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机电液综合课程设计 学院： 机械工程学院 班级： 机械工程及自动化114班 设计者： 指导教师： 二0一四年六月 目 录 目 录 II 摘 要 1 关键词：同步运动 蓄能器保压 分流集流阀 PLC 1 一、设计内容及要求 1 1.1设计目的 1 1.2舞台动作循环要求 1 1.3舞台升降对液压传动系统的具体参数要求 1 二、液压系统的初步设计 2 三、电气控制部分设计 4 四、机械系统的设计与计算 5 4.1工况分析 5 4.2液压缸内径计算 5 4.3活塞杆直径计算 6 4.4缸筒设计 6 4.5活塞杆强度校核 7 五、液压系统设计与计算 8 5.1流量功率计算 8 5.2液压泵设计与校核 8 5.3选择基本回路 9 5.4阀类元件及辅助元件 9 5.5油管 10 5.6油箱 11 5.7蓄能器 11 六、PLC设计方案 13 6.1PLC设计图 13 6.2PLC语句表 14 课设小结 16 参考文献 16 摘 要 本次课程设计内容为2000kg舞台升降液压、电控、机械系统综合设计。舞台升降的动力来自于液压缸，充分利用了液压传动结构简单，体积小，质量轻，输出功率大及其易于操纵控制的优点；控制系统主要利用西门子PLC编程控制器。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到实际中，主要设计过程有：明确传动过程，计算相关数据，绘制液压系统原理图，并且结合相关PLC技术最终实现所要设计的舞台升降要求。 关键词：同步运动 蓄能器保压 分流集流阀 PLC 一、设计内容及要求 1.1设计目的 课程设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决实际设计问题能力的一个重要的实践性教学环节，因此，通过设计应达到下述目的： （1）初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法，步骤，巩固，深化和扩大所学的知识,培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力； （2）获得舞台升降总体设计，结构设计，零件计算，编写说明书。绘制液压系统图1张； （3）熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； （4）完成PLC选型及硬件电路设计，绘制PLC端子接线图1张。并完成软件设计，绘制梯形图与列出主要控制程序指令语句1张。 1.2舞台动作循环要求 设计一套适用于舞台升降机的液压系统 ，该系统能使演出平台保持一定的精度，同步、平稳地上升、下降，并可在1m的行程范围内任意高度停留。系统结构紧凑，安全可靠。 设计要完成舞台升降液压系统的机电液控制设计。舞台采用四个液压缸支撑，要求液压缸同步上升。舞台停止时，采用蓄能器龅牙，泵卸荷。舞台的同步采用分流集流阀。动作过程：能够实现“同步上升—停止—保压—同步下降—停止”的工作循环。 1.3舞台升降对液压传动系统的具体参数要求 舞台重量2000kg,舞台升降速度是0.2~0.5 m/s，舞台升高1m。 二、液压系统的初步设计 液压系统的设计要求： （1）按设计要求，希望系统结构简单，工作可靠，且系统的功率不大，根据教材液压系统常用液压泵性能比较表决定采用单个定量泵，并用一个溢流阀作安全阀，当系统超载时，溢流阀打开，对系统起到过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的； （2）设计要求四个液压缸同步动作，故采用由三个分流集流阀组成的同步回路； （3）为了使舞台停留时能够保持当前位置，故设计锁紧回路，使液压缸在任意位置上停留，且停留后不会因舞台自身重力而下降。当换向阀左位接入时，压力油经左边液控单向阀进入液压缸下腔，同时通过控制口打开右边液空单向阀，使液压缸上腔得回油经过右边液空单向阀及换向阀流回油箱，活塞向上移动。反之，活塞向下移动； （4）因舞台要求上升、下降及停留，故采用三位四通阀，使执行元件可以在任意位置停留，且执行元件正反向运动时可以得到不同的回油方式。 综上考虑，绘制出图所示液压传动系统草图： 图2-2 液压系统工作原理图 1—液压缸；2—液控单向阀；3—分流集流阀；4—蓄能器；5—压力计；6—压力继电器； 7—单向顺序阀；8—电磁换向阀；9—背压阀；10—节流调速阀；11—溢流阀；12—定量泵； 13—滤油器+空气过滤器；14—油箱 表2-1 电磁铁动作顺序表 动作名称 1YA 2YA 同步上升 + - 停止 - - 保压 - - 停止 - - 同步下降 - + 停止 - - 三、电气控制部分设计 电路图如下所示： 图3-1 电气控制电路图 四、机械系统的设计与计算 4.1工况分析 液压缸的输出力由工作压力p和活塞有效面积A决定；液压缸的输出