【正文】 v — 上工作臺(tái) 下行速度 3dBf? — 系統(tǒng)頻寬 1433 .74NfF F N?? ，在考慮工作臺(tái)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 F N?? 。以上是對(duì)液壓控制回路的具體設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)原理圖見(jiàn) 圖 41。這里的釋壓回路和保壓回路共同內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 18 用了一個(gè)液控單向閥，對(duì)于釋壓回路則要求液控單向閥具有泄荷閥芯。 定壓節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜， 承載能力好、發(fā)熱大、 但速度 剛性 差、效率較低。 只要調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)通過(guò)節(jié)流閥的流量，從而調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。 系統(tǒng)原理圖 設(shè)計(jì) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 17 液壓控制系統(tǒng)的基本組成是液壓動(dòng)力元件加 反饋元件。閥控液壓缸適用于高性能要求的小慣量負(fù)載及小行程直線運(yùn)動(dòng)的中 小功率場(chǎng)合； 大慣量負(fù)載，但對(duì)快速性要求較低的中小功率場(chǎng)合。 而閉環(huán)控制正好適應(yīng)這種高精度的要求。最主要一點(diǎn)時(shí)其價(jià)格便宜。 一般情況下，液壓壓力機(jī)總是工作在室內(nèi) ，所以環(huán)境不會(huì)太惡劣，周圍也沒(méi)有什么介質(zhì)來(lái)侵?jǐn)_。 對(duì)控制系統(tǒng)一方面要求其達(dá)到預(yù)期的控制目的，另一方面還要求其具有一定的控制指標(biāo)。 對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)講，這次的負(fù)載力主要是工件的變形反作用力。控制其移 動(dòng)速度，移動(dòng)位置，在哪一個(gè)位置停止，哪一個(gè)位置移動(dòng)。 剛度： NmmM P aAEI 823 2 5 610216 ??????? 其中： E— 材料彈性模量 據(jù)《材料力學(xué)》 33P 表 選取 216E GPa? 變形： mmAE lFEA lFl N 780107342 ??? ??????? 其中： l — 立柱變形部分長(zhǎng)度 l? — 立柱變形量 應(yīng)變： ???? ll? 校核螺栓組連接結(jié)合面的工作能力。同樣為了固定鍛模，在 上工作臺(tái) 的下平面上加工出 T 形槽。中間加工出直徑為 100 的孔和 T 形槽來(lái)對(duì)沖壓件進(jìn)行加工和安裝鍛模 。選取導(dǎo)軌立柱光桿部分直徑為 40，選取上下平板上與導(dǎo)軌連接的孔的直徑為 34，這樣 各 留出了 3mm 做為 支撐平板的臺(tái)階。則螺紋部分危險(xiǎn)截面 的拉伸強(qiáng)度條件為 ? ?caca d F ??? ??? 21 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 10 ? ?caFd ?? 21 ?? 其 中 ： 1d — 螺紋小徑 據(jù) 2021196/ ??TGB 查得 ? ? MPaca 250?? 41 ?? ????d mm 取螺紋小徑 1 ? mm 則螺紋 公稱 直徑 30d? 。剛開始不受外力時(shí)， 螺紋部分只受初始預(yù)緊力 0F 。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》書 P87表 510 查得 ns=2~ 取 ? 。據(jù) GB699— 88 選優(yōu)質(zhì)碳素鋼。工件的變形和應(yīng)力是按照曲線 1 變化的，所以一定變形 下總對(duì)應(yīng)一定的應(yīng)力。 工作臺(tái)采用 雙 立柱式結(jié)構(gòu)。從外部引出控制臺(tái)，安裝微機(jī)及電控按鈕。將壓力機(jī)設(shè)備本體置于箱體結(jié)構(gòu)上部，并和箱體用螺栓固定?；钊麠U可以和滑塊 連接，也可以只和鍛模連接。雙 立柱當(dāng)成 上工 作臺(tái)的導(dǎo)軌，同時(shí)雙立柱固定在 主梁與下工作臺(tái) ； 。在本章的第二節(jié)通過(guò)對(duì)液壓壓力機(jī)的整體分析與設(shè)計(jì)得出了幾個(gè)方案。 液壓站的工作原理：電機(jī)帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，泵從油箱中吸油供油，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓站的壓力能，液壓油通過(guò)集成塊（或閥組合）實(shí)現(xiàn)了方向、壓力、流量調(diào)節(jié)后經(jīng)外接管路并至液壓機(jī)械的油缸或油馬達(dá)中，從而控制液動(dòng)機(jī)方向 的變換、力量的大小及速度的快慢，推動(dòng)各種液壓機(jī)械做功。用戶購(gòu)后只要將液壓站與主機(jī)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸或油 馬達(dá)）用油管相連，液壓機(jī)械即可實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的動(dòng)作和工作循環(huán) 液壓站是由泵裝置、集成塊或閥組合、油箱、電氣盒組合而成。不過(guò)它更先進(jìn)、更精確。 許多液壓壓力機(jī)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。 機(jī)械壓力機(jī)是用曲柄連桿或肘桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化 ，適于在自動(dòng)線上工作。 1795 年 ,英國(guó)的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到 19 世紀(jì)中葉，由于大鍛件的需要才應(yīng)用于鍛造。鍛壓機(jī)械是通過(guò)對(duì)金屬施加壓力使之成形的，力大是其基本特點(diǎn)，故多為重型設(shè)備 。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，制造業(yè)起著支柱作用?？梢?jiàn)，壓力加工是非常重要的。 15～ 16 世紀(jì)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(dòng)的杠桿錘?，F(xiàn)代化的鍛壓機(jī)械可生產(chǎn)精確制品，有良好的勞動(dòng)條件，環(huán)境污染很小。 油壓機(jī)就是用液壓傳動(dòng)的壓力機(jī)，也稱液壓壓力機(jī) 、又稱液壓成形壓力機(jī) 。一種是傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)式的壓力機(jī)，這種壓力機(jī)運(yùn)用液壓傳動(dòng)的基本原理，通過(guò)普通液壓元件的組合，組成了液壓系統(tǒng)來(lái)完成壓力機(jī)的動(dòng)作過(guò)程。設(shè)計(jì)分析了液壓控制系統(tǒng)后又設(shè)計(jì)了液壓油源部分，即液壓泵站 ， 液壓泵站，是獨(dú)立的液壓裝置。 油箱－－板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網(wǎng)、空氣濾清器等，用來(lái)儲(chǔ)油、油的冷卻及過(guò)濾。從總體布置著手可以選出不同的方案。將工作臺(tái)與箱體分開放置。 方案二：將壓力機(jī)設(shè)備本體置于箱體結(jié)構(gòu)上部，并和箱體用螺栓固定。 方案三：工作臺(tái) 采用門式 液壓機(jī)結(jié)構(gòu)，上部用主梁固定，下部用工作臺(tái)固定，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 6 主梁上直接裝液壓缸，液壓桿直接與模鍛連接，沒(méi)有可移動(dòng)工作臺(tái)， 箱體 在工作臺(tái)下面。 設(shè)計(jì)一個(gè)閥板，將各閥及一些電器元件集中固定在上面，同時(shí)設(shè)計(jì)底座來(lái)安裝液壓泵、電機(jī)、油箱。各壓力表集中安在控制臺(tái)上，控制臺(tái)的體積要盡量小 ，要 直接引內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 7 到箱體前部適用于操作的地方 。 主梁和上下工作臺(tái) 的材料選用 鍛件，通過(guò)機(jī)械加工，加工出安裝孔和 T 形槽。其主要作用有兩點(diǎn)：第一，支撐上半部分的重量。工作臺(tái)的導(dǎo)軌力柱采用 棒料作為毛坯，并進(jìn)行機(jī)械加工，使其達(dá)到要求的表面粗糙度。每個(gè)立柱兩端受拉力， 其大小為 F? =2F =5T 。 0F 螺栓的預(yù)緊力。 上 工作臺(tái)尺寸： 500 500 mm 滑塊厚度： 25 mm 主梁和下工作臺(tái) 厚度： 70 mm 立柱中間部分長(zhǎng)度： 520 mm 立柱總長(zhǎng)度： 780 mm 立柱螺紋部分長(zhǎng)度： 44 mm 據(jù)工作臺(tái)尺寸估算滑塊質(zhì)量： 滑塊質(zhì)量 tM kgVM t 32 ????????? ???????? ? 其 中 ： ? — 鋼的密度 據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第一卷 61?P 表 1114 選取 10 kg m? ?? ⑴導(dǎo)軌力柱尺寸設(shè)計(jì) 由上述計(jì)算可得，導(dǎo)軌立柱的螺紋部分小徑 mmd ? 。 直線軸承 用專用工具裝入，專用工具由廠家提供。并且 在其中間加工出孔 來(lái)安裝液壓缸。 上工作臺(tái) 的具體尺寸及要求間零件圖。壓力加工的特點(diǎn)是固有的，既給工件一定的壓力，使其達(dá)到一定變形量后再將工件取出。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。負(fù)載力除了工件的反作用力外還要考慮導(dǎo)軌的摩擦力及滑塊和活塞桿運(yùn)動(dòng)的慣性力。系統(tǒng)的準(zhǔn)確性也很重要 ，它直接影 響系統(tǒng)的工作精度，應(yīng)用到工件上，具體就變成了工件的加工精度。因?yàn)楣ぷ髋_(tái)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(jī)以及做一些其他內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 15 工作。 工作過(guò)程 快進(jìn) — 減速加壓 — 工進(jìn) — 保壓 延時(shí) — 釋壓 — 快速回程 — 原位停止 圖 41 系統(tǒng)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求 工作臺(tái)參數(shù)： 行程： S=400 mm 滑塊質(zhì)量： kgMt ? 壓制力： 10T 重力加速度： 210g m s? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 16 工作臺(tái)尺寸： 500 500mm? 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： ? 工作行程壓下速度 2 smm/ 慢 進(jìn) 加壓速度： smm/1 快 進(jìn) 移動(dòng)速度： 150mms 控制參數(shù)： 位置精度： mm 頻寬： 3 3dBf Hz? ? 擬定控制方案，畫出系統(tǒng)原理圖及系統(tǒng)方塊圖 擬定控制方案 根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析和系統(tǒng)參數(shù)要求來(lái)擬定控制方案。也就是說(shuō)在這個(gè)液壓控制系統(tǒng)中動(dòng)力元件采用閥控液壓缸。 此系統(tǒng)的指令元件、比較元件及對(duì)其它閥的控制都由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行集中控制。截流調(diào)速回路的工作原理是通過(guò) 改變回路中的流量控制元件的通流截面積的大小來(lái)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(yùn)動(dòng)速度。液壓泵輸出的功率為常量，其主要損 失有三個(gè)方面： 一是液壓缸輸出功率，二是節(jié)流功率損失，三是溢流功率損失 。由于此壓力系統(tǒng)保壓時(shí)間不是太長(zhǎng)，保壓壓力也不大，所以采用液控單向閥保 壓是能夠達(dá)到要求的。由于控制系統(tǒng)對(duì)油液質(zhì)量有一定要求，所以在吸油管上設(shè)置粗過(guò)濾器來(lái)攔截大的顆粒。同時(shí)由于重力和摩擦力在同一條直線上，所以導(dǎo)軌表面不受正壓力，這樣摩擦力就很小。 其型號(hào)為： 2 5 0 1 0 0 / 7 0 1 0 / 0 1C G E S A H G D M? 其主要技術(shù)規(guī)格： 100D mm? 70d mm? 壓力級(jí)： 16E MPa? 行程： 400S mm? E中間耳軸 H 50 鋼 表面淬火 允許偏差： ? 最大推力： 51 10P ?? 據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 19236P? 表 19641 選取安裝尺寸，見(jiàn)裝配圖。 m in/ i n LQ ??? 據(jù)液壓缸面積計(jì)算負(fù)載壓力 Lp 1 1 2 2 m axLp A p A F?? max1 344Ls LFA pp? ? M PaA ApFp sLL 363511m a x ??? ????????? ?? 1 17 .1 92sLppp M P a??? 2 M P a??? 比例閥壓降的計(jì)算 12 3 .8 1sp p p p M P a? ? ? ? ? 2 MPa?? 12 2 1 1 7 . 6 2 9 . 6 2Vp p p p M P a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 其中： 1p? — 比例閥與液壓缸之間的管路壓降及閥壓降 1 1p MPa?? 2p? — 液壓泵至比例閥之間的管路壓降及閥壓降 2 1p MPa?? Vp? — 總的比例閥壓降 據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取 比例閥 比例方向閥的選擇，不是按執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度所需流量直接確定的，而是根據(jù)比例 閥進(jìn)出口壓差（即系統(tǒng)工作壓力同負(fù)載壓力之差）按其工作曲線選擇。其主要技術(shù)參數(shù)如下 ： 測(cè)量范圍： 300mm 線性度： %? 分辨率： % 重復(fù)性： % 溫度范圍： 0 75? 頻率響應(yīng) /KHz ： 01 供電電壓： 15 30V? 電 流： 50mA 輸出信號(hào) /mA ： 4 20/1 5V?? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 27 據(jù)所選傳感器計(jì)算其增益為： ? ?? ?1 5 1 6 .6 70 .3f pus VK x s m? ? ? ⑵ 壓力傳感器的選擇 據(jù)《光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》表 214131 選 CYZ 型高輸出壓力傳感器。 數(shù)學(xué)模型是描述控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。然后對(duì)每一個(gè)微分方程式進(jìn)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(gè)元件的傳遞函數(shù)方塊圖，再對(duì)傳遞函數(shù)方塊圖進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出總的關(guān)于最終輸入和最終輸出的傳遞函數(shù)?？刂葡到y(tǒng)的正炫輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)稱為頻率特性或頻率響應(yīng)。用 lg? 作為橫坐標(biāo)， ? ?20lgLA?? 作為縱坐標(biāo)，在 ??? 的過(guò)程中可繪制出對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。 在此次設(shè)計(jì)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) ，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 29 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。如果系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù) p 個(gè)極點(diǎn)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 ? ? 0L?? 的頻率范圍內(nèi)，相頻特性曲線 ? ???在 ? ??? 線上的正負(fù)穿越之差為 2p 次。一般系統(tǒng)頻寬就表征了系統(tǒng)的快速性指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差為跟蹤誤差、干擾誤差和靜態(tài)誤差之和。 系統(tǒng)方塊圖與開環(huán)傳遞函數(shù) 確定各組成元件的傳遞函數(shù)，畫出系統(tǒng)方塊圖 ⑴ 繪制職能方塊圖，確定各環(huán)節(jié)組成元件 圖 45 該系統(tǒng)屬于慣性負(fù)載位置飼服系統(tǒng)。如果阻尼比的計(jì)算值小于 ，可取 ? ??） 33612 2 2 . 0 9 1 0 5 0 7 .