高空作業(yè)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真 論文

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1、大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目 錄 目 錄 1 第1章 緒 論 3 1.1 課題背景 3 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 1.3 AMESim 3 1.3.1 AMESim簡(jiǎn)介 3 1.3.2 AMESim操作簡(jiǎn)要： 4 第2章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 9 2.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算 11 2.1.1四個(gè)支腿液壓缸的計(jì)算 11 2.1.2梯架支承缸 12 2.1.3 工作壓力的復(fù)算……………………………………………………………………………………13 2.2液壓缸的選擇 12 2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 13 2.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序 14 2.5選擇液壓元、輔件

2、15 2.5.1執(zhí)行器工作壓力列表 15 2.5.2單個(gè)液壓執(zhí)行器實(shí)際所需流量 15 2.5.3液壓泵的選擇 16 2.5.4液壓閥的選擇 16 2.5.5液壓油 18 2.5.6油管 18 2.5.7油箱容積 18 2.5.8過濾器 18 第3章 液壓系統(tǒng)的仿真 19 3.1支腿回路的仿真及結(jié)果。 19 3.1.1支腿回路圖 19 3.1.2各元件設(shè)置 19 3.1.3運(yùn)行結(jié)果及其分析 27 3.1.4其他工況分析 38 3.2梯架回路 47 3.2.1梯架回路圖 47 3.2.2回路各元件設(shè)置 48 3.2.3運(yùn)行結(jié)果 52 致謝 80 參考文獻(xiàn) 8

3、1  第1章 緒 論 1.1 課題背景 現(xiàn)有的升降臺(tái)系統(tǒng)，應(yīng)用最多的就是以汽車作為載體的升降臺(tái)，在汽車上安裝梯架，梯架可以繞著固定的軸在液壓缸的作用下抬升，現(xiàn)有的升降臺(tái)是以汽車馬達(dá)作為動(dòng)力，定量泵提供液壓油，其梯架和汽車支腿的運(yùn)動(dòng)是勻速的運(yùn)動(dòng)，到達(dá)一定高度后停止運(yùn)動(dòng)，下降的期間也是勻速運(yùn)動(dòng)，雖然運(yùn)動(dòng)的速度平穩(wěn)，但是在液壓系統(tǒng)的速度是恒定的，不能實(shí)現(xiàn)加速和減速，因而靈活性降低，效率也會(huì)受到影響，同時(shí)，在啟動(dòng)和換向的時(shí)候會(huì)帶來(lái)剛性沖擊，對(duì)液壓元件的壽命也會(huì)產(chǎn)生影響，并且安全系數(shù)降低，鑒于此，我們?cè)诂F(xiàn)有的液壓系統(tǒng)中，增加一個(gè)調(diào)節(jié)速度的元件調(diào)速閥，這樣就可以實(shí)現(xiàn)梯架在升起和降落時(shí)的速度

4、調(diào)節(jié)，在梯架運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)速度的變化，同時(shí)在換向和啟動(dòng)時(shí)的剛性沖擊也就變?yōu)槿嵝詻_擊，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的靈活性、效率和使用壽命都將是一次巨大的改進(jìn)。 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題為高空作業(yè)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真。液壓系統(tǒng)為各個(gè)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。它分為動(dòng)力裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、執(zhí)行元件、輔助裝置、工作介質(zhì)五部分。液壓系統(tǒng)具有傳送能量大、布局容易、結(jié)構(gòu)緊湊、換向方便、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)均勻、容易完成復(fù)雜動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。 經(jīng)過老師的指導(dǎo)及成員間的討論，本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于在梯架的進(jìn)口管路中，加入調(diào)速閥，從而梯架液壓缸在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，視情況而加速或者減速，同時(shí)減小剛性沖擊，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)

5、的更加平穩(wěn)。確定在車架下部設(shè)四個(gè)支承液壓缸以保證平穩(wěn)運(yùn)行；在梯架上安裝兩個(gè)液壓缸以實(shí)現(xiàn)梯架的上升。另外，為了防止梯架在空中靜止時(shí)因自重而緩慢降落，于是要設(shè)定平衡回路。 1.3 AMESim 1.3.1 AMESim簡(jiǎn)介 AMESim 為多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真解決方案（英文縮寫：Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems），引領(lǐng)著世界協(xié)同仿真之路。AMESim提供了一個(gè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的完整平臺(tái)，使得用戶可以在一個(gè)平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)的模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入的分析。用戶可以在

6、AMESim平臺(tái)上研究任何元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。例如在燃油噴射、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)、機(jī)電系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用。面向工程應(yīng)用的定位使得AMESim成為在汽車、液壓和航天航空工業(yè)研發(fā)部門的理想選擇。工程設(shè)計(jì)師完全可以應(yīng)用集成的一整套AMESim應(yīng)用庫(kù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)， 所有的這些來(lái)自不同物理領(lǐng)域的模型都是經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。AMESim使得工程師迅速達(dá)到建模仿真的最終目標(biāo)：分析和優(yōu)化工程師的設(shè)計(jì)，從而幫助用戶降低開發(fā)的成本和縮短開發(fā)的周期。工程師在一個(gè)基于工程應(yīng)用的AMESim友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。AMESim的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫(kù)

7、中選擇需要的模塊來(lái)構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型。建模仿真過程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析。簡(jiǎn)便易用的操作使得用戶可以迅速有效地進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。 AMESim專門為液壓系統(tǒng)建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)仿真模型庫(kù)，如圖1所示（部分元件）： 圖1標(biāo)準(zhǔn)液壓元件庫(kù) 鑒于液壓系統(tǒng)的元件多式多樣，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)無(wú)法滿足所有的建模要求，AMESim提供了一個(gè)基本元件庫(kù)設(shè)計(jì)HCD(Hydraulic Component Design)，利用HCD，用戶可以建立標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中沒有的液壓模型，當(dāng)然也可以建立標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供有的模型。如圖2所示（部分元件）： 圖2 H

8、CD元件庫(kù) 1.3.2 AMESim操作簡(jiǎn)要： 一：左邊欄 進(jìn)入界面后單擊 “File”可新建或打開一個(gè)AMESim的文件。如下圖 打開一個(gè)文件后界面如圖 1：在左邊欄上部有四個(gè)帶有顏色的標(biāo)簽，當(dāng)前第一個(gè)標(biāo)簽處于按下的狀態(tài)，表示軟件處于建模狀態(tài)，這時(shí)可以編輯回路。 2：第二個(gè)標(biāo)簽是在建好模以后，系統(tǒng)會(huì)在自己的模型庫(kù)內(nèi)選擇以便與已建好的模型相匹配。注意必須在已經(jīng)確定第一步已經(jīng)完成的情下點(diǎn)按第二個(gè)標(biāo)簽，如果第一步的模型沒有建好，比如還有原件沒有連接正確，模型有開路等情況下都按不下第二個(gè)標(biāo)簽，系統(tǒng)會(huì)提示有錯(cuò)誤。如果是新建的模型或?qū)Υ蜷_的原文件有改動(dòng)，按下第二個(gè)標(biāo)簽后，

9、模型內(nèi)還沒有匹配的元件會(huì)反色顯示出來(lái)，這時(shí)一般按下第五個(gè)標(biāo)簽即可，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)匹配最近的模型 3：第二部完成后再點(diǎn)第三個(gè)標(biāo)簽，此時(shí)雙擊模型中的任一原件，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，在對(duì)話框中可以對(duì)各元件的參數(shù)進(jìn)行編輯修改 4：第三部完成后就可以點(diǎn)第四個(gè)標(biāo)簽了。此時(shí)左邊欄的最下面三個(gè)標(biāo)簽也帶有顏色了，表示可以點(diǎn)擊運(yùn)行了。如下圖（向左旋轉(zhuǎn)90度） 從下邊（右邊）數(shù)第三個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)開后可以設(shè)置整個(gè)模型運(yùn)行的時(shí)間以及采樣間隔，如下圖 設(shè)置好點(diǎn)OK即可，此時(shí)點(diǎn)擊下邊數(shù)第二個(gè)就可以運(yùn)行了。 如果在運(yùn)行過程中要中止運(yùn)行，點(diǎn)下邊第一個(gè)按鈕即可停止運(yùn)行。 運(yùn)行時(shí)會(huì)彈出一個(gè)框，如圖 如果模型沒有錯(cuò)誤運(yùn)行

10、完畢后關(guān)閉即可。若有錯(cuò)誤，在剛才的框中Warnings欄中會(huì)顯示錯(cuò)誤原因，從而改正錯(cuò)誤。 二：右邊欄 右邊欄只有在建模時(shí)才會(huì)顯示，它包括了各種各樣的模型，分別放在不同的分類中，我們要用到的主要是液壓標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)Hydraulic以及信號(hào)庫(kù)Signal。如圖： 三：仿真結(jié)果 運(yùn)行完畢后點(diǎn)擊任一個(gè)元件，會(huì)彈出對(duì)話框，如圖 選中框里面的一個(gè)選項(xiàng)如上圖所顯示的是端口一的位移，然后點(diǎn)Plot即可得到端口一的位移曲線，如圖 這就是質(zhì)量塊的位移曲線。同樣也可以把多個(gè)參數(shù)的曲線在同一個(gè)圖中表示出來(lái)。  第2章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 2.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算

11、 2.1.1四個(gè)支腿液壓缸的計(jì)算 設(shè)車體總重為10t，則G=100KN 根據(jù)載荷選擇工作壓力為P=6 MPa，確定往返速比=1.33 于是d=0.5D 假定液壓缸機(jī)械效率為=0.95 為防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)前沖，液壓缸需保持一定回油背壓，暫定背壓P=0.5 MPa 于是液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ===45.8 內(nèi)徑D==0.08m=80mm 按GB/T 2348-1993 選用標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm 活塞桿直徑d=0.65D=52mm（標(biāo)準(zhǔn)值） 故液壓缸實(shí)際面積=50.5 =（-）=（-）=29 假定液壓缸工作時(shí)速度為=15 mm/s 即0.015m/s 則流量==5

12、0.50.015=4.55L/min 收回時(shí)=1.33=0.01995m/s ==290.0151.33=3.47L/min 2.1.2梯架支承缸 梯架總重（有負(fù)載）估為2t。(無(wú)負(fù)載時(shí)為500Kg) 在開始時(shí)需要的力最大，設(shè)為F液壓缸與水平面夾角約為 則 2F0.5sin=50004cos F=57587N 如圖所示，L1=0.5m*sin*2=0.1736m L3= L2== 為仿真方便，特取液壓缸伸長(zhǎng)到10cm來(lái)計(jì)算。 工作壓力定為5MPa，往返速比=1.33，則d=0.65D，假

13、定液壓缸機(jī)械效率為 =0.95， 背壓P=1 MPa ==168.39 D===0.1465m=146.5mm 按GB/T 2348-1993 選用標(biāo)準(zhǔn)值D=150mm 活塞桿直徑d=0.65D=97.5mm，選用標(biāo)準(zhǔn)值d=100mm。 于是液壓缸實(shí)際面積==176.6 =（-）=（）=98.13 假定25s內(nèi)勻速升到最大高度，則運(yùn)動(dòng)的平均速度=， 即0.004m/s，最大速度為0.008m/s. 于是==176.60.008=8.48L/min 收回時(shí)=1.33=0.011m/s ==98.130.011/s=6.23L/min 2.1.3 工作壓

14、力的復(fù)算 復(fù)算執(zhí)行原件的工作壓力 無(wú)桿腔進(jìn)油階段P1= 2.2液壓缸的選擇 液壓缸 缸內(nèi)徑D mm 活塞桿直徑d mm 型號(hào) 數(shù)量 底部支腿液壓缸 80 52 HSGL-AE-EC 4 梯架液壓缸 150 100 HSGL-BE-EC 2 2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 注：A為四個(gè)支腿液壓缸。 B為兩個(gè)梯架的變幅液壓缸 &1是支腿的自鎖機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)液控單向閥組成，防止車體升起后下落。 &2采用了單向閥與減壓閥并聯(lián)，可以防止升降臺(tái)因自重而產(chǎn)生降落，可以起到自鎖作用及防止換向時(shí)因工作部件下行速度超過液壓泵供油所能達(dá)到的速度而使工作腔中出現(xiàn)真

15、空。 &3是兩個(gè)節(jié)流閥，其作用是防止升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)在兩個(gè)液壓缸內(nèi)產(chǎn)生液壓油的來(lái)回流動(dòng)，可以提高液壓缸運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 &4是調(diào)速閥，可以根據(jù)對(duì)其輸入信號(hào)的幅度來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)速閥的開口來(lái)控制流量，本處使用調(diào)速閥的作用是為了使液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)速度控制，以及啟動(dòng)和換向的時(shí)候減小剛性沖擊，通過節(jié)流閥的液壓油逐漸由最小流量擴(kuò)大到最大流量，以減小速度突變帶來(lái)的沖擊。 2.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序 本處約定給三位四通閥的信號(hào)為“-”時(shí)左位工作；信號(hào)為“+”時(shí)右位工作，0為恢復(fù)起始狀態(tài) 工況動(dòng)作 a b C d e f g h i 支腿伸出 - + 0 0 0 0

16、 支腿起升 + + + + + 0 0 0 0 保持動(dòng)作 0 0 0 0 + 0 0 0 0 梯架起升 0 0 0 0 + + + + + 梯架保持 0 0 0 0 + + + 0 0 梯架降落 0 0 0 0 + + + - 0 支腿收回 - - - - + 0 0 0 0 結(jié)束 0 0 0 0 0 0 0 0 0 注：i處信號(hào)控制的閥的開閉及開口大小由信號(hào)強(qiáng)弱控制，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度大于15時(shí)閥關(guān)閉；當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度小于15大于0時(shí)，閥開，開口通徑與信號(hào)強(qiáng)度成反

17、比，信號(hào)為0時(shí)開口最大。信號(hào)小于0時(shí)開口保持最大狀態(tài) 2.5選擇液壓元、輔件 2.5.1執(zhí)行器工作壓力列表 負(fù)載 KN 工作壓力 MPa 背壓力 MPa 支腿液壓缸 快進(jìn) —— —— —— 工進(jìn) 12.5 3.12 0.5 梯架液壓缸 72.0 4.63 1 2.5.2單個(gè)液壓執(zhí)行器實(shí)際所需流量 結(jié)構(gòu)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)速度 m/s 流量 L/min 支腿液壓缸 支起 =4.58 0.01 4.55 收回 =3.0 0.0133 3.47 梯架起落液壓缸 支起 =17.6 0.008 8.48 收回 =9

18、.8 0.011 6.23 2.5.3液壓泵的選擇 取泵至執(zhí)行器總壓力損失=0.5MPa 則液壓泵最大工作壓力= +=4.63+0.5=5.13MPa 液壓泵最大流量： 泄露系數(shù)K=1.2 因是雙液壓缸，則K=1.28.482=20.35L/min 為使液壓缸有一定壓力儲(chǔ)備，額定壓力p=（1+45%）=7.44左右為佳 于是選用CB-C8型外嚙合單級(jí)齒輪泵，額定壓力10MPa最高16MPa，排量10ml/r，額定轉(zhuǎn)速1800r/min，最高2400 r/min,容積效率90%。四平液壓件廠生產(chǎn)。 齒輪泵動(dòng)力由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供 2.5.4液壓閥的選擇 根據(jù)本系統(tǒng)工作壓力及

19、通過閥的流量，所選用的液壓閥的規(guī)格型號(hào)見表. 圖中序號(hào) 元件名稱 型號(hào)規(guī)格 壓力范圍MPa 流量L/min 生產(chǎn)廠家 1 液控單向閥 CPG-03-50-50 0.6-25 40 榆次油研液壓公司 C1G-03-50-50 0.6-25 40 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 SV10PB330 0.8-25 40 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 2、5、7 三位四通換向閥 4WE5J06/OFAG2424 0.2-25 40 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 SDSG-01-3C4-D24-C-N-50-L 0.2-16 40 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司

20、 3 直動(dòng)式溢流閥 DT-02-B-22 -40 330 榆次油研液壓公司 DBDS6P1010 -40 200 上海立新液壓件廠 S-BG-06-V-L40 0.4-25 200 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 4 二位二通閥 SV14-8-C/CM 0.5～31.5 40 威格士公司 5 三位四通閥 4WE5J06/OFAG2424 14 40 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 6 液控單向閥 SV10PB330 0.5～31.5 60 沈陽(yáng)液壓件制造有限公司 7 三位四通閥 4WE6J50/OFAG2424 0.5-40 40 榆次

21、油研液壓件公司 8 平衡閥 RBG-03-R-10 0.6～13.5 50 榆次油研液壓件公司 FD12PA10B00 2～36.5 80 榆次油研液壓件公司 9 調(diào)速閥 FG-120-8-*-11 0.85～31.5 0.008～12 榆次油研液壓件公司 2.5.5液壓油 選用L-HL32型號(hào)工程液壓油 2.5.6油管 根據(jù)選用的液壓閥來(lái)確定 2.5.7油箱容積 取a=4，則v=a=423=92L 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選100L容量的油箱 2.5.8過濾器 YLX型上吸油過濾器 YLX-40X80 第3章 液壓系統(tǒng)的仿真 3.1支腿回路的仿真及結(jié)果

22、。 支腿的運(yùn)動(dòng)有4種工況： 1.路面水平，四個(gè)支腿同時(shí)運(yùn)動(dòng)到一定高度。 2.路面前后高度不同，前面高，后面低，那么就要使后面的支腿先運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車體水平時(shí)，四個(gè)支腿再同步運(yùn)動(dòng)。 3.路面左右高度不同，左側(cè)高，右側(cè)低，那么就要使右側(cè)的支腿先運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車體水平時(shí)，四個(gè)支腿再同步運(yùn)動(dòng)。 4.路面狀況惡劣，四個(gè)支腿所在的位置高度都不相同，就要使的四個(gè)支腿分別獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，高度最低的支腿運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，高度最高的支腿運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，使得車體水平，之后再同步運(yùn)動(dòng)到指定高度。 后面三種工況原理相同，只是運(yùn)動(dòng)先后不同，所以此處就第一種工況和第四種復(fù)雜的工況進(jìn)行仿真。 3.1.1支腿回路

23、圖 3.1.2基本元件的設(shè)置： 1：支腿液壓缸設(shè)置。 活塞直徑80mm，活塞桿直徑52mm。 2：三位四通閥： 經(jīng)過多次試驗(yàn)運(yùn)行，按以下設(shè)置可使運(yùn)行結(jié)果最接近計(jì)算結(jié)果。 3：二位二通閥輸入信號(hào)的設(shè)置 假定支腿50s內(nèi)升起并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，那么二位二通閥在50s內(nèi)處于開通狀態(tài)即可。 二位二通閥在工作期間一直處于開啟狀態(tài)。 4：溢流閥的設(shè)置 為保證液壓缸按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)行，將溢流閥按照如下設(shè)置 5：液壓泵的設(shè)置 液壓泵按照設(shè)計(jì)時(shí)的本支路的流量而設(shè)置 液壓泵排量13cc/rev 6：電動(dòng)機(jī)并不是實(shí)際所用的。實(shí)際使用時(shí)是按照需求由汽車發(fā)電機(jī)提供的

24、。 7：信號(hào)源的設(shè)置由工況來(lái)確定： 3.1.3第一種工況的仿真： 在平面上；四個(gè)支腿同步運(yùn)動(dòng)。 一.工作過程： 1．0s-20s期間，液壓泵開始工作，信號(hào)源A B C D E施加正電位，液壓油經(jīng)過二位二通閥和三位四通閥流入液壓缸的無(wú)桿腔，支腿開始勻速升起。 2.20s-25s期間，三位四通閥處于中位，停止給液壓缸供油，由于液控單向閥的自鎖性能，支腿保持不動(dòng)，此時(shí)液壓泵的油液通過溢流閥實(shí)現(xiàn)卸荷。 3.25s-45s期間，信號(hào)源A B C D施加負(fù)電位，使得三位四通閥的右位導(dǎo)通，液壓油進(jìn)入液壓缸的有桿腔，支腿開始下降。 4.45s-50s期間，信號(hào)源A B C D E的信號(hào)為

25、零，三位四通閥回到中位狀態(tài)，油液通過溢流閥卸荷，運(yùn)動(dòng)停止。 二．信號(hào)源的設(shè)置： 因?yàn)槭峭竭\(yùn)動(dòng)，所以四個(gè)三位四通閥的信號(hào)源A B C D的設(shè)置一樣. 三．運(yùn)行前設(shè)置 如圖所示，時(shí)間50秒，采樣間隔0.1秒，其他設(shè)置默認(rèn) 四．第一種工況的運(yùn)行結(jié)果及分析 1：液壓泵 流量曲線 液壓泵是定量泵，輸出流量一直是19.5L/min 2：二位二通閥 流量曲線如下：第一幅是A口，第二幅是P口 在前20s，液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油，支腿上升，故通過二位二通閥的流量就是進(jìn)入液壓缸的流量，在20s到25s期間，三位四通閥的關(guān)閉，停止向回路的供油，因

26、此A口的流量為零，25s到45s期間，液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)反向，此時(shí)液壓缸的有桿腔進(jìn)油，由于液壓缸的有桿腔面積小于無(wú)桿腔，根據(jù)公式q=v*A，速度一定時(shí)，面積減小，所需的流量也減小，因此在活塞桿反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，流經(jīng)二位二通閥的流量也減小，經(jīng)液壓泵流出的多余的油液通過溢流閥實(shí)現(xiàn)卸荷。A口和P口的流量大小是一樣的，只不過是方向不同。 3溢流閥 流量曲線如圖 開始時(shí)秒流量為0，液壓油進(jìn)入工作回路。中間因?yàn)槿凰耐ㄩy關(guān)閉而使油全部經(jīng)溢流閥流出。在液壓缸下落的時(shí)間內(nèi)，因?yàn)榛芈匪枇髁繙p小，因此溢流閥有部分溢流，如圖約為9L/min,最后液壓缸運(yùn)動(dòng)到端部而不再運(yùn)動(dòng)，缸中也不再有流量

27、。這時(shí)溢流閥打開，油全部從溢流閥中流出。 4：三位四通閥 P口 T口的流量曲線 P口一直是出油口，而T口一直是進(jìn)油口，因此二者流量的方向相反，在前20秒活塞桿無(wú)桿腔進(jìn)油階段，液壓缸的進(jìn)油流量大于出油流量，因此T口的流量大于P口，在25秒到45秒前，液壓缸有桿腔進(jìn)油，液壓缸的進(jìn)油口流量大于出油口流量，因此T口的流量就小于P口的流量。 A口的流量曲線 B的壓力曲線 5：液控單向閥 1口的壓力曲線 如圖所示，支腿升起階段液控單向閥的出口壓力為3MP，當(dāng)三位四通換向到中位時(shí)，1口承受的壓力為負(fù)載的壓力，而此時(shí)2口的壓力為零，這就顯示

28、了液控單向閥的自鎖性能。 液控口3的壓力曲線 對(duì)液控單向閥的外控口壓力分析，在前20s支腿升起階段，液控單向閥外控口因與回油路相接，會(huì)產(chǎn)生4Mp的壓力。但是不影響單向閥的正常導(dǎo)通，在支腿下降階段，液空單向閥發(fā)揮作用，外控口3的壓力達(dá)到20Mp，使得液空單向閥逆向?qū)ā? 其1口的流量曲線去下圖所示： 6：液壓缸 1端口壓力曲線。 如圖，在支腿上升階段，壓力約為2.5bar,在支腿下降階段，壓力約為8.5bar,壓力不同是因?yàn)橐簤焊椎挠袟U腔和無(wú)桿腔的面積不同，根據(jù)F=p*A，負(fù)載一定時(shí)，面積越小，承受壓力越大，因此支腿上升期間期間液壓缸的

29、進(jìn)油口壓力小于支腿下降期間的壓力。 端口1和端口2的流量 7：質(zhì)量塊 質(zhì)量快位移曲線： 由圖可知，質(zhì)量塊勻速達(dá)到起升高度0.3m，間歇5秒鐘后再勻速下降，最后到達(dá)55s鐘時(shí)，由于三位四通閥的關(guān)閉，活塞不在運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)停止。 質(zhì)量塊速度的曲線 對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，速度除了在換向的時(shí)候出現(xiàn)速度突變，其他位置的速度都很平穩(wěn)。 3.1.4第四種工況分析： 四個(gè)支腿獨(dú)立運(yùn)動(dòng)， 一． 工作過程： 1.四個(gè)液壓缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，第一個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)1秒后停止，第二個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)2秒后停止，第三個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)3秒后停止，第四個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)4秒后停止，此時(shí)車體已經(jīng)處于水平。 2

30、.從第5秒鐘開始，四個(gè)支腿同時(shí)運(yùn)動(dòng)20秒到達(dá)指定高度。 3.到達(dá)指定高度后，三位四通閥回到中位，液壓泵油液通過溢流閥卸荷。 4.四個(gè)支腿同步下降。 二.信號(hào)源的設(shè)置： 1.A信號(hào)源別如下： 曲線如下： 如圖，信號(hào)源A在第一秒內(nèi)處于正電位，之后4秒內(nèi)為零，因此第一個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)1秒后就停止。 2.B信號(hào)源如下： 曲線如下； B信號(hào)源在前兩秒內(nèi)處御正電位，之后為零，因此第二個(gè)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)2秒后就停止，此時(shí)高度與第一個(gè)液壓缸的高度一致。 3.C信號(hào)源設(shè)置： 曲線如下： C信號(hào)源在前3秒處于正電位，之后2秒內(nèi)為零，因此活塞運(yùn)動(dòng)3秒后就

31、停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)支腿高度與前面的支腿高度一致。 4.D信號(hào)源設(shè)置如下： 曲線如下： 在上面的四個(gè)信號(hào)圖中，在5秒-50秒間的信號(hào)是完全像同的。在前5秒，第一個(gè)先缸先運(yùn)行1秒然后停止4秒；第二個(gè)缸運(yùn)行2秒后停止3秒；第三個(gè)缸運(yùn)行3秒后停止2秒；第四個(gè)缸運(yùn)行4秒后停止1秒。這時(shí)車架處于水平狀態(tài)（本處為假設(shè)情況，實(shí)際中根據(jù)需要而分別手動(dòng)控制）。然后完成第一種工況的全部循環(huán)。 三．運(yùn)行結(jié)果 1：第一個(gè)三位四通閥 閥芯位置 如圖，閥在第1秒內(nèi)正向?qū)?，支腿開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1秒，之后4秒種閥關(guān)閉，支腿停止運(yùn)動(dòng)，等待其他三個(gè)支腿達(dá)到相同高度后再一起同步運(yùn)動(dòng)。

32、 A口 ，P口與B口，T口的流量 在第一秒內(nèi)，無(wú)桿腔進(jìn)油，活塞開始運(yùn)動(dòng)，由于有桿腔和無(wú)桿腔面積不一樣，因此A、B、T、P口的流量也不同，之后支腿停止運(yùn)動(dòng)，從第5秒鐘開始，車體處于水平，四個(gè)支腿開始同步運(yùn)動(dòng)，此后的運(yùn)動(dòng)狀況與第一種工況一致，在此不再熬述。 A，B口的壓力 如圖，在第一秒支腿上升階段，A口壓力約為8bar,在支腿下降階段，壓力約為9bar,壓力不同是因?yàn)橐簤焊椎挠袟U腔和無(wú)桿腔的面積不同，根據(jù)F=p*A，負(fù)載一定時(shí)，面積越小，承受壓力越大，因此支腿上升期間期間液壓缸的進(jìn)油口壓力小于支腿下降期間的壓力。第5秒之后，各個(gè)支腿開始同步運(yùn)動(dòng)，其狀況與第一種工況

33、相同，在此不再熬述。 其余的三位四通閥的各曲線均跟第一個(gè)相似，只是在前五秒的時(shí)間內(nèi)開閉的先后不同罷了。 2．液壓缸的流量曲線 如圖，在第一秒內(nèi)，液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，活塞正向運(yùn)動(dòng)，支腿升起，停止4秒鐘內(nèi)，流量為零，在5秒到25秒鐘內(nèi)，活塞繼續(xù)正向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)油口油液流動(dòng)方向依然為正，出油口油液流動(dòng)方向?yàn)樨?fù)，當(dāng)支腿下降時(shí)，方向正好相反。 活塞位移曲線 如圖所示，活塞在第一秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，之后停止，等待4秒鐘后，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)20秒鐘，在中間25秒到30秒之間停止，之后30秒到55秒內(nèi)下降。 其余的各液壓缸的各曲線圖與以上的基本相似，也只是在前五秒的先后順序及持續(xù)長(zhǎng)短不同而已。 3.2

34、梯架回路 3.2.1梯架回路圖 3.2.2工作過程： 1．0秒到25秒期間，液壓泵啟動(dòng)，各信號(hào)源都處于正電位，閥開啟，調(diào)速閥的開口逐漸有最小開啟到最大狀態(tài)，到中間12秒時(shí)達(dá)到最大，之后到25秒時(shí)再逐漸減小，那么進(jìn)入回路的液壓油流量也隨之相應(yīng)變化。 2.25秒到30秒期間，三位四通閥處于中位，同時(shí)減壓閥也關(guān)閉，此時(shí)由于平衡回路的作用，梯架不會(huì)因自重而緩慢降落。 3.30秒到55秒期間，三位四通閥的右位導(dǎo)通，活塞運(yùn)動(dòng)反向，而此時(shí)調(diào)速閥的開口也是逐漸有最小開啟到最大，然后在有最大逐漸關(guān)閉，到55秒鐘時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)。 3.2.3元件設(shè)置： 1：液壓缸設(shè)置 由圖

35、可見，液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的直徑分別為150mm、100mm 2：三位四通閥設(shè)置 3：溢流閥設(shè)置 4：液壓泵的設(shè)置 液壓泵排量12cc/rev。 5： 三位四通閥信號(hào)源的設(shè)置： 6：二位二通閥信號(hào)源的設(shè)置 二位二通閥在整個(gè)工作期間一直處于開啟狀態(tài) 7.調(diào)速閥的設(shè)置： 8.減壓閥信號(hào)設(shè)置： 9. 減壓閥設(shè)置：

36、 11.單向閥設(shè)置： 12．運(yùn)行前設(shè)置： 3.2.4運(yùn)行結(jié)果及分析 1：液壓泵流量 可以看出流量一直穩(wěn)定在18L/min ,排量為1500rev/min。 轉(zhuǎn)速： 2：調(diào)速閥: 輸入信號(hào)曲線與流量曲線： 從圖中可以看出，由于施加于調(diào)速閥的信號(hào)是線性的，因此調(diào)速閥的流量也是線性逐漸增加的，在前25秒運(yùn)動(dòng)期間和30秒到55秒運(yùn)動(dòng)期間，設(shè)置調(diào)速閥的最大開口不一致，有桿腔進(jìn)油期間的流量要大于無(wú)桿腔進(jìn)油期間的流量，是因?yàn)楦鶕?jù)公式q=v*A，在梯架上升與回落階段平均速度一致的

37、情況下，無(wú)桿腔的面積大，因此需要的流量也大，所以在梯架上升階段，調(diào)速閥的最大開口要大于梯架下落階段調(diào)速閥的最大開口。 下面就是調(diào)速閥的閥體通流面積曲線： 從圖中可以看出，調(diào)速閥通過其自身的通流面積的改變，從而控制進(jìn)入液壓系統(tǒng)的流量變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。 3：溢流閥流量與壓力： 溢流閥流量如圖所示，因?yàn)橄到y(tǒng)中調(diào)速閥具有調(diào)速功能，進(jìn)入系統(tǒng)的液壓油的流量是變化的，而液壓泵是定量泵，因此多余的液壓油會(huì)通過溢流閥實(shí)現(xiàn)卸荷，并且卸荷時(shí)的流量曲線與調(diào)速閥的流量曲線相對(duì)應(yīng)。 未改進(jìn)之前，即未加入調(diào)速閥的回路，其運(yùn)動(dòng)速度是恒定的，系統(tǒng)所需流量也是恒定的，那么溢流閥的流量曲線也是恒定的，以

38、下是未加入調(diào)速閥時(shí)的溢流閥壓力與流量曲線： 4：三位四通閥 A，P，B，T口的流量： 在圖中，三位四通閥A，P口的流量是線性上升的，是因?yàn)檎{(diào)速閥設(shè)置的原因。 同理，B，T口的流量也是線性變化的，T口是進(jìn)油口 ，因此方向始終不變，而B口活塞換向的時(shí)候，由進(jìn)油口變成出油口，因此B口的液體流動(dòng)方向發(fā)生變化。 以下是未加入調(diào)速閥時(shí)的三位四通閥的流量曲線： 對(duì)比可以得出，加入調(diào)速閥后，流經(jīng)三位四通閥各個(gè)通口的流量也是線性變化的，因而相對(duì)于未改進(jìn)之前，三位四通閥在換向的時(shí)候可以減少其受到的液體沖擊，增加閥的使用壽命，同時(shí)減少工作時(shí)的噪音。 A口、B口壓力。

39、分析壓力圖，在前25秒鐘升降臺(tái)上升期間，速度越來(lái)越大，因此A口的壓力也是線性增加的，中間5秒時(shí)，平臺(tái)保持一定高度，因此A口壓力不變，30S到55s期間，A口與油箱連接，壓力為零，55s以后，三位四通閥處于中路，A口承受負(fù)載，壓力上升。 B口在開始的時(shí)候與油箱連接，因此B的壓力一直為零，中間停止的5秒鐘內(nèi)，B口的壓力上升一段很小的值，原因是B口不與油箱連接，而與B口相連的管道內(nèi)壓力很小的緣故，之后的30秒到55秒，B口成為進(jìn)油口，與調(diào)速閥相連，因?yàn)榱魅胍簤焊椎挠鸵核俣仍絹?lái)越快，因此所受的壓力也是越來(lái)越大，并且是線性增加。 5：液壓缸 端口1，2流量 由圖可見，通過液壓缸的流量

40、也是線性變化的，下面是未加入調(diào)速閥時(shí)的流量曲線： 左端是進(jìn)口壓力曲線，右側(cè)是出口壓力曲線，經(jīng)過對(duì)照可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)速閥使得進(jìn)出口的流量也是線性變化，因此可以使液壓缸的運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)，減小沖擊，提高使用壽命和安全性。 6.單向閥 流量曲線： 單向閥只在平臺(tái)下落期間才處于開啟狀態(tài)，因此在前30s的流量為零，在30s到55s內(nèi)，流量線性增加。 1口、2口壓力曲線： 單向閥在開始的25s內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于流量的不斷增加，1口所受壓力也不斷線性增加，在25s到30s時(shí)，梯架不動(dòng)，此時(shí)的壓力為負(fù)載靜止時(shí)的壓力，在30s后，梯架開始下降，此時(shí)單向閥逆向截止，1口壓力為減壓閥3口的壓力。

41、同理，2口壓力為進(jìn)口壓力，開始的時(shí)候有10bar背壓，之后隨著流量增大，2口壓力也不斷增大，30s到55s時(shí)，2口接油箱，壓力為零。 7 減壓閥 流量曲線： 減壓閥從梯架降落的時(shí)候開始導(dǎo)通，因此在前30秒內(nèi)流量為零，后25秒導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，其流量因調(diào)速閥而線性增加。下面是不加調(diào)速閥時(shí)的減壓閥流量曲線： 對(duì)比可知，不加調(diào)速閥時(shí)，減壓閥的流量在換向時(shí)突然增加，在結(jié)束時(shí)流量突然變?yōu)榱恪? 1口壓力曲線： 8.質(zhì)量塊： 位移曲線： 由圖可見，負(fù)載的運(yùn)動(dòng)曲線是二次曲線。 下面是改進(jìn)之前未加調(diào)速閥的活塞位移曲線： 對(duì)比可以得出，加入調(diào)速閥以后，速度逐漸增大，負(fù)

42、載運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，可靠。 質(zhì)量塊速度 負(fù)載的速度是線性變化的，在12s和45s時(shí)由于調(diào)速閥由最大開啟狀態(tài)開始逐步減小通流面積，因此速度大小發(fā)生變化，但是方向沒有改變。 質(zhì)量塊加速度： 左側(cè)為仿真曲線，右側(cè)為改進(jìn)之前未加調(diào)速閥的加速度曲線。 ： 從圖中可見，負(fù)載在液壓系統(tǒng)換向時(shí)存在柔性沖擊，加速度大小約為0.001m/s。 對(duì)比可以看出，由于調(diào)速閥的引進(jìn)，流量的增加是線性的，使得質(zhì)量塊的加速度由剛性變?yōu)槿嵝?，消除了剛性沖擊，運(yùn)動(dòng)更加的平穩(wěn)，從而更具有實(shí)用意義，提高了升降臺(tái)的使用壽命，振動(dòng)小，工作時(shí)更加穩(wěn)定可靠。

43、 致謝 曠日持久的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于拉下了帷幕，徐徐回望那屬于我們的過程，許多的經(jīng)歷似在昨天，許多的酸甜似涌喉頭。此時(shí)耳畔響起的有黃老師的聲音：“這里的計(jì)算應(yīng)該是這樣……”，浮在眼前的有我們?cè)谝黄鹛接懺趺创_定計(jì)算機(jī)仿真時(shí)的專注面容，還有在我做計(jì)算機(jī)仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的驚喜神情……,我真希望時(shí)間過得慢些，慢慢回嚼那一起走過的日子。 本次設(shè)計(jì)從選題、開題到整個(gè)設(shè)計(jì)的完成，都傾注了老師太多的心血。淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)以及高尚的師德都使我終身受益。在此，我首先要衷心感謝她對(duì)我的教育和培養(yǎng)。再次得感謝的是和我并肩奮斗的同學(xué)們，是你們給予我最真誠(chéng)的支持，是

44、你們讓我感到團(tuán)隊(duì)其實(shí)很溫暖，是你們讓我覺得學(xué)習(xí)不只是陪伴孤獨(dú)。然后我要向論文評(píng)閱和答辯委員會(huì)的所有教授、老師表示衷心的感謝，是你們幫助我改正錯(cuò)誤，是你們讓我知道以后該怎么去工作。 最后，我要將最誠(chéng)摯的謝意獻(xiàn)給我的大學(xué)，是她給了我的成長(zhǎng)思想的沃土！ 參考文獻(xiàn) [1].張利平.液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1997張 [2].劉延俊等.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2002 [3].李壯云.液壓元件與系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005 [4].蔣繼海宋錦春高常識(shí)等.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:高等教育出版社.2002 [5].應(yīng)龍.液壓識(shí)圖.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2007 [6].機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）液壓傳動(dòng)與控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2007 [7].張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社2005 56