買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 機(jī)械電氣工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目： 挖掘機(jī)仿形設(shè)計(jì) 院 （系）： 專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013 年 6 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 最初挖掘機(jī)是手動(dòng)的，從發(fā)明到 2013年已經(jīng)有一百三十多年了，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過(guò)程。第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)由法國(guó)波克蘭工廠發(fā)明成功。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用， 20世紀(jì) 40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟地懸掛式挖掘機(jī)。 1951 年，第一臺(tái)全液壓反鏟挖掘機(jī)由位于法國(guó)的 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域開創(chuàng)了全新空間， 20世紀(jì) 50年代初期和 中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從 20 世紀(jì) 60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83%，已接近 100%。 第一代挖掘機(jī)：電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，使挖掘機(jī)有了先進(jìn)而合適的電動(dòng)裝置，于是各種挖掘機(jī)產(chǎn)品相繼誕生。 1899 年，第一臺(tái)電動(dòng)挖掘機(jī)出現(xiàn)了。第一次世界大戰(zhàn)后，柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)也應(yīng)用在挖掘機(jī)上，這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī) (或電動(dòng)機(jī) )驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式挖掘機(jī)是第一代挖掘機(jī)。 第二代挖掘機(jī)：隨著液壓技術(shù)的廣泛使用，使挖掘機(jī)有了更加科學(xué)適用的傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)是挖掘機(jī)技術(shù)上的一次大飛躍。 1950年德國(guó)的第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)誕生了。機(jī)械傳動(dòng)液壓化是第二代挖掘機(jī)。 第三代挖掘機(jī)：電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使挖掘機(jī)有了自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，也使挖掘機(jī)向高性能、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。機(jī)電一體化的萌芽約發(fā)生在 1965年前后，而在批量生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)上采用機(jī)電一體化技術(shù)則在 1985年左右，當(dāng)時(shí)主 要目的是為了節(jié)能。挖掘機(jī)電子化是第三代挖掘機(jī)的標(biāo)志。 關(guān)鍵詞 ： 挖掘機(jī) 液壓 懸臂 有限元分析 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 2 he is 013 a of by to of by of in 0 in 951, by a in of of 0 in of is of in is do 0, 9683% of 00%. of of is an of so of 899, is in of or is of of of of is a in of 950. is of of of of to of of 965, in of on in 985, is to is a of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘 要 . 1 目 錄 . 3 第一章 緒論 . 4 掘機(jī)平臺(tái)特點(diǎn) . 4 掘機(jī)系統(tǒng)主要部件介紹 . 5 臂設(shè)計(jì) . 8 臂的作用 . 8 臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 8 臂力學(xué)分析 . 9 . 10 工作原理 . 10 統(tǒng)的基本組成 . 10 究的內(nèi)容 .二章 液壓系統(tǒng)功能原理的設(shè)計(jì) .確技術(shù)要求 .行元件的配置確定及動(dòng)作順序 .定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) . 計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 . 計(jì)算液壓缸所需流量 . 13 . 13 . 13 . 14 件的選型與設(shè)計(jì) . 14 壓缸的選擇 . 15 . 16 . 17 景展望 . 17 第三章 設(shè)計(jì)中的不足及要注意的問(wèn)題 . 18 計(jì) 中的不足之處 . 18 用液壓系統(tǒng)要注意的問(wèn)題 . 18 參考文獻(xiàn) . 19 設(shè)計(jì)總結(jié) . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 4 第一章 緒論 掘機(jī) 平臺(tái)功能及其意義 最初挖掘機(jī)是手動(dòng)的，從發(fā)明到 2013年已經(jīng)有一百三十多年了，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī) 、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過(guò)程。第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)由法國(guó)波克蘭工廠發(fā)明成功。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用， 20世紀(jì) 40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟地懸掛式挖掘機(jī)。 1951 年，第一臺(tái)全液壓反鏟挖掘機(jī)由位于法國(guó)的 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域開創(chuàng)了全新空間， 20世紀(jì) 50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從 20 世 紀(jì) 60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83%，已接近 100%。 第一代挖掘機(jī)：電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，使挖掘機(jī)有了先進(jìn)而合適的電動(dòng)裝置，于是各種挖掘機(jī)產(chǎn)品相繼誕生。 1899 年，第一臺(tái)電動(dòng)挖掘機(jī)出現(xiàn)了。第一次世界大戰(zhàn)后，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)用在挖掘機(jī)上，這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī) (或電動(dòng)機(jī) )驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式挖掘機(jī)是第一代挖掘機(jī)。 第二代挖掘機(jī)：隨著液壓技術(shù)的廣泛使用，使挖掘機(jī)有了更加科學(xué)適用的傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)是挖 掘機(jī)技術(shù)上的一次大飛躍。 1950年德國(guó)的第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)誕生了。機(jī)械傳動(dòng)液壓化是第二代挖掘機(jī)。 第三代挖掘機(jī)：電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使挖掘機(jī)有了自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，也使挖掘機(jī)向高性能、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。機(jī)電一體化的萌芽約發(fā)生在 1965年前后，而在批量生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)上采用機(jī)電一體化技術(shù)則在 1985年左右，當(dāng)時(shí)主要目的是為了節(jié)能。挖掘機(jī)電子化是第三代挖掘機(jī)的標(biāo)志。 掘機(jī) 平臺(tái)特點(diǎn) 掘機(jī) 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 挖掘機(jī) 系統(tǒng)于二十世紀(jì) 90 年代中后期才正式進(jìn)入實(shí)用化階段。這類電控系統(tǒng)可分為：蓄壓式電控系統(tǒng)、液力增壓式電控系統(tǒng)和高壓式電控系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)系統(tǒng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，其優(yōu)點(diǎn)有： a. 系統(tǒng)中的壓力柔性可調(diào)，對(duì)不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化 柴油機(jī) 綜合買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 5 性能。 b. 可獨(dú)立地柔性控制正時(shí)，配合高的噴射壓力（ 12000，可同時(shí)控制 微粒（ 在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要 求。 c. 柔性控制速率變化，實(shí)現(xiàn)理想規(guī)律，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機(jī) 又能保證優(yōu)良的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 d. 由電磁閥控制，其控制精度較高，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)量變動(dòng)小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機(jī)的振動(dòng)和降低排放。 由于高壓系統(tǒng)具有以上的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)的研究機(jī)構(gòu)均投入了很大的精力對(duì)其進(jìn)行研究。比較成熟的系統(tǒng)有：德國(guó) 司的 統(tǒng)、日本電裝公司的 統(tǒng)、意大利的 團(tuán)的 統(tǒng)、英國(guó)的 司的 統(tǒng)等。 掘機(jī) 系統(tǒng)主要部件介紹 圖 1 為高壓電控系統(tǒng)的基本組成圖。它主要由電控單元、 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 、 輪轂部件 、 電控部分 以及各種傳感器等組成。低壓燃油 缸 將燃油輸入 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 將燃油加壓送入高壓油軌，高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)油軌壓力傳感器測(cè)量的油軌壓力以及需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過(guò) 液壓傳動(dòng) ，根據(jù)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，由電控單元從預(yù)設(shè)的 中確定合適的定時(shí)、持續(xù)期由電液控制的電子器 將燃油噴入氣缸。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的供油量的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必須保證在任何情況下的柴油機(jī)的量與控制油量之和的需求以及起動(dòng)和加速時(shí)的油量變化的需求。由于系統(tǒng)中壓力的產(chǎn)生于過(guò)程無(wú)關(guān)，且正時(shí)也不由 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的凸輪來(lái)保證，因此 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的壓油凸輪可以按照峰值扭矩最低、接觸買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 6 應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計(jì)原則來(lái)設(shè)計(jì)凸輪。 司采用由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的三缸徑向柱塞 缸 來(lái)產(chǎn)生高達(dá) 135壓力。該 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 在每個(gè)壓油單元中采用了多個(gè)壓油凸輪，使其峰值扭矩降低為傳統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 1/9 ，負(fù)荷也比較均勻，降低了運(yùn)行噪聲。該系統(tǒng)中高壓腔中的壓力的控制是通過(guò)對(duì)腔中燃油的放泄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了減小功率損耗，在量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞 缸 中的一個(gè)壓油單元使供油量減少。 日電裝公司采用了一個(gè)三作用凸輪的直列 缸 來(lái)產(chǎn)生高壓，如圖 2 所示。該 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)油量的控制采用了控制低壓燃油有效進(jìn)油量的方法，其基本原理如圖 3 所示。 a 柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔； b 柱塞上行，但控制閥中尚未通電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔； c 在達(dá)到供油量定時(shí)時(shí)，控制閥通電，使之關(guān)閉，回流油路被切斷，柱塞腔中的燃油被壓縮，燃油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時(shí)間的不同，控制進(jìn)入高壓油軌的油量的 多少，從而達(dá)到控制高壓油軌壓力的目的； d 凸輪經(jīng)過(guò)最大升程后，柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉，停止供油，這時(shí)控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油進(jìn)入柱塞腔進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。 該方法使 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 不產(chǎn)生額外的功率消耗，但需要確定控制脈沖的寬度和控制脈沖與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 凸輪的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。 轂部件 輪轂部件 將供油 缸 提供的高壓燃油分配到各器中，起蓄壓器的作用， 統(tǒng)的供軌管如圖 4 所示。它的容積應(yīng)削減 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的供油壓力波動(dòng)和每個(gè) 器由過(guò)程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動(dòng)控制在 5下。但其容積又不能太大，以保證有買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 7 足夠的壓力響應(yīng)速度以快速跟蹤柴油機(jī)工況的變化。 統(tǒng)的高壓 缸 的最大循環(huán)供油量為 600 輪轂部件 容積為 94000 高壓 輪轂部件 上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器（限流器）和壓力限制器。壓力傳感器向 供高壓油軌的壓力信號(hào)；液流緩沖器（限流器）保證在器出現(xiàn)燃油漏泄故障時(shí)切斷向器的供油，并可減小和 液壓傳動(dòng) 中的壓力波動(dòng)；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時(shí)，迅速將高壓油軌 中的壓力進(jìn)行放泄。 從上述分析可見，精確設(shè)計(jì)高壓 輪轂部件 的容積和形狀適合確定的柴油機(jī)是并不容易的。 控部分 電控部分 是式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件，它的作用根據(jù) 出的控制信號(hào)，通過(guò)控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的定時(shí)、量和率噴入柴油機(jī)的燃燒室。 電控部分 的結(jié)構(gòu)基本相似，都是由于傳統(tǒng)器相似的嘴、控制活塞、控制量孔、控制電磁閥組成，圖 5 為 電控部分 結(jié)構(gòu)圖。在電磁閥不通電時(shí)，電磁閥關(guān)閉控制活塞頂 部的量孔 A ，高壓油軌的燃油壓力通過(guò)量孔 Z 作用在控制活塞上，將噴嘴關(guān)閉；當(dāng)電磁閥通電時(shí)，量孔 A 被打開，控制室的壓力迅速降低，控制活塞升起，器開始；當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，控制室的壓力上升，控制活塞下行關(guān)閉器完成過(guò)程。 控制了率的形狀，需對(duì)其進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的形狀。控制室的容積的大小決定了針閥開啟時(shí)的靈敏度，控制室的容積太大，針閥在結(jié)束時(shí)不能實(shí)現(xiàn)快速的斷油，使后期的燃油霧化不良；控制室容積太小，不能給針閥提供足夠的有效行程，使噴射過(guò)程的流動(dòng)阻力加大，因此對(duì)控制室的容積也應(yīng)根據(jù)機(jī)型的最大 量合理選擇。 控制量孔 A 、 Z 的大小對(duì)嘴的開啟和關(guān)閉速度及過(guò)程起著決定性的影響。雙量孔閥體的三個(gè)關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)是進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室，它們的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)器的性能影響巨大?；赜土靠着c進(jìn)油量孔的流量率之差及控制室的容積決定了嘴針閥的開啟速度，而嘴針閥的關(guān)閉速度由進(jìn)油量孔的流量率和控制室的容積決定。進(jìn)油量孔的設(shè)計(jì)應(yīng)使嘴針閥有足夠的關(guān)閉速度，以減少嘴噴射后期霧化不良的部分。 此外嘴的最小壓力取決于回油量孔和進(jìn)油量孔的流量率及控制活塞的端面面積。這樣在確定了進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室的結(jié)構(gòu)尺寸后，就 確定了嘴針閥完全開啟的穩(wěn)定、最短過(guò)程，同時(shí)就確定了嘴的穩(wěn)定最小量?？刂剖胰莘e的減少可以使針閥的響應(yīng)速度更快，使燃油溫度對(duì)嘴量的影響更小。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 8 但控制室的容積不可能無(wú)限制減少，它應(yīng)能保證嘴針閥的升程以使針閥完全開啟。兩個(gè)控制量孔決定了控制室中的動(dòng)態(tài)壓力，從而決定了針閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)這兩個(gè)量孔的流量系數(shù)，可以產(chǎn)生理想的規(guī)律。 由于高壓噴射系統(tǒng)的噴射壓力非常高，因此其嘴的噴孔截面積很小，如 司的嘴的噴孔直徑為 6 ，在如此小的噴孔直徑和如此高的噴射壓力下 ，燃油流動(dòng)處于極端不穩(wěn)定狀態(tài)，油束的噴霧錐角變大，燃油霧化更好，但貫穿距離變小，因此應(yīng)改變?cè)裼蜋C(jī)進(jìn)氣的渦流強(qiáng)度、燃燒室結(jié)構(gòu)形狀以確保最佳的燃燒過(guò)程。 對(duì)于器電磁閥，由于系統(tǒng)要求它有足夠的開啟速度，考慮到預(yù)噴射是改善柴油機(jī)性能的重要噴射方式，控制電磁閥的響應(yīng)時(shí)間更應(yīng)縮短。關(guān)于電磁閥的研究已由較多的文獻(xiàn)報(bào)道，本文不再對(duì)此進(jìn)行分析。 壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 是連接 輪轂部件 和 電控部分 的通道，它應(yīng)有足夠的燃油流量減小燃油流動(dòng)時(shí)的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且 起動(dòng)時(shí)中的壓力能很快建立。各缸 液壓傳動(dòng) 的長(zhǎng)度應(yīng)盡量相等，使柴油機(jī)每一個(gè)器有相同的壓力，從而減少 發(fā)動(dòng)機(jī) 各缸之間量的偏差。各 液壓傳動(dòng) 應(yīng)盡可能短，使從到嘴的壓力損失最小。 司的 液壓傳動(dòng) 的外經(jīng)為 6內(nèi)徑為 日本電裝公司的 液壓傳動(dòng) 的外經(jīng)為 8內(nèi)徑為 3 臂 設(shè)計(jì) 臂 的作用 懸臂 再本系統(tǒng)中有著很重要的作用。支撐著 很多的管路部件，要給這些部件提供稱重，和穩(wěn)定性。 穩(wěn)定性是本系統(tǒng)的一個(gè)重要影響因素。管路的穩(wěn)定性，能夠防止泄露，防止元器件在工作過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)而松弛。 所有本系統(tǒng)中 懸臂 的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 臂 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如下圖所示為 懸臂 的設(shè)計(jì)結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 9 其主要功能為支撐管路部件，防止工作過(guò)程中產(chǎn)生震動(dòng)，固定管路部件，使其在工作過(guò)程中穩(wěn)定。 懸臂 采用不銹鋼板，厚度為 10 懸臂 力學(xué)分析 限元介紹 本設(shè)計(jì)使用有限元方法對(duì) 懸臂 進(jìn)行力學(xué)分析 在數(shù)學(xué)中，有限元法（ 一種為求解偏微分方程邊值問(wèn)題近似解的數(shù)值技術(shù)。求解時(shí)對(duì)整個(gè)問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行分解，每個(gè)子區(qū)域都成為簡(jiǎn)單的部分，這種簡(jiǎn)單部分就稱作有限元。它通過(guò)變分方法，使得誤差函數(shù)達(dá)到最小值并產(chǎn)生穩(wěn)定解。類比于連接多段微小直線逼近圓的思想，有限元法包含了一切可能的方法，這些方法將許多被稱為有限元的小區(qū)域上的簡(jiǎn)單方程聯(lián)系起來(lái)，并用其去估計(jì)更大區(qū)域上的復(fù)雜方程。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連 子域 組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的 (較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 有限單元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。它是 50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域 態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析。 方法，隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等連續(xù)性問(wèn)題。有限元買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 10 法分析計(jì)算的思路和做法可歸納如下：物體離散化將某個(gè)工程結(jié)構(gòu)離散為由各種單元組成的計(jì)算模型，這一步稱作單元剖分。離散后單元與單元之間利用單元的節(jié)點(diǎn)相互連接起來(lái)；單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問(wèn)題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定（一般情況單元?jiǎng)澐衷郊?xì)則描述變形情況越精確，即越接近實(shí)際變形，但計(jì)算量越大）。所以有限元中分析的結(jié)構(gòu)已不是原有的物體或結(jié)構(gòu)物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計(jì)算所獲 得的結(jié)果只是近似的。如果劃分單元數(shù)目非常多而又合理，則所獲得的結(jié)果就與實(shí)際情況相符合。 壓傳動(dòng)的工作原理和組成 工作原理 液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用壓力能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式。 該裝置工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)是由油箱、過(guò)濾器、液壓 缸 、溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。 1）工作原理如下：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓 缸 經(jīng)濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后 ,從 缸 的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油 管排回油箱。 2）工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減少。由此可見，速度是由油量決定的。 壓系統(tǒng)的基本組成 1）能源裝置 液壓 缸 。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2）執(zhí)行裝置 液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。 3）控制裝置 液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液 流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向。 4）輔助裝置 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等 實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 11 5）工作介質(zhì) 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。 究的內(nèi)容 (1)確定整體方案及擬定液壓系統(tǒng)圖 (2)確定液壓系統(tǒng)參數(shù)，選擇液壓元件 液壓 缸 的選擇 液壓缸的選擇 液壓控制閥的選擇 油箱及工作介質(zhì)的選擇 第二章 液壓系統(tǒng)功能原理的設(shè)計(jì) 確技術(shù)要求 執(zhí) 行元件的配置確定及動(dòng)作順序 本機(jī)的執(zhí)行元件在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)形式是往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，尺寸和質(zhì)量比較小，安裝簡(jiǎn)單，因此選用液壓缸中的單桿活塞缸。 本機(jī)的動(dòng)作順序是啟動(dòng)時(shí)從原位先快進(jìn)，然后達(dá)到工進(jìn)，然后制動(dòng)。往返時(shí)從停留位置快推到原位。 定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 單桿活塞缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)如下： 無(wú)桿腔為主工作腔，則， 1=D 2/4 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 12 (D 24 式中 主工作腔壓力， 回油腔壓力（背壓力）， 無(wú)桿腔的有效面積， 液壓缸有桿腔活塞的有效面積， D d 液壓缸活塞（缸筒）內(nèi)徑、活塞桿直徑， m; 液壓缸的最大負(fù)載力， N; 液壓缸機(jī)械效率，一般取 通常，液壓缸以無(wú)桿腔作為主工作腔，即活塞桿受壓工作，活塞面積為 P 1(F 2) 運(yùn)用此公式確定缸的尺寸時(shí)，須事先確定 d 與活塞直徑 徑比 =d/D 可按壓力來(lái)取。 表 1 按壓力選取 =d/D 壓力 / 桿徑比 =d/D )1(4221 m） 因?yàn)?設(shè)計(jì)壓力 10 表 2 液壓系統(tǒng)背壓力 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 情 況 背 壓 力 用節(jié)流閥的回路節(jié)流調(diào)速系 統(tǒng) 中高壓液壓系統(tǒng)背壓力數(shù)值應(yīng)放大 50%100% 用調(diào)速閥的回路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 回有路上有背壓閥的系統(tǒng) 采用輔助 缸 補(bǔ)油的閉式回路 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 13 則根據(jù)表 2可選桿徑比 =d/D=取 =d/D=0 于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，屬于一般輕載節(jié)流調(diào)速，則 背壓力 液壓缸機(jī)械效率 代入式 ，可 得 D= d=42據(jù)液壓工程式設(shè)計(jì)手冊(cè)，查的可知，可選取 01徑 3塞桿直徑 5大行程為 750合要求。 算液壓缸所需流量 液壓缸的最大流量 中 A 液壓缸的有效面積， m2 液壓缸的最大速度 則， 10s =s 壓系統(tǒng)圖的擬定 1)方向控制與調(diào)速方式方案的擬定 方向控制方案的擬定，此裝置是做簡(jiǎn)單的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，則采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥進(jìn)行換向即可，此機(jī)構(gòu)采用三位四通手動(dòng)換向閥。 調(diào)速方式方案的擬定，此裝置功率較小，負(fù)載變換不大，速度變化小，因此，采用節(jié)流調(diào)速。 2）油路的循環(huán)形式 由于此系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速方式，則系統(tǒng)必然為開始循環(huán)系統(tǒng)。 3）動(dòng)力源方案的擬定 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓 缸 。液壓源型式與調(diào)速方案有關(guān)，此系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速方案，則只能采用定量 缸 作為液壓源。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 14 4）壓力控制方案的制定 液壓系統(tǒng)的工作壓力必須與所承受的負(fù)載相適應(yīng)。對(duì)于定量 缸 供油的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)采用溢流閥與液壓 缸 相連進(jìn)行恒壓控制。 綜上所述，本系統(tǒng)的主要回路部分是進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路以及回油路的平衡回路。 理草圖的繪制 由圖可知，當(dāng)換向閥處于（ a）位置時(shí)，系統(tǒng)處于停車狀態(tài)，處于（ b）位置時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)液壓缸帶動(dòng)工作臺(tái)工作，處于（ c）位置時(shí)液壓缸往回收縮。因此可見，通過(guò)換向閥，可以改變壓力油的通路，使液壓 缸不斷換向以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在回油路設(shè)置順序閥與單向順序閥，當(dāng)回油路的油液壓力小于 H 型順序閥設(shè)定的壓力值時(shí)，順序閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)油液壓力大于順序閥設(shè)定的壓力值時(shí)，順序閥才會(huì)打開，這種設(shè)置可避免活塞桿在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中由于壓板重力而失控，增加了設(shè)備的安全系數(shù)。 件的選型與設(shè)計(jì) 選擇液壓元件時(shí)一般應(yīng)考慮以下問(wèn)題： 應(yīng)用方面的問(wèn)題，如主機(jī)的類型、原動(dòng)機(jī)的特性、環(huán)境情況、安裝形式及外形連接尺寸、貨源情況及維護(hù)要求等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 15 系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式等。 經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，如使用量，購(gòu)置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽(yù)等。 應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)化，通用化及貨源條件較好的元件，以縮短制造周期，便于零部件的互換和維護(hù)。 壓 缸 的選擇 計(jì)算液壓 缸 的最大工作壓力 P（ 液壓 缸 的最大工作壓力 P 取決于執(zhí)行元件的最大工作壓力，即 1+P 式中 液壓缸的最大工作壓力， P 系統(tǒng)進(jìn)油路上的總壓力損失， 單系統(tǒng)取 P= （ 10 6 1+P =10 106106106計(jì)算液壓 缸 的最大流量 m3/s） 取決于系統(tǒng)所需流量 qv qpq v=K（ q ） 中， 系統(tǒng)所需流量； K 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)；一般取 流量取小值，小流量取大值） （ q） 同時(shí)動(dòng)作時(shí)液壓缸的最大總流量，對(duì)于工作過(guò)程始終用流量閥節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般?。?10-3 m3/s 則 qpq v=K（ q ） (4510 106 )=106 m3/s 其中 溢流閥的最小溢流量取 10-3 m3/s 選擇液壓 缸 的技術(shù)規(guī)格 為了保證系統(tǒng)不致因?yàn)檫^(guò)渡過(guò)程中過(guò)高的動(dòng)態(tài)壓力作用被破壞，液壓 缸 應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，所選 缸 的壓力一般要比最大工作壓力 25%60%。 該系統(tǒng)選用齒輪 缸 ，則根據(jù) 技術(shù)規(guī)格，選擇產(chǎn)品型號(hào) 產(chǎn)品型號(hào) 排量（ ml/r） 轉(zhuǎn)速范圍（ r/ 額 定 壓 力（ 8003000 16 計(jì)算液壓 缸 的驅(qū)動(dòng)功率并選擇電動(dòng)機(jī) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào) 交流 401339828 或 11970985 16 a 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 在工作循環(huán)中， 缸 的壓力和流量比較恒定，則液壓 缸 驅(qū)動(dòng)功率 Pp=pp 中， 的最大工作壓力（ 最大流量 (m3/s)， 的總效率 則 pp 10106 06 3m /s)/1550W 其中， 0 10610s， 0%。 b 電機(jī)的選擇，固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓 缸 通常用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 根據(jù)上述算出的功率和液壓 缸 的轉(zhuǎn)速及使用環(huán)境，根據(jù) G/相異步電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)可知，選用 號(hào)的電動(dòng)機(jī)比較合適