Y32-1000T三梁四柱液壓機設(shè)計含開題報告及8張CAD圖.zip
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一、選題依據(jù)
1．論文（設(shè)計）題目
Y32-1000T 四柱壓機設(shè)計
2．研究領(lǐng)域
機械設(shè)計制造及其自動化—機械設(shè)計、液壓傳動
3．論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值
液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，用來傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。液壓機被廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)的多領(lǐng)域，例如在鍛壓領(lǐng)域中，液壓機廣泛應(yīng)用于自由鍛造、模鍛、沖壓、擠壓、剪切、拉拔成型以及超塑性成型等許多工藝中；而在機械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機更被應(yīng)用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金剛石成型、校正壓裝、打包以及橡膠注塑成型等不同的工業(yè)領(lǐng)域。
四柱式液壓機主要分為：上缸式四柱液壓機、下缸式四柱液壓機。液壓機與機械壓力機相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無級調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布局靈活，各執(zhí)行機構(gòu)動作可很方便地達(dá)到所需要的配合關(guān)系等許多優(yōu)點。同時液壓元件具有高度的通用化標(biāo)準(zhǔn)化特點，設(shè)計和制造均較為簡單。所以液壓機在國民經(jīng)濟各部門得到了日益廣泛的應(yīng)用。
四柱式液壓機的特點：三梁四柱結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟適用，液壓控制采用插裝閥集成系統(tǒng)， 減少泄露點，動作可靠，適用壽命長，可實現(xiàn)定壓和定程兩種成形工藝，具有保壓延時功能。由于四柱液壓機結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，應(yīng)用面廣，同時四柱液壓機的設(shè)計遵循一定的步驟，加工企業(yè)在面對不同用戶的需求時只需在原有系列四柱液壓機基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整即可，因此在生產(chǎn)加工領(lǐng)域取得了廣泛發(fā)展。液壓技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了從手動到半自動化、自動化的發(fā)展，從而也推動了機械工業(yè)的向前發(fā)展。在整個機械傳動工程中，液壓傳動技術(shù)扮演了舉足輕重的角色。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢
早在 1662 年，帕斯卡就現(xiàn)了利用液體產(chǎn)生很大力量的可能性，1795 年，英國人
Bramah 取得了第一個手動液壓機的專利 。此外，在英國、法國、德國也先后建造過200~300MN 的各種大型模鍛液壓機。1976 年，在法國投產(chǎn)了在西歐最大的 650MN 模鍛液壓機。
我國液壓起步較晚，只有 50 年的發(fā)展歷史，80 年代以后我國液壓機開始進(jìn)入高速發(fā)展階段。目前，我國已建立自己的液壓機設(shè)計和制造行業(yè)。由于液壓機的液壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機的發(fā)展體現(xiàn)在新的方面。隨著比例伺服技術(shù)展，液壓機的停位精度、速度控制精度越來越高，液壓機趨向高精度發(fā)展。高速化、高效化、低能耗提高了液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本；自動化、智能化、微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。自動化不僅現(xiàn)在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷好人調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，集成的液壓系統(tǒng)減少了管路鏈接，有效的防治了泄露和污染，標(biāo)準(zhǔn)
化的元件為機器維修帶來了方便。
在國際上來看，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機型無較大差距，主要差別在加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防治沖擊和震動方面，有比較明顯的改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化原件以及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以得到專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計的周期也特別短。
二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容
1.重點解決的問題
（1）液壓機的主機結(jié)構(gòu)設(shè)計，
（2）液壓機的液壓系統(tǒng)設(shè)計，主要包括：液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算、液壓元件的選擇、液壓系統(tǒng)性能驗算。
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）
( 1 ) 查閱資料，了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢；
（2）設(shè)計總體方案；
（3）根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計液壓控制系統(tǒng)，確定各個液壓元件的型號尺寸和液壓油
（4）根據(jù)擬定方案，進(jìn)行液壓缸各部分的計算和校核，
3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果
通過學(xué)習(xí)及查閱有關(guān)資料掌握四柱液壓機的工作原理以及其機構(gòu)的設(shè)計, 了解現(xiàn)在四柱液壓機的發(fā)展趨勢、相關(guān)技術(shù)的對比及市場前景。通過自主設(shè)計并選擇最合理的方案設(shè)計能夠得到以下結(jié)果：
(1)四柱液壓機工作原理及總體方案設(shè)計；
(2)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（裝配圖、零件圖）
(3)設(shè)計說明書；
(4)與四柱液壓機相關(guān)的一篇外文翻譯（2000 字以上）。
三、論文（設(shè)計）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）；
技術(shù)參數(shù)：液體最大壓力為 24-28MPa。運行速度：空載上行:78-82mm/s，工作;8-10 mm/s，回程：45-50mm/s?；瑝K最大行程：880-900mm。
技術(shù)路線
a.查閱資料，了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢；
b.制定四柱液壓機總體方案設(shè)計；
c.對四柱液壓機方案的具體部分進(jìn)行理論計算；
d.進(jìn)行四柱液壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計;
e.利用計算機輔助設(shè)計對方案進(jìn)行校核。
2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃
第一周至第二周：審題、查找資料、寫出文獻(xiàn)綜述。第三周：開題報告。
第四周至第五周：完成系統(tǒng)的方案設(shè)計。
第六周：完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行運動參數(shù)設(shè)計計算。
第七周至第十周：對 Y32-1000T 四柱壓機設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)、完善。第十一周至第十二周：完成所有的裝配圖和零件圖。
第十三周：總體完善，達(dá)到設(shè)計要求，完善畢業(yè)設(shè)計說明書。第十四周：制作 PPT，打印相關(guān)文件，準(zhǔn)備答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述或報告一、引言
液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，用來傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。液壓機被廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)的許多領(lǐng)域，例如在鍛壓（塑性加工）領(lǐng)域中，液壓機被廣泛應(yīng)用于自由鍛造、模鍛、沖壓（板料成形）、擠壓、剪切、拉拔成形及超塑性成形等許多工藝中；而在機械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機被應(yīng)用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金剛石成形、校正壓裝、打包、壓磚、橡膠注塑成形、海綿鈦加工、人造板熱壓，乃至炸藥模壓等十分廣泛的不同工業(yè)領(lǐng)域。
二、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀
國內(nèi)液壓機的研究成果
在我國，液壓起步較晚，液壓行業(yè)的發(fā)展只有 50 年左右。
文獻(xiàn)【1】對四柱液壓機的設(shè)計進(jìn)行了分析綜述。液壓機作為是一種重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備,其主機結(jié)構(gòu)是液壓機結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵,因為主機結(jié)構(gòu)往往決定性的影響其制造成本、技術(shù)性能和使用壽命等,所以目前針對液壓機結(jié)構(gòu)設(shè)計分析方法主要是對主機機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析?，F(xiàn)在對主機機架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析方法由最初材料力學(xué)方法
(許用應(yīng)力法)、發(fā)展為有限元分析法、模塊化和可適應(yīng)設(shè)計以及還在研究中極限狀態(tài)分析方法。材料力學(xué)分析法：1)以平面框架簡化代替對稱的空間框架。
2)立柱與上、下橫梁為剛性連接。
3)以集中力或均勾力代表工作紅對上橫梁或其他結(jié)構(gòu)的傳遞力。
4)橫梁可以等簡化慣性矩的梁。設(shè)計者通常根據(jù)原始設(shè)計要求,參考同類型結(jié)構(gòu)的技術(shù)資料以及個人的經(jīng)驗,適當(dāng)改變某些設(shè)計參數(shù)或需要時制造一定比例的樣機模型試驗。不斷反復(fù)分析計算結(jié)果或樣機模型實驗試驗數(shù)據(jù)資料以后,直到獲得需要的設(shè)計為止。
有限元分析法：有限元分析作為求解數(shù)理方程的一種近似數(shù)值方法,利用計算機數(shù)學(xué)技術(shù),可以計算節(jié)點的多元線性代數(shù)方程,從而給出構(gòu)件節(jié)點內(nèi)部的應(yīng)力及變形。侯曉望對某型沖壓液壓機主要結(jié)構(gòu)靜態(tài)有限元分析以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,改進(jìn)結(jié)構(gòu)布局、改善應(yīng)力分布以及降低了液壓機機架的整體重量。吳生富綜合運用有限元分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和實驗測試等多種手段系統(tǒng)研究某大型液壓機本體結(jié)構(gòu)。首次考慮對大型液壓機進(jìn)行全預(yù)緊的有限元分析以及下梁整體性優(yōu)化,分析了活動橫梁與立柱間接觸影響,最后制造了樣機模型驗證并分析的合理性。
模塊化設(shè)計、可適應(yīng)設(shè)計: 模塊化設(shè)計、可適應(yīng)設(shè)計都是近些年興起的設(shè)計方法。前者主要是指把產(chǎn)品在一定的范圍內(nèi)合理劃分創(chuàng)建一系列功能模塊的設(shè)計方法;后者是強調(diào)產(chǎn)品幵始設(shè)計時就應(yīng)該考慮其衍生、擴展、提升等適應(yīng)能力。徐燕申為克服液壓機傳統(tǒng)設(shè)計周期較長的局限,應(yīng)用以 CAD、CAE 技術(shù)為中心廣義模塊化設(shè)計思想,較好的改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足,改善了液壓機設(shè)計的經(jīng)濟性、可靠性等。鐘偉弘根據(jù)液壓機框架結(jié)構(gòu)的特點,結(jié)合液壓機實例和產(chǎn)品快速設(shè)計中柔性模塊、虛擬柔性模塊技術(shù), 建立編碼系統(tǒng)的液壓機產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)液壓機設(shè)計制造模塊化的管理。徐銘章針對
液壓機可適應(yīng)平臺設(shè)計,研究液壓機產(chǎn)品族優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。提出了整體框架式液壓機柔性模塊的結(jié)構(gòu)構(gòu)型模式,基于CAD/CAE 的液壓機可適應(yīng)設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng),為探討了整機拼裝結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個新方向。耿文軒針對某重型液壓機的特點,以活動橫梁為例,研究了液壓機參數(shù)化產(chǎn)品平臺的建立流程,確定了主要結(jié)構(gòu)部件的參數(shù),建立可適應(yīng)產(chǎn)品模塊庫。陳黎卿等提出對某型汽車分動器適應(yīng)性重構(gòu)分析。結(jié)合某三維繪圖軟件,開發(fā)汽車分動器可適應(yīng)性的設(shè)計系統(tǒng),提高產(chǎn)品的設(shè)計工作效率和經(jīng)濟性。
極限狀態(tài)分析法：自前蘇聯(lián)科學(xué)家在 20 世紀(jì)初提出了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)破損前塑性性能。針對傳統(tǒng)的許用應(yīng)力法的局限性以及對材料、載荷的研究,新的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在不斷探索中。之后,科學(xué)家又根據(jù)載荷、材料、結(jié)構(gòu)及工況等具體情況,綜合破壞階段和許用應(yīng)力法的研究,提出按極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計法。到了 20 世紀(jì)中后期,以數(shù)理統(tǒng)計概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法,是國際在工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的發(fā)展方向。目前極限狀態(tài)設(shè)計法有半概率法、近似概率法以及全概率法等大致三個分析方法。其中由于近似概率法對結(jié)構(gòu)的計算方便,在實際工程設(shè)計中較為被工程技術(shù)人員運用。極限狀態(tài)設(shè)計法在水利橋梁、起重機金屬結(jié)構(gòu)以及其他機構(gòu)零部件的設(shè)計中廣泛應(yīng)用,是被廣大工程設(shè)計所認(rèn)可一種優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析方法。郭云智運用極限狀態(tài)法計算某型起重機結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性,證明其分的結(jié)果優(yōu)于以前的設(shè)計方法。建立大型框式液壓機上橫梁強度、剛度極限狀態(tài)數(shù)學(xué)函數(shù)方程,計算分析強度、剛度的可靠度以及偏心距與強度、剛度關(guān)系。確定了回轉(zhuǎn)支承構(gòu)件應(yīng)力、強度的影響因素以及分布類型,建立了回轉(zhuǎn)支承裝置的極限狀態(tài)方程,計算了回轉(zhuǎn)支承構(gòu)件的可靠度。滕媛媛和張青分別建立重機金屬結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程,以載荷類別、材料性能、構(gòu)件幾何等為概率統(tǒng)計量并給出了實用設(shè)計公式。建立機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上探討關(guān)于 PSO、GA 的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性研究方法,說明了 6δ 優(yōu)化的優(yōu)越性。
文獻(xiàn)[4]對四柱液壓機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。三梁四柱預(yù)緊力組合式是最常用的一種， 本文則針對三梁四柱式結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。上橫梁、下橫梁以及四根立柱構(gòu)成一 個封閉框架，活動橫梁兩側(cè)各安放一個回程缸，回程時兩個回程缸工共同工作，拉 動活動橫梁回程。液壓機采用拉桿和立柱組合式，活動橫梁由方柱導(dǎo)向而上下運動， 方柱在預(yù)緊狀態(tài)下受壓應(yīng)力作用，拉桿上下兩端各有螺母產(chǎn)生的預(yù)緊力將上橫梁、 方柱和下橫梁預(yù)緊在一起。液壓機采用三個工作缸結(jié)構(gòu)設(shè)計，中間為主缸，兩側(cè)各 為側(cè)缸，單獨主缸工作時產(chǎn)生一級壓力，兩個側(cè)缸同時工作時產(chǎn)生二級壓力，三個 缸同時工作時產(chǎn)生三級壓力。液壓機整體結(jié)構(gòu)如圖所示。
圖 1 液壓機總體結(jié)構(gòu)圖
文獻(xiàn)[2][3][7]是對四柱液壓機主機進(jìn)行分析設(shè)計。液壓缸設(shè)計四柱式液壓機包括主液壓缸和頂出液壓缸，采用活塞式結(jié)構(gòu)。主液壓缸缸體依靠缸口臺肩及大鎖緊螺母緊固于上橫梁內(nèi)，活塞下端用鎖緊螺母與活動橫梁相連接，活塞頭部起導(dǎo)向作用，采用鑄鐵材料，活塞頭部外圓處有密封環(huán)，內(nèi)圓裝有 “O”形圈，使液壓缸內(nèi)形成上下兩腔，缸 口部分同樣裝有密封 環(huán)及“O”形密封圈，借助法蘭鎖緊，保證下腔密封。頂出缸裝于工作臺中心孔內(nèi)，用鎖緊螺母加以固定，結(jié)構(gòu)與主缸相同。
立柱的設(shè)計 從圖 1 液壓機本體結(jié)構(gòu)可以看出：立柱的受力情況是由液壓機結(jié)構(gòu)、工藝過程的受力和預(yù)緊狀態(tài)下的受力狀態(tài)決定的。因此，應(yīng)仔細(xì)分析以上各因素的影響，選擇合適的計算方法。一般有下面幾種情況：
第一，立柱頂緊狀態(tài)下的受力分析和強度計算。第二，中心裁荷下立柱的受力分析和強度計算。
第三，偏心負(fù)荷狀態(tài)下，對活塞式油缸、立柱和導(dǎo)套間隙均等狀態(tài)下，立柱的受力分析和強度計算。
第四，偏心負(fù)荷狀態(tài)下，對活塞式油缸、立柱和導(dǎo)向間隙不等，因此，僅
一側(cè)立往承受偏心負(fù)荷產(chǎn)生的水平力時，立柱的受力分析和強度計算。
Y32-100 四柱液壓機上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析
上橫梁安裝工作油缸，液壓機加壓工作時，從圖 2 中可以看出，該液壓機上
橫梁為一種典型的箱型結(jié)構(gòu)。它是由一塊頂板 1003/1、一塊底板 1003/9、各兩塊側(cè)板 1003/5 和 1003/6、各四個彎板 1003/7 以及筋板 1003/4 等等組成。上橫梁頂、底板間沿徑向分布有四個支撐筋板，以提高其強度和剛度。上橫梁中 箱體中間焊接一個方形圍板，和四塊“米”字筋板一起承受油缸工作時載荷。 在上橫梁四個角上有四個直徑φ80mm 的立柱孔，用于左右和前后方向的定位立柱，每個立柱孔的上下兩個端面分別安裝有螺母，用于對上橫梁進(jìn)行垂直方向 的定位。由于在上橫梁的四個角安裝了立柱，為提高橫梁的強度和便于裝配螺 母，所以設(shè)計了彎板結(jié)構(gòu)，在上橫梁四個角和兩邊的側(cè)板一起形成了四個中空 的柱體。橫梁的立柱中心距和安裝液壓缸的圓筒中心孔精度要求較高，提出了 相應(yīng)的公差要求，需在制造中重點保證。
圖 2 Y32-100 液壓機上橫梁結(jié)構(gòu)圖
文獻(xiàn)[11][12][13][15]是對四柱液壓機的液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計.液壓缸通過液壓 控制系統(tǒng)，使活塞桿縮回或伸出，帶動鋼絲繩通過定滑輪和動滑輪使平臺上升或下降， 成升降工作。導(dǎo)向輪和安全制動裝置的導(dǎo)向部分通過立柱進(jìn)行導(dǎo)向，以防止平臺在上升或下降時發(fā)生傾斜。平臺下降到地面時，落到緩沖裝置上，減緩沖擊。它的制動裝置是安全防下滑機構(gòu)，保證在停電、鋼絲繩突然斷裂等意外情況下，平臺固鎖在 4 根
立柱上，在排除故障后，啟動液壓系統(tǒng)平臺才可正常工作。
圖 3 四柱液壓升降機液壓控制系統(tǒng)原理圖
國外液壓機的研究成果
1795 年英國工程家布拉默根據(jù)帕斯卡原理制成了世界上第一個可以使用的水壓機，隨后歐美等國在液壓機的研發(fā)上加大了資金投入，研發(fā)制造了一些噸位較大的液壓機。20 世紀(jì)初，伴隨著工業(yè)和科技的發(fā)展，液壓機的壓制噸位慢慢提高，其應(yīng)用場合也變得十分廣泛，至二戰(zhàn)結(jié)束已經(jīng)出現(xiàn) 150MN 和 300MN 的大型液壓機。為了推動航空工業(yè)的發(fā)展，美國在 1955 年前后，研制出了兩臺 315MN 和 450MN 大噸位壓機。在 1955 年至 1960 年期間前蘇聯(lián)也研制出了幾臺大噸位水壓機，其噸位最高為
700MN。另外，在當(dāng)時的歐洲各工業(yè)強國中也先后研制出了 3 萬噸左右的液壓機。法國在 2001 年對購買前蘇聯(lián) 650MN 液壓機的操作系統(tǒng)進(jìn)行了升級，采用油控水技術(shù)提高了系統(tǒng)控制精度和自動化水平。并且 2007 年法國成功制造了 40000 噸梁柱模鍛
液壓機，成為發(fā)達(dá)國家中最新投產(chǎn)的 40000 噸級以上的液壓機。三、發(fā)展趨勢
同類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢
1）專門化，設(shè)計軟件能針對某一類型機床形成專門的設(shè)計系統(tǒng)，比如三梁四柱式液壓機 CAD 系統(tǒng)，C 型框架液壓機設(shè)計系統(tǒng)等。該設(shè)計系統(tǒng)基本能涵蓋此類型機床主要結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)和要求。
2）智能化，該設(shè)計軟件能自動生成三維實體圖形，自動裝配，生成二維圖形和自動進(jìn)行有限元計算等功能，設(shè)計人員主要工作是在界面輸入相關(guān)參數(shù)，對最終結(jié)果進(jìn)行判定，對有關(guān)設(shè)計系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。大大減輕了設(shè)計人員的工作時間，使其主要精力放在更加關(guān)鍵的設(shè)備性能設(shè)計、液壓系統(tǒng)設(shè)計等方面。
3）開放性，該設(shè)計系統(tǒng)具有一定的擴展功能，能拓展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征庫和
結(jié)構(gòu)知識庫，比如加強筋形式的選擇問題，可以選米字筋或矩形筋，這為設(shè)計人員提供了開發(fā)新型液壓機提供了方便。
國際上的發(fā)展動態(tài)：
1) 高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。
2) 機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善。
3) 自動化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化
提供了充分的條件。自動化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。
4) 液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機器的維修帶來方便。
四、存在問題
在機械加工中，液壓機的多缸同步運動控制技術(shù)得到了極大的發(fā)展和提高。但是由于一些新的同步控制要求和液壓同步控制系統(tǒng)自身所具有的限制因素的影響，使得多個液壓缸同步控制技術(shù)的研究進(jìn)展受到一定的阻礙。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 液壓同步系統(tǒng)的缺陷。液壓同步系統(tǒng)有許多限制因素，諸如液壓系統(tǒng)油液的可壓縮性、系統(tǒng)摩擦的非線性、控制閥流量的非線性及系統(tǒng)的泄露等。所有的這些因素都不利于同步控制系統(tǒng)的研究，極大的影響了同步系統(tǒng)的精度。
(2) 油源壓力波動。液壓機在工作時油源的壓力波動將導(dǎo)致系統(tǒng)中液壓閥各項性能的變化，從而對系統(tǒng)的動態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能產(chǎn)生影響，最終影響液壓機加工產(chǎn)品的質(zhì)量。
(3) 控制算法的局限性?，F(xiàn)在一些新穎的控制算法，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法、自適應(yīng)模糊控制算法、蟻群算法、粒子群算法、積分滑模變結(jié)構(gòu)控制算法等，由于這算法都存在一定的局限性，在液壓機同步控制系統(tǒng)中的應(yīng)用都受到很大限制。
指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱）
審
核
意 教研室主任意見
見
簽字： 年 月 日
簽字： 年 月 日
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見
簽字： 年 月 日公章：
Y32-1000T三梁四柱液壓機設(shè)計
摘 要
液壓機是一種以液體介質(zhì)傳遞能量來實現(xiàn)各種加工工藝的機器。本次設(shè)計的液壓機是四柱式萬能液壓機，其主機結(jié)構(gòu)主要包括液壓缸，上橫梁，活動橫梁（滑塊），四個立柱，工作臺（下橫梁）和頂出缸等。通過查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，對液壓機整體進(jìn)行充分了解，更好的進(jìn)行方案的分析與選擇。
本次設(shè)計首先對液壓機的主機結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)方案進(jìn)行了分析，然后對液壓機的主機結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計計算與校；采用“三梁四柱”式主機結(jié)構(gòu)。
在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，首先對其進(jìn)行了負(fù)載分析，接下來對液壓機的主缸和頂出缸的設(shè)計進(jìn)行了大量闡述，從而繪制出液壓系統(tǒng)原理圖。又對液壓泵、油管、電動機等進(jìn)行了設(shè)計與選擇，最后得到對泵站的布置安裝。
通過本次設(shè)計對液壓機進(jìn)行更深一步的了解，感受機械在生活中帶給我們的便利，為促進(jìn)其發(fā)展做出更大的努力。
關(guān)鍵詞：四柱液壓機；液壓系統(tǒng)；液壓缸
I
ABSTRACT
Pressure processing, the hydraulic machine is one of the important configuration, which widely used in various sectors of the national economy. The design of the poster is Y32-1000T hydraulic machine. The hydraulic machine is a four-column universal hydraulic press, it is a typical structure of the most common form, which includes a hydraulic cylinder, the beam, the moving beam, four columns, table and air cylinder.
This design firstly analyzes and selects the scheme of hydraulic press, and then carries on the detailed design calculation and the checking to the main machine structure of the hydraulic press, that is to say, the upper crossbeam, the movable crossbeam and the worktable are run through together in the direction of the column.
In the design of the hydraulic system, following a certain design step, the load analysis is carried out first, then the design of the main cylinder and the ejector cylinder of the hydraulic press is expounded, and the principle diagram of the hydraulic system is drawn, and the hydraulic pump, the oil pipe, the motor and so on are designed and selected, and the layout and installation of the pump station are finally obtained.
Reasonable choice of the host structure for the machine manufacture craft, use requirements and other technical and economic has great significance. The design of the machine is made up of mainframe and control system of two parts, through the piping and electrical system device linked to form a complete one.
Key Words： four-column hydraulic press; The hydraulic system; The hydraulic cylinder
II
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
1 緒論 6
1.1 概述 6
1.2 研究概況 6
2 液壓機總體方案分析 7
2.1 液壓機工作原理分析 7
2.2 液壓機工作循環(huán) 7
2.3 主要技術(shù)規(guī)格的確定 8
2.4 液壓機各部分方案設(shè)計 9
3 液壓機主機結(jié)構(gòu)計算與校核 10
3.1 主機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
3.2 上橫梁的設(shè)計與校核 10
3.3 活動橫梁的設(shè)計 14
3.4 工作臺的設(shè)計與校核 14
3.5 立柱組件的設(shè)計與校核 16
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 18
4.1 負(fù)載分析 18
4.2 主缸的設(shè)計與計算 19
4.3 頂出缸的設(shè)計與計算 25
4.4 液壓系統(tǒng)流量計算 26
4.5 擬定液壓原理圖 26
4.6 泵的選擇與計算 28
4.7 設(shè)計計算油管 29
4.8 電動機的選擇 30
4.9 油箱的設(shè)計與計算 30
4.10 布置液壓泵站 31
5 結(jié) 論 32
參 考 文 獻(xiàn) 33
附錄A 34
附錄B：外文翻譯 35
附錄C：外文原文 38
致 謝 43
II
Y32-1000T四柱壓機設(shè)計
1 緒論
1.1 概述
液壓機是一種以液體為介質(zhì)傳遞能量來實現(xiàn)各種工藝的機器[1]。液壓機在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如鍛造液壓機，模鍛液壓機、沖壓液壓機、萬能液壓機等。它們具有許多優(yōu)點：可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓；振動小、易于實現(xiàn)計算機控制及自動控制等。
四柱式液壓機通常采用三梁四柱式結(jié)構(gòu)，具有實惠，可用性強等優(yōu)點，泄露點可大大減少，同時動作可靠性增強，延長其工作壽命，定壓和定程兩種成形工藝可以得到較好的實現(xiàn)，同時保壓延時功能得到提高。
1.2 研究概況
在生產(chǎn)能力及市場方面，國內(nèi)液壓機的產(chǎn)量每年都有很大的增長率。國內(nèi)液壓機從產(chǎn)值和銷售收入上和國外發(fā)達(dá)國家比較，還不具有優(yōu)勢，但從生產(chǎn)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際上，我國的液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。國內(nèi)進(jìn)口的液壓機多為一些專用液壓機，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少；在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機單機的技術(shù)水平達(dá)到了國際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)或與國內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。但在一些技術(shù)含量較高的液壓機中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進(jìn)口。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機主要集中在小噸位上，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機。在質(zhì)量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。由于國內(nèi)液壓機的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)和吸收的，國內(nèi)生產(chǎn)的液壓機在剛度和強度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。
我國液壓機的液壓系統(tǒng)故障較多，亟需解決漏油問題，同時要時刻關(guān)注關(guān)鍵件的加工質(zhì)量。
1.3 研究內(nèi)容和意義
本設(shè)計的重點是液壓機的主機結(jié)構(gòu)設(shè)計以及液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計兩方面。在軸類零件的校正零部件的壓裝；粉末制品的壓制等多個領(lǐng)域均可以使用液壓機，以達(dá)到工作方便可靠的目的。
2 液壓機總體方案分析
2.1 液壓機工作原理分析
液壓機的工作原理如圖2.1所示。
圖2.1 工作原理示意圖
由管道連接起兩個布滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔，作用在小活塞1上的力為時，則液體上的壓強為，為活塞1的工作面積\。在密閉的容器中，各個方向的液體壓力都是相同的，則壓力將作用在容腔的每一點，則方向相反的作用力會作用在大活塞2上，工件3變形因此會變形，且，是大活塞2的工作面積\。因為比大，則也比大，所以力就被放大了。
2.2 液壓機工作循環(huán)
主缸工作循環(huán)圖如圖2.2（a）所示；
頂出缸工作循環(huán)圖如圖2.2（b）所示；
圖2.2 四柱液壓機工作循環(huán)圖
2.3 主要技術(shù)規(guī)格的確定
表2.1 主要技術(shù)規(guī)格
序號
項目
規(guī)格
1
公稱壓力
2
最大工作壓力
3
回程力
4
頂出力
5
活動橫梁行程
6
頂出活塞最大行程
7
活動橫梁下平面距工作臺面最大距離H
8
工作臺有效尺寸（前后x左右）
9
活動橫梁行程速度
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
10
頂出缸行程速度
頂出
快退
11
總功率
2.4 液壓機各部分方案設(shè)計
1.液壓系統(tǒng)：
液壓油路：開式；
供油方式：變量泵：
液壓控制元件：插裝閥，溢流閥，調(diào)壓閥緩沖閥，方向閥；
其他裝置：補油和卸油
2.主機形式：
結(jié)構(gòu)：“三梁四柱”；
執(zhí)行元件：主缸和頂出缸。
3 液壓機主機結(jié)構(gòu)計算與校核
3.1 主機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
主機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖3.1。
圖3.1 液壓機主機結(jié)構(gòu)簡圖
1-補油油箱，2-上橫梁，3-主缸，4-活動橫梁，5-立柱，6-工作臺， 7-地基，8-頂出缸
3.2 上橫梁的設(shè)計與校核
3.2.1 上橫梁結(jié)構(gòu)形式
上橫梁結(jié)構(gòu)如圖3.2所示
圖3.2上橫梁
上橫梁安裝在立柱上部，上橫梁上可安裝主缸。
本液壓機設(shè)計的上橫梁形式采用鑄造。
3.2.2 尺寸計算
45號鋼，毛胚選用鍛鋼并對其表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
理論設(shè)計：
初步確定1410mm、1060mm、700mm為上橫梁的長寬高尺寸，矩形截面。
在主截面所受彎矩計算公式如下：
（3.1）
式中：P---公稱壓力，P=10000KN,
B- --立柱中心距，B=140cm。
代入數(shù)據(jù)可得：，則
在載荷作用下上橫梁的剪力彎矩圖如3.3
在負(fù)載的作用下受力圖如圖3.4所示：
3.2.3 強度計算
需對1-1截面進(jìn)行強度校核來確保其安全工作。
計算公式如下（3.2）：
（3.2）
圖3.3 剪力彎矩圖
圖3.4 受力圖
W計算公式為：
（3.3）
代入數(shù)據(jù)得：
為材料許用應(yīng)力，
，所以該橫梁可安全工作。
3.2.4 剛度計算
計算公式如下：
（3.4）
（3.5）
得：
=0.056cm
=0.0087cm
上橫梁在公稱壓力下的總變形量為：
0.056+0.0987=0.1547cm
3.3 活動橫梁的設(shè)計
3.3.1 活動橫梁的結(jié)構(gòu)
與主缸活塞桿連接，沿立柱導(dǎo)向面做上下往復(fù)運動。
3.2.2 活動橫梁的尺寸設(shè)計
初步確定1410mm、1060mm、450mm為橫梁的長寬高尺寸。
由于活動橫梁與上橫梁的結(jié)構(gòu)類似，受力情況相同，根據(jù)四柱式液壓機的設(shè)計經(jīng)驗，此處設(shè)計的尺寸可滿足其安全工作，故再重復(fù)校核。
3.4 工作臺的設(shè)計與校核
3.4.1 工作臺的設(shè)計
為了在進(jìn)行工藝加工時，可以對模具進(jìn)行較好的固定，通常在工作臺面上設(shè)有T型槽。工作臺材料選用HT20-40。
圖3.5 工作臺T型槽
3.4.2 工作臺的尺寸計算
工作臺中心有一個直徑為32cm的中心孔。由下式計算可得：
（3.6）
，
得：
按照圓的直徑計算，則可得墊板直徑，取墊板寬帶b=42cm。
在主截面上的彎矩：
（3.7）
得：
3.4.3 強度計算
主截面尺寸如下：
受拉截面上：
由于，滿足要求。
3.4.4 剛度計算
計算彎曲和剪切變形量：
= （3.8）
= （3.9）
得：
總變形量為：
0.105cm
允許彎曲變形量為：
故符合剛度要求。
3.5 立柱組件的設(shè)計與校核
3.5.1 立柱設(shè)計
立柱與橫梁的連接方式選用臺肩式：特點是剛性好，可有效防止立柱與橫梁之間的水平移動。
3.5.2 立柱的尺寸設(shè)計
材料選擇：45號鋼。
由液壓機的最大負(fù)載為10000KN，可知作用在每根立柱的負(fù)載為2500kn。立柱安全直徑D如下：
（3.10）
代入數(shù)據(jù)，得：
圓整后取D=150mm，對其適當(dāng)加大，取。
3.5.3 立柱的強度校核
（1） 中心載荷時的應(yīng)力計算公式如下：
（3.11）
式中：F=10000KN,
e=10cm(允許偏心距)
n=4（立柱的根數(shù)）
代入數(shù)據(jù)，得：=27.75MPa
（2） 偏心載荷靜載荷合成應(yīng)力
將立柱作為插入端的懸臂梁，，應(yīng)力計算公式如下：
（3.12）
代入公式，得=27.75+92.625=120.375MPa<150MPa，安全。
3.5.4 立柱螺母及預(yù)緊
立柱螺母外徑約為螺紋直徑的倍，內(nèi)螺母約為螺紋直徑的倍。
3.5.5 立柱螺母的強度校核
計算作用在每一圈螺紋上的力：
（3.13）
得，=10088kN
計算剪切應(yīng)力：
（3.14）
其中取，
得：=534MPa
計算擠壓應(yīng)力計算：
（3.15）
（3.16）
其中：
得，
許用應(yīng)力選擇：，，，均安全。
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
4.1 負(fù)載分析
液壓缸受力簡圖如下所示：
圖4.1 液壓缸受力簡圖
（1）導(dǎo)軌摩擦載荷
本設(shè)計選用平導(dǎo)軌：
（4.1）
圖4.2 平導(dǎo)軌
（2）慣性力
慣性力指運動部件在啟動或制動過程中的慣性力[21]，其計算公式如下：
（4.2）
式中：m=40kg,
=0.8m/s
=0.5s
（3）液壓缸各個主要工作階段的總機械負(fù)載荷可按下列各式計算：
啟動加速時：
（4.3）
穩(wěn)態(tài)運動時：
（4.4）
減速制動時：
（4.5）
式中：，取=0.9
代入數(shù)據(jù)得：
4.2 主缸的設(shè)計與計算
4.2.1 定活塞桿直徑
活塞桿的直徑公式：
（4.6）
式中：——45號鋼的許用應(yīng)力。
活塞桿直徑查表圓整。
==212.7mm
圓整后,取桿徑d=220mm.
圖4.3 液壓缸受力簡圖
表4.1 缸內(nèi)徑d系列
36cm
40cm
45cm
50cm
56cm
63cm
70cm
80cm
90cm
110cm
125cm
140cm
160cm
180cm
200cm
220cm
250cm
280cm
320cm
360cm
4.2.2 根據(jù)速比定出缸筒直徑D
按表4.2選取速比。
表4.2 速比的推薦值
1.15
1.25
1.33
1.46
1.61
2
缸內(nèi)徑公式：
（4.7）
取=2， =311（mm）
計算出的D值按表4.3 圓整
表4.3 缸內(nèi)徑D系列
80mm
100mm
125mm
160mm
200mm
250mm
320mm
400mm
450mm
500mm
取缸的內(nèi)徑D=320mm。
4.2.3 主缸內(nèi)部尺寸設(shè)計
（1）缸筒壁厚
計算壁厚按薄壁筒[6]
（4.8）
式中：;
;
——實驗壓力，是最大工作壓力的1.25倍[13]。
本設(shè)計中：=100~110，去取=110，=1.25P=
圓整后，取
（2） 缸體外徑的計算
缸體材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)到241~285HBS
缸體外徑公式：
（4.9）
式中:D=320mm
代入數(shù)據(jù)得
（3） 缸底厚度
平底缸底，計算公式：
（4.10）
圖4.4 缸體外徑簡圖
代入數(shù)據(jù)得：
取
（4） 缸蓋厚度
計算公式如下：
（4.11）
式中：t---缸蓋厚度（mm）
---缸蓋止口直徑（mm）
得：,取缸蓋厚度
4.2.4 計算主缸最小導(dǎo)向長度
最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足：
（4.12）
本設(shè)計中，L=900mm=0.9m;
D=320mm=0.32m.
代入數(shù)據(jù)得：H=0.1645m=164.5mm
計算隔套的長度C，即
（4.13）
代入數(shù)據(jù)得：C=2mm
圖4.5 最小導(dǎo)向長度示意圖
4.2.5 主缸活塞計算
材料:45鋼
取其寬度系數(shù)取0.8，則其寬度為
取
4.2.6 主缸長度計算
（4.14）
式中：D--缸體內(nèi)徑
由于L=900mm,B=260mm,t=120mm,取主缸的長度=1400mm.
4.3.6 計算缸體的強度
（1） 缸體中斷
選用45號鋼，應(yīng)用第四強度理論[6]。
（4.15）
式中D=320mm，，P=20,代入數(shù)據(jù)得，安全。
（2）支承臺肩
計算擠壓壓力：
（4.16）
--缸體上螺紋外徑，=50mm
S-支承臺肩倒角或圓角半徑，取
得，滿足要求。
（3）缸底強度
圓形平板：
（4.17）
，=0.725
得：<，滿足要求。
（4）缸口部分零件
①缸口導(dǎo)套及法蘭盤上的力：
（4.18）
式中：=320mm d=220mm
代入數(shù)據(jù)，得：=kN
②螺栓計算
選擇45號鋼，。由公式（4.19）計算螺栓拉應(yīng)力：
（4.19）
，
得：，滿足要求。
③缸口導(dǎo)套擠壓
選用45鋼，計算擠壓應(yīng)力：
=100MPa （4.20）
得：<,滿足要求
4.3 頂出缸的設(shè)計與計算
4.3.1 定活塞桿直徑
根據(jù)公式（4.6）
計算出的活桿直徑查4.1圓整。
代入數(shù)據(jù)得：d=73.6mm
圓整后,取桿徑d=80mm.
4.3.2 根據(jù)速比定出缸筒直徑D
按表4.2選取速比。
根據(jù)缸內(nèi)徑公式（4.7）：
取=2， =113.1（mm）
計算出的D值按表4.3 圓整
圓整后取缸的內(nèi)徑D=125mm。
4.3.3 頂出缸尺寸設(shè)計
（1） 材料選擇
材料：45鋼，
最大工作壓力：12.5MPa，。
（2）缸筒壁厚
可按公式（4.8）計算缸壁厚度
本設(shè)計中：=100~110，去取=110，=1.25P=
圓整后，取
（2） 缸蓋厚度
材料：35鋼，計算公式（4.11）：
代入數(shù)據(jù)得：
選取缸蓋厚度
4.3.4 頂出缸最小導(dǎo)向長度
對于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足公式（4.12）：
本設(shè)計中，L=400mm=0.4m;
D=125mm=0.125m.
代入數(shù)據(jù)得：H=0.0825m=82.5mm
4.3.5 頂出缸活塞計算
主缸活塞材料選用HT200.
活塞寬度系數(shù)取0.8，則活塞寬度為
取B=100mm.選用O形密封圈進(jìn)行密封。
4.3.6 頂出缸長度計算
由式（4.14）
4.4 液壓系統(tǒng)流量計算
4.4.1 主缸流量計算
流量計算公式：
（4.21）
快進(jìn)時：
工進(jìn)時：
快退時：
4.4.2 頂出缸流量計算
頂出時：
快退時
4.5 擬定液壓原理圖
采用恒功率變量泵調(diào)速回路以此保證液壓機的安全工作。
其中先導(dǎo)溢流閥有1、2、6、10、11、15、18，行程開關(guān)有1s、2s、3s，緩沖閥有3、7，單向閥有14，電磁換向閥有4、5、8、9、12、13、16、17、19、20，補油油箱是21，充液閥是22，液壓缸有23、24，25是壓力表，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F6、F7s、
F8、F9、F10是插裝閥，26斜盤式軸向柱塞泵，27是網(wǎng)式過濾器，28、29、30、31是梭閥
圖4.8 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖
液壓控制系統(tǒng)：
F1連接結(jié)構(gòu)為單向閥，液壓油只能從液壓泵流向液壓系統(tǒng)其他部件，與F2構(gòu)成進(jìn)油調(diào)壓集成塊。
F3、F4組成主缸23油液三通回路，構(gòu)成主缸上腔進(jìn)油回油集成塊。
F5、F6構(gòu)成主缸下腔進(jìn)油回油集成塊，主缸下腔回油用電磁閥12來控制，先導(dǎo)溢流閥10與F6為主缸下腔安全閥，主缸下腔進(jìn)油用電磁閥9與插裝閥F5來控制；
F7、F8組成頂出缸上腔進(jìn)油回油集成塊，電磁閥13與F7作用是控制頂出缸上腔
進(jìn)油，先導(dǎo)溢流閥15用作頂出缸上腔安全閥，頂出缸上腔補油是采用單向閥14；
F9、F10組成頂出缸下腔進(jìn)油回油集成塊，安全閥是由插裝閥F10與先導(dǎo)溢流閥18組合成。
液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序如下表所示：
表4.5 電磁鐵動作順序表
工 況
1Y
2Y
3Y
4Y
5Y
6Y
7Y
8Y
9Y
10Y
11Y
12Y
快進(jìn)
+
+
+
工進(jìn)、加壓
+
+
+
保 壓
泄 壓
+
快退
+
+
+
+
頂 出
+
+
+
快退
+
+
+
4.6 泵的選擇與計算
4.6.1液壓泵最高工作壓力的計算
計算公式為（4.22）：
（4.22）
其中：
-
得：。
泵的額定工作壓力，應(yīng)滿足，即
4.6.2 計算液壓泵最大流量
計算公式如下：
（4.23）
式中是液壓泵的最大流量；
；
——
代入數(shù)據(jù)，得：≈463.23L/min
4.6.3選擇液壓泵的規(guī)格
液壓泵規(guī)格如表4.6所示
表4.6 液壓泵型號
型號
排量
額定壓力
額定轉(zhuǎn)速
容積效率
250YCY14-1B
250ml/r
31.5MPa
1460r/min
92%
4.6.4 驗算流量
泵排量：
泵的最大流量，小于工作時所需流量，從而造成主缸供油不足，從而無法達(dá)到主缸快進(jìn)、快退時的流量要求，所以需要在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補油油箱來彌補泵供油不足的情況以滿足液壓機的工作要求。
4.7 設(shè)計計算油管
主缸油管：無縫鋼管，頂出缸油管：高壓膠管。
計算公式如下：
（4.24）
其中是油管內(nèi)徑，通過油路的最大流量， 取
4.7.1計算主油缸油管內(nèi)徑
（1）計算進(jìn)油油管內(nèi)徑：
，泵的額定流量，代入公式（4.24）可得：
取，壁厚
（2）確定回油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取，壁厚。
4.9.2計算頂出缸油管內(nèi)徑
（1）確定進(jìn)油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取。
（2）確定回油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取。
4.8 電動機的選擇
流量 （4.25）
則電動機功率=18kW
表4.7 電動機型號
型號
額定功率
轉(zhuǎn)速
Y180M-4
22KW
1460r/min
4.9 油箱的設(shè)計與計算
4.9.1油箱有效容積的確定
油箱的有效容積V確定算法如下：
中高壓或高壓系統(tǒng)(P>6.3MPa)[13]：V=(6～12) （4.26）
其中V是油箱的有效容積，是泵的額定流量[13]。
代入數(shù)據(jù)可得，V=9=9×250L =2250L
4.9.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計
材料：Q234A鋼板；連接方式：焊接
初步確定1000mm、760mm、690mm為油箱的長寬高尺寸。泵和動力裝置安裝時底座應(yīng)該與頂蓋分開，另外制做[13]。
4.10 布置液壓泵站
泵站由液壓油箱、液壓泵裝置、液壓控制裝置三部分組成[13]。本設(shè)計選用集中式液壓站，臥式安裝，選擇彈性聯(lián)軸器。
圖4.9 泵站布局簡圖
1-液位器，2-空氣濾清器，3-插裝閥，4-油箱，5-液壓泵，6-電動機，7-吊鉤，8-清洗孔，9-放油塞
5 結(jié) 論
本論文經(jīng)過大量的設(shè)計計算，取得了以下成果：
（1）設(shè)計液壓機總體方案，選擇開式液壓油路，為防止供油不足，選擇插裝閥作為液壓控制元件；
（2）對主機的上橫梁、活動橫梁、立柱、工作臺進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、尺寸計算與校核；
（3）重點與難點在液壓系統(tǒng)的設(shè)計，首先進(jìn)行了負(fù)載分析，確定主缸和頂出缸的主要參數(shù)并進(jìn)行詳細(xì)計算與校核；然后繪制系統(tǒng)的液壓原理圖，接下來對液壓泵、油箱、油管進(jìn)行計算，并確定其型號；最后對泵站結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇，對其安裝布置。
通過本次設(shè)計，使我對液壓機又有了進(jìn)一步的了解，由于部分參考文獻(xiàn)年份較早，所以個別方案選擇并不完全理想，但總體滿足加工工藝要求。
隨著液壓技術(shù)的不但發(fā)展與前進(jìn)，它將不斷推動機械行業(yè)的發(fā)展，給我們的生活活工作帶來更多的便利與好處，而且操作將更趨向于簡單化，在機械傳動領(lǐng)域中將扮演不可或缺的作用。
參 考 文 獻(xiàn)
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附錄A
液壓元件明細(xì)表
序號
液壓元件名稱
元件型號
額定流量（L/min）
1
溢流閥
YEF3-E25B
120
2
溢流閥
YEF3-E20B
120
4
電磁換向閥
34F3P-E16B
80
5
電磁換向閥
24F3-E16B
80
6
溢流閥
YEF3-E25B
120
7
電磁換向閥
24F3-E16B
80
8
電磁換向閥
24F3-E16B
80
9
溢流閥
YEF3-E25B
120
10
溢流閥
YEF3-E20B
120
11
電磁換向閥
34F3O-E16B
80
12
電磁換向閥
24F3-E16B
80
13
單向閥
AF3-Eb20B
100
14
溢流閥
YEF3-E25B
120
15
電磁換向閥
24F3-E16B
80
16
電磁換向閥
24F3-E16B
80
17
溢流閥
YEF3-E25B
120
18
電磁換向閥
24F3-E16B
80
19
電磁換向閥
24F3-E16B
80
20
充液閥
YAF3-Ea20B
150
21
壓力表
KF3E6L
240
22
變量泵
250YCY14-1B
250
23
過濾器
WU-250×180F
250
- 30 -
附錄B：外文翻譯
液壓和氣壓系統(tǒng)
Haug,E. J. and Kwak,B. M，“接觸應(yīng)力最小化由輪廓設(shè)計”，
倫敦：巴特沃思1999
液壓系統(tǒng)
只有三個基本傳遞能量的方法：電力，機械及流體動力。大多數(shù)應(yīng)用程序?qū)嶋H使用的組合三種方法來獲得最高效的整體系統(tǒng)。要正確判斷該原則的方法來使用，重要的是要知道每種類型的顯著特征。例如，流體系統(tǒng)可以更經(jīng)濟地傳輸能量更大距離可以比機械類型。然而，流體系統(tǒng)僅限于短距離比是電氣系統(tǒng)。
液壓動力傳遞系統(tǒng)所關(guān)心的產(chǎn)生，調(diào)制，以及壓力和流量控制，并且通常這樣的系統(tǒng)不易出錯：
1 泵的可轉(zhuǎn)換功率從原動機液壓功率的致動器。
2控制泵流量方向、產(chǎn)生的功率水平和流向執(zhí)行機構(gòu)的流體流量的閥門。功率電平是通過控制流量和壓力來確定的。
3在需要時將液壓動力轉(zhuǎn)換為可用機械功率輸出的執(zhí)行器。
4 介質(zhì)，這是一種液體，提供了剛性的傳輸和控制如以及潤滑元件，密封閥，并在冷卻制度。
5 連接器，可連接的各種系統(tǒng)組件，提供電源導(dǎo)體，用于在壓力下的流體，并且流體流返回到油箱。
6 流體存儲和調(diào)節(jié)設(shè)備，確保有足夠的質(zhì)量和數(shù)量，以及在流體的冷卻。
液壓系統(tǒng)用于工業(yè)應(yīng)用，如沖床，一般制造業(yè)，農(nóng)業(yè)機械，采礦業(yè)，航空，深?？碧?，交通運輸，海洋技術(shù)，海洋天然氣和石油勘探?？傊苌儆腥私?jīng)過一天的生活不以某種方式受益于液壓系統(tǒng)的技術(shù)。
液壓系統(tǒng)的成功和廣泛使用的秘密在于它的多功能性和人性化。通過機器的幾何形狀是流體動力不阻礙情況下的機械系統(tǒng)。此外，權(quán)力可以在幾乎無限的傳播由于數(shù)量的流體系統(tǒng)不那么受物理大小的限制材料是電氣系統(tǒng)。例如，一個表現(xiàn)電磁鐵由鋼的飽和極限的限制。另一方面，電源流體系統(tǒng)的限制只由材料的強度容量的限制。
行業(yè)將會越來越依賴于自動化，以提高生產(chǎn)力。這包括生產(chǎn)操作遠(yuǎn)程和直接控制，制造工藝和材料處理。流體動力的肌肉因為在以下四大類優(yōu)勢自動化。
1緩解和控制精度。通過使用簡單的杠桿和推按鈕，流體動力系統(tǒng)的操作員能夠容易地啟動，停止加快或減慢，以及位置勢力提供任何所需馬力與公差精確，萬分之一英寸。圖示出了流體動力系統(tǒng)，它允許在飛機飛行員提高和降低了起落架。當(dāng)飛行員，移動一個小的控制閥在一個方向上，在壓力下的油流向的一端氣缸降低起落架。到收起起落架，導(dǎo)頻使閥桿在相反的方向，從而允許油流進(jìn)入氣缸的另一端。
2倍增的力量。流體動力系統(tǒng)（不使用笨重的齒輪，滑輪和杠桿）可以簡單地乘以力和有效地從一盎司的幾分之一到幾百噸的輸出。
3恒定的力或力矩。只有流體動力系統(tǒng)能夠提供恒定的力或力矩，無論速度的變化。這是完成的工作是否輸出移動每小時幾英寸，每分鐘幾百英寸，每小時幾轉(zhuǎn)數(shù)，或每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的。
4簡單，安全，經(jīng)濟。一般情況下，流體動力系統(tǒng)使用運動部件少比同類的機械或電氣系統(tǒng)。因此，它們是簡單的去維護(hù)和操作。這，反過來，最大化安全性，緊湊性和可靠性。例如，一個新的動力轉(zhuǎn)向控制設(shè)計已經(jīng)讓所有其他類型的電源系統(tǒng)過時在許多非公路車輛。轉(zhuǎn)向裝置包括一個手動的操作的方向控制閥和流量計的單個本體。因為轉(zhuǎn)向單元是完全流體相連，機械連接件，萬向接頭，軸承，減速齒輪等。被淘汰。這提供了一種簡單的，緊湊的系統(tǒng)，此外，非常小的輸入轉(zhuǎn)矩要求生產(chǎn)所需的最棘手的應(yīng)用程序的控制。這是其中重要的控制空間的限制，需要一個小的轉(zhuǎn)向車輪和有必要減少操作者的疲勞。
流體動力系統(tǒng)的其他好處包括可逆的瞬間運動，自動保護(hù)，防止過載，和無極變速控制。流體動力系統(tǒng)也有每重量比最高馬力任何已知的動力源。盡管所有這些非?？扇〉奶攸c流體動力的，它不是萬能的所有電力傳輸問題。液壓系統(tǒng)中也有一些缺點。液壓油是凌亂，泄漏是不可能完全消除。此外，大多數(shù)液壓油可以如果石油泄漏發(fā)生在熱設(shè)備的區(qū)域引起火災(zāi)。
氣動系統(tǒng)
氣動系統(tǒng)使用高壓氣體來傳輸和控制電源。正如其名稱所暗示的，氣動系統(tǒng)通常使用空氣（而不是一些其它氣體）作為流體介質(zhì)，因為空氣是一種安全，成本低，并且容易可用液體。它是在環(huán)境中特別安全的地方電火花可以從系統(tǒng)組件點燃泄漏。
在氣動系統(tǒng)中，壓縮機用于壓縮和供應(yīng)必要的空氣量。壓縮機的活塞，葉片的典型或螺桿式?；旧鲜菈嚎s機通過減少增大了氣體的壓力它的所描述的完美的氣體定律體積。氣動系統(tǒng)正常使用哪一個被認(rèn)為是一個無限的空氣的大型集中式空氣壓縮機源類似的電氣系統(tǒng)，你只插入一個電出口電力。這樣，加壓空氣可以從一個源通過管道輸送在整個整個工廠的各個位置。壓縮空氣是通過空氣過濾器管道輸送到每個電路以去除污染物可能傷害氣動元件的緊密配合部件，如閥門，氣瓶。然后，空氣流經(jīng)確保穩(wěn)壓器，降低了壓力為特定電路應(yīng)用所需的水平。因為空氣是不是一個很好的潤滑劑（含有約20 ％的氧），氣動系統(tǒng)需要潤滑的油很細(xì)霧噴射到排氣從壓力調(diào)節(jié)器。這可以防止密切配合運動的磨損配件氣動元件。
從大氣中自由空氣中含有不同量的水分。這水分可以是有害的，因為它可以洗去潤滑劑，從而引起過度的磨損和腐蝕。因此，在某些應(yīng)用中，空氣干燥器是要消除這種不良的水分。由于氣動系統(tǒng)排氣直接排入大氣，它們能夠產(chǎn)生過量的噪音。因此，消音器安裝在空氣閥和致動器排氣口降低噪音和防止操作人員從導(dǎo)致無法傷害只有暴露于噪音，而且還從高速空氣中的顆粒。
有幾個原因考慮使用氣動系統(tǒng)代替液壓系統(tǒng)。液體表現(xiàn)出更大的慣性大于做氣體。因此，在液壓系統(tǒng)中的油的重量是一個潛在的問題，當(dāng)加速和減速驅(qū)動器和時，突然打開和關(guān)閉閥門。由于牛頓運動定律（力等于質(zhì)量乘以加速度），以加速油所需要的力比大許多倍這需要以加速空氣的等體積。液體也表現(xiàn)出更大的粘度比辦氣體。這導(dǎo)致較大的摩擦壓力和功率損失。另外，由于液壓系統(tǒng)使用的流體外國到大氣中，它們需要特殊的水庫和沒有EAK系統(tǒng)設(shè)計。氣動系統(tǒng)使用的空氣其中被排出，直接返回到周圍環(huán)境中。通常講，氣動系統(tǒng)比液壓系統(tǒng)更便宜。
壓縮機是典型的活塞，葉片或螺旋式的?；旧鲜且粋€壓縮機由所述減少其容積增大了氣體的壓力由理想氣體定律。氣動系統(tǒng)通常使用一個大的中央空調(diào)這被認(rèn)為是類似于無限空氣源壓縮機電氣系統(tǒng)，你只是插入電源插座的電力。這樣，加壓空氣可以從一個源通過管道輸送到各個位置貫穿整個工業(yè)廠房。壓縮空氣通過管道輸送到每個通過空氣過濾器電路，以去除污染物可能損害氣動組件，如閥和液壓缸的緊密配合的部分。該然后，空氣流經(jīng)滑雪后確定調(diào)節(jié)器從而降低了壓力的為特定的電路應(yīng)用所需的水平。因為空氣是不是一個好潤滑劑（含有大約20％的氧氣），氣動系統(tǒng)所需要的潤滑給油很細(xì)水霧注入從排氣壓力調(diào)節(jié)器。
然而由于空氣的可壓縮性，是不可能獲得精確的控制執(zhí)行器的速度與氣動系統(tǒng)。此外，精確的定位控制是不是索取。而氣動壓力是相當(dāng)?shù)陀捎趬嚎s機的設(shè)計限制時，液壓壓力可高AS10，000磅。因此，液壓系統(tǒng)可高功率系統(tǒng)，而氣動僅限于低功耗應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)氣動系統(tǒng)的應(yīng)用正以快速的步伐。典型例子包括沖壓，鉆孔，提升機，沖床，夾緊，裝配，鉚接，材料處理和邏輯控制操作。
附錄C：外文原文
致 謝
經(jīng)過這幾個月的忙碌，本次的設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于時間和個人能力有限，經(jīng)驗的匱乏，在寫論文的過程中遇到了和論文有關(guān)的在原理、運動分析等方面的一系列困難，但是在指導(dǎo)老師何老師的幫助下，最終得到了解決，何老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我熟悉的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜繁瑣，但何老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。從何老師身上看到了他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，與機械工程學(xué)院全體老師們的培育是分不開的。在機械學(xué)院短短的四年的學(xué)習(xí)時間里，機械工程學(xué)院的老師們傳授給我們許多的寶貴知識，使我的理論知識和實際動手能力得到了提高。在此，我向機械工程學(xué)院的全體老師表示感謝！
整個設(shè)計中與我同組的同學(xué)也給與了我許多幫助。在此，我向同組的同學(xué)表示真摯的感謝！同時我也要感謝我的母校－大連大學(xué)，是母校給了我們優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境！謝謝！
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