重型中型机动车紧急制动机构设计说明书

新疆大学毕业设计论文摘要介绍了齿轮泵用于流量计量和流体输送时所具有的突出特点。对比了使用不同类型的交、直流电机作为齿轮泵驱动装置的特点和应用范围。阐述了影响齿轮泵流量精确性的决定性因素，并结合示例图对不同配置的齿轮泵计量系统的适用场合加以说明。根据内啮合齿轮泵结构设计和使用情况，指出齿轮轴径向变形是影响齿轮泵性能的主要因素。因此，在强度满足的条件下，模拟齿轮轴的实际受力状态建立试验系统，并与理论计算结果进行比较，验证了适合于内啮合齿轮泵的具有工程实用意义的齿轮轴挠度计算公式。关键词：齿轮泵；驱动装置；流量计量；先导式溢流；溢流阀；卸荷；调压；锥阀AbstractTheprominentcharacteristicsofgearpumpinapplicationtoflowmeteringandfluidtransportationwereintroducedinthisarticle．Thefeaturesandapplicationscopeofdifferentalternatinganddirect-currentmotorsusedasthedrivedeviceofgearpumpwerecompared．Thefactorstodeterminetheprecisionofflowmeteringofgearpumpwerestated，andwiththeexamplefigures，theappropriateapplicationconditionsweredescribed。Accordingtothestructuraldesigningandusingconditionofinternalgearpumps，itwaspointedouttheradialdistortionofgearshaftisthemainfactorthatinfluencestheperformanceofgearpumps．Whentheintensitywassatisfied，thefactualforcestateofgearshaftWassimulatedandtheexperimentalsystemWasestablished．Thesimulatedresultswerecomparedwiththetheoreticcalculationresults，itwasvalidatedthatthecalculationalformulaofflexibilityofgearaxisissuitablefortheinternalgearpumps．Keywordsgearpump：drivedevice；flow-metering；Thepilot--actingspillovervalve；ovenqowvalve；unloading；pressureregulating；conevalve.

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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目录第一章设计任务 31.1设计背景 31.2设计题目 31.3设计要求 31.4设计分析 3第二章机构运动方案的设计及分析 32.1机构运动分析 32.2曲柄摇杆机构运动循环 32.3液压传动的组成部分 32.4液压系统图的图形符号及控制方式 32.5运动机构的选择 32.6方案的初步设定 3第三章机构尺度综合 33.1液压缸的选择 33.2液压泵的选择 33.2.1确定设计变量及目标函数 33.2.2确定函数的约束条件 33.3溢流阀的选择 33.4换向阀的选择 33.5节流阀的选择 33.6曲柄摇杆选用数据分析 33.7曲柄各杆件受力分析与计算 3参考文献 3致谢 3

第一章设计任务1.1设计背景车祸、废气和噪声被人们称为汽车的三大公害而车祸给人类带来的危害最为严重。据红十字会和红新月国际联合会发表的《世界灾难报告》指出自汽车问世以来．世界公路交通事故共造成3000多万人丧生每年至少要造成5O万人死亡．1000多万人受伤。因此汽车安全成为一个社会问题一直受到汽车制造业、消费者以及各国政府的普遍关注。分析世界汽交通事故的基本规律我们不难发现导致汽车交通事故的原因很多既有车辆因素也人为因素，还有公路、气象等环境因素。就汽车本身而言，追求安全不外乎两种手段即在汽车上安装主动安全系统与被动安全系统。主动安全系统是指通过事先防范，避免事故发生的安全系统。在汽车上安装的主动安全系统主要有电子控制防抱死制动系统(ABS)、刹车辅助系统(BAS)、驱动防滑系统(ASR)、电控行驶平稳系统(ESP)、先进的照明系统、汽车夜视系统以及360。视野技术等。随着汽车安全技术水平的不断提高，它有望以最彻底的方式减少交通事故中的人员的伤亡。随着科学和轻重工业的迅速发展在各领域的交通提供了方便同样给新疆这个充满了少数民族风韵的辽阔地域带来发展，美丽的草原及雪白的天山带给我们许多的好奇。可是此地区地理环境的复杂多变给建路桥事业带来不少的不便且此现象对中型或重型货车的驾驶员带来了安全方面的问题。交通事故时常发生，使许多人失去了宝贵的生命，很多事故是因为驾驶员疏忽大意，没来得及及时刹车造成的。另外，天气环境的变化、路面工况的变化及驾驶员的误操作与事故的发生也有直接关系作为一名机械系学生为避免此问题带来的不必的交通事故设计这个紧急制动机构。1.2设计题目重型或中型车在上破路时熄火或出故障容易引起交通事故。数据分析处理的流程如图1所示。汽车低速行驶时．从驾驶员接到需要紧急制动信号的时刻开始，制动过程分为以下几个时间阶段，即驾驶员反应时间、制动协调时间、制动力增长时间和持续制动时间T。一般为0．6～l.0秒的滞时间．一般为0．2～0．9s。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系，一般指踩着踏板开始到完全停车，汽车驶过的距离。制动距离与汽车载荷、制动前的驾驶员有足够的反应时间来手动刹车或避开危险，一般不会发生交通事故，因此自动刹车系统启动后首先判断汽车绝对速度是否大于20km／h。测量距离实际上是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此换算成目标的精确距离。由于汽车间的相对速度与光速相比之下小很多．可忽略不计。若忽视汽车问的相对速度，则两车的距离可由(2)式表示：（1）式中s为制动距离(m)．Uo为制动前的车速(km／h)，为峰值附着系数(制动力系数的最大值)。在干的沥青或混凝土路面上一般为0.8-0.9.（2）假设的速度在高速公路上行驶，为使5取最小值，把，，譬如把0．2s代人公式(1)得S=32M，如果汽车以更快的速度行驶．路面附着条件差，制动器迟滞时间长一些．那么制动距离将大于32m。并且在驾驶员反应时间内(以0．6s计算)汽车经过的距离。这就是说在驾驶员发现危险到汽车停下来．汽车经过的距离要大于45m．因此要选用探测距离远的传感器。目前，汽车测距的常用方法有四种：超声波测距、红外线测距、激光测距和毫米波雷达测距。超声波、红外线测距因其探测距离相对较短(一般最大10m)．环境适应性差，主要应用于汽车倒车防撞系统激光测距由于其测量性能易受环境因素干扰，在雨、雪、雾等天气情况下，测量性能会有所下降，环境适应性差，不宜采用。毫米波雷达探测距离远、运行可靠、测量性能受天气等外界因素的影响较小。穿透能力比较强。(3)其中尺为两车的相对距离，c为光速，△为从发射信号到接收信号的时间间隔。时间间隔的计算可由控制处理器内部的定时器完成。定时器在发射信号时开始计时，接收到信号时停止计时．然后读取定时器的数据寄存器的时间间隔数值代人公式(2)计算车距。由公式(3)计算报警距离和由公式(1)计算安全距离。由车速传感器测量得到，和设定为常值。根据路面情况选择开关来为系统选择3种路面情况(如干的沥青或混凝土、湿的沥青和湿的混凝土路面)的附着系数，系统工作时，由驾驶员根据当时当地的实际路况进行选择后，代人公式(1)、(3)式来计算车距。1.3设计要求（1）基本参数（如表1-1）表1-1车重（吨）2~64~82~15从网查得路面角度0~45°0~35°0~10°（2）制动系统的高度，叶片的宽度随车型号而变（3）一切所需数据或参数使用范围和条件选为正常情况。如（正常路面斜度一般取0~45°）（4）生产阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活，可靠。（5）液压缸根据设计要求可选用。1.4设计分析这个机构应该在一定范围一定路面斜度条件下应用且构造该机构的杆件，机构，构件应满足强度且机构简单控制方便可靠。随着设计要求的提高，在设计中需要考虑的因素越来越多．包括凸轮与柱间的接触应力．气门加速度与落座反跳，凸轮与从动件之问的飞脱，各零件之间的接触应力，气门弹簧受力，配气机构的振动、润滑特性、充气性能、平稳性及配气相位等，都必须顾及。由于可以选取的结构布置，特别是凸轮型线的种类越来越多，为了选取一个最优的设计方案，需要付出很大的工作量。本设计主要应用液压传动系统来完成其传动和控制的，近年来我国的液压传动方面的技术已经非常的成熟了。十几年来，液压传动和控制技术进步很快，与微电子和计算机技术的结合更加的密切，应用领域不断地扩大。近十年来，液压传动在防漏、治污、降噪、减震、节能和材质研究等各个方面都有长足的进步，它和电子技术的结合也由拼装、混合到整合，步步深入。时至今日，在尽可能小的控制空间内传出尽可能大的功率并加以精确控制这一点上，液压传动技术已经稳居各种传动方式之首，无可替代。这种情况使液压传动的元件类型、油路结构、系统设计和制作工艺等都发生了深刻的变化，也改变了人们对进行、分析和综合的方式方法。本设计主要应用了液压传动中的最基本的机构：液压缸、换向阀、溢流阀、节流阀、回油管、压力管、开停阀、开停手柄、活塞、换向手柄、液压泵、过滤器等组合而成。液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的。液压传动用液体的压力能来床底动力，它是利用液体动能的液力传动式不同的。液压传动中的工作介质时在受控制、受调节的状态下进行工作的，因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。

第二章机构运动方案的设计及分析2.1机构运动分析2.2曲柄摇杆机构运动循环图2.1工作时状态图2.2收缩时状态汽车在上坡路段为停止而用上述机构时在整体机构中受力最大构件为曲柄和连杆，而且为使该机构的放下和收缩方便起见中间位置故设一个转动副，转动副制动叶片下放时产生死点。该机构较为简易，但是便于实现及时刹车，方便设计，只需要用液压系统传动和控制该机构即可，这方面的技术已经非常的完善了，我们只要参照一些比较简单而且的方便的液压传动系统就可以实现这一过程了。本次所用的液压传动系统它主要是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成的。图2.3液压系统原理图它的工作原理如下：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中稀有。油液经过过滤器进入液压泵中输出进入液压管后吧，在如上图所示的状态中，通过开停阀、节流阀、换向阀、进入液压缸的左腔，推动活塞和机构向右移动。这时，液压缸右腔的油经过换向阀和回油管回到油箱。机构的移动速度是有节流阀来调节的。当溢流阀开大时，进入液压缸的油液增多，机构的移动速度增大；当溢流阀关小时，机构的移动速度减小。为了克服移动机构时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液的压力产生的。要克服阻力越大，缸中的油液压力越高：反之，压力就越低。输入液压缸的油液是由节流阀来调节的，液压泵输出地多余的油液须经过溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在图式系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的由液压力不一样大。

2.3液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四个部分组成：1）能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式是液压泵，它给液压系统提供压力油。液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，而它额输出流量的大小是由密封的工作腔的容积大小决定的。液压泵按其在单位时间内所输出的油液体积可否调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类；本设计主要使用的是齿轮式有液压泵。2)执行装置把油液的液压能转化为机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作旋转的液压马达。它是主机的工作部件克服负载及阻力而产生的运动。液压马达是产生连续旋转运动的执行部件。从原理上说，向容积式泵中输入压力油，使它的轴转动，就成为液压马达。大部分容积式泵都可作液压马达使用，但在结构细节上有一些的不同。3）控制调节装置对液压系统中的液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压传动系统。4）辅助装置上述三个部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作也起重要作用。机械工业各部门使用液压传动的出发点是不尽相同的：有的是利用它在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的原因是取其结构简单、体积小、质量小、输出功率大；有的是利用它在操纵控制上的优点，如机床上采用液压传动是取其能在工作过程中实现无级变速、易于实现频繁的换向、易于实现自动化；等等。此外，不同精度要求的主机也会选用不同控制形式的液压传动装置。表2液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称应用场所举例工程机械挖掘机，装载机，沥青混凝土摊铺机起重机械汽车吊，港口龙门吊，叉车矿山机械凿岩机，开掘机，开采机，破碎机建筑机械压桩机，液压千斤顶，平地机农业机械联合收割机，拖拉机，农具悬挂系统冶金机械高炉开铁口机，轧钢机，压力机轻工机械打包机，注射机，造纸机，橡胶硫化机

2.4液压系统图的图形符号及控制方式图3所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图，直观性强，容易理解，但绘制起来比较的麻烦，系统中的元件数量多时更是如此。下图4所示为同意液压系统用液压图形符号绘制成的工作原理图。使用这些图形符号使液压传动系统图简单明了，便于绘制。图2.4液压系统原理图符号表示所谓液压传动的“控制方式”由两种不同的含义：一种是指对传动部分的操纵调节方式；另一种是指控制部分本身的结构组成形式。液压传动的操纵调节方式可以概略地归成手动式、半自动式和全自动式三种。凡需要由人拨动手柄或按下按钮才能使系统实现其动作或状态的，便是手动式。凡是由人启动之后系统的全部动作或状态都能在机械的、电气的、电子的或其它机构操纵下顺序的实现出来，并在全部工作完成后自动停车的，便是半自动式。如果连启动这一步都不需人来操纵或参与，它便是全自动式的。液压系统中控制部分的结构组成形式有开环式和闭环式两种，它们的概念和定义与“控制理论”中的描述完全相同。在这里节流阀上的那个控制液压缸进油量的通口是事先调整好的，无法再工作过程中进行更改。再同等的体积下，液压装置比气动装置产生更大的动力。再同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的12%左右。液压装置工作比较平稳。由于质量和惯性小、反映快，液压装置易于实现快速气动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次每分钟，实现往复直线运动时可达1000次每分钟。

2.5运动机构的选择图2.5机构尺寸如图3所示的结构是上述的紧急制动机构在平路面时的平面图，在图中以大概表出中型货车大梁和地面，车轮等的大概尺寸。为了方便校核该机构的强度条件及其计算方便其间该车的重量故看作m重力加速度为g。图2.6机构的制动叶片叶片的尺寸按车轮的大小来确定，高度由90°对面的圆弧来确定.该叶片应做成空心的，这样有利于该机构的放下和收起。

2.6方案的初步设定方案一图2.7方案一图在这机构中：1.为产生压力而安装的液压缸，把油液的油液压力转化为机械能。它可以是做直线运动的液压缸，也可以是作旋转运动的液压马达。2．固定方块的液压缸3.滑块该方案在此机构中的特点是；由两种液压缸的作用下该机构控制方便，可靠，该机构工作时各部分的运动稳定。该液压装置工作比较平稳。由于质量和惯性小、反映快，液压装置易于实现快速气动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次每分钟，实现往复直线运动时可达1000次每分钟。缺点；该机构工作时所受到冲击极大，因此该机构所用的液压缸的强度等力学性能不够满足要求。液压传动在工作工程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失），长距离传动时更是如此。再有就是该机构发放和收缩时非常的不方便。液压传动对油温的变化比较敏感，它的运动速度和系统工作稳定性很容易受到温度的影响，因此，它不宜在很高或很低的温度条件下进行工作。

方案二图2.8方案图二该机构的结构：1．液压缸2．支撑杆3．叶片该方案中的优缺点：在这机构中该机构工作时所受到冲击极大，因此该机构所用的液压缸的强度等力学性能不够满足要求，相关计算数据在下文中进行叙述。在有该机构发放和收缩不便。该液压机构能自动防止过载，易于吸收冲击力。液压系统内，全部运动机构都在液压油内工作，能够自行润滑，可以经久耐用。该液压元件易于实现通用化和标准化。再同等的体积下，液压装置比气动装置产生更大的动力。再同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的12%左右。缺点：该机构不够稳定，为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而对油液的污染比较敏感。

方案三图2.9方案图三该机构的结构：1．液压缸2．曲柄摇杆机构3．叶片该方案的设计合理实际要求；因为包含赢服此制动机构工作时受到冲击的曲柄摇杆机构。有关冲击条件与原理在后续章节详细分析。该制动系统中的曲柄摇杆机构不仅应付所受冲击而机构简单，制造方便，各构造杆件强度校核方便，控制可靠，容易实现，因此选改方案且进行详细计算。该液压传动结构出现故障时不易找的其中的原因。液压传动过程中常有较高的能量损失，长距离传动时更是如此。

第三章机构尺度综合3.1液压缸的选择根据设计要求所选的液压缸，尺寸和有关信息如图所示图3.1液压缸及尺寸液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量装换装置。液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸按其结构形式，可以分为活塞式、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输出为推力和速度。本文主要应用的是活塞缸，并且是单杆活塞缸。它的进、出油口德布置视其安装方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞杆固定，机构的移动范围都是活塞（或缸筒）的有效行程的两倍。由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的推力F和速度V亦不等，其值为：(4)在液压缸的活塞往复运动速度有一定的要求的情况下，活塞杆直径d通常情况下根据液压缸的速度比的要求以及缸内直径D来确定。由下式，得(5)(6)由此可知，速比越大，活塞直径d越大。单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”，这时液压缸称作差动缸。差动连接时活塞（或缸筒）只能向一个方向运动，要使它反向运动时，油路的接法必须和非差动式连接相同。差动连接时输出的推力和速度为则有考虑容积效率

3.2液压泵的选择3.2.1确定设计变量及目标函数本设计所研究1齿轮泵的相关参数如下：齿轮材料，20CrMnTi；工作压力，13MPa；输出流量，40L／min；转速，500r／min；机械效率，91；容积效率，91；设计寿命，一年(300天)；初始优化参数，m=4，z=15，b=60mm，d=30mm，l=60．5mm。齿轮泵是输出一定压力与流量的液压能源装置。外啮合齿轮泵具有结构简单紧凑、工艺性好、成本低、自吸性能好、转速范围大、对油液污染不敏感等优点，因而受到液压系统设计人员和使用者的青睐。排量和流量的计算是齿轮泵设计、制造和使用中经常遇到的问题，而现有的各种手册、教材和其他资料中，其计算公式也有所差异，特别是变位齿轮泵的排量计算，参考资料也比较少，给设计者带来困惑。齿轮泵排量的定义是泵每转一周，由其几何尺寸计算而得到的排除液体的体积叫泵的排量Ⅲ。在不同的资料上有不同的解释，主要有2种说法：1)对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮合齿轮泵，它的排量是两个(齿数相同的)齿轮所有齿槽有效容积的总和。目前流行的齿轮泵排量计算公式都是这个基于这个原理。(2)对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮合齿轮泵，其主轴旋转一周所排出的液体体积等于两齿轮所有轮齿体积之和。图3.2齿轮泵本设计是以齿轮泵的体积最小为目标，由于齿轮与轴的尺寸是决定齿轮泵体积的依据，因此可按它们的体积最小的原则来建立目标函数。影响齿轮泵体积的因素主要是模数，齿数，中心距a，分度圆直径D，齿宽b，轴直径d，壳体内轴的长度z，设计变量应是独立的参数，所以选取，b，z，d，d，l作为设计变量，取设计变量为x=[]=[b，z，d，d，l]。因为需要优化的齿轮泵的主、从动轮的参数大小相同，即传动比。根据齿轮泵几何尺寸及齿轮泵结构尺寸的计算公式，并认为壳体内的轴长等于齿宽，现只考虑一个齿轮及轴的体积，简化后的体积表达式为：依据上式化简后的目标函数：图3.3齿轮泵CAD图

3.2.2确定函数的约束条件(1)根切约束用轻微根切设计，齿根强度削弱不大，变位系数应满足取值0．08，代入(2．2．1)式并化简可得(2)齿宽约束齿宽过大会增大轴承负荷和增高齿面轴向接触精度，所以一般限制齿宽(3)圆齿厚约束齿轮泵采用正变位齿轮，齿顶趋于变尖，一般要求齿顶圆齿厚满足取值6．28mm，代入(6)式并化简可得(4)传动要求动力传动的齿轮的模数应不大于2mm，得(5)齿轮啮合径向间隙约束齿轮啮合径向间隙过小，易产生啮合干涉，过大将降低容积效率，所以有取值3=0．08mm，代入(9)式并化简可得(6)排量约束理论排量q应大于给定的公称排量g由；，取值，入上)式并化简可得(7)速度约束为防止气蚀，减小振动和噪声，齿顶圆速度应小于允许的极限值要求取值=0m／s，n=500r／min，如下式并化简可得：(8)轮齿强度约束齿轮的接触应力和弯曲应力应不大于许用值，得接触应力和弯曲应力的计算公式分别上式中是的许用应力取=1282.8Mpa；为的许用值，取[]=385．7MPa；K为载荷系数，取k=2.225；=为齿数比系数，取；ZE为材料系数，取ZE=89．8；为齿宽系数，取；为齿形系数，取；为齿根应力集中系数，取Ys=1．5；T为传动扭矩，取T=150N·mm。将上述数值代入到公式中：(9)轴的强度约束轴在危险截面处的弯曲应力不大于许用值，得：将，代入上式中得：(10)关于壳体内轴长度的约束

3.3溢流阀的选择（一）功能和要求溢流阀是通过阀口德溢流，使被控制的系统和回路的压力维持稳定，实现稳压、调压或限压的作用。对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。直动型溢流阀直动型溢流阀中，压力油直接作用于阀芯。当液压力超过弹簧力时，阀口打开，液体溢流，使人口压力维持恒定。调节弹簧的预压力便可调整压力，改变弹簧的刚度可方便地改变调压范围。直动型溢流阀按阀芯结构，可分为座阀和滑阀两种形式。座阀结构又分为球阀和锥阀两种；滑阀结构又有滑阀、带阻尼孔的滑阀和差动滑阀三种。直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，压力受溢流流量变化影响较大，调压偏差大，不适于在高压、大流量下工作，常作安全阀或调压精度要求不高的场合。下图所示为DBC型直动式锥阀型溢流阀的结构。图中的锥阀的下部为阻尼活塞。采取适当措施后，直动式溢流阀也可以用于高压大流量，如该阀的压力为31.5Mpa，最大流量可达330L/min。锥阀和球阀阀芯结构简单，密封性好，但阀芯和阀座的接触力大。滑阀式阀芯用的较多，但泄漏量较大。图3.4DBC型直动式溢流阀阀座2-调节杆3-弹簧4-套筒5-阀体6-锥阀

（二）静态特性当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯的力是平衡的。以上图所示的直动式溢流阀为例，如令p为进口处的压力（在稳定状态下它就是阀芯底端的压力），A为阀芯承受压力的面积，为弹簧的作用力，为阀芯的重力，为作用在阀芯上的轴向稳态液压力，为摩擦力，则阀垂直安放时，阀芯上的受力平衡方程为：在一般情况下，可以省略去阀芯自重和摩擦力。令表示溢流阀阀口开度，略去不计，并取，则有：可见溢流阀进出口处的压力是由弹簧力决定的。如忽略稳定液压力，且假设弹簧力变化相当小，则由上式可知溢流阀进出口地压力基本上维持由弹簧调定的定值。然而，在弹簧力调整好之后，因溢流阀流量变化，阀口开度的变化影响压紧力和稳态液压力，所以溢流阀在工作时进出口处的压力还是会发生微小的变化。如今为弹簧调节时的预压缩量，为弹簧刚度，则由上式得：溢流阀开始溢流时（当阀口将开未开时），=0，这时进出口处的压力称为溢流阀的开启压力，其值为溢流阀的阀芯在工作中受到摩擦力的作用，阀口开大和关小时的摩擦力方向刚好相反，因此阀在工作时不可避免地出现粘滞现象，使阀开启时的特性和闭合时的特性产生差异。（三）应用在系统中，溢流阀的主要用途：作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进出口亦即系统压力恒定。作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的。用作背压阀时，溢流阀（一般为直动式的）装在系统的回路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。

3.4换向阀的选择对换向阀的主要要求换向阀应满足流体流经阀的压力损失要小。互不相通的通口间的泄露要小的多。换向要平稳、迅速且可靠。换向阀的结构形式换向阀按阀芯形状分类，主要有滑阀式和转阀式两种。滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用的广泛。表2滑阀式换向阀的主体部分的名称结构原理图使用场合二位二通阀控制油路的接通和切断（相当于一个开关）二位三通阀控制液流方向（从一个方向变换为另一个方向）二位四通阀不能执行元件在任意位置上的停止运动三位四通阀能执行元件在任意位置上的停止运动二位五通阀不能执行元件在任意位置上的停止运动三位五通阀能执行元件在任意位置上的停止运动附上表换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，从而使执行元件启动、停止或变换运动方向。换向阀的功能主要由其控制的通路数及工作位置所决定。换向阀都有两个或者两个以上的工作位置，其中一个是常态位置，即阀芯未受到外部操作时所处的位置。绘制液压系统图时，油路一般应该连接到常位置上去。（三）滑阀式换向阀的操纵方式常见的滑阀式换向阀的操纵方式有手动、机动、电磁动、液动、电液动等几种。本设计主要应用的为手动式换向阀如下图所示为手动式换向阀。其为弹簧自动复位结构的阀，松开手柄，阀芯靠弹簧力回复至中位（常位），适用于动作频繁、持续工作时间较短的场合，操作比较安全，常用于工程机械。这种阀也可以用脚踏操纵。图3.5手动换向阀换向阀是液压冲击器的重要部件，其设计质量直接影响液压冲击器的性能。为此，经过多年来对换向阀的研究，总结归纳出了液压冲击器换向阀的设计准则。具体设计应遵守以下原则：(1)阀芯两端受力应始终处于不平衡状态，以保证阀芯稳定在冲程或回程配油位置；(2)在保证阀口全流量时不致有过大阻力的情况下，行程尽可能短，重量尽可能轻些，以减少耗油量和提高换向速度；(3)要保证最小的封油长度、间隙及加工精度；(4)保证阀芯两端推阀油压作用面积满足参数计算要求；(5)阀芯径向的最薄部位不小于2ram。液压冲击器的换向阀有多种多样的形式，概括起来有阀套和阀芯两大类，阀芯按形状又可分为柱状阀和筒状阀。前腔常压油型液压冲击器是利用差动活塞的原理，故只需用三通滑阀，而双面回油型液压冲击器则必须采用四通滑阀。三通滑阀的典型结构是三槽二台肩，四通滑阀的典型结构是五槽三台肩。三通滑阀阀芯比四通滑阀阀芯少一个台肩，因而较短，减轻了阀芯重量，可提高冲击机构的效率。

3.5节流阀的选择普通节流阀工作原理下图所示为一种普通节流阀的结构。这种节流阀的节流通道呈轴向三角槽式。油液从进油口p1流入，经孔道a和阀芯2的左端的三角槽进入孔道b，再从出油口p2流出。调节手把4通过推杆3使阀芯2作轴向移动，改变节流口通流截面积来调节流量。阀芯2在弹簧1的作用下始终贴紧在推杆3上。图3.6普通节流阀静态特性流量特性节流阀的流量特性决定于节流阀的结构形式。由于任何一种具体的节流口都不是薄壁孔或细长孔，为此节流阀的流量特性常用下面的这个公式计算：式中C——由节流口形状、液体液态、油液性质等因素决定的系数，具体数值由实验所得出；——节流口的通流截面积；——由节流口形状决定的节流阀指数，其值在0.5-1.0之间，由实验所得的数据。由上式可知，通过节流阀的流量，是和节流口前后的压差、油温以及节流口形状等因素密切有关的。（1）压差对稳定性的影响在使用中，当节流阀的通流截面积调整好以后，实际上由于负载的变化，阀前后的压差亦在变化，使流量不稳定。式中越大，的变化对流量的影响亦越大，因此节流阀制成薄壁孔（=0.5）比制成细长孔（=1）好的多。（2）温度对流量稳定性的影响油温的变化引起油液粘度变化，从而流量发生影响。这在细长孔式节流口上是十分明显的。对薄壁式节流口来说，当雷诺数大于临界值时，温度系数不受油温的影响，但当压差小，通流截面积小时，和有关，流量要受油温变化的影响。2.最小稳定流量和流量调节范围当节流阀的通流截面积很小时，在保持所有因素都不变的情况下，通过节流口的流量会出现周期性的脉动，甚至造成断流，这就是节流阀的阻塞现象。节流阀的阻塞会使液压系统中的执行元件的速度不均匀。因此每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，称为节流阀的最小稳定流量，上图所示的普通节流阀的最小稳定流量为0.05L/min。节流阀发生阻塞现象的主要原因是由于油液含有杂质或由于油液因高温氧化后析出胶质等粘附在节流口的表面上，当附着层达到一定的厚度时，会造成节流阀断流。减少阻塞现象的有效措施是采用水力半径大的节流口；另外，选择化学稳定性好和抗氧化性好的油液，并注意精心过滤，定期更换，都有助与防止节流阀的断流现象。调节特性节流阀的调节应该轻便、准确。在小流量调节时，如通流截面积相对于阀芯位移的变化率较小，则调节的精确向较高。(三)应用节流阀在液压系统中，主要于定量泵、溢流阀和执行元件等组成节流调节系统。调节其开口，使可调节执行元件运动速度的大小。节流阀也可以用于试验系统中用作加载等。

3.6曲柄摇杆选用数据分析图3.7曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的死点：摇杆为主动件的曲柄摇杆机构，当曲柄与连杆两次共线时，忽略连杆质量的情况下，连杆是二力杆，因此连杆对曲柄的作用力通过曲柄铰链中心A，给曲柄的驱动力矩为０，机构就会出现卡死或运动不确定的现象。这种机构出现卡死或运动不确定的位置点称为死点。死点通常有害，应设法消除。消除方法有：①对从动曲柄施加附加力矩。②利用构件自身或飞轮的惯性。③多组相同机构错开一定角度布置。死点有时也有应用价值。右图所示为利用死点夹紧工件，当卸去夹紧驱动力F后，由于BCD三点共线，工件对压头(杆1)的反作用力Fn不能使杆１转动，因而工件不会松。飞机起落架是利用死点工作的一个典型实例

3.7曲柄各杆件受力分析与计算图3.9汽车受力图在有一定角的路面（一般上坡路面0—45°）车所受的力如图3-4所示。如果车在上坡往后滑时（发动机出故障或功率不足）让车往后运动的力就是图3-8中重力的水平分力G1。要是制动此车应该有一个跟G1大小相等（或比它大的）方向相反的力而且要满足下列平衡方程。图3.10车轮受力图

以上述分析可知让车从山腰往下滑动的重力基本上对车轮作用而且产生摩擦阻力偶距。所以单独分析一个车轮的受力情况，受力情况如图3.9所示(在正常情况下路面与车轮之间摩擦系数2<μ<10)因此式中的是垂直与斜面的正压力。图3.11制动受力图如图3.10所示车在上坡被制动机构制动时制动机构得叶片所受到的力与叶片接触面垂直。此叶片按90°角度对面的圆弧来设计，因此车轮对叶片的挤压力作用于叶片的正中间。又把挤压力可以分解成，各分力与总力之间的角度均为45°与有关的数据由上式以表示

杆AC的受力与弯矩情况：图3.12支撑杆AC的受力图在此制动机构中图3.10所示部分所受到力由车轮对叶片作用的力提供的，因此杆件Ac所受到的力就是以上述，杆件AC在力作用下往后偏时B处的支撑杆BD给它一个反力F。反力F可以分解为和而切满足下列平衡方程杆件AC在这两力作用下发生轴力变形和弯曲变形，相关计算数据如图（3.11）图3.13杆AC的计算图

图3.14杆BD的弯矩图图3.15杆AC的轴力图

由主力图和弯矩图很容易看出最大弯矩和轴力的作用点和各值；此杆件在L/2位置最危险。由公式可以确定杆件的最大直径。即：例如：杆件的材料为低碳钢时，塑型材料的安全系数为许用应力。由弯曲强度条件（所以所选的杆件为圆柱形杆件）图3.16杆BD的尺寸图

如图3-11所示的杆件BD的受力分析与轴力图如下：图3.17杆BD的轴力图由拉压杆的强度条件是材料的屈服极限。

参考文献[1]郝忠军雷晓玲编.综合作业指导书[M].北京：机械工程师进修大学电器学院，1995[2]王之栎王大康主编.机械设计综合课程设计[M].北京：机械工业出版社，2004[3]郑堤唐可洪主编.机电一体化设计基础[M].北京：机械工业出版社，2005[4]徐灏主编.机械设计手册第二版（第四卷）[M].北京：机械工业出版社，2002[5]何健敏主编.AutoCAD2004[M].北京：中国宇航出版社，2004[6]芮延年．机电一体化系统设计[M]．北京：机械工业出版社，2004[7]梁训.周延佑.机床技术发展的新动向［J］.世界制造技术与装备市场，2001[8]王之烁王大康.北京市高等教育学会机械设计研究分会[9]雷天觉.新编液压工程手册[M]。北京：北京理工大学出版社，1998.[10]路甬祥.液压气动技术手册[M].北京：机械工业出版社，2002.[11]成大先.机械设计手册：第4、5册[M].北京：化学工业出版社，2002.[12]机械工程手册编辑委员会。机械工程手册：第6卷颤动设计卷[M].1997.[13]陆元章。现代机械设备设计手册[M]。北京：机械工程出版社，1996.

致谢这次的毕业课程设计历时3个月左右，现在终于可以交上一份令自己满意的设计论文了，但是在做毕业设计的过程中所经历的酸甜苦辣却是非常深刻，包括刚刚拿到题目时的不知所措、包括在明白设计量之后那种害怕的心情还记忆犹新，还有后来复杂的图形绘制，繁琐的计算，真的很是苦恼，不过我总算一步一步地走过来，也坚持下来了，到现在，心里充实的却是一种深深的喜悦之情，因为我确确实实的完成任务了。在这里我深深的感谢我的指导老师巴吾东老师，谢谢他给了我支持和鼓励，是他在我快坚持不住的时候鼓励我，在我偷懒的时候督促我，又在我洋洋得意的时候提醒我让我别大意。可以说这次设计如果离开了巴吾东老师，恐怕就无法完成了。这里还有同学们的帮助，他们帮助我查资料，烦恼的时候帮我解脱，这些都是最真实的情谊，让我的生活里充满阳光和活力，使得我坚持完成了我的设计。四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。从论文题目的选定到论文写作的指导,巴吾东老师在我做论文各个阶段富有启发的见解，提出的建议和写作方向，使得本文得以顺利完成。梁楚华具有渊博的知识，敏锐的洞察力和极富创新的学术思想给本文的研究指明了方向。同时治学严谨；对学生认真负责；对工作一丝不苟地学者风范使我受益终身。让我学会了如何从事科研工作和如何面对科研工作遇到的各种困难。

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。致谢四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师刘望蜀老师、和研究生助教吴子仪老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究HYPERLINK"/detail.htm?30