关键词： 自动变速器   液压系统   Amesim   试验台  

摘要： 随着经济和科技的发展,在市场的推动和相关从业人员的不断努力下,汽车业得到了迅速的发展。变速器是现代汽车的关键零部件之一,它的性能和质量直接关系到车辆的动力性、经济性,同时也关系到驾驶员的舒适性和安全性。液力自动变速器因其开发时间早、技术成熟、制造的成本低、可靠性高、舒适性好,在变速器市场上占据着重要的地位。变速器在研制和维修的过程中,台架试验已成为不可缺少的一部分,因此研制自动变速器试验台已成为必然。本文研究设计了一款可对自动变速器进行换挡试验、打滑试验的检测试验台,本文主要包括以下几方面的研究内容:(1)在详细的查阅国内外变速器试验台的研究现状和成果的基础上,详细的对自动变速器的结构和工作原理进行分析,并分析了各类变速器试验台的结构原理及控制方案,借鉴和吸收了先进的设计思想,确定该自动变速器试验台为开放式试验台。(2)根据国家相应的变速器台架试验方法和变速器总成技术条件的相关要求,确定了试验台的试验内容和技术参数。对试验台的布置形式进行分析,确定了自动变速器试验台总结构,进而对自动变速器试验台的动力输入系统、加载系统、供油系统、换挡装置进行了详细的设计,对主要的元器件进行选型,并且对变速器试验台装夹机构、联轴器、传动链轮进行设计。(3)基于Amesim仿真软件建立了设计的自动变速器试验台模型,并对其进行了仿真分析。通过仿真的结果验证了设计的自动变速器试验台达到了设计的预期目标。(4)根据设计内容,完成了试验台的样机制造,进行了变速器试验台的台架试验,对获得的试验数据进行了分析,通过试验结果表明,该试验台能够顺利完成设计的试验内容,能够良好的完成变速器试验工作,研制的自动变速器试验台满足设计要求。

关键词： 液压传动   液压控制  

ISBN: (纸本)9787040580754

摘要： 本书主要介绍了液压传动与控制的基本概念，工作介质，液压流体力学基础知识，液压动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件的结构和原理及特点，液压基本回路，液压系统的分析，液压伺服控制系统以及液压系统的使用与维护等。

关键词： 潜艇液压管路   液压系统   水锤波   有限元法   流固耦合   模态分析  

摘要： 随着海洋强国战略的逐步推进,我国航海事业正在迅速发展。但在“强隐身”需求的某型潜艇上,随着液压系统向高速、高压化方向发展,导致液压管路的振动噪声问题更加突出,液压系统成为“安静型”潜艇的主要噪声源之一。因此,本文以某一潜艇局部液压系统为研究对象,开展压力、振动特性分析,主要研究工作如下:(1)根据潜艇局部液压系统原理图、舱室布置图,构建系统流量压力分析模型,并通过水锤波速与峰值压力计算公式对水锤模型进行验证;结合液压传动理论,开展系统元件参数对水锤波峰值及传递情况的影响规律分析。(2)调研舰船管路制造、布置相关标准并构建系统三维模型,对马脚在有限元中的预紧工艺进行探讨,为管路振动分析奠定基础;通过流固耦合方法调研、对比,最终应用等效质量法对各区域管路进行流固耦合振动特性分析。(3)以马脚位置为自变量、管路最大应力为因变量,通过遗传算法开展了流体激励下管路被动振动控制优化工作,并经有限元验证,有效降低了管路振动应力。(4)以结构模态受刚度、质量影响为切入点,开展了各规格、各材料管路的模态试验,对建模精度、材料属性应用及马脚约束方法进行了初步验证。研究成果有助于帮助工程人员加深对这一系统中水锤的了解,对提升我国某型潜艇声隐身性能具有普遍参考意义。

关键词： 柑橘修剪机   液压系统   切割器   仿真分析   响应面方法  

摘要： 柑橘是全球第一的大类果品,对全世界经济的影响很大,也是中国南方地区种植面积最广、经济地位最重要的水果品种之一。我国柑橘产业发展迅速,已由高速发展转向高质量发展,形成的隔年交替结果生产模式对柑橘树修剪技术提出了较高的要求,修剪环节的劳动强度极大。目前,国内学者已经研制了一些果树修剪机,能提高生产效率,但仍存在仿形效果较为单一、不适应多种果园之间的差异性等缺点,而国外的果树修剪机和我国的果园地形条件不适配,针对上述问题,本文主要目的为研制一款修剪宽度、高度、树形等参数可调的液压整形修剪机,用于提高修剪质量与生产效率。本文具体研究内容如下:（1）为确定柑橘树液压整形修剪机的总体设计方案,基于柑橘树隔年交替结果生产模式的修剪需求,研究分析了多种果树修剪机,对工作原理及结构组成进行分析设计。首先对机械结构进行方案设计,包括机架的结构设计、切割器的选型设计、修剪臂的结构设计和油箱的结构设计,总体布局合理,有较高的空间利用率;根据修剪机的动作需求,通过确定液压系统执行元件回路、控制元器件的选型设计、I/O端口的分配和硬件连接,完成了控制与传动方案设计,整机传动与控制高效;添加液压系统后整机质量发生了较大变化,利用ANSYS有限元软件对机架底座进行静力学分析,结果显示应力值低于底座材料的许用应力,满足强度要求。（2）基于切割器的选型设计的分析,本修剪机上段修剪臂选用的是往复式切割器,其作业对象是柑橘枝条,因柑橘枝条的力学特性与葡萄茎秆不同,需设计台架进行试验分析,验证往复式切割器对柑橘枝条的修剪效果并进行优化。通过预试验和响应面优化试验,探究切割器曲柄转速、进给速度、刃口角度对修剪功率、扭矩和断面质量的影响,最终选取曲柄转速为500r/min、进给速度为3km/h、刃口角度为50°,并进行了验证试验,结果显示优化效果良好。（3）为满足稳定作业需求,减少振动,对往复式切割器进行仿真分析,完成了切割器的加工与优化。基于修剪臂的结构设计,确定了往复式切割器的尺寸参数和驱动机构,利用ADAMS软件对驱动机构的合理性进行运动学分析,结果显示该机构可以较好的实现割刀的往复运动;结合前文修剪力学特性分析所得结论,对往复式切割器的零部件进行了购置与加工;为减少运行振动,通过采用添加配重块的方法平衡切割器惯性力,利用ADAMS软件进行验证分析,结果显示使用1.5kg的配重物块可以获得最佳减振效果,完成了切割器的优化。（4）基于整机的传动与控制方案,完成了液压系统的设计与搭建。首先根据工作载荷对液压马达、液压缸、液压油管、油箱容积进行了计算,确定各液压元件的具体型号,满足了修剪机工作的基本需求;其次根据选取的液压元件结合本机控制需求,选取合适的液压辅件,控制较为高效;为验证方案合理性,用AMESim软件进行液压系统的仿真,结果显示液压马达、液压缸在任何工作情况下都能提供修剪机工作所需的转速、扭矩、推力,有较强的适应性;为延长工作寿命,对液压油温升发热进行计算,选取AH1417T-CA风冷却器,用AMESim软件进行了仿真验证,结果显示该款散热器有较好的散热效果;最终完成了液压系统的搭建。完成了柑橘树液压整形修剪机样机的试制,为验证修剪宽度、高度、树形调节功能,在华中农业大学工程训练中心进行了修剪机性能试验与功能调试,试验结果显示本修剪机可进行修剪宽度1.9m～2.8m、修剪高度0.5m～2.7m之间的调节;且切割器的无级调速功能效果较好;最后在华中农业大学标准柑橘示范园完成了田间试验,修剪机修剪树形控制良好,提升了修剪质量,满足设计目标。

关键词： 液压拔管机   液压系统设计   负载自适应  

摘要： 石油在管道运输中需要加热以保证合适黏度和正常流动,采用在石油管道外侧加装蒸汽伴热管道是加热石油的有效方式,由于国内前期的蒸汽伴热管道为碳钢材料,经过多年的使用已出现腐蚀情况,需要将其抽出并更换为不锈钢管,目前国内外还没有适用于蒸汽伴热管道的防爆型拔管机。因此针对蒸汽伴热管道抽拔工况需求和工作环境要求,本文设计了一款防爆型液压拔管机,能够实现负载和速度自适应切换控制。本文主要研究内容如下:首先,通过对拔管机工作需求进行分析,对比多种不同的拔管驱动方式,确定了采用循环拔管方案。基于液压拔管机夹紧、顶伸和剪断工步的分析,并考虑结构轻便要求和安装空间限制,确定了液压拔管机上装装置采用集成一体式方案,完成了上装装置机械结构建模与装配,通过有限元分析对框架结构进行了强度校核以及局部结构改进。其次,根据对液压拔管机工作负载变化大的特点,提出了基于差动连接的负载自适应切换液压系统设计方案,通过负载压力全程监测,实现低速大负载和高速小负载的可靠切换。在AMESim软件中建立了拔管机液压系统仿真模型,针对液压拔管机液压系统动态特性进行分析,仿真结果显示液压回路理论上满足负载自适应切换需求。在此基础上完成了液压拔管机整机制造、装配及其功能测试和性能试验。自动液压拔管机的开发研制,在较低成本支出的情况下,满足了蒸汽伴热管道高效率更换的工业需求,为我国石油化工企业的现代化改造提供了一种高效工具。

关键词： 柠条特性   输送粉碎装置   液压系统   仿真分析   PLC控制  

摘要： 柠条为多年生长灌木,其不仅能够抗风固沙,保持水土,而且因其茎叶均含有十分丰富的营养成分,也能作为一种较好的饲用植物。根据柠条的生长特性,需定期对其进行平茬复壮,提高来年抽芽、复青率,而收获的柠条茎叶也可加工为优质饲料,促进畜牧业的发展。目前多数柠条联合收获装备实际平茬作业中仍存在漏割、切口不平整、输送堵塞等问题,本文在总结国内外柠条联合收获技术的基础上,结合柠条平茬要求及力学特性,对柠条联合收获装备的输送、粉碎系统进行机械结构、液压系统及控制系统的设计与开发,主要包括:(1)柠条特性研究及整机方案确定首先通过调研柠条的平茬要求及相关力学特性,确定了柠条联合收获装备的平茬参数。随后通过柠条压缩特性试验,探究了柠条输送过程中最佳压缩力,为后续柠条输送、粉碎装置的设计提供理论基础。最后完成对柠条收获装备整机方案的设计。(2)输送、粉碎装置机械结构设计根据柠条相关特性,本文创新性地提出了双向螺旋式输送辊及柔性链板式输送装置结构设计,并完成整套输送、粉碎装置的结构设计、参数计算、三维建模等,随后利用Adams进行运动学仿真,验证设计结构的有效性,最后进行样机制备。(3)液压系统设计与仿真分析首先对柠条输送、粉碎系统实际工作工况进行了分析,并提出液压系统设计需求,进而完成液压元件选型及液压回路设计,最后在AMEsim软件环境中搭建仿真模型,对仿真结果进行分析,验证了设计液压系统的合理性与可靠性。(4)控制系统设计与调试首先根据实际工况对整体控制方案进行设计,随后对该控制系统的硬件元件进行选型并进行电气原理图设计,最后完成控制系统程序的编写及人机交互界面的设计,通过搭建PLC硬件调试程序,验证了程序可行性,实现控制系统的人机交互,使工作过程更加便捷化、智能化。

关键词： 镁蒸气生成装置   运动平台   液压驱动   控制性能   神经网络PID  

摘要： 镁蒸气生成装置是将镁源高温制成镁蒸气,通过喷吹进入铁水炉内完成脱硫精炼的装置。镁蒸气生成装置需要安装在运动平台上,完成平稳、快速地升降、平移、旋转动作,实现原料的混合、加热、反应制备及脱硫精炼等工艺过程。由于液压控制系统具有功率密度大、响应速度快、控制精度高等特点,运动平台采用液压控制系统驱动。特别是平台的平移运动采用液压位置伺服控制实现高精度位置控制要求。首先,分析了镁蒸气生成装置的运动平台结构特点,设计了运动平台的机械系统及其液压控制系统。对运动平台机械结构进行静力学分析和疲劳分析,验证镁蒸气生成装置运动平台结构设计的合理性,为装置承载重量、方便维修保养、避免疲劳损坏等提供技术支撑。其次,设计了镁蒸气生成装置运动平台的液压控制系统。采用摆动马达完成平台的旋转运动。升降运动主要起承载作用,设置任意位置悬停、压力平衡等功能。平移运动采用液压伺服阀控缸系统,实现精确位置控制。然后,对平移运动电液位置伺服控制系统进行了深入的理论分析,建立阀控非对称缸系统的数学模型,构建各组成环节数学模型,推导出液压伺服位置控制系统的传递函数并进行了合理简化,对控制系统进行了频域和时域动态特性仿真和和稳态误差及动态刚度分析,为优化设计液压控制系统结构参数,提高控制性能打下理论基础。最后,为改善液压控制系统的控制性能,设计PID控制器,并加入神经网络控制算法。经过仿真研究和对比分析,PID控制可以改善系统的控制效果,但由于PID控制无法对参数进行实时调整且无法适应系统的非线性函数等问题,神经网络算法的加入有效解决了参数整定等关键技术问题,并取得了良好的控制效果,满足装置平移的性能要求。采用所设计的液压驱动镁蒸气生成装置的运动平台,运行平稳,有效提高了镁蒸气生成效率和设备运行的安全性和可靠性。

关键词： 装载机摇臂系统   模糊自适应PID   进出口独立控制系统   MATLAB-AMESim-LMS.Virtual.Lab-Motion   泵阀复合控制   变转速负载敏感  

摘要： 装载机作为工程机械中重要的机种,对其节能特性的研究可以对其他工程机械的节能方式提供一定的参考价值,因此文章以装载机为主要研究对象,通过分析装载机摇臂液压系统的节能控制方式进一步推广至与其具有相似工况的传统工程机械中。传统的装载机常采用四边联动形式的多路阀来控制液压缸活塞的运动,这种多路阀在控制液压系统流量的过程中进出油口因机械耦合导致同时节流,产生无法避免的节流压力损失,特别是对于装载机的摇臂液压缸,其外负载变化频繁,作业工况复杂,能量损失更加严重。同时,传统装载机的泵源为恒流量系统,当装载机摇臂活塞进行定位时,外负载的变化会对阀后压力产生影响导致定位不准确,位置控制效果不佳。针对以上问题,通过结合泵控系统的低能耗优点、阀控位置系统的高精度特点和负载敏感技术对压力控制的快响应优势,提出变转速负载敏感进出口独立控制系统,同时选择控制参数可以根据系统外部负载干扰进行实时调参的模糊PID控制方法,提出了一种可用于装载机摇臂液压系统的模糊PID进出口独立控制负载敏感液压系统。本文以厦工XG916Ⅱ型装载机液压控制系统作为课题的研究对象,在国家重点研发计划“工程机械用高压多路阀”课题三“泵阀协同压力流量复合控制型起重机多路阀”(2018YFB2001203)的资助下,提出基于模糊PID进出口独立控制装载机摇臂液压系统。首先,通过Matlab、AMEsim、LMS-motion分别建立试验所用装载机的控制模型、液压模型和机械模型后对原机液压系统进行机液联合仿真,然后根据原机的试验结果验证并修正所建立的仿真模型,获得与实际更加相符的装载机虚拟样机。接着在原模型的基础上将泵源和阀组进行替换,搭建基于模式切换下的模糊PID进出口独立负载敏感装载机摇臂液压系统,通过结合传统泵控流量系统和变转速负载敏感压力控制系统的优点,使摇臂液压缸工作时在保证低能耗的同时获得高精度的位置控制效果。之后针对装载机摇臂实际工况和控制要求对建立的模型进行仿真研究,同时与原机系统进行对比,结果表明所建新系统的能量消耗低于原机摇臂的液压控制系统,同时活塞的定位也获得了良好的控制效果。最后,根据进出口独立负载敏感系统的控制原理建立变转速负载敏感进出口独立控制液压系统的试验平台并进行试验,同时根据试验参数搭建所建新系统的AMESim-MATLAB联合仿真模型并引入随机负载和正弦负载信号作为变化的负载,在控制器中以模式切换的方式将能耗控制模式与位置控制模式结合,最后比较试验和仿真的结果得出结论。结果表明:所设计变转速负载敏感压力控制器对系统压力的控制效果良好;以伺服电机驱动双作用叶片泵作为动力源的负载敏感进出口独立控制系统的位置控制性能和节能效果高于传统泵控和阀控系统,比传统泵控系统节能10.11%。论文的主要研究工作如下:(1)首先提出了本课题的研究背景及意义,接着对针对装载机的节能研究现状进行分析,然后分析传统装载机中节能采取的一般措施,介绍国内外装载机液压控制系统的节能现状,对多路阀的发展历程和典型的液压控制系统进行阐述。针对传统四边滑阀因机械耦合的原因产生无法避免的节流压力损失,引出可以改善此缺陷的进出口独立控制系统。详述了进出口独立控制系统的国内外研究现状,通过这些研究可以知道进出口独立控制不仅可以通过优化控制策略避免节流损失,还因系统本身打破了机械耦合而获得流量压力的独立控制,增加了控制自由度和灵活性。最后针对装载机摇臂液压系统存在的能耗损失等问题,确定了本课题的研究方法和内容。(2)建立试验所用装载机的机液联合仿真模型。采用CATIA对装载机的各个部件进行一比一测绘建立其零件的三维模型,再根据各零件之间的位置约束关系进行装配获得完整的装载机模型,然后采用集成于CATIA中的动力学仿真软件*** Motion进行对各部位的运动副约束,完成对装载机机械动力学模型的搭建;对装载机工作装置液压系统的工作原理进行分析,建立装载机的液压系统模型。根据实际装载机所用的多路换向阀应用AMESim中的HCD库建立其仿真模型,对所建换向阀的流量特性进行分析。最后将搭建好的装载机工作装置的机械动力模型和液压系统模型通过LMS motion与AMESim专用接口连接进行机液联合仿真,仿真过程中根据装载机的实际工况,通过调整阀的开口获得装载机工作装置尤其是摇臂液压缸在一个工作循环下的压力、位移、速度等特性曲线。最后通过搭建原装载机液压系统试验平台,进行试验验证并修正仿真模型,得到准确装载机负载曲线和虚拟样机。(3)分析装载机工作装置在工作过程中试验与仿真的结果,对装载机的摇臂液压系统典型负载原理进行分析,得到装载机摇臂工作过程的负载曲线和所受的四象限工况,结合国内外专家学者在进出口独立控制和模糊控制的研究基础下,根据摇臂工作特点和实际工况提出变转速负载敏感进出口独立

关键词： 辣椒收获机   履带式   液压系统   AMESim   试验  

摘要： 近年来我国辣椒种植面积和辣椒年产量在持续的扩大,现我国辣椒的种植面积居全球第一。在国际市场上对辣椒及其加工品的需求量也在日益增长,使得辣椒在中国红色工业产业中的战略地位日益重要。根据统计,2021年,我国有近28个省区在种植辣椒,辣椒种植面积达200万公顷,辣椒产量为4000万吨,其中南方地区种植辣椒面积为54.5万公顷,产量为721万吨。但是南方辣椒种植区域大多属于丘陵地带,块地不利于大型机械作业。针对此情况,解决丘陵山地、小地块种植辣椒机械化采收困难,为了减少作业环节和人工消耗,提高辣椒收获的机械化水平和生产效率,通过分析履带式小型辣椒收获机在采收辣椒时的工作需求,分析收获机关键部件的传动情况,对辣椒收获机设计了一套全液压控制系统。本文通过研究国内外文献,结合田间调研,了解辣椒的裁培模式以及采收辣椒时存在的问题,确定了科研内容和方向,本文主要结果如下:(1)首先通过solidworks软件对履带式小型收获机的结构进行三维建模,根据辣椒收获机各个作业单元实际工况,确定了液压系统的调速方式和回路方案,对工况的分析和辣椒采收要求的基础上,液压系统结合机械设备,针对行走系统、采摘输送系统、采摘装置升降系统和料箱翻转系统提出了液压系统设计方案并设计了相应的液压系统,确定了液压系统的控制形式和功率的传递形式,最终通过CAD绘制出了整机的液压系统原理图。(2)通过对辣椒收获机各个作业单元建立数学模型,并对辣椒收获机各个液压系统相应部件进行负载分析,计算出液压系统中液压缸、液压马达和液压泵等元件的基本参数并确定型号,对油管、油箱和阀件等进行了相应的计算选型。(3)在液压系统原理图的基础上,用AMESim软件建立了液压缸、液压马达和相应负载的仿真模型,分别对各个子液压系统的执行元件进行全面的仿真计算,仿真结果显示液压马达均能达到设计要求,液压缸活塞杆位移和伸缩速度在合理的范围内。(4)试制完成了试验所要求的履带式小型辣椒收获机样机,并对液压系统的性能进行了液压性能试验,测试液压马达的转速,液压缸的伸缩速度和位移变化,液压缸和液压马达各项指标测试结果与理论设计和AMESim仿真模拟结果相符,验证了仿真。为了验证履带式小型辣椒收获机液压系统对作业性能的影响,通过以辣椒的采净率、破损率和损失率为试验指标,对辣椒收获机进行了测试试验。结果表明:当辣椒收获机行走液压马达转速为93r/min,采摘滚筒液压马达转速为188r/min时,破损率为2.3%,损失率为6.1%,采净率为95.8%,采摘质量符合技术指标,辣椒收获机行走液压马达和采摘滚筒液压马达试验指标符合技术要求,验证了设计的辣椒收获机液压系统的合理性。

关键词： 高速冲床   液压系统优化   仿真分析   试验验证   剪切面  

摘要： 随着机械制造业的发展,冲床在电子、航空航天、电机、汽车等方面广泛的应用,冲床也从体型巨大机械冲床逐渐发展到现在结构紧凑的高精度伺服冲床。但是与此同时,冲床的一些问题也制约着冲床的发展,高速冲床具有较大的冲量,工作时的振动也愈加明显,而且液压缸的压力变化幅度也影响了冲裁件截面的质量。为了解决压力变化幅度过大带来影响,通过对高速冲床液压系统的优化,进而有效地减小液压缸的压力变化幅度,提高冲床冲裁钢板时的质量。本文以传统高速冲床液压系统为研究对象,为设计具有运行平稳、压力变化较小、裁剪钢板截面良好特性的高速液压冲床,依据蓄能器能够减弱压力冲击又能够快速响应的特性,首先,对比分析液压缸有杆腔连接蓄能器和连接低压油两种方式下,液压缸压力变化情况,并提出一种通过蓄能器减小液压缸压力变化幅度的高速冲床液压系统;其次,对两种不同回程方式的液压系统进行板材冲裁仿真,分析采用蓄能器回程和低压油回程两种方式,对冲裁后的钢板剪切面质量的影响情况;最后,通过试验验证采用蓄能器回程和低压油回程两种方式的液压系统对板材剪切面的影响。论文的主要研究内容如下:(1)依据蓄能器能够减弱压力冲击又能够快速响应的特性,通过AMESim动态仿真软件对比分析液压缸有杆腔连接蓄能器和连接低压油两种方式,液压缸压力变化情况,根据仿真结果对传统冲床液压系统进行优化,提出一种通过蓄能器减小液压缸压力变化幅度的高速冲床液压系统。(2)冲床液压系统压力变化对钢板冲裁质量影响作用仿真分析。为了分析压力变化对冲床冲裁通过三维软件Solid Works搭建冲床冲裁模型,然后将模型导入到LS-DYNA显示动力学模块中,同时将AMESim仿真得到的采用蓄能器和低压油回程时液压缸压力变化数据导入到LS-DYNA中进行仿真分析,分析所提出的采用蓄能器回程的液压系统与传统采用低压油回程的液压系统对冲裁质量的影响。(3)冲床液压系统压力变化对钢板冲裁质量影响作用试验验证。通过搭建试验台,验证所提出来的采用蓄能器回程液压系统与传统液压系统,对钢板剪切面质量的影响,并验证两种不同回程方式的液压系统液压缸压力变化情况。系统的仿真结果表明,提出的液压缸有杆腔连接蓄能器的液压系统与传统低压油回程的方式相比,冲裁不同厚度的钢板时,采用蓄能器回程的方式液压缸有杆腔的压力变化幅度更小,能够保障液压缸下行时的稳定性。板材冲裁仿真分析结果表明,液压缸有杆腔连接蓄能器的液压系统与传统低压油回程的方式相比,冲裁后的钢板剪切面圆角更小,光亮带更宽,毛刺更少,应力集中现象更弱,钢板冲件的剪切面质量也得到了良好的提升。试验结果验证了系统仿真和板材冲裁仿真的结果,表明采用蓄能器回程的冲床液压系统的有效性。