毕业课题名称：液压伺服千斤顶系统设计
一、选题的依据及课题的意义
随着现代社会的不断发展，工业化程度的不断深入，大尺寸、大重量、不规则表面的工件越来越多的成为工厂加工的对象。而在加工过程中如何将这些工件准确的提升至预定位置则成为最难解决的问题，这时传统的千斤顶和起重机等设备就显示出先天不足的缺陷来。也正是在这种环境下，同步顶升系统应运而生，并在建筑、机械加工、造船等行业扮演着越来越重要的角色。同步顶升系统是由控制系统协调控制多个千斤顶，使其具备顶升大重量、大体积、复杂工作表面的工件的能力，并具有同步升降、点动升降、连续升降、侧翻仰俯等功能的机电一体化设备。其控制系统可以是微机、单片机、可编程控制器等；其动力系统有液压式、气电式、汽液两用式等；吨位从几百公斤到几千吨不等，主要由动力方式和千斤顶的个数来决定 。由于其体积小、承载重、精度高、结构简单、控制方便、使用灵活等优点被广泛的用于电力、建筑、机械制造、矿山、铁路桥梁、造船等多种行业中发挥了极其重要的作用。基于单片机控制、液压传动的四顶顶升系统是较常见的，控制算法较简单的一种。由于其控制简便、吨位适中、价格也很低廉的优点使得其在中小企业、民营单位甚至轻工业领域都有很高的使用度。其重要性不言而喻，对其进行研究和开发具有很大的市场空间和实用价值。
二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）
国外对同步系统的研究起步较早，在控制精度和吨位上都达到了较高水平。美国实用动力ENERPAC是这一行业的佼佼者，在澳大利亚的昆士兰州，G&S 工程技术 服务公司就采用了 ENERPAC（恩派克）提供的同步顶升液压系统 成功地完成了重达 3500 多吨的矿山巨型索斗铲的顶升，误差 小于 0.5mm。在上海因广场改造而需要整体平移的上海音乐厅使用了ENERPAC公司开发的一套具有四组共60个高精度顶升点的计算机控制同步顶升和顶推系统，以小于0.2mm的误差将建筑物同步顶升至预定高度并顺利完成平移任务。
我国在这领域起步虽晚，但发展迅速，经过多年的发展也获得了许多曙目的成就，今年（2006年）1月4日，目前世界上最大的闸门——葛洲坝1号船闸重达200吨、面积相当于篮球场大的上游人字闸门安装就位。此举标志着我国自主研制的第一套大型船闸门同步顶升系统获得成功。在上海兴建的磁悬浮列车的关键基础部件轨道梁是确保磁悬浮列车快速、平稳、安全的重要保证，其加工精度要求非常高，但每段轨道梁长25米，重16吨，对其进行精确升举困难重重，上海千斤顶厂自主开发的高精度同步顶升装置不负众望，顺利完成任务，其同步顶升精度≤0.03mm，达到国际先进水平。我国浙江省海盐县有“千斤顶之乡”的美誉。在千斤顶和同步系统方面形成规模化生产，年生产能力达800万台以上，销量位居世界前列。
三、研究内容及实验方案
本课题主要包含千斤顶机械结构设计、液压回路设计、单片机控制系统设计几个部分。
在千斤顶机械结构设计时，采用了法兰型液压缸原型，并在此基础上针对液压千斤顶的使用特性进行了调整。最后成形时所包含的主要部件是底座、油缸、底盖、活塞、导向套、支撑套、锁母、球头、工作台和压力传感器及光栅传感器。需要对重要部件进行强度校验。
在液压回路设计过程中，由于该顶升系统采用单片机控制，并配有压力传感器和光栅位移传感器来检测压力信号和千斤顶的位移量，所以可通过单片机控制油缸内的压力、进油口的流量和活塞的运动速度。这样在一般液压系统中常用到的节流阀、调速阀、背压阀、减压阀等元器件可不必使用到，液压回路得到极大的简化。最终的液压回路是由油泵、二位四通电磁换向阀、平衡阀、溢流阀、滤油器和液压缸组成。
在设计时将单片机控制系统划分为键盘部分、显示器部分、片外存储部分、位移检测电路部分、液压检测电路部分和电动机驱动部分这几个模块。
四、目标、主要特色及工作进度
1．目标：
设计一个由液压驱动，单片机控制，使用PID控制算法的四顶同步顶升系统。
1） 完成该产品的机械结构设计，画出该产品的装配图盒零件图；
2） 完成该产品的液压回路设计，画出液压原理图；
3） 完成该产品的单片机控制系统的设计，画出单片机控制原理图
4） 完成该产品的PID控制算法，并进行仿真试验。
2．主要特色
该系统具有位置检测和压力检测功能，可适用于不规则工作表面的工件，并且体积小、承载适中、精度高、结构简单、控制方便，具有很高的实用价值和市场空间。
3．工作进度
1）搜集资料写开题报告，英文翻译 2周
2）设计液压千斤顶的机械结构，并绘制零件图和装配图 4周
3）设计液压千斤顶的液压回路 1周
4）单片机控制系统硬件设计，绘制电路原理图 4周
5）撰写毕业论文 2周
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