多自由度电液控制平台系统设计(附件)【字数：9815】
摘 要伴随着机械行业自动化的发展，悬挂物的挂装技术也受到了极大地影响，传统的人力挂装和半机械挂装技术正在一步步地被自动化挂装技术所取代。与此同时，液压技术的发展，大大加快了这一进程。本次设计研究的是一种多自由度电液控制平台，我们可以把它安装到小车上。这种平台能够在四各自由度的方向上移动，以此来改变其负载的位置，使负载能够精确地挂装到指定位置。论文的主要内容如下: 第一章:简要地表述了本次设计的背景情况。总结了国内外多自由度悬挂平台。以及提出了本研究的设计内容和目的。 第二章:介绍了四自由度电液控制平台机械系统的构成，选择了该平台设计选用的材料，对主要部分进行了设计，并在SolidWorks中画出了三维模型。 第三章:介绍了本设计的液压系统，对主要的执行元件、液压阀以及液压站进行设计。 第四章建立了控制系统，介绍了比例放大板的控制方法和整个控制系统的构成及控制电路。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1多自由度电液控制平台概述 1
1.2.2多自由度电液控制平台的国内外研究现状 2
1.3研究的目的和意义 2
1.4.本章小结 3
第二章 机械部分设计 4
2.1 机械系统概述 4
2.2 机械系统元件材料的选择 5
2.3机械系统关键元件设计与校核 6
2.3.1交叉滚子导轨的选型 6
2.3.2基板的结构设计 8
2.3.3横移板的设计 9
2.4 本章小结 10
第三章 液压系统设计 11
3.1液压系统的工作原理设计 11
3.1.1液压传动系统主要组成 11
3.1.2供油方式的选择 11
3.2液压执行元件的设计计算 13
3.2.1纵移液压缸的设计 13
3.2.1.1负载的确定 13
3.2.1.2主要参数的设计 14
3.2.2横移液压缸的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
15
3.2.3俯仰液压缸的设计 15
3.2.3.1负载的确定 15
3.2.3.2主要参数的设计 15
3.2.4回转摆动缸的设计 16
3.2.4.1负载的确定 16
3.2.4.2主要参数的设计 17
3.3液压阀、液压站等设计计算与选型 18
3.3.1液压系统压力和流量的计算 18
3.3.2负载敏感比例多路阀的选型 19
3.3.3液压泵站的设计计算 19
3.4本章小结 20
第四章 控制部分设计 21
4.1控制系统概述 21
4.2控制系统设计 21
4.2.1控制系统控制电路的设计 21
4.2.2比例放大板简介及其控制方法的实现 22
4.2.3 控制电路总体流程 24
总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1研究背景
伴随着机械自动化技术的发展，人们的生活发生了巨大的改变，其中，迅速发展起来的液压技术也被广泛的应用，传统的人力挂装和半机械挂装技术正在一步步地被自动化挂装技术所取代。其工作过程如下:
如图1.1所示，用安装有运动平台的小车1将要悬挂的物体4运输到指定的悬挂点B的附近，然后利用平台3在小范围内将要悬挂的物体4的位置进行调整，使悬挂物4的悬挂点A准确地挂到B处。
为了能够将悬挂物4精确地挂到B处，我们需要在小范围内调整悬挂物4的位置和姿态，因此，本次设计的运动平台应该具有沿X轴移动、Y轴移动、Z轴移动、绕X轴转动、Y轴转动以及Z轴转动的全部或部分功能，即运动平台具有六个或多个自由度，每个自由度都由独自的执行元件驱动，且执行元件有快慢两种不同的速度，以便能够更容易地将悬挂物挂到B处。
/
1一小车2一车臂3一控制平台4悬挂物5一悬挂点A 6一目标位置B
图1.1挂装过程示意图
1.2国内外研究现状
1.2.1多自由度电液控制平台概述
电液控制平台是一门涉及非常广泛的综合技术，它涉及到自动化、机械学、计算机以及测量等多门学科。电液控制平台种类繁多，若根据自由度数分类，它可分为多自由度平台和少自由度平台。根据实现运动的方式，又可分为串联机构平台和并联机构控制平台。我们通常将那些利用串联机构构建的多自由度电液控制平台称为串联机构多自由度电液控制平台.
1.2.2国内外研究现状
早在十九世纪中期，科技发展迅速。国外便开始了此类的研究与设计，并取得了较为突出的成绩，如今早已有成熟的成果投入使用。
十九世纪八十年代初，美国科学家的John E.Hughey和Huntsville研制出了具有沿X向移动、Y向移动、Z向移动等几个自由度的控制运动平台，此平台采用液压缸作为驱动元件来驱动X轴、Y轴以及Z轴方向的运动，但绕X轴的转动，依然要依靠人力来调整。
美国科学家Reball 在进行了一系列相关的研究后，取得了重要的成果。他很快便申请了专利。不久之后，美国PDIBL 公司根据该专利生产出了相关产品，该产品收到了许多工厂的欢迎。
与此同时，俄罗斯也早已开始了这种平台进的系统性研究，之后不久便研制出了较为成熟的产品，但是，其自动化水平却远远低于同期的美国产品。
在这种全球化的机械进程中，我国也相继受到国外的影响，并着手于类似的产品研制中。
北京中国农业机械化科学研究院研究的运动平台，包括四个自由度的运动。该产品是我国但是最先进的技术。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1多自由度电液控制平台概述 1
1.2.2多自由度电液控制平台的国内外研究现状 2
1.3研究的目的和意义 2
1.4.本章小结 3
第二章 机械部分设计 4
2.1 机械系统概述 4
2.2 机械系统元件材料的选择 5
2.3机械系统关键元件设计与校核 6
2.3.1交叉滚子导轨的选型 6
2.3.2基板的结构设计 8
2.3.3横移板的设计 9
2.4 本章小结 10
第三章 液压系统设计 11
3.1液压系统的工作原理设计 11
3.1.1液压传动系统主要组成 11
3.1.2供油方式的选择 11
3.2液压执行元件的设计计算 13
3.2.1纵移液压缸的设计 13
3.2.1.1负载的确定 13
3.2.1.2主要参数的设计 14
3.2.2横移液压缸的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
15
3.2.3俯仰液压缸的设计 15
3.2.3.1负载的确定 15
3.2.3.2主要参数的设计 15
3.2.4回转摆动缸的设计 16
3.2.4.1负载的确定 16
3.2.4.2主要参数的设计 17
3.3液压阀、液压站等设计计算与选型 18
3.3.1液压系统压力和流量的计算 18
3.3.2负载敏感比例多路阀的选型 19
3.3.3液压泵站的设计计算 19
3.4本章小结 20
第四章 控制部分设计 21
4.1控制系统概述 21
4.2控制系统设计 21
4.2.1控制系统控制电路的设计 21
4.2.2比例放大板简介及其控制方法的实现 22
4.2.3 控制电路总体流程 24
总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1研究背景
伴随着机械自动化技术的发展，人们的生活发生了巨大的改变，其中，迅速发展起来的液压技术也被广泛的应用，传统的人力挂装和半机械挂装技术正在一步步地被自动化挂装技术所取代。其工作过程如下:
如图1.1所示，用安装有运动平台的小车1将要悬挂的物体4运输到指定的悬挂点B的附近，然后利用平台3在小范围内将要悬挂的物体4的位置进行调整，使悬挂物4的悬挂点A准确地挂到B处。
为了能够将悬挂物4精确地挂到B处，我们需要在小范围内调整悬挂物4的位置和姿态，因此，本次设计的运动平台应该具有沿X轴移动、Y轴移动、Z轴移动、绕X轴转动、Y轴转动以及Z轴转动的全部或部分功能，即运动平台具有六个或多个自由度，每个自由度都由独自的执行元件驱动，且执行元件有快慢两种不同的速度，以便能够更容易地将悬挂物挂到B处。
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1一小车2一车臂3一控制平台4悬挂物5一悬挂点A 6一目标位置B
图1.1挂装过程示意图
1.2国内外研究现状
1.2.1多自由度电液控制平台概述
电液控制平台是一门涉及非常广泛的综合技术，它涉及到自动化、机械学、计算机以及测量等多门学科。电液控制平台种类繁多，若根据自由度数分类，它可分为多自由度平台和少自由度平台。根据实现运动的方式，又可分为串联机构平台和并联机构控制平台。我们通常将那些利用串联机构构建的多自由度电液控制平台称为串联机构多自由度电液控制平台.
1.2.2国内外研究现状
早在十九世纪中期，科技发展迅速。国外便开始了此类的研究与设计，并取得了较为突出的成绩，如今早已有成熟的成果投入使用。
十九世纪八十年代初，美国科学家的John E.Hughey和Huntsville研制出了具有沿X向移动、Y向移动、Z向移动等几个自由度的控制运动平台，此平台采用液压缸作为驱动元件来驱动X轴、Y轴以及Z轴方向的运动，但绕X轴的转动，依然要依靠人力来调整。
美国科学家Reball 在进行了一系列相关的研究后，取得了重要的成果。他很快便申请了专利。不久之后，美国PDIBL 公司根据该专利生产出了相关产品，该产品收到了许多工厂的欢迎。
与此同时，俄罗斯也早已开始了这种平台进的系统性研究，之后不久便研制出了较为成熟的产品，但是，其自动化水平却远远低于同期的美国产品。
在这种全球化的机械进程中，我国也相继受到国外的影响，并着手于类似的产品研制中。
北京中国农业机械化科学研究院研究的运动平台，包括四个自由度的运动。该产品是我国但是最先进的技术。
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