机电液设计和综合实验设计.doc

机电液设计和综合实验说 明 书 题 目 机电液设计和综合实验 学 院 机械工程学院 年 级 15 专 业 机械电子工程班 级 ZB09151 学 号 学生姓名 指导教师 管建峰 张敬妹 提交日期 2016年12月 机电液设计说 明 书 题 目 机电液设计 学 院 机械工程学院 年 级 15 专 业 机械电子工程班 级 ZB09151 学 号 ZB0915136学生姓名 何 丽 指导教师 管建峰 张敬妹 提交日期 2016年12月 目 录 第一章 液压系统的设计方案11.1 前言11.2 已知条件11.3设计目的11.4 设计过程21.5 最终材料21.6 拟定液压系统原理图21.6.1 液压结构示意图21.6.2 液压原理图3第二章 液压系统元件的选择42.1液压马达的选择42.1.1马达的工作压力的确定42.1.2 马达的流量确定52.1.3 选择液压马达的规格52.2发电机的选择62. 3 蓄能器的选择62.3.1 蓄能器容积的计算72.3.2 蓄能器的选型82. 4 其他82.4.1 油管82.4.2 液压阀92.4.3 继电器102.5 汇总11第三章 液压缸尺寸的确定123.1 液压参数的确定123.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定133.3 液压缸壁厚和外径的计算143.4 液压缸工作行程的确定163.5 液压缸缸盖厚度的确定163.6 最小导向长度的确定173.7 缸体长度的确定18第四章 液压缸的结构设计及校核184.1 缸体与缸盖的连接形式184.2 活塞与活塞杆的连接形式204.3 导向套的结构234.4 密封件的选用244.5 液压缸的安装连接结构244.6 液压缸进出油口的设计264.7 液压缸用耳环安装结构274.8 液压缸主要零件28第五章 心得体会29第六章 参考文献30机电液设计说明书第一章 液压系统的设计方案1.1 前言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1.2 已知条件1.浮漂的体积V=0.4；2.波浪的周期T=3s；3.波浪的浪高H=0.8m；4.液压马达的工作压力：P=5-8MPa,设计工作压力P=5MPa。1.3设计目的本设计为近岸液压浮子式海上波浪能发电装置1.4 设计过程 1.方案的查询与确定2.相关计算与校核3.液压元器件的选型4.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1.5 最终材料1.系统设计和相关的计算说明书2.油缸总装配图，包括液压缸缸体链接转动机构、缸头链接球轴承结构3.零件图：活塞，前后端盖，链接头、铰链零件等图纸1.6 拟定液压系统原理图1.6.1 液压结构示意图根据动作要求和提供的元件，设计液压传动系统如图1-2所示。 图1-2 液压系统原理示意图在海上发电-相关介绍1.6.2 液压原理图根据拟定好的液压结构示意图，设计出液压原理图，如图1-3图1-3 液压原理图 1- 液压缸 2-单向阀 3-压力传感器 4-蓄能器 5-压力表 6-二位二通电磁换向阀 7-减压阀 8-节流阀 9-液压马达 10-发电机通过-相关原理介绍第二章 液压系统元件的选择根据之前拟定的液压结构图和液压原理图，选择主要元器件。本装置主要由液压马达、蓄能器、发电机、液压阀等元件组成，根据系统使用要求，选出所需的型号。2.1液压马达的选择2.1.1马达的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以马达的工作压力为: (2-1) 式中： 液压马达最大工作压力； 执行元件最大工作压力；进油管路中的压力损失，本设计中上式中计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。-2.1.2 马达的流量确定液压马达的最大流量应为： (2-2)式中：qp液压马达的最大流量；同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。系统泄露系数，=1.2-计算公式-2.1.3 选择液压马达的规格根据算得的和，选择-具体参数如表2-1 表2-1 马达铭牌参数型号额定压力（MPa）转速(r/min)排量(ml/r)效率(%)2.2发电机的选择本文设计的海洋波浪能发电装置通过第二级转换系统把波浪能转换成机械能，再通过第三级输出系统转换成电能。-根据前文确定的发电机的额定转速，并且根据输出功率，选择发电机型号。确定选择的发电机型号的铭牌参数如表2-1所示。表2-1 发电机铭牌参数产品规格额定功率（kw）额定转速(r/min)额定电压(v)起动力矩(Nm)效率(%)2. 3 蓄能器的选择2.3.1 蓄能器容积的计算2.3.2 蓄能器的选型 根据容积选择型号，参数如表所示表2-2 蓄能器铭牌参数2. 4 其他除主要液压元器件液压马达、蓄能器的选择外，为提高总效率，还需要确定并选择其他辅助元件，例如油管、液压油、液压阀等。2.4.1 油管2.4.2 液压阀1.单向阀2.二位二通电磁换向阀3.调速阀4.减压阀2.4.3 继电器2.5 汇总液压所用元件汇总如下表2-8：表2-8 液压元件汇总表序号名称型号数量12第三章 液压缸尺寸的确定3.1 液压参数的确定3.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定3.3 液压缸壁厚和外径的计算3.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照下表中的尺寸系列来选取标准。表3-3 液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80）25508010012516020025032040050063080010001250160020002500320040004063801101401802202803604505507008001100140018002200280039002402603003403804204805306006307508509501050120013001500170019002100240026003000800由表3-3取行程L=160mm3.5 液压缸缸盖厚度的确定液压缸有孔时的近似计算公式为：由于缸盖上要进出油口，所以按经验取:t=mm3.6 最小导向长度的确定图3-2为液压缸导向长度示意图。 图3-2 液压缸的导向长度当活塞杆全部外伸时，- 3.7 缸体长度的确定第四章 液压缸的结构设计及校核4.1 缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连结形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。下表4-1为液压缸缸体与缸盖的连接形式。表4-1 液压缸缸体与缸盖的连接形式连接方式结 构 形 式 图 例优 缺 点法兰连接优点：1、结构简单，成本低2、容易加工，便于安装3、强度较大，能承受高压缺点：1、 径向尺寸较大2、 重量比螺纹连接的大3、 工艺长度比较复杂些螺纹连接优点：1、外形尺寸较小2、重量较轻缺点：1、端部结构复杂，工艺要求高2、装拆时需要用专用工具外半径连接优点：1、结构简单2、加工装配方便缺点：1、外形尺寸大2、缸筒开槽，削弱了强度连接方式结 构 形 式 图 例优 缺 点内半径连接优点：1、外形尺寸较小2、结构紧凑，重量较轻缺点：1、端部进入缸体内较长2、缸筒开槽，削弱了强度 考虑到加工成本以及连接可靠性，选择法兰螺栓连接，此种方法连接强度较大，能承受高压。法兰与缸体无缝钢管采用了螺纹连接，这样加工既方便，成本又低，连接又可靠。螺栓连接校核选取的螺栓为缸体与缸盖采用螺栓连接时螺纹处的拉压力为： （4-1）螺纹处的切应力为： （4-2）合应力为： （4-3）式中：K-螺纹拧紧系数（Pa）静载时取K=1.251.5，动载时取K=2.54； -其螺纹连接满足要求。4.2 活塞与活塞杆的连接形式考虑到成本、加工工艺、工作条件等因素，从表4-2所示连接形式中选择活塞杆与活塞的连接结构。表4-2 活塞杆与活塞的连接结构连接形式结构形式图例特点整体式结构结构简单，适用于缸径较小的液压缸螺纹连接结构简单。在振动的工作条件小容易松动，必须用锁紧装置。半环连接结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。推销连接 结构可靠，用推销连接，销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧，多用于负载较小的场合。本液压缸设计选择螺纹连接，此连接结构的特点为：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置，应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。1）活塞杆强度校核活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向拉力或推力，可近似按直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行校核计算： (4-4)式中：-活塞杆压力（Pa） - A1-活塞杆面积（m2） 2）活塞杆与活塞螺纹连接时的螺纹校核活塞杆与活塞连接螺纹的强度按第四强度理论校核 (4-5) (4-6) (4-7)式中：-拉压力（Pa） -剪应力（Pa） -合成应力（Pa） K-螺纹连接摩擦系数，一般取K=0.7得出:故满足要求。4.3 导向套的结构活塞杆导向部分的结构包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成端盖分开的导向套结构，后者导向套磨损后便于直接更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。设计中采用了导向套导向，密封装置为O型密封圈。选取的螺钉为缸体与缸盖采用螺栓连接时螺纹处的拉压力为： (4-8)螺纹处的切应力为： (4-9)合应力为： (4-10)式中： 4.4 密封件的选用液压缸工作中要达到零泄漏、摩擦小和耐磨损的要求。在设计时，正确的选择密封件、导向套和防尘圈的结构型式和材料是很重要的。从现代的密封技术来分析，液压缸的活塞和活塞杆及其它们的密封、导向和防尘等应作为一个综合的密封系统来考虑，只有具有可靠的密封系统，才能使液压缸有良好的工作状态和理想的使用寿命。1.活塞与导向套之间的密封防尘：根据新编液压工程手册1440页，选用A防尘圈直径范围为6390，工作温度-30+110，进给速度1，Vc=0.8m/s符合要求。材料为丁腈橡胶在外表面上具有梳子形截面的密封表面，保证了它在沟槽中可靠的定位。根据GB10708.1-89，选择Y形橡胶密封圈，密封槽尺寸为宽6.3mm，深2.9mm。 2.缸筒与缸盖之间的密封：采用O形密封圈，带挡圈的沟槽；根据GB3452.1-92选择O形密封圈。O形密封圈的优点主要有：结构小巧，装拆方便。价格低廉，体积小。既可用于动密封，也可用于静密封。动摩擦阻力较小。使用单件O形圈，可对两个方向起密封作用。 3.活塞与缸筒之间的密封：中间采用O形密封圈，两边采用带挡圈的沟槽的唇形密封圈。 4.其他地方的密封装置：根据GB3452.1-92，根据需要密封的部件尺寸，选择合适的O形密封圈。4.5 液压缸的安装连接结构根据安装位置和工作要求的不同可有螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等如下表4-3所示 表4-3 液压缸安装方式序号安装形式安装简图注1长螺栓安装2径向脚架3底面脚架倾翻力矩比较序号2较小序号4较大4前后脚架5头部外法兰安装螺钉受拉力比较序号6、7较小序号5较大6头部内法兰7尾部外法兰8头部轴销液压缸在平面内摆动活塞受弯曲作用比较9尾部轴销序号8较小序号9较大序号10介于之间10中部轴销11尾部耳环同序号912尾部球头液压缸可在一定的范围内摆动根据题目要求液压缸安装连接结构采用：序号10中部轴销 。4.6 液压缸进出油口的设计液压缸的进出油口，可布置在缸体或前后端盖上。对于活塞杆固定的液压缸，进出油口可设在活塞杆端部。其连接形式有螺纹、方形法兰和矩形法兰等。油口直径d的计算公式为 (4-11)式中：d-油口直径（mm） Q-（mm）u-（m/s）由前面计算得:Q=当压力P=（2.510）MPa时，u=（35）m/s,取3m/s参看下表3-4选取液压缸油口的尺寸为：d= m表4-4 单杆液压杆油口安装尺寸缸体内径D进出油口缸体内径D进出油口25M141.580M27232M141.5100M27240M181.5125M27250M221.5160M32263M221.5200M4224.7 液压缸用耳环安装结构根据使用部位不同，耳环可分为杆用耳环和钢体用耳环两种。杆用耳环安装在活塞杆的外端，通常用螺纹连接。缸体用耳环一般是固定在缸体的后部，也有固定在缸体的中部。如表4-5。表4-5 耳环结构耳环类型耳环简图耳环类型耳环简图单耳环（不带轴套）单耳环（带轴套）球铰耳环双耳环根据题目要求液压缸用耳环安装结构选用：球铰耳环4.8 液压缸主要零件液压缸主要零件有缸体、活塞、活塞杆、缸盖、导向套，其材料和参数见下表4-6。表4-6 液压缸主要零件的材料零件名称简图材料材料参数缸体无缝钢管活塞灰铸铁（HT200）活塞杆45钢缸盖45钢导向套耐磨铸铁第五章 心得体会第六章 参考文献正文中所有中文字宋体五号，英文和阿拉伯为Times new roman 五号，除型号和单位外所有英文字倾斜。表有表头，图有图号，表头图号中文宋体小五，阿拉伯数字Times new roman小五。所有公式自己编辑，不能采用图片，公式后面有公式号。表格外边框加粗，所有字水平居中。标题字体参照发的排版要求。目 录第1章总 论31.1.项目背景与概况31.2.主要技术经济指标71.3.问题与建议8第2章项目投资环境与市场研究92.1.投资环境分析92.2.区域房地产市场分析112.3.销售预测152.4.营销策略19第3章建设规模与项目开发条件213.1.建设规模213.2.项目概况现状213.3.项目建设条件22第4章建筑方案264.1.设计依据264.2.项目设计主题和开发理念264.3.项目总体规划方案274.4.建筑设计284.5.结构设计294.6.给排水设计30第5章节能节水措施325.1.设计依据325.2.建筑部分节能设计32第6章环境影响评价336.1.编制依据336.2.环境现状336.3.项目建设对环境的影响346.4.环境保护措施34第7章劳动卫生与消防357.1.指导思想357.2.职业安全卫生健康对策与措施357.3.消防设计36第8章组织机构与人力资源配置388.1.组织机构388.2.人力资源配置38第9章项目实施进度399.1.项目开发期399.2.项目实施进度安排399.3.项目实施过程控制措施39第10章项目招投标4110.1.工程项目招标投标概述4110.2.工程项目招标投标因素分析4210.3.招标依据4410.4.招标范围4410.5.招标方式44第11章投资估算与资金筹措4511.1.投资估算4511.2.资金筹措45第12章财务评价4712.1.项目评估依据4712.2.财务评价基础数据的选择4712.3.财务评价4712.4.不确定性分析48第13章社会评价4913.1.项目对社会的影响分析4913.2.风险分析5013.3.社会评价结论51第14章研究结论与建议5214.1.可行性研究结论5214.2.建议5220