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基于功率流建模的轴向变量柱塞泵动态仿真研究

作　者: 巫辉燕
导　师: 丁问司
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轴向变量柱塞泵功率流动态仿真 AMESim 脉动
分类号: TH322
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

液压传动与控制技术是一种以液体为介质,利用液体的压力能来传递动力的工业控制技术。在液压系统中,其“心脏”为动力元件泵。与其他容积式的各类泵相比,轴向变量柱塞泵由于其体积小、效率高、结构紧凑、容易实现无级调节等诸多优点而广泛地应用各工业领域中。现代工业的高速发展对轴向变量柱塞泵的性能要求越来越高。由于我国对柱塞泵的研究起步较晚,同时由于制造工艺上的限制,因此在对柱塞泵的研究与制造方面与美国,德国,日本等国家的先进水平有一定的差距。在分析国内外现状基础上,论文以轴向变量柱塞泵为研究对象,从液压系统的层次上以及功率流角度出发对其进行了理论与仿真研究。论文首先对轴向变量柱塞泵整个系统进行子系统划分,然后从流量连续性方程,伯努力方程以及牛顿力学定理等出发,充分考虑轴向变量柱塞泵的泄漏,摩擦以及容积效应,对轴向变量柱塞泵各个子系统模块进行数学理论分析,建立子系统及轴向变量柱塞泵的理论数学模型。接着从功率流的角度出发,建立轴向变量柱塞泵的功率键合图模型,清楚直观地表达轴向变量柱塞泵各个组成部分之间的关系,建立其状态方程。然后根据轴向变量柱塞泵理论数学模型和功率键合图,利用基于功率流及键合图理论的AMESim仿真软件平台,建立轴向变量柱塞泵的AMESim仿真模型,对其进行动态仿真实验研究。论文主要对轴向变量柱塞泵脉动特性以及瞬态响应特性进行研究,着重研究了主要参数对脉动以及瞬态响应的影响,同时分析了柱塞之间耦合特性。最后利用AMESim设计探讨模块以及遗传算法对轴向变量柱塞泵的配流盘进行优化,降低轴向变量柱塞泵吸油与压油过渡时振动与冲击。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 轴向变量柱塞泵概述  11
  1.2 课题研究意义与背景  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 国外研究状况  12-14
    1.3.2 国内研究状况  14-15
  1.4 本论文主要研究内容和工作  15-16
  1.5 课题研究的思路和方法  16
  1.6 本章小结  16-17
第二章轴向变量柱塞泵的基本结构组成和工作原理  17-25
  2.1 轴向柱塞泵的分类  17-18
  2.2 轴向变量柱塞泵的主要组成结构  18-20
  2.3 轴向变量柱塞泵的工作原理与运动学分析  20-22
    2.3.1 轴向变量柱塞泵的工作原理  20
    2.3.2 轴向变量柱塞泵的运动学分析  20-22
  2.4 轴向变量柱塞泵的变量机构  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章轴向变量柱塞泵的数学理论模型研究  25-46
  3.1 数学建模简介  25-26
    3.1.1 数学建模的定义和分类  25
    3.1.2 液压系统的数学建模  25-26
  3.2 轴向变量柱塞泵数学建模步骤  26-27
  3.3 轴向变量柱塞泵子系统数学建模  27-43
    3.3.1 电机与传动轴系统  27
    3.3.2 斜盘系统  27-29
    3.3.3 柱塞与缸体腔系统  29-32
    3.3.4 缸体与配流盘系统  32-38
    3.3.5 变量机构系统  38-42
    3.3.6 负载子系统  42-43
  3.4 轴向变量柱塞泵的理论数学模型  43-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章轴向变量柱塞泵功率键合图建模  46-65
  4.1 功率流  46-47
    4.1.1 功率流的定义  46
    4.1.2 功率流的描述  46
    4.1.3 功率口  46-47
  4.2 功率键合图简介  47-48
  4.3 键合图的术语和符号  48-50
    4.3.1 力变量，流变量以及源  48-49
    4.3.2 汇集结点  49-50
    4.3.3 功率流向和因果关系  50
  4.4 建立功率键合图的步骤  50-51
  4.5 轴向变量柱塞泵的功率键合图建模  51-64
    4.5.1 单个柱塞键合图模型  51-53
    4.5.2 轴向变量柱塞泵子系统的功率键合图  53-61
    4.5.3 轴向变量柱塞泵的功率键合图  61-64
  4.6 本章小结  64-65
第五章轴向变量柱塞泵动态仿真研究  65-94
  5.1 AMESim仿真软件简介  65
  5.2 轴向变量柱塞泵的AMESim建模  65-69
  5.3 轴向变量柱塞泵的各模块仿真结果分析  69-73
  5.4 压力与流量瞬态响应特性仿真研究  73-83
    5.4.1 瞬态响应仿真研究  74-77
    5.4.2 主要参数对瞬态响应的影响  77-83
  5.5 脉动特性仿真与研究  83-90
    5.5.1 柱塞数目对脉动的影响  83-85
    5.5.2 配流盘减振孔大小对脉动的影响  85-87
    5.5.3 阻尼阀对脉动的影响  87-89
    5.5.4 负载压力对流量脉动的影响  89-90
    5.5.5 出口管道对脉动的影响  90
  5.6 轴向变量柱塞泵的耦合特性  90-91
  5.7 配流盘减振孔的优化  91-93
  5.8 本章小结  93-94
总结与展望  94-96
  研究工作总结  94-95
  研究工作展望  95-96
参考文献  96-99
攻读硕士学位期间取得的研究成果  99-100
致谢  100-101
附件  101

基于功率流建模的轴向变量柱塞泵动态仿真研究

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