综合液压试验台的开题报告.docx
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综合液压试验台的开题报告
毕业设计（论文）开题报告
题目：
综合液压实验台设计
院系：
机械工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
学生姓名：
学号：
指导教师：
2011年3月10日
毕业设计（论文）开题报告
1．文献综述：
结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述
0引言
液压实验台是液压实验室上世纪80年代初期生产的实验设备，类似早期的液压设备试验系统大部分按照“传感器+模拟二次仪表”的模式组成。
在试验过程中，一般由模拟记录仪器在纸上记录试验曲线或由试验人员读取并记录试验数据，然后试验人员根据试验曲线和数据手工处理，得到设备的性能。
教学实验台利用压力表测量液压系统中某一给定点的压力，表盘指针所指示的刻度对应某一压力值，由于小幅度波动的压力振摆和随时间而漂移的压力偏移值很难通过压力表指针反映出来，有限的刻度格数使读数依赖于实验操作者的目测习惯，从而使测量精度得不到保证：
原实验使用动态应变仪、光线示波器、感光纸记录阀从一种稳定工作状态到另一稳定工作状态的过渡过程曲线，操作过程复杂繁琐，对液压系统加载一卸荷时的被控压力随时间变化所反映的动态特性参数如动态超调，只能做出定性分析；实验台利用椭圆齿轮流量计测量流量，由于指针指示的刻度值是通过流量计的流体体积总量，因此实验时需利用秒表观测流量计指针每分钟走过的格数来计算此时的流量值，当流量较小时，如测量溢流阀的溢流量时，齿轮的转速很低，泄漏量较大，致使误差很大；为测量液压缸活塞杆在不同负载条件下的运动速度，实验时首先测出活塞杆的总行程，再利用秒表测量活塞杆走完这段行程所用时间，两者相除得到活塞杆的运动速度，这种方法很难客观准确地反映液压缸活塞杆带负载工作时的速度特性。
对于像阀门快开、快关这样的快速性试验，往往是通过人的经验来判断设备是否工作正常。
显然用这种试验方法得到的结果带有严重的人为误差，效率低、精度差，而且试验过程操作繁琐、分析不方便。
因此，对现有的教学实验台进行必须进行更新换代才能满足实际需求[1]。
1液压传动的发展及研究对象
液压传动技术的发展，可追溯到17世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，开始奠定了流体静压传动的理论基础。
从18世纪末英国制成了世界上第一台水压机算起，已有近300年的历史，但真正的发展只是在第二次世界大战后，液压技术由军用工业迅速转向民用工业。
而我国液压工业只经过40余年的发展，就已经形成门类齐全、有一定的技术水平并初具规模的生产科研体系，其生产的液压产品广泛使用于工业、农业和国防等各个部门。
近20年来，我国液压工业通过引进先进技术，科研攻关，产品使用技术飞快发展，设计生产了许多新型的液压原件。
此外通过计算机辅助技术（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、污染控制、故障诊断、机电一体化等方面研究成果的使用，液压技术水平得到了很大的提高。
当前液压技术正向着高效率、高精度、高性能等方向发展；液压元件向着体积小、重量轻、微型化和集成化、易维修的方向发展。
因此急需加速人才培养和技术创新，使我国液压工业尽早达到世界先进水平。
液压传动技术的发展旨在研究液压系统各类元件结构、作用、工作原理、使用方法，以及组成液压系统的特点。
人们经过理论和实践的有机结合，能够很快的掌握液压传动设备的安装、调试、维护及操作[2-4]
2液压实验台的国内外研究现状[5]
随着液压技术、控制理论、微型计算机、测量测试技术、数字信息处理、可靠技术的发展，新的液压试验台已朝着高速、高效、智能化、多功能化的液压计算机辅助测试（CAT）方向发展，早期按照“传感器+模拟二次仪表”的模式组成液压设备试验系统已停产或停止使用，基于虚拟仪器技术的液压CAT系统广泛使用于新的液压实验台制造及使用。
采用的计算方法有平均值滤波法、中值滤波算法、自然应滤波算法、新型PID算法等。
采用有vB6等使用软件开发液压CAT实验软件。
由于原有设备的陈旧或故障面积太大，仅法相用MCS—51单片机技术对旧式液压实验台重新开发和利用，因此，很少发现采用液压计算机辅助测试（CAT）对旧式液压实验台重新开发和利用，对旧式液压试验台重新开发和利用有一定的推广使用价值。
3实验台的组成[6-10]
实验台由三大部分组成，即液压泵站、实验操作台和电气控制系统，在总体布置上，充分考虑到使用方便及空间布置紧凑。
液压泵站即液压源，用来将液压油提供给实验台，系统采用一台变量柱塞泵供油，泵站安装有蓄能器，用于吸收系统油液脉动，提供均匀稳定的压力油。
根据实际需要，设计系统最高工作压力为31.5MPa，为了使泵站维修方便和主操作平台大小适中、操作方便，将液压泵、电机、蓄能器等外置。
实验操作平台上安装各种测试仪表及传感器，可根据需要将元件或元件和油路块之间通过液压硬管或软管进行连接。
电气控制系统主要包括实验用的电控设备及操纵装置，如油温自控及操纵装置、电击启动器、电表以及各种操作按钮（液压源驱动电动机起动和停止、事故急停）等，考虑到结构紧凑，将电气控制部分防止在操作台下部，重要操作按钮放在操作台上部。
4实验台的工作原理
实验台原理如图1所示，电磁溢流阀10用于调定系统压力，电液换向阀11用于控制主油路中油流方向，单向节流阀15用于调节系统流量，减压阀12和电磁换向阀16用于调节控制油的压力和方向，测试压力表19可和各测压接头17快速换接，以灵活方便地测压，负载由单向阀桥式回路中的溢流阀20或节流阀21调节，外接液压设备18用于被试缸或马达的加载等[11-13]。
5液压实验台的特点[14-16]
（1）采用透明有机玻璃外壳，可以观察到液压传动装置的内部构造和工作流程。
（2）防漏快插结构使得实验回路的组装简便、快捷，清洁、干净。
红色的液压油和银白色底使得元件的内部结构鲜明直观。
（3）通过透明的油管和红色液压油可以清晰的观察到液压油在液压元件中的整个流动过程。
（4）独立的元件模块，方便的安装方式，可以随意的组合各实验模块，搭建各种不同的实验回路。
（5）精确的测量仪器，方便的测量方式，使用简单，读数准确。
（6）采用PLC编程控制模块，实现可编程程序控制器（PLC）智能控制。
使得机、电、液控制有机结合起来，优化控制方案。
（7）配有虚拟仿真软件。
6结论
综合液压实验台的主要特点为:
模块化结构设计，配有安装的底板，实验时可以随意在通用铝合金型材板上，组装回路，简单方便。
使用安全可靠，贴近实际。
并且快速而可靠的连接方式，特殊的密封接口，保证实验组装方便、快捷，拆解不漏油，清洁方便。
综合液压实验台的设计是一项复杂的工作，涉及的知识面很广，技术要求很高。
随着机电液一体化技术的不断发展，人们对于利用机电液一体化技术来研发综合液压实验台的观念将更趋于成熟，它有着设计周期短、操作方便、工作效率高等优点。
整个设计工作使我得到了锻炼，不仅仅扩宽了我的知识面，而且还培养了我的创新能力和实践能力。
总之，在这次设计工作中使我受益匪浅，也有了成就感。
不仅仅扩宽了我的知识面，而且还培养了我的创新能力和实践能力，把书本中学到的知识确实用到了实践中，为以后的工作打下了基础。
参考文献
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机械工业出版社，2006.1
[2]吴杰.多功能液压元件综合实验台的设计[J].机械工程师，2008，（4）.
[3]邓克.多功能综合液压实验台的研制[J].液压和气动，2008，（4）.
[4]张志伟.液压综合教学实验台在《液压传动》实验教学中的使用[J].装备制造技术，2007，
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[6]HoseinMarzi.ModularNeuralNetworkArchitectureforPreciseConditionMonitoring.INSTRUMENTAIONANDMEASUREMENT.2008
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南京理工大学出版社，2000.
[14]王积伟，章宏甲，等.液压和气压传动[M].第二版，北京：
机械工业出版社，2005
[15]FX系列特殊功能模块用户手册.
[16]FXIS,FX1N,FX2N,FX2NC系列编程手册.
毕业设计（论文）开题报告
２．开题报告：
一、课题的目的和意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施
开题报告
一、课题的目的和意义
经过参加多次液压试验以及观察本校液压试验台，我们发现现有的液压实验台存在一定的缺陷，主要有体现在以下几个方面：
在教学实验过程中,学生每做一个性质不同的液压实验时,基本上就要使用不同的液压实验台,这样就增加了实验仪器的成本。
学生在做实验的过程中,都要手动的连接各个实验器件,实验效率低,实验数据的采集和处理都是人为的进行,增加了实验的误差。
控制方式落后，多使用继电器控制，自动化程度低。
鉴于存在以上问题提出对本校液压实验台进行改造。
液压传动是高等院校机械专业的重要技术基础课程之一，实验教学是该课程的重要组成部分，传统的液压实验台功能单一，采用的控制技术落后，不能反映液压技术和先进的微电子及控制技术的有机结合，学生做实验时多半是走马观花，不能真正体会液压系统的作用。
传统的液压实验设备大多由继电器电路控制，自动化程度低，同时，液压元件和管路在试验台上的位置不能随意变动，液压回路实现功能单一不利于培养学生的创造能力。
而PLC具有抗干扰性强，运行可靠的优点而再工业自动化领域被广泛使用。
本课题是针对本校液压教学实验台所存在的缺陷进行改进，通过采用PLC可编程控制器的改造后，可以将多个液压实验台集成为一个，同时电脑可以自动采集实验数据并进行处理，液压实验的油路改变可以通过对PLC可编程控制器编程开实现同时还可以实现网络化，快捷方便，大大增加了液压实验的效率。
同时可培养学生的动手能力以及实验设计能力。
二、课题发展现状和前景展望
由于液压技术广泛使用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。
综合可见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：
1．减少能耗,充分利用能量
液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。
如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。
2．主动维护
液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。
另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进行补偿，这是液压行业努力的方向。
3．机电一体化
电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传动和控制技术增加了活力，扩大了使用领域。
实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点
随着我国电子技术发展和单元处理器性能的提高，PLC控制技术在液压系统控制和监控方面也得到广泛使用，尤其是液压控制系统正向着大型、连续、集成和自动化方向发展。
液压系统在工作时对噪音、污染和漏油问题提出更高要求和远程控制，更加速了PLC控制技术在液压系统控制方面的使用。
三、课题主要内容和要求
1、课题主要内容
（1）在了解液压实验台结构的基础上，根据液压实验台的功能要求，给出液压实验台的整体设计方案，及各部分功能划分。
（2）根据用户的主要功能需求，对各功能的实现方法作了详细的研究。
（3）详细分析系统的输入输出，完成液压实验台的硬件的选取。
此外，完成了液压实验台的电气控制图及PLC控制电气图。
（4）对液压实验台的液压控制回路进行设计，可以使用户更加方便的了解实验台的运行状况，并且设计液压传动实验台控制面板及整体结构。
2、课题主要要求
（1）建立综合液压实验台工作装置的三维模型。
（2）完成总装图和规定的零部件图。
（3）按规定格式撰写文献综述、开题报告。
（4）要求方案可行，机构合理，经济实用，并满足给定的设计技术条件。
（5）撰写毕业设计说明书，完成全部研究工作和毕业论文。
四、研究方法、步骤和措施
1、查阅资料，翻译英文资料
查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。
2、熟练掌握设计所需的内容
复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。
还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识，设计运用UG软件绘制混凝土喷射机所有零件的三维模型图，并通过UG生成二维图形，经过AUTOCAD处理后形成正式二维工程图，并在仿真软件系统visualNastran中完成实验台工作装置关键零件的运动学、动力学、有限元分析和模态分析。
3、设计内容
（1）完成综合液压实验台系统设计；
（2）完成综合液压实验台工作装置总体设计；
（3）对工作装置相关零件进行技术特性校核。
4、具体设计步骤
经参阅文献资料以及对本校液压试验台观察研究，初步提出以下方案：
1，对现有3台液压试验仪器进行整合，采用模块化设计，使其集中到一台仪器上操作。
安装多个电磁阀以实现不同液压回路的控制。
2，采用数字化仪表、电控液压元器件，使试验台的操作简便，数据采集和处理过程容易进行。
3，引入PLC控制系统对新试验台进行控制，只需对PLC进行操作即可完成各种液压试验。
4，在控制系统终端编写数据处理软件，采集来的数据传入计算机进行试验结果分析。
5，安装新的传感器检测试验过程中可能出现的过压、油污超标等现象。
如有发生则向系统发送警报信号。
总体上，本课题主要包括以下几个部分：
（1）系统结构设计
（2）PLC控制部分的设计
（3）数据采集部分的硬件设计
（4）和PC机通讯部分的软件设计
（5）数据处理软件
（6）网络化软件设计
（7）PC机操作软件界面设计。
总体设计方案见图1。
图1：
系统总体方案
经过同组讨论后，我们分别负责完成其中一部分内容。
我负责数据的采集和处理，以及和PC机的连接。
初步设计思路如图2所示。
将被测实验的压力及流量等数据通过传感器测量后，经过放大、滤波及A/D转换等处理由硬件接口传送给PC机，然后以数字的形式显示，方便学生处理数据得到实验结果。
毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
指导老师：
年月日
所在专业审查意见：
负责人：
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