1_【毕业设计论文】毕业设计 液压升降舞台的设计-毕业设计说明书【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 摘 要 本次毕业设计是关于液压升降舞台的设计。首先对液压升降舞台作了简单的概 述；接着分析了液压升降舞台的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计 算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的液压升降舞台各主要 零部件进行了校核。最后简单的说明了液压升降舞台的安装与维护。目前，液压升 降舞台正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的液压升降舞台就 是其中的一个。在液压升降舞台的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水 平相比仍有较大差距,国内在设计制造液压升降舞台过程中存在着很多不足。 Abstract The design is a graduation project about the hydraulic pressure lift proscenium. At first, it is introduction about hydraulic pressure lift proscenium. Next, it is the principles about choose component parts of hydraulic pressure lift proscenium. After that t hydraulic pressure lift proscenium abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts of hydraulic pressure lift proscenium. At last, it is explanation about fix and safeguard of hydraulic pressure lift proscenium. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of hydraulic pressure lift proscenium s development. Hydraulic pressure lift proscenium is one of them. At present, we still fall far short 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of hydraulic pressure lift proscenium。 前 言 本次毕业设计是我们大学四年的最后一次设计，同时也是对大学生四年来所学 的知识系统总结和综合应用。现在我们已经进入大学学习的最后阶段，毕业设计作 为本科学习最重要的组成部分之一，它能提高我们发现、分析、解决问题的能力， 综合检验和巩固我们所学知识，同时又是对我们大学四年所学知识的全面复习，更 是向我们以后即将从事的专业性工作的正常过渡。我们可以紧紧抓住这个机会认真 学习并搞好毕业设计，众所周知，它对我们即将走上工作岗位或者更进一步深造有 非常重要的意义。它将把我们过去的理论学习引向一个更高、更深的层次，也就是 参加工作，可以说我们在做一次过渡性的尝试。 毕业设计是我在接受高等教育中的最后一次综合性的实践学习，是实现学生综 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 合运用知识的能力，是实现培养目标、培养学生专业工作能力、提高学生综合素质 的重要手段。当然，毕业设计成果的质量，也是学生毕业资格认定的一个重要依据， 是对学校人才培养效果的全面检验，是学校教育教学质量评价的重要内容。 毕业设计的目的主要是： （1 ） 培养学生创造性地综合运用所学基本理论和技能， 独立完成本专业范围内工程设计或实验分析的专业工作能力； （2）学习科学的精神 和创新能力； （3）学习调查研究、收集处理信息和查阅文献的能力； （4）学习语言 表达和撰写科技报告（论文）的能力； （5）培养学生的效益意识、全局观念和团队 协作精神。在此基础上，通过毕业设计，培养学生的整体构建设计的能力，全面的 去考虑问题，帮助我们掌握工程设计中的一般产品设计的程序和方法。为我们在以 后的实际工作中，能更好的解决工程实际生产中遇到的实际问题打下坚实的基础, 而且还有助于我们分析问题和创造性的解决问题的能力，全面提高我们的素质。 毕业设计教学基本要求主要是通过毕业设计，将思想道德素质教育、业务素质 教育、文化素质教育于一体，注重学生素质的全面提高，以达到培养目标的基本要 求；注重培养学生严肃认真的工作态度、勤奋钻研的优良学风和独立工作能力；注 重开发学生的创新精神和创造能力，实现毕业设计的教学目的。 我所选择的毕业设计题目升降舞台液压系统的设计。由于升降舞台液压系统的 设计要求很高，设计环节较多，而且我缺乏实际经验，再加上由于国内升降舞台的 发展较晚关于升降舞台的系统地、实际地、具有一定理论指导作用的专业书籍很少， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 所以在设计中存在很多的不足和疏漏，恳请老师和同学批评指正。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 绪论 1 . 1 液压传动发展概况 液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。从 17 世纪中叶巴斯卡 提出静压传递原理、18 世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动只有二三百年 的历史。19 世纪末德国制成了液压龙门刨床，美国制成了液压转塔车床和磨床。由 于缺乏成熟的液压元件，一些通用机床到 20 世纪 30 年代才用上了液压传动。 第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、动作准确的自动控制系统， 促进厂液压技术的发展。战后液压技术迅速转向民用。随着工业水平的不断提高， 各种液压九件的研制不断完善井实现了各类元件产品的标准化、系列化和通用化， 从而使它在机械制造、上程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。 20 世纪 60 年代以来，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术 得到了很大的发展并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高压、高速、大功 率、南效率、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化等方向发展。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 从 20 世纪 70 年代开始，电子技术和计算机技术迅速发展井进入了液压技术领 域，在产品设计、制造和测试方面采用厂这些先进技术，取得了显著的效益。利用 计算机辅助进行液压元件和液压系统的设计计算、性能仿真、自动绘图以及数据的 采集和处理，可提高液压产品的质量，优化其性能，降低成本，并大大缩短其生产 和交货周期。在设备控制方面，利用计算机控制液压系统，可简化操作提高劳动 生产率，提高自动化水平，井增加产品的可靠性。因此，近年来，液压行业对于计 算机技术的应用给予极大的关注，其中计算机辅助设计 CAD(Computer aided design) 的推广使用和数字控制液压元件的研制开发尤其突出。另外减小元件的体积和重 量，提高元件的寿命，研制新介质以及污染控制的研究，也是当前液压传动及液压 控制技术发展和研究的重要课题。 我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备， 后来又用于拖拉机和工程机械。自 20 世纪 60 年代开始，从国外引进液压元件生产 技术，问时自行设计液压产品。我国生产的液压元件已形成系列，并在各种机械设 备上得到了广泛的应用。目前，我国在消化、推广国外先进液压技术的同时，大力 开展国产液压新产品的研制工作，并已取得一定成效。例如，已开发研制了中高压 齿轮泵、插装式锥阀、电液比例阀、叠加阀以及新系列中、高压阀等。尽管如此， 我国的液压元件和液压产品与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类、规格 上仍存在着较大的差距。为了迅速赶超世界先进水平我国已瞄准世界发展主流的 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，并 对我国观正生产的液压产品进行整顿，合理调整产品结构，大力开展产品国产化工 作。可以预见，我国的液压技术在 21 世纪必将获得更快的发展。 1 . 2 液压技术的应用与特点 1 . 2 . 1 液压技术的应用 液压技术是涉及液体流动和液体压力规律的科学技术。近几十年来，液压技术 发展非常快，广泛应用于工业、农业和国防等各个部门。 液压传动主要应用如下： (1)一般工业用液压系统：坯料加工机械(注塑机)、压力机械(锻压机)、重型机 械(废钢压块机)、机床(全自动六角车床、平面磨床)等； (2)行走机械用液压系统：工程机械(挖掘机)、起重机械(汽车吊)、建筑机械(打 桩机)、农业机械(联合收割机)、汽车(转向器、减振器)等； (3)钢铁工业用液压系统：冶金机械(轧钢机)、提升装置(电极升降机)、轧辊调 整装置等； (4)土木工程用液压系统：防洪闸门及堤坝装置(浪潮防护挡板)、河床升降装置、 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 桥梁操纵机构和矿山机械(凿岩机)等： (5)发电厂用液压系统；涡轮机(调速装置)、核发电厂等； (6)特殊技术用液压系统：巨型天线控制装置、测量浮标、飞机起落架的收放装 置及方向舵控制装置、升降旋转舞台等； (7)船舶用液压系统：甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等； (8)军事工业用液压系统：火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真等。 上述的概略说明不包括所有应用的可能性。用液压系统传递动力、运动和控制 的应用范围相当广泛，它在当今的各个领域中都占有一席之地。目前，液压传动技 术在实现高压、高速、大功率、高效率、低晚声、长寿命、高度集成化等方面都取 得了很大的进展。同时，由丁它与微电子技术次紧密配合，能在尽可能小的空间内 传送出尽可能人的功率并加以淮确地控制，从而更使得它在各行各业：中发挥出厂 巨大作用。 在本设计中是将液压传动应用于舞台的升降中，升降舞台液压系统是为某剧场 配套而设计制造的。其升降功能由 4 根液压缸顶升叉架完成， 4 根液压缸的同步由 带补正装置的同步回路完成。升降台是液压系统的重要应用领域，升降台液压系统 也是比较成熟的技术。与机械传动相比，采用液压传动可以大大地减少换向冲击， 降低能量消耗，井能缩短换向时间。采用液压传动方式可有效利用现场的有限空间， 尽可能地减少传动装置的占地面积，可靠保证舞台平稳升降。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 液压升降舞台具有升降平稳、噪音低、易于实现自动化控制、可实现升降台的 无级调速。 1 . 2 . 2 液压传动的特点 液压传动由于有许多特点，才使得它被广泛地应用于各行行业之中。 液压传动相对于其它传动有以下些主要优点： (1)在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力。也就是说，在同等功率下， 液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密 度在这里等于工作压力； (2)按压装置容易做到对速度的无级凋节，而且调速范围大，并且对速度的调节 还可以在工作过程中进行； (3)液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向； (4)液压装置易于实现过载保护能实现自润滑，使用寿命长； (5)按压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进 行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气动控制结合起来，实现复杂的 运动、操作。 (6)液压元件易于实现系列化、标准化；和通用化，便于设计、制造和推广使用 当然， 压传动还存在以下一些明显缺点： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 (1)液压传动中的泄漏和液体的可压缩件，使这种传动无法保证严格的传动比； (2)液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等)，因此，传动效率相对 低； (3)液压传动对油温的变化比较敏感不宜在较高或较低的温度下工作： (4)液压传动在出现故障时不易找出原因。 1 . 2 . 3 液压系统的组成 液压传动装置主要由以下五部分组成： 1)能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵， 它给液压系统提供压力油。 2)执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的 液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。 3)控制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节装置。 例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等这些元件的不同组合形成了不同功能的液 压系统。 4)辅助装置上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它 们对保证系统正常工作也有重要作用。 5)工作介质：液压系统中用量最大的工作介质是液压油，通常指矿物油 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 液压升降舞台结构分析与设计 2 . 1 升降舞台简介 舞台升降台是剧场演出过程中使用的一种重要设备，它主要用于载人或载景升 降，要求运行平稳、噪声低、安全可靠。其台面尺寸一般为 16 m 2 m , 升降行程一般 为 7.53 . 5 m ，升降速度为 0 . 2 m / s , 承载能力应能满足剧场要求：静载荷 400kg/， 动载荷 200kg/ 。 目前，国内外普遍采用的是滑动螺母丝杠升降台。普通滑动螺母丝杠副的特点 是可以按需要设计成自锁，这对载人升降台是一很好的优点，或者说是必须。但它 在设计成自锁下机械效率很低，理论上可达到 40%，实际证明，由于加工精度、表 面粗糙度、润滑条件、安装条件的限制，真正能达到的机械效率只有 20% 3 0 % 。而 舞台升降台的载重较重，一般为 10 t 左右，加上升降速度较快，最高达 0.2m/s，这 样势必要求所选电动机的功率较大，一般为 20 KW 以上，同时，由于舞台升降台一 般要求变频调速，这样所选用的变频器的容量也就较大。功率（容量）增大，成本 上升，尤其是变频器，随容量的增大，成本急剧上升。为此，我们将金属切削机床 上采用的滚柱螺母丝杠副用于舞台升降台的升降传动中。滚珠螺母丝杠副具有较高 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的传动效率，但它不能自锁，这对载人升降台不安全；而滚柱螺母丝杠副的传动效 率高于普通滑动螺母丝杠副，且它能自锁，常用于垂直移动的传动，如平面磨床的 磨头。 滚柱螺母丝杠副要求丝杠直径较粗，否则，丝杠螺纹与滚柱的环槽有可能发生 干涉。这一要求在舞台升降台上是完全能满足的，因为由升降行程所决定的丝杠长 度较长，一般为 5 7 m ，根据刚度要求，丝杠直径本身就要求较粗。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 . 2 升降舞台投影图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 21 升降舞台平面图 2 . 3 液压升降舞台的方案的确定 2 . 3 . 1 升降舞台液压系统 升降舞台液压系统是为剧场配套而设计制造的。其升降功能由 4 根液压缸顶升 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 叉架完成，4 根液压缸的同步由带补正装置的同步回路完成。升降台是液压系统的 重要应用领域，升降台液压系统也是比较成熟的技术，但此套大型系统与常规的小 型升降台系统相比有其特殊性，不能简单套用，必须解决好以下问题： （1）保证动作平稳，舞台上载重量变化很大，且液压缸在升降过程中随叉架角 度变化较大，因此液压缸负载变化较大，液压系统必须要能克服负载变化对速度产 生的影响，确保机构无冲击地平稳运行； （2）根据舞台承受的动静载荷、速度要求，经过计算，得出上升过程中液压缸 无杆腔工作压力约为 1 3 M P a ，单根液压缸理论流量为 32.7 3 9 . 5 L / m i n ； （3）下降过程主要靠自重，但必须加以控制，尤其是如此大型的设备，一旦失 控极其危险。 2 . 3 . 2 常用升降机构比较 (1)液压升降台 采用液压技术，升降平稳、噪音低。 (2)垂直丝杠升降台 采用丝杠传动方式，实现双层台面的升降。根据需要可多块组成升降台群，能 在行程范围内组成不同的台阶，满足会议和演出的需要，是在舞台上搭设亭、台、 楼、阁的理想道具。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 (3)水平丝杠升降台 该结构的升降台具有土建量小、所需基坑浅、行程大，运行平稳，噪音低定位 准确、造价低等优点。采用水平丝杠传动，通过剪叉结构实现台面的升降运动，在 行程范围内可任意停止。 (4)链条式升降台 有良好的导向机构，保证设备运行时无倾斜。 (5)齿轮齿条式升降台 传动精确，造价高。 (6)螺旋器升降台 具有普通升降台的全部功能，主要特点是设备占用基坑小，行程大。设备高度 仅 200 一 500 mm 行程可达 14 m。当舞台建在 2 层以上的建筑物时因空间受到限制 时尤为适合。 2 . 3 . 3 升降台机构形式 如图 1 所示，采用剪叉结构达到放大行程的效果，而且要求基坑较浅，从而可 节约投资。液压缸左右对称布置，工作时总体水平方向所受合力为零;使得台面水平 方向不发生运动，只是垂直方向的往复运动。上下方向设置有高低位行程开关，可 保证升降高度。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 . 3 . 4 台面结构 如图 2 所示，该台面采用析架机构可满足整体刚度的要求，保证人踩上去不会 产生晃动和脚底不实的感觉。当台面比较窄时，可并列设置 2 组彬架；当台面比较 宽的时候，要采用多个并列；一般情况下间距为 400 一 500 mm。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 基于以上分析，本设计主要是对舞台升降技术中的 1 种形式的液压升降台进行 设计。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 单层升降舞台液压系统的设计计算（左侧） 3 . 1 单层升降舞台水平运动部分设计 3 . 1 . 1 确定液压系统的工作要求 总体要求： （1）要求单层升降台的伸出与缩回采用“快进慢速接近快退”的动作循环。 （2）严格保证多缸的动作同步。 （3）在单层和三层的下降回路中应保持平衡，使下降平稳。 （4）各动作顺序有相应的互锁关系，以保证 根据升降舞台的动作顺序确定该系统的工作循环为：快速前进工作进给快 速退回原位停止。根据具体工作要求计算得出，快速进退时的速度约为 4500mm/min(0.075m/s)。工作时的进给速度应为 20120mm/min（0.00030.02m/s） 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 范围内作无极调速运动部件的行程为 4000mm， 其中工作行程为 3050mm。 运动部件 的自身重力为 0.6t， 启动换向时间为 ?=0.05s，采用水平放置的平行导轨静摩擦系数 s f =0.2，动摩擦系数为 d f =0.1。 3 . 1 . 2 分析液压系统的工况 计算液压缸在工作行程各阶段的负载 启动加速阶段： F =（ fF + dF )/ m m ) ( s G V g t f + = 6000.075 (0.2 5880) 0.05 2 0.9 + = =2306.67N 工进阶段： 0.1 5880 = = 0.92 f d mm G F f F = =653.3N 快进或快退阶段： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 0.1 5880 = = 0.92 f d mm G F f F = =653.3N 将液压缸在各阶段的速度与负载值列于表一中 表 32 液压缸在各阶段的速度与负载 阶 段 速度 v/(m/s) 负载 F/N 启 动 加 速 0.075 2306.67 工 进 0.00030.002 6553.3 快 进 快 退 0.075 6553.3 3 . 2 单层升降舞台垂直部分的设计 3 . 2 . 1 确定液压系统的工作要求 根据工作要求，确定该系统的工作循环为工进工退原位停止。根据具体加 工要求就计算得出：工作进给时的速度应在 20120mm/min(0.00030.002m/s)范围 内作无极调速，运动部件的最大行程为 3m，其中工作行程为 2m。运动部件的自身 重为 0.6t，启动换向时间为?t=0.05?t=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数 s f =0.2，动摩擦系数为 d f =0.1。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 . 2 . 2 分析液压系统的工况 工进阶段： F= w m F =58800.9=6553.3N 工退阶段： F= w m F =6553.3N 表 3 - 3 液压系统在各阶段的速度和负载 阶段 速度 v/(m/s) 负载 F/N 工进 0.00030.002 6553.3 工退 0.00030.002 6553.3 3 . 3 确定液压缸的主要参数 1.初选液压缸的工作压力 根据计算得出各阶段负载值的最大值，曲液压缸的工作压力为 0.3MPa。 2.确定液压缸的主要结构参数 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 最大负载启动加速阶段负载：2306.67F =N，求得 6 42306.674 0.09897 3.14 0.3 10 F D = m 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值，取100D=mm。 为实现快进与快退速度相同，采用差动连接。则0.7dD=，所以 0.7 10070d =mm 查得70dmm=，符合活塞杆标准直径系列，由100D=mm, 70d =mm。算 出液压缸无杆腔有效工作面积为 1A 78.5=cm2，有杆腔有效工作面积为 2A 40.1= 2 cm 工作进给采用调速阀调速， 调速阀最小稳定流量 min Q 0.05 min L =， 工进速度 minV 20 min mm =则 min min 50 25 2 Q V = 2 cm max 1 g F A J + 2 c P + 1P =150000.0198+0.004 6 10 =24.35 6 10 Pa=24.35MPa 单向顺序阀调节压力为： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 P 2 G A - 2P =150000.0198- 4000=0.75 6 10 Pa=0.75MPa 3 . 6 . 2 系统发热及温升计算 1）发热量估算 从整个工作循环看，功率变化较大，计算平均发热量。从速度循环图可近似计 算各阶段的时间： 快速下降 1t 1 1 s v 180 23 =7.85s； 慢速折弯 启动时初压 2t = 2 2 s v 1512 =1.25s 终压 3t = 2 2 2s v =2 512 =0.83s 快速退回 4t 3 3 200 53 s v =3.77s 循环周期 T= 1t + 2t + 3t + 4t 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 =7.85+1.25+0.83+3.77 =13.7s 从功率循环图可求出各阶段液压缸的输出功率。但应扣除液压缸的机械效率因 素的影响，因功率循环图是液压缸的输入功率的变化规律。 快速下降 1oP 0 慢速，初压 2oP g (0.66+0)J 2 =(0.66+0) 0.912 =0.3kW 终压 该段较复杂，可从速度，负载循环图来求均值： 3oP =Fv =（1000000+510000) （0.0120）22 =3150w=3.15kw 快速退回 4oP 0.87 g J=0.870.91=0.79kW 从压力，流量循环图求各阶段液压泵输入流量。 快速下降： 1b Q k= 1 Q =1.162=68.2L/min=1137cm2/s 1bP =p+ 1P =0+0.142=0.14MPa (近似用快退工况压力损失数据） 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1EP = 1 1 b b b Q P =1137 0.140.85 =187W 慢速折弯，初压 2b Q =k 2 Q =1.132.5=35.75L/min=596cm2/s 2bP = 1 (1.220) 2 P + +=0.61+0.04=0.65MPa 2EP = 2 2 b b b Q P =596 0.650.85 =456W 终压 3b Q = ( 3 2 0)k Q + =1.1 (32.5 0) 2 + =17.88L/min=298cm2/s 3bP =(24.3 1.22) 12P + + =12.76+0.03=12.8MPa 3EP = 3 3298 12.8 0.85 b b b Q P =4488W 快速退回： 4bP = 1 p P + 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 =0.83+0.142=0.97MPa 3b Q =k 3 Q =1.162.9=62.19L/min=1153cm2/s 4EP = 3 41153 0.97 0.85 b b b Q P =1316W 系统的发热量为： H=( 1EP - 1oP ) 1t +( 2EP - 2oP ) 2t +( 3EP - 3oP ) 3t +( 4EP - 4oP ) 4t /T =(0.187- 0)7.85+(0.456- 0.3)1.25+(4.488- 3.15)0.83 +(1.316- 0.79)3.77 /13.7 =0.347kW 2）系统热平衡温度计算 设油箱边长比为 1：1：11：2：3 范围，油箱散热面积为 A=0.065V=0.065378=3.4m2 假定自然通风不好，取油箱散热系数为 tC =0.008Kw/m2 室内环境温度为 30 摄氏度，系统热平衡温度为 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2t = 1t + t A C H =30+0.347 8 3.4 0.001 =43 满足 2t =t=50,油箱容量合适。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 升降舞台三层液压系统的设计计算 4 . 1 确定液压系统的工作要求 根据工作要求，确定该系统的工作循环为工进工退原位停止。根据具体加 工要求就计算得出：工作进给时的速度应在 20120mm/min(0.00030.002m/s)范围 内作无极调速，运动部件的最大行程为 3m，其中工作行程为 2m。运动部件的自重 为 0.6t，启动换向时间为t=0.05t=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数 s f =0.2，动摩擦系数为 d f =0.1。 4 . 2 分析液压系统的工况 工进阶段： F= w m F =58800.9=6553.3N 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工退阶段： F= w m F =6553.3N 表4- 1 液压系统在各阶段的速度和负载 阶段 速度 v/(m/s) 负载 F/N 工进 0.00030.002 6553.3 工退 0.00030.002 6553.3 4 . 3 确定液压缸的主要参数 1.初选液压缸的工作压力 根据计算得出各阶段负载值的最大值，并参照同类升降舞台取液压缸工作压力 为 0.7MPa。 2.确定液压缸的主要结构参数 最大负载为工进阶段负载 F=6553.3N，求得 D=4F p = 6 46553.3 2 3.140.7 10 =0.11m=110mm 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值，取 D=110mm。 为规定工进与工退速度相同采用差动连接，则 d=0.7D，所以 d=0.7110=77mm 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值。 取 d=80mm。 由 D=110mm d=80mm 算出液压缸无杆腔有效工作面积为 1A 2 r = 2 40 =50.24cm2 工作进给采用调速阀调速， 查产品样本调速阀的最小稳定流量 min Q =0.05L/min 工进速度 minV =20mm/min ，则 max min Q Q =500.2=25cm2 1P + 1P + eP =3.75+0.5 2 (0.5) 80 +0.5+0.5 =4.75MPa 3）快退 进油路压力总损失为： 1vP =0.2 2 (22) 63 +0.5 2 (27.1) 80 =0.082MPa 回油路总压力损失为： 2vP =0.2 2 (57.51) 80 +0.5 2 (57.51) 80 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 +0.2 2 (57.51) 63 =0.592MPa 则快退阶段，液压泵的工作压力 Pp 为 pP = 1P + 1vP =(1.5+0.082)=1.582MPa 2 温升验算 以工进时的消耗功率计算温升。 工进时，液压缸的有效功率为： 2e FV P =31484 0.05360 1000 =0.0278kW 发热功率为： Pe P PP =0.556- 0.0278=0.529kW 油箱散热面积 A=6.5V=2.85m2 温升： P T KA =0.529 10009 2.58 =22.8 式中，取散热系数 9w (m2K) K =。温升在允许的范围内，可不设冷却装置。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 升降舞台总体液压系统原理图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 5 液压系统的设计与分析 拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中最重要的一环节，它的好坏从根本 上影响整个液压系统。因此本次设计中对有些回路考虑了多个方案并进行了分析比 较。 5 . 1 液压回路的选择 5 . 1 . 1 确定供油方式 根据前几节的工况分析，在本设计中选用限压式变量叶片泵和蓄能器联合供油 的方式，蓄能器在系统中作为应急能源，限压式变量叶片泵可根据系统的负载变化 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 自动调节输出流量具有降低能源消耗、限制油液温升的特点，还具有自吸能力好、 输出压力脉动小、对污染敏感度小、噪声低，但粘度对效率的影响较大结构复杂、 功率损失大、价格较贵。 5 . 1 . 2 确定调速方法 调速方法有节流调速、容积调速和联合调速。在本设计中选用选用限压式变量 叶片泵和调速阀组成的容积节流调速回路，容积节流调速回路由变量泵供油，用流 量阀改变进入液压缸的流量，以实现工作速度的调节，这时泵的供油量自动与液压 缸所需的流量相所适应。这种回路的特点是效率高、发热小（比节流调速）速度稳 定性（比容积调速回路）好。常用于调速范围大的中、小功率场合。 5 . 1 . 3 速度换接回路的选择 速度换接回路的形式常用行程阀或电磁阀来实现。行程阀具有换接平稳、工作 可靠、换接位置精度高，电磁阀具有结构简单、控制灵活、调整方便。在本设计中 的快进回路与慢速接近回路的换接是采用了由行程开关控制的电磁换向阀，具有换 接位置精度高、换接灵活的优点。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 5 . 1 . 4 换向回路的选择 根据执行元件对换向性能的要求选择换向阀机能和控制方式。在本设计中多采 用电磁换向阀实现回路的换向，它具有操作方便、便于布置、低速换向的特点，在 泵的卸荷回路中采用了手动换向阀。 5 . 1 . 5 压力控制回路的选择 本设计中采用了容积节流调速，常用溢流阀组成限压、安全、保护回路。 5 . 1 . 6 其他回路的分析与选择 根据升降舞台的要求，本设计中选用了多缸同步回路、顺序动作回路、平衡回 路、琐紧回路和卸荷回路等。在选择中对同步回路和顺序动作回路做了详细的分析。 （1 ）多缸同步回路： 同步回路是保持两个或两个以上的液压缸在运动中保持相同的位移或相同的速 度，常用的有： （a ）带补偿措施的串联液压缸同步回路； （b ）调速阀控制的同步回 路， ； （c ）机械连接同步回路， 。 （a ）带补偿措施的串联液压缸同步回路 在这个回路中液压缸 1 的有杆腔面积与液压缸 2 的无杆腔面积相等便可以实现 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 两液压缸的升降同步。为了保证严格同步，采用取补偿措施以避免误差的累积，在 每一次下行运动中能消除同步误差。其原理为：当换向阀 1 左位工作时，两缸下行， 若缸 2 的活塞先运动到底，它就触动行程开关 a 使电磁铁 3 Y A 通电，压力油经阀 2 的左位向缸一的有杆腔补油，推动活塞继续运动到底，误差即被消除；若缸一先运 动到底则触动行程开关 b 使电磁铁 4 Y A 通电，压力油经阀二的右位，控制压力油使 液控单向阀 3 打开，缸 2 无杆腔的油液经液控单向阀 3 和阀 2 回油箱，使活塞继续 运行到底。这种串联式的同步回路只适用于负载较小的液压系统，能保证严格同的 步。 ( b ) 调速阀控制的同步回路 在这个回路中，两个调速阀分别调节两液压缸活塞的运动速度，仔细调整两个 调速阀的开口可使两液压缸在同一个方向上实现速度同步。这种同步回路的结构简 单并且速度可调，但是由于油温变化及调速阀性能差异等影响，显然这种回路不易 保证位置同步，且调整麻烦，速度同步精度也比较低，一般在 5 % 7 % 左右。 ( c ) 机械连接同步回路 其特点是：回路结构简单、工作可靠，但只适用于两缸载荷相差不大的场合， 连接应具有良好的导向结构和刚性，否则，回出现卡死现象。 根据以上分析，在本设计中对同步精度要求较高，所以选用 a 方案。 (2) 顺序动作回路： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 常用的顺序动作回路可分为压力控制、行程控制和时间控制三类，其中前两类 应用的较多。 （a）压力控制的顺序动作回路： 压力控制就是利用液压系统工作过程中的压力变化来使执行件按顺序先后动 作，这是液压独具的控制特性。压力控制的顺序动作回路一般用顺序阀或压力继电 器来实现。在本设计中采用的顺序阀控制的顺序动作回路，其优点在于动作灵敏安 装连接方便。 (b) 用行程控制的顺序动作回路 行程控制就是利用执行元件运动到一定位置时发出控制信号，使下一个执行元 件开始动作。行程控制可利用行程阀和行程开关来实现。利用行程阀实现的顺序动 作回路可靠，但动作顺序一旦确定再改变就困难，且管道长、布置麻烦。 5 . 1 . 7 舞台升降液压系统工作原理 该系统采用变量叶片泵和蓄能器联合供油的方式， 液压泵为限压式变量叶片泵， 最高工作压力为 6.3 a MP。溢流阀 4 作安全阀用，其调整压力为 7 a MP。手动换向阀 5 用于卸荷， 过滤器 6 的过滤精度为 10m， 用于回油过滤， 当回油压力超过 0.3 a MP 时系统报警，此时应更换过滤器的滤芯。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 5 . 1 . 8 液压系统组成及工作原理 舞台升降：油泵电机启动后，双联油泵 1 开始工作，但大流量泵和小流量泵均 处于卸荷状态。舞台上升时，电磁铁 YA6 得电，升降回路升压，大流量泵输出的液 压油分别通过换向阀 48 再经四个液控单向阀 1215 进入四个液压缸无杆腔，产生 推力，克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大，舞台上升速 度较慢（设计上升速度为 0.02m/s），为减少液压元件的数量，保障系统的可靠性， 不设置调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案；当舞台停止 上升或到达最大行程时，电磁铁 YA6 失电，换向阀 25 处于左位，主回路卸压。由 于液控单向阀 1215 锁死，舞台停止在锁死位置；舞台下降时，电磁铁 YA5、 YA6 得电，系统控制回路升压，高压油进入液控单向阀 1215 的先导控制阀，将液控单 向阀打开，同时 YA1YA4 得电，换向阀 47 接油箱，舞台依靠自重下降。下降 速度可由调速阀 1215 调定。同步控制：本系统四条同步支路所选用的元件型号相 同、各支路输入流量相同，可以较好的保证四个伸缩式油缸的同步上升、同步下降。 平衡控制：为使四个液压缸产生相同的推力，系统中采用四个单向阀 1619 将 四条支路隔离开，然后用一个溢流阀 20 进行压力控制，保证各支路设定压力相同。 舞台伸缩：考虑到施工现场场地有限，为节约空间，提高效率，本设计中采用 了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降，小流量泵用于驱动液压马达带动舞台 伸缩。两种运动可以独立控制，互不干涉。油泵启动时，通过换向阀 27 卸压；需要 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 控制舞台外伸时，电磁铁 YA9、YA7 得电，换向阀 24 处于左位。高压油经阀 24 进 入液压马达驱动其伸缩， 通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。 若 YA9、 YA7 得电，则马达驱动舞台反转。单