【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 （含文獻(xiàn)綜述、外文翻譯） 題 目 電液比例變量泵液壓測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及 3D建模 姓 名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 機(jī) 電 090X 所在學(xué)院 工程學(xué)院 指導(dǎo)教師（職稱(chēng)） 二○一 三 年三月 五 日 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告 （包括選題的意義、可行性分析、設(shè)計(jì) 的內(nèi)容、 設(shè)計(jì) 方法、 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題、預(yù)期 成果 、 設(shè)計(jì) 進(jìn)度計(jì)劃等） 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 2 電液比例變量泵液壓測(cè)試系統(tǒng) 設(shè)計(jì)及 3D 建模 1. 選題的背景和意義 選題 背景 在液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，電液伺服控制和電液比例控制是相繼出現(xiàn)的兩大重要分支。但電液伺服閥對(duì)環(huán)境的要求十分苛刻，因此自六十年代末期開(kāi)發(fā)了各類(lèi)電液比例控制閥，可靠的電 — 機(jī)械轉(zhuǎn)換器及專(zhuān)用的控制放大器。利用這些元件，首先是構(gòu)成一些開(kāi)環(huán)控制的電液比例控制系統(tǒng)，其次采用相應(yīng)的檢測(cè)元件構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng) [3]。七十年代 以來(lái)， 容積式泵控系統(tǒng)以其工作效率高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在機(jī)床、工程機(jī)械、輕工機(jī)械、船舶、航空、航天等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。電液比例變量泵以其較好的動(dòng)態(tài)特性和較高的穩(wěn)態(tài)精度以及較低的成本已逐步發(fā)展成新一代變量泵并得到了不斷擴(kuò)大的應(yīng)用。而且因其較好的節(jié)能性能及比例控制功能而愈發(fā)廣泛地應(yīng)用于機(jī)電領(lǐng)域 [5]。隨著工業(yè)控制的精度和自動(dòng)化程度的不斷提高，特別是近年來(lái)傳感和檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展以及大規(guī)模集成電路功能的不斷完善，電反饋電液比例變量泵應(yīng)運(yùn)而生，使電液比例變量泵調(diào)節(jié)能存了大幅度的提高，隨著電液比例技術(shù)的發(fā)展以及各類(lèi)電 液比例變量泵的開(kāi)發(fā)成功，國(guó)內(nèi)對(duì)電液比例變量泵據(jù)出了更高的要求 。 這不僅要求它們具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)恃性和穩(wěn)態(tài)控制精度以實(shí)現(xiàn)模擬或計(jì)算機(jī)控制，而且要求它們能夠在較為苛刻的條件下安全可靠地工作。通常泵本體部分經(jīng)長(zhǎng)期工程應(yīng)用的實(shí)際考核，基本上能夠滿足可靠 性 要求。而比例控制器件雖然經(jīng)多年開(kāi)發(fā)研究，在技術(shù)上也比較成熟，但仍然未在大量工程應(yīng)用中經(jīng)過(guò)各種復(fù)雜工況的考核，因此在應(yīng)用安全及可靠性程度的要求下還需進(jìn)行 電液比例變量泵液壓測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及 3D 建模 ，以解除系統(tǒng)正常運(yùn)行的后顧之憂。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 3 選題 意義 本課題主要以電液比例變量泵 的測(cè)控系統(tǒng)為研究對(duì)象，并對(duì)測(cè)試中的液壓系統(tǒng) 進(jìn)行設(shè)計(jì)及 3D 建模，其中電液比例變量泵是液壓傳動(dòng)與控制中關(guān)鍵的動(dòng)力元件，可與液壓馬達(dá)或液壓缸直接連接，構(gòu)成高效節(jié)能的液壓容積控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的位置、速度、力、轉(zhuǎn)矩以及功率的自動(dòng)控制。電液比例變量泵促使液壓系統(tǒng)向高壓、高效率、高功率密度、高精度、高集成化方向邁進(jìn) [3]。 通過(guò)對(duì)它額定流量、最大轉(zhuǎn)速、最大壓力、溫度進(jìn)行測(cè)試評(píng)估以確定其應(yīng)用安全及其可靠性。 2．可行性分析 技術(shù)層面。通過(guò)對(duì) 電液 比例變量泵的性能測(cè)試 原理的研究， 目前 ，在技術(shù)原理上 已不存在什么太大的難點(diǎn) ，主要在 電液比例變量泵液壓測(cè)試系統(tǒng) 中加入合適的溢流閥、節(jié)流閥和單向閥等就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)流量的控制和調(diào)速及壓力計(jì)算。并通過(guò)在負(fù)載的模擬測(cè)量和計(jì)算。 個(gè)人層面。 在此設(shè)計(jì)之初， 本人 已完成對(duì)其液壓系統(tǒng) 所需的 零配件 數(shù)量和種類(lèi) 的初步 選 定以及按照指導(dǎo)老師推薦的參數(shù)和型號(hào)進(jìn)行 詳細(xì) 列表陳述 如 表 。并檢索與 此次設(shè)計(jì)的論文 相關(guān)的參考文獻(xiàn)， 以提供理論基礎(chǔ)。目前對(duì)要測(cè)試的系統(tǒng)已 設(shè)計(jì) 好 液壓原理圖 如圖 。 目前主要存在應(yīng)對(duì)液壓原理圖對(duì)各個(gè)液壓閥進(jìn)行計(jì)算選配以及裝配完成后對(duì)其進(jìn)行 3D 建模 。 還需要 本人 自身對(duì) Pro/E 三維軟件的擴(kuò)展 練習(xí)。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 4 圖 比例變量泵測(cè)試 液壓原理圖 3．設(shè)計(jì) 內(nèi)容 設(shè)計(jì)的工作路線 課題從 論文題目的選定后，要 完成 方案設(shè)計(jì)， 液壓原理圖的設(shè)計(jì) ， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算各個(gè)最大 壓力及流量 ， 液壓系統(tǒng) 元件的選型 ，完成 3D 建模 。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 (1)、進(jìn)行論文題目的審定和論證可性行及時(shí)間安排：該階段主要由 指導(dǎo)老師和 本人 共同完成。對(duì)于選題的適合難度和 本人 需要完成該設(shè)計(jì)掌握的軟件技能提出要求，并對(duì)于制作順序做出指導(dǎo)，對(duì)完成效果做出預(yù)期。 (2)、進(jìn)行文獻(xiàn)篩選和 設(shè)計(jì) 需要測(cè)試的液壓原理圖：該階段主要由 本人 完成。本 人 需要在浙大圖書(shū)館，網(wǎng)上浙大圖書(shū)館以及類(lèi)似網(wǎng)站如知網(wǎng)，萬(wàn)維網(wǎng)等閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料找出有關(guān)本論的 10 余篇可進(jìn)行理論支持的參考文獻(xiàn)，具體將在參考文獻(xiàn)中列出。而后通過(guò)找到的參考資料中和 指導(dǎo)老師 給予的幫助下首先得完成此次測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建的原理圖，并將結(jié)果交由導(dǎo)師檢查審核。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 5 (3)、根據(jù)審核后的液壓原理圖對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 數(shù)學(xué)計(jì)算 完成各個(gè)方面的最大壓力及流量計(jì)算：該階段主要由 本人 完成。拿到審核后的液壓原理圖，運(yùn)用暑期實(shí)踐老師所教知識(shí)由泵出發(fā)根據(jù)負(fù)載要求對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 數(shù)學(xué)計(jì)算 ， 計(jì)算各個(gè)液壓閥和管道所需最大油壓和最大流量，以 便完成液壓閥及其管道的選擇要求。 (4)、根據(jù) 計(jì)算后的各個(gè)數(shù)據(jù) 選擇液壓零部件 并完成液壓系統(tǒng) Pro/E 的 3D 建模 ：該階段主要由 本人 完成。根據(jù) 指導(dǎo)老師 審核后的液壓原理圖，開(kāi)始在網(wǎng)上各個(gè)液壓閥等網(wǎng)站開(kāi)始尋找合適此原理圖中 及計(jì)算后最大壓力流量的液壓零配件，并通過(guò)該液壓閥的型號(hào)建立 3D 模型 。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 。 主要關(guān)鍵點(diǎn)主要由 ： (1)、此次液壓原理圖的制定和審核，該部分已經(jīng)基本完成 ； (2)、因整個(gè)液壓網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行必要的理論計(jì)算 ，對(duì)此要非常嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真因?yàn)橹灰粋€(gè)小小的錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致之前和之后的一切努力都白費(fèi) ，都得重新來(lái)過(guò)，所以這是最為嚴(yán)峻的一步 ； (3)、 3D 建模和系統(tǒng)的測(cè)試，這是最后一步，當(dāng)然也是關(guān)鍵點(diǎn)，這是需要得出結(jié)論的也需要認(rèn)真不能有差池。 4． 設(shè)計(jì) 方法 （ 1） 涉及的相關(guān)課程 本設(shè)計(jì)論文涉及性極廣涵蓋許多知識(shí)，也是頗為難度的設(shè)計(jì)性論文，基本包括液壓原理，方法論的建立，數(shù)學(xué) 計(jì)算 等。 （ 2） 設(shè)計(jì) 的主要方法 1) 運(yùn)用 AutoCAD，結(jié)合液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本知識(shí)，進(jìn)行液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)，并繪制液壓系統(tǒng)原理圖； 2) 運(yùn)用 Pro/E 工具，結(jié)合模塊化建模的方法，進(jìn)行液壓元件建模，液壓閥塊設(shè)計(jì)，以及液壓系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì) ； 3) 選擇模擬設(shè) 計(jì)要求：工作方式，回路安全與可靠性，負(fù)載的選擇標(biāo)準(zhǔn)等 ； 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 6 4) 負(fù)載分析與速度分析：小缸負(fù)載速度分析，負(fù)載分析，速度分析，大缸負(fù)載速度分析，負(fù)載分析，速度分析 ； 5) 確定液壓缸的主要參數(shù)，小缸的主要參數(shù)，液壓缸的工作壓力，液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，小缸其他參數(shù)，大缸的參數(shù)選擇 ； 6) 電液比例變量泵液壓 系統(tǒng) 原理圖和原理說(shuō)明，原理簡(jiǎn)化圖，工作原理 ； 7) 液壓元件的選擇，油管的選擇，壓力計(jì)的選擇，溢流閥的選擇，接頭的選擇，密封原件的選擇，油箱和過(guò)濾器的選擇，過(guò)濾器的選擇，元件一覽表 ； 8) 熱處理 和 散熱分析 。 （ 3） 設(shè) 計(jì) 的主要工具 Excel、 AutoCAD、 Pro/E 軟件 等， Excel 主要是數(shù)據(jù)處理和圖表的制定，AutoCAD 主要是液壓原理圖的制作， Pro/E 軟件 主要是測(cè)試系統(tǒng)的 3D 建模 5． 預(yù)期 設(shè)計(jì) 成果 (1)、 AutoCAD 的液壓原理圖， 1 張 (2)、 電液比例變量泵液壓測(cè)試系統(tǒng) 的三維模型， 1 套（包括油箱設(shè)計(jì)、閥塊設(shè)計(jì)、管路設(shè)計(jì)等） (3)、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，一份 6．設(shè)計(jì) 工作進(jìn)度計(jì)劃 第一階段：第七學(xué)期第 11～ 12 周（ ～ ），檢索并查閱參考文獻(xiàn)； 第 二 階段：第七學(xué)期第 13～ 19 周（ ～ ），液壓原理圖的制定和審核； 第 三 階段：第 七 學(xué)期 的寒假 （ ～ ），開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述的撰寫(xiě)； 第 四 階段：第八學(xué)期 第 01～ 02 周 （ ～ ），根據(jù)審核后的液壓原理圖對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模完成各個(gè)方面的最大壓力及流量計(jì)算； 第 五 階段：第八學(xué)期第 03～ 07 周（ ～ ），根據(jù)計(jì)算后的浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 7 各個(gè)數(shù)據(jù)選擇液壓零部件并完成液壓系統(tǒng) ProE 的 3D 建模 ； 第 六 階段：第八學(xué)期第 08～ 09 周（ ～ ），根據(jù) 3D 模型和各個(gè)液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行本論文主題對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試體構(gòu)建 ； 第 七 階段：第八學(xué)期第 10～ 11 周（ ～ ），整理各個(gè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，完成畢業(yè)論文的，初步撰寫(xiě)，交由導(dǎo)師分析審核，最后將畢業(yè)論文稿最后定論完畢。 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文 獻(xiàn) 綜 述 （包括國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問(wèn)題、參考依據(jù)等） 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 9 電液 比例 控制技術(shù)的研究 1. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀 電液比例變量泵是液壓傳動(dòng)與控制中關(guān)鍵的動(dòng)力元件，可 與液壓馬達(dá)或液壓缸直接連接，構(gòu)成高效節(jié)能的液壓容積控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的位置、速度、力、轉(zhuǎn)矩以及功率的自動(dòng)控制。電液比例變量泵促使液壓系統(tǒng)向高壓、高效率、高功率密度、高精度、高集成化方向邁進(jìn)。 對(duì)于電液比例變量泵的研究在國(guó)外 還 是非常先進(jìn)。 通過(guò)大量地閱讀外文資料發(fā)現(xiàn)對(duì)于電液比例變量泵的研究在國(guó)外已經(jīng)非常普遍和深入，其中 文獻(xiàn) [16]對(duì)柱塞式比例變量泵的數(shù)學(xué)建模及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在其控制器中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，文獻(xiàn) [17]對(duì)泵的雙閉環(huán)控制策略及單閉環(huán)控制策略進(jìn)行了對(duì)比研究，文獻(xiàn) [18]對(duì)模糊自適應(yīng)控制在泵 控制器中的應(yīng)用進(jìn) 行了實(shí)驗(yàn)研究等。 它們 主要 針對(duì)的是泵的流量控制性能； 但 在泵的工作模式選擇上， 其 提出通過(guò)比較壓力及流量誤差大小來(lái)選擇控制模式，但因泵的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜， PID 控制器難以實(shí)現(xiàn)較好的控制性能。當(dāng)泵工作在壓力控制模式下時(shí)，流量變化容易導(dǎo)致壓力振動(dòng)， PD 控制器無(wú)法消除流量變化造成的誤差。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題， 又 提出了外閉環(huán)采用 PID 控制的雙閉環(huán)控制方法，并建立了可根據(jù)工作模式自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)的控制器。通過(guò)仿真及試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，新提出的控制方法與 PD 雙閉環(huán)控制法在快速性、穩(wěn)定性上相近，并可有效消除流量變化帶來(lái)的誤差。 以上研 究方面可以看出在國(guó)外研究的現(xiàn)狀已經(jīng)優(yōu)越與國(guó)內(nèi)的電液比例變量泵的發(fā)展。所以在國(guó)內(nèi)電液比例變量泵的制造和研究基本在于仿造國(guó)外的現(xiàn)有產(chǎn)品。以便可以進(jìn)一步創(chuàng)新和發(fā)展。我們正是站在巨人的肩膀上謀求發(fā)展。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 對(duì)于電液比例控制技術(shù)，國(guó)內(nèi)不僅己開(kāi)展研究而且己經(jīng)達(dá)到廣泛的實(shí)際應(yīng)用，浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 10 但目前國(guó)內(nèi)的制造和技術(shù)還落后于國(guó)際水平。我國(guó)電液比例技術(shù)到 20 世紀(jì) 70 年代中期開(kāi)始發(fā)展，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用、尤其在工程機(jī)械上的開(kāi)發(fā)應(yīng)用才剛起步?？偟膩?lái)看，我闞電液伺服比例技術(shù)與國(guó)際水平相比有較大差距，主要表現(xiàn)在：缺乏主導(dǎo)系列產(chǎn)品，現(xiàn)有 產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格雜亂，品種規(guī)格不全，各類(lèi)比例泵、比例閥等，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的品種少，并缺乏足夠的工業(yè)性試驗(yàn)研究；在控制技術(shù)方面，自動(dòng)化程度不高，性能水平較低，品質(zhì)不穩(wěn)定，可靠性較差等，都有礙于該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大應(yīng)用，急待盡快提高。 2． 研究 方向 在液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，電液伺服控制和電液比例控制是相繼出現(xiàn)的兩大重要分支。 （ 1） 電液伺服控制 的研究： 電液伺服技術(shù)首先用于航空，進(jìn)而用于一些重要的工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)控制，現(xiàn)已成熟。但電液伺服閥對(duì)介質(zhì)清潔度的要求十分苛刻，制造成本高而且價(jià)格昂貴，系統(tǒng)的能耗大。 （ 2） 電液比例控制 的研究： 自 60 年代末期開(kāi)發(fā)了以傳統(tǒng)型液壓閥為基礎(chǔ)的各類(lèi)電液比例控制閥、可靠的電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器及專(zhuān)用的控制放大器。利用這些元件，首先是構(gòu)成一些開(kāi)環(huán)控制的電液比例控制系統(tǒng)，其次采用相應(yīng)的檢測(cè)元件構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 由于液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備使用要求的不斷提高，變量泵采用了很多新技術(shù)和新工藝，其出口壓力和流量也相繼提高，因此要求變量泵測(cè)控系統(tǒng)在精確、兼容性以及穩(wěn)定性方面進(jìn)一步提高 。 電液比例變量泵以其較好的動(dòng)態(tài)特性和較高的穩(wěn)態(tài)精度以及較低的成本已逐步發(fā)展成新一代變量泵并得到了不斷擴(kuò)大的應(yīng)用。 3．進(jìn)展情 況 （ 1） 電液伺服控制的研究進(jìn)展： 國(guó)內(nèi)電液伺服試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展按照產(chǎn)品發(fā)展時(shí)期的特點(diǎn)大致劃分成兩個(gè)階段：即自主發(fā)展階段和與國(guó)外合作發(fā)展階段。 自主發(fā)展階段：二十世紀(jì) 70 年代末期到二十世紀(jì) 90 年代初期，國(guó)內(nèi)的電液伺服試驗(yàn)機(jī)都是以自主開(kāi)發(fā)為主。這個(gè)時(shí)期研制生產(chǎn)的電液伺服試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)特浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 11 點(diǎn)是： ，隨著數(shù)字電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始從