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汽车起重机液压伸缩系统机液联合仿真与试验研究

作　者: 安慧军
导　师: 王同建
学　校: 吉林大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 汽车起重机液压伸缩系统仿真
分类号: TH213.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

汽车起重机是工程机械的主要机种,同时又是一种使用范围广泛、作业适用性大的通用型起重机。吊臂是汽车起重机的重要部件,其性能好坏将直接影响到整机的安全性、起重性能和经济效益。起重机吊臂可分为桁架臂式和箱形臂式两种,目前汽车起重机广泛使用液压驱动的伸缩式箱形吊臂。吊臂的起重性能对汽车起重机而言意义及其重大,探索科学、合理的提高吊臂性能的方法是现代起重机设计中必须解决的问题。随着科学技术的发展,特别是计算机技术的发展,利用计算机作为工具来研究实际系统的动态特性已成为可能。仿真技术现在已经成为系统分析、研究、设计中不可缺少的重要手段,在降低系统的研制成本,提高试验及训练的安全性能方面起着越来越重要的作用。这项技术在起重机设计中也成为了重要工具。本论文主要应用计算机仿真技术,利用LMS Virtual. lab Motion仿真软件对吊臂机械系统进行刚柔耦合建模与仿真,利用AMESim仿真软件对吊臂液压系统建立仿真模型,并进行机液联合仿真,分析研究伸缩系统动态特性。本论文以双液压缸五节臂式的汽车起重机伸缩系统为对象,主要进行了以下研究工作：1.介绍了汽车起重机国内外发展概况；从结构形式、动力形式和伸缩方式等方面介绍了汽车起重机伸缩系统的发展情况；论述了计算机仿真技术和虚拟样机技术的概念及在起重机设计上的应用。2.对数学建模的概念进行了简单叙述；介绍了伸缩液压系统的工作原理；利用AMESim软件建立了上车多路阀和液压系统的仿真模型,介绍了各部分模型的选择和参数的设置,对模型进行了仿真分析。3.对伸缩系统的机械结构进行了介绍；利用LMS Virtual. Lab Motion建立了伸缩系统机械部分的模型,为充分考虑吊臂变形的影响,采用有限元分析的方法,对刚性体模型进行了柔性化处理,并对刚柔耦合模型进行了仿真分析,仿真结果表明仿真模型可以反映实际工作过程。4.利用LMS Virtual. Lab Motion和AMESim之间良好的接口对机械系统和液压系统进行联合仿真。论述了软件中接口和参数的设置,对系统进行了机液联合仿真,仿真结果表明联合仿真比单个系统仿真更能反映系统实际工作情况。5.对起重机伸缩液压系统进行了试验研究,介绍了整个试验过程；对试验结果与仿真结果进行了对比分析,试验结果表明仿真模型基本可以反映实际工作情况；在此基础上,对伸缩液压系统进一步进行了仿真研究,对影响系统性能的几个因素进行了分析,研究了系统的动态特性,根据研究结果提出了节能措施；最后对液压系统进行了改进设计。本文的主要创新点有以下几方面：1.利用LMS Virtual. Lab Motion与AMESim软件对起重机伸缩系统进行机液耦合仿真,该方法可更好的模拟真实的负载,提高仿真精度。2.为提高伸缩过程的平稳性,提出在液压系统中增加蓄能器的改进建议。本论文的研究结果具有一定的实际工程应用价值,对汽车起重机伸缩系统的设计和性能的提高具有重要的参考价值。应用本论文的研究方法可以提高研发效率,缩短产品研发周期,节省研发费用,更好地对产品进行优化设计。这对提高国内起重机的技术水平具有重要意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 汽车起重机发展概述  11-12
    1.1.1 国内汽车起重机发展概述  12
    1.1.2 国外汽车起重机发展概述  12
  1.2 汽车起重机伸缩系统发展概述  12-14
  1.3 液压仿真技术在起重机设计中的应用  14-15
  1.4 虚拟样机技术在起重机设计中的应用  15-16
  1.5 本论文的研究内容和意义  16-19
    1.5.1 本课题的目的和意义  16-17
    1.5.2 本论文研究的主要内容  17-19
第2章基于AMESim的伸缩液压系统建模  19-39
  2.1 数学建模的基础概念  19-22
    2.1.1 数学模型及其分类  19-20
    2.1.2 液压系统的建模过程  20-21
    2.1.3 液压系统的规范型模型  21-22
  2.2 伸缩液压系统原理  22-24
    2.2.1 液压系统原理  22-24
    2.2.2 上车多路阀原理  24
  2.3 基于AMESim的液压系统建模  24-37
    2.3.1 上车多路阀建模  25-31
    2.3.2 伸缩液压系统建模  31-37
  2.4 本章小结  37-39
第3章基于LMS Virtual.Lab的伸缩系统刚柔耦合建模  39-59
  3.1 伸缩系统机械结构概述  39-40
  3.2 LMS Virtual.Lab Motion软件介绍及理论基础  40-46
    3.2.1 LMS Virtual.Lab Motion软件介绍  40-42
    3.2.2 理论基础  42-46
  3.3 伸缩系统刚柔耦合建模  46-57
    3.3.1 刚性体模型的建立  46-47
    3.3.2 约束的添加  47-49
    3.3.3 力的添加  49
    3.3.4 柔性体模型的建立  49-53
    3.3.5 仿真分析  53-57
  3.4 本章小结  57-59
第4章机液联合仿真研究  59-67
  4.1 机液联合仿真概述  59-61
  4.2 机液联合仿真  61-66
    4.2.1 联合仿真的方式  61
    4.2.2 联合仿真的设置  61-63
    4.2.3 运行仿真  63
    4.2.4 仿真结果分析  63-66
  4.3 本章小结  66-67
第5章伸缩液压系统试验与仿真分析  67-79
  5.1 伸缩液压系统试验研究  67-68
    5.1.1 试验目的  67
    5.1.2 试验设备与仪器  67-68
    5.1.3 试验过程  68
    5.1.4 试验结果  68
  5.2 试验结果与仿真结果对比分析  68-71
  5.3 伸缩液压系统动态特性分析  71-75
    5.3.1 泵转速对系统的影响及分析  71-73
    5.3.2 负载对系统的影响及分析  73-75
  5.4 改进设计  75-78
  5.5 本章小结  78-79
第6章总结  79-81
  6.1 研究工作总结  79
  6.2 局限性与展望  79-81
参考文献  81-85
致谢  85

汽车起重机液压伸缩系统机液联合仿真与试验研究

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