34 陕西航空职业技术学院机电一体化2014届毕业设计陕西航空职业技术学院毕业论文毕业设计题目 基于FluidSIM的铣床装置系统仿真 机 电 工 程 系 机电一体化技术专业学生姓名 白云杰 班级学号 46 指导教师 王晓辉 2013年 12月 20 日毕业设计任务书 机电工程 系 机电一体化技术 专业学生姓名 白云杰 学号 46 一、毕业设计题目： 基于FluidSIM的铣床装置系统仿真 二、毕业设计时间 2013 年10月8日至2013年 12 月 20日 三、毕业设计地点： 陕 西 航 空 职 业 技 术 学 院 四、毕业设计的内容要求：1、Festo液压实验平台的介绍2、FluidSIM仿真软件的功能及特点3、液压控制回路的设计4、电气控制回路的设计5、毕业设计说明书包含实验平台介绍、软件功能与特点、液压控制回路的设计、电气控制回路的设计及基于FluidSIM软件的系统仿真实现等，字数不少于6000字。
4、设计格式按照要求完成 指导教师 王晓辉 2013年 10月 8 日摘要随着科学技术的进步，液压传动与控制技术的应用领域正在不断拓展，几乎囊括了国民经济的各个部门，目前它已成为现代机械工程的基本要素和控制工程的关键技术之一本论文以Festo实验教学系统为基础，对电气液压实验台进行开发与设计，并应用FluidSIM仿真软件进行仿真主要内容包括：（1）介绍了液压传动与控制系统的组成和实验教学系统中的液压及电气控制元件；（2）针对不同工作机械的工况要求设计其液压控制和电气控制回路，并设定技术参数；（3）利用FluidSIM仿真软件对所设计的液压控制和电气控制回路进行仿真，得到不同工况下的仿真结果；（4）在电气液压实验台上搭建控制回路，进行模拟实验，得到实验结果，并通过讨论与分析给出了最终结论关键词：液压传动与控制，FluidSIM仿真软件，电气控制目录第1章 液压传动与控制技术概论.......................................11.1 液压传动与控制技术发展概况和特点............................. ..21.1.1 ......................................................... ...31.1.2........................................................... ...41.2 液压传动与控制系统的工作原理及其组成部分.................... ...51.2.1 液压系统传动与控制系统的工作原理..............................61.2.2........................................................... ...71.3 本课题的研究内容................................................8第2章 液压传动与控制系统主要元件的介绍.............................92.1 Festo液压实验平台的介绍.........................................102.1.1 Festo液压实验平台的结构特点...................................112.1.2 基于Festo电气液压实验平台的介绍..............................122.2 液压阀..........................................................132.2.1 方向控制阀....................................................142.2.2 压力控制阀....................................................152.2.3 流量控制阀....................................................162.3 传感器..........................................................172.4 电磁铁..........................................................182.5铣床.............................................................192.6 FluidSIM仿真软件的功能及特点....................................202.6.1 FluidSIM仿真软件的功能介绍....................................212.6.2 FluidSIM仿真软件的特点........................................22第3章铣床装置电气液压控制系统的设计................................233.1工作对象.........................................................243.2实验目的.........................................................253.3铣床装置电气液压控制系统的设计...................................263.3.1液压控制回路的设计.............................................273.3.2电气控制回路的设计.............................................28第4章 基于FluidSIM软件的铣床装置电气液压控制系统的仿真............294.1 基于FluidSIM软件的系统仿真实现.................................304.2 仿真结果小结....................................................31主体部分第1章 液压传动与控制技术概论1.1 液压传动与控制技术发展概况和特点1.1.1 液压传动技术的历史进展与趋势液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫•布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。
1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善20世纪初康斯坦丁•尼斯克(G•Constantimsco)对能量波动传递所进行了理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展第一次世界大战爆发后液压传动技术得到广泛应用，特别是1920年以后,发展更为迅速1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机防真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果[1]。
1.1.2 液压传动技术的特点液压传动技术与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：（1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置；（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）；（4）可自动实现过载保护；（5）一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（6）很容易实现直线运动；（7）很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控液压传动也存在着缺点：（1）由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低，如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故；（2）由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作；（3）液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵；（4）由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比；（5）液压传动出故障时不易找出原因；（6）使用和维修要求有较高的技术水平[2]1.2 液压传动与控制系统的工作原理及其组成部分1.2.1 液压系统传动与控制系统的工作原理以实现工作台往复运动的简单机床的液压传动系统为例进行分析，如图图1-1所示。
图1-1 简单机床的液压传动系统1-油箱 2-滤油器 3-液压泵 4-节流阀 5-溢流阀6-换向阀 7-手柄 8-液压缸 9-活塞 10-工作台液压缸8固定在床身上，活塞9连同活塞杆带动工作台10作直线往复运动电动机带动液压泵3旋转，液压泵3从油箱1经过滤油器2吸油，油液通过节流阀4流至换向阀6当手柄7处于图1-1（a）所示位置时，P与A、B、T均不通，液压缸8不通油，所以工作台停止若将手柄7推至图1-1（b）所示位置，这时油液从P→A→液压缸8左腔，液压缸8右腔→A→T，工作台10向左移动若将手柄7拉至图1-1（c）所示位置，这是油液从P→B→液压腔8右腔，液压缸8左腔→A→T，工作台10向左移动由此可见，由于设置了换向阀6，所以可改变压力油的通路，使液压缸不断换向实现工作台的往复运动工作台速度v可通过节流阀4来调节节流阀的作用是利用改变节流阀开口的大小，来调节通过节流阀油液的流量，以控制工作台的速度工作台运动时，要克服阻力、切削力和相对运动件表面的摩擦力等，这些阻力由油液泵输出油液的压力来克服，根据工作情况的不同，液压泵输出油液的压力应该能够调整另外，一般情况下，液压泵排出的油液往往多于液压缸所需油液，多于的油液经溢流阀5流回油箱。
图中2为网式滤油器，起滤油作用[3]通过对上面系统的分析可见：(1）液压传动是以液体作为工作介质老传递动力的；(2）液压传动用液体的压力能来传递动力，它与利用液体动能的液力传动是不同的3）液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的。