摆线针轮减速器结构设计1

学年论文（课程论文、课程设计）题目：液压往复结构的运动结构设计作者：王广朋所在学院：机械工程学院专业年级：工业设计09级指导教师：董平职称：讲师2012 年 12月 27 日目录摘要 (1)1 液压传动的基本介绍 (3)1.1液压传动的早期运用 (3)1.2液压传动的应用范围的基本原理 (3)1.3液压传动系统的组成 (4)1.4液压元件分类 (5)1.5液压传动的优缺点 (5)2 各部件的选型 (7)2.1 电动机的选型 (7)2.2 液压泵的选型 (9)2.3 液压泵与电动机之间连接的设计 (12)2.4 过滤器的选型 (13)2.5 压力仪表的选型 (14)2.6 接口部件的选型 (15)2.7 密封装置的选型 (17)3 液压动力单元的结构设计分析 (19)3.1 液压动力源的几种结构形式 (19)3.2 各种布置的比较 (19)3.3 布置方案的选定 (20)3.4 油箱的设计 (21)3.5 系统压力平衡问题的分析 (22)3.6 总体系统的结构 (27)4 材料的选择 (28)4.1 油箱外壁材料的选择 (28)4.2 压力平衡结构中的非金属材料的选择 (29)4.3 油箱壁的强度校核 (31)4.4压力平衡结构的体积校 (31)总结 (34)谢辞 (35)参考文献 (36)前言制造业的历史可追溯到几百年前的旧石器的时代。

猿进化成人的一个重要的标志就是工具的制造。

可见，工具的制造对人类的影响是极其巨大的。

从某种程度上说，工具是先进水平决定着生产力的提高发展与变革，是伴随着劳动工具的发展与变革。

制造业是任何一个发达国家的基础工业，是一个国家综合国力的重要体现。

而在制造业中，液压系统又是制造业的基础，得到了各个国家的高度重视。

尤其在今天以知识为驱动的全球化经济浪潮中，由于激烈的市场竞争，夹具工业的内涵、深度和广度都发生着深刻的而变化，各种新的液压系统、制造加工方法不断出现，推动着我们的社会不断的向前发展。

液压系统是现代工业的基础。

它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力。

随着我们加入“WTO”步伐的日益加快。

“入世”将对我们夹工具产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行结构调整，国内市场的国际性进一步显现，该行业的将经受更大的冲击，竞争也会更加剧烈。

在如此严峻的行业背景下，我们的技术人员经过不断的改革和创新使得我国的磨具水平有了较大的提高，大型、复杂、精密、高效和长寿命的液压有上了新台阶。

液压式每个机制制造方面目前普遍的，它可以大批量生产，节省人力物资，效率相对高，操作方便，结构合理，它的成本低廉，适合广大人群所承受的能力。

1 液压传动的基本介绍1.1液压往复运动的的基本原理液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

液压传动的基本原理：在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。

液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。

油液经过过滤器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。

这时液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。

如果将换向阀手柄转换，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀和回油管排回油箱。

1—工作台2—液压缸3—换流阀5—开停阀6—溢流阀7—液压泵8—油箱9—过滤网10—油管1.2液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

1、动力元件（油泵）它的作用是利用液体把原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。

2、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。

其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

3、控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。

它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

4、辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。

5、工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

1.3液压元件分类动力元件- 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵......执行元件-液压缸：活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸液压马达-齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达控制元件-方向控制阀：单向阀、换向阀压力控制阀-溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等流量控制阀-节流阀、调速阀、分流阀辅助元件-蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等。

1.4液压传动的优缺点1、液压传动的优点（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20%。

因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。

（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。

（8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。

2、液压传动的缺点（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；（4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。

因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。

（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较。

2 各个部件的选型液压动力源的设计要求各部件布置紧凑、振动和噪声小、结构密封性好、性价比高。

本节介绍液压动力系统中的液压泵、电动机、过滤器、压力仪表、接口部件等各个的重要部件的选型。

2.1 电动机的选型现在常用的电动机有步进电动机、直流电动机、异步电动机、伺服电动机等。

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的机械角位移或直线位移的控制信号，在数控机床上有较广泛的应用，对于本设计是不使用的，所以电动机只可能在直流电动和交流电动机中进行选择。

1—电动机外壳；2—通轴；3—电动机转子；4—电动机封盖；5—轴承；6—液压泵外壳；7—斜盘和柱塞；8—缸体；9—配流盘；10—液压泵盖直流电动机是将直流电能转换为机械能，具有启动性能和调速性能好、过载能力大等优点，在大型机床、电力机车、船舶机械和纺织机械等设备有广泛的应用，但直流电动机的电刷机构是一个致命缺陷，影响了电动机的使用寿命，使结构也变得复杂。

相对而言，交流电动机，特别是三相交流异步电动机的维护和操作方便、坚固耐用、工作可靠，虽然调速性能没有直流电动机好，功率因数低，但液压泵对电动机速度控制要求不高，异步电动机已经可以很好地控制速度，所以交流电动机的应用范围还是相当广的。

本文计算的功率是根据液压泵在满负载额定转速下计算出来的系统最大功率要求。

已知液压泵的排量是V=35ml/r,泵的压力p=21MPa，这里深海选定泵的转速n=1500r/min，泵的总效率取 =0.98。

2.2 液压泵的选型液压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换元件，在液压传动中，液压泵是动力元件，向液压系统提供液压能。

就排量而言，液压泵分为定量泵和变量泵。

按构成密封工作容积的方法和吸、排油机理可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵四类。

齿轮泵齿轮泵结构简单、体积小、工作可靠，具有良好的自吸能力并对油污不敏感，耐冲击性负载。

但齿轮泵的零件在磨损后不易修复，零件组装是选配，互换性差，常因个别零件损坏而不得不更换新泵。

齿轮泵具有较大的转速范围，但转速不能太高，否则油液在离心力的作用下不能充满整个工作空间，并对吸油形成阻力，产生“吸空”现象。

齿轮泵的转速也不能太低，否则由于流量减小，容积效率下降，它的吸油口、排油口不能互换，旋转方向有明确规定。

叶片泵柱塞泵：柱塞泵依靠柱塞在缸中往复运动形成密封工作容积的变化实现吸油与排油。

与齿轮式和叶片泵相比，柱塞泵具有如下优点。

柱塞泵的工作压力高。

因为柱塞与孔容易加工，尺寸及表面质量可以达到很高的精度，所以配合精度高、泄露小、容积效率高，工作压力一般为20～40MPa。

最高压力可达到100MPa。

螺杆泵:螺杆泵与其他容积式液压泵相比，结构紧凑，流量、压力无脉动，自吸能力强，允许较高的转速，工作可靠，寿命长。

常用于传动要求十分平稳的精密度机床，如镜面磨床；也用于工作可靠性要求很高的装置中，如飞机和轮船。

传统的泵是整个油路的一部分，除了选择泵外，还要连接一些液压阀及相关油路来组成一个基本回路，现在有些泵已经集成了一些基本的液压控制阀，这样就简化了整个油路的设计。

考虑到本次设计所要求的排量为35mL/r，压力为21MPa，最终选用某公司的C4低压卸荷控制型液压泵，具体型号为BK35-F-R-C4-＊-A-K-11,起主要参数如下。

·排量：35ml/r。

·最高压力：25MPa。

·额定转速：1500r/min。

·最高转速:2200r/min。

·容积效率：0.98。

泵的外形结构及主要尺寸2.3 液压泵与电动机之间连接的设计传统的设计，电动机和液压泵之间是通过一个联轴器连接在一起的，电动机的转矩通过联轴器传递到液压泵，但是这种连接方式占用的体积较大，且工作时联轴器会发出很大的噪声，会影响它在某些场合的应用，并且会降低效率，所以在结构上准备选择液压泵输出轴和电动机输出轴连成一体的通轴结构，这样在结构上能简化很多，噪声问题也会有很大的改善。

2.4 过滤器的选型2.5压力仪表的选型一般的液压系统会在油路上安装压力表，用来测定管路上的压力，并且使用的大都是表盘机械式压力表，当然稍高档的设备使用的一般是数显压力表。