【正文】 參考文獻(xiàn)[1] (第2版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.[2] 宋文緒，(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2009.[3] [M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2000.[4] 鄒慧君，張春林，(第二版)[M].北京：高等教育出版社，2006.[5] 王進(jìn)野，[M].天津：天津大學(xué)出版社，2008.[6] (第3版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[7] (第五版)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.[8] (第二版)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，[9] [M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.[10] 周松鶴，(教程篇)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[11] 梁德本，[Z].北京：高等教育出版社，2007.[12] 邵立新，夏素民，[M].北京：清華大學(xué)出版社，[13] 崔曉利，楊海若，(2008版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，[14] 申榮華，[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.[15] U． Seminar on Learning Control and Intelligent Control[J]，Philosophical Tra。目前地震模擬振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面采用的材質(zhì)可分為三大類，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)臺(tái)面、鋼焊結(jié)構(gòu)臺(tái)面、鋁合金或鎂鋁合金鑄造結(jié)構(gòu)臺(tái)面。另外為了保證油液的溫度系統(tǒng)設(shè)有冷卻器。其中伺服模擬控制器是以電液伺服閥為核心的模擬控制器，其性能的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著決定性作用，是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分。地震模擬振動(dòng)臺(tái)的基本原理及主要組成將試驗(yàn)對(duì)象放在一個(gè)足夠剛性的臺(tái)面上，通過動(dòng)力加載設(shè)備使臺(tái)面再現(xiàn)各種類型地震波，并使試驗(yàn)對(duì)象隨之產(chǎn)生類似地震作用下的振動(dòng)，這就是地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的基本原理。另外運(yùn)用電液伺服控制后的振動(dòng)臺(tái)不僅可以模擬正弦波，也可以模擬其他規(guī)則波和地震波，可稱作是真正意義上的地震模擬振動(dòng)臺(tái)。從70年代初，電液伺服控制技術(shù)便開始在地震模擬振動(dòng)臺(tái)中運(yùn)用，這對(duì)地震模擬振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。200kN，因而只能用作小型地震模擬振動(dòng)臺(tái)。與機(jī)械驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)相比，電磁振動(dòng)臺(tái)的突出優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行隨意控制，波形失真小，可達(dá)到最高頻率有3000Hz之高，但是要進(jìn)行大位移試驗(yàn)難度較大，最大位移只能是177。圖59 裝配后的振動(dòng)臺(tái)示意圖第六章 總結(jié)振動(dòng)臺(tái)其實(shí)有很多種驅(qū)動(dòng)方式，70年代開始出現(xiàn)電磁驅(qū)動(dòng)方式的振動(dòng)臺(tái),由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面、電磁線圈、功率放大器、電控系統(tǒng)組成。其克服臺(tái)面的物體的重力運(yùn)動(dòng)。臺(tái)面激振器 圖58 激振器Z與臺(tái)面的連接圖 活塞桿與臺(tái)面的連接也是球面連接。使他們的速度、加速度、位移相等。其水平運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，主要受到推力和拉力的作用。其在水平X向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，受到液壓缸的推力F1和拉力F2。球面轉(zhuǎn)動(dòng)連接接三角導(dǎo)軌連接臺(tái)面活塞液壓缸活塞桿 （a）俯視圖三角導(dǎo)軌臺(tái)面 （b）水平視圖 圖57 水平X方向臺(tái)面液壓缸連接Y方向的鏈接部分和X方向的鏈接一樣。其他液壓缸都沒有工作。上下共4個(gè)相同材料同截面的導(dǎo)軌。振動(dòng)臺(tái)的X、Y方向上的平動(dòng)就是上下臺(tái)之間的偏移。 圖51 上臺(tái)架圖 圖52 滾珠與上臺(tái)架的配合圖 圖53 上下臺(tái)的連接 圖54 上下臺(tái)配合后的組圖。如下圖5553所示是上臺(tái)和下臺(tái)面的連接配合。 臺(tái)面設(shè)計(jì)臺(tái)面用的材料是鋼焊接機(jī)構(gòu)，由于其使用比較普遍，剛性好。振動(dòng)臺(tái)包含的振動(dòng)有X、Y、Z的直線運(yùn)動(dòng)，和Rx、Ry、Rz的轉(zhuǎn)動(dòng)。最后進(jìn)行了液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)。（2）計(jì)算壓力損失由于層流流動(dòng)狀態(tài)的沿程阻力為：和油液在管道內(nèi)的流速： 沿程壓力損失為： 管道的局部損失為： ： ： 本章小結(jié)本章首先提出了擬設(shè)計(jì)制造的地震體驗(yàn)系統(tǒng)的振動(dòng)位移最大幅值、最大速度、振動(dòng)的有效質(zhì)量、控制方式、控制測(cè)量精度、溫度控制、冷卻方式、壓力波動(dòng)等主要技術(shù)指標(biāo)，以日本阪神地震為參考，提出了設(shè)計(jì)中該液壓系統(tǒng)所采用的頻寬和加速度。在管路中所通過的流量以快退時(shí)回油量q=69L/min為最大，由此可知，此時(shí)的也為最大。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定為d=18mm，進(jìn)、回油管長度都定為L=2m；油液的運(yùn)動(dòng)粘度取，油液的密度取。表44 其他元、輔件參數(shù)對(duì)比表序號(hào)元件名稱通過閥的最大流量q()規(guī)格型號(hào)額定流量()額定壓力（MPa）1行程閥6222C100BH1002調(diào)速閥1Q6B63單向閥69I100B1004單向閥I63B635背壓閥1B10B106順序閥30XY63B637溢流閥Y10B108濾油器XU50200509壓力表開關(guān)—K6B（2）管道尺寸：管道尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件連接口尺寸確定。 圖414 蓄能器、輔件的選擇 （1）根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元件、輔件的實(shí)際流量，所選擇的元、輔件的規(guī)格如下表44所列。并且鑒于液壓缸執(zhí)行高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)必然產(chǎn)生較大的液壓沖擊和壓力脈動(dòng)，蓄能器還能起到緩和沖擊和降低脈動(dòng)的效果，因此在這里設(shè)置一個(gè)蓄能器是完全必要的。電液伺服閥用于產(chǎn)生實(shí)時(shí)變化的流量，該流量用于驅(qū)動(dòng)伺服油缸的活塞及其通過驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)剛性連接的臺(tái)架按照地震的振動(dòng)波形作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，仿波形通過位移傳感器檢量與實(shí)際的地震波形相比較，經(jīng)電液伺服閥修正輸出流量以保證活塞及臺(tái)架的運(yùn)動(dòng)波形與地震波形一致。綜合比較決定采用開式容積調(diào)速回路。其速度負(fù)載特性較好，主要表現(xiàn)在速度隨負(fù)載變化較小，剛性較好。由于該地震體驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置在室內(nèi)，且有較大空間足夠安置油箱，所以采用開式回路。這樣控制閥使活塞完全跟蹤著動(dòng)圈上下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律而運(yùn)動(dòng)。當(dāng)另一瞬間動(dòng)圈和滑閥在信號(hào)控制下向下移動(dòng)時(shí)，情況與此相仿，如上圖412(c)，高壓油改變流向進(jìn)入油缸上方，使活塞帶著臺(tái)面向下移動(dòng)，活塞下方的低壓油流回油箱。 （a） （b） （c） 圖412 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理圖當(dāng)沒有信號(hào)輸給電液閥的動(dòng)圈時(shí)，動(dòng)圈和滑閥都處于平衡位置，如上圖412(a)所示，滑閥正好關(guān)閉了控制閥的出入油孔，來自油泵的高壓油不能經(jīng)過控制閥進(jìn)入油缸，于是活塞和臺(tái)面也都處于靜止平衡位置。其工作原理如下圖412所示。從而帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面運(yùn)動(dòng)，形成閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)波形再現(xiàn)控制。地震模擬振動(dòng)臺(tái)的工作原理方框圖如下圖411所示。缸筒選用45鋼，底部厚度為平面，其厚度由公式確定： （55）式中，為缸底材料許用應(yīng)力（MPa），由==120MPa。此外，缸筒徑向變形滿足： （53） （54）式中：—缸筒耐壓實(shí)驗(yàn)壓力（MPa）； E—缸筒材料彈性模量（MPa）； —； —缸筒的爆裂壓力。由實(shí)際情況，活塞桿的直徑無需驗(yàn)算其強(qiáng)度和抗彎性能，缸筒壁厚的驗(yàn)算由四方面組成，額定工作壓力=10MPa。 圖49 液壓缸三維結(jié)構(gòu)圖 圖410 液壓缸二維結(jié)構(gòu)圖取液壓缸的安全系數(shù)n為5，缸體端部采用焊接式，無縫鋼管材料采用45鋼，其中MPa，MPa。而另一桿的端部裝有位移傳感器，能實(shí)時(shí)測(cè)量激振缸活塞桿的位移，即振動(dòng)臺(tái)面的位移。液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和液壓泵的最大排量，查產(chǎn)品樣本，可知該型號(hào)液壓泵的額定功率為98KW。底部的機(jī)械限位用來調(diào)整流量大小，緊固螺栓可以使流量減小，旁邊的兩個(gè)用于壓力調(diào)整，高的一個(gè)是壓力調(diào)整螺釘，在緊固時(shí)壓力增加，矮的一個(gè)是壓差調(diào)節(jié)，一般保持不動(dòng)。 液壓元件、輔件的選擇在選擇液壓泵時(shí)，從液壓系統(tǒng)的流量和壓力出發(fā)，綜合考慮液壓系統(tǒng)的使用要求和成本需要，可選擇BOSCH—REXROTH公司生產(chǎn)的A10VSO型軸向柱塞泵，規(guī)格為140，為了便于以后進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)和測(cè)試，可以選用DFR(壓力/流量控制)型。從結(jié)構(gòu)可以顯示，地震體驗(yàn)系統(tǒng)整套裝置是閉環(huán)控制的電液伺服系統(tǒng)。這樣不但便于選擇，也便于維護(hù)。此外，還應(yīng)具有互鎖裝置和一些安全措施。4)系統(tǒng)在滿足工作循環(huán)和生產(chǎn)率要求的前提下，應(yīng)該力求簡單化，系統(tǒng)越是復(fù)雜，其產(chǎn)生故障的機(jī)會(huì)就越多。3)防止液壓沖擊。2)提高系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過熱。由上式得： 則液壓缸直徑： 取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=110mm；因?yàn)锳1=A2，所以： d=≈80 mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）則液壓缸有效面積：3）計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如下表43所示：表43 各工況所需壓力、流量和功率參數(shù)對(duì)比表工況計(jì)算公式（N）回油腔壓力（MPa）進(jìn)油腔壓力（MPa）輸入流量q（）輸入功率P（kw）快進(jìn)啟動(dòng)2180———加速1650——恒速1090慢進(jìn)3494283快退啟動(dòng)2180———加速1650——恒速1090 液壓系統(tǒng)圖的擬定在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通常要遵照以下幾個(gè)原則，在這些原則的基礎(chǔ)上綜合考慮所涉及系統(tǒng)的具體參數(shù)和性能要求，同時(shí)還要注意系統(tǒng)的具體應(yīng)用場(chǎng)合等情況。同時(shí)假定?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，由于管路中有壓力損失，液壓缸左桿腔壓力P2必須大于右桿腔壓力P1，計(jì)算中取兩者之差；同時(shí)還要注意到，啟動(dòng)瞬間活塞尚未移動(dòng)，此時(shí)=0。磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床系統(tǒng)液壓（MPa）～23～52～88～1010～1620～32初步選定液壓缸的工作壓力P1=4Mpa。重型機(jī)械。液壓機(jī)。小型工程機(jī)械。下表42是目前我國幾種機(jī)器常用的系統(tǒng)工作液壓，它反映了這些系統(tǒng)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，可參考選用。然而，若系統(tǒng)壓力選用過高，由于對(duì)制造液壓元件、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大或增加液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價(jià)，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味追求高壓。在液壓系統(tǒng)功率一定情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元件、輔件的尺寸和重量就會(huì)增加，系統(tǒng)造價(jià)也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得較高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價(jià)會(huì)相應(yīng)降低。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸主要尺寸和液壓馬達(dá)的排量即可確定，液壓缸的主要尺寸和排量一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度確定其流量。 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的兩個(gè)參量。它清楚地表明了該液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個(gè)階段。液壓缸在一個(gè)工作循環(huán)中，一般情況要經(jīng)歷以下四種負(fù)載工況：啟動(dòng)階段：加速階段：恒速階段：制動(dòng)階段：運(yùn)動(dòng)分析就是研究一部機(jī)器按工藝要求，以怎么樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，并繪制位移循環(huán)圖（Lt圖）和速度循環(huán)圖（vt圖）。液壓缸工作時(shí)還必須克服內(nèi)部密封摩擦阻力，氣大小同密封的類型、液壓缸制造的質(zhì)量和油液工作壓力有關(guān)。：摩擦負(fù)載為液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)時(shí)所克服的機(jī)械摩擦阻力。由振動(dòng)臺(tái)的工作性質(zhì)可知，當(dāng)振動(dòng)臺(tái)沿X、Y、Z方向振動(dòng)時(shí)，是恒值負(fù)載；當(dāng)振動(dòng)臺(tái)沿Rx、Ry、Rz方向振動(dòng)的時(shí)候，受到變值負(fù)載。在上述工作的基礎(chǔ)上，便可對(duì)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行工況分析以及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，并繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，作為設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的基本依據(jù)。(4)在安全、可靠、經(jīng)濟(jì)方面多考慮。(3)明確液壓系統(tǒng)的使用條件和環(huán)境情況。D．循環(huán)周期。B．控制方式和自動(dòng)化程度C．驅(qū)動(dòng)方式。運(yùn)動(dòng)方式是直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是擺動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)量（位移、速度、加速度）的大小和范圍。(2)了解振動(dòng)臺(tái)對(duì)性能的要求，通常應(yīng)了解如下幾個(gè)方面：A．振動(dòng)臺(tái)對(duì)負(fù)載特性、運(yùn)動(dòng)方式和精度的要求。對(duì)于工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜的情況，如能采用經(jīng)濟(jì)適用的液壓執(zhí)行元件，并巧妙地使之與其他機(jī)構(gòu)相配合，不僅能簡化液壓系統(tǒng)，降低設(shè)備造價(jià)，而且能改善液壓執(zhí)行元件的負(fù)載狀況和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)性能。的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)小于180176。雙葉片式，轉(zhuǎn)角小于180176。表41 液壓執(zhí)行元件類型、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合對(duì)比表名稱特點(diǎn)適用場(chǎng)合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙向工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的液壓執(zhí)行元件是液壓缸，總共有8個(gè)。所以在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的時(shí)候，首先設(shè)計(jì)的是其基本內(nèi)容和步驟如下圖42所示：明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)圖液壓元件選擇液壓