基于虚拟样机的多级等推力油缸研究

论文摘要

我国机床厂家生产的大型高精密数控机床基本上都是采用国外进口的多级液压油缸，平均每台高端机床上至少要安装1台多级油缸。要想提高装备制造能力，就要提高数控机床的加工精度，这其中包括提高多级油缸的性能。本文设计出的多级等推力液压缸在多级液压缸的基础上进行创新，理论上可以比多级油缸更平稳运行，但是为了降低批量投产的风险，有必要利用虚拟样机技术对其开展研究。本文采用虚拟样机仿真的方法对多级等推力油缸做了如下工作：(1)仿真采用联合仿真的方法，主要包括两部分：动力学仿真与控制仿真。动力学模型建模主要是把Pro/E的模型通过ADAMS与Mech/Pro的无缝接口模块把Pro/E的模型数据较真实地转化到ADAMS中。控制模型指的是Matlab/Simulink对多级等推力油缸的内部流场进行建模。而后利用ADAMS与Matlab/Simulink的接口ADAMS/Control，实现联合仿真。(2)根据仿真结果:换级时冲击力过大,提出针对优化冲击力的两种优化方案并对这两种方案分别进行仿真，通过仿真结果提出流量控制的合理方案。(3)根据合理的方案设计出多级等推力油缸的控制系统，通过控制流量，减少多级等推力液压缸换级冲击。(4)进行多级等推力油缸物理样机关键件加工工艺设计通过上述工作，发现换级冲击力是制约多级等推力液压缸的性能的一个重要因素。而本文通过有规律地减少换级时的供油流量，进而减少换级时活塞的速度，从而减少换级时的冲击力使得多级等推力油缸运行的更加平稳可靠，并利用软件仿真实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 多级等推力油缸概述
• 1.1.1 多级等推力油缸的产生背景
• 1.1.2 多级等推力液压缸的优势
• 1.1.3 多级等推力油缸的经济意义
• 1.2 国内外多级等推力液压缸的发展情况
• 1.2.1 国外多级等推力液压缸发展情况
• 1.2.2 国内多级等推力液压缸发展情况
• 1.3 本文研究内容
• 本章小结
• 第二章 总体设计
• 2.1 传统多级液压缸分析
• 2.1.1 传统多级液压缸优点
• 2.1.2 传统多级液压缸的缺点
• 2.2 多级等推力油缸设计
• 2.2.1 多级等推力油缸设计思路
• 2.2.2 多级等推力油缸结构
• 本章小结
• 第三章 基于虚拟样机的多级等推力油缸仿真分析
• 3.1 虚拟样机简介
• 3.1.1 虚拟样机技术定义
• 3.1.2 虚拟样机技术的优点
• 3.1.3 虚拟样机典型应用
• 3.2 总体仿真方案
• 3.2.1 动作顺序分析
• 3.2.2 联合仿真
• 3.2.3 仿真原理
• 3.3 虚拟样机模型建立
• 3.3.1 Pro/E 简介
• 3.3.2 模型建立与模型简化
• 3.3.3 模型转化及 Mech/Pro 介绍
• 3.4 虚拟样机仿真
• 3.4.1 机械系统动力学
• 3.4.2 ADAMS 简介
• 3.4.3 基于 ADAMS 动力学模型建立
• 3.4.4 液压系统的动态仿真与 Simulink 简介
• 3.4.5 基于 Matlab/Simulink 液压系统模型建模
• 3.4.6 联合仿真
• 本章小结
• 第四章 优化设计
• 4.1 优化背景
• 4.2 优化原理
• 4.3 优化方案
• 4.3.1 控制系统组件
• 4.3.2 控制原理
• 4.4 仿真验证
• 4.4.1 优化原理
• 4.4.2 优化方案
• 4.4.3 方案仿真对比
• 4.5 对比方案
• 4.6 改进后的优势
• 本章小结
• 第五章 关键件工艺设计
• 前言
• 5.1 活塞 I 加工工艺设计
• 5.2 缸筒 II 加工工艺设计
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢