机电液综合课程设计

机电液综合课程设计指导书（机制方向）——张家港校区

设计目的

本课程是机械设计制造及其自动化专业的设计实践课，是在完成《液压与气压传动》、《机电传动及控制》等课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。本课程的学习目的在于使学生综合运用理论知识及生产实际知识，进行机电液工程项目的综合设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。

设计要求

(1) 机电液压综合设计项目是一项全面设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。

(2) 机电液压综合设计项目应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。

(3) 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。另外任何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性地设计。

(4) 学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。

设计内容及应提交文件

设计内容以各类机电设备液压传动系统的方案分析、验证、设计计算以及元件的选用为主，兼顾部分零部件结构设计。一般包括以下内容：

(1) 明确设计要求进行工况分析；

(2) 确定液压系统主要参数；

(3) 拟定液压系统原理图及验证设计方案；

(4) 计算和选择液压件；

(5) 验算液压系统性能；

(6) 结构设计及绘制零部件工作图；

(7) 编制技术文件。

学生应完成的工作：

(1) 绘制液压缸装配图（CAD及手绘各一份）；

(2)、绘制油箱及附属装置装配图（CAD图一份）；

(3) 设计计算说明书1份（含液压系统原理图）。

设计安排

设计步骤：

液压系统的设计步骤大致如下：

(1)明确设计要求，进行工况分析；

(2)确定液压系统的主要性能参数；

(3)拟订液压系统原理图；

(4)计算和选择液压元件；

(5)验算液压系统的性能；

(6)液压缸设计；

(7)绘制工作图，编写技术文件，并提出电气控制系统的设计任务书。

以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。

1 明确设计要求，进行工况分析

1.1 明确设计要求

对液压系统的设计要求是设计液压系统的依据，设计前必须将它搞清楚。明确设计要求往往从以下几个方面考虑：

1.1.1主机的概况了解

一般液压系统是为主机配套的，因此明确设计要求一般应从了解主机开始。了解主机概况一般从以下几方面着手：

1）主机的用途、总体布局、主要结构，主机对液压装置的位置和空间尺寸的限制。

2）主机的工艺流程或工作循环、技术参数与性能要求。

3）作业环境与条件等。

1.1.2明确主机对液压系统提出的任务和要求

1）主机要求液压系统完成的动作和功能，执行元件的运动方式（转动、移动或摆动）、动作循环及其工作范围。

2）外界负载大小、性质及变化范围，执行元件运动速度大小及变化范围。

3）各液压执行元件的动作顺序、转换及互锁要求。

4）对液压系统的工作性能方面的要求，如运动平稳性、定位和转换精度、停留时间、自动化程度、工作效率、噪声等方面的要求，对于高精度、高生产率的自动化主机，不仅会对液压系统提出静态性能指标，往往还会提出动态性能指标。

1.1.3明确其它要求

1）明确液压系统的工作条件和环境条件，如环境的温度、湿度、污染和振动冲击情况。有无腐蚀性和易燃性物质存在，这牵涉到液压元件和工作介质的选用，也牵涉到所需采用的防护措施等。

2）对液压系统的重量、外形尺寸、经济性等方面的要求。

1.2工况分析

工况分析就是要分析执行元件在整个工作过程中速度和负载的变化规律，求出工作循环中各动作阶段的速度和负载的大小，画出速度图和负载图（简单系统可不画）。从这两张图中可以方便地看出系统对液压执行元件作用的负载和速度的要求及它们的变化范围，还可方便地确定最大负载值、最大速度值，以及它们所在的工作阶段，这是确定液压系统方案、确定液压系统性能参数和执行元件结构参数的主要依据。

1.2.1速度分析速度图

速度分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求的速度进行分析，速度图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。速度图一般用速度—时间（v—t）或速度—位移（v—l）曲线表示。图1（a）为一机床进给油缸的动作循环图例，及图1（b）是其相应的速度图例。

1.2.2负载分析与负载图

负载分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求克服的负载大小及其性质进行分析，负载图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。负载图一般用负载—时间（F—t）或负载—位移（F—l）曲线表示。

1）液压缸的负载分析

液压缸在做直线往复运动时，要克服以下负载：工作负载、摩擦负载阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和背压力。前四种属于外负载，后两种属于内负载。在不同的动作阶段，负载的类型和大小是不同的。下面分别予以讨论。

（1）启动阶段

启动阶段的液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件处于要动而未动状态，其负载F由以下2项组成

式中F fs——静摩擦力；

F n——作用在摩擦面（如导轨面或支承面）上的正压力；

f s——摩擦面的静摩擦系数，其数值与润滑条件、导轨的种类和材料有关（见表1）；

F G——垂直或倾斜放置的运动工作部件重量在油缸运动方向的分量，工作部件向上运动时

为正负载，向下运动时为负负载。若工作部件是水平放置时，则F G=0。

(2) 加速阶段

加速阶段的液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件从速度为零到恒速（一般为非工作阶段的快速运动）阶段，这时的负载F由下式计算

式中F——动摩擦力;

f d——动摩擦系数(见表1)；

F m——惯性阻力,这是液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件在加速（或制动减速）

过程中得到惯性阻力, 其值可按牛顿第二定律求出，加速时阻力为正，制动减速时

为负；

△v——速度的改变量，即恒速值；

△t——启动或制动时间，机床一般取△t=0.01~0.5s，轻载低速运动部件取小值，重载高速运动部件取大值。行走机械可取△v/ △t=0.5~1.5m/s2；

G——运动部件的重量；

g——重力加速度。

（3）恒速阶段

该阶段负载由下式决定

式中F L——工作负载，如切削力等。其方向与液压缸运动方向相反时取正值，相同时取负值。在非工作行程(如快进)时取F L =0.

（4）制动阶段

该阶段负载由下式决定

因制动时是减速，因此惯性力Fm为负值。

上述四个动作阶段，在液压缸的反向运动中，也都存在，只是在快退过程中不存在工作行程，因此整个快退恒速阶段取F L=0。

以上计算均是计算液压缸的外负载，要计算液压缸的总负载力，还应计算液压缸的内负载力，即密封阻力和运动的背压阻力。前者是指密封装置零件在相对运动中产生的密封摩擦力, 其值与密封装置的结构类型、液压缸的制造质量和工作压力有关，具体计算比较繁琐，一般在初步计算中都将其考虑在液压缸的机械效率（ηm）中。后者是指液压缸回油腔的背压阻力，它是由回油管

路上的液压阻力决定的。在系统方案与结构尚未确定前，它是无法计算的。在液压缸尺寸已知的情况下，可根据表2所示的经验数据进行估算。一般可先忽略不计，待系统回路和液压执行元件结构尺寸确定时再将其计算进去。

根据上述各阶段得到负载及其所经历的移动行程（或时间），便可归纳绘出液压缸的负载图（F-l图或F-t图），如图2所示为一机床进给系统的负载图例。图中的最大负载值将是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构参数时的依据。

高压系统（16~32MPa）

1.2.3液压马达的负载分析

当系统以液压马达作为执行元件时，应计算各阶段折算到液压马达轴上的总负载转矩T。这负载转矩应包含三项之和：T L——工作负载折算到马达轴上的等效转矩，T f——执行机构上的摩擦力（力矩）折算到马达轴上的等效转矩，T m——执行机构、传动机构、液压马达轴等在启动和制动时折算到马达轴上的等效惯性力矩。即

将式（1）~（4）中的力的计算换成相应的力矩的计算式，即可得到液压马达在各个动作阶段的负载力矩计算式，并可画出相应的负载转矩图。

2液压系统主要性能参数的确定

这里，液压系统的主要性能参数是指液压执行元件的工作压力p和最大流量Ｑ，它们均与执行元件的结构参数（即液压缸的有效工作面积或液压马达的排量）有关。液压执行元件的工作压力和最大流量是计算与选择液压元件、原动机（电机），进行液压系统设计的主要依据。

2.1液压执行元件工作压力的确定

液压执行元件的工作压力是指液压执行元件的输入压力。在确定液压执行元件的结构尺寸时，一般要先选择好液压执行元件的工作压力。工作压力选得低，执行元件的尺寸则大，整个液压系统所需的流量和结构尺寸也会变大，但液压元件的制造精度、密封要求与维护要求将会降低。压力选得愈高，结果则相反。因此执行元件的工作压力的选取将直接关系到液压系统的结构大小、成本高低和使用可靠性等多方面的因素。一般可根据最大负载参考表3选取，也可根据设备的类型参考表4选取。

随着目前材质生产水平和液压技术水平的提高，液压系统的工作压力有向高压化发展的趋势，这也是符合经济发展规律的。

2.2液压执行元件主要结构参数的确定

要确定液压执行元件的最大流量，必须先确定执行元件的结构参数。这里主要指液压缸的有效工作面积A1、A2及活塞直径D、活塞杆直径d。液压执行元件的结构参数首先应满足所要克服的最大负载和速度的要求。例如图3所示一单杆活塞缸，其无杆腔和有杆腔的有效作用面积分别为A1和A2，当最大负载为F max时的进、回油腔压力分别为p1和 p2，这时活塞上的力平衡方程应为

这样就有

式中，A2/A1一般由快速进、退速度比与回路结构有关。例如当快进时是液压缸的无杆腔进油、有杆腔回油，而快退时是有杆腔进油、无杆腔回油，快进、快退时的流量Q均相同（一般为泵的最大供油流量），这时快速进、退的速度比v1 / v2为

即这时的液压缸两腔的面积比由快速进、退的速度比λv确定。当快进时采用差动连接液压回路，快退时采用有杆腔进油、无杆腔回油，并且要求快速进、退速度相等时，则应A2 /A1=1/2。

表5 按活塞杆受力情况选取活塞杆直径

活塞杆受力情况工作压力p/MPa活塞杆直径d 受拉- d=(0.3~0.5)D

受压及拉P≤5d=(0.5~0.55)D

受压及拉5

受压及拉p>7 d=0.7D

在D、d圆整后，应由式A1=πD2/4和A2=π(D2-d2)/4重新求出A1和A2。则此时液压缸两腔的有效工作面积A1、A2已初步确定。

液压缸两腔的有效工作面积除了要满足最大负载和速度要求外，还需满足系统中流量控制阀最小稳定流量Q vmin的要求，以满足系统的最低速度v min要求。因此还需对液压缸的有效工作面积A1（或A2）进行验算。即

式中Q vmin可由阀的产品样本中查得。若经验算D、d不满足式（9-11），则需重新修改计算D、d、A1、A2，直至满足式（11）为止，才算最后确定液压缸的有效工作面积。

2.3液压马达的排量计算与选择

当执行元件是液压马达时，它要克服的负载是转矩，它的主要结构参数是排量。液压马达的排量q M也是根据最大负载转矩T max来确定的，即

式中p——液压马达的工作压力，即进油压力；

p

——液压马达的回油腔压力，即背压，可参表9-2选取，有的马达对背压有0

特殊要求，可按要求定；

η

——液压马达的机械效率。

Mm

2.4工况图的确定

2.4.1 工况图中的最大压力和最大流量将直接影响液压泵和液压控制阀等液压元件的最大压力和流量，因此它是选择电动机、液压元件（包括液压泵、液压控制元件和辅助元件）的原始依据。

2.4.2工况图中不同阶段的压力和流量变化情况是液压回路选择的依据。例如工况图中反映整个工作循环中流量、压力变化较大，而且高压小流量的时间占得比例较大，这样在较大功率时采用单定量泵供油就不太合适，可以考虑一大一小的双联泵供油或限压式变量泵供油等方案。当然工况图所确定的液压系统的主要参数量也反映了原来考虑的回路和参数设计的合理性，它是进一步修改系统和系统参数的依据。

3拟订液压系统原理图

拟订液压系统原理图是液压系统设计工作中关键的一步。它将影响到系统的性能与设计方案的经济性、合理性。一般方法是先根据主机工作部件的运动要求，确定液压执行元件的类型，然后是根据动作和性能要求，选择并拟订液压基本回路，最后将各个基本回路组合成一个完整的液压系统。

3.1确定液压执行元件的类型

在拟订液压系统原理图时，首先要根据主机运动部件的运动要求来确定液压执行元件的类型。一般来说，对于直线往复运动，可选用液压缸；对于连续回转运动，可选用液压马达，对于摆动运动，可采用摆动液压缸。但在选择液压执行元件类型时，除了对运动形式要求外，还应注意其运动范围和性能要求，注意运动形式还可通过适当的机械机构进行转换。例如长行程的往复运动，采用一般的活塞式液压缸就不合适了，可以采用柱塞式液压缸，也可采用液压马达通过齿轮齿条机构、链轮链条机构或螺母螺杆机构驱动实现，对于有限角度的连续回转运动，可采用液压缸通过齿条齿轮机构或棘爪棘轮机构，配合超越离合器等动作来驱动实现。具体采用何种类型的执行元件，配何种机械机构实现主机所要求的运动要全面考虑主机的安装条件、制造条件和经济性等因素。

3.2选择液压基本回路

在确定了液压执行元件后，要根据设备的工作特点及设计要求选择基本回路。首先要选择对主机性能起决定性影响的主要回路。例如机床液压系统，调速回路是系统的核心；压力机液压系统，调压回路是主要回路等。然后再考虑其它功能回路。如快速运动回路与速度换接回路、压力控制回路、换向回路、多缸动作回路等。在选择各基本回路时，要仔细研究系统的设计要求，进行考虑。例如系统有垂直运动部件时，要考虑平衡回路；有多个执行元件时，要根据系统要求，考虑采用相应的顺序动作、同步，互不干扰回路等。同时也要考虑节能、减少发热、减少冲击、保证动作的换接方式和精度等问题。

选择回路时可能有多种方案，这时需要反复对比。还应多参考或吸收同类设备液压系统中回路选择的成熟经验。

3.3液压系统的综合

在选定了各种满足系统要求的液压基本回路后，就可进行液压系统合成工作。也就是将各基本回路放在一起，进行归并、整理。必要时再增加一些液压元件和辅助油路，使之成为完整的液压系统。在进行这项工作时必须注意以下几点：

1）．最后综合出来的液压系统应保证其工作循环中的每个动作都安全可靠，无互相干扰；

2）．尽可能省去不必要的元件，以简化系统结构；

3）．尽可能提高系统效率，防止系统过热；

4）．尽可能是系统经济、合理，便于维修检测；

5）．尽可能采用标准元件，减少自行设计的专用元件。

4计算和选择液压元件

液压元件的计算是计算该元件在整个工作循环中所承受的最高压力和通过的流量，以便选择和确定元件的型号与规格，以便对系统进行进一步的性能验算和结构设计。

4.1液压泵和电机型号与规格的选择

1）确定液压泵的最大工作压力

液压泵的最大工作压力p p可按下式计算

式中p1max——执行元件进油腔的最大工作压力，可从工况图中找到；

∑△p1——与执行元件最大工作压力同一工况下进油路上的总压力损失，它包括沿程压力损失和局部压力损失。在此只能先按经验资料估计：一般节流调速和管路较简单的系统取∑△p1=

0.2~0.5MPa,进油路上有调速阀或管路复杂的系统取∑△p1=0.5~1.5MPa。

2）液压泵供油流量Q p的计算

液压泵供油流量Q p必须大于或等于同时工作的执行元件流量之和的最大值（∑Q i）max与回路泄漏量之和，可用下式表示：

式中Q i——工作循环中某一执行元件在第i个动作阶段所需的流量；

K——回路的泄漏折算系数，K=1.1~1.3。

对于节流调速系统，若最大流量点处于调速状态，则在泵的供油量中还要增加溢流阀稳压时的最小溢流量3L/min。

对于蓄能器作辅助能源供油的系统，泵的流量按一个工作循环中液压执行元件的平均流量估计。

3）选择液压泵的规格

在参照产品样本选取液压液压泵的规格时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高20% ~60%，以便留有一定的压力储备；额定流量则只须满足上述最大流量即可。

4.1.2确定液压泵驱动电机

选择电动机的主要依据是电动机功率，但要注意电动机的转速应与所选液压泵规定转速范围和所需流量相适应。在确定电动机功率时，应考虑实际工况的差异。当整个工作循环中，泵的功率变化较小，或者功率变化虽然较大，但大功率持续时间较长，可根据泵的最大功率点来选择电动机。电动机的功率Np可按下式计算：

式中，（p p Q p）max为液压泵输出压力与输出流量乘积的最大值，即液压泵的最大输出功率。其中的p p与Q p可以利用液压执行元件的工况图查处最大功率点，然后根据该点所对应的执行元件的工作压力p1和流量Q1，利用式（14）和式（15）计算求得。式（16）中的ηp为液压泵的总效率，初算时可按表6选取。泵的规格大时取大值，反之取小值。变量泵取小值，定量泵取大值。当泵的工作压力只有其额定压力的10%~15%时，泵的总效率显著下降，有时只达50%，变量泵流量为其公称流量的1/4或1/3以下时，其容积效率明显下降，计算时应予以注意。

液压泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵

总效率0.6~0.7 0.6~0.75 0.8~0.85 0.65~0.8

当整个工作循环中泵的功率变化较大，并且最大功率持续时间很短，如按式（16）计算结果选电动机，功率将较大，不经济。此时可利用一般电动机允许短时间具有25%的超载能力，先按下式计算出整个工作循环中各阶段所需的功率：

式中 N pi——整个工作循环中，第i阶段液压泵所需功率；

p

——第i阶段液压泵的工作压力；

pi

Q

——第i阶段液压泵的输出流量。

pi

式中t i——整个工作循环中，第i阶段持续的时间；

n——整个工作循环阶段数；

T——整个工作循环周期（时间）。

在确定了电动机的功率和转速后，还应考虑电动机的性能及安装连接形式，才能完全确定电动机的型号与规格。

4.2液压阀的选择

液压阀的规格主要是根据系统的最高工作压力和通过该阀的最大实际流量从产品样本中选

取的。一般要求所选阀的额定压力要大于系统的最高工作压力，选阀的额定流量要大于通过该阀的最大实际流量。如果通过阀的流量超过所选阀的额定流量的20%，将会引起过大的压力损失、发热、噪声及阀的性能下降。具体的讲，选择压力阀时应考虑调压范围、流量变化范围及此范围内的压力平稳性等；选择流量阀时主要应考虑流量调节范围、最小稳定流量、阀的最高工作压力、阀的最小压差、阀对压差和温度变化的补偿作用、工作介质的清洁度要求等；在选择方向控制阀时，除了考虑压力、流量外，还应考虑其中位机能、换向频率、阀口的压力损失和内泄漏大小等。此外，在选择阀时还应注意结构形式、压力等级、连接方式、集成方式及操纵方式等。

4.3液压辅件的选择

4.3.1确定液压管道尺寸

液压管道的尺寸的确定，可参阅书中相关内容。在实际设计中，管道尺寸、管接头尺寸常选得与液压阀等液压元件的接口尺寸相一致，这样可使管接头和管道的选择简单。

4.3.2确定油箱的有效容量

为了使油液有足够的容积进行热交换，油箱要有足够的有效容量（油面高度为油箱高度80%的容量），油箱的有效容量应根据液压系统的发热、散热平衡的原则来计算，但一般油箱的有效容量V可按下面推荐数值估取：

低压系统（p<2.5MPa），V=（2~4）Q p；

中压系统（p<6.3MPa），V=（5~7）Q p；

中高压系统（p＞2.5MPa），V=（6-12）Q p。

式中的Q p为液压泵每分钟输出的油液体积值。

中压以上系统（如工程、建筑机械等液压系统）都带有散热装置，其油箱容量可适当减少。按以上式子确定油箱容积，在一般情况下都能保证正常工作。但在功率较大而又连续工作的工况下，需经发热量验算后确定。

4.3.3滤油器、蓄能器等的选用

滤油器、蓄能器等可按书中有关原则选用。

5 液压系统的性能验算

液压系统设计初步完成后，应对系统得到技术性能指标进行一些必要的验算，以便初步判断设计的质量。或从几个方案中评选出最好的设计方案来。然而由于影响系统性能的因素较多且较复杂，加上具体得到液压装置尚未设计出来，所以现在的验算工作只能是采用一些简化公式近似估算。如果有经过生产实践考验的同类型系统，这项工作可省略。

液压系统性能验算的项目很多，常见的有系统的压力损失验算和发热温升验算。

5.1液压系统的压力损失验算

在前面确定液压泵的最高工作压力、执行元件的参数确定时均提及过压力损失，当时由于系统没有完全设计完毕，元件、管道等设置也没有确定，因此只能作粗略的估算。现在元件、管道、安装形式均已基本确定，所以需要验算一下系统各部分的压力损失，看其是否在前述假设的范围内，借此可较准确的确定泵和系统各处的工作压力，以较准确的调节变量泵、溢流阀和各种压力阀。保证系统的正常工作，并达到所要求的工作性能。如果计算结果与原假设得到压力损失相差过大，以使系统无法正确调整，保证系统正常工作，则应对原设计进行修正。

当系统执行元件为液压缸时，由式（6）和式（14）可得液压泵的最大工作压力p p应满足

式中，△p1、△p2分别为液压缸进、回油管路的总压力损失。

同理，系统执行元件为液压马达时，液压泵的最大工作压力p p应满

式中，T为液压马达轴上的总外负载转矩，ηMm为液压马达的机械效率，q M为液压马达的排量，△p1、△p2分别为液压马达进、回油管路的总压力损失。

从式（19）和式（20）可以看出，如果液压执行元件的进、回油管路的总压力损失能较准确地计算出来，就能较准确的确定出液压泵的最大工作压力p p。。若计算出的液压泵的最大工作压力p p小于泵额定压力的75%，泵有一定的储备压力，就能保证系统的可靠工作。否则就应选用额定压力较高的液压泵，或调整系统的其他设计参数。

这里，管路中的总压力损失∑△p按计算方法的不同，可分为管道内总沿程损失∑△p l、液流通过管道内变截面管道、弯管等局部地区所造成的总局部压力损失∑△pξ和液流通过阀类元件的总局部压力损失∑△p v.三部分组成。即

上式中各项损失可以按第二章的有关公式进行估算。在实际中，一般只对长管道的△p l、按下式进行计算

式中ν——油液的运动粘度（m2/s）；

Q——管道中通过的流量（L/min）；

l——管道长度（m）

d——管道直径（mm）。

局部损失△pξ可按下式计算

当通过阀类元件的实际压力损失Q v不是其额定流量Q n时，它的实际压力损失△p v.可按下式计算

式中，△p n为阀在额定流量下的压力损失。

在确定压力阀的调整值时，往往要先计算出不同工作阶段不同工况的系统中某一点的压力值，这里要注意各个工作阶段的流量是不同的，需分别计算各阶段的压力损失值，才能正确计算各工作阶段的压力值。

5.2液压系统的发热及温升验算

液压系统工作时，各种能量损失最终都转变为热能，使油温升高。油温升高会使油液粘度下降，泄漏增加；油液通过节流元件时的节流特性发生变化，造成系统性能的变化；油温上升，还会加速油液氧化变质。因此系统必须将油温控制在允许的范围内。

5.2.1系统产生的发热功率计算

系统的发热量要进行准确计算一般很困难，下面介绍一种工程上常用的近似计算方法。

液压系统的输入功率与输出功率之差就是系统运行中的能量损失，也就是系统产生的发热功率H 。即

式中N i——系统的输入功率，即液压泵的输入功率，可用N i = p p q p /ηp计算，式中符号意义同前；

N o——系统的输出功率，即执行元件的输出功率；

对于液压缸N o=Fv

对于液压马达N o=2πTn

式中F——液压缸的总外负载力；

T——马达轴上的总外负载力矩；

v——液压缸的运动速度；

n——液压马达的转速。

若整个工作循环内的功率是变化的，则可按各阶段的发热功率求出系统的平均发热功率，

式中N ij——整个工作循环的第j个阶段系统（液压泵）的输入功率；

N oj——整个工作循环的第j个阶段系统执行元件的输出功率；

△t j——第j个阶段的持续时间；

n——整个工作循环的阶段数；

T——整个工作循环的周期（时间）。

5.2.2系统的散热功率计算

液压系统中产生的热量，一般可近似认为系统散发的热量全部被油箱散发和吸收。油箱的散热功率H’由下式计算

式中△T——系统温升（°C），△T=t2-t1，其中，t1为系统的环境温度（°C），t2为系统达到热平衡后的温度（°C）；

A——油箱的散热面积(m2)；

C T——邮箱的散热系数(W / m2°C)，

它们的取值见表7

5.2.3系统温升

当液压系统达到热平衡时，系统产生的热功率等于系统的散热功率，即H=H’, 联系式（27）可得系统的温升△T

热平衡后的油温

表8给出了各种机械允许的最高温度和温升值。当按上二式计算出的温升和热平衡后油温值超过表中数值时，就要设法增大油箱散热面积或增设冷却装置。

5.2.4散热面积计算

由式（9-28）可计算油箱散热面积A为

当油箱三个边的比例在1:1:1至1:2:3之间，油箱液面高度为油箱高度的80%，油箱的散热面积可由下式计算

式中V——油箱的有效容积，单位为m3。

当系统需要设冷却装置时，冷却器的散热面积A c可按下式计算

式中Cc——散热器的散热系数(kW / m2°C)，由产品样本查得；

6 液压站装置的设计

对于固定的液压设备，常将液压系统的油箱、动力装置和控制调节装置集中安装成液压站，使装配、调试和维修都比较方便，同时又使液压站上的振动源与主机隔开，减少了液压站中的油温变化对主机精度的影响。这里主要介绍电动机和液压泵组与油箱的安装设计问题和控制阀的集成配置等问题。

6.1电动机和液压泵组与油箱的安装设计

在常见的液压站中，按照电动机和液压泵组相对油箱的安装位置不同，可以分为上置式、下置式与旁置式三种。

如图5所示为上置式油箱液压泵站。上置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱上盖板上，其结构紧凑，应用十分普遍，尤其是需要经常移动的、泵与电机均不太大的泵站。电机与泵可以立式安装（如图5），也可卧式安装。这种安装方法将动力振动源安置在油箱盖板上，因此油箱体，尤其是盖板要有较好的刚性。如图6所示为旁置式油箱液压泵站。旁置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱旁边。系统的流量和油箱容量较大时，尤其是一个油箱给多台液压泵供油的场合采用。旁置式油箱液压泵站使油箱内液面高于泵的吸油口，泵的吸油条件较好。设计要注意在泵的吸油口与油箱之间设置一个截止阀，以防止液压泵在维修或拆卸时油箱中油液外流。下置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱底下。这样可使设备的安装面积减小，也可使泵的吸入能力大为改善。这种安置方式，常常是将油箱架高到使人可以在油箱底下穿越，以便对液压泵的安装和维修

6.2电动机与液压泵的装配设计

电动机的安装形式主要有三种：机座带底脚、端盖上无凸缘机构，机座不带低脚、端盖上带大于机座的凸缘机构，机座带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构。如图7所示为底座带底脚、端盖上无凸缘机构，一般用于水平放置。若电动机与液压泵组立式放置则应选用机座不带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构，以便于电机在安装板上的定位与固定。机座带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构用于水平放置的电动机与液压泵组，此时液压泵通过发兰式支架支承在电动机上，利用端盖上的凸缘可方便地在支架上定位。

小功率的电动机与液压泵组可以安装在油箱盖上（上置式），功率较大时需单独安装在专用的平台上（非上置式）。电动机与液压泵组的底座应有足够的强度和刚度，要便于安装和检修。电动机与液压泵组与底座之间最好加弹性防振垫。在在适当的部位设置泄油盘，以防止场地污染。液压泵的传动轴不能承受径向与轴向载荷，与电机轴有很高的同轴度，一般采用弹性联轴器的连接形式。

6 绘制工作图，编写技术文件

所设计的液压系统经验算后既可对初步拟订的液压系统进行修改，并绘制正式的系统工作图和编写技术文件。

系统工作图包括液压系统原理图，液压缸等非标准元件的装配图，油箱装配图。液压系统原理图中除了液压系统回路原理图外，应给出各执行元件的工作循环图。

装配图要填写明细表，明细表中的非标准件要编制图号，确定材料、数量等，标准件、要注明代号、标准、数量等。技术文件主要为液压系统设计计算说明书。

7 液压缸设计

7.1 结构初选

液压缸的安装形式很多，但大致可分为两类：

8.1.1轴线固定类

这类安装形式的液压缸在工作时，轴线位置固定不变。机床上的液压缸大多是采用这种安装形式。

（1）通用拉杆式

在两端缸盖上钻出通孔，用双头螺杆将缸和安装座连接拉紧。一般用于短行程、压力低的液压缸。

（2）法兰式

用液压缸上的法兰将其固定在机器上。法兰设置在活塞杆端的缸头上，外侧面与机械安装面贴紧，这叫头部外法兰式。由于液压缸工作时反作用力的作用，安装螺栓承受液压力的拉伸作用，因而安装螺栓的直径较大，并且要求强度计算。

法兰设置在活塞杆端的缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。液压缸工作时，安装螺栓受力不大，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。

法兰设置在缸的底部，与机械安装面用螺栓紧固，这叫尾部法兰式。这种安装形式使液压缸悬伸，安装长度较大，稳定性差。

（3）支座式

将液压缸头尾两端的凸缘与支座紧固在一起。支座可置于液压缸左右的径向、切向，也可置于轴向底部的前后端。径向安装时，安装面与活塞杆轴线在同一平面上，液压缸工作时，安装螺栓只承受剪切力；切向和轴向安装时，活塞的轴线与支座底面有一定的距离，安装螺栓既受剪切力，又承受因存在倾翻力矩而产生的弯曲力。切向安装时倾翻力矩比轴向安装时要小一些。

对于支座安装形式，GS3766—83的2.2.2条规定：“支座式液压缸如不采用键或销承受剪切力时，则底脚固定螺栓必须经受全部剪切力而不致引起危险”。

7.1.2轴线摆动类

液压缸在往复运动时，由于机构的相互作用使其轴线产生摆动，达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸，安装形式也只能采用使其能摆动的铰接方式。工程机械、农业机械、翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形式。

（1）耳轴式

将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内，使液压缸轴线能在某个平面内自由摆动。

耳轴设置在液压缸头部的叫头部耳轴式。这种安装形式的液压缸，摆动幅度较小，但稳定性较好。

耳轴设置在液压缸尾部的尾部耳轴式。这种安装形式的液压缸，摆动幅度较大，但稳定性较差。

耳轴设置在液压缸中部的叫中间耳轴式，其摆动幅度和稳定性一般。

（2）耳环式

将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起，使液压缸能在某个平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部，可以是单耳环，也可以是双耳环，还可以做成带关节轴承的单耳环或双耳环。

（3）球头式

将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起，使液压缸能在一定的空间锥角范围内任意摆动。这种安装形式自由度大，但稳定性差。船舶起货吊杆液压缸多用这种形式。

应该指出，轴线摆动安装的液压缸往往工作时都是倾斜的，随着活塞杆的逐渐伸出，轴线与水平面的夹角也逐渐变化，其工作出力随着夹角的变化而变化，因此，计算液压缸的有效工作出力时，一定要以夹角处于最小时能推动的负载为依据。

7.2 局部结构初选

根据设计条件，查阅资料确定油缸各零件的结构、材料及联接方式。

7.2.1缸筒的结构设计

缸筒的两端分别与缸盖相连，构成密闭的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关。设计缸筒的结构时，也应该一起加以考虑。

缸筒是液压缸的主体，其余零件装配其上，它的结构形式对加工和装配有很大影响，因此其结构必须尽量便于装配、拆卸和维修。

缸筒与缸盖、缸底的连接形式很多，不少于60多种，把他们按连接方法分类，大致有以下几种。

法兰连接：缸筒端部设计有法兰，用螺栓将其与端盖连接起来。法兰连接结构简单，加工和装拆都很方便，只是外形尺寸和重量都较大。法兰与缸筒为整体式（见图11-a）的多为铸件和铸件缸筒，加工余量较大，浪费材料；焊接法兰式（见图11-b）多为钢质缸筒，将无缝钢管制成的缸筒与法兰焊接在一起，其焊缝要进行强度计算。法兰连接是液压缸中使用最普遍的结构形式。

（1）螺钉连接

将缸盖用螺钉固定在缸筒端部（见图11-c）。这种连接方式简单，但因缸筒壁薄，需要数量较多的螺钉才能承受液压力。这种方式多用于柱塞液压缸和低压液压缸。

机电液控制课程设计实验报告

实验（一）双作用气压回路 一、试验目的： 1．基本要认识每个元器件，并知道它们的结构和用途。 2．通过基础实验训练，培养学校气动课程的兴趣。 3．提高实际动手能力。 4．通过连接双作用回路，了解该回路的特点、原理和连接方法。 5．认识基本回路，学会连接该回路。 6．扎实地掌握双作用气压回路的内容。 二、试验仪器： 1、FESTO气压传动综合实验台 2、FESTO品牌的启动原件包括：气源装置、软管、两位五通换向阀、手动两位三通阀以及双作用气缸。 三、工作原理： 首先气从起源装置中流出，经过两位五通换向阀流入气缸，再从气源装置中输送两道空气流向两个手动两位三通换向阀再连向两位五通换向阀，接着两个手动两位三通换向阀来控制两位五通换向阀，再由其控制气缸左右运动。 四、回路工作过程 按照原理图连接各元件，打开气源，按下换向阀的按钮，得到信号后阀门左位接入并控制与气缸连接的二位五通阀左位接入，气缸活塞杆伸出；反之右边得到信号，气缸右位接入，气缸活塞杆退回。 五、原理图：

实验（二）双作用单向调速回路 一、试验目的： 1．基本要认识每个元器件，并知道它们的结构和用途。 2．通过基础实验训练，培养学校气动课程的兴趣。 3．提高实际动手能力。 4．通过连接双作用回路，了解该回路的特点、原理和连接方法。 5．认识基本回路，学会连接该回路。 6．扎实地掌握双作用单向调速回路的内容。 二、试验仪器： 1、FESTO气压传动综合实验台 2、FESTO品牌的启动原件包括：气源装置、软管、节流阀、单作用两位五通换向阀、手动两位三通阀以及双作用气缸。 三、工作原理： 首先气体从气源装置中流出，经过单作用两位五通换向阀流入节流阀进行节流调速，经过调速的气体再流入气缸，同时又从气源装置中输送气体流向手动两位三通换向阀再连向单作用两位五通换向阀，由手动两位三通换向阀来控制单作用两位五通换向阀，再由其控制气缸左右运动。 四、回路工作过程： 按原理图连接各元件，打开气源，按下换向阀的按钮，得到信号后阀门左位接入并控制与气缸连接的二位五通阀左位接入，气缸活塞杆伸出；由于单作用二位五通阀，所以气缸到底时会自动收回，旋转节流阀的流量旋钮，可以改变其速度。

机电控制系统课程设计

JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月

目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)

一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。

机电控制系统课程设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 指导教师：毛卫平 2017年 6月 目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19)

五：参考文献 (20) 一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。 1.2气动回路图

机电液综合设计与实验

本科课程设计（论文） 题目 机电液综合设计与实验 学 院 机械工程学院 年 级 07 专 业 机械工程及自动化 班 级 0704072 学 号 070407233 学生姓名 张明磊 指导教师 张敬妹、管建峰、孟涛 论文提交日期 2011年1月6日

目录 一．设计目的、要求及任务 (2) 1.1设计的目的 (2) 1.2设计的要求 (2) 1.3设计任务 (3) 二．液压系统设计计算及元件选型 (4) 2.1.确定执行元件主要参数 (4) 2.2．选择液压基本回路 (6) 2.3．确定液压泵的规格及电动机功率 (8) 2.4．控制阀的选择 (9) 2.5．确定油管直径 (9) 2.6．确定油箱容积 (10) 三．液压缸的设计计算 (11) 四．实验安装及调试 (14) 五．心得体会 (15) 参考文献 (16)

机电液综合设计与实验 机电液综合设计与实验是一项设计型、综合型、实践型的教学环节。它将课程设计与实验相结合，用于培养学生的综合动手能力，进一步加深对金属切削加工、液压传动、机械加工设备的继电器控制。 一．设计目的、要求及任务 1.1设计的目的 液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统； 3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。 1.2设计的要求 1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济；

机电一体化课程设计报告书

机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制

摇臂钻床电气控制系统课程设计

PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计

一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。

(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施

机电液课程设计

铣削机床机电液控制课程设计 一、设计说明 1、设计目的 铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、齿轮、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应运。本次设计要完成双面铣削机床的机电液控制系统设计，系统要求能够实现“定位—夹紧—快进—工进—快退—原位停止—松开卸荷”的工作循环。设计参数针对切削工况，夹紧缸及工作台输出力、速度可不考虑。 2、设计参数 设计参数表 滑块运动的综合摩擦力（包括液压缸摩擦、导向摩擦等）为公称力的10%。最大工作行程450mm，工进行程150mm，夹具行程自定。 ·3、设计内容 1.机械方面 根据负载计算设计参数主缸压力。主缸直径。 2.液压方面 1）设计液压原理图、编制电机电磁铁动作表。 2）选择液压泵、电机、液压阀。 3．电气方面 1）PLC选型，设计PLC输入等控制回路。 2）编制PLC程序、包括手动、自动循环。 3）设计硬件电路。 4）编写设计说明书。 ·4、设计任务书 1．绘制液压泵原理图1张。 2．绘制PLC端子等控制回路图1张。 3．绘制PLC梯形图1张。 4．绘制硬件电路图1张。 5．编制5000字设计说明书1份。

·5、时间分配 1．机械方面一天。 2．绘制液压原理图、电机电磁铁动作表2天 3．选择液压缸、液压阀、电机2天。 4．选择PLC、绘制端子图1天。 5．编制PLC梯形图2天。 6．绘制硬件电路图1天。 7．答辩1天。 二、液压系统的设计与计算 1、电磁铁动作顺序图 2、拟定液压系统原理图 （一）设计液压系统方案 由于该机床是固定式机械，且不存在外负载对系统作功的情况，并由图知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小。根据表，该液压系统以采用节流调速和闭环循环为宜。现采用进油路节流调速回路。 （二）选择基本回路 由于不存在负载对系统作功的工况，也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快进、工进运动、换向、调压以及卸荷等回路。

机电综合课程设计

江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计； 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序， 向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。 关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。 一．前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的

产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求： （1）单片机控制系统电路原理图的设计 （2）控制系统电路印制版的绘制 （3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 （4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 （5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 （6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等） （7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机） 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统，单元模块包括：单片机控制电路，键盘接口电路，键盘电路，显示电路，输入电路，控制电路，PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限，在设计中难免会有些许瑕疵，恳请老师指正。

机电液课程设计说明书终极版

机电液课程设计 题目:设计一台加工气缸底面钻床的机电液控制系统 班级学号:机械133班 所在学院:机械工程学院 姓名:毛俊豪李佳翱黄益聪陈仲恒文银寇广鹏 指导教师:董华军 结束日期: 2016年7月19日 目录 前言....................................................................... 1.设计内容与设计要求： ................................................ 2.设计方法与步骤 ...................................................... 第一章钻床机械系统的设计与计算........................................... 1.钻床整体分布图 ...................................................... 2.机械部分相关参数 .................................................... 3.同工况下液压缸载荷和速度的分布 ...................................... 第二章钻床液压系统的设计与计算...........................................

1.工作液压缸的计算和选择 .............................................. 2.夹紧缸的计算和选择 .................................................. 3.工况分析 ............................................................ 4.拟定液压原理图 ...................................................... 第三章钻床液压元件及液压装置的机构设计................................... 1.液压泵和电动机的选择 ................................................ 2.阀类元件的选择 ...................................................... 3.油管 ................................................................ 4.油箱的选择 .......................................................... 第四章钻床控制系统的设计与计算........................................... 1. 电磁阀磁铁动作表 ................................................... 2. 电磁阀磁铁运动过程 ................................................. 3. 控制系统 ........................................................... 总结....................................................................... 参考文献...................................................................

机电一体化系统综合课程设计说明书

机电一体化系统课程设计 X-Y数控工作台设计说明书 学校名称：湖北文理学院 班级学号：2013279129 学生姓名：张亮 班级：机电1321 2015年11月

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm ×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 1.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式及伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 （2）计算机系统 本设计采用了及MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。

（3）X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图

机电液设计和综合实验原版..

《机电液设计和综合实验》 设计任务书 题目机电液设计和综合实验 学院机械工程学院 年级13 专业机械工程 班级 1 学号Y06713120 学生姓名马驰 指导教师管建峰张敬妹 提交日期2016年6月

目录 第一章课程设计任务书 (3) 第二章液压缸的尺寸确定 (5) 2.1 液压参数的确定 (5) 2.2 液压缸内径和活塞杆直径的确定 (5) 2.3 液压缸壁厚和外径的计算和校核 (7) 2.4 液压缸工作行程的确定 (9) 2.5 液压缸缸盖厚度的确定 (9) 2.6 最小导向长度的确定 (10) 2.7 缸体长度的确定 (11) 第三章液压缸的结构设计及校核 (12) 3.1 缸体与缸盖的连接形式 (12) 3.2 活塞与活塞杆的连接形式 (14) 3.3 导向套的结构 (16) 3.4 密封件的选用 (17) 3.5 液压缸油口的设计 (18) 3.5 液压缸的缓冲装置 (19) 3.6 液压缸的安装连接结构 (20) 3.7 液压缸进出油口的设计 (21) 3.8 液压缸主要零件材料的选择 (22) 第四章液压原理图的设计 (26) 第五章液压元件的选择 (23) 第六章心得体会 (27) 第七章参考文献 (28)

第一章课程设计任务书 现代社会新能源的开发和使用是我们作为工程技术人员进行创新开发的方向，现在要求开发一套液压式波浪能发电系统，具体基本示意图见图1-1。 图1-1 采能装置示意及基本参数 1.1已知条件 1）浮漂的体积V= 0.8 m3； 2）波浪的周期T= 3 S； 3）波浪的浪高H= 0.8 m。 4）液压马达的工作压力：P=5-8MPa,假设设计工作压力P=5MPa。 1.2设计目的 用液压马达驱动发电机工作发电，液压马达要求工作平稳，转速平稳，发电频率稳定。设计过程采用蓄能器稳压、输出采用减压阀稳压。 1.3设计过程 1）方案的查询 2）液压方案的确定 3）相关计算与校核 4）液压元器件的选型 5）液压系统设计和液压油缸的总体结构设计、液压油缸的主要零部件设计6）计算说明书 1.4最终材料 1）设计和计算说明书 2）液压系统方案 3）元器件型号选择表

机电控制技术课程设计

《机电控制技术》课程设计指导书 第一节、课程设计的目的及要求 《机电控制技术》课程是高等院校机械电子工程专业比修一门专业基础课，可编程序控制器应用技术、单片机应用技术是机电控制技术的重要组成部分，也是工程技术人员用以实现各种控制功能的常规方法。结合《机电控制技术》这门课程，开设本课程设计，其目的是加强实践环节，让学生通过对从生产实践中精心提炼出来的具有典型意义课题进行系统设计、编程、调试，使得学生对如何设计和开发一个PLC或单片机应用系统有一定的感性认识，同时可培养和提高学生解决工程问题的能力，启发学生的创造性思维，从而改变以往学生遇到面宽一点、复杂程度大一点的机电结合型测控系统课题，就一筹莫展而不能进入角色的局面，并为他们以后的实际工作打下基础。通过本课程设计，要求学生能综合运用本课程的基础知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务。 第二节、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计 1、设计任务 设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统，并用编程器调试、开发该系统的硬件和软件。 2、控制系统设计要求 汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。图2为机床的大致轮廓。机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。 左动力头 右 动 力 头定位夹具 左滑台右滑台 图2 机床轮廓 M 汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位，同时装卡两件，两件同时加工。机床在原始状态，两件人工认销，认销完成后，首先同时按SB7、SB8启动循环，然后同时按SB1、SB2按钮，将工件夹紧（继电器YV5、YV7、YV9得电）。夹紧力到后（夹紧压力继电器SP0得电），进行拔销（YV11继电器得电）。拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。接着右动力头在右滑台带动下快进（继电器YV1得电），同时右主轴启动（接触器KM1得电），右滑台快进一段距离，碰到工件后，液压系统内压力升高，（右滑台压力继电器SP1发出得电信号后），右滑台通过液压行程调速自动转为工进，同时镗工件的两个大孔和两个小孔，镗完孔到终点，碰到右滑台终点行程开关SQ3时，右滑台后退（继电器YV2得电）。右滑台碰到原位行程开关SQ4时，右主轴停止（KM1断电），同时左滑台带动左动力头快进（继电器YV3带动），与此同时，左主轴启动（左主轴接触器KM2得电）。当左滑台快进一段距离碰到加工工件后，液压系统压力升高（左滑台压力继电器SP2得电），左滑台通过液压行程阀自动调整为工进，加工左边的孔，碰到左滑台终点行程开关SQ5后，左滑台快退（继电器YV4得电）。左滑台退回原位，

液压课程设计说明书

课程设计 课程名称机电液综合设计项目 题目名称卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置设计学生学院机电工程学院 专业班级08级机电（6）班 学号 学生姓名 指导教师 2011年12 月18 日

广东工业大学课程设计任务书 卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置 题目名称 设计 学生学院机电工程学院 专业班级08机电6班 姓名柳展雄 学号3108000566 一、课程设计的内容 综合应用已学的课程，完成卧式半自动组合机床的液压系统的原理设计、液压系统的设计计算、液压系统元部件的选择、液压基本回路的实验验证、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等。 二、课程设计的要求与数据 1．机床系统应实现的自动工作循环 (手工上料) →(手动启动) →工件定位(插销)→夹紧工件→动力头(工作台)快进→慢速工进→快退→停止→工件拔销→松开工件→（手工卸料）。 要求工进完了动力头无速度前冲现象。工件的定位、夹紧应保证安全可靠，加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱，工件夹紧压力、速度应可调，工件加工过程中夹紧压力稳定。 2．工件最大夹紧力为F j；工件插销定位只要求到位，负载力小可不予计算。3．动力头快进、快退速度v1；工进速度为v2可调，加工过程中速度稳定；快进行程为L1，工进行程为L2；工件定位、夹紧行程为L3，夹紧时间t=1s。 4．运动部件总重力为G，最大切削进给力（轴向）为F t； 5．动力头能在任意位置停止，其加速或减速时间为△t；；工作台采用水平放置的平导轨，静摩擦系数为f s，动摩擦系数为f d。

设计参数表 序号 F j (N) F t (N) G (N) v1 (m/m in) v2 (mm/mi n) L1 (mm ) L2 (mm ) L3 (mm ) △t (s) f s f d 1 4 600 300 00 5500 6 30～ 1000 140 60 40 0.1 2 0.2 2 0. 1 三、课程设计应完成的工作 (一) 液压系统设计 根据设备的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理进行工况分析，拟定合理、完善的液压系统原理图，需要写出详细的系统工作原理，给出电磁铁动作顺序表。再经过必要的计算确定液压有关参数，然后按照所得参数选择液压元件、介质、相关设备的规格型号（或进行结构设计）、对系统有关参数进行验算等。 （二）系统基本回路的实验验证 以小组为单位设计实验验证回路，经老师确认后，由该组成员共同去液压实验室在实验台上进行实验验证。该部分说明书的撰写格式可参考液压课程实验报告，实验过程要拍一定数量的照片。 （三）液压装置结构设计 由指导老师选出其中一个小组成员的设计方案和数据，由该组成员共同完成该方案液压系统的集成块组的结构设计，尽量做到每个小组成员负责其中的一个集成块的设计。集成块之间必须考虑到相互之间的连通关系，是一个完整的液压系统的集成块。 （四）绘制工程图、编写设计说明书 1. 绘制液压系统原理图

X-Y数控工作台毕业论文(机电一体化系统综合课程设计).docx

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑 料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm ，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量 G=150N ；台面尺寸 C×B × H＝ 145mm × 160mm× 12mm ；底座外形尺寸 C1 × B1 × H1 ＝ 210mm × 220mm × 140mm ；最大长度 L=388mm ；工作台加工范围 X=55mm ， Y=50mm ；工作台最大快移速度为 1m/min 。 1.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控 制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y 工作台。 （ 2）计算机系统 本设计采用了与MCS-51 系列兼容的AT89S51 单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED 、I/O 接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大 器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED 显示数控工作台的状态。 （3）X-Y 工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传 动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双 V 形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个 相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。 图 1-1系统总体框图

江苏大学机电系统综合课程设计第六组(最新)

机电系统综合课程设计——MPS模块化生产教学系统的控制系统设计 第六站：分类站 学院：机械工程学院 班级：机械1003 学号：3100301071 姓名：梁伟

目录 第一章MPS系统的第六站PLC控制设计 (2) 1.1电气线路图和气动回路图 (3) 1.2PLC的I/O分配表及I/O接线图 (4) 1.3顺序功能图及程序清单 (7) 1.4触摸屏控制画面及说明,控制信息软元件地址表 (8) 1.5组态王控制画面及说明 (10) 第二章MPS系统的安装搬运站与分类站联网PLC控制设计 (12) 2.1PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单 (12) 2.2通讯软元件地指表 (15) 第三章调试过程中遇到的问题及解决方法 (16) 第四章设计的收获和体会 (17) 第五章附录 (18)

第一章MPS 系统的第六站PLC 控制设计 模块化生产培训系统（MPS ）由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。这六站分别为：上料检测站（第1站）、搬运站（第2站）、加工站（第3站）、安装站（第4站）、安装搬运站（第5站）和分类存储站（第6站）。每站各有一套PLC 控制系统独立控制，使系统可以分成六个完全独立的工作单元。在基本单元模块培训完成后，又可以将相邻的两站、三站直至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。 图1.11模块化生产培训系统（MPS ） 分类站要完成的顺序动作为：首先上电、复位（两个步进电机回原点）、开始，两个步进电机回转至接受工件工位等待工件，读信息，两个步进电机按给定脉冲数和方向电平回转，到位后，推料缸推出工件至料仓，推料缸退回，两个步进电机回接受工件工位，重新开始。 料仓共有16个仓位，各列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别放不同品种的组件，如下图： Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 原点

机电系统课程设计绪论部分(模板)

目录 第1章绪论 (1) 1.1机械手概述 (1) 1.2机械手的设计目的 (3) 1.3机械手的设计内容 (4) 1.4机械手的分类及其在生产中的应用 (5) 1.5机械手的应用意义 (8) 1.6机械手的技术发展方向 (9) 致谢 参考文献 附录

第1章绪论 1.1机械手的概述 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 机械手通常常机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生

机电系统综合设计报告

摘要 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求，本课题就是模拟实际现场的机构而设计制作的。 本课题运用STEP7软件进行对西门子S7-300进行编程硬件组态，完成对机械气爪的控制。运用子程序调用、程序循环、初始地点赋值等方法，实现定点取货后在指定地点存放，存放货物完毕后能够控制其自动完成码四层货任务，过程中可以控制其运行速度，运行点等。 关键词：西门子；PLC编程；机械气爪；自动码货

Abstract With the popularization and development of industrial automation, controls the d emand increases every year, handling robot applications are becoming more common, mainly in the automotive, electronics, machining, food, medicine and other fields of production lines or cargo transported, can be more Good energy conservation and imp rove the efficiency of transport equipment or products, other transport modes to reduc e restrictions and inadequate to meet the requirements of modern economic developm ent, this project is to simulate the actual scene of institutions designed and manufactur ed. This topic using STEP7 software programming and configurate of Siemens S7-300 hardware, complete control of the mechanical air https://www.wendangku.net/doc/de14664805.html,ing the subroutine calls, program loop, the initial location methods of assignment, load goods at fixed point than unload them at specific place. After storing we can control it to finish stacking up the goods in four layers. The process can control the running speed, operating point, etc. Keywords：Siemens；PLC programming ；Mechanical air claw；Automatically pack

机电液课程设计

机电液综合课程设计 学校：大连交通大学 院系：机械工程学院机械电子专业 班级： 设计者： 指导教师： 2015年7月

目录 摘要 (3) 一、设计内容及要求 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2平台动作循环要求 (3) 1.3平台升降对液压传动系统的具体参数要求 (3) 二、液压系统的初步设计 (4) 三、电气控制部分设计 (6) 四、机械系统的设计与计算 (7) 4.1工况分析 (7) 4.2工作腔有效工作面积和活塞直径计算 (7) 五、液压系统设计与计算 (9) 5.1流量功率计算 (9) 5.2液压泵设计与校核 (9) 5.3阀类元件及辅助元件 (10) 5.4油管 (12) 5.5油箱 (13) 六、PLC设计方案 (14) 6.1可编程控制器控制系统I/O点数估算 (14) 6.2结构形式考虑 (14) 6.3PLC语句表 (15) 七、课程设计心得体会 (17) 参考文献 (18)

摘要 本次课程设计内容为1500kg平台升降液压、电控、机械系统综合设计。平台升降的动力来自于液压缸，充分利用了液压传动结构简单，体积小，质量轻，输出功率大及其易于操纵控制的优点；控制系统主要利用西门子PLC编程控制器。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到实际中，主要设计过程有：明确传动过程，计算相关数据，绘制液压系统原理图，并且结合相关PLC技术最终实现所要设计的平台升降要求。 关键词：同步运动蓄能器保压电液比例调速阀PLC 一、设计内容及要求 1.1设计目的 课程设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决实际设计问题能力的一个重要的实践性教学环节，因此，通过设计应达到下述目的： （1）初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法，步骤，巩固，深化和扩大所学的知识,培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力； （2）获得平台升降总体设计，结构设计，零件计算，编写说明书。绘制液压系统图1张； （3）熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； （4）完成PLC选型及硬件电路设计，绘制PLC端子接线图1张。并完成软件设计，绘制梯形图与列出主要控制程序指令语句1张。 1.2平台动作循环要求 设计一套升降机的液压系统，该系统能使平台保持一定的精度，同步、平稳地上升、下降，并可在0.8m的行程范围内任意高度停留。系统结构紧凑，安全可靠。 本次设计要求四个液压缸同步运动。停止时采用蓄能器保压，泵卸荷，同步要求高。动作过程：能够实现“同步上升—停止—保压—同步下降—停止”的工作循环。 1.3平台升降对液压传动系统的具体参数要求 平台重量1500kg,平台升降速度是0.3~0.5 m/s，平台上升高度0.8m。