【導(dǎo)讀】調(diào)節(jié)裝置；萬(wàn)向節(jié)液壓擺動(dòng)裝置等部分組成，其主要技術(shù)特征、動(dòng)作順序要求見(jiàn)附件；2．對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)組成部分及其主要技術(shù)特征進(jìn)行分析；術(shù)特征，完成以PLC為核心的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2．設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電氣原理圖；3．設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件；參考文獻(xiàn)不少于10篇，其中不少于2篇外文。.FX系列PLC編程及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,自主研發(fā)設(shè)計(jì)等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)不僅突破了美德公司的技。是轎車傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)?？煽康膫鬟f給車輪；補(bǔ)償轎車內(nèi)端懸架的跳動(dòng)。因?yàn)?，普通萬(wàn)向節(jié)在偏轉(zhuǎn)角大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速和扭矩的較大波動(dòng)。等速萬(wàn)向節(jié)的原理和圓錐齒輪嚙合的道理相似，由于傳力點(diǎn)。制造工藝精密，成本較高，因此還不能完全代替普通萬(wàn)向節(jié)。等速萬(wàn)向節(jié)的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了前輪。由于等速萬(wàn)向節(jié)傳遞繁重的驅(qū)動(dòng)力矩，隨受負(fù)荷重，傳動(dòng)精。勞試驗(yàn)和固定式球籠許用擺角檢測(cè)。進(jìn)行周期疲勞試驗(yàn)時(shí)，工作臺(tái)回

　　

【正文】 18 3 2 3 22m in 0 .0 5 1 0 0 .2 5 1 0m in 2 0 1 0qA m m?? ???? ? ??3 2 3 22m in 0 .0 5 1 0 0 .2 5 1 0m in 2 0 1 0qA m m?? ???? ? ??，液壓缸能達(dá)到所需轉(zhuǎn)速。 對(duì)于定位缸和回轉(zhuǎn)缸，經(jīng)受力分析及考慮到液壓缸的剛性及美觀，將其活塞桿直徑取為 2 4 0 0 .0 4d mm m?? 2 80 mm m?? 根據(jù)其受力情況及其工作性質(zhì)，夾緊液壓缸工作時(shí)所需流量最大。 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī) 液壓泵的最高工作壓力計(jì)算 液壓缸的工作壓力為 4 aMP ，而壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)比液壓缸的最高壓力大 aMP ，因油路簡(jiǎn)單，進(jìn)油路元件較少，故進(jìn)油路壓力損失估取為 aMP 。 則小流量泵的最高壓力 P=4++=5 aMP 。 泵的額定壓力 mp ≥（ ～ ） P= 5= aMP 液壓泵的流量計(jì)算 液壓泵的額定流量為 25L/min。 確定液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的規(guī)格 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選用規(guī)格相近的 YBXB*N變量葉片泵。該泵的輸出流量可根據(jù)載荷變化自行調(diào)節(jié)，記載調(diào)壓彈簧的壓力調(diào)定情況下，出口壓力升到一定值以后，流量隨壓力增加而減少，直至零。根據(jù)這一特性，它特別適用于作容積調(diào)速的液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力源。 它的主要參數(shù)是：最大排量 25mL/r, 壓力調(diào)節(jié)范圍 ～ aMP ，額定轉(zhuǎn)速時(shí) 1500r/m 即其流量是 25 1500 310? = L/min. 用下式計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率： 310NNppQp ?? ? 式（ 2） 式中 Np 液壓泵的額定壓力， aP ； 19 NQ 液壓泵的額定流量， 3ms? ； p? 液壓泵的總 NQ 效率，從規(guī)格表中查出； ?轉(zhuǎn)換系數(shù)：一般液壓泵， maxNpp?? ； 恒功率變量液壓泵， ?=；限壓式變量葉片泵， Npp?? ； kW maxp 液壓泵實(shí)際工作的最大壓力 ， aP 。 選總效率為 ， 則求出 330 . 8 5 5 2 5 1 0 2 . 5 31 0 0 . 7pP k W? ? ???? ?? ? 查表得，選用 Y100L24 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 3kW ，轉(zhuǎn)速 1420r/min. 聯(lián)軸器的選定 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和液壓泵的型號(hào)及其相應(yīng)的尺寸規(guī)格（見(jiàn)參考文獻(xiàn) 8） 選取 , 聯(lián)軸器 ： aMP12 8 4 46 5 8 4 3 8 62 5 . 4 4 4JY L G BJB ?聯(lián) 軸 器 主動(dòng)端 ： J型軸孔， A型鍵槽， 12 8 , 4 4d mm L mm?? 從動(dòng)端 ： 1J 型軸孔， B型鍵槽， 12 8 .5 , 4 4d m m L m m?? 液壓控制閥及壓力表 液壓閥的類型與性能 液壓控制閥是液壓技術(shù)中品種與規(guī)格最多、應(yīng)用最廣泛、最活躍的元件，常用液壓控制閥的類型與性能見(jiàn)下表。 表 普通液壓閥（壓力、方向、流量閥） 疊加閥 插裝閥 電液控制閥 伺服閥 比例閥 數(shù)字閥 壓力范圍 性 能 類 型 20 aMP/minL 32 21 公稱通徑/ mm 680 632 16160 663 額定流量/ /minL 1250 250 18000 600 1800 500 控制方式 開(kāi)關(guān)控制 連續(xù)控制 連接方式 管式、板式 疊加式 插裝式 多為板式 抗污染能力 最強(qiáng) 差 較強(qiáng) 強(qiáng) 價(jià)格 最低 比普通閥略高 普通閥的10 倍 普通閥的 36 倍 貨源 充足 較充足 較充足 較充足 較充足 不足 應(yīng)用場(chǎng)合 一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 各類設(shè)備的中等流量液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 高壓大流量液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 自動(dòng)化程度和綜合性能要求較高的液壓控制系統(tǒng) 液壓閥的主要工作尺寸 本設(shè)計(jì)中所采用的控制閥均為電磁液換向閥和部分普通閥，選用的最大工作壓力為 aMP ，流量均為 30 /minL （順序閥為 25 /minL ）。 下面為部分控制閥的外形尺寸圖 25LB? 節(jié)流閥的外形尺寸 21 三位四通電磁換向閥 34 10BB? 的外形尺寸圖 ： 表 4 液壓控制閥的規(guī)格型號(hào)表 序 號(hào) 元件名稱 估計(jì)流量/minL 最大工作壓力 aMP 型號(hào) 1 節(jié)流閥 30 30 25LB? 2 順序閥 25 30 10DZ DP 3 二位四通電磁閥 30 30 24 10ZB? 4 二位三通電磁閥 30 30 23 10EB? 5 三位四通電磁閥 30 30 34 10BB? 確定油管尺寸參數(shù) 油管內(nèi)徑尺寸一般參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì) 算。 油管內(nèi)徑和壁厚公式如下 ： 22 Qd? υ 式（ 3） 2бbpdn?δ 式中 Q為油管最大流量； υ 為管中允許流速； d 為管子內(nèi)徑； δ 為管子壁厚； p 為管內(nèi)最高工作壓力； бb 為管材抗拉強(qiáng)度 ； n 為安全系數(shù)。 因本系統(tǒng)采用集成塊安裝，因此不必計(jì)算管材的抗拉強(qiáng)度是否滿足要求。 金屬管內(nèi)油液的流速推薦值 υ ： 吸油管路取 ?υ 2m/s； 壓油管路取 6?υ m/s； 短管道及局部收縮處 υ =5 10m/s ； 回油管路取 3?υ m/s； 泄油管路取 1?υ m/s 。 其中，壓力高或管路較短時(shí)取最大值，壓力低或管路較長(zhǎng)時(shí)取最小值，油液黏度大時(shí)取最小值。 本系統(tǒng)壓油管的尺寸安裝各控制閥的接口尺寸而定，為 10d mm? 。 表 5 紫銅管公稱通徑、外徑、壁厚、聯(lián)接螺紋及推薦流量 公稱通 徑/mm 紫銅管外徑/mm 管接頭連接螺紋/mm 公稱壓力 / aPN MP 推 薦 管 路 流 量（按 5/ms 流速） 1/ minl ? ? 8? 16? 25? ? /mm /in 管子壁厚 /mm 10 3/8 18 18 1 2 40 紫銅管多用于壓力較低 ( 10 )ap MP? 的管路，裝配時(shí) 可按要求來(lái)彎曲。 從上表可以知道， 1 10d mm? 的壓油管管道能滿足流路的需求。 設(shè)液壓泵的吸油管流速 υ =， 泵的出油口為 υ =，則油泵吸油管的管徑為 254 . 6 1 1 6 . 32 . 0Q mm? ? ?2d = 4 . 6 1 υ 油泵出油管的管徑為 254 . 6 1 1 2 . 3 23 . 5Q mm? ? ?3d = 4 . 6 1 υ 23 查液壓系統(tǒng)油管標(biāo)準(zhǔn)尺寸得 1 10d mm? 2 16d mm? 3 mm? 油箱的設(shè)計(jì) 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）油箱必須有足夠大的容量，以保證系統(tǒng)工作時(shí)能夠保持一定的液位高度；為滿足散熱要求，對(duì)于比較長(zhǎng)的系統(tǒng)，還應(yīng)該考慮停車維修時(shí)能容納油液自由流回油箱的容量；在油箱容積不能增大而又不能滿足散熱要求時(shí)，需要設(shè)冷卻裝置。 2）設(shè)置過(guò)濾器。油箱的回油口一般都設(shè)置系統(tǒng)所要求的過(guò)濾精度的回油過(guò)濾器。 3）設(shè)置 油箱的主要有口。油箱的排油口與回油口的距離應(yīng)該盡量遠(yuǎn)一些，管口都應(yīng)插入液面之下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口制成 45176。的斜角，一增大吸油及回油的截面積，使油液流動(dòng)時(shí)速度變化不致太大，管口應(yīng)面向箱壁。吸油管離箱底距離 H≥2D(D為管徑 )，距離箱邊不小于 3D，回油管距箱底距離 h≥3D。 4）設(shè)置隔板將吸回油管隔開(kāi)，使液流循環(huán)，油流中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀。 5）在開(kāi)式油箱上部的通氣孔上必須配置空氣過(guò)濾器，使液面的壓強(qiáng)始終接近大氣壓。 6）放油孔要設(shè)置在油箱底部最低的位置，使換油時(shí)油液和污染物能順利 的從放油孔流出。在設(shè)計(jì)油箱時(shí)，從結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮清晰的方便，設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)沉淀物的定期清理。 7）當(dāng)液壓泵和電機(jī)安裝在液壓油箱蓋板上時(shí)，必須設(shè)置安裝板。安裝板在油箱蓋板上通過(guò)螺釘加以固定。 8）為了能夠觀察向油箱注油的液位上升情況和在系統(tǒng)工作過(guò)程中看見(jiàn)液位高度，必須設(shè)置液位計(jì)。 9）油箱的底部應(yīng)離地面 150mm以上，以便于搬移，放油和散熱。 10）為了防止油液可能落在地面上，可在油箱上部或下蓋附件四周設(shè)置油盤。油盤必須有排油口，以便于油盤的清潔 11）技術(shù)要求 Q235A ，切屑，毛刺和氧化皮。 。 。 油箱的容量計(jì)算 郵箱的容量是油箱的最基本參數(shù)，油箱的總?cè)萘堪ㄓ鸵喝萘亢涂諝馊萘?。郵箱的容量是指油箱中油液最多時(shí)，即液面在液位計(jì)的上刻線時(shí)的油箱體積。當(dāng)液壓系統(tǒng)需要尖峰流量時(shí)，對(duì)應(yīng)的油箱液面正好想降到最低點(diǎn)，此時(shí)，液面還應(yīng)高于泵的吸油口 75mm或 ，二者中取最大值。當(dāng)液壓系統(tǒng)處于最大回流量時(shí)，油箱液面達(dá)到最高位，油箱還應(yīng)有百分之十的儲(chǔ)備容量， 以便于形成與空氣接觸的自由 24 液面，供熱膨脹和空氣從液體中分離之用。 油箱容量的大小與液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中的油液溫升，運(yùn)行中的液位變動(dòng)，調(diào)速與維修時(shí)管路執(zhí)行器注油循環(huán)油量，液壓油液的壽命有關(guān)。 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。 其計(jì)算公式為 ： pV qL?? pVq?? 式（ 5） 式中 V 油箱容量 ， L ； ? 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng) ? =2 4， 中壓系統(tǒng) ? =5 7， 高壓系統(tǒng)? =10 12； pq 液壓泵的額定流量 ， /minL 。 由前面液壓泵的額定流量 pq =25 /minL ， 且本系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，取 ? =6， 則 6 2 5 1 5 0pV q L?? ? ? ? 查油箱公稱容量表，選取油箱 160VL? 。 即其型號(hào)為 160BEX? 外形尺寸為 800 600 660?? 25 6 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)臺(tái)要求 PLC 對(duì)一個(gè)液壓缸進(jìn)行行程控制，這里選用行程開(kāi)關(guān)作為 PLC 的信號(hào)輸入。要求 PLC分別對(duì)兩個(gè)節(jié)流閥，和一個(gè)二位二通電磁換向閥，一個(gè)三位四通電磁換向閥進(jìn)行電壓信號(hào)控制。 圖 61 控制系統(tǒng)框圖 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC 型號(hào)的選擇 FX2N 系列 PLC的硬件包括基本單元，擴(kuò)展單元，擴(kuò)展模塊，模擬量 I/O模塊，各種特殊功能模塊及外圍設(shè)備等。 FX2N 系列 PLC吸取了整體式和模塊式 PLC的優(yōu)點(diǎn)，各單元采用疊裝式連接，即 PLC的基本單元，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊深度及高度均相同，連接時(shí)不用基板，僅用扁平電纜連接，構(gòu)成一個(gè)整齊的長(zhǎng)方體。 FX2N 系列具有較為靈活的 I/O擴(kuò)展功能，可利用擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn) I/O擴(kuò)展。 本次設(shè)計(jì)選用 FX2N 系列的 FX2N 16MR型號(hào)。 26 表 62 I/O 分配表 輸入點(diǎn) 元件代號(hào) 元件功能 輸出點(diǎn) 元 件 說(shuō) 明 x001 SB1 1 電機(jī)停止 Y001 KMF 正轉(zhuǎn) x002 SBF 1 電機(jī)正傳 Y002 KMR 反轉(zhuǎn) x003 SBR 1 電機(jī)反轉(zhuǎn) Y004 5YA 換向閥左位 x004 SQ1 2 滑臺(tái)上升 Y005 6YA 換向閥右位 x005 SQ2 2 滑臺(tái)下降 PLC 外圍電路設(shè)計(jì) 根據(jù)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，繪制出 PLC 的外部接線圖， PLC 的輸入點(diǎn)有 5 個(gè)，輸 出點(diǎn) 4 有個(gè)，通過(guò) PLC 的程序?qū)崿F(xiàn)不同的動(dòng)作。其接線圖如 63 所示。 圖 63 PLC 外部接線圖 在實(shí)驗(yàn)中要求電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，還需要保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作，這