关键词： 丘陵山区   油菜播种机   履带底盘   液压传动   动力学建模   直线跟踪控制器   农业机械化  

摘要： 随着智慧农业大力发展和现实需求，智能化农机装备成为农业机械化发展的新趋势。本文针对我国丘陵山区油菜播种机械化、智能化水平不高的问题，设计了基于全液压传动的油菜直播机小型履带式动力底盘及直线跟踪导航控制器，为丘陵山区智能化播种作业提供技术参考和装备支撑。研究内容如下：　　（1）设计了油菜直播机履带式动力底盘，为丘陵山区油菜直播导航研究提供平台基础。针对丘陵山区田间作业环境提出动力底盘设计要求，确定了整机总体方案，并开展了整体结构设计。选用履带式行走系统，并设计了动力底盘全液压传动系统和紧凑型车架。根据油菜直播机结构参数确定了排种电机转速与作业速度的关系。对履带行走机构、液压元件等关键部件进行了参数计算与选型。　　（2）建立了油菜直播机履带式动力底盘动力学模型，为直线跟踪导航控制器的设计奠定理论基础。基于履带车辆运动学、阀控液压马达系统和履带与地面的相互作用等，建立了履带式动力底盘数学仿真模型，进行了液压马达负载扭矩与履带速度的阶跃响应分析。为了避免产生液压冲击，提高底盘加速过程的平稳性，在此基础上设计了双闭环PID履带速度控制器，仿真结果表明：经控制器校正后，履带速度阶跃响应超调小，液压马达负载扭矩峰值不超过最高工作压力下的输出扭矩。　　（3）设计了基于纯追踪模型的履带式动力底盘直线跟踪导航控制器，实现了油菜直播机自动对行作业。采用PC机为主控制器，用于运行嵌入了地图交互界面的导航控制软件。通过BDS-RTK定位模块采集底盘位置和航向信息，计算出横向偏距和航向偏差作为纯追踪控制器的输入，决策出履带目标速度，并联合编码器采集的履带实际速度输入到双闭环PID履带速度控制器，改变两侧履带速度从而实现对底盘转向的控制，完成路径跟踪。直线跟踪导航控制器仿真验证结果表明：稳定跟踪后平均绝对偏差小于0.01m。　　（4）开展了油菜直播机履带式动力底盘综合性能测试，结果表明：动力底盘样机直线跑偏率不超过3.11%，履带速度控制稳态误差小于6.6%，支持原地转向且可以顺利通过20°斜坡，满足设计要求。对履带式油菜播种机进行了路面和田间直线跟踪导航试验，结果表明：样机路面跟踪平均绝对偏差为0.021m，最大偏差不超过0.062m;田间跟踪平均绝对偏差为0.048m，最大偏差不超过0.137m，亩播量为310.3g，符合油菜播种要求。

关键词： 正铲液压挖掘机   工作装置   虚拟样机   动力学   液压系统  

摘要： 矿用特大型正铲液压挖掘机广泛应用于大型水利工程和露天矿山,由于其强大的物料搬运能力,实现了较高的工作效率和经济效益。一般矿用正铲液压挖掘机的作业对象为爆破后的矿山、岩石,在作业过程中负载变化复杂,对工作装置和液压系统具有较大冲击。而工作装置作为挖掘动作的直接执行机构,其动态特性的优劣将直接影响到整机能力的发挥。因此,本文以国际上主流矿用特大型正铲液压挖掘机中采用较多的普通挖掘装载装置作为研究对象,基于虚拟样机技术对其动力学特性进行研究。本文主要研究内容如下:首先,运用矩阵矢量法建立普通挖掘装载装置数学模型,得到各铰接点在任意时刻的位置坐标;推导动臂摆角、斗杆摆角和铲斗摆角与液压缸工作长度之间的数学表达式,通过MATLAB进行运动学仿真,初步证明了工作装置数学模型的正确性。利用Pro/E和ADAMS建立正铲液压挖掘机虚拟样机模型,并完成包络图的绘制,结果表明其工作尺寸参数与样本值误差较小,证明了虚拟样机模型的正确性。其次,建立力矩平衡方程,得到正铲液压挖掘机斗杆液压缸理论挖掘力和铲斗液压缸理论挖掘力的表达式。利用在铲斗切削刃处添加一个刚度较大的弹簧,测得不同位姿下斗杆液压缸理论挖掘力分布图。对工作装置做适当简化处理后,基于虚功原理和达朗贝尔原理对其建立动力学模型,得到三组液压缸驱动力表达式。并针对水平推压工况进行动力学仿真,研究挖掘过程中工作装置铰接点的载荷特性。最后,建立AMESim-ADAMS联合仿真模型,分析空载工况下工作装置在动臂液压缸或斗杆液压缸单动作过程中的动态特性。通过添加挖掘阻力模型,模拟正铲液压挖掘机一个完整的挖掘周期,研究复合挖掘过程中工作装置液压系统的动态特性,为大型正铲液压挖掘机工作装置液压系统的设计提供参考。

关键词： 锥盘环盘无级变速器   力学模型   动力学仿真   有限元分析   优化  

摘要： 目前SPT锥盘环盘无级变速器广泛的应用于化工机械、食品机械以及矿山机械中,具有传动效率高、滑差率低、承载能力高、环境要求低等多方面的优点。但是现有的SPT锥盘环盘无级变速器其最大的输出功率只有3k W,无法满足市场的需求,所以现在需要对大功率SPT锥盘环盘无级变速器进行研制。在实际的大功率SPT锥盘环盘无级变速器(以7.5k W为例)样机试制过程中,我们发现7.5 k W的SPT锥盘环盘无级变速器的联接套轴在低速重载时会发生断裂,在重载时变速器还会发生启动打滑,整机在正常运转时还会发生振动。因此对大功率SPT锥盘环盘无级变速器的优化设计是一个重要的研究方向。针对大功率SPT锥盘环盘无级变速器上述的缺陷,本文主要的研究内容如下:(1)通过对传动系统中各传动部件之间进行力分析并建立力学模型,然后经过MATLAB对模型进行求解计算,得到了影响传动系统性能的因素,分别是初始弹簧压力、压力凸轮的压力角、摩擦盘的摩擦系数和负载力矩,并初步求得各影响因素与传动系统的启动正压力之间的关系。(2)基于上述力学模型,通过ADAMS建立传动系统的动力学仿真模型,求得各因素对传动系统启动特性的影响。然后仿真分析的结果与理论分析的结果进行验证,求得样机在试制过程中产生启动打滑的原因。基于上述原因,可以对压力凸轮的压力角进行优化,以满足传动系统稳定启动所需的正压力。(3)通过ANSYS Workbench对传动系统进行有限元分析,求得传动系统的强度薄弱环节和整机以及各传动部件的固有频率和振型。通过分析可以得知传动系统的薄弱环节为环盘与联接套轴联接位置,同时环盘-联接套轴模型与整机的固有频率接近。根据分析的结果,对联接套轴进行优化设计,有效的解决了样机试制中产生的问题。(4)对优化后的样机进行性能测试,并与现在市面上常用的同功率无级变速器进行对比,通过试验的结果可以得知,本论文优化后的样机无论在输出效率还是在重载时的滑差率上都优于现在市场上的同功率的无级变速器。

关键词： 装载机   定变量液压系统   双变量液压系统   节能特性   AMESim  

摘要： 随着装载机技术的日趋成熟以及全社会对节能环保话题的日渐关注,装载机液压系统的节能特性研究已逐渐发展成为一个热点研究话题。且液压系统是轮式装载机的主要系统之一,其性能直接影响装载机的作业效率与压力损失情况。本文以校企合作项目（项目编号:FW/RE201640）所研制的两台搭载不同液压系统的装载机样机为例对装载机的定变量液压系统和双变量液压系统进行节能特性的比较分析,为后续装载机节能特性的研究奠定基础。首先本文通过阅读大量国内外文献资料,对轮式装载机液压系统由定量系统发展到定变量系统和双变量系统的发展历程进行总结阐述,同时对目前国内外较为先进的液压系统技术及其发展趋势进行详细说明。其次对定变量和双变量液压系统的主要元器件、工作原理及主要作业工况分别进行阐述;分析目前装载机液压系统主要存在的压力损失情况,包括节流损失、溢流损失和卸荷损失等;结合工况及部分实验曲线对两种液压系统中的三种压力损失进行初步比较。使用AMESim仿真软件,根据实际参数搭建定变量和双变量两种液压系统的仿真模型,分别对其典型工况进仿真,并将仿真结果与理论分析相结合。验证理论分析正确性的同时进一步比较出两种液压系统的节能特性:铲装工况和动臂下降工况双变量液压系统的节能效果明显;动臂举升工况两液压系统的节能效果相差甚小。在理论分析和仿真结果的基础上对搭载两种液压系统的装载机样机分别进行多次I型循环、V型循环实验以及动臂举升实验。验证此前的理论及仿真分析的正确性,最终得出定变量和双变量液压系统在不同工况下的节能特性,并且在实验过程中发现:现有双变量负载敏感液压系统在工作系统和转向系统同时工作时功率损失会增大,不利于系统节能。

关键词： 民机液压系统   功率键合图   数学建模   系统仿真   故障注入  

摘要： 民用飞机液压系统是机电系统的重要组成部分,是一个多余度、大功率的集液压、机械、电气为一体的复杂综合系统,民用飞机液压系统的安全运行是保证飞行安全的重要条件。本文在对民用飞机液压系统工作原理和常见故障分析的基础上,基于功率键合图开展了民用飞机液压系统建模及故障仿真研究。本文的主要内容包含以下几部分(1)基于功率键合图的民用飞机液压系统典型部件建模:以B737-NG为对象,分析民用飞机液压系统的构成及工作原理,将液压系统划分为部件子系统,再将部件子系统划分为小系统,说明液压系统部件所具有的物理特性,从功率流的角度出发,建立B737-NG民用飞机液压系统典型部件的功率键合图模型;(2)基于功率键合图的民用飞机液压系统建模及仿真:以液压系统前轮转弯回路为例,在典型部件功率键合图的基础上完成液压系统前轮回路功率键合图建模,在此基础上对系统的数学模型即状态方程进行推导,完成前轮转弯回路的数学建模,验证此方法对液压系统的适应性。在功率键合图模型和数学模型的基础上,根据系统主要参数,以前轮转弯系统为例,对研究的回路进行仿真分析及验证;(3)基于故障注入的民用飞机液压系统故障建模及仿真:根据某航空公司液压系统故障数据,总结典型故障并对典型故障的原因及损伤机理进行分析;在此基础上,针对典型故障进行仿真实现的故障注入模块FIB的建模,并结合系统的数学模型,针对典型故障即液压油泄漏、油滤堵塞、液压泵气穴故障的不同产生原因进行故障仿真定性分析和定量分析,总结故障注入后对系统参数影响的一般规律。

关键词： 机舱罩装配平台   电液伺服技术   建模与仿真   模糊控制  

摘要： 风力发电机机舱罩是风力发电机的核心构件之一,功能为保护风力发电机内部电气、机械设备不受外部环境侵蚀。恶劣的工作环境对机舱罩的装配质量提出了较高要求。机舱罩的生产速度与产品质量,直接决定了风力发电机的生产效率与使用寿命。目前,风力发电机机舱罩装配主要使用天车吊装或固定地面工装,长时间占用装配场地,装配效率低,劳动强度高,装配精度无法保证。随着风电市场的持续扩大以及单机发电功率的增长,常规的机舱罩装配方式已经无法满足市场对机舱罩生产效率、装配质量的要求。因此,设计一套风力发电机机舱罩装配平台就成为提高机舱罩生产效率与装配质量的重要环节。首先,本文依据风力发电机机舱罩的装配要求,研究国内外大量装配技术与液压设备后,设计了一套风力发电机机舱罩装配平台。装配平台以液压、气压设备为基础,实现了4MW、6MW等不同类型风力发电机机舱罩的自动化装配。其次,对装配平台的液压系统进行了详细的设计与分析,建立了阀控非对称液压缸的数学模型,并研究了系统的频率特性与动态特性。将传统PID控制应用于装配平台电液伺服系统,研究了单个倾斜液压缸的阶跃响应特性。设计了基于PID控制的前后倾斜液压缸同步控制系统,并进行了仿真分析,选取合适的同步误差反馈系数。在控制系统中引入模糊自适应PID控制,设计了装配平台液压系统的模糊控制器并进行仿真。通过仿真结果,分析模糊自适应PID控制对原系统的动态特性以及对前后倾斜液压缸同步位移差的影响。最后设计了机舱罩装配平台的计算机控制界面。风力发电机机舱罩装配平台将液压设备与自动控制原理相结合,使装配平台运动精度达到了设计要求,控制性能良好。

关键词： 燃油泵调节器   液压系统   压差活门   疲劳分析   寿命预测  

摘要： 燃油泵调节器能够根据不同工况调节燃烧室的燃油量,其性能优劣决定着航空发动机燃油控制系统的可靠性,研究燃油泵调节器的工作特性对航空发动机的控制和优化具有重要的意义。但目前存在着不同工况下各节点位置的压力流量不确定性和振动下的疲劳断裂等问题。因此论文围绕燃油泵调节器的工作特性,开展了系统的液压性能分析和关键零部件保护罩的疲劳特性分析,可为燃油泵调节器的性能预测、参数优化和系统升级提供理论基础和数据支持,具有重要的实践价值和应用意义。本文的主要工作如下:第一,构建了包括计量活门、压差活门、停车活门和燃油组合泵等零部件的燃油泵液压系统仿真模型,研究系统出口流量和计量活门前后压力随活门开度、泵转速和负载压力的变化规律,分析了燃油泵调节器在典型工况下的稳态和动态特性,并通过液压性能试验比较了仿真模型的精度。二者误差在稳态情况下控制在5%以内,动态情况下控制在10%以内。第二,构建了压差活门的有限元模型,获取了相关设计参数下的CFD流动模型,捕捉活门内部的流场特征分布规律,进而分析活门溢流孔孔型、控制腔油压作用面积和弹簧结构等设计参数对装置特性的影响。通过分析发现,溢流孔数量的增多会导致回油量的增加,减小系统的出口流量;压差活门弹簧刚度的增加会导致系统的出口流量增大;压差活门的油压作用面积增大会改善系统的稳态误差,但也会导致装置体积和重量的增加。第三,搭建保护罩带试验工装的有限元模型,对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数,通过试验获取3D打印铝合金材料的S-N曲线,并利用有限元疲劳分析软件结合给定的功率谱密度(PSD)试验载荷,从频域分析燃油泵调节器保护罩装置振动疲劳情况,获取保护罩的应力特性曲线,得到在给定载荷下的疲劳寿命曲线,形成一种疲劳特性仿真分析方法。

关键词： 动力鹅颈   液压轴线半挂车   转向系统  

摘要： 介绍液压轴线半挂车液压传动转向系统的构成及工作原理。以ZTY70型液压轴线半挂车为例,建立液压轴线半挂车转向系统虚拟样机模型和液压系统模型,对不同转向速度下整车转向动态特性进行联合仿真,并对蓄能器初始充气压力、蓄能器容积、节流阀开度等关键参数对转向系统的影响进行仿真研究,为转向系统的参数优化设计提供支持。

关键词： 水平自动控制   液压系统   阀体设计   有限元分析   电控系统  

摘要： 针对我国拖拉机旋耕机组平地效果差,农机液压水平自动控制系统提升农具速度缓慢等问题,本文开展了新型快速提升农具的液压水平自动控制技术的研究,论文的研究内容和成果如下:(1)在研究国内外拖拉机悬挂机构水平自动调节方法的基础上,提出了基于PWM技术的农机水平液压控制方案。(2)针对目前农机水平自动控制系统提升农具缓慢的问题,本文提出了两种对农具进行水平自动调节的快速提升液压控制方法,即基于压力传感器的快速提升液压系统和基于压力顺序阀的快速提升液压系统,不仅保证了液压调节机构对农具的水平调节速度,而且,也不减慢原有拖拉机对农具的提升速度。(3)优选插装阀作为本文液压系统的控制组件,根据已知的拖拉机液压参数和实测的液压水平控制的工作参数,确定了本文设计的水平调节液压系统的元件型号及工作参数。(4)对PWM电液比例控制系统进行数学建模,确定了闭环控制液压系统各环节传递函数的数学模型,在Simulink中验证了本次PID控制算法的可行性。(5)完成了插装阀集成块的设计,在ANSYS Workbench软件上对阀块受力进行仿真分析,得到阀块的最大应力、最大应变量和形变量均符合相关安全标准,采用Fluent软件对阀体集成块工艺孔流道的液流特性进行仿真分析,得到压力与速度云图,验证了阀块流道设计的合理性。(6)研发了电气控制系统的硬件电路,独立完成了线路板的制作工作,设计了电气控制系统的软件,采用Matlab的GUI模块设计了与微控制系统串口通信的上位机软件。(7)完成了基于压力控制快速提升液压水平自动控制系统的制作工作,并进行了田间试验,试验说明,本文研发的快速提升水平调节系统比没有快速提升功能的水平调节系统的提升农具速度大大加快,田间作业时对农机具的水平调节效果好,验证了本文研制的液压水平自动控制系统满足农田平整地的要求。

关键词： 液压系统   发展战略   SWOT分析  

摘要： 进入21世纪,汽车产业迎来了近20年的蓬勃发展,碳排放所造成的环境问题和气候问题日益显著,汽车工业一直在寻求能源变革的方向和持续有效的降低或者消除碳排放的方法,在这样的大背景下,汽车行业开始快速推进电气化转型,以混合动力技术和纯电动技术为主的新能源汽车逐渐成熟,随着新能源汽车技术突飞猛进,传统发动机零部件制造商面临着巨大挑战。供应商转变商业模式以应对“终局”挑战势在必行。“终局”战略包括退出和转营新增长领域,把握时机建立新的伙伴关系也日益重要。供应商现有商业模式也将从明确整体战略到降低运营成本,从改良组织架构与管理模式到构建新的创新思维。作为传统内燃机零部件的主要生产基地,纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部的面临未来发展的困局:第一,汽车保有量经过20多年的快速发展已经饱和,整体汽车行业的市场进入到了瓶颈期,同样地对汽车零部件制造业的发展造成消极影响。第二,环境问题和气候问题日益严重,各国政府对碳排放的标准越来越严,促使新能源汽车技术快速发展,对传统内燃机零部件技术的要求越来越高,同时新能源汽车快速进入市场,对燃油车及其相关零部件的市场造成严重冲击,需求呈逐年下降趋势。第三,新冠疫情的全球爆发,给本就不景气的汽车行业雪上加霜,各大车企及供应链制造业都纷纷关厂停产以应对快速传播的疫情,这样造成了公司运营成本大大提高,降薪、裁员、关厂等降本措施成为汽车行业各大公司的不得已的选择。纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部也难逃窘境,如何贯彻落实疫情防控措施,保障有序平稳、安全高效地恢复生产成为最重要的难题。本文基于战略管理相关理论,根据全球汽车行业电气化转型的整体发展趋势,对纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部发展所面临的主要问题,进行详细分析。通过PEST分析法从政治、经济、社会和技术四个方面对纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部的外部宏观环境进行全面分析。然后运用SWOT模型,结合新冠疫情全球爆发的背景下,对公司内外部的优势、劣势、机会和威胁四个方面进行分析,得出企业内部环境的优势为具备很强的盈利能力、品牌和质量领先、基础和流程体系完善、技术领先、采购供应链强以及人才素质高,劣势为生产地分散、长春研发能力弱,核心设备缺失、公司决策响应慢。企业外部环境的机会为国家新能源政策退补陆续出台、电动汽车技术不稳定性,需要技术突破、新冠疫情阻碍新能源汽车发展,威胁为汽车市场整体下滑、竞争对手的强大、电气化转型的趋势必然和纬湃科技液压事业部内部威胁大。并且通过四种战略组合构建了不同的战略组合,即SO、ST、WO、WT四种战略可供选择。最后,结合纬湃科技公司整体2025战略,选择SO增长型战略为纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部发展战略,在增长型战略方向上具体细分了横向一体化战略和密集型战略。最后,为了配合和保障战略方案的顺利实施,从战略管控体系、资金保障、人才梯队建设等方面提供了必要保障措施。本文针对纬湃科技公司所面临的严峻形势,对纬湃汽车电子(长春)有限公司液压系统事业部发展战略进行分析研究,总结事业部采取哪些一系列战略措施,来解决发展中所遇到的问题和挑战,进而为企业可持续运营提供支撑,使企业在同行业中更具竞争力,在汽车行业转型以及新冠病毒疫情不确定的情况下,找到新的突破点和利润增长点,保持产品和品牌的竞争力,助力企业健康持续的发展,实现整体2025战略。