【正文】 TLAB 軟件中， Simulink 下有一個專門針對液壓的仿真分析模塊，名為simHydraulics。活塞桿的參數(shù)： 面積： 222 mdA ???? ?? 活塞桿的長度近似看成是液壓缸的行程，即： l=； 彈性模量： E=210GPa 所以，得活塞桿的彈性系數(shù)： mNl EdlAEK / 721 ????? ? 液壓油 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 16 查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》知，選用 LHM液壓油，以精煉礦油為基 礎(chǔ)油，并加以多種添加劑，具有良好的抗磨性、潤滑性、防銹抗氧化性，適用于低、中、高壓液壓系統(tǒng)。對于一個簡單的振動系統(tǒng)包括一個儲存動能的元件、一個儲存勢能的元件和一個阻尼器。 用 MATLAB 進(jìn)行仿真的具體步驟如下：首先，先用 Simulink 中的液壓模塊畫好整個液壓系統(tǒng)圖，同時將系統(tǒng)圖中的液壓各部件的參數(shù)修改過來；其次，針對本課題的研究目的，我們可以利用最差的情況進(jìn)行分析，即當(dāng)兩缸在精度范圍內(nèi)相差最遠(yuǎn)的時候，看液壓缸能否在規(guī)定的時間內(nèi)恢復(fù)到與液壓缸同步；最后，求出相關(guān)液壓元件的書序模型的傳遞函數(shù)，并畫出數(shù)學(xué)模型圖，對其進(jìn)行仿真。 7 方案在 MATLAB 中的仿真 MATLAB中仿真的概述 在前面幾個部分的分析，已經(jīng)確定了液壓系統(tǒng)的方案和各個液壓元件的型號與參數(shù)。31441 22量為：料可得其泄漏區(qū)的泄漏同時查閱相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資；流量系數(shù) ???? mmdA M A X ? 減壓閥的型號與參數(shù)的確定 減壓閥主要是減小液壓系統(tǒng)中回路上的壓力，并使其保持不變。10 mmdAmmd ??? ?； 其相對應(yīng)的流量系數(shù)： .7 8 2 0/??最大流量實際流量 換向閥的電磁鐵參數(shù)如下表 5 所示： 電源 線圈型號 頻率 Hz 電壓 V 額定 使用范圍 直流 DC D12 12 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 14 表 5 電磁調(diào)速閥的型號與參數(shù)的確定 調(diào)速閥是為了克服節(jié)流閥因前后壓差變化影響流量穩(wěn)定的缺陷發(fā)展的一種流量閥。 電磁換向閥的型號與參數(shù)的確定 換向閥是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，通過變換換向閥的位置來實現(xiàn)油路的通、斷或改變液 流的方向，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的啟動、停止或運動方向的變換。 6 其他閥類元件的選擇 閥類元件的選擇概述 閥類元件的功用主 要是通過控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油液的流向、壓力和流量，使執(zhí)行元件及其驅(qū)動的工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運動方向、推力及運動速度等。 經(jīng)過以上敘述與分析，結(jié)合上面所求的液壓缸的 壓強(qiáng) P=（屬于中高壓），暫確定選用葉片泵或是柱塞泵。經(jīng)過查閱相關(guān)書籍，可知液壓泵詳細(xì)的選擇原則： （ 1） 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力 來選擇泵的壓力。液壓泵都是容積式的，即依靠泵內(nèi)密封容積的變化來實現(xiàn)吸油和壓油。 其次，液壓缸所承受的壓強(qiáng)： M P aSFP 3 ???????； 無桿腔的流量： m i n/??????? ?。180211111????????? 上面求解的液壓缸的各項參數(shù)皆符合本課題預(yù)先設(shè)計的要求。 液壓缸最長行程： 23 116 ???????? SLmm； 其他部分相關(guān)參數(shù)如下表 1： 最大工作壓強(qiáng) P/MPa 25（礦物油） 液壓缸全長公差 /mm 靜態(tài)試驗壓力 Ps/MPa (礦物油 ) 裝配長度 =固定長度 +行程 允許偏差 適用介質(zhì) 礦物油、其他介質(zhì) 0500 ? 工作溫度 /176。 液壓缸各參數(shù)的確定 經(jīng)過迭代計算和 excel 優(yōu)化，其詳細(xì)步驟 見附錄 1，最終確定液壓缸的型號： C25ZBN2SSI 200/125 530GⅢ 。所以在研究時，只要液壓缸在舉升初始時滿足要求，那么也能滿足舉升過程中的要求。 當(dāng)然上述的計算過程都是由 EXCEL 里完成的。首先，利用余弦定理，在 OAB?中： A O BC O SOBOAOBOAAB ?????? 2222 經(jīng)換算得 212222 )( ABOAA O BCO SOAA O BCO SOAOB ???????? (1) 因為 A 點是沿下底邊移動的，現(xiàn)在假設(shè) A點由 M點移動到下底邊的最遠(yuǎn)點，每一點就會相對應(yīng)一個 |OA|，現(xiàn)在可以每隔 50mm 取一個值， M 點是 A的起點，每一個 A點又對應(yīng)著一個 AOB? ,當(dāng)然 |AB|是已知的，這樣就可以算出相對應(yīng)的?OB 和 ?OB 。 幾何模型的建立和數(shù)學(xué)推導(dǎo) 如右圖 6所示， O點是貨車車廂后端與車架縱梁的鉸接點， A點是液壓缸與車架的鉸接點， B點是液壓缸活塞端部與車廂底部的鉸接點， B1點是 A 鉸接點對應(yīng)的在垂直方向上的與車廂底部的交點， B2點是車廂舉升到最大位置處（最大舉升角為 50176。若是實際受力大于該型液壓缸規(guī)定的受力，那么就表明不符合要求，根據(jù)它們之間的差值繼續(xù)選擇適當(dāng)?shù)囊簤焊仔吞栔貜?fù)上述步驟的計算；若是實際受力小雨液 壓缸規(guī)定的受力， 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 8 那就表明所選用的液壓缸符合要求，可以選用。 4 液壓缸的選擇 液壓缸選擇概述 在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，液壓缸的設(shè)計是整個設(shè)計過程的起點，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。65176。 其它參數(shù)設(shè)定 首先，我們應(yīng)選擇一個現(xiàn)有車型作 為一個參考。 這里所謂的總體參數(shù)，主要是指本課題所要求達(dá)到的技術(shù)要求和一些在進(jìn)行液壓系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計之前所應(yīng)確定的參數(shù) 。雖然每個方案都有自身的優(yōu)點，但是我們的目的是為了解決同步問 題。對于方案的可行性，我們就從能夠在規(guī)定的精度內(nèi)順利 完成規(guī)定動作的能力著手。單缸控制回路如右圖 4所示；三缸系統(tǒng)控制回路右圖 5所示； 圖 4 對于以上方案我們主要從以下幾個方面進(jìn)行對比分析： 方案的復(fù)雜性 方案一和方案二都是采用多油多缸的方式，從整體上面看方 案比較繁瑣，太過于重復(fù)性。在各個液壓回路上都裝有電磁比例調(diào)速閥，用以控制輸入各個缸的流量。最后在液壓回路上裝上有減壓閥的減壓回路，來保證液壓回路的安全運轉(zhuǎn)?？刂苹芈啡? 右圖 2 所示； 多油泵有反饋式多缸液壓同步系統(tǒng) 該液壓系統(tǒng)采用的是由一個油泵為三個液壓缸輸油的方式。 多油泵有反饋式多缸液壓同步系統(tǒng) 圖 1 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 4 該液壓系統(tǒng)依舊是每個定量泵控制一個液壓缸。然后每個液壓回路上裝上一個簡易的的調(diào)速閥，用來調(diào)節(jié)回路中的流量，從而控制液壓缸移動的速度。對于一個問題的解決，一般可以有幾種方案，我們所要做的就是找出最優(yōu)化的方案。液氣密全行業(yè)進(jìn)出口逆差為 22 億美元。如四川長江液壓件有限公司在北京華德液壓有限公司的積極協(xié)助下，順利完成 了北京奧運會主火炬臺和希望之塔的液壓系統(tǒng)配套任務(wù)。 2021 年，中國液壓市場銷售額約占全球液壓市場銷售總額的 14％，居美國和德國之后位列全球第三。作為世界上裝備制造業(yè)最發(fā)達(dá)的美、德、日等經(jīng)濟(jì)體，都有著液壓強(qiáng)國的深刻背景。它將電子控制和液壓傳動有機(jī)地結(jié)合起來，開辟了液壓傳動應(yīng)用的新領(lǐng)域，液壓技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍日益廣泛。 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 2 社會需求永遠(yuǎn)是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 本課題研究的目的 通過運用計算機(jī)仿真技術(shù)（ MATLAB 軟件），針對某公司生產(chǎn)的中大型工程自卸車的 車廂自動翻斗卸貨系統(tǒng) 在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時存在的多缸不同步現(xiàn)象 （有時造成車廂變形，嚴(yán)重的會造成車廂體斷裂），完成多缸同步液壓電液系統(tǒng)的方案研究，用以指導(dǎo)存在多缸不同步現(xiàn)象的自卸車 的生產(chǎn)實踐，達(dá)到提高多缸同步的精度、獲得更加優(yōu)化的液壓同步控制系統(tǒng)的目標(biāo)。經(jīng)仿真得到的結(jié)果能夠滿足規(guī)定的要求（翻轉(zhuǎn)速度 3m/min 以上，同步精度 %以上）。 保密□ ，在 ____年解密后適用本授權(quán)書。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任 何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人授權(quán)學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影 印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。為了解決 多缸在規(guī)定誤差內(nèi)同步運動這一關(guān)鍵問題，以三缸的同步運動作為研究案例，經(jīng)過研究與計算，先確定符合要求的液壓控制回路，然后再運用 Matlab 軟件對液壓回路進(jìn)行建模與仿真分析，驗證其可行性。據(jù)某公司反映，當(dāng)自卸汽車的液壓系統(tǒng)存在嚴(yán)重的同步問題時，輕者會因受力不均衡出現(xiàn)明顯的車廂變形，重者會出現(xiàn)車廂斷裂的嚴(yán)重事故，因此實現(xiàn)多缸在規(guī)定的精度下的同步控制是本課題研究的目的?？紤]到經(jīng)濟(jì)條件和現(xiàn)實條件，通過對整個設(shè)計過程運用計算機(jī)仿真的方式，不但能夠縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本，提高加工精度，延長刀具壽命，建立或完善貼近實際生產(chǎn)的虛擬模型系統(tǒng)，從而更大程度上提高仿真水平，獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。 （ 1）課題的國外研究概況 第二次世界大戰(zhàn)后，隨著工業(yè)化水平的迅速提高以及電液伺服閥的出現(xiàn)，液壓伺服系統(tǒng)得到了新的發(fā)展。 由于液壓技術(shù)在裝備制造業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用以及其自身豐富的技術(shù)內(nèi)涵，使得液壓技術(shù)已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。 1）經(jīng)濟(jì)總量快速增長 . 2021 年～ 2021 年，中國液壓產(chǎn)業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值年均增速都在 25％以上，成為全球液壓產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度最快的國家。 3）技術(shù)能力有所提高 結(jié)合國家重大工程項目建設(shè)，行業(yè)扎實推進(jìn)自主化工程，為航空航天、船舶、大型水利工程、大型冶金設(shè)備、核電工程、奧運會工程等配套的液壓元件及系統(tǒng)取得了有效突破。以整個液氣密行業(yè)為統(tǒng)計口徑， 2021 年，進(jìn)口額比上年增長了 50％。 2 液壓系統(tǒng)方案的選擇與確定 概述 液壓傳動是機(jī)械傳動的一種，但是現(xiàn)在的液壓技術(shù)越來越成熟，于是可以認(rèn)為液壓已經(jīng)是區(qū)別于機(jī)械和電氣的另一種傳動了，就是人們通常說的機(jī)電液。因為每個定量泵單位時間內(nèi)泵出的流量相同，這樣就可以保證各液壓缸內(nèi)流量的相同，達(dá)到同步的效果?？刂苹芈啡缬覉D 1 所示 。 圖 2 每個液壓回路都保持閉環(huán)狀態(tài)。油路中的換向閥是控制整個液壓系統(tǒng)方向的。定量泵可以控制整個液壓系統(tǒng)總的供油量，然后在各個液壓缸回路上裝一流量傳感器或是在各個 液壓缸活塞的頂端裝一位移傳感器，用來檢測各個液壓缸的流量或是其單位時間內(nèi)的位移量。整個油路系統(tǒng)是保持閉環(huán)狀態(tài)，達(dá)到有反饋式調(diào)節(jié)的目的。只有方案是可 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文 6 行的，我們考慮前面兩方面的因素才有意義。 結(jié)合上面對各個方案的分析，我們可以看出：方案四是最合理的。 3 總體參數(shù)的選擇與確定 在進(jìn)行設(shè)計時，總體參數(shù)是我們進(jìn)行設(shè)計的方向標(biāo)，是我們進(jìn)行后續(xù)研究設(shè)計的基石，是我們進(jìn)行參數(shù)驗證的標(biāo)準(zhǔn)。 鑒于以上參數(shù)要求，借助于相關(guān)書籍，我又確定一些與詳細(xì)設(shè)計相關(guān)的參數(shù)。（一般自 卸貨車車廂的舉升角在 45176。 為了保證整個設(shè)計過程的順利進(jìn)行，必須先進(jìn)行必要的設(shè)計步驟安排，具體內(nèi)容如下： （ 1） 確定液壓缸的類型，為了考慮問題的簡便性，選擇雙級液壓缸，且使我們常見的單活塞雙作用液壓缸； （ 2） 完成液壓缸在車廂底部鉸接位置的優(yōu)化，因為不同的位置將決定液壓缸的受力情況，竟而決定了液壓缸的型號； （ 3） 根據(jù)選定的液壓缸無桿腔內(nèi)的壓強(qiáng)和流量，確定液壓泵的 類型和參數(shù)； （ 4） 根據(jù)選定的液壓缸無桿腔內(nèi)的壓強(qiáng)和流量，確定電磁方向控制閥、電磁比例調(diào)速閥的類型和參數(shù)； （ 5） 用 MATLAB 軟件設(shè)計整個液壓系統(tǒng)的控制模型，選擇合理的控制方式，并進(jìn)行模型相關(guān)參數(shù)的修改； （ 6） 將控制模型轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，求出相應(yīng)的傳遞函數(shù)； （ 7） 在 MATLAB 環(huán)境下，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，看是否與所要求的相符合。具體步驟如下： （ 1） 根據(jù)所要頂起重物的質(zhì)量，先按估算選一個適當(dāng)?shù)囊簤焊仔吞栠M(jìn)行后續(xù)計算； （ 2） 利用相關(guān)的液壓缸鉸接位置點優(yōu)化算法，確定液壓缸