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XX 大 學
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
學 院： 機電工程
專 業(yè)： 機械設計制造及自動化
學 號：
指導老師：
姓 名：
日 期： 年 月 日
XX大學 屆畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
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液壓沖擊試驗裝置設計
作者姓名
學號
所學專業(yè)
機械設計制造及其自動化
1.立論依據
1.1研究的背景與意義：
液壓傳動與控制是機械工程學科的一個重要研究方向，湖南省是工程機械的重要生產基地，而工程機械廣泛使用液壓傳動，隨著技術大發(fā)展以及工業(yè)應用的需求，液壓技術正朝著高壓、高速的方向積極發(fā)展。
計算機輔助測試方法已廣泛應用于工業(yè)領域，具有效率高、精度高、可靠性高的特點，在液壓測試系統(tǒng)中的應用越來越成熟。目前為止，國內外諸多學者已經完成了多種形式液壓試驗臺計算機輔助測試系統(tǒng)的開發(fā)與實際應用，大部分完成的是高壓大流量或者軟件測試的單一針對性實驗，上海交通大學開發(fā)了基于LabVIEW的高壓高速實驗臺，其實驗是針對泵性能測試的，特點是專用性強，但通用性差。
本高壓大流量液壓試驗臺可實現(xiàn)系統(tǒng)瞬時流量為3000L/min，滿足大部分液壓試驗的需要，并實現(xiàn)液壓回路的靈活設計。
1.2國內外研究現(xiàn)狀：
工程機械是機械裝備工業(yè)的重要組成部分，其應用領域廣泛，工程機械中95%使用液壓控制系統(tǒng)，故液壓系統(tǒng)和液壓元部件的性能測試實驗成為至關重要的部分，近年來，美國、德國等國家的工程機械的發(fā)展方向與中國不盡相同，他們致力于向節(jié)能環(huán)保，小型多功能方面發(fā)展，而中國更多是向大型工程機械的方向發(fā)展，針對于我國工程機械的發(fā)展狀況，完成高壓大流量液壓試驗臺成為必需的過程。根據其應用性能的不同，各高校及企業(yè)的研究者完成了不同針對性試驗臺的搭建，進行了大量的大流量液壓實驗。
孫紅波，王勇等人，為解決我國大流量安全閥的實驗難題，研制出可實現(xiàn)輸出流量達到500L/min的實驗裝置，成功做出大流量安全閥的動態(tài)性能實驗分析，并得出安全閥的流量、壓力的時間特性曲線。于良振、王明琳等，根據鍛壓機應用需求，對電液比例插裝閥進行了性能測試，其實驗系統(tǒng)實現(xiàn)2MPa低壓下提供3600L/min的流量，使用低壓大流量完成了流量--壓差特性實驗，實現(xiàn)最大壓力31.5MPa，最大穩(wěn)態(tài)流量300L/min，同時由4個容積大小為100L的蓄能器組合提供瞬態(tài)高壓大流量，使用高壓實驗系統(tǒng)，完成了閥的階躍響應實驗。候剛針對我國目前高性能沖擊大流量安全閥裝置的空白問題，采用9個容積100L的蓄能器，完成大流量安全閥沖擊測試。曾斌在改善管道系統(tǒng)的沖洗工藝中，采用4臺額定流量200L/min，最大工作壓力16MPa的柱塞泵的液壓系統(tǒng)，完成了液壓系統(tǒng)高壓大流量沖洗工藝研究。
姚春江、陳小虎等人完成了多功能液壓試驗臺的設計，試驗臺液壓泵由75Kw電動機驅動，實現(xiàn)最高壓力24MPa，最大流量91L/min，電磁換向閥、節(jié)流閥、溢流閥和液壓缸構成故障模擬系統(tǒng)，流量計和壓力傳感器構成檢測系統(tǒng)，電磁閥和溢流閥模擬工作。廖映華，張良棟等人為更好滿足教學及科研需求，將QCS014液壓試驗臺進行改造，舊試驗臺可完成12種基本回路實驗，可進行泵電機控制、液壓系統(tǒng)順序控制、溫度控制、計時控制，主要利用ACT-120溫度調節(jié)指示儀和JSK-5B電子計時控制器實現(xiàn)，改造后的試驗臺可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的接觸繼電器和PLC控制，將實驗系統(tǒng)劃分為各控制模塊處理。陳六梅、高亞明等人完成了工程機械液壓系統(tǒng)檢測試驗臺的開發(fā)，試驗臺采用集成模塊化設計，油路壓力與方向有2組電磁閥分別控制，壓力由4個溢流閥和1個電液比例閥控制，各個閥安裝在集成塊四周，檢測平臺由PXI總線硬件平臺、液壓元件試驗臺、便攜式檢測單元、地面固定平臺、檢測與診斷系統(tǒng)、狀態(tài)數據庫管理系統(tǒng)組成，滿足工程機械液壓檢測的需求。楊小強、高亞明等人做了液壓系統(tǒng)故障通用檢測平臺的研究，也是采用模塊化思想及通用檢測平臺構成，實現(xiàn)了故障檢測系統(tǒng)的應用價值。
Smaranda，Nitn等人完成了一種特殊結構電磁閥的模型和響應特性。Elif，Erzan等人完成了高速電磁閥的結構設計和響應特性的研究。M.K.Bahr Khalil等人在工業(yè)應用和移動液壓機械的基礎上，完成了對恒功率斜盤軸向柱塞泵的研究，探討了對比例泵性能的控制方案，提出了優(yōu)化方案并得到了驗證。
基于大流量實驗的成功完成以及模塊化的應用，給本高壓大流量液壓試驗臺提供了借鑒基礎。
1.3存在問題：
原有的液壓沖擊試驗臺，油路和液壓閥分布在三個閥塊中，從而有以下主要缺點：1、因三個版塊采用堆疊的連接方式，使得維修不便，在對下層試驗臺進行維修時，需將上層試驗臺吊起來，導致維修困難。2、由于制造誤差、裝配誤差等，存在平面度誤差，使得兩個平面不能完全重合存在縫隙，導致密封性不好，在兩平面的接觸處容易出現(xiàn)漏油的狀況。
2.研究方案
2.1研究目標：通過觀察液壓沖擊試驗臺實物，查閱北京華德液壓公司及德國派克公司的相關液壓閥產品的資料，借鑒師兄們在設計液壓試驗臺及研究液壓閥的經驗，結合試驗臺的參數要求，完成對試驗臺的液壓閥的布置及流道設計。在設計過程中提升自己對液壓閥專業(yè)知識的掌握，學會熟練使用機械設計手冊及液壓工程手冊，能熟練掌握AUTO-CAD、SolidWorks等二維和三維畫圖軟件，實現(xiàn)三維建模。使自己能熟悉產品設計過程，建立完整的設計思路。
2.2研究內容：
1. 基于插裝閥的沖擊控制模塊總裝圖設計。
2. 插裝閥、電磁換向閥、管接頭選型。
3. 連接塊零件圖設計。
2.3關鍵問題：
1. 閥塊上液壓閥的布置：將原有的三層閥塊改為非重疊的兩個閥塊，需合理布置該實驗臺上原有的液壓閥等液壓元件，使重新設計的試驗臺能夠實現(xiàn)其原有的功能。
2. 閥塊上油路的設計：原來的試驗臺，閥塊間有一面重合，結合面上有油路通過，存在密封性問題。而重新設計后的閥塊間采用管道連接，油路需重新設計，在油路設計時需結合液壓閥的參數及試驗臺參數進行合理的設計。
3. 閥塊整體尺寸計算：合理布置各元件所在的位置和各油口的方位，充分考慮元件類型及外形尺寸，便于安裝維修，給裝卸扳手留下必要的空間，力求結構緊湊、體積小、重量輕。
4.加工成本預算：將三層閥塊重新設計為兩個閥塊，會使閥塊上液壓元件的數量增加，油路也會變復雜，在設計閥塊時必須考慮加工難度與加工成本。
3.創(chuàng)新之處
本次設計在參照原有試驗臺設計的基礎上，在使用原有設計參數滿足原有功能的前提下進行設計。將原來的三個閥塊層疊在一起的結構，改為兩個獨立的閥塊通過管道進行連接。能夠有效解決密封性問題，還能方便維修。
4設計步驟：
1. 觀察液壓試驗臺實物，通過研究試驗臺的原理圖及裝配圖了解其結構及工作原理。
2. 查閱試驗臺上相關產品的基本資料，了解其結構和原理。
3. 根據各液壓元件的基本資料建立試驗臺的三維模型，將各液壓元件合理布置在閥塊上。
4. 根據液壓閥的參數及試驗臺的原理圖完成流道設計。
5. 完成液壓沖擊控制模塊總裝圖及聯(lián)接塊零件圖。
6. 撰寫完成設計說明書。
5.擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備
AutoCAD2004，SolidWorks2014
6.參考文獻
《液壓傳動》，機械工業(yè)出版社，主編：王積偉，章宏甲，黃誼。
《機械設計手冊(第五版)》，化學工業(yè)出版社，主編成大先。
北京華德方向控制二通插裝閥產品設計說明書。
北京華德方向閥系列產品設計說明書。
德國派克比例節(jié)流閥產品設計說明書。
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