龙门双柱式液压举升机的液压系统建模仿真与控制研究

论文摘要

汽车举升机在汽车维修行业是最重要,最基本的工具之一,是将汽车从一个高度提升至另一高度进行维修的设备,具有至关重要和不可替代的作用。它能否正常运转会直接影响到维修车辆、维修人员的安全,甚至会直接影响到汽车维修业务的兴衰。龙门双柱式液压举升机具有承载力高、适应性强、维护及安装方便等优点。它可以适应不同类型的车辆维修。随着汽车工业的不断发展,汽车维修设备也发展到一个更高的阶段。对龙门双柱式液压举升机的液压系统分析、研究对于正确合理的设计和使用,对于提高液压举升设备的工作品质和技术经济性能具有重要意义。因而,对液压双柱式举升机的系统运动学、动力学的研究很有必要。为以后的研发、改进提供必要的帮助。本文针对液压举升机的特点和发展趋势,以现有的液压举升设备为基础,改进液压举升设备的液压系统,提出了液压系统的动力学数学模型,进行了液压举升设备的静、动态分析。论文主要研究内容如下:1.进行了液压系统设计,确定了液压系统回路,选择了控制方式,进行了压力、流量的计算。2.对液压缸、液压泵、系统中所有的阀进行了静态特性分析,分析了它们之间所受的压力、流量等主要参数之间的关系。3.分析了上升、下降过程中,系统所产生的振动原因,对振动原因进行了深入分析,建立了振动元件的数学模型,提出了解决方法。4.对液压系统的研究中利用基于功率键合图的建模方法,建立了液压系统的功率键合图模型,并把键合图模型转化为液压系统的动态数学模型。然后将液压系统的动态方程与大型工程软件Matlab的仿真工具箱Simulink结合起来,把动态方程转化为Simulink仿真程序,从而建立起液压系统的计算机仿真模型并进行仿真。5.采用柱塞式液压缸和其他方法,解决了双缸同步问题。6.在分析原有液压举升设备的继电器控制系统和典型液压举升机电气控制原理的基础上,提出了应用PLC控制的基本方法和途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 举升机使用背景分析
• 1.2 本论文选题背景和意义
• 1.3 本论文主要内容
• 第二章 汽车举升机的结构及工作原理
• 一、汽车举升机基本概念
• 二、汽车举升机的基本构成
• 三、汽车举升机的分类
• 四、液压举升机的总体结构
• 五、液压举升机的组成
• 六、液压举升机的主要参数
• 七、液压举升机工作原理
• 八、液压举升机的工作过程分析
• 第三章 液压系统设计
• 3.1 液压传动系统及液压原理图
• 3.2 液压系统绿色设计
• 3.2.1 液压系统绿色设计原则
• 3.2.2 液压系统绿色设计策略
• 第四章 液压系统工作压力及流量的计算
• 4.1 设计依据
• 4.1.1 举升机对液压系统的要求
• 0的确定'>4.1.2 系统工作压力P₀的确定
• 4.2 工作过程负载分析计算
• 4.3 液压缸主要参数计算
• 4.3.1 选择计算液压缸的技术要求
• 4.3.2 主要参数计算
• 4.4 液压泵的选择
• 4.4.1 液压泵的工作原理
• 4.4.2 液压泵的形式
• 4.4.3 液压泵的形式
• 4.4.4 液压泵主要参数计算及型号选择
• 4.5 液压阀的性能参数计算与选择
• 4.5.1 液压阀介绍
• 4.5.2 液压阀选择原则
• 4.5.3 主要液压阀选择
• 4.6 液压系统辅助元件的选择
• 4.6.1 液压油箱的选择、油箱容量的确定
• 4.6.2 滤油器的选择
• 4.6.3 管路直径计算选择
• 4.7 系统压力损失计算
• 4.7.1 系统压力损失计算
• 4.7.2 系统温升计算
• 4.8 本章小节
• 第五章 液压系统动力学特性分析
• 5.1 液压泵的动力学特性分析
• 5.1.1 液压泵的静态特性分析
• 5.1.2 液压泵的动态特性分析
• 5.2 液压缸动力学特性分析
• 5.3 液压元件的静态特性分析
• 5.3.1 液压阀基本概念
• 5.3.2 液压阀的静态特性分析
• 5.3.3 压力阀的静态特性分析
• 5.3.4 流量控制阀的静态特性分析
• 第六章 液压系统振动分析
• 6.1 液压系统的振动
• 6.1.1 液流力动态特性分析
• 6.1.2 元件动态特性分析
• 6.2 液压系统的振动的解决方法
• 6.2.1 增加阻尼
• 6.2.2 增加节流阀
• 6.3 本章小结
• 第七章 液压系统仿真与分析
• 7.1 仿真技术简介
• 7.1.1 仿真技术及其分类
• 7.1.2 仿真技术要素
• 7.2 仿真软件
• 7.2.1 SIMULINK介绍
• 7.2.2 SIMULINK运行原理
• 7.3 动态系统的数学模型
• 7.3.1 传递函数
• 7.3.2 状态空间模型
• 7.3.3 基于功率键合图的动态方程组
• 7.4 功率键合图
• 7.4.1 元件的键合图模型
• 7.4.2 液压系统建立键合图的一般规则
• 7.4.3 仿真技术在液压系统中的应用
• 7.5 液压系统建模
• 7.5.1 液压泵送系统的功率口模型
• 7.5.2 系统元件的功率键合图模型
• 7.5.3 液压泵系统键合图
• 7.6 仿真结果与分析
• 7.6.1 仿真结果
• 7.6.2 仿真分析结论
• 第八章 液压举升机控制系统设计
• 8.1 液压举升机控制系统设计要求
• 8.2 控制系统设计的主要内容
• 8.3 液压举升机控制系统的主要内容
• 8.3.1 运动和动力控制
• 8.3.2 举升过程测量与显示数据
• 8.3.3 系统报警与紧急制动功能
• 8.4 控制功能的实现
• 8.4.1 控制方式的选择
• 8.4.2 PLC控制系统设计的步骤
• 8.4.3 控制系统的组成
• 8.4.4 选择PLC时注意的问题
• 8.5 液压举升机PLC控制系统设计
• 8.5.1 PLC控制方案
• 8.5.2 液压系统工作原理及动作过程
• 8.5.3 液压举升机动作循环表
• 8.5.4 PLC控制系统软、硬件的设计
• 8.6 本章小结
• 第九章 总结与展望
• 9.1 本论文工作总结
• 9.2 今后要做的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 SIMULINK仿真模型