1、I学 士 学 位 论 文论 文 题 目 液压传动综合实验研究与液压综合实验台设计 （英 文） Experimental Study of Hydraulic and Hydraulic Integrated Comprehensive Test Bench学 院 机 电 与 建 筑 工 程 学 专 业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 II优秀学位论文作者声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向
2、有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目：液压传动综合实验研究与液压综合实验台设计液压传动综合实验研究与液压综合实验台设计摘要本文通过调研国内外液压综合实验台的种类及结构，分析我校液压设备的种类、各III校液压综合实验的开设和性能。1该实验台将我校四台实验台综合为一体，各液压元件可共用，节约成本，节约空间，而且油路简单，利于学生观察和理解。2本实验台由三部分组成：控制部分、支撑部分、测试部分。采用形态分析法，从多种选择方案
3、中进行比较选优，控制部分选用 PLC 控制（没做具体分析） ；支撑部分选用框架结构，材料选用铸铁；测试部分包括液压元件性能测试，演示实验，学生自主创新设计。3采用模块化设计方法，将各演示实验做成单独油路板，简化油路。4该实验台的设计， 集多功能于一体，不仅对实验台油路系统图、总装配图进行了设计，还设计了各油路板的零件图。这样的液压综合实验台不但可以供学生进行液压实验，同时可以供科研人员进行科研实验。本文还对基于该综合实验台的综合实验开发进行了研究。这项设计在液压综合实验台设计方面是一开创性工作。关键词：液压 实验台 综合实验 IV Experimental Study of Hydraulic
4、 and Hydraulic Integrated Comprehensive Test BenchAbstractThis article through the investigation of the comprehensive experimental platform of hydraulic at home and abroad, analyzes type and structure of our species, the schools of hydraulic equipment of the comprehensive experiment opening and hydr
5、aulic performance. 1. The test bench will be our school four test bench for an organic whole, comprehensive can be Shared by all hydraulic components, the cost savings, save a space, and oil-way simple, to favor the student observation and understanding. 2. This test bench consists of three parts: t
6、he control part, supporting part, testing part. Using morphological analysis, from a variety of options scheme comparison optimum choice, the control part selects PLC control (do concrete analysis); Support parts choose frame structure, material chooses iron; Test part includes hydraulic components
7、performance test, the demonstration, the student independent innovation design. 3. Modular design method, make each experimental demonstration oil-way board, simplified oil alone. 4. The experimental stage design and full-functioned, not only to test bench systems inner figure, always on the design,
8、 but also the assembly was designed the parts drawing each oil board. This comprehensive experimental platform of hydraulic can not only for students, and can supply hydraulic experiment scientific researcher research. This paper based on the comprehensive test bench of the comprehensive experimenta
9、l development is studied. The design on hydraulic comprehensive experimental platform design is a groundbreaking work. Keywords ：Hydraulic Test bench Comprehensive experiments V 目录目录 .V第一章 绪论 .11.1课题的内容及意义 .11.1.1课题研究内容 .11.1.2课题研究意义 .11.2国内国外同类产品比较及本试验台的特点 .21.2.1国内液压试验台发展现状 .21.2.2国外液压综合试验台发展现状 .3
10、1.2.3本试验台的特点 .31.3研究思路 .41.4 本章小结 .52.1引言 .62.2方案探讨 .62.2.1方案研究 .62.2.2试验台布局 .72.2.3设计思路 .92.2.4本方案的可行性 .102.2.5本课题需要解决的关键问题 .102.3液压系统设计 .102.3.1液压系统的设计原则 .102.3.2液压系统油路设计 .112.4液压油路系统设计具体分析与评价 .152.4.1油路具体分析 .152.4.2评价 .152.5外形尺寸的确定 .162.6 本章小结 .16第三章 技术设计 .173.1元件选型 .173.1.1液压能源部分 .173.1.2压力测试部分
11、.193.1.3液压缸计算选型 .203.1.4溢流阀选型 .223.1.5节流阀选型 .223.1.6电磁换向阀选型 .243.2装配图设计 .243.2.1支架连接 .243.2.2液压综合试验台的总装 .263.3零件图设计 .293.4 本章小结 .30第四章 基于本综合实验台的综合实验设计 .314.1搬运工件机械手原理 .31VI 4.2机械手液压系统 PLC控制设计 .324.3 设计结论 .34第五章 总结体会 .355.1本设计优点 .355.2本设计缺点 .355.3今后努力方向 .355.4设计体会 .36致谢 .38参考文献. 391第一章 绪论1.1 课题的内容及意义
12、1.1.1 课题研究内容液压传动课程是高校机械类学生的重要课程之一，实验教学是该课程的有机组成部分。作为液压课程教学体系重要组成部分的液压实验主要是在液压实验设备上来完成。然而，在试验中我们发现学校液压试验台具有以下缺点：1.液压回路和实验内容固定、功能单一；2.采用继电器控制，实验数据手工处理，实验数据精度不高；3.实验内容以演示为主、灵活性差、学生动手机会少，创新性差。为适应高校教学改革的深入，培养学生实际操作能力、实验设计能力以及机、电、液一体化的综合运用能力，本课题旨在设计液压综合教学实验和液压综合实验台，在液压综合实验的开设和实验方法上进行创新设计，综合我校 QSC1、QSC2、QS
13、C3、QSC16 四台液压实验台为一台液压综合实验台，使其兼顾四台设备的功能，并能开设机电液气计等多学科结合的综合实验，归纳起来主要有：实验内容丰富、多变；实验过程加强了动手能力和创新能力的培养；具有机电液一体化的功能等等。1.1.2 课题研究意义在过去的实验教学中，学生只是被动的根据实验指导书得内容，进行常规的验证性实验。而现在学生可以利用本试验台，在进行常规验证性实验的同时，还能进行自主设计、选元件、组装、调试运行、设置故障并排除等整个过程，大大提高了学生的主观能动性。在学生独立完成实验的过程中，他们能够提出自己的设计方案，并且马上在实验台上完成，检验其设计的合理性。而且，若有几个学生提出
14、不同设计方案，则可以进行比较研究，并从中选取最优方案，这能在培养他们创造性的同时培养他们互相协作的团队精神。总的来说，在实验过程中：一是能满足目前液压传动课程实验教学的需要，加以改进后，形成开放性实验，提高学生的动手能力；二是对液压传动实验的开设进行研究，结合机械、电气、计算机等多学科知识设计综合实验，使学生更深入消化课堂内2容，增强学生知识的联系性，提升学生综合实验能力和创新能力；三是设计液压综合实验台，使学校四台实验设备综合为一台设备，节约实验场地空间，提高设备的实验使用率；四是可供教师和科研人员进行研究型液压实验。1.2 国内国外同类产品比较及本试验台的特点1.2.1 国内液压试验台发展
15、现状我国液压行业已形成了门类齐全、有一定生产能力和技术水平、初具规模的生产科研体系。YCS-C 智能型液压综合试验台（文献3）：该液压传动综合实验台由操作台、（中压泵站） 、控制台三大件组成，不但能完成液压传动课程的设计性、创造性、综合性实验，而且特别适用于液压工程测试，元件性能测试，对教学、科研、检测具有极为强大的支持，是液压学科中的学者、专家、工程技术人员的得力助手。实验项目包括：1、常用液压元件的性能测试实验。 2、液阻特性性能实验。 3、液压回路组态画面演示及控制实验。 4、液压传动基本回路实验。 5、可编程控制器（PLC）电气控制实验，机电液一体化控制实验。6、液压传动系统组成示范演
16、示实验。 7、液压传动各元部件结构及工作原理观摩、拆装实验。液压综合试验台（泵阀油缸马达试验） ，160KW，75KW，350bar，600L/min（文献4）. 实验项目包括：1.液压阀综合试验台，该实验台可测液压方向阀、压力阀和流量控制阀三大类液压控制阀的动、静态性能，配备 CAT计算机辅助测试系统。测试范围、测试项目、测试要求符合 GB/T8104-1987、 GB/T8105-1987、GB/T1987 等有关国家标准。2. 液压泵试验台，该试验台可测试液压柱塞泵，叶片泵、齿轮泵等的动、静态性能，配备 CAT计算机辅助测试系统。测试范围、测试项目、测试要求符合JB/T703970441
17、993 等有关国家标准。3.液压系统演示台，本液压系统演示台是用于学生自行设计、组装液压回路的专用实验台。可进行减压回路、调速回路、保压回路、顺序动作回路、换向回路、换速回路、卸荷回路、平衡回路、锁紧回路等回路的实验，以及比例阀、油马达、油缸等实验。亚龙 YL-218-型 液压 PLC控制综合实训装置（文献5、文献6）：亚龙YL-218-型液压 PLC实训可编程控制，采用敞开式结构的操作板，各种真实的液压元3件可灵活的安装在操作板上，各执行模块，PLC 实训仿真系统，组态技术为一体。学生用带有快速接头的连接管在各液压元件之间连接。连接方便简单，再配上可编程控制器的控制，组成具有一定功能的液压系
18、统，具有很强的实操性。实验项目包括：采用节流阀的节流调速回路、采用调速阀的节流调速回路、简单的压力调节回路程、多级调压回路、采用减压阀的减压回路、采用三位换向阀的卸荷回路、采用先导式溢流阀的卸荷回路、平衡阀的平衡回路、采用顺序阀的顺序动作回路、采用电器行程的顺序动作回路、采用继电器的顺序动作回路、采用液控单向阀单向闭锁回路、采用液控单向阀双向闭锁回路、采用 O型换向阀的锁紧回路、采用调速阀串联的调速回路、采用调速阀并联的调速回路、采用调速阀短接的速度换接回路、采用并联调速阀的同步回路、差动控制回路、采用变量泵的容积调速回路、采用变量泵和调速阀的复合调速回路、PLC 控制的压力继电器顺序动作回路
19、、PLC 控制的电器行程顺序动作回路。1.2.2 国外液压综合试验台发展现状在国外，由于计算机技术、信息技术和控制技术等发展较快，而且本身液压技术水平较高，许多国外液压技术元件制造公司都将液压 CAT技术用于对液压元件的研制开发、出厂检验。美国、德国、英国、日本等在液压 CAT方面开展的工作都有很多进展，他们采用搞笑宽屏的传感器检测信号，利用目前先进的 HP系列应变单元和数据采集处理模块，采用实时高效的数据处理系统和丰富的计算机测试软件来完成液压 CAT系统，参考文献7。德国 REXROTH公司用于液压比例阀、比例泵等测试的试验台。日本制钢所的柱塞泵效率实验台。1.2.3 本试验台的特点（1）
20、综合我校四台液压实验设备为一台液压综合实验台，功能比原先的四台实验设备还有所增加，并减少占地面积，提高设备的使用率；（2）率先把机电液气计多学科技术运用到液压实验设备中，使学生的实验能力得到大大提升；（3）在实验方法和实验结果处理上更为完善，完全由计算机控制和处理，因此，实验设备的性能上上了一个台阶。4（4）所开发试验台针对性强，实用性好，有助于锻炼和提高学生的综合能力和创新能力。（5）液体工作价值具有弹性和吸振能力，使液压传动运转平衡可靠。 （6）易于实现标准化，系列化和通用化，模块化便于设计制造和推广使用。（7）借助结构简单的液压缸可轻易地实现直线往复运动。1.3 研究思路本次课题研究的液
21、压综合实验台主要根据目前液压实验的种类分析，在液压传动实验的五个方面进行研究：1.验证性实验的实现-主要对液压元件的进行性能测试，这类测试主要测量液压元件前后的压差和流量，有的需要提供阻力，有的不需要，怎样设计固定回路，使其具有通用性，以完成对不同元件的性能测试；2.演示性实验设计，如压力形成实验、各种回路演示实验等，这类实验主要给学生演示各种回路，了解回路特性，回路基本固定。主要采用模块化设计，需要演示某种实验，只要把这个回路接入系统中来实现，要解决好与液压系统的接口；3.学生回路设计实验，这类实验主要由学生自行设计回路，然后连接到液压系统中，这类实验回路没有规律，可把各种液压元件固定在面板
22、上，由学生自行连接回路来实现，要留好连接元件的位置，优化元件配备种类和位置；4.综合性实验设计和实现，这类实验把液压传动跟其他学科的广义机构连接起来，液压系统给这些广义机构提供动力、信号和控制，也可以在面板上留出广义机构的连接和固定的位置，供学生连接和设计实验。对这类实验要设计综合实验的原理和步骤，解决好在液压系统中的连接，传动和控制信号的产生，与广义机构的接口等问题；5.液压传动综合实验台的设计，包括液压站、液压传动原理、液压工作台的设计、各模块的布置，测试信号的处理、PLC 编程系统设计等。实验台由三大部分组成，即液压泵站、操作实验台和电器控制系统，在总体布置上充分考虑到使用方便及布局紧凑。考虑泵站维修方便和主操作平台大小适中和方便维修等特点，将液压泵、电机、外置。液压泵即液压源，用来将液压油提供给实验台，选用定量叶片泵- 电机一台、油箱一个附有液位、油温指示计，吸油滤油器，安全阀等。定量叶片泵用来提供稳定的压力油。实验操作台，即实验的操作平台，用作实验涉及的的多种液压元件模块的固定平台、提供需要的元件和实验元件间的接口等。各测试仪表盘及传感器也安装在操作台上，可根据不同实验由学生自行选择所需模块进行连接。电气控制系统包括实验用的 PLC 电控设备及操作装置。
