400T液壓機(jī)設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）

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單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)基本設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù)21.3.1 單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的功能（宋體、小四）21.3.2 單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路21.3.3 技術(shù)關(guān)鍵分析 31.4 論文的研究?jī)?nèi)容4第2章永磁盤式同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算62.1引言 62.2電動(dòng)發(fā)電機(jī)機(jī)型的選擇與分析62.3盤式永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)的初步確定72.4盤式永磁同步電機(jī)的基本計(jì)算與設(shè)計(jì) 82.4.1盤式永磁同步電機(jī)基本參數(shù)的確定82.4.2盤式永磁同步電機(jī)永磁體計(jì)算分析8第3章 飛輪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)分析13第4章 單體輔助發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)整體設(shè)計(jì)27結(jié)論37參考文獻(xiàn)39致謝41附錄427課題名稱（居中、黑體、小二、加粗，可寫2行）（行距固定值22磅）摘要：(黑體、小四)單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)是集電機(jī)、發(fā)電機(jī)、超高速飛輪及超級(jí)電容于一體的一種結(jié)構(gòu)緊湊、比功率高、污染低、效率高、適應(yīng)廣、壽命長(zhǎng)的混合動(dòng)力車輛輔助動(dòng)力源，是一種典型的機(jī)電磁一體化產(chǎn)品。其研究涉及到機(jī)械、材料、電工、電子、熱工、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此均為對(duì)單一部件的理論及多部件外部集成結(jié)構(gòu)的研究，并未提出將多種輔助動(dòng)力能源裝置從本質(zhì)結(jié)構(gòu)與自適應(yīng)控制上實(shí)現(xiàn)一體化集成設(shè)計(jì)的概念，本論文則提出了單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)這一獨(dú)立裝置，并進(jìn)行了初步的研發(fā)，主要就高速飛輪、盤式同步永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)集成的具體功能實(shí)現(xiàn)與整體結(jié)構(gòu)作了理論分析計(jì)算與設(shè)計(jì)。重點(diǎn)對(duì)盤式永磁電機(jī)的分析計(jì)算、飛輪的計(jì)算及整體實(shí)現(xiàn)作了較深入研究，最后對(duì)該裝置與車輛其他裝置的對(duì)接與控制策略作了初步（小四宋體、200字左右，行距固定值22磅）。關(guān)鍵詞：(黑體、小四，行距固定值22磅)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)；飛輪；磁性流體密封；磁性軸承（3-5個(gè)關(guān)鍵詞，小四宋體）課題名稱（英文 居中、Times New Roman、二號(hào)、加粗）Abstract： (Times New Roman、小四、加粗)The single high performance auxiliary engine collecting the electrical machinery, generator, ultrafast flywheel and super electric capacity are compact in a kind of integrative structure, high ratio of power and weight , low polluting with high efficiency meeting wide, longer-lived motor vehicle driven by mixed power auxiliary power sourcing than power, it is a kind of typical integrated products of electromechanical magnetism (Times New Roman、小四，行距固定值22磅) Keywords: (Times New Roman、小四、加粗) Auxiliary engine; Flywheel; The magnetism liquid sealed;Magnetic Bearing (Times New Roman、小四，行距固定值22磅)（另起一頁(yè)） 第1章 緒 論（居中、小二黑體）1.1 引言（左頂邊、黑體、小三、段前后空1行，行距12）21世紀(jì)人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的諸多重大挑戰(zhàn)，其中能源和生態(tài)環(huán)境是兩個(gè)最嚴(yán)峻的問(wèn)題。面對(duì)60多億的巨大人口數(shù)量，人類對(duì)能源的需求量及對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大。目前車輛不僅是人類實(shí)現(xiàn)地面高速運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，同時(shí)也是人類對(duì)能源需求和對(duì)環(huán)境破壞的主要載體，能源與環(huán)境的問(wèn)題很大程度上取決于車輛和自牽引機(jī)械用熱機(jī)的能源消耗和廢氣排放。（正文均用小四宋體、行距固定值22磅）然而混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛要獲得與單一熱機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛相近的牽引特性，就要供給驅(qū)動(dòng)車輪相近的能量。在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于降低了主能源（由熱機(jī)燃燒獲得）的輸出功率，為達(dá)到能量平衡，必須采用輔助能源補(bǔ)償能量差值。目前采用的是相互獨(dú)立的牽引蓄電池、高速飛輪以及超級(jí)電容等作為輔助能源，由于這種體系存在一定的缺陷，如控制復(fù)雜、比能量小等，使得其應(yīng)用效果不明顯，基于這一現(xiàn)狀提出了本課題。1.2 研發(fā)背景及意義隨著人類近代文明的進(jìn)步，汽車已成為人類日常生活一種不可缺少的運(yùn)輸與代步工具，但它的大量存在也給人類生存帶來(lái)了日益嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問(wèn)題。面對(duì)這一關(guān)系到人類生存環(huán)境的挑戰(zhàn)，世界各國(guó)都在大投入著手開(kāi)發(fā)一種低排放、高能效的車輛動(dòng)力系統(tǒng)，從目前的研發(fā)進(jìn)程來(lái)看主要呈現(xiàn)兩種趨勢(shì)： 1.3 單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)基本設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù)1.3.1 單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的功能（左頂邊、黑體、四號(hào)、加粗、段前后6磅）單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將超高速飛輪、電動(dòng)發(fā)電機(jī)從物理功能與結(jié)構(gòu)上合為一體的機(jī)電磁一體化裝置，其功能是應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，利用再生制動(dòng)、下坡等途徑達(dá)到平衡主發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出、儲(chǔ)存能量、提高能源利用率并減少?gòu)U氣排放的目的，使純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的優(yōu)勢(shì)得到了互補(bǔ)。1.3.2 單體高性能輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路目前在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上采用的輔助能源、動(dòng)力裝置是分立的，如下圖1.1是幾種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力能源系統(tǒng)，圖中的三種結(jié)構(gòu)均將混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能源明顯劃分為熱機(jī)能和電能，由此產(chǎn)生了繁冗的機(jī)械、電氣連接，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)臃腫，外部控制繁雜，最終導(dǎo)致不能發(fā)揮各功能器件的最大效率。本課題設(shè)計(jì)思路是將混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力部分從功能上分為主、輔動(dòng)力系統(tǒng)，。圖1.1 氣相色譜裝置框圖（居中、黑體、五號(hào)、通欄排圖）1流動(dòng)相；2樣品；3色譜柱與固定相；4檢測(cè)器（居中、宋體、五號(hào)）（另起一頁(yè)）第2章盤式永磁同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1引言由于本課題屬于一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的單體車用輔助發(fā)動(dòng)機(jī)是一種機(jī)電磁一體化產(chǎn)品，其特定的功能要求決定了課題中電動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的特殊性，經(jīng)綜合對(duì)比分析，最終采用盤式永磁同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)。由于該電動(dòng)發(fā)電機(jī)屬特種電動(dòng)發(fā)電機(jī)范疇，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)完整成熟的相關(guān)資料可參考，因此本章有關(guān)盤式永磁同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算是探索性的、初步的，具體主要進(jìn)行了如下幾方面的分析計(jì)算設(shè)計(jì)：（1）電動(dòng)發(fā)電機(jī)選擇分析；（2）電動(dòng)發(fā)電機(jī)初步結(jié)構(gòu)確定；（3）電機(jī)永磁材料及轉(zhuǎn)子鐵心的結(jié)構(gòu)確定；（4）電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電磁計(jì)算。2.2電動(dòng)發(fā)電機(jī)機(jī)型的選擇與分析單體輔助發(fā)動(dòng)機(jī)中，電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換是以電機(jī)及其控制為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)的。裝置中的電機(jī)屬高速電機(jī)，應(yīng)兼有高速率電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的特性，通常要求盡可能同時(shí)具有以下特點(diǎn)：2.2.1 永磁材料為提高整個(gè)裝置的質(zhì)量能量密度（em，Whkg），在本課題中必須采用高性能永磁材料，通過(guò)對(duì)比分析，最終確定使用稀土素型NbFeB作為電機(jī)的磁極材料，具體使用了牌號(hào)為NTP33H的釹鐵硼永磁材料，其性能參數(shù)如下：工作溫度：90；永磁體剩磁密度：Br1.15；工作溫度時(shí)剩磁密度： （2.1）式中：，1%（r的不可逆去磁損失率）；永磁體計(jì)算矯頑力：Hc875km；工作溫度時(shí)計(jì)算矯頑力： （2.2）2.2.2 磁極設(shè)計(jì)1、極數(shù)和極弧系數(shù)p對(duì)于一定的極弧系數(shù)，采用較少的極數(shù)使極間距離增加，漏磁顯著減少。但是極數(shù)太少勢(shì)必會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的效率帶來(lái)不利的影響，因盤式永磁電動(dòng)機(jī)一般采用波繞組，其支路數(shù)與極數(shù)無(wú)關(guān)，對(duì)于一定的電樞導(dǎo)體數(shù)，極數(shù)少的電動(dòng)機(jī)其端接部分較長(zhǎng)，致使用銅量增加，電樞繞組銅損耗增加和效率降低，所以盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)盡管漏磁很大，但為了有較高的效率，仍然采用較多的極數(shù)，一般為612極。減少極弧系數(shù)有利于減少漏磁，但會(huì)引起每極磁通量降低，而磁通的降低又會(huì)導(dǎo)致匝數(shù)加大和氣隙增大，一般情況下選取0.8左右為最佳。2、磁極尺寸的確定在電樞內(nèi)、外徑確定之后，磁極的內(nèi)、外徑隨即確定，關(guān)鍵問(wèn)題是如何選擇永磁體的厚度。通過(guò)近似分析可以得出在理想情況下，永磁體最經(jīng)濟(jì)的尺寸是永磁體厚度近似等于氣隙長(zhǎng)度，但這時(shí)氣隙磁密BBr2，如果永磁體的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度不是很高，對(duì)于電機(jī)設(shè)計(jì)并不有利。為了提高氣隙磁密，不得不增加永磁體厚度。表2.1給出了不同表2.1 柱溫與樣品沸點(diǎn)的關(guān)系（居中、黑體、五號(hào)、加粗）樣品沸點(diǎn)（）固定液含量（%）柱溫（）（居中、宋體、五號(hào)）300400132002502003005101501801002001015901101001525沸點(diǎn)或沸點(diǎn)以上（另起一頁(yè)） 結(jié) 論（居中、小二黑體，上下各空一行） 單體輔助發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型混合動(dòng)力汽車的輔助能源裝置，它能在不降低車輛性能的前提下起到平衡主發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出、充分利用車輛的閑余能源從而達(dá)到節(jié)能減廢降噪的目的，具有大儲(chǔ)能、高功率、無(wú)污染、高效率、適用廣、無(wú)噪聲、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。輔助發(fā)動(dòng)機(jī)主要是由高速飛輪轉(zhuǎn)子、磁浮軸承系統(tǒng)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)等組成，是一種典型的機(jī)電磁一體化產(chǎn)品，涉及到機(jī)械、材料、電工、熱工、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的交叉。本課題對(duì)飛輪電池儲(chǔ)能涉及的三大關(guān)鍵技術(shù)飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、永磁電機(jī)與磁浮軸承及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了初步的理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)論如下：（1）（2）（另起一頁(yè)） 參 考 文 獻(xiàn)（居中、小二黑體、上下各空一行） 1 王軍，申金升.國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài). 公路交通科技，2002.2 Vol.17 No.1.（小四號(hào)宋體，下同）2 唐任遠(yuǎn)等.現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.12.3 葉云岳.直線電機(jī)原理與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.6.4 葉云岳等.直線電機(jī)技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8.5 楊志軼.飛輪電池儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研究.合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2002.96 索左曼羅夫斯基.混合電動(dòng)車輛基礎(chǔ).北京：北京理工大學(xué)出版社，2001.11.7 陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù).北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.11.20 Paul P A，Barrie C M，James S B，et al.Design Principles for A Flywheel Energy Store for Road Vehicles.IEEE Transactions on lndustry Application，1996，32(6):1402-1408.21 G.Schweitzer，相興利.為高速主軸和轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化磁性軸承.國(guó)外紡織技術(shù)， 2001年12期.22 郭力，周海萍，李波，謝友柏.磁性軸承及其在高速電主軸中的應(yīng)用.精密制造與自動(dòng)化， 2001年01期.23 Paul Bowles，Huei Peng， Xianjie Zhang.Energy Management in a Parallel Hybrid Electric Vehicle.With a Continuously Variable Transmission Proceedings of the American Control Conference Chicago, Illinois June 2000.24 邱軍，魏良明.芳綸纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料固化工藝的研究.沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2000年03期.25Horner R E，Proud N J.Key factors in the design and construction of advanced flywheel energy storage systems and their application to improve telecommulications power back-up. In:Proceedings of the 1996 l8th International Telecommunications Energy Conference，Boston，MA，USA，1996，668-675.（另起一頁(yè)）致 謝 本課題是在XXX老師的精心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，在此謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x和最誠(chéng)摯的敬意再有要感謝一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們，與他們的一次次交流使我得以不斷進(jìn)步和提高。我能夠?qū)Ｐ膶W(xué)習(xí)，順利完成學(xué)業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵(lì)和支持是分不開(kāi)的，在此向他們表示最誠(chéng)摯的感謝！感謝文中所引用文獻(xiàn)的所有作者們！再次感謝所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友們！提高板材成形效率的坐標(biāo)網(wǎng)分析法J.H. Yoon, H. Huh.機(jī)械工程學(xué)院，韓國(guó)高級(jí)科學(xué)協(xié)會(huì)和技術(shù)科學(xué)鎮(zhèn)Daejeon 305-701,南韓摘要本篇文章是采用一種新推出的方法來(lái)對(duì)提高板材的成形效率進(jìn)行分析,這種方法就是坐標(biāo)網(wǎng)分析法。這種方法就是研究扭曲單體，即通過(guò)適當(dāng)?shù)难芯恳?guī)范，建立補(bǔ)片，包括修正后的單體。每一片都被擴(kuò)展到一個(gè)三維的表面從而獲得一個(gè)連續(xù)坐標(biāo)的信息。在構(gòu)造表面時(shí)，應(yīng)包括每一個(gè)片，NURBS(非均勻有理B樣條)表面被用來(lái)描述一個(gè)三維自由表面。以被構(gòu)造表面為基礎(chǔ)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)一般被安排成一個(gè)非常接近正方形的單體元素。計(jì)算狀態(tài)函數(shù)是從它原始的網(wǎng)格系統(tǒng)映射到新的網(wǎng)格之內(nèi)，從而對(duì)成形進(jìn)行下一階段的分析或更進(jìn)一步的分析。按網(wǎng)格方法的分析結(jié)果與沒(méi)有坐標(biāo)網(wǎng)方法直接成行的分析結(jié)果相比較來(lái)確定哪一種方法是更有效的。 2003 Elsevier B.V. 版權(quán)所有.關(guān)鍵詞：坐標(biāo)網(wǎng)；變形單體；NURBS；有限元分析1. 概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的結(jié)合和快速發(fā)展，用數(shù)字模擬進(jìn)行板材成形加工達(dá)到空前的繁榮。數(shù)字分析對(duì)復(fù)雜幾何圖形的板材成形和多級(jí)成形都可以做到。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的幾何模型來(lái)說(shuō)，盡管局部嚴(yán)重變形將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間的增加和數(shù)據(jù)分析的減少。從而使分析結(jié)果更加不準(zhǔn)確。幾何網(wǎng)格的扭曲和嚴(yán)重變形對(duì)板材成形的質(zhì)量有很大影響,特別是對(duì)于多級(jí)成形。當(dāng)上一級(jí)成形的分析結(jié)果用于下一級(jí)成形分析時(shí)，幾何網(wǎng)格的扭曲和變形對(duì)分析結(jié)果影響更大。這種被扭曲網(wǎng)格的錯(cuò)誤表象可以通過(guò)整體的或自適應(yīng)重嚙合技術(shù)的網(wǎng)格系統(tǒng)的重建來(lái)避免。在模擬期間，減少單體扭曲，自適應(yīng)重嚙合技術(shù)被認(rèn)為是一種有效的方法。但是，它仍然需要大量的計(jì)算，并且在單體的細(xì)分中也受到限制。要構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)的有效方法已經(jīng)被許多研究人員提上日程。典型的方法可能是下面幾種：r-方法，h-方法，p-方法。r-方法就是在網(wǎng)格系統(tǒng)的總的自由度不變的情況下，節(jié)點(diǎn)被完全重排；h-方法就是在元素單體具有相同的自由度的情況下讓網(wǎng)格的數(shù)目增加；p-方法就是通過(guò)網(wǎng)格系統(tǒng)的整體自由度的增加來(lái)提高分析的準(zhǔn)確性。Sluiter 和Hansen文獻(xiàn)4和Talbert 和 Parkinson文獻(xiàn)5構(gòu)造了一個(gè)晶格分析范圍，它像一個(gè)連續(xù)的環(huán)，而且是從主要環(huán)中分離出的子環(huán)元素。Lo文獻(xiàn)6在整個(gè)晶格范圍內(nèi)構(gòu)造了一個(gè)三角形元，并且通過(guò)合并鄰近的三角形元而構(gòu)造矩形元素。本篇文章中的坐標(biāo)網(wǎng)方法是一種新推出的方法,它旨在用有限元分析提高板材成形效率。坐標(biāo)網(wǎng)法根據(jù)一些規(guī)范可以自動(dòng)地找出變形單體，并對(duì)這些片進(jìn)行修正。然后，每一片都被擴(kuò)展到一個(gè)三維表面用來(lái)獲得在三維表面的連續(xù)坐標(biāo)系的信息。這個(gè)包含了每一片的表面用來(lái)作為使用了NURBS的三維自由表面來(lái)描述。以被構(gòu)造表面為基礎(chǔ)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都被徹底改變，用來(lái)組成一個(gè)正方形的規(guī)則單體。狀態(tài)函數(shù)的計(jì)算是從它原始幾何網(wǎng)格映射到新的網(wǎng)格之內(nèi)，從而進(jìn)行下一階段的成形分析。從得到的數(shù)據(jù)結(jié)果中證實(shí)使用坐標(biāo)網(wǎng)方法的效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。這也證實(shí)了此種方法在板材構(gòu)件碰撞分析的成形模擬中的有效性。2. 體的規(guī)則化之所以要介紹對(duì)變形體的修正使之成為一個(gè)規(guī)則化過(guò)程，是為了提高變形體在下一個(gè)有限元計(jì)算中的分析效率。在規(guī)則化過(guò)程中，變形體根據(jù)適當(dāng)?shù)乃阉饕?guī)范有選擇的分配到各片。這些片通過(guò)分析NURBS在連續(xù)坐標(biāo)系的三維表面上的全部數(shù)據(jù)而擴(kuò)展到一個(gè)三維表面。變形后的每個(gè)節(jié)點(diǎn)為了得到一個(gè)新坐標(biāo)將被調(diào)整為一個(gè)近似正方形的規(guī)則單體。2.1 網(wǎng)格變形標(biāo)準(zhǔn)變形有兩種幾何標(biāo)準(zhǔn)可供選擇：一是內(nèi)角；另一個(gè)是單體縱橫比。2.1.1 內(nèi)角從有限元計(jì)算中得到矩形元素的內(nèi)角應(yīng)是接近直角的。Zhu et al. 文獻(xiàn)7給了這種元素一個(gè)合理的定義，就是當(dāng)四個(gè)內(nèi)角都是在 90 45 的范圍內(nèi)時(shí)。同時(shí)Lo和Lee文獻(xiàn)8也提出了相同情況下的內(nèi)角，角度在90 52.5范圍內(nèi)。內(nèi)角的網(wǎng)孔變形是由式（1）的構(gòu)成所決定的。當(dāng)式 (1).小于/3 或 (i)max在式(3) 9中大于/6 網(wǎng)孔被認(rèn)為是變形的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之所以相當(dāng)嚴(yán)格是為了避免萬(wàn)一在限制區(qū)域應(yīng)用規(guī)則化方法受到幾何圖形的限制： 2.1.2 單體縱橫比四條邊具有相同長(zhǎng)度的理想單體的縱橫比應(yīng)該是一致的?？v橫比被定義如式（4），并且當(dāng)變形小于5即比嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)少很多時(shí)，它也被定義：此處rij表示單體邊長(zhǎng)。2.2.作圖范圍2.2.1 片的設(shè)計(jì)通過(guò)網(wǎng)格變形標(biāo)準(zhǔn)所選擇的變形單體，根據(jù)它們?cè)趲缀纬尚螘r(shí)外形的復(fù)雜程度被分不到各個(gè)不同的區(qū)域。這些單體被分配到各片，并用來(lái)構(gòu)造算法效率。這些片的形狀被拼湊成矩形，包括所有變形體，目的是擴(kuò)大規(guī)則化和NURBS表面在下一部分說(shuō)明中的應(yīng)用。這個(gè)過(guò)程如圖1所示，當(dāng)孔和邊緣被設(shè)置在變形體中時(shí)，這些區(qū)域被填滿，從而得到矩形片。然后，這些片利用NURBS表面映射到一個(gè)三維自由表面。這個(gè)過(guò)程對(duì)于在三維表面上獲得連續(xù)坐標(biāo)的全部信息是非常重要的。NURBS表面在使用較少的數(shù)據(jù)點(diǎn)和由于局部改變而不改變這個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)的情況下快速的描述這個(gè)復(fù)雜的形狀。 2.2.2 NURBS表面NURBS表面通常通過(guò)如式(5)來(lái)表述，像p-向量在u-方向中和q-向量在v-方向中10:此處Pi,j是控制點(diǎn)如u-， q- 方向。Wi,j是加權(quán)因子，是基礎(chǔ)函數(shù)通過(guò)式(6)來(lái)表達(dá)：為了把這些點(diǎn)映射到構(gòu)造的表面上，一系列連續(xù)的點(diǎn)在NURBS表面創(chuàng)建了。每一個(gè)用規(guī)則化方法移動(dòng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)都被定位，以至于在NURBS表面上定位點(diǎn)在兩節(jié)點(diǎn)之間有最小距離。這些移動(dòng)過(guò)的連續(xù)節(jié)點(diǎn)的信息都被存儲(chǔ)，用來(lái)構(gòu)造一個(gè)新的網(wǎng)格系統(tǒng)。2.3 規(guī)則化過(guò)程規(guī)則化方法與形成矩形片單體一起完成的。規(guī)則化的有限元通過(guò)圖2所示次序被依次選擇。每一個(gè)被選擇的單體都被分成兩個(gè)三角形元，并且這些三角形元通過(guò)圓心的重定位都由直角三角形元組成，圓的直徑如式(7)和圖3所示，從X1到X2。當(dāng)這個(gè)過(guò)程結(jié)束的時(shí)候，相同的過(guò)程在另一方向被重復(fù)：通過(guò)規(guī)則化方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的重定位，其最終位置被在NURBS表面上的點(diǎn)的位置所代替。當(dāng)規(guī)則化過(guò)程完成后，為產(chǎn)生粗糙的區(qū)域，一個(gè)簡(jiǎn)單的緩和的過(guò)程通過(guò)式（8）被執(zhí)行： 此處PN是新節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，Ai 臨近區(qū)域的元素的坐標(biāo)，Ci 臨近元素的質(zhì)心。 2.4 變形程度作為一個(gè)變形因子，變形程度(LD)是最新提出的 ，LD可能是用來(lái)評(píng)估單體在質(zhì)量方面改進(jìn)的程度：此處LD在0和1之間浮動(dòng)；當(dāng)LD=1時(shí)，單體是一個(gè)方形的理想單體，當(dāng)LD=0時(shí)，四邊形元變成了三角形元。時(shí)單體的四個(gè)內(nèi)角，因此A是內(nèi)角因子，B是單體側(cè)面長(zhǎng)寬比的因子并且為了使LD對(duì)B的變化不那么敏感，B被定義為雙曲線正切函數(shù)。例如，當(dāng)單體側(cè)面合理的長(zhǎng)寬比是1：4時(shí)，B的值可以通過(guò)和來(lái)調(diào)整，使函數(shù)B的斜率圍繞著B(niǎo)=0.25急劇變化。結(jié)果，當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)寬比小于0.25時(shí)，LD的值急劇增加，當(dāng)大于0.25時(shí)，LD的值增加緩慢。這種方法可以調(diào)節(jié)內(nèi)角和長(zhǎng)寬比使它們?cè)贚D上有相同的效果。2.5 狀態(tài)函數(shù)的映射當(dāng)坐標(biāo)網(wǎng)系統(tǒng)用于下一步的成形分析或結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的映射就是非常必要的，通過(guò)映射，可以在考慮上一步成型過(guò)程的前提下得到更準(zhǔn)確的分析。映射過(guò)程就是通過(guò)狀態(tài)函數(shù)的計(jì)算把原來(lái)的網(wǎng)格系統(tǒng)映射到新的坐標(biāo)網(wǎng)系統(tǒng)。如圖4所示，一個(gè)球面在一個(gè)新節(jié)點(diǎn)周圍建立，將導(dǎo)致球面上節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)函數(shù)影響新節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)函數(shù)。新節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)函數(shù)是由球面上原來(lái)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)函數(shù)所決定的，如式(12)所示，加權(quán)因子在兩節(jié)點(diǎn)的距離上成反比。此處Vj是原始網(wǎng)格系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果，rj使新節(jié)點(diǎn)到附近節(jié)點(diǎn)的距離。3.數(shù)例3.1.1 油盤的成形分析油盤在沖壓車間一般要經(jīng)過(guò)兩個(gè)工序制作，而根據(jù)現(xiàn)在這種方法，單工序沖壓就可以完成。如圖5所示的凸模和模架。不論什么時(shí)候有限元系統(tǒng)需要提高計(jì)算效率，規(guī)則化方法都可應(yīng)用于其中。在這個(gè)范例中，這種方法應(yīng)用于油盤成形分析中的兩次成形間隙，如圖6所示。圖7說(shuō)明了規(guī)則化方法的過(guò)程。圖7（a）所示為成形時(shí)凸模行程為60%時(shí)的變形，有3個(gè)地方發(fā)生了網(wǎng)格變形，也就是片的數(shù)量是3。變形網(wǎng)格是根據(jù)2個(gè)網(wǎng)格變形的幾何規(guī)范來(lái)選取的。如圖7所示的包括所有變形體的矩形片的形成。最終補(bǔ)片中的單體被規(guī)則化，如圖7（c）所示。為了評(píng)價(jià)應(yīng)用規(guī)則化系統(tǒng)后的單體質(zhì)量的改進(jìn)程度，應(yīng)用規(guī)則化網(wǎng)格系統(tǒng)的LD值與原始網(wǎng)格系統(tǒng)的值相比較，結(jié)果如圖8所示應(yīng)用了規(guī)則化系統(tǒng)的LD值在整個(gè)單體上均勻分布，而應(yīng)用了一般網(wǎng)格系統(tǒng)的LD值則在很大范圍內(nèi)變化。這 就意味著在相同的變形程度下，應(yīng)用規(guī)則化網(wǎng)格系統(tǒng)其質(zhì)量提高了。結(jié)果如圖9 所示，應(yīng)用了規(guī)則化網(wǎng)格系統(tǒng)的有限元計(jì)算明顯領(lǐng)先于直接分析的。在油盤成形分析中，應(yīng)用規(guī)則化網(wǎng)格系統(tǒng)可使計(jì)算時(shí)間減少了大約12%甚至減少了2倍，計(jì)算時(shí)間的減少量可能會(huì)隨著更頻繁的規(guī)則化調(diào)整而增加。3.2 構(gòu)件主視圖的斷裂分析碰撞分析通常是在不考慮成形結(jié)果的情況下采用網(wǎng)格系統(tǒng)完成的成形分析。如果考慮成形結(jié)果，即考慮分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，那么用于成形分析的網(wǎng)格系統(tǒng)可能會(huì)直接應(yīng)用于碰撞分析來(lái)分析其效率。成形分析后，在沒(méi)有重組合的情況下直接進(jìn)行碰撞分析從而導(dǎo)致網(wǎng)格系統(tǒng)有很多網(wǎng)格發(fā)生了嚴(yán)重的扭曲和變形。一種補(bǔ)救的方法就是創(chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)格系統(tǒng)，另一種方法就是成形分析之后修正網(wǎng)格系統(tǒng)。如果重組合過(guò)程能夠成功應(yīng)用，應(yīng)用后一種方法將非常有效。作為一種有效的重組合過(guò)程，規(guī)則化方法可以把變形網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成一個(gè)新的正方形中去。本例中，構(gòu)件主板部分被命名為強(qiáng)化板，如圖10所示，它被選擇來(lái)進(jìn)行碰撞分析。在成形分析后的構(gòu)件的局部變形區(qū)域，不規(guī)則的有限元通過(guò)如圖11所示的規(guī)則化方法修正成規(guī)則的單體，這個(gè)坐標(biāo)網(wǎng)系統(tǒng)就用在碰撞分析中，如圖12所示。使用坐標(biāo)網(wǎng)系統(tǒng)的碰撞分析可以在不影響分析結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下通過(guò)選擇更大的時(shí)間間隔完成，如圖13所示。和原來(lái)的網(wǎng)格系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間比較，碰撞分析的時(shí)間減少了40%，分析結(jié)果在所用時(shí)間和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性方面都是較好的，并且還證明了坐標(biāo)網(wǎng)系統(tǒng)可以有效的提高數(shù)字分析效率。4 結(jié)論坐標(biāo)網(wǎng)方法是一種新推出的用來(lái)提高有限元分析板材成形性能的方法。在板材成形分析中的網(wǎng)格變形如此嚴(yán)重，導(dǎo)致后來(lái)的分析困難或得到的結(jié)果不準(zhǔn)確，但是現(xiàn)行的這種坐標(biāo)網(wǎng)分析法對(duì)于重組合又最小作用，還可以避免上述情況。在逐漸增加的分析中或多級(jí)成形的下一級(jí)分析中，坐標(biāo)網(wǎng)格可以完成。從板材成形模擬中可以獲得成形構(gòu)件的斷裂分析，當(dāng)坐標(biāo)網(wǎng)可以完成這些時(shí)，它也證明了使用坐標(biāo)網(wǎng)分析性能得到很大提高。數(shù)字結(jié)果既證實(shí)了用坐標(biāo)網(wǎng)分析法的有效性和效率性又證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。參考文獻(xiàn)：1 A.R. 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Tiller, The NURBS Book, 2nd ed., Springer, New York, 1997.誠(chéng) 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目：_ 姓名 _學(xué)院 _專業(yè)_ 班級(jí)_ 學(xué)號(hào)_ 指導(dǎo)老師 _職稱_ 教研室主任 _ 一、 基本任務(wù)及要求：_查閱20篇以上參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)一400t液壓機(jī)，完成總裝圖和規(guī)定的零部件圖，并按規(guī)定格式撰寫文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。要求：方案可行，機(jī)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并滿足給定的以下設(shè)計(jì)技術(shù)條件。參數(shù)：公稱壓力:4000kN：最大工作壓力：25MPa；開(kāi)口高度：1400mm ；滑塊最大行程：800mm：工作臺(tái)面有效尺寸（長(zhǎng)X寬）：1200mmX1260mm。 _ _ _ _ _ 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：_液壓機(jī)的總體設(shè)計(jì)，液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，各部分的基本尺寸的計(jì)算和驗(yàn)證，部件裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)及三維建模。 _ _ _ _ _ 目 錄摘 要VIAbstract1第1章 緒論21.1 液壓機(jī)的概述21.2液壓概況31.3液壓工作原理31.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求41.5本論文研究的主要內(nèi)容5第2章 400T液壓機(jī)整體方案的擬定62.1 設(shè)計(jì)思路62.2擬定液壓原理圖72.3 動(dòng)作分析82.1上橫梁結(jié)構(gòu)102.1.1結(jié)構(gòu)形式102.1.2形狀尺寸要求112.1.3上橫梁與油缸的聯(lián)接方式112.2滑塊結(jié)構(gòu)112.2.1結(jié)構(gòu)形式122.2.2形狀尺寸要求132.3下橫梁結(jié)構(gòu)132.3.1結(jié)構(gòu)形式132.3.2形狀尺寸要求132.4立柱結(jié)構(gòu)142.4.1結(jié)構(gòu)形式142.4.2形狀尺寸要求152.6底座結(jié)構(gòu)16第3章 400T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的計(jì)算173.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)173.2 液壓缸的設(shè)計(jì)173.2.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖173.2.2 液壓缸的效率173.2.3 液壓缸缸徑的計(jì)算173.2.4活塞寬度的確定183.2.5 缸體長(zhǎng)度的確定193.2.6缸筒壁厚的計(jì)算193.2.7 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算203.2.8缸筒壁厚的驗(yàn)算223.2.9 缸筒的加工要求243.2.10法蘭設(shè)計(jì)243.2.11 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算253.2.12密封件的選用27第4章 400T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇294.1油泵的選擇294.1.1 油泵工作壓力的確定294.1.2 油泵流量的確定294.1.3 油泵電機(jī)功率的確定304.2 液壓元件的選擇314.3 油管的選擇32第5章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能345.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整345.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算36第6章 液壓站的設(shè)計(jì)386.1液壓站簡(jiǎn)介386.2 油箱設(shè)計(jì)386.2.1油箱有效容積的確定386.2.2 油箱容積的驗(yàn)算396.2.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)416.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)436.3.1 液壓泵的安裝方式436.4 輔助元件466.4.1 濾油器466.4.2 空氣濾清器476.4.3 液位計(jì)486.4.4 液壓油49結(jié)論50致 謝51參考文獻(xiàn)52V湖南工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（說(shuō)明書）摘 要液壓機(jī)（又名：油壓機(jī)）液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來(lái)加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。本人系統(tǒng)學(xué)習(xí)了液壓系統(tǒng)技術(shù)的知識(shí)，查閱了一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本人的設(shè)想和設(shè)計(jì)工作中需要解決的任務(wù)，主要進(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作：（1）擬定400T液壓機(jī)液壓液壓原理圖。（2）完成400T液壓機(jī)油缸的設(shè)計(jì)。（3）完成400T液壓機(jī)液壓站的設(shè)計(jì)。（4）對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行校核設(shè)計(jì)（5）完成對(duì)400T液壓機(jī)整體三維建模設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：400T液壓機(jī)，油缸，液壓系統(tǒng)VI 湖南工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（說(shuō)明書）AbstractHydraulic machine (also known as: hydraulic machine hydraulic machine) is a static pressure using liquid to the processing of metal, plastic, rubber, wood, powder and other products. It is often used for pressing and pressing forming process, such as: forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending, flanging, sheet metal drawing, powder metallurgy, pressing etc.Hydraulic drive system is a part of hydraulic machinery, hydraulic transmission system design to the overall design of the same host at the same time. To design, we must proceed from the actual situation, the organic combination of various transmission forms, give full play to the advantages of hydraulic transmission, and strive to design hydraulic transmission system has the advantages of simple structure, reliable operation, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair.I am learning system of hydraulic system of technical knowledge, access to some of the relevant literature, on this basis, combined with the need to address my ideas and design work, the main work is described as follows:(1) the development of 400T hydraulic press hydraulic principle diagram.(2) completed the design of 400T hydraulic cylinder.(3) to complete the design of 400T hydraulic station.(4) were checked for the design of hydraulic system(5) the completion of the 400T hydraulic press overall three-dimensional modeling designKeywords: 400T hydraulic machine, hydraulic cylinder, hydraulic system第1章 緒論1.1 液壓機(jī)的概述液壓機(jī)（又名：油壓機(jī)）液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來(lái)加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。它的原理是利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，種類很多。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。如按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來(lái)分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。水壓機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種。模鍛水壓機(jī)要用模具，而自由鍛水壓機(jī)不用模具。我國(guó)制造的第一臺(tái)萬(wàn)噸水壓機(jī)就是自由鍛造水壓機(jī)。液壓機(jī)設(shè)備維修與保養(yǎng)1每次開(kāi)機(jī)應(yīng)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘，（冬季可加長(zhǎng)時(shí)間，不低于30分鐘），方可正常工作。2新設(shè)備在使用一星期以后需將全部油路濾清一次，并清洗油箱，然后依據(jù)機(jī)器工作的負(fù)荷情況，6個(gè)月更換一次油液，清洗一次油箱。3使用過(guò)程中嚴(yán)禁由于系統(tǒng)發(fā)熱而將油箱蓋或注油孔打開(kāi)。壓力表開(kāi)關(guān)壓力調(diào)整完畢后，應(yīng)關(guān)閉（禁止長(zhǎng)期開(kāi)啟壓力表開(kāi)關(guān)，損壞壓力表）。1.2液壓概況當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在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)化以及微機(jī)控制等開(kāi)發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績(jī)。從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對(duì)西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。1.3液壓工作原理驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開(kāi)停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過(guò)開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。為了克服移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對(duì)溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液才能頂開(kāi)溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動(dòng)力，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場(chǎng)中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12%左右。液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)500次/min，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1000次/min。液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。液壓傳動(dòng)易于自動(dòng)化，這是因?yàn)樗鼘?duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動(dòng)作，接受遠(yuǎn)程控制。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過(guò)熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法辦到的。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動(dòng)性。用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長(zhǎng)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源。液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。1.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。1.5本論文研究的主要內(nèi)容本人系統(tǒng)學(xué)習(xí)了液壓系統(tǒng)技術(shù)的知識(shí)，查閱了一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本人的設(shè)想和設(shè)計(jì)工作中需要解決的任務(wù)，主要進(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作：（1）擬定400T液壓機(jī)液壓液壓原理圖。（2）完成400T液壓機(jī)油缸的設(shè)計(jì)。（3）完成400T液壓機(jī)液壓站的設(shè)計(jì)。（4）對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行校核設(shè)計(jì)5353第2章 400T液壓機(jī)整體方案的擬定2.1 設(shè)計(jì)思路典型的四柱液壓機(jī)主要由機(jī)身(包括上、下橫梁及立柱)、活動(dòng)橫梁、頂出機(jī)構(gòu)、工作油缸、液壓傳動(dòng)及電氣控制系統(tǒng)等組成。工作油缸安裝在上橫梁上，活塞與活動(dòng)橫梁相連，并以立柱為導(dǎo)向上下移動(dòng)。便于操作和裝料，液壓機(jī)一般采用立式開(kāi)閉模的形式?？梢杂孟铝蟹绞竭M(jìn)行分類。一、按動(dòng)作方式分類1.上壓式液壓機(jī)，其工作油缸裝于機(jī)身上部，油缸活塞從上向下移動(dòng)，模具在工作臺(tái)與活動(dòng)橫梁之間受壓。由于油缸裝于機(jī)器上方，工作臺(tái)(下橫梁)是固定的，裝料可在工作臺(tái)上進(jìn)行，操作方便，而且容易實(shí)現(xiàn)快速下行，所以應(yīng)用非常廣泛，國(guó)產(chǎn)塑料液壓機(jī)基本是這種類型。2.下壓式液壓機(jī)如（下圖）所示，工作油缸裝在機(jī)身下部，上橫梁固定在立柱上。油缸柱塞推動(dòng)活動(dòng)橫梁上升，給模具施壓。這種液壓機(jī)重心位置低，穩(wěn)定性好，油缸裝在機(jī)身下部，可避免漏油污染制品。層壓塑料一般采用下壓式液壓機(jī)。3.特種液壓機(jī)角式液壓機(jī)、層壓式液壓機(jī)、鑄壓機(jī)等屬于這種類型。二、按機(jī)身結(jié)構(gòu)分類1.四柱液壓機(jī)由四根立柱、上下橫梁、機(jī)座等組成穩(wěn)定的機(jī)身。這種液壓機(jī)工作空間大，便于四周觀察和接近模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝適應(yīng)性較強(qiáng)。但其承受偏心載荷的能力較差，在偏心載荷下活動(dòng)橫梁與工作臺(tái)間易產(chǎn)生傾斜和位移。2.框式液壓機(jī)其機(jī)身是焊接或鑄造而成的框架結(jié)構(gòu)，剛度高。三、按操縱方式分類1.手動(dòng)液壓機(jī)通過(guò)手工操縱分壓器來(lái)完成壓制過(guò)程的每一個(gè)工序。模具一般不固定在液壓機(jī)上，裝卸模均在機(jī)外進(jìn)行。2.半自動(dòng)液壓機(jī)模具固定在液壓機(jī)上，壓制程序所需的時(shí)間由定時(shí)機(jī)構(gòu)來(lái)控制，僅手工給模具加料。3.自動(dòng)液壓機(jī)從物料稱量、加料到取出制品和清理模具等均自動(dòng)進(jìn)行，因而勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高，但制造復(fù)雜，一般僅用于大量定型制品的生產(chǎn)。2.2擬定液壓原理圖1、 主液壓泵（恒功率輸出液壓泵），2、齒輪泵，3、電機(jī)，4、濾油器，5、7、8、22、25、溢流閥，6、18、24、電磁換向閥，9、21、電液壓換向閥，10、壓力繼電器，11、單向閥，12、電接觸壓力表，13、19、液控單向閥，14、液動(dòng)換向閥，15、順序閥，16上液壓缸，17、順序閥，20、下液壓缸，23節(jié)流器，26、行程開(kāi)關(guān)2.3 動(dòng)作分析A、啟動(dòng)：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵（恒功率輸出）電液換向閥9的M型中位電液換向閥21的K型中位TB、液壓缸16活塞快速下行： 2YA、5YA通電，電液換向閥9右位工作，道通控制油路經(jīng)電磁換向閥18，打開(kāi)液控單向閥19，接通液壓缸16下腔與液控單向閥19的通道。 進(jìn)油路：主泵（恒功率輸出）電液換向閥9單向閥11液壓缸16上腔回油路：液壓缸16下腔電液換向閥9電液換向閥21的K型中位T液壓缸活塞依靠重力快速下行：大氣壓油吸入閥13液壓缸16上腔的負(fù)壓空腔C.液壓缸16活塞接觸工件，開(kāi)始慢速下行（增壓下行）：液壓缸活塞碰行程開(kāi)關(guān)2XK使5YA斷電，切斷液壓缸16下腔經(jīng)液控單向閥19快速回油通路，上腔壓力升高，同時(shí)切斷（大氣壓油吸入閥13上液壓缸16上腔）吸油路。進(jìn)油路：主泵（恒功率輸出）電液換向閥9單向閥11液壓缸16上腔回油路：液壓缸16下腔順序閥17電液換向閥9電液換向閥21的K型中位TD、保壓：液壓缸16上腔壓力升高達(dá)到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表12發(fā)出信息，2YA斷電，液壓缸16進(jìn)口油路切斷，(單向閥11 和吸入閥13的高密封性能確保液壓缸16活塞對(duì)工件保壓，利用液壓缸16上腔壓力很高，推動(dòng)液動(dòng)換向閥14下移，打開(kāi)外控順序閥15，防止控制油路使吸入閥1誤動(dòng)而造成液壓缸16上腔卸荷) 當(dāng)液壓缸16上腔壓力降低到低于電接觸壓力表12調(diào)定壓力，電接觸壓力表12又會(huì)使2YA通電，動(dòng)力系統(tǒng)又會(huì)再次向液壓缸16上腔供應(yīng)壓力油。主泵（恒功率輸出）主泵電液換向閥9的M型中位電液換向閥21的K型中位T，主泵卸荷 。E、保壓結(jié)束、液壓缸16上腔卸荷后：保壓時(shí)間到位，時(shí)間繼電器發(fā)出信息， 1YA通電（2TA斷電），液壓缸16上腔壓力很高，推動(dòng)液動(dòng)換向閥14下移，打開(kāi)外控順序閥15，主泵1電液壓換向閥9的大部分油液經(jīng)外控順序閥15流回油箱，壓力不足以立即打開(kāi)吸入閥13通油箱的通道，只能先打開(kāi)吸入閥13的卸荷閥（或叫卸荷閥的卸荷口），實(shí)現(xiàn)液壓缸16上腔（只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱）先卸荷，后通油箱的順序動(dòng)作，此時(shí)：主泵1大部分油液電液壓換向閥9外控順序閥15TF、液壓缸16活塞快速上行： 液壓缸16上腔卸壓達(dá)到吸入閥13開(kāi)啟的壓力值時(shí)，液動(dòng)換向閥14復(fù)位，外控制順序閥15關(guān)閉，切斷主泵1大部分油液電液換向閥9外控順序閥15T的油路，實(shí)現(xiàn)：進(jìn)油路：主泵1電液換向閥9液控單向閥19液壓缸16下腔回油路：液壓缸16上腔吸入閥13TG、頂出工件：液壓缸16活塞快速上行到位，碰行程開(kāi)關(guān)1XK，1YA斷電，電液換向閥9復(fù)位，4YA通電，電液換向閥21右位工作進(jìn)油路：主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20下腔回油路：液壓缸20上腔電液換向閥21TH、頂出活塞退回：3YA通電，4YA斷電，電液換向閥21左位工作進(jìn)油路：主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20有桿腔回油路：液壓缸20無(wú)桿腔電液換向閥21TK、壓邊浮動(dòng)拉伸：薄板拉伸時(shí)，要求頂出液壓缸20無(wú)桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸20活塞能隨液壓缸16活塞驅(qū)動(dòng)動(dòng)模一同下行對(duì)薄板進(jìn)行拉伸，4YA通電，電液壓換向閥21右位工作，6YA通電，電磁閥24工作，溢流閥25調(diào)節(jié)液壓缸20無(wú)桿腔油墊工作壓力。進(jìn)油路：主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20無(wú)桿腔吸油路：大氣壓油電液壓換向閥21填補(bǔ)液壓缸20有桿腔的負(fù)壓空腔圖2-1 主機(jī)結(jié)構(gòu)圖 30T沖壓機(jī)機(jī)架采用三梁四柱式結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是加工工藝性較其他類型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖2-1為立式單缸三梁四柱式結(jié)構(gòu)，他的機(jī)身是由上橫梁、滑塊、下橫梁、四根立柱和加熱板組成，機(jī)身由底座支撐。工作缸安裝在上橫梁內(nèi)，活動(dòng)橫梁與工作缸的活塞聯(lián)接成一整體，以立柱為導(dǎo)向上下運(yùn)動(dòng)，并傳遞工作缸內(nèi)產(chǎn)生之力量，對(duì)磨具進(jìn)行沖壓加工。由于機(jī)身聯(lián)接成一整體框架，故機(jī)身承受整個(gè)工作力量。活動(dòng)橫梁與工作缸的活塞聯(lián)接成一整體，以立柱為導(dǎo)向上下運(yùn)動(dòng)，并傳遞工作缸內(nèi)產(chǎn)生之力量，對(duì)磨具進(jìn)行沖壓加工。由于機(jī)身聯(lián)接成一整體框架，故機(jī)身承受整個(gè)工作力量。2.1上橫梁結(jié)構(gòu)2.1.1結(jié)構(gòu)形式上橫梁位于立柱上部，用于安裝工作缸，承受工作缸的反作用力。亦可安裝回程缸及其他輔助裝置。由于主機(jī)規(guī)格是30T，屬于小型沖壓機(jī)，上橫梁不設(shè)計(jì)成上下封閉的廂式結(jié)構(gòu)，直接采用45鋼鋼板結(jié)構(gòu)，便于加工和生產(chǎn)。2.1.2形狀尺寸要求上橫梁通過(guò)立柱聯(lián)接成機(jī)身上半部，并安裝工作油缸。為使其組成的空間合乎要求，以及活塞運(yùn)行平穩(wěn)，因此要求上橫梁安裝油缸孔的軸線與安裝油缸的臺(tái)肩平面應(yīng)垂直，上橫梁與調(diào)節(jié)螺母接觸面與主油缸臺(tái)肩接觸應(yīng)平行，以及立柱穿過(guò)孔的上下平面應(yīng)平行等等。結(jié)合生產(chǎn)情況，具體要求為： 1. 安裝主油缸孔的軸線與油缸臺(tái)肩貼合平面不垂直度允差0.06/1000毫米。 2. 調(diào)節(jié)螺母接觸平面與油缸臺(tái)肩貼合平面的不平行度允差0.05/1000毫米。 3. 鎖緊螺母接觸面與調(diào)節(jié)螺母接觸面（立柱穿過(guò)孔的上平面與下平面）間不平度允差0.16/1000毫米。 4. 油缸鎖緊螺母平面與油缸臺(tái)肩貼合平面間不平行度允差0.12/1000毫米。 5. 與油缸外圓配合公差為H7/f8. 6. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大2-3毫米。2.1.3上橫梁與油缸的聯(lián)接方式 依靠法蘭盤固定油缸，如圖2-2所示.此方法采用聯(lián)接零件來(lái)固定油缸的位置。當(dāng)油缸加壓時(shí)，油缸臺(tái)肩傳遞反作用力于橫梁，法蘭盤不受反作用力的作用，只有當(dāng)油缸回程工作時(shí)，回程力作用于法蘭盤上。故法蘭盤的強(qiáng)度只需滿足回程力要求即可。油缸為柱塞式時(shí)，法蘭盤僅承受部件的重量。2.2滑塊結(jié)構(gòu) 活動(dòng)橫梁的主要作用為：與主油缸活塞桿聯(lián)接傳遞沖壓機(jī)的壓力；通過(guò)導(dǎo)向套沿立柱導(dǎo)向面上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；安裝與固定模具及工具等。因此需要有較好的強(qiáng)度、剛度及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 圖2-2 用法蘭盤固定的結(jié)構(gòu) 2.2.1結(jié)構(gòu)形式 圖2-3 滑塊結(jié)構(gòu)圖 活動(dòng)橫梁選用材料與上橫梁、下橫梁相同，常采用同樣的材料來(lái)制造，以使毛坯的制造工藝相類似、便于制造。 活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除考慮導(dǎo)向精度要求外，還應(yīng)根據(jù)壓制工藝中的承載要求來(lái)決定。 根據(jù)壓制工藝性質(zhì)，導(dǎo)向部分應(yīng)有一定的高度，以保證足夠的精度。一般情況下，導(dǎo)向部分高度不應(yīng)小于活塞行程的二分之一。2.2.2形狀尺寸要求 活動(dòng)橫梁是沖壓機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件，為保證沖壓機(jī)符合精度要求，因此，要求四立柱導(dǎo)向套 孔軸線應(yīng)相互平行，它應(yīng)與聯(lián)接活塞桿孔的中心線平行；上述這些孔軸線都應(yīng)與活動(dòng)橫梁下平面相垂直；與活塞桿接觸平面對(duì)下平面亦可要求平行等。結(jié)合生產(chǎn)情況具體要求為： 1. 聯(lián)接活塞桿孔軸線與四立柱孔軸應(yīng)互相平行，其不平度允差0.10/1000毫米。 2. 活動(dòng)橫梁下平面不平直度，按JB1293-73標(biāo)準(zhǔn)允差為0.05/1000毫米。 3. 聯(lián)接活塞桿孔軸線與四立柱孔軸線對(duì)下平面不垂直度允差0.06-0.10/1000毫米。 4. 下平面對(duì)上平面（與活塞桿貼合平面）不平行度允差0.05/1000毫米。 5. 四立柱孔中心距公差，前后、左右均為0.02毫米。 6. 四立柱孔與導(dǎo)套外圓配合精度為H7/g8，中心孔與活塞桿外圓配合精度為H7/f8。2.3下橫梁結(jié)構(gòu)2.3.1結(jié)構(gòu)形式下橫梁是主機(jī)的安裝基礎(chǔ)。臺(tái)面上固定加熱板，工作中承受機(jī)器本體的重量及全部載荷。下橫梁所選用的材料以及其結(jié)構(gòu)形式與上橫梁相同。圖2-4為下橫梁結(jié)構(gòu)圖，材料選用45鋼。2.3.2形狀尺寸要求 下橫梁是整機(jī)的基礎(chǔ)性零件，是安裝加熱板的基準(zhǔn)。因此，對(duì)工作臺(tái)面的不平度、各部件安裝定位基面均應(yīng)有必要地技術(shù)要求。根據(jù)生產(chǎn)情況，具體要求為: 1. 工作臺(tái)臺(tái)面不平直度，按JB1293-73標(biāo)準(zhǔn)允差0.05/1000毫米。 2. 立柱鎖緊螺母之貼合平面與工作臺(tái)臺(tái)面間不平行度允差小于0.16/1000毫米。3. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大2-3毫米左右。2.4立柱結(jié)構(gòu) 立柱是四柱式?jīng)_壓機(jī)重要的支撐件和受力件，同時(shí)又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。因此，立柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度、光潔度和必要地硬度。圖2-4 下橫梁結(jié)構(gòu)圖2.4.1結(jié)構(gòu)形式立柱與上橫梁、工作臺(tái)的聯(lián)接方式是表明立柱結(jié)構(gòu)的主要特征。在選擇立柱結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到它與上橫梁、工作臺(tái)間應(yīng)可靠預(yù)緊、安裝方便和便于調(diào)整機(jī)器的精度。圖2-5為立柱結(jié)構(gòu)，兩梁都用調(diào)節(jié)螺母支承，用鎖緊螺母上下加以鎖緊。四螺母結(jié)構(gòu)組成零件多。由于調(diào)節(jié)螺母起立柱臺(tái)肩的支撐作用，且可調(diào)整兩梁的支撐距離，對(duì)立柱有關(guān)軸向尺寸要求不嚴(yán)格，緊固較容易。但對(duì)立柱螺紋精度（與立柱軸線的平行度）以及調(diào)整螺母精度（調(diào)節(jié)螺母的螺紋對(duì)于上下橫梁貼合面垂直度）要求較高。機(jī)器精度調(diào)整較麻煩。2.4.2形狀尺寸要求 立柱為沖壓機(jī)的重要零件，是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。結(jié)合生產(chǎn)情況，具體要求為： 1. 立柱導(dǎo)向面軸線不平直度允差0.05/1000毫米。 2. 材料選用45鍛鋼件。毛坯應(yīng)正火處理，消除鍛造過(guò)程的內(nèi)應(yīng)力。 3. 立柱導(dǎo)向表面應(yīng)進(jìn)行熱處理，表面硬度不低于HB235，也可進(jìn)行表面鍍硬鉻處理，鍍層厚度為0.02-0.04毫米。圖2-5 立柱結(jié)構(gòu)圖2.6底座結(jié)構(gòu) 底座安裝于工作臺(tái)下部，與基礎(chǔ)相聯(lián)。底座僅承受機(jī)器的總重量。底座高度由正常壓制制件時(shí)人的操作高度來(lái)定。底座材料。主要考慮到外形的美觀，對(duì)精度無(wú)要求。如圖2-6所示。 圖2-6 底座結(jié)構(gòu)圖第3章 400T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)公稱力:4000kN：最大工作壓力：25MPa；開(kāi)口高度：1400mm ；滑塊最大行程：800mm：工作臺(tái)面有效尺寸（長(zhǎng)X寬）：1200mmX1260mm。 3.2 液壓缸的設(shè)計(jì)3.2.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖1、選取參數(shù)取動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1 ，靜摩擦系數(shù)fj=0.2 ，缸=0.95， V快=100mm/s ， V工=10mm/s，令起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)0.2秒，3.2.2 液壓缸的效率液壓缸的機(jī)械效率3.2.3 液壓缸缸徑的計(jì)算內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸的負(fù)載為推力=463mm 式（3-1）式中 液壓缸實(shí)際使用推力4000（KN）；液壓缸的總效率，一般取=0709；計(jì)算=0.8；液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=25MPa；根據(jù)式（3-1）得到內(nèi)徑：=500mm查缸筒內(nèi)徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為500mm。 表4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm810121620253240506380100125160200250320400500活塞桿外徑：查液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。本設(shè)計(jì)我選擇d/D=0.7，即d=0.55D=0.7500=350mm。根據(jù)活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)取d=360mm.表3-1 活塞桿直徑系列活塞桿直徑系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、3603.2.4活塞寬度的確定由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能?；钊膶挾纫话闳?（0.6-1.0）即=（0.6-1.0）500=（300-500）mm取=350mm 3.2.5 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑的20-30倍。3.2.6缸筒壁厚的計(jì)算在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng)時(shí)，稱為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式為 式（3-2） 式中，缸筒內(nèi)最高壓力；缸筒材料的許用壓力。=, 為材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，當(dāng)時(shí)，一般取。液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：b=600MPa安全系數(shù)n按液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)P243表210，取n=5。則許用應(yīng)力=120MPa當(dāng)時(shí),按式（3-3）計(jì)算 (該設(shè)計(jì)采用45鋼管) 式（3-3）根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取=50此時(shí) =0.1 最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)，所以： =251.5=37.5MP=115滿足要求，就取壁厚為120mm。 3.2.7 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核式中，為活塞桿上的作用力； 為活塞桿材料的許用應(yīng)力，=,n一般取1.40。 （3-4）式中 許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）=63.69mmd取360 mm大于63 mm 滿足要求.B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力不能超過(guò)使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長(zhǎng)徑比且桿件承受壓負(fù)載時(shí)，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行式中，為安全系數(shù)，一般取=24。 a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比時(shí) b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比時(shí)式中，為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見(jiàn)表1；為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；為柔性系數(shù)，其值見(jiàn)表3-2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見(jiàn)表1；為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼?。粸榛钊麠U橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)表3-3。表3-2液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值支承方式支承說(shuō)明末端系數(shù)一端自由一端固定1/4兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表3-3 、的值材料鑄鐵5.61/160080鍛鐵2.51/9000110鋼4.91/500085c.當(dāng)時(shí),缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。此設(shè)計(jì)安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.2.8缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全： 式（3-4）根據(jù)式（3-4）得到：顯然，額定油壓=25MP，滿足條件；B為了避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍： 式（3-5） 式（3-6）先根據(jù)式（3-6）得到：=41.21再將得到結(jié)果帶入（3-5）得到：顯然，滿足條件；C耐壓試驗(yàn)壓力，是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異常現(xiàn)象。各國(guó)規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 當(dāng)額定壓力時(shí)（MPa）D為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力： (MPa） 式（3-7）因?yàn)椴楸硪阎?596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為：因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中: 缸筒內(nèi)徑（）； 缸筒外徑（）； 液壓缸的額定壓力（） 液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（）； 液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（）； 缸筒發(fā)生爆破時(shí)壓力（）； 缸筒材料抗拉強(qiáng)度（）； 缸筒材料的屈服強(qiáng)度（； 缸筒材料的彈性模量（）； 缸筒材料的泊桑系數(shù) 鋼材：=0.3 3.2.9 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑采用H7級(jí)配合，表面粗糙度為0.16，需要進(jìn)行研磨；熱處理：調(diào)制，HB240；缸筒內(nèi)徑的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；剛通直線度不大于0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。3.2.10法蘭設(shè)計(jì)液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見(jiàn)的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： 式（3-8）式中， -法蘭厚度（m）；密封環(huán)內(nèi)經(jīng)（m）；密封環(huán)外徑（m）；系統(tǒng)工作壓力（pa）；=25MPa附加密封力（Pa）；值取其材料屈服點(diǎn)353MPa；螺釘孔分布圓直徑（m）；密封環(huán)平均直徑（m）；法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa）；=/n=353/5=70.6MPa法蘭受力總合力（m） 所以3.2.11 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：圖3-1缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋；2-缸筒螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力:(MPa) 式（3-9）螺紋處的剪應(yīng)力(MPa) 式（3-10）合成應(yīng)力 (MPa) 式（3-11）式中, 液壓缸的最大負(fù)載，=A，單桿時(shí)，雙桿是螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷=1.251.5，變載荷=2.54；液壓缸內(nèi)徑；缸體螺紋外徑；螺紋內(nèi)經(jīng)；螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取=0.12;變載荷取=2.54；材料許用應(yīng)力，,為材料的屈服極限，n為安全系數(shù)，一般取n=1.21.5；Z螺栓個(gè)數(shù)。最大推力為：使用4個(gè)螺栓緊固缸蓋，即：=4螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm系數(shù)選擇：選取=1.3=0.12根據(jù)式（3-9）得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為：根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為：=367.6MPa由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為12.9級(jí)；查表的得：抗拉強(qiáng)度極限=1220MP;屈服極限強(qiáng)度=1100MP；不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應(yīng)力值：=/n=1100/2=550MP證明選用螺栓等級(jí)合適。 3.2.12密封件的選用A.對(duì)密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動(dòng)液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動(dòng)密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對(duì)溫度的適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動(dòng)補(bǔ)償磨損。密封件一般以斷面形狀分類，有O形、Y形、U形、V形和Yx形等。除O形外，其他都屬于唇形密封件。B. O形密封圈的選用液壓缸的靜密封部位主要有活塞內(nèi)孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。C.動(dòng)密封部位密封圈的選用由于O型密封圈用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)存在起動(dòng)阻力大的缺點(diǎn)，所以用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封件一般不用O形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動(dòng)密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾??；钊h(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長(zhǎng)，但密封性能差，內(nèi)泄漏量大，而且工藝復(fù)雜，造價(jià)高。對(duì)內(nèi)泄漏量要求不嚴(yán)而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V形圈的密封效果一般，密封壓力通過(guò)壓圈可以調(diào)節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴(yán)重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。U形圈雖是唇形密封圈，但安裝時(shí)需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于10MPa時(shí)使用，對(duì)壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的密封圈就屬Yx型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設(shè)計(jì)選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無(wú)爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)；c.安裝溝槽簡(jiǎn)單，拆裝簡(jiǎn)便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖3-2 密封方式圖第4章 400T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇4.1油泵的選擇4.1.1 油泵工作壓力的確定 油泵工作壓力為： =P+P 式（4-1）可知工進(jìn)階段液壓缸壓力最大，由于在400T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中,壓力所經(jīng)過(guò)的閥的數(shù)量不多,故壓力損失P不大,參照表1-10選取P=0.5MP。油缸最大工作壓力P可根據(jù)表3-1取為7.1MP于是油缸工作壓力即為： =25+0.5=25.5MPA 所選油泵的額定工作壓力應(yīng)為： =1.25=1.2525.5=31.875MPA 根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用申液SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r)泵，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。4.1.2 油泵流量的確定 油泵流量為： K（Q）=1.1150=165L/min （4-2） 選用的油泵為YYB-BC165/48B雙聯(lián)葉片油泵4.1.3 油泵電機(jī)功率的確定系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油；工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載1。雙聯(lián)油泵：大泵流量43升/分，小泵流量19升/分下面分別計(jì)算所需要的電動(dòng)機(jī)功率P。考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差。因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力為：。而大泵的卸載壓力取。（小泵的總效率=0.565，大泵的總效率=0.3）。雙聯(lián)油泵：大泵流量43升/分，小泵流量19升/分電動(dòng)機(jī)功率為： 綜合所需功率據(jù)此查樣本選用Y160ML-4-B5 15KW異步電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)功率為15KW（躍進(jìn)廠）。4.2 液壓元件的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格1。本例所有閥的額定壓力都為，額定流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，確定為10L/min，25L/min和63L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于表5-1中，過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。表4-1 液壓元件明細(xì)表電動(dòng)機(jī)1Y160ML-4-B5 15KW臺(tái)2躍進(jìn)廠液壓泵1SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r)臺(tái)2申液聯(lián)軸器1臺(tái)2鐘形罩1160ML-B5-SV2010-P4P9P020定制2鐘形罩2Y100L-4-CBE1回油壓力表YN-60 I 1.6MPa徑向普通耐振2上海宜川閥箱壓力表YN-60 I 16MPa徑向普通耐振10上海宜川