集成技术。这是应用信息技术以及系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的。如 FMS，CIMS，IMS 及虚拟技术等。在先进轻型石材切割机技术及其制造趋势一文中指出了先进轻型石材切割机技术八个方面的制造趋势以及特色：数-是轻型石材切割机制造的核心；精-是制造的关键；极-是轻型石材切割机制造的焦点；自-是制造的条件；集-是制造的方法；网-是轻型石材切割机制造的道路；智-是制造的前景；绿-是轻型石材切割机制造的必然。并指出数、精、极、自、集、网、智、绿这八个方面，彼此渗透，相互依赖，相互促进，形成一个整体；要扎根在研究与制造“机械”本身与“轻型石材切割机”本身的理论与机理；八个方面的技术要以此理论与机理为基础来研究、开发、制造，要与此基础相辅相成，最终服务于轻型石材切割机业的制造1.5石材切割机的分类 石材切割机在石材加工行业应用十分广泛，根据当前的发展状况与结构特点，通常分为如下几类：1.单臂石材切割机单臂石材切割机凭借其结构紧凑，工作平稳，操纵轻便灵活，安装维修方便的特点在石材加工中得到广泛地应用。该机主要用于小型石材加工厂，石材市场，板材经销商，现场加工及建筑单位现场施工。2.移动式石材切割机 该机可直接在荒山矿料上直接切割加工生产各种规格板材，可彻底淘汰取代传统炸药与凿岩等开采方式。该机可直接安装在矿床上，自动切割加工各种石材，效果与传统锯石机完全一样。该机操作灵活，安装方便，加工效率快，板材成品率高。3.DBS-1双向石材切割机 该机为单柱臂式，工作台液压推进，无级调速，结构先进合理，操作方便，维修容易，适于切割块度较小的荒料，是各类石材企业，特别是乡镇企业理想的石材加工设备。切割荒料的最大规格为长2.1米，宽1.1米，高1.3米，能切割在长度方向上拼接的荒料。该机主要切割大理石，也可切割花岗石等材料。4.超薄型石材切割机该机可锯10mm以下的石材，该机具有手动和自控两种功能，可任意选择锯片，工作台移动行程大，分片准确，板面误差小于0.5mm， 锯片最小厚度达6mm。5.数控超薄型天然复合石材切割机该机主要用来切割花岗岩，大理石，大面积超薄型石材，主要优点：1.运动平稳，2.金刚石工具刀口小，石材利用率高，能节省石材资源和能源。3.石材表面切割质量好尺寸精度高，废品率低.。4.综合生成成本低。5能切割高档次的超薄型天然复合材。6.电动石材切割机 该机适用于建筑装潢，石材加工，对水磨石，大理石，花岗岩，玻璃，水泥制版等含硅酸盐的非金属脆性材料进行切割，开槽作业，它具有切削效率高，加工质量好，使用简便，劳动强度低的特点。综合各种石材切割机，我所设计的石材切割机采用全液压系统，设备由操作面板，电气控制装置，动力装置，机械装置和状态检测控制装置五大部分组成，机械装置包括翻转式回转工作台，床身平移装置，横梁，圆锯片拖板等构成，整套设备安装在钢筋混凝土造成的基础上，床身平移行走和切割，行走通过电动机，减速器，齿轮，齿条啮合传动，圆锯片旋转采用带轮传动，圆锯片升降由滑板升降液压装置实现精准控制，横梁上装有可调位置的行程开关，床身横移切割的位移量由刻度尺示读床身平移导轨上安装有磁栅尺和读数头组成的位移检测装置，反馈床身的位移数据由PLC实现分片控制，以使整套设备在自动控制系统的作用下按程序完成加工工序。在操作过程中分为手动和自动，自动按钮按下后刀盘向下下降一个切削量，接着刀盘向左切削石材，刀盘到达左限位开关时，停止右移，又下降一个切削量，如此反复，直到刀盘在下降中碰到下限位开关时，停止下降并向相反方向切割最后一刀，以保证石材根部切割完整。2智能石材切割机液压控制系统结构的总体结构分析2.1异型石材加工中心的结构设计 本机器适用于各类石材的加工，例如大理石，花岗石等等。本机器具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可通过PLC控制系统实现调整、手动及半自动三种操作方式。其中，液压缸的工作压力、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成不同大小厚度的石材的全自动切割。其总体方案图结构图如下： 智能石材切割机总体方案与布局图本次设计的石材切割机液压控制系统的设计主要是为石材的加工而做的，这样，只有当需要切割石材时，液压缸才会打开行程，切割机开始工作。设计中采用PLC控制石材切割机的正反转动作，既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。2.1.1伺服电机的选择与计算 已知整个切割机的切割机头部重量150KG,其他重量50KG，我们取总重量为150Kg，升降范围为50mm300mm，移动速度为12r/min。即：具体的伺服电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载转矩式中：4.负载惯量上下垂直运动丝杆螺母惯量式中总惯量5.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为92BL-A，此无刷直流步进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流伺服电机型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为0.4KW，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：外形尺寸92x92x86，电机输出轴径为14mm。2.1.2滚珠丝杆选择与计算1）确定滚珠丝杠副的导程因同步皮带轮直径相等，皮带轮与丝杠直联，i=1由表1查得V=8m/minn=1000r/min代入得，P1.516mm由于计算出的P值应取较大值圆整，因此P=1.5mm2） 确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得V=0.6 V=0.8 V=1 V=8 代入得n=100 n=133 n=167 n=1333（2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得 已知W=3000N W=5000N代入得（3）当量转速由表1查得代入得n267r/min（3）当量载荷代入得F=1380N 3）预期额定动载荷（1） 按预期工作时间估算按表9查得：轻微冲击取 fw=1.3按表7查得：13取 按表8查得：可靠性97%取fc=0.44已知：Lh=20000小时代入得C=27899N（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算：按表10查得：中预载取 Fe=4.5代入得取以上两种结果的最大值C=27899N4）确定允许的最小螺纹底径（1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 （1/31/4）重复定位精度 （1/41/5）定位精度: 最大轴向变形量 m已知：重复定位精度10m, 定位精度25m =3 =6取两种结果的小值 =3m(2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.11.2)行程+（1014）已知：行程为1000mm, W=3000N ,=0.2代入得F=600ND=20.04mm5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4008-5P=8mmC=30700C=278996 确定滚珠丝杠副预紧力 其中2.6.7 行程补偿值与与拉伸力（1） 行程补偿值 式中：=（24）(2) 预拉伸力代入得2.6.8 滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程Le=40绘制工作图（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3）行程起点离固定支承距离L0由工作图得Ls=890L1=1000L=1000L0=30得KC=920 N/m2.6.9 刚度验算及精度选择已知W1=5000 N ， =0.2F0=1000 NF0 ： 静摩擦力 N：静摩擦系数W1 ：正压力 N（2）验算传动系统刚度Kmin ：传动系统刚度 N已知反向差值或重复定位精度为10Kmin=222160（3）传动系统刚度变化引起的定位误差=1.7m（4）确定精度 V300p ：任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言， V300p0.8定位精度-定位精度为20m/300V300p14.3m丝杠精度取为3级V300p=12m14.3(5)确定滚珠丝杠副的规格代号已确定的型号：WWCM公称直径：12 导程：3螺纹长度：900丝杠全长：1000P类3级精度FFZD4010-3-P3 /141012902.6.10 验算临界压缩载荷 Fc ：N丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。2.6.11 验算临界转速nc=f10nc :临界转速 n/minf ：与支承形式有关的系数：丝杠底径：临界转速计算长度 mm由表14得f=21.9由样本得d2=34.3由工作图及表14得：Lc2= L1- L04310nmax=15002.6.12 验算：Dn=Dpw nmaxDpw ： 滚珠丝杠副的节圆直径 mmnmax : 滚珠丝杠副最高转速 n/minDpw41.4mm3升降液压系统的设计3.1.1 执行元件类型和选择表3.1 执行元件类型的选择运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速摆动液压马达执行元件的类型活塞缸柱塞缸 液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达 据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸，其符号为： 图4.1 数量：该升降平台为液压滑台结构，故其采用的液压缸数量为1个液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。 安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，安装的位置为图3.6 所示的前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。3.1.2 速度和载荷计算 参考国内升降台类产品的技术参数可知。最大起升高度为500mm时，其平均起升时间为15s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为15s，设本升降台的最小气升降时间为10s,最大起升时间为20s，由此便可以计算执行元件的速度v: 式中： v 为执行元件的速度（单位m/s ） L 为液压缸的行程 （单位m） t 表示时间 （单位s ）当 t=10s时： 当 t=20s时： 液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度比较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。3.1.3 执行元件的载荷计算及变化规律 执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的切削力，运动部件之间的摩擦阻力，密封装置的摩擦阻力，起动制动或换向过程中的惯性力，回油腔因被压作用而产生的阻力，即液压缸的总阻力也就是它的最大牵引力： （1）切削力。根据其概念：阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：其计算式为：（2）摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取，其具体计算式为： （3）密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算：O形密封圈： 其中F为液压缸的推力Y形密封圈： f 表示摩擦系数，取 p 表示密封处的工作压力 单位Pa d 表示密封处的直径 单位m 表示密封圈有效高度 单位m 密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取（4）运动部件的惯性力。 其计算式为： 式中： G 表示运动部件的总重力 单位N g 表示重力加速度 单位 表示启动或制动时的速度变量 单位m/s 表示起动制动所需要的时间 单位s对于行走机械，本设计中取值为。（5）背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中。由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为： =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x 9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)9.80.05 =40KN 液压缸的总负载为40KN，该系统中共有2个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克服的阻力为20KN。 该升降台的额定载荷为100Kg ，其负载变化范围为0100Kg，在工作过程中无冲击负载的作用，负载在工作过程中无变化，也就是该升降台受恒定负载的作用。3.2 调速方案的选择 调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本升降机采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。3.3 液压系统原理图的确定 初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图：图4.2 液压系统原理图4液压缸的选型及设计4.1液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒10，活塞8，活塞杆1、15，缸盖18、24，密封圈4、7、17，导向套6、19，压板11、20等主要零件组成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销9、22与空心活塞杆连接，并用堵头2堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环12、21，用于阻止压板11、20向外移动，从而通过螺栓将缸盖18、24与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔5、14，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=q/A3F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=q/A3F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸-以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸双活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2单边有杆，双向液压驱动，u1V U2，F1F2伸缩液压缸-双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合液压缸弹簧复位液压缸-单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增 压 缸-由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸-活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 300度双叶片液压缸W=4q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 150度注：b叶片宽度；D叶片的底端 、顶端直径；w叶片轴的角速度；T- 理论转矩 4.2液压缸的工作压力 根据负载并查表，初选工作压力P1=3MPa4.3计算液压缸尺寸 鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，可选用单杆式差动液压缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。回油路上背压P2取0.8MPa油路压力损失P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=418210-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2D=45.13mmd=0.707D=31.91mm按GB/T2348-2001将直径元整成就进标准值D=50mm d=35mm;液压缸两腔的实际有效面积为：A1=D2/4=19.6310-4m2A2=(D2-d2)/4=10.0110-4m2 根据上述D与d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力4.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量输入功率计算公式快进启动128901.86-加速1193P=0.51.76-恒速6451.294.810.10工进41820.82.541.570.0980.07快退启动128901.29-加速11930.52.17-恒速6451.625.010.1354.5液压缸工况图5拟定液压系统图5.1 选择液压基本回路 选择调速回路。该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，铣床加工有顺锉和逆锉之分，可采用进流口节流的调速形式，具有承受负切削的能力，如图（a） (a) 选择快速运动回路和换向回路。系统采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，为保证换向平稳，采用电液换向阀式换接回路，如图（b） （b） 选择速度换接回路。避免液压冲击，宜选用行程阀来控制速度换接，如图（c） （c）5.2 组成液压系统图 根据各液压基本回路组成液压系统图,如图（d）系统油