病理床液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)含6張CAD圖

病理床液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)含6張CAD圖,病理,液壓,伺服系統(tǒng),設(shè)計(jì),系統(tǒng),cad XXXXXX XXX設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 任務(wù)下達(dá)日期：20XX 年 12 月 19 日 設(shè)計(jì)開題日期：20XX 年 4 月 13 日 設(shè)計(jì)開始日期：20XX 年 4 月 16 日 中期檢查日期：20XX 年 5 月 18 日 設(shè)計(jì)完成日期：20XX 年 6 月 04日 一、設(shè)計(jì)題目：病理床液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)參數(shù)：液壓缸運(yùn)動(dòng)速度0.4m/min，啟動(dòng)時(shí)間不大于0.2s。 （2）設(shè)計(jì)圖紙：液壓站裝配圖1張 液壓缸裝配圖1張 原理圖1張 后缸蓋零件圖1張 零件圖前缸蓋1張 零件圖活塞1張 （3）說明書主要內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求： 說明書主要內(nèi)容：1）中英文摘要；2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)類型分析；3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體工藝設(shè)計(jì)；4）液壓系統(tǒng)性能計(jì)算。 三、設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一臺(tái)針對(duì)腦出血病人，能夠幫助病人緩慢運(yùn)動(dòng)的病理床液壓伺服系統(tǒng)。根據(jù)病人情況能夠?qū)崿F(xiàn)以下動(dòng)作：抬頭、頭和上身同時(shí)抬起、下肢可動(dòng)、左翻、右翻、彎膝。 指 導(dǎo) 教 師： 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 20XX 年 12 月 19 日 摘 要 隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及與提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行各業(yè)中，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械已經(jīng)不能滿足患者的需求了。在此推動(dòng)下，醫(yī)療護(hù)理器械的開發(fā)勢(shì)頭迅猛，但由于各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性以及諸多人為因素的影響，致使許多先進(jìn)的醫(yī)護(hù)設(shè)備得不到應(yīng)用，給患者帶來了許多不便。為了克服這種困難，研制一套功能齊全、造價(jià)低廉的護(hù)理器械尤為重要，在這種背景下，計(jì)算機(jī)控制多功能病理床應(yīng)運(yùn)而生了。 結(jié)合病人的需求，設(shè)計(jì)了一種能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)抬頭、屈腿、左右側(cè)翻以及同時(shí)實(shí)現(xiàn)抬頭和屈腿等功能的醫(yī)用多功能病理床?？紤]到該病理床要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，特將床板分割成八個(gè)部分。驅(qū)動(dòng)方式上采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，之所以選用液壓系統(tǒng)，是因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)，實(shí)用性強(qiáng)。每個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)都是由兩個(gè)液壓缸同時(shí)直接驅(qū)動(dòng)，上升和下降則通過改變換向閥方向來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)分為三步進(jìn)行：首先設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作要求的液壓系統(tǒng)原理圖，根據(jù)要求選擇各標(biāo)準(zhǔn)件；其次，進(jìn)行液壓缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料的選擇；最后，做液壓站的總體設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；液壓驅(qū)動(dòng)；病理床 Abstract With the development of medical treatment and the improvement of computers, computer control technique is more and more applied to all kinds of industries, which results the sufferers don’t satisfy traditional medical instruments. Under the impulse of this, the research of medical instruments greatly engages people's attention. But because of the unbalance of regional economic progress and a great deal of factitious factor, many advanced medical instrument are not suitably used, which brings a lot of inconveniences. In order to overcome difficulties, it is more important to study a suit of medical instrument that is multifunctional and cheap, so multifunctional pathological bed controlled by computer comes into being. A kind of multifunction turn-over bed for patients is introduced in this paper, which has the functions of raising head, curling legs, side turning over from left to right separately, or raising head and curling legs at the same time according to patient’s requirement. The bed is composed of 8 parts and hydraulic drive is adopted. We make use of the hydraulic system because hydraulic system’s velocity is stable. Each movement is directly driven by both hydraulic cylinders. Raising and falling of the bed is realized by means of diverting valves. The design is making up of three steps .The first; we design the hydraulic system principle picture and choose the hydraulic stand components. The second, we design the hydraulic cylinder’s construction and their materials. The last, we design the hydraulic station and its arrangement. Keywords　 Hydraulic System ;The Hydraulic Pressure; The Pathologic Bed; 目 錄 摘要…… I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 液壓系統(tǒng)綜述 1 1.2 病理床國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.3 課題研究的意義和目的 2 第2章 病理床液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)要求 4 2.2 病理床液壓執(zhí)行元件載荷力計(jì)算 4 2.2.1 進(jìn)行工作情況分析 4 2.2.2 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況 5 2.2.3 膝部彎曲時(shí)的負(fù)載情況 6 2.2.4 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況 7 2.3 系統(tǒng)方案制定 8 2.3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 8 2.3.2 調(diào)速回路的選擇 8 2.3.3 換向回路的選擇 8 2.3.4 液壓源的選擇 8 2.4 動(dòng)作順序 8 2.5 病理床液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 10 2.5.1 各液壓缸的載荷力計(jì)算 10 2.5.2 初選液壓缸工作壓力及液壓缸回油腔背壓力 11 2.5.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 11 2.5.4 液壓缸實(shí)際工作壓力的確定 15 2.5.5 液壓缸實(shí)際所需的流量 15 2.5.6 液壓缸的輸出功率 15 2.6 液壓元件的選擇 16 2.6.1 液壓泵的選擇 16 2.6.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 17 2.6.3 液壓閥的選擇 18 2.6.4 管道尺寸的確定 19 2.6.5 油箱有效容積的確定 19 2.6.6 液壓油的選定 20 2.7 病理床液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 20 2.7.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 20 2.7.2 系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 22 2.8 本章小結(jié) 23 第3章 病理床所用液壓缸基本尺寸的設(shè)計(jì) 24 3.1 液壓缸主要尺寸的確定 24 3.1.1 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的確定 24 3.1.2 缸筒壁厚的計(jì)算 24 3.1.3 缸體外徑的計(jì)算 24 3.1.4 液壓缸工作行程的確定 24 3.1.5 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 25 3.1.6 缸體長(zhǎng)度的確定 26 3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 3.2.1 缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu) 27 3.2.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 27 3.2.3 密封裝置 27 3.2.4 液壓缸的緩沖裝置 28 3.2.5 液壓缸主要零件的材料 28 3.2.6 液壓缸的安裝方法 28 3.3 本章小結(jié) 28 第4章 病理床液壓站的設(shè)計(jì) 29 4.1 油箱的設(shè)計(jì) 29 4.1.1 液壓油箱容積的確定 29 4.1.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 4.2 液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 4.2.1 布置方式 31 4.2.2 連接和安裝方式 31 4.2.3 防振降噪措施 32 4.3 本章小結(jié) 32 結(jié) 論 33 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附錄A 36 CONTENTS Abstract II Chapter 1 Introduction 1 1.1 Summary of the Hydrauliic System 1 1.2 The Research of Pathological Bed 2 1.3 The Meaning and Purpose of the Research 2 Chapter 2 The Design of Pathological Bed Hydraulic Servo System 4 2.1 Design Requirements 4 2.2 Pathological Bed Hydraulic Actuator Load Force Calculation 4 2.2.1 Analysis of the Work 4 2.2.2 Load of the Head Movement 5 2.2.3 Load of the Knees Bent 6 2.2.4 Load of the Trunk Movement 7 2.3 System Programming 8 2.3.1 The Choice of Implementing Ageny 8 2.3.2 The Choice of Speed Control Loop 8 2.3.3 The Choice of Trading to the Looop 8 2.3.4 The Choice of Hydraulic Source 8 2.4 Sequence of Movement 8 2.5 The Main Calculation of Pathological Bed Hydraulic System 10 2.5.1 Load Force of the Hydraulic Cylinder Calculation 10 2.5.2Primary Hydraulic Cylinder Pressure and Back Presssure of Hydraulic Cylinder Back to the Oil Chamber 11 2.5.3 The Main Parameters of Hydraulic Cylinder 11 2.5.4 The Determination of Hydraulic Cylinder of the Actual Working 15 2.5.5 Hydraulic Cylinder of the Actual Traffic 15 2.5.6 The Output Power of the Hydraulic Cylinder 15 2.6 Choice of Hydraulic Components 16 2.6.1 The Choice of Hydraulic Pump 16 2.6.2 The Determination of the Motor Power 17 2.6.3 The Choice of Hydraulic Valves 18 2.6.4 The Determination of Pipe Sizes 19 2.6.5 The Determination of the Effective Tank Volume 19 2.6.6 The Selection of the Hydraulic Oil 20 2.7 Pathological Bed Hydraulic System Performance Calculation 20 2.7.1 Hydraulic System Pressure Loss 20 2.7.2 System Temperature Rise Checking 22 2.8 Chapter Summary 23 Chapter 3 Design of Pathological Bed with the Basic Dimensions of Hydraulic Cylinders 24 3.1 The Determine of Hydraulic Cylinder Size 24 3.1.1 Hydraulic Cylinder Bores and Piston Rod Diameter 24 3.1.2 Cylinder Wall Thickness Calculation 24 3.1.3 Cylinder Outer Diameter of the Calculation 24 3.1.4 The Determination of Hydraulic Cylinder Stroke 24 3.1.5 The Determination of Minimumoriented Length 25 3.1.6 The Determination of Cylinder Length 26 3.2 Design of the Structural of Hydraulic Cylinder 27 3.2.1 Connection Structure of Cylinder Block and Cylinder Head 27 3.2.2 Connection Structure of Piston Rod and Piston 27 3.2.3 Seals 27 3.2.4 The Buffer Device of the Hydraulic Cylinder 28 3.2.5 The Main Material Parts of the Hydraulic Cylinder 28 3.2.6 The Installation of the Hydraulic Cylinder 28 3.3 Chapter Summary 28 Chapter 4 Design of Pathological Bed Hydraulic Station 29 4.1 Design of Tank 29 4.1.1 The Determination of the Hydraulic Oil Tank 29 4.1.2 The Structural Design of the Tank 30 4.2 The Structural Design of the Hydraulic Pump Group 31 4.2.1 Layout 31 4.2.2 Connection and Installation 31 4.2.3 The Measures of Anti-vibration Noise Reduction 32 4.3 Chapter Summary 32 Conclusion 33 Acknowledgements 34 References 35 AddendunA 36 千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 - VIII - 第1章 緒論 1.1 液壓系統(tǒng)綜述 液壓傳動(dòng)是現(xiàn)代傳動(dòng)中的一門新技術(shù)，在工程機(jī)械中起著重要作用，是目前科研項(xiàng)目比較廣泛的課題。如果從十七世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理，十八世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)已有二三百年的歷史。然而，液壓傳動(dòng)的真正推廣使用卻是近三四十年的事情，十九世紀(jì)末，德國(guó)制成了龍門液壓刨床，美國(guó)制成了液壓六角車床和磨床，由于沒有成熟的液壓元件，一些通用機(jī)床到本世紀(jì)三十年代猜開始使用液壓傳動(dòng)，并且仍不普遍。第二次世界大戰(zhàn)期間某些兵器上用了反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)、功率大的液壓傳動(dòng)裝置，推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車行業(yè)中迅速推廣。本世紀(jì)六十年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)等的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中去，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中去。目前液壓技術(shù)向高高速、大功率、高效、地噪、經(jīng)久耐、高度集成化方向發(fā)展，同時(shí)，新的液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化，微機(jī)控制等工作，也日益取得顯著的成果。隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就越多，現(xiàn)代化產(chǎn)品的特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，因此必須采用電子和液壓這些先進(jìn)技術(shù)。然而如何將電子和液壓兩門技術(shù)結(jié)合起來，以滿足自動(dòng)控制的更高要求，就成為當(dāng)代應(yīng)用技術(shù)的重大課題之一。液壓伺服技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生了。液壓伺服系統(tǒng)是控制領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，它是在液壓傳動(dòng)和自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門較新的科學(xué)技術(shù)。 液壓伺服系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，其中最突出的就是響應(yīng)速度快、輸出功率大、控制精確性高，因而在航空、航天、軍事、冶金、交通、工程機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。人類使用水利機(jī)械及液壓傳動(dòng)雖然已有很長(zhǎng)的歷史，但液壓控制技術(shù)的快速發(fā)展卻還是近幾十年的事，隨著電液伺服閥的誕生，使液壓伺服技術(shù)進(jìn)入電液伺服時(shí)代，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到廣泛的擴(kuò)展。 1.2 病理床國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)的病理床,多采用手動(dòng)裝置，其基本結(jié)構(gòu)是將床體分為兩部分，在護(hù)理人員的協(xié)助下，應(yīng)用絲杠螺母的傳動(dòng)原理，僅起到抬動(dòng)軀干的作用，不但功能單一，而且存在結(jié)構(gòu)銹蝕和振動(dòng)噪音等諸多問題，不能適應(yīng)醫(yī)護(hù)人員遠(yuǎn)程控制的需要。 國(guó)外，在90年代電動(dòng)護(hù)理床開始在醫(yī)療護(hù)理中暫露頭角，這其中當(dāng)屬日本生產(chǎn)的多功能電動(dòng)遙控護(hù)理床，它采用世界領(lǐng)先科技成果，在九十年代中期開發(fā)成功的新產(chǎn)品，暢銷日本及歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，深受消費(fèi)者喜愛，被譽(yù)為醫(yī)療及家庭護(hù)理領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。使用者通過該產(chǎn)品可以預(yù)防脊椎病、褥瘡等常見病的發(fā)生，擺脫長(zhǎng)年臥床的痛苦，享受生活的樂趣。此設(shè)備具有使用簡(jiǎn)單、操作自如、用者自理的特點(diǎn)，為中國(guó)護(hù)理行業(yè)帶來了全新的概念，也為中國(guó)中老年人和長(zhǎng)年臥床患者帶來了福音。 1.3 課題研究的意義和目的 現(xiàn)代科技高速發(fā)展,醫(yī)療器械也日新月異,為使生活不能自理的病人得到最有效的治療,多功能智能病理床的研制被提上了日程,課題研究的意義是使患者能夠自己手控完成：坐起、抬腿及側(cè)翻身的動(dòng)作。課題完成后能使生活不能自理的病人得到最有效的治療。 多功能病理床，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，對(duì)液壓伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使之具備任意角度獨(dú)立翻轉(zhuǎn)和組合翻轉(zhuǎn)功能，具體為： 1. 幫助病人抬頭或調(diào)節(jié)枕高； 2. 幫助病人坐起或調(diào)節(jié)上身角度； 3. 上身抬起時(shí)頭部可適度后仰； 4. 幫助病人抬腿； 5. 大腿抬起時(shí)小腿可適度彎曲； 6. 形成座椅； 7. 左、右側(cè)翻身。 本文完成的是病理床液壓伺服設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成病理床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要完成床體的運(yùn)動(dòng)功能，在設(shè)計(jì)中采用液壓閥的方式，建立液壓控制臺(tái)，通過閥體運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓缸前后運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)床體的升降功能。 第2章 病理床液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺(tái)針對(duì)腦出血病人，能夠幫助病人緩慢運(yùn)動(dòng)的病理床液壓伺服系統(tǒng)。根據(jù)病人情況能夠?qū)崿F(xiàn)以下動(dòng)作：抬頭、頭和上身同時(shí)抬起、下肢可動(dòng)、左翻、右翻、彎膝。運(yùn)動(dòng)速度0.4m/min，啟動(dòng)時(shí)間不大于0.2s。考慮到軀干抬起、下肢抬起、左右側(cè)翻四個(gè)動(dòng)作負(fù)載相差不多，所以采用三個(gè)相同的液壓缸，經(jīng)計(jì)算，得出數(shù)據(jù)為： 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)：，行程 膝部彎曲時(shí)：，行程 軀干運(yùn)動(dòng)是：，行程 下肢運(yùn)動(dòng)、左右側(cè)翻、與軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)取同樣的數(shù)值，這樣便于生產(chǎn)加工，使原件標(biāo)準(zhǔn)化。動(dòng)作進(jìn)行中，突然斷電時(shí)保證安全可靠；工作速度平穩(wěn)可靠，前沖小。 2.2 病理床液壓執(zhí)行元件載荷力計(jì)算 2.2.1 進(jìn)行工作情況分析 液壓缸負(fù)載主要包括：工作載荷、摩擦載荷、慣性載荷等。 1 工作載荷：病人與床的重力所產(chǎn)生的載荷 2 摩擦載荷： （2-1） 3 慣性載荷： （2-2） 取 根據(jù)以上分析，可以計(jì)算出液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段中的負(fù)載 2.2.2 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況見表2-1 表2-1頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況表 工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載 上升啟動(dòng)加速階段 3207 上升穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 3205 上升減速制動(dòng)階段 3204 下降啟動(dòng)加速階段 2082 下降穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 2081 下降減速制動(dòng)階段 2080 根據(jù)上表分析，為便于分析及計(jì)算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負(fù)載圖和速度圖，見圖2－1。 圖2-1頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 2.2.3 膝部彎曲時(shí)的負(fù)載情況 膝部彎曲時(shí)的負(fù)載情況見表2－2 表2－2膝部彎曲時(shí)的負(fù)載情況表 工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載 上升啟動(dòng)加速階段 2071 上升穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 2070 上升減速制動(dòng)階段 2069 下降啟動(dòng)加速階段 1381 下降穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 1380 下降減速制動(dòng)階段 1379 根據(jù)上表分析，為便于分析及計(jì)算液壓系統(tǒng)。繪制出液壓缸的負(fù)載圖和速度圖，見圖2－2。 圖2－2膝部運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 2.2.4 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況見表2－3 表2－3軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況表 工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載 上升啟動(dòng)加速階段 6440 上升穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 6437 上升減速制動(dòng)階段 6434 下降啟動(dòng)加速階段 4294 下降穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 4291 下降減速制動(dòng)階段 4288 根據(jù)上表分析，為便于分析及計(jì)算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負(fù)載圖和速度圖，見圖2－3。 圖2－3軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 2.3 系統(tǒng)方案制定 2.3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 本機(jī)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)均為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，各直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用單活塞桿雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)。 2.3.2 調(diào)速回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求使進(jìn)給速度平穩(wěn)，到位時(shí)不前沖，可選用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，見附錄A原理圖。 2.3.3 換向回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求使進(jìn)給速度平穩(wěn)，到位時(shí)不前沖，可選用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，見附錄A原理圖。 2.3.4 液壓源的選擇 由設(shè)計(jì)要求可知，工作過程中負(fù)載過大，速度變化小，才用了變量葉片泵。同時(shí)為了保證系統(tǒng)的安全性，仍可在泵的出口處并聯(lián)一個(gè)溢流閥起安全作用。 2.4 動(dòng)作順序 該系統(tǒng)完成頭部抬起、軀干抬起、左翻、右翻、下肢抬起、膝部彎曲的六個(gè)動(dòng)作，六個(gè)動(dòng)作油路如下： 1. 頭部抬起 單向閥開啟，1DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 2. 頭部下降 單向閥開啟，2DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 3. 軀干抬起 單向閥開啟，3DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 4. 軀干下降 單向閥開啟，4DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 5. 下肢抬起 單向閥開啟，5DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 6. 下肢下降 單向閥開啟，6DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 7. 左翻升 單向閥開啟，7DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 8. 左翻降 單向閥開啟，8DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 9. 右翻升 單向閥開啟，9DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 10. 右翻降 單向閥開啟，10DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 11. 小腿抬起 單向閥開啟，11DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT、14DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 12. 小腿下降 單向閥開啟，12DT得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起，13DT得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 2.5 病理床液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 2.5.1 各液壓缸的載荷力計(jì)算 表2－4各液壓缸的載荷力 液壓缸名稱 工況 液壓缸外載荷 活塞上載荷 頭部運(yùn)動(dòng)缸 上升 3207 3563 下降 2082 2313 膝部運(yùn)動(dòng)缸 上升 2071 2301 下降 1381 1534 軀干運(yùn)動(dòng)缸 上升 6440 7156 下降 4294 4771 各液壓缸的活塞上的載荷力 （2－3） 取液壓缸的機(jī)械效率為0.9。 各液壓缸的載荷力見表2－4。 2.5.2 初選液壓缸工作壓力及液壓缸回油腔背壓力 1. 初選系統(tǒng)工作壓力 按載荷選定工作壓力。 表2－5按載荷選擇工作壓力 載荷kN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 >5 參考表2－5初步確定系統(tǒng)工作壓力，各液壓缸的工作壓力見表2－6。 表2－6各液壓缸的工作壓力 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) 2. 背壓的確定 一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 2.5.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)工作情況，液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài) (2-4) 式中——無桿腔活塞有效作用面積（） ——有桿腔活塞有效作用面積（） ——液壓缸工作腔壓力（） ——液壓缸回油腔壓力（） ——活塞直徑（） ——活塞桿直徑（） 圖2－4單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖 1. 頭部運(yùn)動(dòng)液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比,按工作壓力取 按P2=0.5pa，油缸的機(jī)械效率η=0.9，將數(shù)據(jù)代入下式： (2－5) 根據(jù)液壓缸尺寸系列表2－6，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑。 表2－6液壓缸尺寸系列表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 取，則活塞桿直徑。按活塞桿系列表。取。 按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸， 式中是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥2FRM6-30的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 本系統(tǒng)的調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積， (2-6) 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 2. 膝部運(yùn)動(dòng)液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比,按工作壓力取 按P2=0.5，油缸的機(jī)械效率η=0.9，將數(shù)據(jù)代入下式： 根據(jù)液壓缸尺寸系列表2－7，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑。 表2－7液壓缸尺寸系列表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 取，則活塞桿直徑。按活塞桿系列表。取。 按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸， 式中是由產(chǎn)品型號(hào)查得調(diào)速閥2FRM6-30的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 本系統(tǒng)的調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積， 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 3. 軀干運(yùn)動(dòng)液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比,按工作壓力取 按P2=0.5，油缸的機(jī)械效率η=0.9，將數(shù)據(jù)代入下式： 根據(jù)液壓缸尺寸系列表2－8，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑。 表2－8液壓缸尺寸系列表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 取，則活塞桿直徑。按活塞桿系列表。取。 按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸， 式中是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥2FRM6-30的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 本系統(tǒng)的調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積， 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 2.5.4 液壓缸實(shí)際工作壓力的確定 按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力，見表2－9。 表2－9液壓缸實(shí)際工作壓力 工況 液壓缸名稱 載荷N 背壓力MPa 工作壓力MPa 計(jì)算公式 頭部運(yùn)動(dòng) 頭部運(yùn)動(dòng)缸 3562 0.5 1.09 膝部運(yùn)動(dòng) 膝部運(yùn)動(dòng)缸 2301 0.5 1.08 軀干運(yùn)動(dòng) 軀干運(yùn)動(dòng)缸 7156 0.5 1.81 2.5.5 液壓缸實(shí)際所需的流量 按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作流量，見表2－10。 表2－10液壓缸實(shí)際所需的流量 工況 液壓缸名稱 運(yùn)動(dòng)速度 結(jié)構(gòu)參數(shù) 流量 頭部上升 頭部運(yùn)動(dòng)缸 0.007m/s 0.035 L/s 頭部下降 0.009m/s 0.0342 L/s 膝部上升 膝部運(yùn)動(dòng)缸 0.007m/s 0.0224 L/s 膝部下降 0.009m/s 0.0207 L/s 軀干上升 軀干運(yùn)動(dòng)缸 0.007m/s 0.035 L/s 軀干下降 0.009m/s 0.0342 L/s 2.5.6 液壓缸的輸出功率 按最后確定的液壓缸的流量及工作壓力，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作流量，見表2－11。 表2－11液壓缸的輸出功率 工況 液壓缸名稱 流量 工作壓力 輸出功率 頭部上升 頭部運(yùn)動(dòng)缸 0.035 L/s 0.0381 kW 頭部下降 0.0342 L/s 0.0372 kW 膝部上升 膝部運(yùn)動(dòng)缸 0.0224 L/s 0.0242 kW 膝部下降 0.0207 L/s 0.0223 kW 軀干上升 軀干運(yùn)動(dòng)缸 0.035 L/s 0.0634 kW 軀干下降 0.0342 L/s 0.0619 kW 2.6 液壓元件的選擇 2.6.1 液壓泵的選擇 1. 液壓泵工作壓力的確定 （2－7） ——液壓缸的最大工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)最高壓力是軀干運(yùn)動(dòng)缸的工作壓力： ——是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失，取： 液壓泵工作壓力為： 2. 液壓泵流量的確定 （2－8） 由流量表看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在軀干運(yùn)動(dòng)上升時(shí)，，取泄漏系數(shù)K為1.2。 3. 液壓泵規(guī)格及型號(hào)的確定 選擇液壓泵應(yīng)考慮以下情況： 1）系統(tǒng)使用壓力 系統(tǒng)常用工作壓力在10MPa以下，可以選用YB1系列或YB-D系列中壓葉片泵。 2）系統(tǒng)對(duì)噪音要求 一般來說，葉片泵的噪音較低，且雙作用葉片泵的噪音比單作用泵的噪音低。 3）工作可靠性、壽命 雙作用葉片泵壽命較長(zhǎng)，YB1系列在10000H以上。 4）考慮污染因素 葉片泵抗污染能力差，不如齒輪泵，若系統(tǒng)過濾條件較好，油箱又是密封的，則可選用葉片泵。 5）從節(jié)能角度考慮 為了節(jié)省能量，減少功率消耗，選用變量泵，最好選用比例壓力、流量控制變量葉片泵，變量葉片泵具有壓力補(bǔ)償裝置及最大流量調(diào)節(jié)裝置，可隨系統(tǒng)負(fù)載變化自動(dòng)改變輸出流量，并保證系統(tǒng)壓力恒定，可降低油液發(fā)熱及電機(jī)功率消耗。 液壓泵系列見表2－13。 表2－13液壓泵系列 型號(hào) 最大排量mL/r 額定壓力MPa 轉(zhuǎn)速r/min 廠家 YBPD 10~63 10 600~1500 南京液壓件廠 YBN 20~40 7 600~800 大連液壓件廠 YBX 16~40 6.3 600~1500 上海液壓件廠 綜上選擇TB1－2.5，規(guī)格見表2－14。 表2－14 TB1－2.5葉片泵規(guī)格 最大排量mL/r 額定壓力MPa 轉(zhuǎn)速r/min 2.5 6.3 1450 2.6.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 病理床在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電機(jī)功率。 從工況圖看出，液壓缸輸出功率發(fā)生在頭部運(yùn)動(dòng)時(shí)，可按頭部運(yùn)動(dòng)階段估算電動(dòng)機(jī)的功率。 （2－9） ——液壓泵的最大工作壓力（Pa） ——液壓泵的流量（） ——液壓泵的總效率 該系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵驅(qū)動(dòng)，可按流量特性曲線拐點(diǎn)處的流量，壓力值，一般情況下，取， （2－10） ——液壓泵的最大工作壓力（Pa） —— 查電動(dòng)機(jī)，選Y801－2型，其額定功率為0.75KW,轉(zhuǎn)速為1470r/min。 2.6.3 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量，本系統(tǒng)工作壓力在3.5MPa左右，所選擇的閥的規(guī)格和型號(hào)，見表2－15。 表2－15液壓閥型號(hào)表 名稱 型號(hào) 通徑mm 壓力MPa 流量L/min 單向閥 S6A10 6 31.5 10 溢流閥 DBDH6G 6 31.5 10 三位四通閥 4WE6G50 6 31.5 10 單向調(diào)速閥 2FRM6-30 6 31.5 10 2.6.4 管道尺寸的確定 液壓系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、尼龍管、銅管、塑料管、橡膠管等。按照安裝位置、工作環(huán)境和壓力來正確選擇。本設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況，選用鋼管，其能承受高壓、價(jià)格低廉、耐油、耐腐蝕、剛性好。 本系統(tǒng)管路較復(fù)雜，按式： （2－11） 中－通過管道內(nèi)的流量() －管內(nèi)允許流速() 取管道內(nèi)徑為： 選用內(nèi)徑為的吸油管，其他管類可按閥類接口選用內(nèi)徑為的油管。 2.6.5 油箱有效容積的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按下式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，在按散熱的要求進(jìn)行校核。 油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 （2－12） 式中——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（） ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表2－16。 表2－16經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 考慮到散熱的問題，油箱根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，見表2－17，選擇40L. 表2－17油箱容量 4 6.3 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 2.6.6 液壓油的選定 液壓系統(tǒng)中，目前使用最多的是礦質(zhì)型液壓油。選用液壓油時(shí)，最先考慮的是它的粘度，粘度既影響泄漏，也影響功率損失。同時(shí)再兼顧其他方面，選擇時(shí)應(yīng)考慮： 1. 液壓系統(tǒng)的工作壓力 工作壓力較高的系統(tǒng)選用粘度較高的液壓油，以減少泄漏；反之，選用粘度較低的液壓油。 2. 環(huán)境溫度 環(huán)境溫度較高時(shí)，宜選用粘度較高的液壓油。本設(shè)計(jì)是在室溫下工作。 3. 運(yùn)動(dòng)速度 運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為減少液流的功率損失，宜選用粘度較低的液壓油。 為了改進(jìn)液壓油的機(jī)械性能指標(biāo)，往往在液壓油中加入抗氧化、抗泡沫、抗磨損、抗銹蝕、改善粘度性能指標(biāo)的各種添加劑。本設(shè)計(jì)選擇L-HL3號(hào)油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度。本產(chǎn)品為精制礦質(zhì)型液壓油，并改善了其防銹和抗氧化性能的油，常用于低壓液壓系統(tǒng)，也可適用于要求換油期較長(zhǎng)的輕負(fù)荷的油浴式非循環(huán)的液壓系統(tǒng)。 2.7 病理床液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 2.7.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓執(zhí)行元件、動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的是軀干運(yùn)動(dòng)回路，故主要驗(yàn)算由泵到軀干運(yùn)動(dòng)缸這段管路的損失。 1. 沿程壓力損失 沿程壓力損失主要是軀干運(yùn)動(dòng)缸上升時(shí)，進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長(zhǎng)5m、管內(nèi)徑0.006m、上升時(shí)通過流量0.035L/s、選用20號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度，油的密度。 油在管路中的實(shí)際流速為： （2－13） 管道流動(dòng)雷諾數(shù)為： （2－14） 可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為： 按式 （2－15） 求得沿程壓力損失 2. 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過控制閥的局部損失，其中管路局部壓力相對(duì)來說小的多，故主要計(jì)算通過控制閥的局部壓力損失。 參看原理圖，從泵出口到軀干運(yùn)動(dòng)缸進(jìn)油口要通過單向閥2、三位四通閥9和調(diào)速閥16。單向閥2的壓力損失為0.2MPa、三位四通閥9的壓力損失為0.3MPa、調(diào)速閥16壓力損失為0.3MPa。 忽略油液通過管接頭、油路板處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失為： （2－16） 上述驗(yàn)算表明，滿足設(shè)計(jì)要求，無需修改原設(shè)計(jì)。 2.7.2 系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，軀干運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮上升時(shí)的發(fā)熱量。 泵的效率為0.7KW，泵的出口壓力為6.3MPa。則有 （2－17） （2－18） 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取,油箱的散熱面積為： （2－19） 系統(tǒng)的溫升為： （2－20） 表2－19各種機(jī)械允許油溫（℃） 液壓設(shè)備類型 數(shù)控機(jī)床 一般機(jī)床 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 正常工作溫度 30～50 30～55 50～80 最高允許溫度 55～70  55～70 70～90 驗(yàn)算表明，系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)，見表2－19。 2.8 本章小結(jié) 本章主要完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及負(fù)載情況，計(jì)算了每個(gè)液壓缸的基本尺寸、選擇了液壓元件、繪制了液壓原理圖。 第3章 病理床所用液壓缸基本尺寸的設(shè)計(jì) 3.1 液壓缸主要尺寸的確定 3.1.1 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的確定 ， 頭部、軀干、腿部、右翻、左翻、曲膝相同。 3.1.2 缸筒壁厚的計(jì)算 對(duì)于中低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算 （3－1） ——液壓缸缸筒厚度（mm） ——實(shí)驗(yàn)壓力（MPa），工作壓力時(shí)，。 ——液壓缸內(nèi)徑（m） ——缸體材料的許用應(yīng)力。對(duì)本系統(tǒng)采用無縫鋼管 由于計(jì)算的壁厚太小，中低壓系統(tǒng)中按經(jīng)驗(yàn)取。 3.1.3 缸體外徑的計(jì)算 （3－2） 3.1.4 液壓缸工作行程的確定 執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) 參照表中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。見表3－1。 表3－1液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB2349－80） 20 50 80 100 125 160 200 250 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) 3.1.5 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)的到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始繞度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求 （3－3） ——液壓缸的最大行程； ——液壓缸的內(nèi)徑。 活塞的寬度B一般取B=(0.6～1.0)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定，當(dāng)D<80mm時(shí)，取 圖3－1單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)計(jì)算示意圖 頭部運(yùn)動(dòng)缸： 膝部運(yùn)動(dòng)缸： 膝部運(yùn)動(dòng)缸： 3.1.6 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20～30倍。 頭部運(yùn)動(dòng)缸 膝部運(yùn)動(dòng)缸： 膝部運(yùn)動(dòng)缸： 3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定后，就進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接、密封裝置、排氣裝置、緩沖裝置、液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。 3.2.1 缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu) 液壓缸缸體的常用材料為無縫鋼管，本設(shè)計(jì)綜合考慮具體情況，選用45號(hào)無縫鋼管。并采用半環(huán)連接。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工裝配方便。缺點(diǎn)：外形尺寸大、缸筒開槽，消弱了強(qiáng)度，需要增加缸筒壁厚。 3.2.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞桿與活塞有幾種常用的連接形式。分整體式結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。組合式機(jī)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接、和錐銷連接。本設(shè)計(jì)采用螺紋連接。螺紋連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用加多、采用鎖緊裝置不容易松動(dòng)。 3.2.3 密封裝置 1. 活塞桿與活塞的密封形式 根據(jù)液壓缸的壓力，使用溫度及運(yùn)動(dòng)速度，選用O形密封圈。它利用橡膠的彈性使各種截面的環(huán)形圈緊貼在靜動(dòng)配合面之間來防止泄漏。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠。 2. 活塞與缸的密封形式 根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選用高低唇Y(jié)形圈。往復(fù)運(yùn)動(dòng)用密封圈又稱徑向唇形密封圈，密封圈受壓力面呈唇狀，使唇緣與密封面充分接觸產(chǎn)生密封作用。 3.2.4 液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較快，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。本設(shè)計(jì)采用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置加圓錐形緩沖柱塞的結(jié)構(gòu)。 3.2.5 液壓缸主要零件的材料 缸體：無縫鋼管；活塞：45號(hào)鋼；缸蓋：45號(hào)鋼；活塞桿：45號(hào)鋼 3.2.6 液壓缸的安裝方法 本設(shè)計(jì)所用的液壓缸采用尾部外法蘭安裝。 3.3 本章小結(jié) 本章完成了液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了液壓缸的安裝方式和連接方式。 第4章 病理床液壓站的設(shè)計(jì) 液壓站又稱液壓泵站，是獨(dú)立的液壓裝置。它按逐級(jí)要求供油。并控制液壓油流動(dòng)的方向、壓力和流量，適用于主機(jī)與液壓裝置可分離的各種液壓機(jī)械上。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。各部件功能為： 泵裝置：上裝有電機(jī)和油泵，是液壓站的動(dòng)力源，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能。 集成塊：由液壓閥及通道體組裝而成。對(duì)液壓油實(shí)行方向、壓力和流量調(diào)節(jié)。 閥組合：板式閥裝在立板上，板后管連接，與集成塊功能相同。 油箱：板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網(wǎng)、空氣濾清器等，用來儲(chǔ)油、油的冷卻及過濾。 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。 4.1 油箱的設(shè)計(jì) 油箱在液壓系統(tǒng)中具有存儲(chǔ)液壓油液、散發(fā)油液熱量、逸出空氣、沉淀雜質(zhì)、分離水分和安裝元件等作用。 4.1.1 液壓油箱容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。本設(shè)計(jì)是低壓系統(tǒng)，液壓油箱的有效容量V可概略地確定為： 在低壓系統(tǒng)中（）可?。? ——液壓油箱有效容量； ——液壓泵額定流量。 另外油箱的最高液面以上要留出等于油箱有效容積的10％－15％的空間，以便形成油液的自由表面，容納熱膨脹和泡沫，促進(jìn)空氣分離，容納停機(jī)或檢修時(shí)靠自重流回油箱的油液。 確定的油箱容量。 4.1.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用鋼板焊接的分離式液壓油箱 1. 隔板 隔板作用是增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力及防止液面波動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用安裝方式是把隔板設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過。見圖4.1－1。 圖4－1隔板的安裝形式 2. 回油管與吸油管 回油管采用斜口，出口放入液面以下。吸油管前端安裝濾油器。吸油管插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。 3. 頂蓋 液壓油箱頂蓋上安裝閥組、空氣濾清器。在他們的連接面裝耐油橡膠密封圈，以防止雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。同時(shí)不允許由閥和管道泄露在箱蓋上的液壓油流回液壓油箱內(nèi)。 4. 箱底 油箱底部朝放油口傾斜，傾斜坡度通常為1/15~1/20。這樣可以促進(jìn)沉積物匯集到油箱的最低點(diǎn)。在最低點(diǎn)設(shè)置放油塞。 油箱設(shè)有支腳，支腳有地腳螺釘用的固定孔，支腳應(yīng)該有足夠大的面積，以便可以用墊片或楔鐵來找平。 5. 液面指示 為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在箱的側(cè)面安裝液面指示計(jì)，指示最高、最低液位。液面指示計(jì)選用帶溫度計(jì)的。 6. 液壓油箱的防銹 為防止液壓油箱內(nèi)部生銹，在油箱內(nèi)部涂耐油防銹涂料 4.2 液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓泵組是由液壓泵及驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器及傳動(dòng)底座組成。 4.2.1 布置方式