横向半主动悬挂系统反比例溢流阀的研究

论文摘要

本文主要研究了高速列车横向半主动悬挂系统中的重要组成部分——电液反比例溢流阀。提出了电液反比例溢流阀的设计方案,并进行了结构设计;从理论上分析了电液反比例溢流阀的稳态控制特性和动态特性,并对阀的特性进行了仿真研究。首先在阅读大量国内外相关研究文献的基础上,阐明了本课题的背景和意义,介绍了列车横向半主动悬挂系统发展现状、电液比例技术的发展现状和电液比例溢流阀的发展情况。分析了横向半主动悬挂系统基本原理及其车辆动力学性能。其次根据电液反比例溢流阀的技术要求,提出六种反比例溢流阀的方案。在研究电液反比例溢流阀的稳态特性和比例电磁铁的控制特性的基础上,提出电液反比例溢流阀的整体结构方案及其结构设计计算方法。在此基础上,分析了电液反比例溢流阀的稳态负载特性,并对作为干扰因素的流量对输出压力的影响作了定量的分析。采用线性化方法推导出电液反比例溢流阀的传递函数,然后对电液反比例溢流阀的快速性、稳定性和控制精度进行了分析,为进一步的仿真研究提供了理论依据和指导方向。最后在理论分析的基础上,应用AMESim软件对电液反比例溢流阀的稳态特性和动态特性进行了仿真研究。从理论上探索了电液反比例溢流阀的结构参数与稳态特性和动态特性之间的相应关系。通过被动悬挂和半主动悬挂系统的仿真比较证明半主动悬挂系统对车体横向振动具有明显的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 列车横向半主动悬挂系统发展现状及悬挂方式
• 1.2.1 传统的悬挂方式及其不足
• 1.2.2 主动悬挂
• 1.2.3 全主动悬挂与半主动悬挂的比较
• 1.2.4 国内外半主动悬挂的应用情况
• 1.3 电液比例阀的发展现状
• 1.3.1 电液比例控制技术的含义与内容
• 1.3.2 电液比例技术的发展
• 1.3.3 电液反比例溢流阀的研究与发展
• 1.4 课题的意义
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 横向半主动悬挂系统基本原理
• 2.1 基于天棚阻尼控制的半主动悬挂原理
• 2.2 车辆横向半主动减振器
• 2.2.1 半主动悬挂系统配置
• 2.2.2 半主动悬挂控制系统流程
• 2.3 半主动减振器工作原理
• 2.3.1 减振力方向的控制
• 2.3.2 减振力幅值的控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 半主动悬挂系统车辆动力学性能
• 3.1 计算模型及计算方法
• 3.1.1 转向架的结构特点
• 3.1.2 模型的建立
• 3.2 计算机仿真结果及结论
• 3.3 本章小结
• 第4章 反比例溢流阀结构方案的确定
• 4.1 反比例溢流阀的技术要求
• 4.2 实现反比例溢流阀的方案
• 4.3 电液反比例溢流阀的技术方案
• 4.3.1 技术方案一 浙江大学方案
• 4.3.2 技术方案二
• 4.3.3 技术方案三
• 4.3.4 技术方案四
• 4.3.5 技术方案五 先导式反比例溢流阀方案
• 4.3.6 技术方案六 改进的方案
• 4.4 本章小结
• 第5章 反比例溢流阀的设计
• 5.1 比例电磁铁的控制特性
• 5.1.1 比例电磁铁的技术要求
• 5.1.2 单向比例电磁铁的特性
• 5.1.3 单向比例电磁铁的分类
• 5.1.4 比例电磁铁的控制特性
• 5.1.5 比例电磁铁的选用
• 5.2 反比例溢流阀的设计计算
• 5.2.1 主阀芯稳态力平衡方程
• 5.2.2 电磁力计算
• 5.2.3 稳态液动力
• 5.2.4 平衡方程式
• 5.2.5 结构数据的计算
• 5.2.6 液压阀压缩弹簧设计
• 5.2.7 先导阀设计
• 5.2.8 阀芯与电磁铁之间弹簧的设计
• 5.3 反比例溢流阀的稳态负载特性分析
• 5.4 反比例溢流阀的动态特性理论分析
• 5.4.1 反比例溢流阀的数学模型
• 5.4.2 动态特性分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 反比例溢流阀的建模、仿真及性能分析
• 6.1 液压系统仿真技术的发展与现状
• 6.2 AEMSim仿真环境介绍
• 6.3 基于AMESim的反比例溢流阀系统建模仿真
• 6.3.1 系统仿真建模
• 6.3.2 稳态特性仿真及结果分析
• 6.3.3 动态特性仿真及结果分析
• 6.4 被动悬挂系统与半主动悬挂系统的仿真分析
• 6.5 影响仿真精度的因素分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢