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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文)双导向杆式螺旋回转液压缸及其电液伺服控制系统设计Double guide rod spiral rotary hydraulic cylinder and the hydraulic servo control system design学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械电子工程 机电081 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012 年 5 月毕业设计（论文）中文摘要双导向杆式螺旋回转液压缸及其电液伺服控制系统设计摘 要：本设计为大摆角螺旋摆动液压缸的设计，摆动液压缸也称摆动液压马达，其作用是将油液压力转换成机械能去驱动负载做功，从而实现摆动运动。本设
2、计活塞杆和活塞是一对螺旋副，而活塞用两个导向杆限制其转动，从而使得活塞杆实现转动输出转矩，这就形成了双导向杆式螺旋回转液压缸。实际生产中，液压技术已与电子信息控制形成了良好的结合，故可在该液压缸中整合电液伺服阀、传感器和单片机等控制元件使其形成电液伺服控制系统。本设计机械方面的主要设计参考了活塞液压缸的设计，关键是把活塞和活塞杆的连接改造成螺旋副，再加入导向杆，从而使得直线运动成为螺旋回转运动。其运动形式为，当压力油作用在活塞的一侧时，由于导向杆固定，活塞做不旋转的直线移动，通过螺旋啮合作用，输出轴作旋转运动，输出转矩。压力油反向，螺杆反转。关键词：大摆角；螺旋副；电液伺服控制；摆动运动毕业设
3、计（论文）外文摘要Double guide rod spiral rotary hydraulic cylinder and the hydraulic servo control system designAbstract: The design for the swing angle of the spiral swing hydraulic cylinder design, swing hydraulic cylinder also known as the swing hydraulic motor, whose role is to convert fluid pressure in
4、to mechanical energy to drive the load acting in order to achieve the swing movement.The design of the piston rod and piston is a pair of screw pair, two guide rods limit the piston rotation, so that the piston rod to turn the output torque, which formed a double guide rod helical rotary hydraulic c
5、ylinder. Actual production, the technology of hydraulic and electronic information control formed a good combination, it can be integrated electro-hydraulic servo valves, sensors, and microcontroller control components in the hydraulic cylinder to form a hydraulic servo control system.The main desig
6、n of the mechanical aspects of the design with reference to the design of the piston hydraulic cylinder, the key is the piston and piston rod connection transformed into a screw pair, then add the guide bar, which makes linear motion a spiral rotary motion.The forms of exercise for, when pressure oi
7、l in one side of the piston effect, as the guide stem fixed, the piston do not rotating linear movement, through the spiral meshing role, output shaft make the rotary motion, the output torque. Pressure oil reverse, screw reversal. Keywords: A great Angle; Spiral vice; Electro-hydraulic servo contro
8、l; Swing motion 目 录1 绪论11.1 引言11.2 设计总览22 液压缸主要部件材料选择 42.1 缸体材料的选择及其加工工艺 42.2 螺杆的材料选择及其加工工艺 62. 3 活塞的材料选择及其加工工艺 62.4 密封件的选用 73 液压缸的主要尺寸计算 83.1 螺杆的尺寸计算选用 83.2 活塞的尺寸计算选用103.3 钢筒的尺寸计算选用133.4 其他部件的尺寸计算选用15 4 电液伺服控制的设计204.1 电液伺服控制概述204.2 电液伺服阀的选用214.3 液压阀座集成块的设计24结论 26致谢 27参考文献28淮海工学院二一届本科毕业设计（论文） 第 30 页
9、 共 28 页 1 绪论1.1 引言 如今社会的方方面面都离不开机械的运转，而机械的运转是需要动力的提供，当今主流的机械原动力又分为电力、液力和气动力。液力传动广泛的运用在各行各业的机械中，它可将油液压力转换为机械能去驱动机器运转，能够实现直线往复运动、连续转动和摆动等运动，满足了绝大部分机械运动做功的需求。在实际操作中，液压传动系统又有传动平稳、质量轻体积小、承载能力大、容易实现无级调速、易于实现过载保护、容易实现复杂的动作和便于实现自动化等等一系列的优点。因此，液压传动在实际生产等活动中占有十分重要的低位。十九世纪是蒸汽时代，二十世纪是电力时代，如今二十一世纪是计算机时代。当前计算机控制技
10、术取得了很大的进步和发展，而随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。液压传动系统同计算机的整合实现了电液控制，这使得液压传动技术成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。我国液压技术起步于二十世纪五十年代，80年代后我国加速了国外先进液压技术的引进，通过学习和吸收国外先进的技术，我国自主液压技术也有了长足的进步。随着工业的迅猛发展，我国相继建立了各种液压技术科研机构，自主研究改进了许多液压技术，现如今液压技术正向着高效率、高性能和高精度方向迈进，液压元件向着体积小重量轻、微型化集成化方向发展。 当今各国的实
11、力比拼科技占了很大的分量，而科技的比拼就是要掌握核心技术，然而核心技术不仅仅知识最尖端的技术，更重要的是最基础的技术改进和发展创新。液压技术作为优秀的动力提供技术，对它的学习、研究和创新是十分必要的，只有掌握了动力的核心技术才能更好的驱动机械的运动，推动工业的发展。1.2 设计总览本设计为摆动液压缸（液压马达）的设计，摆动液压缸是一种将液压力转换为摆动运动输出扭矩的装置，其为液压系统的一个元器件，也是液压系统重压组成部分。摆动液压缸主要分为叶片式摆动液压缸和活塞式摆动液压缸。本设计要求转角大于等于360，故其属于大摆角摆动液压缸，只有活塞式摆动液压缸能满足，而设计结构要求为双导向杆式螺旋回转液
12、压缸，即为用两根导向杆限制住活塞的转动，这样活塞杆（螺杆）就能够实现旋转运动从而使出转矩。大摆角摆动液压缸归根到底是液压缸的一种，故其设计可以参照普通液压缸的要求进行设计。根据本课题的要求，可将直线运动的活塞液压缸的活塞杆和活塞改装成一对螺旋副即可实现螺旋回转运动。液压缸的设计因注意以下原则：（1） 保证液压缸的输出转矩、行程和输出转速满足要求。（2） 保证液压缸的每个零件有足够的强度、刚度和耐用性。（3） 保证上述两个条件的前提下，尽量减小液压缸的外形尺寸和重量。（4） 尽量避免液压缸承受横（侧向）负载和偏心负载，活塞杆工作时最好受拉力，一面产生纵向弯曲而引发稳定问题。（5） 在保证液压缸性
13、能的前提下，尽量减少零件数量，简化结构。（6） 液压缸的安装形式、活塞杆头部与外负载的连接形式要合理，尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度，避免产生“憋劲”现象，增加液压缸的稳定性。（7） 密封部件的设计和密封件的选用要合理，保证性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、寿命长、更换方便。密封部位的设计是保证液压缸性能的重要一环，对所选用的密封件，应使其压缩量和压缩率在合理的范围内。（8） 各种零件的结构形式和尺寸设计，应精良采用标准形式和规范系列尺寸，尽量炫影标准件。（9） 液压缸应做到成本低、制造容易、维修方便。根据以上原则，本次设计的思路是先根据要求确定液压缸各部件的材料，然后根据材料的各种参数及设计要求的条件设计和选用液压缸的各部件的尺寸。因为该摆动液压缸要驱动830N/m的转矩，且输出的只有转矩，故可以根据材料力学纯剪切方面来计算轴（螺杆）的最小直径，然后根据标准选用合适的直径，进而根据机械设计手册等确定螺杆的大径等参数。考虑到油液的泄漏问题，螺杆的线数选用单线，后根据公式算出螺杆螺纹导程，后根据公式算出活塞的面积直径，这就确定了钢筒的内径，然后根据钢筒选用的材料确定钢筒厚
