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

大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）目 錄目 錄1第1章 緒 論31.1 課題背景31.2設(shè)計(jì)內(nèi)容31.3 AMESim31.3.1 AMESim簡(jiǎn)介31.3.2 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92.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算112.1.1四個(gè)支腿液壓缸的計(jì)算112.1.2梯架支承缸122.1.3 工作壓力的復(fù)算132.2液壓缸的選擇122.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖132.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序142.5選擇液壓元、輔件152.5.1執(zhí)行器工作壓力列表152.5.2單個(gè)液壓執(zhí)行器實(shí)際所需流量152.5.3液壓泵的選擇162.5.4液壓閥的選擇162.5.5液壓油182.5.6油管182.5.7油箱容積182.5.8過(guò)濾器18第3章 液壓系統(tǒng)的仿真193.1支腿回路的仿真及結(jié)果。193.1.1支腿回路圖193.1.2各元件設(shè)置193.1.3運(yùn)行結(jié)果及其分析273.1.4其他工況分析383.2梯架回路473.2.1梯架回路圖473.2.2回路各元件設(shè)置483.2.3運(yùn)行結(jié)果52致謝80參考文獻(xiàn)81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(chē)作為載體的升降臺(tái)，在汽車(chē)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(chē)馬達(dá)作為動(dòng)力，定量泵提供液壓油，其梯架和汽車(chē)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)的速度調(diào)節(jié)，在梯架運(yùn)動(dòng)過(guò)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(guò)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(guò)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)的更加平穩(wěn)。確定在車(chē)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 AMESim1.3.1 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(xiě)：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(chē)、液壓和航天航空工業(yè)研發(fā)部門(mén)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(guò)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(kāi)發(fā)的成本和縮短開(kāi)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)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(guò)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(kāi)發(fā)。AMESim專(zhuān)門(mén)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(méi)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 HCD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(kāi)一個(gè)AMESim的文件。如下圖打開(kāi)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(méi)有建好，比如還有原件沒(méi)有連接正確，模型有開(kāi)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_(kāi)的原文件有改動(dòng)，按下第二個(gè)標(biāo)簽后，模型內(nèi)還沒(méi)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(kāi)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(guò)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(méi)有錯(cuò)誤運(yùn)行完畢后關(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(lèi)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2.1.1四個(gè)支腿液壓缸的計(jì)算設(shè)車(chē)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=50.50.015=4.55L/min收回時(shí)=1.33=0.01995m/s=290.0151.33=3.47L/min2.1.2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(kāi)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=50004cosF=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，假定液壓缸機(jī)械效率為 =0.95， 背壓P=1 MPa=168.39D=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/min2.1.3 工作壓力的復(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Dmm活塞桿直徑dmm型號(hào)數(shù)量底部支腿液壓缸8052HSGL-AE-EC4梯架液壓缸150100HSGL-BE-EC22.3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(chē)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(guò)液壓泵供油所能達(dá)到的速度而使工作腔中出現(xiàn)真空。&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(kāi)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(guò)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abCdefghi支腿伸出-+0000支腿起升+0000保持動(dòng)作0000+0000梯架起升0000+梯架保持0000+00梯架降落0000+-0支腿收回-+0000結(jié)束000000000注：i處信號(hào)控制的閥的開(kāi)閉及開(kāi)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(kāi)，開(kāi)口通徑與信號(hào)強(qiáng)度成反比，信號(hào)為0時(shí)開(kāi)口最大。信號(hào)小于0時(shí)開(kāi)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)12.53.120.5梯架液壓缸72.04.6312.5.2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=4.580.014.55收回=3.00.01333.47梯架起落液壓缸支起=17.60.0088.48收回=9.80.0116.232.5.3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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供2.5.4液壓閥的選擇根據(jù)本系統(tǒng)工作壓力及通過(guò)閥的流量，所選用的液壓閥的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表.圖中序號(hào)元件名稱(chēng)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-03-50-500.6-2540榆次油研液壓公司C1G-03-50-500.6-2540沈陽(yáng)液壓件制造有限公司SV10PB3300.8-2540沈陽(yáng)液壓件制造有限公司2、5、7三位四通換向閥4WE5J06/OFAG24240.2-2540沈陽(yáng)液壓件制造有限公司SDSG-01-3C4-D24-C-N-50-L0.2-1640沈陽(yáng)液壓件制造有限公司3直動(dòng)式溢流閥DT-02-B-22-40330榆次油研液壓公司DBDS6P1010-40200上海立新液壓件廠S-BG-06-V-L400.4-25200沈陽(yáng)液壓件制造有限公司4二位二通閥SV14-8-C/CM0.531.540威格士公司5三位四通閥4WE5J06/OFAG24241440沈陽(yáng)液壓件制造有限公司6液控單向閥SV10PB3300.531.560沈陽(yáng)液壓件制造有限公司7三位四通閥4WE6J50/OFAG24240.5-4040榆次油研液壓件公司8平衡閥RBG-03-R-100.613.550榆次油研液壓件公司FD12PA10B00236.580榆次油研液壓件公司9調(diào)速閥FG-120-8-*-110.8531.50.00812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(guò)濾器YLX型上吸油過(guò)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。 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(chē)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(chē)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(chē)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支腿回路圖3.1.2基本元件的設(shè)置：1：支腿液壓缸設(shè)置?；钊睆?0mm，活塞桿直徑52mm。2：三位四通閥：經(jīng)過(guò)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(kāi)通狀態(tài)即可。二位二通閥在工作期間一直處于開(kāi)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/rev6：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(chē)發(fā)電機(jī)提供的。 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(guò)程：10s-20s期間，液壓泵開(kāi)始工作，信號(hào)源A B C D E施加正電位，液壓油經(jīng)過(guò)二位二通閥和三位四通閥流入液壓缸的無(wú)桿腔，支腿開(kāi)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(guò)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(kāi)始下降。4.45s-50s期間，信號(hào)源A B C D E的信號(hào)為零，三位四通閥回到中位狀態(tài)，油液通過(guò)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/min2：二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(guò)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(guò)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(guò)是方向不同。3溢流閥流量曲線如圖開(kāi)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。這時(shí)溢流閥打開(kāi)，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)?。?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(guò)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(chē)體已經(jīng)處于水平。2.從第5秒鐘開(kāi)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(guò)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(chē)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(kāi)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)。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(kāi)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(kāi)始，車(chē)體處于水平，四個(gè)支腿開(kāi)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(kāi)始同步運(yùn)動(dòng)，其狀況與第一種工況相同，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(kāi)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梯架回路3.2.1梯架回路圖3.2.2工作過(guò)程：10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(kāi)啟，調(diào)速閥的開(kāi)口逐漸有最小開(kāi)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(kāi)口也是逐漸有最小開(kāi)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 由圖可見(jiàn)，液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的直徑分別為150mm、100mm2：三位四通閥設(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(kāi)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： 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(kāi)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(kāi)口要大于梯架下落階段調(diào)速閥的最大開(kāi)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(guò)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(guò)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(niǎo)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。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(kāi)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(jiàn)，通過(guò)液壓缸的流量也是線性變化的，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(guò)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：?jiǎn)蜗蜷y只在平臺(tái)下落期間才處于開(kāi)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：?jiǎn)蜗蜷y在開(kāi)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(kāi)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。同理，2口壓力為進(jìn)口壓力，開(kāi)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(kāi)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?口壓力曲線：8.質(zhì)量塊：位移曲線：由圖可見(jiàn)，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)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(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)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(méi)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(jiàn)，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。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(guò)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(zhuān)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(guò)得慢些，慢慢回嚼那一起走過(guò)的日子。本次設(shè)計(jì)從選題、開(kāi)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，是你們讓我感到團(tuán)隊(duì)其實(shí)很溫暖，是你們讓我覺(jué)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.20023.李壯云.液壓元件與系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.20054.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.20025.應(yīng)龍.液壓識(shí)圖.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.20076.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.20077.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200556