伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書PAGE45摘要焊接作為一種工藝手段，已經(jīng)成為很重要的熱處理加工技術(shù)。焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用出現(xiàn)的，金屬焊接的方法有很多種，各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。焊接產(chǎn)品質(zhì)量的好壞不僅取決于焊接工藝質(zhì)量，與備料、裝配等工序也有密切聯(lián)系。因此，在整個(gè)焊接生產(chǎn)過程中，不論產(chǎn)品的質(zhì)量要求和批量的大小，均應(yīng)考慮采用生產(chǎn)工藝裝備。焊接質(zhì)量與生產(chǎn)裝備工業(yè)密不可分，其中裝載工件的工作臺(tái)是在焊接過程中利用自身的各部分完成焊接變位的機(jī)械。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：已知工作臺(tái)的裝載能力，焊接時(shí)要求的工作臺(tái)的變位各種參數(shù)，設(shè)計(jì)出利用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)的0.5t液壓焊接變位機(jī)械，其中包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)液壓元件的選用，和工作臺(tái)中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)。再根據(jù)總體上對(duì)軸、軸承、聯(lián)軸器等的剛度、壽命要求、綜合位移要求等等，確定其余零部件。關(guān)鍵詞：液壓；變位；焊接；傳動(dòng)AbstractWiththehighlevelofmodernindustrialdevelopmentandthecontinuousadvancementofweldingtechnology,weldingmetalasawaytoconnectthetechnologyintheproductionofmetalstructureshasbasicallyreplacedtherivetsconnectingprocess.Thequalityofweldingqualitydependsnotonlyonthequalityofweldingtechnology,butalsoonthepreparationandassemblyprocessesarecloselylinked.Hence,throughouttheweldingprocess,regardlessofthequalityoftheproductrequirementsandbatchsize,weshouldconsidertheuseofproductiontechnologyandequipment.Amongthem,thewheelframeisweldingdrivingwheelwiththeworkpiecebymeansoffrictionbetweenthecylindricalworkpiecedrivenweldingpositionerrotatingmachinery,mainlyusedinthecylindricalworkpieceandweldingassembly.Thispaperstudysthefollowing:

Cylindricalworkpieceinaknownweightandrotationspeedunderthepremiseoftheprocessoftakingintoaccountthetransmissionefficiencyoftheexistenceoffrictionand,ultimately,theoutputpowertodeterminethemotortype.Thenselectedbasedonspeed,calculatedthetransmissiongearratio,soastofurtherdeterminetheselectionofthedrivereducerform,quantity,andsoon.Thequalityofweldingqualitydependsnotonlyonthequalityofweldingtechnology,butalsoonthepreparationandassemblyprocessesarecloselylinked.Onthebasisofthewholeshaft,bearings,couplings,suchasstiffness,longevityrequirements,integrateddisplacementrequirements.wecoulddeterminetheremainingcomponents.Keywords:hydradulic；pressure,；jointing,；changing,；drive目錄TOC\o"1-2"\h\z摘要 IAbstract II目錄 IV第1章緒論 11.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展概況 11.2焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1第2章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22.1液壓缸負(fù)載分析……………………22.2初選系統(tǒng)工作壓力…………………62.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)排量……72.4計(jì)算液壓元件實(shí)際工作壓力………102.5計(jì)算液壓元件實(shí)際所需流量………102.6制定系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)圖圖………………112.7液壓元件的選擇…………………..16.第3章傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算 183.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 183.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 21結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27后記 28附件1 29附件2 第1章緒論1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展概況液壓傳動(dòng)相對(duì)機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門新的傳動(dòng)技術(shù)。如果從世界上第一臺(tái)水壓機(jī)問世算起，至今已有200余年的歷史。然而，直到20世紀(jì)30年代液壓傳動(dòng)才真正得到推廣應(yīng)用。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反應(yīng)快、精度高、功率大的液壓傳動(dòng)裝置而推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等行業(yè)中逐步得到推廣。20世紀(jì)60年代后，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也得到了很大發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前液壓技術(shù)正向著高壓、液壓傳動(dòng)高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、復(fù)合化、小型化以及輕量化等方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)以及污染控制方面，這也是當(dāng)前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向。1.2焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步，焊接作為一種金屬連接的工藝方法，在金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中已基本取代了鉚接連接工藝。焊接與鍛造，鍛壓，切削加工，熱處理等金屬加工工藝方法的組合，成為機(jī)械制造業(yè)的主要加工工藝方法。由于焊接焊接結(jié)構(gòu)的多樣化及生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，目前焊接生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動(dòng)化的程度還是比較低，手工操作在某些產(chǎn)品，甚至某些行業(yè)中仍占有相當(dāng)?shù)谋壤：附咏Y(jié)構(gòu)生產(chǎn)地整個(gè)過程同其他任何一種生產(chǎn)過程一樣，除了基本的生產(chǎn)工序外，還包括大量的輔助工序，其主要是焊接零件的制備，裝配，工序間的傳送和制品的變位與清理等。另外，制品工序間的檢驗(yàn)和成品的檢驗(yàn)也占有相當(dāng)大的工作量。因此，要提高焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)考慮整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動(dòng)化，焊接工件的工作臺(tái)的適時(shí)變位是這次課題研究的主要內(nèi)容。第2章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1負(fù)載分析2.1.1技術(shù)要求工件的質(zhì)量定為500kg，工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)力矩100N.M，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)速度0—1r/min,工作臺(tái)傾斜速度0.7r/min工作臺(tái)回轉(zhuǎn)角度360工作臺(tái)傾斜角度1302.1.2液壓缸負(fù)載分析受力示意圖（如下）取工作臺(tái)和工件總重G=1300kg，L=24001.主臂液壓缸載荷分析,當(dāng)主臂水平時(shí)受載荷最大GL=285FFy=127.7(KN)Fx=12.77(KN)F=128.3(KN)所以液壓系統(tǒng)主缸的外載荷F=64.2(KN)慣性載荷F=式中g(shù)重力加速度；g=9.8M/S速度變化量M/S起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間。行走機(jī)械一般取=0.5—1.5m/s在此取=1m/sF===1300(N)在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F=64.2(KN)當(dāng)工作臺(tái)和主臂向上抬時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F=F+F=65.5(KN)圖2—1受力示意圖2.副臂液壓缸載荷分析受力示意圖（如下）因?yàn)槌ブ鞅鄣闹亓克愿北?，工作臺(tái)和工件重量估算為1t，除去主臂的長度，估算液壓缸到工件的重心距離為2100mm副臂液壓缸的動(dòng)作要使的副臂與工作臺(tái)能傾斜一定角度，因此F=10F===1000(N)在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F=114.5(KN)當(dāng)工作臺(tái)和副臂向上抬時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F=F+F=115.5(KN)圖2—2受力示意圖3.傾斜液壓缸的載荷分析受力分析示意圖（如下）除去主臂和副臂的一段距離則估算液壓缸到工件重心的距離為1000 mm，工件的重量估算為800kg2F=0.8F=33.3(KN)F==0.8(KN)圖2—3受力示意圖在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F=33.3(KN)當(dāng)工作臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F=F+F=34.1(KN)估算液壓缸機(jī)械效率為=90，液壓缸的實(shí)際載荷為F=eq\o\ac(○,1)主臂液壓缸實(shí)際載荷在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F==當(dāng)工作臺(tái)和主臂向上抬時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F===72.8（KN）eq\o\ac(○,2)副臂液壓缸實(shí)際載荷在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F==當(dāng)工作臺(tái)和副臂向上抬時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F==（KN）eq\o\ac(○,3)傾斜液壓缸實(shí)際載荷分析在當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)液壓缸受載荷F==(KN)當(dāng)工作臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，液壓缸此時(shí)受載荷F==(KN)3，液壓馬達(dá)載荷力矩的計(jì)算工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)功率PP=T2=100=65.73W液壓馬達(dá)的載荷力矩TT==0.25N.m取齒輪傳動(dòng)效率為0.95，渦輪蝸桿減速器效率為0.4，液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為0.9T===0.73N.m2.2初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定得情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵，缸，閥等元件的材質(zhì)，密封，制造精度也要求較高，必然要提高設(shè)備的成本。一般來說，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力選的低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力選的高一些。表2—1各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床小型工程機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械，液壓機(jī)重型機(jī)械，大中型挖掘機(jī)磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力MP0.8—23—52—88—1010—1820—32表2—2系統(tǒng)按載荷選擇工作壓力載荷KN<55—1010—2020—3030—50>50工作壓力MP<0.8—11.5—22.5—33—44—5>5根據(jù)載荷和機(jī)械類型（小型工程機(jī)械）初選系統(tǒng)工作壓力為10—18MP2.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量2.3.1液壓缸的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見下圖圖2—4受力示意圖活塞桿受壓時(shí)F==PA—PA（2—1）活塞桿手拉時(shí)F==PA—PA（2—2）式中A=——無桿腔活塞有效作用面積（m）A=——有桿腔活塞有效作用面積（m）P——液壓缸工作腔壓力（P）P——液壓缸回油腔壓力，即背壓力。其值根據(jù)回路的具體情況而定，初算時(shí)可參照下表。D——活塞直徑（m）d——活塞桿直徑（m）表2—3執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力MP簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.2——0.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.4——0.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.5——1.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.8——1.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.2——3回油路較短，直接回油箱可忽略不計(jì)一般液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為A=（2—3）須先確定A和A的關(guān)系，或是活塞桿徑d與活塞直徑D的關(guān)系，桿徑比,其比值可按下表選取表2—4按工作壓力選取工作壓力MP<5.05.0—7.0>7.0d/D0.5—0.550.62—0.700.7表2—5按速比要求確定V1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71取d/D=0.55活塞直徑或缸徑D=（2—4）液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計(jì)算值要按國標(biāo)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，免于自行設(shè)計(jì)加工。以下是常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑表2—6常用液壓缸內(nèi)徑D4050638090100110125140160180200220250表2—7活塞桿直徑速比缸徑40506380901001101.463222835454550506055706380eq\o\ac(○,1)主臂液壓缸的缸徑D,取P=12MP，背壓力P=0.3MPD===96.28（mm）取標(biāo)準(zhǔn)缸徑100mm活塞桿直徑d==100=55mmeq\o\ac(○,2)副臂液壓缸的缸徑D,取P=12MP，背壓力P=0.3MPD===127.97（mm）取標(biāo)準(zhǔn)缸徑150mm活塞桿直徑d==150=82.5mm，取標(biāo)準(zhǔn)活塞桿直徑85mmeq\o\ac(○,3)傾斜液壓缸的缸徑D,取P=12MP，背壓力P=0.3MPD===69.68（mm）取標(biāo)準(zhǔn)缸徑80mm活塞桿直徑d==80=44mm，取標(biāo)準(zhǔn)活塞桿直徑45mm2.3.2計(jì)算液壓馬達(dá)的排量取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為0.9液壓馬達(dá)的排量為q=式中T——液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩（N.m）——液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差（P）取P=12MP，P=0.3MPq===0.44m/r2.4計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力按最后確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)排量，計(jì)算出工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力，見下表表2—8液壓元件的系統(tǒng)壓力工況執(zhí)行元件載荷背壓力P工作壓力P計(jì)算公式主臂副臂工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)主臂液壓缸72.8KN0.3MP10MPP=副臂和工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副臂液壓缸128.3KN0.3MP8MP工作臺(tái)傾斜傾斜液壓缸37.8KN0.3MP8MP工作臺(tái)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)0.73N.m0MP11MPP2.5計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量根據(jù)最后確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸或液壓馬達(dá)的排量及其運(yùn)動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速，計(jì)算出各液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量，見下表表2—9液壓元件實(shí)際所需流量工況執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度結(jié)構(gòu)參數(shù)流量（L/S）計(jì)算公式主臂副臂工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)主臂液壓缸0.02m/sA=0.00785m0.157Q=AV副臂和工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副臂液壓缸0.02m/sA=0.01766m0.353Q=AV工作臺(tái)傾斜傾斜液壓缸0.02m/sA=0.00502m0.1004Q=AV工作臺(tái)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)400r/minq=0.08L/r0.533Q=qn2.6制定系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)圖2.6.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定本機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)除工作臺(tái)回轉(zhuǎn)外，其他機(jī)構(gòu)均為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。各直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用單活塞桿雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)則用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。2.6.2液壓源的選擇為滿足壓力穩(wěn)定的要求，在焊接工件時(shí)，保持工作臺(tái)靜止，液壓缸保持一定得壓力，除采用鎖緊回路外，液壓源采用遠(yuǎn)程調(diào)壓回路，控制整個(gè)液壓系統(tǒng)或局部支路油液壓力，使之保持恒定或限制其最高值。液壓系統(tǒng)中的壓力調(diào)定必須與載荷相適應(yīng)，才能既滿足主機(jī)要求又減少動(dòng)力耗損。將溢流閥的控制口上可再接一個(gè)壓力較小的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，滿足穩(wěn)定系統(tǒng)不同的工作壓力的要求。圖2—5調(diào)壓回路2.6.3主臂液壓缸和副臂液壓缸采用相同的工作回路當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，若突然換向或停止時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊和振動(dòng)。為了減少或消除沖擊，除了對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身采取一些措施外，也可以在液壓系統(tǒng)上采取一些辦法實(shí)現(xiàn)緩沖，這種回路也稱為緩沖回路。在系統(tǒng)進(jìn)油加上單向節(jié)流閥，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥開口量，限制流入液壓缸的流量，達(dá)到緩沖的目的，和控制液壓缸活塞移動(dòng)的速度，達(dá)到控制工作臺(tái)傾斜的速度。圖2—6緩沖回路在液壓缸的進(jìn)油口加上液控單向閥，作為液壓缸的支撐閥，有保壓的作用，防止回油，保持系統(tǒng)的壓力，在焊接工件時(shí)保持工作臺(tái)的靜止。圖2—7單向鎖緊回路另外在此加上鎖緊回路，當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，使液控單向閥進(jìn)油及控制油口與油箱相通，液控單向閥迅速封閉，液壓缸活塞向左方向的運(yùn)動(dòng)被液控單向閥鎖緊，向右方向則可以運(yùn)動(dòng)，故僅能實(shí)現(xiàn)單向鎖緊。2.6.4傾斜液壓缸的工作回路傾斜液壓缸的回路只有鎖緊回路與主臂液壓缸不同，其余相同。在進(jìn)油和出油口都加上液控單向閥。在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中常使用此類鎖緊回路。當(dāng)三位四通電磁換向閥處于中位時(shí)，兩個(gè)液控單向閥進(jìn)油及控制油口都與油箱相通，使兩個(gè)液控單向閥迅速關(guān)閉，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓圖2—8雙向鎖緊回路的雙向鎖緊。2.6.5液壓馬達(dá)的工作回路在液壓馬達(dá)與電磁換向閥之間加入安全補(bǔ)油回路，可保證液壓馬達(dá)的流量穩(wěn)定，從而使工作臺(tái)以均勻的速度的回轉(zhuǎn)。2.6.6擬訂液壓系統(tǒng)圖和動(dòng)作循環(huán)表表2—10電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表電磁鐵動(dòng)作2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT主臂傾斜+主臂恢復(fù)+副臂傾斜+副臂恢復(fù)+工作臺(tái)傾斜+工作臺(tái)恢復(fù)+工作臺(tái)回轉(zhuǎn)++工作臺(tái)鎖緊++圖2—5液壓系統(tǒng)2.7液壓元件的選擇2.7.1液壓泵的選擇eq\o\ac(○,1)液壓泵工作壓力的確定PPP是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)，最高工作壓力是液壓馬達(dá)的工作壓力。P=11MP是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失，在此取=0.5MP液壓泵的工作壓力為P=11+0.5=11.5MPeq\o\ac(○,2)液壓泵的流量確定q取泄露系數(shù)K=1.2，Q發(fā)生在工作臺(tái)發(fā)生傾斜和回轉(zhuǎn)時(shí)，Q=0.690L/S(36.66L/min)q=1.2=43.99L/min選用CBF—E18齒輪泵，工作壓力級(jí)別為E，16MP，流量為18ml/r，額定轉(zhuǎn)速為2500r/min。2.7.2電動(dòng)機(jī)功率的確定取泵的總效率為0.8P==15KW2.7.3液壓閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量表2—10液壓閥明細(xì)表名稱數(shù)量選用規(guī)格二位電磁換向閥14WE5B6D/W220—50NZ4溢流閥1DB10—3—30/315U三位電磁換向閥34WE10J10/W220—50NZ4單向節(jié)流閥3Z2FS10—20/S2液控單向閥3SV10P20雙向液控單向閥1F42直角單向閥4DF—B10K1直動(dòng)式溢流閥2DBDA6910/200電磁換向閥14EW10E10/AW220—50NZ4調(diào)速閥1QA—F6/10D—A2.7.4液壓馬達(dá)的選擇根據(jù)以上算出的排量選用BYM—80型擺線液壓馬達(dá)，排量80ml/r，轉(zhuǎn)速為10—400r/min,最大工作壓力為12MP，最大轉(zhuǎn)矩為105N/m。第三章傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算eq\o\ac(○,1)選用直齒圓柱齒輪，工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度不高，選用7級(jí)精度，eq\o\ac(○,2)材料選擇。由表（機(jī)械設(shè)計(jì)）選擇小齒輪材料為20C,滲碳后淬火，硬度為60HRC；大齒輪材料為40C調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為50HRC。eq\o\ac(○,3)選擇小齒輪的齒數(shù)為20，大齒輪100，傳動(dòng)比為i=5eq\o\ac(○,4)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式d（3—1）1)選載荷系數(shù)K=1.32）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=12.56N.mm（3—2）3）由文獻(xiàn)1表10—7查的選擇齒寬系數(shù)=14）由文獻(xiàn)1表10—6查的材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MP由文獻(xiàn)1圖10—21d查的按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限5）由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60=60216（3—3）N=（3—4）6)由文獻(xiàn)1圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.90,K=0.957)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效效率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得（3—5）=540MP=522.5MP計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值d=mm（3—6）8）計(jì)算齒寬b==1=79.97mm（3—7）模數(shù)m===3.9985mm（3—8）9）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)eq\o\ac(○,1)設(shè)計(jì)公式：m（3—9）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)由文獻(xiàn)1圖10—20C查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；由文獻(xiàn)1圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K，K；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由得（3—10）計(jì)算載荷系數(shù)K。K=（3—11）查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)1的表10—5查的Y；Y查取應(yīng)力校正系數(shù)由文獻(xiàn)1的表10—5查的Y；Y10)計(jì)算大小齒輪的并加以比較==0.0142965（3—12）==0.017813大齒輪的數(shù)值大eq\o\ac(○,2)設(shè)計(jì)計(jì)算m3.974mm對(duì)于此結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)3.974并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值4mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d，算出小齒輪的齒數(shù)Z（3—13）大齒輪齒數(shù)Z這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。11）幾何尺寸計(jì)算eq\o\ac(○,1)計(jì)算分度圓直徑d=80mmd100=400mm（3—14）eq\o\ac(○,2)計(jì)算中心距a=240mm（3—15）eq\o\ac(○,3)計(jì)算齒輪寬度b=（3—16）取B；B3.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1計(jì)算軸的直徑選用材料45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表查的材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：E=2.1510MP工作臺(tái)和工件的估計(jì)重量1.3t，G=13009.8=12740N偏心距e=20mm，高度h=150+400=550mm=61.1MP直徑d85.8mm取d=86mm3.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)的尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型，尺寸，數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)，大小，方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性。下圖是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主軸的結(jié)構(gòu)圖軸上零件的定位：為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸桑零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向或周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。圖3—1軸的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.3軸的強(qiáng)度校核計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。步驟如下：eq\o\ac(○,1)做出軸的計(jì)算簡圖（力學(xué)模型）Freq\o\ac(○,2)做出彎矩圖FrFtFtFnFnv1Fnh1Fnv2Fnh2L1L2L3FrFhv1Fnh2Mv1Mv1FnFnv1Fnv2TMv1Mv2Mv1Mv2M1M2TT圖3.2eq\o\ac(○,3)校核軸的強(qiáng)度F（3—17）F（3—18）F（3—19）式中T——小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；d——小齒輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓的直徑，mm；——嚙合角，20度F==3140NF=3140NF17656N危險(xiǎn)截面的轉(zhuǎn)矩與扭矩：T3531N.mM4185N.m已知軸的彎矩和扭矩，可針對(duì)危險(xiǎn)截面做彎扭組合的強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力（式3—20）通常由彎矩產(chǎn)生額的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，而由扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為=187MP270MP軸滿足強(qiáng)度要求結(jié)論本論文結(jié)合0.5t液壓伸臂式焊接變位機(jī)的基本要求和特點(diǎn)，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及計(jì)算，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：（1）液壓系統(tǒng)的分析（2）液壓伸臂式焊接變位機(jī)的組成（3）液壓伸臂式焊接變位機(jī)的工作原理（4）液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（5）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配圖的繪制（6）液壓伸臂式焊接變位機(jī)裝配圖的繪制（7）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)箱體零件的繪制參考文獻(xiàn)[1]浦良貴紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.[M]北京：高等教育出版社,2006.[2]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)焊接機(jī)構(gòu).[J]北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1992.1[3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4（液壓分冊(cè)）M北京：機(jī)械工業(yè)出版社2004[4]王積偉章鴻甲黃誼.液壓傳動(dòng)[M]第二版北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006[5]沈世瑤.焊接方法及設(shè)備.[J]北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982.[6]上海船舶工業(yè)設(shè)計(jì)研究院機(jī)械工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院北京船舶工程第五設(shè)計(jì)研究所.焊接設(shè)備選用手冊(cè).[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1984.[7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版3.[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[8]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版.[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[9]周壽森.焊接機(jī)構(gòu)生產(chǎn)及裝備.[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1999.[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HirokazuAraya,MasayukiKagoshima日本機(jī)械工程研究實(shí)驗(yàn)室KobeSteel,Ltd.,Nishi-ku,KobeHyogo6512271,2000年7月27日摘要開發(fā)出了一種應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)，即使是不熟練的操作者也能容易和精確地操控液壓挖掘機(jī)。構(gòu)造出了具有控制器的液壓挖掘機(jī)的精確數(shù)學(xué)控制模型，同時(shí)通過模擬實(shí)驗(yàn)研發(fā)出了其控制算法，并將其應(yīng)用在液壓挖掘機(jī)上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通過正反饋及前饋控制、非線性補(bǔ)償、狀態(tài)反饋和增益調(diào)度等各種手段獲得較高的控制精度和穩(wěn)定性能。自然雜志2001版權(quán)所有關(guān)鍵詞：施工機(jī)械；液壓挖掘機(jī)；前饋；狀態(tài)反饋；操作1．引言液壓挖掘機(jī)，被稱為大型鉸接式機(jī)器人，是一種施工機(jī)械。采用這種機(jī)器進(jìn)行挖掘和裝載操作，要求司機(jī)要具備高水平的操作技能，即便是熟練的司機(jī)也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的疲勞。另一方面，隨著操作者年齡增大，熟練司機(jī)的數(shù)量因而也將會(huì)減少。開發(fā)出一種讓任何人都能容易操控的液壓挖掘機(jī)就非常必要了[1-5]。液壓挖掘機(jī)之所以要求較高的操作技能，其理由如下。1.液壓挖掘機(jī)的操作，至少有兩個(gè)操作手柄必須同時(shí)操作并且要協(xié)調(diào)好。2.操作手柄的動(dòng)作方向與其所控的臂桿組件的運(yùn)動(dòng)方向不同。例如，液壓挖掘機(jī)的反鏟水平動(dòng)作，必須同時(shí)操控三個(gè)操作手柄（動(dòng)臂，斗柄，鏟斗）使鏟斗的頂部沿著水平面（圖1）運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，操作手柄的操作表明了執(zhí)行元件的動(dòng)作方向，但是這種方向與工作方向不同。如果司機(jī)只要操控一個(gè)操作桿，而其它自由桿臂自動(dòng)的隨動(dòng)動(dòng)作，操作就變得非常簡單。這就是所謂的半自動(dòng)控制系統(tǒng)。開發(fā)這種半自動(dòng)控制系統(tǒng)，必須解決以下兩個(gè)技術(shù)難題。1.自動(dòng)控制系統(tǒng)必須采用普通的控制閥。2.液壓挖掘機(jī)必須補(bǔ)償其動(dòng)態(tài)特性以提高其控制精度。現(xiàn)已經(jīng)研發(fā)一種控制算法系統(tǒng)來解決這些技術(shù)問題，通過在實(shí)際的液壓挖掘機(jī)上試驗(yàn)證實(shí)了該控制算法的作用。而且我們已采用這種控制算法，設(shè)計(jì)出了液壓挖掘機(jī)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)。具體闡述如下。2．液壓挖掘機(jī)的模型為了研究液壓挖掘機(jī)的控制算法,必須分析液壓挖掘機(jī)的數(shù)學(xué)模型。液壓挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗柄、鏟斗都是由液壓力驅(qū)動(dòng)，其模型如圖2所示。模型的具體描述如下。2.1動(dòng)態(tài)模型[6]假定每一臂桿組件都是剛體，由拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程可得以下表達(dá)式：其中g(shù)是重力加速度；θi鉸接點(diǎn)角度；τi是提供的扭矩；li組件的長度；lgi轉(zhuǎn)軸中心到重心之距；mi組件的質(zhì)量；Ii是重心處的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(下標(biāo)i=1-3;依次表示動(dòng)臂，斗柄，鏟斗)。2.2挖掘機(jī)模型每一臂桿組件都是由液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸的流量是滑閥控制的，如圖3所示?？勺魅缦录僭O(shè)：1.液壓閥的開度與閥芯的位移成比例。2.系統(tǒng)無液壓油泄漏。3.液壓油流經(jīng)液壓管道時(shí)無壓力損失。4.液壓缸的頂部與桿的兩側(cè)同樣都是有效區(qū)域。在這個(gè)問題上，對(duì)于每一臂桿組件，從液壓缸的壓力流量特性可得出以下方程：當(dāng)時(shí)；其中，Ai是液壓缸的有效橫截面積;hi是液壓缸的長度;Xi是滑芯的位置；Psi是供給壓力;P1i是液壓缸的頂邊壓力；P2i是液壓缸的桿邊壓力；Vi是在液壓缸和管道的油量；Bi是滑閥的寬度；γ是油的密度；K是油分子的黏度；c是流量系數(shù)。

2.3連桿關(guān)系在圖1所示模型中，液壓缸長度改變率與桿臂的旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系如下：(1)動(dòng)臂(2)斗柄(3)鏟斗當(dāng)時(shí)，2.4扭矩關(guān)系從2.3節(jié)的連桿關(guān)系可知，考慮到液壓缸的摩擦力，提供的扭矩τi如下

其中，Cci是粘滯摩擦系數(shù);Fi是液壓缸的動(dòng)摩擦力。2.5滑閥的反應(yīng)特性滑閥動(dòng)作對(duì)液壓挖掘機(jī)的控制特性產(chǎn)生會(huì)很大的影響。因而，假定滑閥相對(duì)參考輸入有以下的一階延遲。其中，是滑芯位移的參考輸入；是時(shí)間常數(shù)。3角度控制系統(tǒng)如圖4所示，θ角基本上由隨動(dòng)參考輸入角θγ通過位置反饋來控制。為了獲得更精確的控制，非線性補(bǔ)償和狀態(tài)反饋均加入位置反饋中。以下詳細(xì)討論其控制算法。3.1非線性補(bǔ)償在普通的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常使用如伺服閥這一類新的控制裝置。在半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)自控與手控的協(xié)調(diào)，必須使用手動(dòng)的主控閥。這一類閥中，閥芯的位移與閥的開度是非線性的關(guān)系。因此，自動(dòng)控制操作中，利用這種關(guān)系，閥芯位移可由所要求的閥的開度反推出來。同時(shí)，非線性是可以補(bǔ)償?shù)模▓D5）。3.2狀態(tài)反饋建立在第2節(jié)所討論的模型的基礎(chǔ)上，若動(dòng)臂角度控制動(dòng)態(tài)特性以一定的標(biāo)準(zhǔn)位置逼近而線性化（滑芯位移X10，液壓缸壓力差P110，動(dòng)臂夾角θ10），則該閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中，Kp是位置反饋增益系數(shù)；由于系統(tǒng)有較小的系數(shù)a1,所以反應(yīng)是不穩(wěn)定的。例如，大型液壓挖掘機(jī)SK-16中。X10是0，給出的系數(shù)a0=2.710,a1=6.010,a2=1.210.加上加速度反饋放大系數(shù)Ka，因而閉環(huán)（圖4的上環(huán)）的傳遞函數(shù)就是加入這個(gè)因素,系數(shù)S就變大，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。可見，利用加速度反饋來提高反應(yīng)特性效果明顯。但是，一般很難精確的測出加速度。為了避免這個(gè)問題，改用液壓缸力反饋取代加速度反饋（圖4的下環(huán)）。于是，液壓缸力由測出的缸內(nèi)的壓力計(jì)算而濾掉其低頻部分[7，8]。這就是所謂的壓力反饋。4伺服控制系統(tǒng)當(dāng)一聯(lián)軸器是手動(dòng)操控，而其它的聯(lián)軸器是因此而被隨動(dòng)作控制時(shí)，這必須使用伺服控制系統(tǒng)。例如，如圖6所示，在反鏟水平動(dòng)作控制中，動(dòng)臂的控制是通過保持斗柄底部Z（由θ1與θ2計(jì)算所得）與Zr的高度。為了獲得更精確的控制引入以下控制系統(tǒng)。4.1前饋控制由圖1計(jì)算Z，可以得到將方程（8）兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得到以下關(guān)系式，右邊第一個(gè)式子看作是表達(dá)式（反饋部分）將替換成1，右邊第二個(gè)式子是表達(dá)式（前饋部分）計(jì)算當(dāng)θ2手動(dòng)地改變時(shí)，θ1的改變量。實(shí)際上，用不同的△θ2值可確定1。通過調(diào)整改變前饋增益Kff，可實(shí)現(xiàn)最佳的前饋率。采用測量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代測斗柄的角速度，因?yàn)轵?qū)動(dòng)斗柄的角速度與操作手柄的位置近似成比例。4.2根據(jù)位置自適應(yīng)增益調(diào)度類似液壓挖掘機(jī)的鉸接式機(jī)器人，其動(dòng)態(tài)特性對(duì)位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益穩(wěn)定的控制機(jī)器是困難的。為了解決這個(gè)難題，根據(jù)位置的自適應(yīng)增益調(diào)度并入反饋環(huán)中（圖6）。如圖7所示，自適應(yīng)放大系數(shù)（KZ或Kθ）作為函數(shù)的兩個(gè)變量，2和Z、2表示斗柄的伸長量，Z是表示鏟斗的高度。5模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論反鏟水平動(dòng)作控制的模擬實(shí)驗(yàn)是將本文第4節(jié)所描述的控制算法用在本文第2節(jié)所討論的液壓挖掘機(jī)的模型上。（在SK-16大型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。）圖8表示其中一組結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)啟動(dòng)5秒以后，逐步加載擾動(dòng)。圖9表示使用前饋控制能減少控制錯(cuò)誤的產(chǎn)生.6半自動(dòng)控制系統(tǒng)建立在模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，半自動(dòng)控制系統(tǒng)已制造出來，應(yīng)用在SK-16型挖掘機(jī)上試驗(yàn)。通過現(xiàn)場試驗(yàn)可驗(yàn)證其操作性。這一節(jié)將討論該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。6.1結(jié)構(gòu)圖10的例子中，控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、人機(jī)接口和液壓系統(tǒng)組成?？刂破魇遣捎?6位的微處理器，能接收來自動(dòng)臂、斗柄、鏟斗傳感器的角度輸入信號(hào)，控制每一操作手柄的位置，選擇相應(yīng)的控制模式和計(jì)算其實(shí)際改變量，將來自放大器的信號(hào)以電信號(hào)形式輸出結(jié)果。液壓控制系統(tǒng)控制產(chǎn)生的液壓力與電磁比例閥的電信號(hào)成比例，主控閥的滑芯的位置控制流入液壓缸液壓油的流量。為獲得高速度、高精度控制，在控制器上采用數(shù)字處理芯片，傳感器上使用高分辨率的磁編碼器。除此之外，在每一液壓缸上安裝壓力傳感器以便獲得壓力反饋信號(hào)。以上處理后的數(shù)據(jù)都存在存儲(chǔ)器上，可以從通信端口中讀出。6.2控制功能控制系統(tǒng)有三種控制模式，能根據(jù)操作桿和選擇開關(guān)自動(dòng)切換。其具體功能如下。（1）反鏟水平動(dòng)作模式：用水平反鏟切換開關(guān)，在手控斗柄推動(dòng)操作中，系統(tǒng)自動(dòng)的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，當(dāng)斗柄操作桿開始操控時(shí)，其參考位置是從地面到斗柄底部的高度。對(duì)動(dòng)臂操作桿的手控操作能暫時(shí)中斷自動(dòng)控制，因?yàn)槭挚夭僮鞯膬?yōu)先級(jí)高于自動(dòng)控制。（2）鏟斗水平舉升模式：用鏟斗水平舉升切換開關(guān)，在手控動(dòng)臂舉升操作中，系統(tǒng)自動(dòng)控制鏟斗。保持鏟斗角度等于其剛開始舉升時(shí)角度以阻止原材料從鏟斗中泄漏。（3）手控操作模式：當(dāng)既沒有選擇反鏟水平動(dòng)作模式，也沒有選擇鏟斗水平舉升模式時(shí)，動(dòng)臂，斗柄，鏟斗都只能通過手動(dòng)操作。系統(tǒng)主要采用C語言編程來實(shí)現(xiàn)這些功能，以構(gòu)建穩(wěn)定模組提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。7現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果與分析通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，證實(shí)該系統(tǒng)能準(zhǔn)確工作。核實(shí)本文第3、4節(jié)所闡述的控制算法的作用，如下所述。7.1單個(gè)組件的自動(dòng)控制測試對(duì)于動(dòng)臂、斗柄、鏟斗每一組件，以±5o的梯度從最初始值開始改變其參考角度值，測量其反應(yīng)，從而確定第3節(jié)所描述的控制算法的作用。7.1.1非線性補(bǔ)償?shù)淖饔脠D11表明動(dòng)臂下降時(shí)的測試結(jié)果。因?yàn)殡娨合到y(tǒng)存在不靈敏區(qū)，當(dāng)只有簡單的位置反饋而無補(bǔ)償時(shí)（圖11中的關(guān)）穩(wěn)態(tài)錯(cuò)誤仍然存在。加入非線性補(bǔ)償后（圖11中的開）能減少這種錯(cuò)誤的產(chǎn)生。7.1.2狀態(tài)反饋控制的作用對(duì)于斗柄和鏟斗，只需位置反饋就可獲得穩(wěn)定響應(yīng)，但是增加加速度或壓力反饋能提高響應(yīng)速度。以動(dòng)臂為例，僅只有位置反饋時(shí)，響應(yīng)趨向不穩(wěn)定。加入加速度或壓力反饋后，響應(yīng)的穩(wěn)定性得到改進(jìn)。例如，圖12表示動(dòng)臂下降時(shí)，采用壓力反饋補(bǔ)償時(shí)的測試結(jié)果。7.2反鏟水平控制測試在不同的控制和操作位置下進(jìn)行控制測驗(yàn)，觀察其控制特性，同時(shí)確定最優(yōu)控制參數(shù)（如圖6所示的控制放大系數(shù)）。7.2.1前饋控制作用在只有位置反饋的情況下，增大放大系數(shù)Kp，減少△Z錯(cuò)誤，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)延時(shí)，例如圖13所示的“關(guān)”，也就是Kp不能減小。采用第4.1節(jié)所描述的斗柄臂桿前饋控制能減少錯(cuò)誤而不致于增大Kp。如圖示的“開”。7.2.2位置的補(bǔ)償作用當(dāng)反鏟處在上升位置或者反鏟動(dòng)作完成時(shí)，反鏟水平動(dòng)作趨于不穩(wěn)定。不穩(wěn)定振蕩可根據(jù)其位置改變放大系數(shù)Kp來消除，如第4.2節(jié)所討論的。圖14表示其作用，表明反鏟在離地大約2米時(shí)水平動(dòng)作結(jié)果。與不裝補(bǔ)償裝置的情況相比較，圖中的關(guān)表示不裝時(shí)，開的情況具有補(bǔ)償提供穩(wěn)定響應(yīng)。7.2.3控制間隔的作用關(guān)于控制操作的控制間隔的作用，研究結(jié)果如下：1.當(dāng)控制間隔設(shè)置在超過100ms時(shí)，不穩(wěn)定振蕩因運(yùn)動(dòng)的慣性隨位置而加劇。2.當(dāng)控制間隔低于50ms時(shí)，其控制操作不能作如此大提高。因此，考慮到計(jì)算精度，控制系統(tǒng)選定控制間隔為50ms。7.2.4受載作用利用控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)執(zhí)行實(shí)際挖掘動(dòng)作，以研究其受載時(shí)的影響。在控制精度方面沒有發(fā)現(xiàn)與不加載荷時(shí)有很大的不同。8結(jié)論本文表明狀態(tài)反饋與前饋控制組合，使精確控制液壓挖掘機(jī)成為可能。同時(shí)也證實(shí)了非線性補(bǔ)償能使普通控制閥應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中。因而應(yīng)用這些控制技術(shù)，允許即使是不熟練的司機(jī)也能容易和精確地操控液壓挖掘機(jī)。將這些控制技術(shù)應(yīng)用在其它結(jié)構(gòu)的機(jī)器上，如履帶式起重機(jī)，能使普通結(jié)構(gòu)的機(jī)器改進(jìn)成為可讓任何人容易操控的機(jī)器。附件2外文資料目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目名稱與承辦單位 11.2研究工作的依據(jù)、內(nèi)容及范圍 11.3編制原則 31.4項(xiàng)目概況 31.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 51.6結(jié)論 6第二章項(xiàng)目背景及建設(shè)必要性 82.1項(xiàng)目背景 82.2建設(shè)的必要性 9第三章建設(shè)條件 113.1項(xiàng)目區(qū)概況 113.2建設(shè)地點(diǎn)選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3項(xiàng)目建設(shè)條件優(yōu)劣勢分析 錯(cuò)誤！未定義書簽。第四章市場分析與銷售方案 134.1市場分析 134.2營銷策略、方案、模式 14第五章建設(shè)方案 155.1建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案 155.2建設(shè)規(guī)劃和布局 155.3運(yùn)輸 185.4建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 185.5公用工程 205.6工藝技術(shù)方案 215.7設(shè)備方案 215.8節(jié)能減排措施 24第六章環(huán)境影響評(píng)價(jià) 256.1環(huán)境影響 256.2環(huán)境保護(hù)與治理措施 266.3評(píng)價(jià)與審批 28第七章項(xiàng)目組織與管理 297.1組織機(jī)構(gòu)與職能劃分 297.2勞動(dòng)定員 297.3經(jīng)營管理措施 307.4技術(shù)培訓(xùn) 30第八章勞動(dòng)、安全、衛(wèi)生與消防 318.1編制依據(jù)及采用的標(biāo)準(zhǔn) 318.2安全衛(wèi)生防護(hù)原則 318.3自然災(zāi)害危害因素分析及防范措施 328.4生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危害因素分析及防范措施