装载机线控转向技术研究

论文摘要

转向系统是轮式装载机中最为重要的系统之一,它直接影响整机的安全性、作业效率、燃油消耗和司机的劳动强度,而传统转向系统存在转向灵敏度不可调节、没有路感等问题,为解决提高装载机作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾,并给驾驶员提供合适的路感,本文结合吉林省科技厅基金项目“线控转向技术在装载机上的应用”(20040336),校企合作项目“线控转向技术研究及在装载机上的应用”,首次在国内将线控技术应用于装载机的转向系统。线控转向技术指通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。用传感器记录驾驶者的转向数据,然后通过数据线将信号传递给车上的微电脑,电脑综合这些和其他信号做出判断后,再控制车辆的转向角度。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接,完全摆脱了传统转向系统的各种限制,因此使车辆的设计、装配大为简化,而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性,是转向系统的重大革新。本文分别设计了用大通径比例换向阀、比例换向阀控制流量放大阀、比例减压阀控制流量放大阀组成的线控转向系统,并通过大量的试验工作比较上述三种系统,最终确定了用三通比例减压阀控制流量放大阀组成的线控转向系统的方案。设计了具有力反馈特性、转向灵敏度可调的电子方向盘子系统。通过该系统实现转向灵敏度根据装载机的实际工况分两级调节,且能给操作人员提供合适的路感。并围绕装载机线控转向控制技术进行了理论与试验研究。台架试验与样车试验表明装载机采用本文所提出的线控转向技术后可以解决提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾,提高作业效率,降低操作人员的劳动强度。将该技术应用到装载机上必定会带来我国工程机械行业技术水平的质的飞跃,其整机作业性能和机动灵活性会大大提高,这对于提高我国装载机行业的技术含量,增强国际竞争力,降低操作人员的劳动强度具有重要意义。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 装载机概述及发展趋势
• 1.1.1 装载机概述
• 1.1.2 发展趋势
• 1.2 装载机转向系统简介
• 1.2.1 转向系统综述
• 1.2.2 国内外轮式装载机转向系统现状及存在的问题
• 1.3 线控转向技术概述
• 1.3.1 线控转向技术的研究现状
• 1.3.2 装载机采用线控转向系统的主要优点
• 1.3.3 应用前景
• 1.4 研究内容
• 第2章 铰接式装载机转向运动学动力学仿真与实验[]
• 2.1 铰接式装载机的运动学分析
• 2.1.1 转向油缸活塞位移与折腰角的对应关系
• 2.1.2 转向力臂与折腰角的关系
• 2.2 铰接式装载机原地转向动力学分析
• 2.2.1 装载机原地转向阻力矩相关问题分析
• 2.2.2 求解原地转向阻力矩
• 2.3 仿真与实验
• 2.3.1 铰接式装载机转向运动学动力学仿真
• 2.3.2 铰接式装载机转向性能参数测试
• 2.4 计算ZL50F 装载机的相关数据
• 2.5 本章小结
• 第3章 装载机线控转向系统设计
• 3.1 原转向系统组成
• 3.2 装载机线控转向系统方案设计
• 3.2.1 大通径比例阀控制
• 3.2.2 比例方向阀控制流量放大阀系统
• 3.2.3 比例减压阀控制流量放大阀系统
• 3.3 方向盘子系统设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 流量放大阀特性研究
• 4.1 流量放大阀工作原理
• 4.2 静态特性研究
• 4.3 动态特性研究
• 4.3.1 流量放大阀模型
• 4.3.2 三通比例减压阀控制流量放大阀传递函数推导
• 4.4 本章小结
• 第5章 装载机线控转向系统控制策略研究
• 5.1 数字PID 控制方法
• 5.1.1 PID 控制器的算法确定
• 5.1.2 PID 控制算法仿真分析
• 5.2 模糊自整定PID 控制器
• 5.2.1 模糊自整定PID 控制器的设计
• 5.2.2 仿真结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 线控转向电控单元开发设计
• 6.1 电控单元总体结构
• 6.1.1 总体设计思想
• 6.1.2 总体方案
• 6.2 电控单元硬件设计
• 6.2.1 微处理器的选型
• 6.2.2 硬件系统信号
• 6.2.3 硬件电路设计
• 6.2.4 系统抗干扰设计
• 6.3 电控单元软件设计
• 6.3.1 软件设计方案
• 6.3.2 主控程序设计
• 6.3.3 主要功能模块设计
• 6.4 本章小结
• 第7章 试验研究
• 7.1 台架试验
• 7.1.1 流量放大阀性能试验
• 7.1.2 数学模型验证及控制策略试验
• 7.2 样车试验
• 7.3 本章小结
• 第8章 全文总结及工作展望
• 8.1 全文工作总结
• 8.1.1 本文开展的主要工作
• 8.1.2 主要创新点
• 8.2 今后工作展望
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT