【文章內容簡介】 畢業(yè)設計 6 單件生產已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在生產的要求，大量組合機床涌現(xiàn)而出！據(jù)國外機床工業(yè)資深人士預測 ,今后 10 年 ,世界最大的 10 家公司的 機床銷售量 ,將占到世界機床市場的30%。20 家最大的機床企業(yè)的機床銷售量 ,將達到世界機床市場的 45%。而在上一個 10年中 ,這一數(shù)字只有 14%。此外 ,其他方面還包括 ,機床工業(yè)的日益國際化、信息化及產品零部件外源化 (outsourcing)趨勢等。目前 ,世界機床年產量約 150 萬臺 ,其中 NC 機床產量約 15 萬臺。 NC 機床占機床總產量的 10%。美、德、日、中的 NC 機床消費量在全世界是數(shù)量較多的國家 ,加在一起共為 99711 臺 ,約占 %。這四國加工中心之消費量約為 2 萬臺左右 ,占全世界產量的 50%。預計今后加工中心 等組合機床之生產與消費量增長速度較快 ,其中廉價加工中心所占比例很大。因此組合機床液壓系統(tǒng)也隨之不斷的改進和發(fā)展。國內目前應用的組合機床液壓系統(tǒng)使用的液壓元件較多 ,油路較復雜 ,導致壓力損失較大 ,效率較低 ,油溫較高。而且液壓電磁換向閥的電磁鐵數(shù)目較多 ,電氣控制系統(tǒng)較復雜。這對液壓系統(tǒng)的性能和電氣控制系統(tǒng)的工作可靠性造成一定的影響。 液壓技術是重要的機械基礎技術 ,是現(xiàn)代機械工程不可缺少的重要組成部分。隨著世界科學技術的飛速發(fā)展 ,工作介質的更換 ,加速了液壓元件更新?lián)Q代 ,液壓系統(tǒng)的綠色設計 ,按照環(huán)境意識制造的設計思想 ,設計的產品在使用中應該保持良好的性能 ,不對環(huán)境造成污染 ,改變液壓技術的臟亂現(xiàn)象 ,滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。因此 ,探討液壓系統(tǒng)綠色設計的途徑和方法 ,以便節(jié)約資源 ,使液壓元件與系統(tǒng)在其生命周期中 ,對環(huán)境的總體影響減到最小。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 2 章 設計任務及總體設計方案 設計任務 機車柴油機檢修液壓升降臺設計 升降平臺尺寸： 4200 1500 mm mm 平臺移動距離： 500 mm 平臺起升范圍： 600~2400 mm 載 重 量： 1000 kg 結構簡介及總體設計方案 升降平臺總體結構如圖 所示 圖 升降平臺總體結構圖 柴油機檢修升降平臺的升降機構采用剪叉機構。該機構具有載重量大，結構堅固，升降平穩(wěn)，操作簡單，維護方便等特點。目前世界上已有多種剪叉式升降機。采用剪黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 叉結構免去了卷揚式升降必需的幾個高立導柱對天車調運工件的障礙。并且由于制造中偏差的存在，而安裝鉸鏈銷時須鉸孔配裝，因此不存在因活動構件多、各間隙累加而產生的臺面?zhèn)认蚧蝿訂栴}。 平臺升降由兩個升降油缸提供動力，其升降同步問題靠分流集流閥解決。平 臺水平移動由兩水平油缸推動。 剪叉式液壓升降平臺設計應注意以下幾點：正確計算一個油缸所需的最大推力；校核個主要銷軸的抗剪切強度；校核上平臺在極限載荷下的強度；為平臺設計一個合格、性能好的液壓系統(tǒng)。 本章小結 本章主要是設計任務及總體的設計方案的制定，簡單介紹了升降平臺總體的總體結構 ,本次設計通過以下步驟完成： （ 1）明確液壓系統(tǒng)的設計要求，進行工況分析； （ 2）確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)； （ 3）擬訂液壓系統(tǒng)原理圖； （ 4）計算和選擇液壓元件； （ 5）液壓裝置結構設計； （ 6）液壓系統(tǒng)的性能驗算 。 （ 7）繪制正 式工作圖，編寫技術文件，并提出設計任務書。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 第 3 章 主要參數(shù)設計計算 確定臂架組有關結構參數(shù) 臂長 按平臺寬度 1500mm，定臂長 L=1300mm(圖 )， 圖 臂架 臂架兩端裝絞鏈體，鉸鏈孔距為 22 )(R edL ??? () 22 1821300 ?? = 臂架組 的級數(shù)和剪數(shù) 按北京有色冶金設計研究總院經(jīng)驗 圖 臂架組 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 B/H 多級剪； B/H=~2 一級剪； B/H=2 雙剪，多剪 式中： B臂架組最低位置 h1 時的寬度； H平臺行程； B/H=1300/1800=，定二級剪叉，如圖 所示。 平臺寬度要求為 4200mm，尺寸較大，為保證平臺側向剛度，采用雙排剪叉，每排檢查各由一臺液壓缸驅動，兩臺液壓缸的同步，由液壓系統(tǒng)中的分流集流閥保證。 圖 雙排剪叉 臂架組的起 始角和中止角 由圖 和圖 可見，臂架組起始角為 ?1? arc tg=arc tg（ d+e） /L () ?1? arc tg1300182 =? H/2= ( 2h 1h? )=R( 2sin? 1sin? ) () 112 c o ss ins in2R??? LH ??? () 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 2sin? =H/2L（ 1cos? + 1sin? ） () 2sin? 130021800?? ? +? = 得 2? =? 剪叉活動絞位移 S 由圖 可見： S=R 1cos? [R 2cos? (de)sin )( 12 ?? ? ] () S= )sinsin coscos( 12 21 ?? ?? ?? ?2H(de) sin )( 12 ?? ? () S= ) in s(???? ?? ?21800 (11072)sin(? ? )= 平臺的最低位置和最高位置 上下平臺邊框采用 8 槽鋼，底架采用 10 槽鋼，臂架取截面為 120 440?? 矩形鋼管，按這些鋼材尺寸，平臺最低位置時高度為 720mm,按用戶要求，平臺最低位置為600mm，故升降平臺安裝時基礎下挖 120mm，由圖 可見： 平臺最低位置時高度為 2400+120=2520mm； 平臺最高位置時上下絞點距離為 2164mm，則單級剪上下絞點距離為 1082mm。 圖 平臺最低位置 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 為了繪制臂架組件求圖需要，上絞點和中絞點水平距離 21AA 和 21EE (圖 )。 ?21AA 39。239。1AA 239。22139。1 co s JAEA ?? ? () 21AA )s in()(c o s 122 ??? ???? edR ????? ) i n ()721 1 0( o 3 1 2 ??? 239。22121 2 JAAAEE ?? () ?21EE +2 = 圖 臂架 計算液壓缸行程 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 令 1BDa? , b 39。111139。1 , DEDEeAD ??? BCm? , n=AC, x=AB )s i n ()c o s (2)s i n ( 111 ?????? ?????? aebm )c os (2)s in ()( 11 ???? ????? eba )(c o s4)(2s i n)(2)(s i n)( 12211222 ?????? ???????? eebabam )c o s ()c o s ( 11 ???? ???? abn )co s ()( 1?? ??? ab )(c o s)( 1222 ?? ??? abn )(c o s]4)[()(2s i n)(2(s i n)( 12221)12222 ?????? ??????????? eabebabanm 22112 4)()(2s i n)(2)(s i n)(4 eabebaeab ????????? ???? 令 )(4 eabA ?? ebaB )(2 ?? 22 4)( eabC ??? 由結構需要確定 a=450, b=1000, c=72, 得 A=1799712, B=208800, C=323236 CBAnmx ??????? )(s i n)(s i n 12122 ???? 3 2 3 2 3 6)(2s i n2 0 8 8 0 0)(s i n1 7 9 9 7 1 2 112 ????? ???? () 當 ? ???? 時，平臺達到最大高度，此時液壓缸兩端絞點距離達到最大值， 3 2 3 2 3 6)(2s i n2 0 8 8 0 0)(s i n1 7 9 9 7 1 2 2m a x ????? ????x ?? mm 當 ? ???? 時，平臺下降到最低位置，此時液壓缸兩端絞點距離達到最小值 , 3 2 3 2 3 6)(2s i n2 0 8 8 0 0)(s i n1 7 9 9 7 1 2 2m i n ????? ????x ?? mm 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 液壓缸行程為 minmax xxl ?? () l ??? ,圓整到 640?l mm 為便于液壓缸的結構設計，取液壓缸安裝長度 L=1000m，則連桿長度為 min1 xLL ?? () ???L ,圓整到 4301?L mm 計算液壓缸推力 取臂架、液壓缸為平衡系統(tǒng)，不計摩擦及自重，此系統(tǒng)具有理想約束，如將系統(tǒng)上的負載 Q 和液壓缸推力 P 作為主動力，給活塞以 x 方向的虛位移 dx，則平臺在 y方向的虛位移為 dy，計算主動力在虛位移上的元功，得虛功方程 0QdyPdx ? () QddxddyQdxdyP???? ?sin2Ry? ?? cos2Rddy ? CBABAddx????????)(2s i n)(s i n2)(2c o s2)(2s i n11211 ???? ????? QBA CBARP )(2c o s2)(2s i n )(2s i n)(s i nc o s411112 ???? ????? ??? ????? 負載 Q 包括外載荷和平臺、臂架、升降液壓缸等自重，現(xiàn)已知外載荷為 10000N， 估計上、下平臺等部件自重 8000N，臂架自重 3500N，兩只起升液壓缸自重 1300N，則單只液壓缸負載為 2/]21[ 起升液壓缸自重）（臂架自重上下平臺自重外負載 ????Q 1 0 2 0 02]1 3 0 03 5 0 0218 0 0 01 0 0 0 0[ ????? ）（N 當平臺在最低位置時， ? ???? ,液壓缸推力為： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 )(2s in17 997 12 o 124 ???????P 1 0 2 0 0)(2c o s2 0 8 8 0 02 3 2 3 2 3 6)(2s i n2 0 8 8 0 0)(s i n1 7 9 9 7 1 2 2 ???? ???? ?? ???? 72211? N 當平臺在最高位置時 ,， ? ???? ,液壓缸推力為： )(2s in17 9971 2 124 ???????P 1 0 2 0 0)(2c o s2 0 8 8 0 02 3 2 3 2 3 6)(2s i n2 0 8 8 0 0)(s i n1 7 9 9 7 1 2 2 ???? ???? ?? ???? 20521? N 同理可求出其它角 ? 時的液壓缸推力為 P，列表如下： 表 ? P 關系 θ176。 176。 10176。 15176。 20176。 30176。 40176。 176。 P(N) 72211 P 和 Q 關系曲線如圖 所示。 圖 P 和 Q 關系曲線 計算平臺升降速度 由虛位移原理 QdyPdx? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 QPdxdy? QPVVdtdxdtdy??0 即可畫出0VV (或 QP )與 ? 關系曲線。 式中 V 平臺升降速度； P油缸推力； 0V 液壓缸運動速度； Q平臺負載。