【正文】 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 全套設(shè)計(jì) CAD 或三維圖，聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 畢業(yè)論文題目 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 賈遴琳 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)械 81001 班 指 導(dǎo) 教 師 曾勵(lì) 完 成 日 期 2021 年 5 月 29 號(hào) 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 中文摘要 本文對(duì)電液比例閥位置控制系統(tǒng)的工作原理及各組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算及附了馬達(dá)的零件圖 和組裝圖，以及建立了非對(duì)稱閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并計(jì)算出了此系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。而且，利用 Matlab 軟件，創(chuàng)立了系統(tǒng)仿真模型，生成了位移輸出的Bode 圖、階躍響應(yīng)曲線和正弦響應(yīng)曲線。另外用 Matlab 對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，提出了系統(tǒng)校正問題，并采用了比例 — 積分（ PI）控制，使非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)電液比例閥位置控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，達(dá)到了預(yù)期的研究目的。 關(guān)鍵詞 ： 非對(duì)稱缸、非對(duì)稱閥、數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)、 Matlab 仿真、 PI 校正 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 Abstract The work principle and every ponent of electrohydraulic proportional valuecontrol system are analyzed in detail in the the ball screw swinging piston hydraulic motor has carried on the design and calculation,attached the detail part and assembly drawing (twodimensional diagram and threedimensional diagram )of the the same time the paper creates the mathematical model of asymmetric valve controlled asymmetric cylinder position control system and calculated the openloop transfer function of the the paper set up the simulation model of the system in the advantage of the Matlab software and generates the Bode diagram、 step response curve diagram and sine response curve of the displacement the basis of the simulation analysis with Matlab of the system characteristics,PI control strategy is brought forward as to the stability of the system,it brings the better dynamic and static characteristics to the Asymmetric piston swing hydraulic motor Electrohydraulic proportional valve position control system to attain the expected objective. Keywords： Asymmetric hydraulic cylinder、 Asymmetric servo valve、 mathematic(al) model、 transfer function、 Matlab simulation、 Proportional integral（ PI） correction 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 目錄 中文摘要 .....................................................1 Abstract.....................................................2 第 1 章緒論 ...................................................5 課題研究的目的及意義 .....................................6 論文主要工作 ............................................6 第 2 章 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作機(jī)理 ..................8 概述 ...................................................8 ........................8 ...................8 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓特點(diǎn) ...........................9 活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)主要技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系 ................10 第 3 章 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................13 ..................................................13 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的主要參數(shù)計(jì)算 ...................13 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 ...............................13 .........................15 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的強(qiáng)度計(jì)算 .......................19 .....................................19 螺旋傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 ...............................21 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 .........................23 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的主要零件結(jié)構(gòu) ...................25 第 4 章 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)電液比例系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............41 非對(duì)稱缸用非對(duì)稱閥來控制 .................................41 非對(duì)稱閥的靜態(tài)特性分析及數(shù)學(xué)模型的建立 .....................41 ..........................................41 活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)正向運(yùn)動(dòng) ..........................42 活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)反向運(yùn)動(dòng) ..........................47 比例放大器傳遞函數(shù) ......................................51 高性能電液比例閥傳遞函數(shù) .................................51 位移傳感器傳遞函數(shù) ......................................52 系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖 ......................................52 系統(tǒng)傳遞函數(shù)及函數(shù)各參數(shù)的確定 ............................52 系統(tǒng)特性（系統(tǒng)校正前 Bode 圖、 階躍響應(yīng)） .......................56 對(duì)數(shù)頻率特性圖（伯德圖或 Bode 圖） ......................56 系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) .................................58 第 5章 用 PI調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能校正和仿真分析 ................59 控制系統(tǒng)校正的概述和 PI 校正概述 ............................59 控制系統(tǒng)校正的概述 ................................59 校正的概述 ......................................59 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 PI 仿真數(shù)學(xué)模型的建立 ....................................60 確定開環(huán)增益 ......................................60 計(jì)算未校正系統(tǒng)的相位裕量和幅值裕量 ...................60 確定校正后系統(tǒng)的截止頻率 ............................61 確定校正裝置的參數(shù) .................................61 .........................61 參考文獻(xiàn) ....................................................66 致謝 ........................................................67 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 第 1 章 緒 論 課題研究的目的及意義 擺動(dòng)液壓馬達(dá)是一種輸出軸作擺動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。它的優(yōu)點(diǎn)是能使負(fù)載直接獲得往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，無需任何變速機(jī)構(gòu)。因此，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如艦雷達(dá)天線穩(wěn)定平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)、聲納基體的擺動(dòng)、魚雷發(fā)射架的開啟、液壓機(jī)械手、裝載機(jī)上鏟斗的回轉(zhuǎn)、機(jī)床上回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)等等，以及礦山和石油機(jī)械上都得到廣泛應(yīng)用。論文涉及的活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)，主要應(yīng)用于針對(duì)飛行器姿態(tài)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)、航空飛行器的升降翼、前、后襟翼或尾翼，輪船或艦艇方向舵驅(qū)動(dòng)。即要求馬達(dá)具有良好的超低速、高頻響、寬調(diào)速、高精度、大扭矩的性 能。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及近幾年來我國對(duì)航空、航天工業(yè)的大力投入并隨之而來的現(xiàn)代軍事技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在航空、航天及相關(guān)科技領(lǐng)域都取得了巨大的進(jìn)步，對(duì)探索工具及飛行器的精確度、可控性提出了愈加嚴(yán)格的要求。 電 液比例控制是介于電液開關(guān)控制系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)之間的一種控制系統(tǒng)，兼有二者之所長。 電液比例壓力控制系統(tǒng)是按輸入電流信號(hào)的大小成比例地控制輸出壓力的系統(tǒng) 。其特點(diǎn)是 ①能夠按比例的控制壓力和流量從而對(duì)執(zhí)行元件能夠?qū)崿F(xiàn)力、速度和位移的連續(xù)控制，還能按輸入電信號(hào)的極性改變液流方向。 ②能夠 避免力、速度和方向變換時(shí)的沖擊現(xiàn)象。 ③可以降低能耗，有顯著的節(jié)能效果。 ④易于與微電子結(jié)合，特別是數(shù)字式比例元件與計(jì)算機(jī) (PC)系統(tǒng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)遙控、自控和自適應(yīng)控制。 論文主要工作 本論文主要研究新型活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作機(jī)理，對(duì)其進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步研究電液比例控制驅(qū)動(dòng)特性。主要內(nèi)容有： （ 1）對(duì)活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)進(jìn)行了機(jī)理研究，推導(dǎo)了馬達(dá)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 傳遞關(guān)系，并分析了活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的傳遞效率。 （ 2）對(duì)活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算 ，對(duì)主要零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。 （ 3）設(shè)計(jì)了以活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電液比例控制系統(tǒng)，計(jì)算并選擇了電液比例系統(tǒng)的主要元件。 （ 4）繪制馬達(dá)的裝配結(jié)構(gòu)圖和零件圖 賈遴琳 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 第 2 章 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作機(jī)理 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)為擺動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵基本部件，需要滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代高性能飛行器機(jī)載作