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1、廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒論 第一節(jié) 課題背景 課題來源：課題來自柳州歐維姆機械有限公司，是該公司正在著手進行的總裝車間改造項目之一，進行裝機的設(shè)計，提高裝配過程的機械化和自動化水平。 柳州歐維姆機械股份有限公司是柳州的重量級企業(yè)之一，是2002年10月由柳州市建筑機械總廠（成立于1966年）、深圳華強集團景豐投資有限公司、同濟大學(xué)和東南大學(xué)共同出資成立，注冊資本9000萬元，是國家建設(shè)部定點生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力機具的最大生產(chǎn)企業(yè)，是集科研、設(shè)計、生產(chǎn)以及預(yù)應(yīng)力施工于一體的中型企業(yè)。在生產(chǎn)經(jīng)營管理上已采用基于國際工業(yè)流行的MRP-I

2、I原理的軟件CAPMS，建立并實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)化管理。公司工藝先進，設(shè)備齊全，擁有各類數(shù)控機床、加工中心、計算機控制的熱處理設(shè)備、大型精密加工設(shè)備，實現(xiàn)了產(chǎn)品的半自動化生產(chǎn)。產(chǎn)品已形成4大類、30多個系列、400多個品種，OVM錨固體系、張拉機具、纜索制品、橡膠支座和伸縮縫等產(chǎn)品暢銷海內(nèi)外，體外預(yù)應(yīng)力材料、鋼絞線拉索體系、液壓提升、頂推及轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、新型吊桿、系桿、懸索橋產(chǎn)品（錨碇等）、真空輔助灌漿（含塑料波紋管）系統(tǒng)等新產(chǎn)品為企業(yè)注入了新的活力。企業(yè)總資產(chǎn)達3億多元，擁有專業(yè)技術(shù)人員300名，占員工總數(shù)的35%，2005年銷售收入達5億元人民幣。 企業(yè)于1995年和1996年分別通過了中國C

3、QC和英國BSI學(xué)會的ISO9001：1994雙重認證，并于2001年3月6日正式采用ISO9001：2000標準，成為同行最早轉(zhuǎn)換質(zhì)量體系標準的企業(yè)。產(chǎn)品質(zhì)量和各項性能指標達到了GB/T14370-2000、JT/4-93、JT3141-90、JT329.1-1997、JT329.1-1997等標準，并經(jīng)國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會（FIP）、英聯(lián)邦政府認可的檢測機構(gòu)、日本、新加坡、香港等國家及地區(qū)的質(zhì)量權(quán)威檢測機構(gòu)的嚴格檢定，證實公司產(chǎn)品性能指標達到了國際推薦的FIP標準、英國BSI標準、日本JIS標準，總體技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先，部分產(chǎn)品達世界同行先進水平。 截止目前，企業(yè)已獲專利授權(quán)180多項

4、，其中2002年新增專利為26項。2001年“夾片式拉索群錨及安裝方法”專利榮獲第七屆中國專利金獎。 1996年12月企業(yè)建立了國家級企業(yè)技術(shù)中心，下設(shè)有開發(fā)、試驗檢測、計算機、信息四大中心，建立了有效的激勵約束機制，具有了較強的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品和技術(shù)的科研設(shè)計、試制能力，能夠承擔近、中和遠期項目開發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新機制靈活、技術(shù)全面、實力雄厚。2001年8月成立了同濟OVM預(yù)應(yīng)力研究中心，與同濟大學(xué)合作進行預(yù)應(yīng)力新結(jié)構(gòu)的研究。2002年12月，國家人事部正式批準OVM公司設(shè)立博士后科研工作站，以此為平臺，采用流動管理的方式，將所有參與OVM公司開發(fā)及研制的高級人才整合在站內(nèi)，使我們既可利用現(xiàn)有的開發(fā)

5、成果，又為國際化的競爭儲備了高精尖人才。 該公司在北京、上海、廣州、武漢、西安、重慶等設(shè)立了辦事處，在其它省區(qū)和重要城市均設(shè)立了聯(lián)絡(luò)處，并在越南、新加坡、香港特區(qū)設(shè)立了辦事機構(gòu)，銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全國及東南亞地區(qū)。 生產(chǎn)率是制約企業(yè)經(jīng)營狀況的重要指標，直接關(guān)系到企業(yè)的生存，柳州歐維姆機械股份有限公司正在進行總裝車間的改造，以提高生產(chǎn)率、降低成本。 進行進行千斤頂壓裝的時間稱為工序時間，它主要由裝配工件所需的機動時間和裝卸工件等所需的輔助時間組成。要提高生產(chǎn)率，就必須降低工序時間。使千斤頂方便的裝配起來，因此可以大大縮短輔助時間，另外，采用壓裝機可降低對操作工人的技術(shù)水平等，工序時間的縮短，生

6、產(chǎn)率的提高及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，必有利于企業(yè)的發(fā)展。擴大壓裝機的裝配千斤頂范圍，做到一機多能，對于該企業(yè)，由于千斤頂?shù)钠贩N、規(guī)格和數(shù)量不一，為了適應(yīng)發(fā)展的需要，設(shè)計新的產(chǎn)品達到到一機多用的目的。 第二節(jié) 國內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀 壓裝機是對機械零部件進行安裝以及拆卸為目的的設(shè)備，在機械加工以及維修行業(yè)中具有廣泛的用途。目前國內(nèi)的壓裝機，在技術(shù)上還是50年代沿用至今的樣式和功能，屬通用型油壓機。這種壓裝機主要由鄂城重型機械廠和天津重型機械廠等廠家生產(chǎn)制造。這些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，控制系統(tǒng)落后，功能單一，全部人工手動操作，沒有自動測量和控制系統(tǒng)。在壓裝輪對時靠人工用尺測量，用眼觀測壓裝油缸的行進位置

7、;接近停止位置時，操作工人手動或腳踏開關(guān)，使油缸停止前進。這種全部人工操作的壓裝方式己延續(xù)了幾十年，毫無大的改進。這種輪對壓裝機最主要的缺點是人工操作，同時生產(chǎn)效率低，一次壓裝合格率低，壓裝質(zhì)量受人為因素影響大。 壓裝機的類型非常之多，用途不一，就他們的系統(tǒng)而言，有液壓控制系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)，是閉環(huán)系統(tǒng)，可對被控制量進行檢測并加以反饋，系統(tǒng)按偏差調(diào)節(jié)原理工作，并控偏差信號的方向和大小進行自動調(diào)整控制系統(tǒng)有反饋，具有抗干擾能力，因而控制精度高。液壓傳動系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，被控制量與控制量之間無聯(lián)系，控制量是流量控制閥的開度或變量泵的調(diào)節(jié)參數(shù)，被控制量是執(zhí)行機構(gòu)的速度對被控制量不進行檢

8、測，系統(tǒng)沒有修正執(zhí)行機構(gòu)偏差的能力?？刂凭热Q于元件的性能和系統(tǒng)整體的精度，控制精度較差，但調(diào)整簡單性能指標側(cè)重于靜態(tài)特性，主要性能指標有調(diào)速范圍，低速平穩(wěn)性，速度剛度和效率。 壓裝機工作裝置的液壓系統(tǒng)目前有以幾種類型: （1）按液壓泵的類型分為定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)。 （2）按液壓泵的數(shù)目可分為單泵操縱回路和雙泵操縱回路，后者一般用雙液壓回路。 （3）按液壓回路的數(shù)目可分為單液壓回路和雙液壓回路。 （4）按工作裝置液壓回路與轉(zhuǎn)向液壓回路之間關(guān)系可分為獨立式液壓回路和復(fù)合式液壓回路。 近二十年來，許多工業(yè)部門和技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω唔憫?yīng)、高精度、高功率—重量比和大功率的液壓控制系統(tǒng)的需要不斷擴

9、大，促使液壓控制技術(shù)迅速發(fā)展。特別是反饋控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)只中的應(yīng)用，電子技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合，使這門技術(shù)不論在元件和系統(tǒng)方面、理論與應(yīng)用方而都口趨完善和成熟，并形成為一門學(xué)科，成為液壓技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。目前液壓控制技術(shù)已經(jīng)企許多部門得到廣泛應(yīng)用，諸如冶金、機械等工業(yè)部門，飛機、船舶交通部門，航空航天技術(shù)，海洋技術(shù)近代科學(xué)試驗裝愛好武器控制等。 我國于五十年代開始液壓伺服元件和系統(tǒng)的研究工作，現(xiàn)在已生產(chǎn)幾種系列電掖伺服閥產(chǎn)品，液壓控制系統(tǒng)也在越來越多的部門得到了成功的應(yīng)用。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，液壓控制技術(shù)會在史多的部門為實現(xiàn)我國四個現(xiàn)代化的宏偉日標而發(fā)揮更大的作用。 隨著技術(shù)的不斷進

10、步，目前國外液壓系統(tǒng)己采用了節(jié)能效果極佳的壓力一流量補償負載傳感閉式系統(tǒng)，國內(nèi)有些公司也采用這套技術(shù)。其特點是:可以實現(xiàn)壓力一流量控制。泵輸出的流量即執(zhí)行元件的速度只與操縱閥桿行程大小有關(guān)，而與負載大小無關(guān)，因此該系統(tǒng)具有良好的速度控制特性。該液壓系統(tǒng)所提供功率與執(zhí)行元件所要求的功率相差甚小，因而具有良好的功率控制特性，功率浪費損失小。由于系統(tǒng)的無用功率小，而且在系統(tǒng)不工作時，系統(tǒng)可以近似地實現(xiàn)“0”流量輸出，因而發(fā)熱小，不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，提高了整個液壓系統(tǒng)的工作壽命。 第三節(jié) 設(shè)計本壓裝機的目的 通過在工廠里的實習(xí)、調(diào)研，我們了解到在與本壓裝機最接近的常規(guī)加工方法及其存在的不足：千斤頂

11、通常由油缸、活塞、穿心套、堵頭、前后壓板等零部件組成，在常規(guī)裝配工藝過程中，需用鐵錘裝配千斤頂活塞、堵頭等，且在裝配前后壓板等零部件時，裝好一邊以后，需用桁吊設(shè)備將待裝配的千斤頂油缸偏心擺置進行翻轉(zhuǎn)調(diào)頭，翻轉(zhuǎn)后，使用絎車吊下來，在進行另一邊的裝配。因此，在千斤頂?shù)难b配過程中易損傷千斤頂零部件，而且工人勞動強度很大。在裝配千斤頂?shù)倪^程中使用本壓裝機，可以提高裝配過程的機械化和自動化水平，避免對零部件的損傷，提高裝配質(zhì)量，降低工人的勞動強度。 第四節(jié) 本課題研究內(nèi)容及思路 本課題目的在于根據(jù)YZJ壓裝機整機要求，設(shè)計出與整機相匹配的液壓系統(tǒng)。本課題將以YZJ壓裝機為研究對象，以液壓傳動系統(tǒng)

12、設(shè)計為手段，設(shè)計出符合YZJ壓裝機整機性能要求的液壓系統(tǒng)。 （一）本課題主要研究內(nèi)容有以下幾方面 （1）國內(nèi)外壓裝機發(fā)展概況。 （2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 （3）液壓缸的設(shè)計。 （4）液壓集成塊設(shè)計。 （5）液壓站設(shè)計。 （6）液壓油箱的計算。 在本次的控制系統(tǒng)設(shè)計中，從工廠的角度出發(fā)，要求以低成本來實現(xiàn)壓裝機的各個功能，設(shè)計中，主要進行液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。液壓傳動系統(tǒng)是以液體為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液壓傳動是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，主要利用液體靜壓能來傳遞動力，故也稱容積式液體傳動或靜液傳動。液壓傳動的基本特征是

13、:以液體為工作介質(zhì)，靠處于密閉容器內(nèi)的液體靜壓力來傳遞動力，其靜壓力的大小取決于外負載;負載速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進行的，其速度大小取決于流量。 在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，主要包括液壓元件的設(shè)計計算與選擇，液壓輔助裝置的計算、設(shè)計或選擇；液壓傳動系統(tǒng)的驗算與校核。 （二）設(shè)計步驟 一臺機器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據(jù)機器的工作要求，對機械、電力、液壓和氣壓等各種傳動方案進行全面的方案論證，正確估計應(yīng)用液壓傳動的必要性。當確定采用液壓傳動后，其設(shè)計內(nèi)容和步驟大體如圖1—1所示*這里所述的設(shè)計內(nèi)容和步驟只是一般的系統(tǒng)設(shè)計流程，在實際設(shè)計過程中不是一成不變的，對于較簡單的液壓系統(tǒng)，

14、可以簡化其設(shè)計程序；對于重大工程的復(fù)雜液壓系統(tǒng)，往往還需在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上進行計算機仿真實驗，或者局部地進行實物實驗，反復(fù)修改，才能確定設(shè)計方案。另外，這些步驟又是相互關(guān)聯(lián)，彼此影響的，因此常需穿插交叉進行。 1．全面了解主機的結(jié)構(gòu)和總體布局，這是合理確定液壓執(zhí)行元件的類型、工作范圍、安裝位置及空間尺寸所必需的，現(xiàn)代液壓機械的工作機構(gòu)越來越復(fù)雜。對于工作機構(gòu)運動形式比較復(fù)雜的情況，如能采用經(jīng)濟適用的液壓執(zhí)行元件，并巧妙地使之與其它機構(gòu)相配合，不僅能簡化液壓系統(tǒng)，降低設(shè)備造價，而且能改善液壓執(zhí)行元件的負載狀況和運動機構(gòu)的性能。 2. 壓力相流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇

15、液壓元、輔件和原動機的規(guī)格。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸主要尺寸即可確定，接著就可根據(jù)液壓缸的速度確定其流量。 3.擬定液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要步驟。這一步要做的主要工作：一是選擇基本回路，二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)。 4. 液壓元件的選擇主要有：液壓執(zhí)行元件的選擇、液壓泵的選擇、控制閥的選擇、確定油箱的容積、過濾器的選擇、液壓油的選用。 5.液壓系統(tǒng)性能驗算。 6.液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及編制技術(shù)文件 總體步驟如下： 第二章 壓裝機液壓系統(tǒng)總體設(shè)計 第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的工作要求 一 液壓系統(tǒng)的組成 壓裝機的系統(tǒng)，采用液壓傳動系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)若能正常工作必須

16、由以下五部分組成： (1)動力裝置 它是把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝 置，一般由電動機和液壓系組成，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。 (2)執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用 是在壓力油的推動下輸出力和速度(直線運動)，或力矩和轉(zhuǎn)速(回轉(zhuǎn)運動)。這 類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。 (3)控制調(diào)節(jié)元件 它是能控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油的壓力、流量或方向， 以保證執(zhí)行裝置完成預(yù)期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流 閥、節(jié)流閥以及換向閥等。 (4)輔助元件 輔助元件是指油箱、蓄能器、油管

17、、管接頭、濾油器、壓力 在以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓 力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分o (5)工作介質(zhì) 它在液壓傳功及控制今起傳遞運動、動力從信號的作用。工 作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體。 二 壓裝機的工作原理 壓裝機是對機械零部件進行安裝以及拆卸為目的的設(shè)備，在機械加工以及機械維修行業(yè)中具有廣泛的用途。該壓裝機各動作是由液壓傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：液壓動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作液體。通過壓裝機的技術(shù)方案，我們了解到壓裝機的工作原理，在控制系統(tǒng)設(shè)計

18、中，要實現(xiàn)的有：機械手對千斤頂?shù)膴A持、提升、千斤頂翻轉(zhuǎn)180，壓裝機對活塞的壓裝，這些動作，由液壓系統(tǒng)來實現(xiàn),通過電磁換向閥來控制油缸的換向,在壓裝機中,主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布局和空間尺寸上的限制,要解決液壓執(zhí)行元件的動作順序，完成壓裝機的轉(zhuǎn)、提升、壓活塞等動作，要求在提升過程中，將機械手與千斤頂一起提升，機械手夾持牢固千斤頂，壓裝器能夠?qū)崿F(xiàn)活塞的壓入。工人在操作臺前，使用不同按鈕實現(xiàn)本壓裝機的各個動作。(如圖1.1），機械手的液壓系統(tǒng)中的換向閥右邊通電時，機械手油缸的活塞頂出，機械手張開，松開夾持的千斤頂，當換向閥左邊通電時，機械手夾緊，夾持住千斤頂。為了使壓裝機工作平穩(wěn)，便于實現(xiàn)自

19、動化和簡化設(shè)計制造過程，壓裝機的機械手質(zhì)量約3.5噸，當機械手被提升到一定高度后 ，手動使液壓提升缸停止。 為了便于自動化和產(chǎn)生足夠的夾緊力，千斤頂?shù)膴A緊也用液壓來實現(xiàn)。而工件的夾緊與提升，必須按照一定順序進行，也就是說，在整個千斤頂?shù)膲貉b過程中，夾緊——提升——翻轉(zhuǎn)——放下——壓裝。 圖1.1 三 系統(tǒng)達到的功能要求和技術(shù)指標 本壓裝機的技術(shù)要求如下： 1. 本壓裝機主要用途是將油缸作180翻轉(zhuǎn)和將活塞壓入油缸。其中油缸的180翻轉(zhuǎn)主要有機械手的夾持以及整個機械手部件的升降－機械手180翻轉(zhuǎn)組成； 2. 本壓裝機適用YCW100A~YCW500A型千斤頂，YDG400-400型千斤頂?shù)陌惭b； 3. 機械手夾持油缸的范圍為Φ200～Φ530，翻轉(zhuǎn)油缸的最大長度為L=950mm； 4. 夾持翻轉(zhuǎn)的最大重量為m=700kg； 5. 機械手油缸工作額定壓力為P=6.3MP，最大工作拉力F=110KN； 6. 夾持油缸翻轉(zhuǎn)180工作時間為t=15s； 7. 機械手部件提升行程為h=1020mm，從下提升到上所需時間為1min； 8. 壓裝機行走的行程為S=6250mm，所需時間為2min。 8 共48頁 第 頁