并联式辅机摇摆试验台研究

论文摘要

随着我国造船业的进一步发展,对船舶辅机的性能要求逐渐提高。为了使企业在船用设备研发过程中节约成本,缩短产品的研发周期,模拟海上运动的摇摆试验台应运而生。本文设计了一种新颖的三自由度大扭矩动态负载摇摆台,该摇摆台用以模拟船舶在特定海况下的横摇、纵摇和升沉三种运动,进而对受试装备进行特定海况下的性能验证。本文首先根据性能指标设计出合理的机械结构,运用SolidWorks建立了摇摆台的模型,通过仿真验证了结构设计的可行性。针对大扭矩负载的特点提出了中间立柱受力的新方法,并应用ANSYS软件对摇摆台的上平台进行可靠性分析计算。然后,根据电液比例闭环控制原理完成了系统液压原理图的设计,对关键液压元件进行选型和校核,绘制了液压泵站的电气控制原理图。介绍了蓄能器选型的基本参数,对中间立柱蓄能器组和作动器上的蓄能器进行计算和选型。运用AMESim仿真软件对单个作动器进行液压仿真,得出仿真结果验证了作动器的可靠和可行性。最后,本文对系统进行了硬件和软件的设计。三通道伺服控制器采用经典的PID控制算法,并介绍了控制器的控制原理。运用Delphi7.0平台编制了友好的人机界面,分析了系统发生故障的可能性,并提出了故障解决方案,使用者能够直观、简洁、方便的完成对系统的操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 国内外发展现状及趋势
• 1.2.1 国外摇摆试验台研究现状
• 1.2.2 国内摇摆试验台研究现状
• 1.2.3 国内外摇摆试验台发展趋势
• 1.3 试验台的几种机械结构
• 1.3.1 试验台串联与并联机械机构的特点
• 1.3.2 三自由度摇摆试验台的几种结构形式
• 1.4 本课题研究的主要内容及创新点
• 1.4.1 主要研究内容如下
• 1.4.2 创新点
• 第2章 三自由度摇摆试验台的方案设计
• 2.1 三自由度摇摆试验台性能指标
• 2.2 三自由度摇摆台的结构设计
• 2.2.1 机械结构
• 2.2.2 驱动系统
• 2.2.3 控制系统
• 2.2.4 安全保护和检测系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 摇摆试验台机械系统的建模及仿真
• 3.1 摇摆试验台模型的建立
• 3.1.1 摇摆试验台自由度的计算
• 3.1.2 摇摆试验台仿真
• 3.2 中间立柱受力新方法的提出
• 3.3 摇摆试验台力学模型的建立
• 3.4 有限元仿真
• 3.4.1 有限元分析方法简介
• 3.4.2 上平台有限元分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 摇摆试验台液压系统设计与仿真
• 4.1 摇摆试验台的液压系统设计
• 4.2 液压系统元器件的选型
• 4.2.1 供油压力选择
• 4.2.2 作动器
• 4.2.3 比例换向阀的选择
• 4.2.4 液压泵站
• 4.2.5 蓄能器
• 4.3 摇摆试验台液压系统仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的硬件及软件设计
• 5.1 控制系统硬件
• 5.1.1 工控机与传感器
• 5.1.2 三通道伺服控制器
• 5.2 控制系统的软件
• 5.2.1 伺服控制软件
• 5.2.2 控制系统的人机界面
• 5.3 三自由度辅机摇摆试验台的故障分析
• 5.4 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位论文
• 致谢
• 大摘要