论文摘要
近年来,随着人们生活水平的提高,对旅游观光的需求也趋于多样性和富于探险性,以此为背景,研制一种采用压缩空气作为动力的微型观光潜艇,本文以该潜艇为载体,为其设计一套适合的液压系统,并对该液压系统进行研究。该液压系统的主要功能包括对方向舵和水平舵的操纵控制、对压载水仓中阀门的操纵以及对潜艇纵倾的调节。液压系统的设计研究主要包括以下内容：首先,分析舵机构的受力情况,设计出一套操舵液压系统,该系统实现手动(紧急)操舵和随动操舵两种功能,对手动操舵,基于MATLAB/Simscape建立其仿真模型,研究在该模型下舵机构的主要参数对时间的响应,分析系统性能并进行改进；对随动操舵,基于MATLAB/Simulink建立其仿真模型,分析系统性能并通过采用和调节PID控制器改善了系统性能。其次,对潜浮系统中的通海阀和通气阀进行结构设计,分析其受力情况并设计出一套阀门液压传动系统,基于Simscape建立其仿真模型,通过仿真,模拟液压系统工作状况,并得到阀门动作的时间响应和活塞杆受力状况,分析系统性能并对关键部件进行有限元分析,校核其强度和刚度。然后,建立潜艇纵倾运动的数学模型,设计一套液压油泵送水银的液压系统调节纵倾,采用PID纵倾控制器来实现对系统的控制,并基于Simulink建立系统的仿真模型,研究系统的响应特性并对系统进行改进。最后,对微型观光潜艇液压系统进行总体设计。最终完成了对该微型观光潜艇液压系统的设计和仿真。仿真结果表明该液压系统完全实现了预定的功能要求,可以应用于该潜艇平台。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景1.1.2 课题研究意义1.2 液压技术研究现状1.3 潜艇液压系统研究方向1.4 液压系统仿真概述及发展趋势1.4.1 计算机仿真技术及在液压系统中的应用1.4.2 液压仿真技术的发展状况1.5 课题研究内容第2章 液压系统方案2.1 操舵液压系统方案2.1.1 操舵液压系统概述2.1.2 操舵液压系统方案设计2.2 潜浮系统阀门的液压传动系统方案2.2.1 潜浮系统方案简述2.2.2 潜浮系统阀门的液压传动系统方案设计2.3 纵倾调节液压系统方案2.3.1 纵倾调节系统方案选择2.3.2 纵倾调节液压系统方案设计2.4 本章小结第3章 操舵液压系统研究3.1 舵装置受力分析3.1.1 舵水动力计算3.1.2 转舵机构受力分析3.2 操舵液压系统参数设计与元件选型3.2.1 液压缸设计选型3.2.2 液压泵设计选型3.2.3 阀类元件的设计与选用3.2.4 蓄能器的设计与选用3.3 手动操舵液压系统仿真研究3.3.1 手动操舵液压系统连接回路模型的建立3.3.2 基于MATLAB/Simscape的手动操舵液压系统仿真研究3.4 随动操舵液压系统仿真研究3.4.1 阀控缸的数学模型与传递函数3.4.2 基于MATLAB/Simulink的随动操舵液压系统仿真研究3.5 本章小结第4章 潜浮系统阀门的液压传动系统研究4.1 通海阀机构4.1.1 通海阀机构形式4.1.2 通海阀结构设计4.2 通气阀机构4.2.1 通气阀机构形式4.2.2 通气阀结构设计4.3 阀门液压传动系统参数设计与元件选型4.3.1 液压缸设计选型4.3.2 液压泵设计选型4.3.3 阀类元件的设计与选用4.4 阀门液压传动系统仿真研究4.4.1 基于MATLAB/Simscape的通气阀液压回路的仿真研究4.4.2 基于MATLAB/Simscape的通海阀液压回路的仿真研究4.5 关键部件的有限元分析4.6 本章小结第5章 纵倾调节液压系统研究5.1 潜艇垂直面运动方程5.1.1 坐标系及变量定义5.1.2 静力及力矩5.1.3 垂直面操纵运动线性方程式5.1.4 潜艇水动力系数的估算5.2 纵倾调节液压系统参数设计与元件选型5.2.1 水银罐的设计5.2.2 液压泵的设计选型5.2.3 阀类元件的设计与选用5.3 纵倾调节液压系统仿真研究5.3.1 PID纵倾控制器5.3.2 基于MATLAB/Simulink的纵倾调节仿真研究5.4 本章小结第6章 微型观光潜艇总体液压系统设计6.1 总体液压系统的整合6.1.1 总体液压系统形式的确定6.1.2 总体液压系统原理与布置6.2 全艇液压负荷的计算6.3 总体液压系统的参数设计与元件选型6.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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