（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）液压机械传动系统双流工况动态特性研究（有英文原文）--中英文翻译.docx

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1、液压机械传动系统双流工况动态特性研讨摘要：研讨液压机械传动系统的动态功能。根据功率键合图规则，建立二段式液压机械双流无级传动安装双传播动工况的键合图模型，并以惯性元的广义动量和容性元的广义位移作为形态变量，推导出系统的形态方程。根据键合图模型，分析了该无级传动系统的动态呼应特性，分别得到负载、输入转速和斜盘摆角变化时，系统输入转速和系统主油压的呼应曲线，同时分析了液容变化对系统呼应速度的影响。分析结果表明，该系统动态呼应达到波动的工夫为0.5s,当液容增大时，达到波动的工夫将延伸。关键词：液压机械无级传动；键合图；动态仿真一、简介液压传动与机械传动复合构成了液压机械双流无级传动。液压传动部分的

2、输入转速与机械传动部分的输入转速经过差速安装汇流后输入，当变排量液压元件的排量变化时，就可获得连续变化的输入转速。液压机械传动作为一种无级变速传动方式，己运用在军用车辆的直驶和转向上。但目前对液压机械无级传动的研讨还次要停留在结构设计和静态特性上。经过功率键合图理论的运用，我们建立了一个两范围液压机械传输系统的键合图模型，并模拟了其动态特性。二、液压机械传动系统模型1、液压机械传动系统结构研讨的二段式液压机械双流无级传动系统的结构简图如图1所示，该系统由3个制动器、4个行星排、1个变排量液压元件和1个定排量液压元件组成。制动器C1制动、制动器CH和CR分离时，行星排P2和P3工作，为液压机械双

3、传播动工况。此时，由齿轮Z1输入的功率经齿轮Z2I和Z22分流后，一路功率经齿轮Z3给液压传动部分，一路经齿轮Z4给机械传动部分，最后两路功率在P2行星吸收流后，经齿轮Z5，Z6和Z7输入。图1液压机械无极传动系统简图2、系统建模经过分析图1所示的液压机械传动系统的功率流程，并根据键合图规则，建立了该系统双传播动工况的键合图模型。经过分析图1所示的液压机械传动系统的功率流程，并根据键合图规则，建立了该系统双传播动工况的键合图模型。如图2所示，图中对一切的键进行了编号，不同键上的变量用相应键的编号作为下标进行区分，例如标号为25的键上的势变量和流变量可表示为C25和f25键合图中各符号定义如下：

4、no为动力源，可看作一个流源，向系统输入转速；Tb为负载，可看作一个势源，向系统输入转矩；Pd1为补偿系统，此处为一个势源，用以保持液压回路中低压油路压力恒定；io为齿轮Z1到Z2I的传动比；ijz为机械路传动比；ip为齿轮Z22到Z3的传动比；ihz为机械路汇传播动比；ihy为液压路汇传播动比；ib为齿轮Z5至UZ7的传动比；MTF为变排量液压元件，此处用可变回转器表示，回转器模数由信号发生器参数qp给定；qm,qm为定排量液压元件变换系数，且qmqm=1;1结点为共流结，流变量相等；0结点为共势结，势变量相等。图2液压机械无极传动系统键合图模型1o为输入轴粘性摩擦系数（单位：Nsm,）;1

5、fP为妨碍变量液压元件转动的粘性摩擦系数；1fm为妨碍定量液压元件转动的粘性摩擦系数；1b为输入轴粘性摩擦系数；Rg1为高压油路中油液的走漏液阻（单位：Nsm-5）；Rd1为低压油路中油液的走漏液阻；RP为变量液压元件的走漏液阻；Rm为定量液压元件的走漏液阻；1jz为机械路传动比自动部分轴系粘性摩擦系数；1jz2为机械路传动比被动部分轴系粘性摩擦系数；1jz3为汇流轴系粘性摩擦系数；Co为输入轴柔度系数（单位：mN-1）；Cb为输入轴柔度系数；CP为变量液压元件外部油液的液容（单位：m5N）；Cm为定量液压元件外部油液的液容；Cjz1为机械路传动比自动部分轴系的柔度系数；Cjz2为机械路传动比

6、被动部分轴系的柔度系数；Io为输入轴转动惯量；IP为变量液压元件的转动惯量；Im为定量液压元件的转动惯量；Ib为输入轴转动惯量；Ig1为高压油路中油液的液感(单位：N-s-m5)；Id1为低压油路中油液的液感；IjZ1为机械路传动比自动部分轴系的转动惯量；Ijz2为机械路传动比被动部分轴系的转动惯量；Ijz3为汇流轴系的转动惯量。3、系统形态方程运用键合图法进行系统动态特性分析，就是根据所建立的系统键合图模型，合理地选择系统形态变量，建立系统形态方程。普通取惯性元件的广义动量P和容性元件的广义位移q作为系统的形态变量。按照优先积分因果关系的准绳进行键合图因果关系的标注时，有时系统键合图部分储能

7、元件具有微分因果关系，在这种状况下，系统形态变量的个数等于具有积分因果关系储能元件的个数。具有微分因果关系储能元件的能量变量，依赖于系统的形态变量，为非独立变量。在列这种类型的键合图的形态方程时会产生代数环成绩，建立的液压机械无级传动系统键合图模型即为这类模型。在图2中，惯性元Io,Ijz2和Im上的能量变量即为微分因果关系。处理的办法是用有关的形态变量表示微分因果关系储能元件的广义动量和广义位移，将所得的表达式对工夫求一阶导数。由此可解得惯性元I,Ijz2和Im的变量表达式为：(1)(2)(3)这样，系统的形态变量就只要12个，q2(t),qt),p1,(t),q,8(t),p20(t),p

8、27(t),q3,(t),p34(t),q37(t),p43(t),q55(t),p58(t)0该系统的输入向量：U=1n0pdiTbo根据键合图反映的系统的结构特性，将各形态变量的微分写成各形态变量和输入变量的函数关系，经推导整理后，可得到下列12阶形态方程:(5)(6)(7)(8)(9)(10)()(12)(13)(14)(15)式中，；。三、动态仿真将已知的液压机械无级传动系统的结构参数和计算参数带入上述形态方程，并运用仿真软件在计算机上进举动态仿真。仿真时，首先为系统赋初值，待系统波动后，再施加激励，记录此时系统的动态呼应结果。图3至图8是系统输入转速和泵马达系统主油压在不同激励形态下

9、的呼应曲线。图3系统的阶跃呼应A图3是负载跃变时输入转速和系统主油压的阶跃呼应曲线，油压呼应的上升工夫为22ms,调理工夫为445ms,超调量为86%。图4系统的阶跃呼应B图4是输入转速跃变时输入转速和系统主油压的阶跃呼应曲线，输入转速呼应的上升工夫为17ms,调理工夫为479ms,超调量为65%。图5角摆动板改变的系统斜坡呼应图5是变量泵斜盘摆角斜坡激励时的一族呼应曲线，斜盘摆角由0到最大值(绝对变化率E取值为。1)的上升斜率分别取50,20,8,4(对应斜坡上升工夫分别为0.04,0.10,0.25,0.50s),输入转速呼应的上升工夫分别为43,108,255,505ms,超调量分别为4

10、7%,12%,4%,2%o图6系统的阶跃呼应C图6是斜盘摆角阶跃变化时输入转速和系统主油压的呼应曲线，输入转速呼应曲线的上升工夫为22ms,调理工夫为420ms,超调量为73%o作者建立的液压机械无级传动系统键合图模型是一个线性系统，仿真结果表明系统呼应速度较快，波动性好，但阶跃呼应的超调量较大。在斜坡输入形态下，斜率大于8（斜盘摆角从0到最大值变化的工夫不小于025s）时，系统的超调量不超过5%,系统过渡过程接近波动形态。图7系统的斜坡呼应B图8系统的阶跃呼应D图3图6所示的仿真结果，是在图2所示模型中的液容Cm和Cp取0.0085时得到的，当其他条件不变，Cm和Cp取0.0850时，可得到

11、图7和图8所示的呼应曲线。图7为斜盘斜坡激励时的转速和压力呼应曲线，输入转速呼应的上升工夫分别为87,121,204,519ms,超调量分别为52%,38%,11%,5%o图8是斜盘阶跃激励时转速和压力的呼应曲线，输入转速呼应的上升工夫为68ms,超调量为57%o与图5,图6所示仿真结果相比，当液容增大时，系统的呼应速度变慢，达到波动所需的工夫也延伸，但呼应的振荡次数减少，压力的波动量也减小。斜坡呼应的超调量有所增大，阶跃呼应的超调量有所减小。四、结论根据键合图规则建立了二段式液压机械无级传动系统双传播动工况的键合图模型，该模型可用于分析系统的动态特性。当变量泵的排量为某一个定值时，所研讨的系

12、统简化为一个线性定常系统；当变量泵的排量随工夫变化时，系统是一个线性时变系统；斜坡输入的斜率取8时，系统的过渡过程接近颠簸。系统的液容取值影响系统的动态呼应功能，可对液容的影响以及液阻的影响进行深一步研讨。参考文献111iuX.车辆传动系统分析M.北京：NatiOna1DefenseIndustryPress,1998:255-310.2 Margo1isD,ShimT.ABondGraphMode1IncorporatingSensors,Actuators,andVehic1eDynamicsforDeve1opingContro11ersforVehic1eSafety”J.Journa

13、1oftheFrank1inInstitute,2001(338):21-34.3 CichyM,KonczakowskiM.uBondGraphMode1oftheICEngineasanE1ementofEnergeticSystems,J.MechanismandMachineTheory,2001(36):683-687.4 Cheng1ieN,ChenN,NaY.功率婚配轴向柱塞泵的动态仿真研讨J.甘肃工业大学学报,2000,26(24):54-59.5 WangZ.键合图理论及其在系统动力学中的运用M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000.16 1iuJ.键图理论在汽车制动驱动系

14、统动态模拟中的运用研讨J.西安公路交通大学学报，1999,19:97-100.17 ZhengJ,PengW.键图理论在液压控制系统动态仿真中的运用J.武汉汽车工业大学学报，1998,20:43-45.8 NgwompoRF,GawthropPJ.”BondGraph-basedSimu1ationofNon-1inearInverseSystemsUsingPhysica1PerformanceSpecifications,J.Journa1oftheFrank1inInstitute,1999,336:1225-1247.9 BorutzkyW,BarnardB,ThomaJU.DescribingBondGraphMode1sofHydrau1icComponentsinMode1ica,J.MathematicsandComputerinSimu1ation,2000,53:381-387.10 CachoR,Fe1ezJ,VeraC.44DerivingSimu1ationMode1sfromBondGraphswithA1gebraic1oops,J.Journa1ofFrank1inInstitute,2000,337:579-600.