液压约束活塞发动机配流阀系统工作过程建模仿真与优化设计

论文摘要

配流阀系统合理与否对液压约束活塞发动机（Hydraulic Confined Piston Engine,HCPE）的工作性能有重要影响。综合考虑液体可压缩性与泵阀运动魏氏效应对液缸内液体连续流条件的影响以及配流阀系统的动力特性,建立了描述HCPE配流阀系统运动规律的数学模型,并对课题组研制的W385-16/2三缸HCPE配流阀系统运动规律进行了仿真。以整机容积效率和配流阀系统寿命为目标函数,以泵阀无冲击、阀隙液体限速、系统尺寸、边界条件为约束条件,以配流阀系统主要结构参数为设计变量,采用评价函数法中的线性加权和法建立了HCPE配流阀系统多目标优化设计数学模型。运用MATLAB语言,采用复合形法最优化技术编制软件对W385-16/2三缸HCPE配流阀系统进行了优化求解。 配流阀系统在HCPE转速为1200r/min～2000r/min范围内性能比较稳定,但存在较大的加速度冲击及开启和关闭滞后角:容积效率在转速为1600r/min以后,随开启和关闭滞后角的增大而迅速下降,当阀的固有频率是系统工作频率的整数倍时,容积效率明显降低;设计HCPE配流阀系统时在满足各种性能要求后应尽量减小阀盘质量,缩短阀盘最大升程,增大阀盘直径。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 配流阀系统研究现状及存在问题
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 配流阀系统建模与仿真
• 2.1 研究配流阀系统动态特性的方法与仿真软件简介
• 2.1.1 配流阀系统动态特性研究方法
• 2.1.2 配流阀系统动态特性研究软件
• 2.2 配流阀门类型的选择
• 2.3 配流阀系统建模与仿真的过程
• 2.3.1 配流阀液体连续流方程
• 2.3.2 配流阀工作过程微分方程
• 2.3.3 配流阀运动初始条件
• 2.3.4 配流阀系统运动规律的数学模型
• 2.3.5 配流阀滞后角的计算
• 2.3.6 HCPE配流阀系统工作过程仿真结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 配流阀系统优化设计
• 3.1 优化设计的基本原理
• 3.1.1 建模技术
• 3.1.2 优化方法和收敛条件
• 3.2 配流阀系统优化设计
• 3.2.1 目标函数的建立
• 3.2.2 设计变量的确定
• 3.2.3 约束条件的建立
• 3.2.4 配流阀优化设计模型
• 3.2.5 算法的选择与具体实施
• 3.3 程序实现与实例计算
• 3.3.1 MATLAB语言的特点
• 3.3.2 实验数据和结果分析
• 3.3.3 主程序框图
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢
• 学位论文独创性声明
• 学位论文知识产权权属声明