汽车起重机变幅系统机液耦合动力学建模与仿真

摘要

工程机械普遍存在多能域耦合效应,对其进行动力学研究时常用的建模方式局限于各能域子系统动力学建模及求解.这一过程相当繁杂,且不能考虑整个系统的耦合效应.因此,研究以统一方式建立多能域并存的耦合动力学模型的方法具有实际意义.该文以汽车起重机为个例,研究多能域并存的统一建模方法.汽车起重机变幅系统由液压控制和机械吊臂两部分组成.从能量转换角度来看,该系统是机械、液压两种能量耦合的复杂传动系统.该文用键合图法建立了变幅液压回路不同工况的动态模型;用序单开链法建立了变幅机构运动学模型;用键合图法建立了变幅系统机液耦合的动力学模型;用MATLAB编制了相关仿真程序,通过仿真试验对比分析了变幅系统考虑变幅机构动态响应与否的时域性能指标,定性分析了变幅液压回路参数、变幅机构参数对各自模型的影响.研究得到以下结论:①考虑变幅机构动态响应时,系统初始阶段响应时间、动态过程持续时间比不考虑变幅机构动态响应的时间长,平稳性降低,动态特性变差;②该文分析方法及程序可对汽车起重机变幅系统的工程设计提供理论依据,同时,对工程机械普遍存在的机液耦合系统的动态特性研究有一定的指导意义.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1液压系统建模与仿真

1.2汽车起重机动态分析

1.3本文研究的主要内容

第二章功率键合图的理论基础

2.1功率键合图理论概述

2.1.1键合图语言常用术语

2.1.2基本键合图元

2.1.3键合图的增广

2.1.4用键合图建立状态方程的方法

2.2键合图在能量耦合系统建模中的应用实例

第三章液压系统的键合图模型

3.1液压系统基本物理效应的键合图分析

3.1.1液阻效应

3.1.2液容效应

3.1.3液感效应

3.2典型液压元件键合图模型

3.2.1液压油泵

3.2.2溢流阀

3.2.3控制阀

3.2.4单向阀

3.2.5平衡阀

3.2.6液压油缸

3.2.7液压马达

3.2.8液压管道

3.2.9滤油器

3.2.10蓄能器

3.3液压系统键合图模型的建立方法和步骤

第四章汽车起重机变幅系统机液耦合动力学分析

4.1概述

4.2变幅液压回路建模

4.2.1上升工况液压回路建模

4.2.2下降工况液压回路建模

4.3变幅机构动力学建模

4.3.1变幅机构运动学分析

4.3.2变幅机构动力学建模

4.4变幅系统机液耦合动力学建模

4.4.1上升工况机液耦合动力学建模

4.4.2下降工况机液耦合动力学建模

4.5仿真分析

4.5.1上升工况机液耦合系统仿真分析

4.5.2下降工况机液耦合系统仿真分析

第五章全文总结

致谢

参考文献

附录