闭式驱动系统理论课程设计课件

1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书项目名称：项目名称： 闭式驱动系统理论设计、阀块设计、 原理虚拟动画仿真及系统建模与性能分析指导教师：指导教师： 职职 称：称： 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书I燕山大学课程设计（论文）任务书燕山大学课程设计（论文）任务书 项目名称闭式驱动系统理论设计、阀块设计、原理虚拟动画仿真及系统建模与性能分析指导教师姓名小组成员分工冷却计算、阀块设计系统原理图绘制、系统设计及计算选型液压系统原理虚拟动画仿真液压系统建模与性能分析项目考察知识点液压传动系统、电液伺服与比例控制系统、液压元件与系统项目设计参

2、数自重：300 吨额定起重能力：900 吨；空载车速：010Km/h;满载车速：05 Km/h;轮胎型号：上海双钱 26.5R25轮胎空载半径: 0.873m轮胎满载半径: 0.764m地面滚动阻力系数：0.03加速度 a=0.15m/s2 坡度：5%项目实施内容系统原理图绘制、系统设计及计算选型冷却计算、阀块设计（SolidWorks）液压系统原理虚拟动画仿真（Flash MX）液压系统建模与性能分析(AMESim)项目试验内容液压系统原理及性能分析项目结题须提交材料(1)系统原理图，1 张 A0(2)阀块零部件图，1 张 A1(3)设计计算说明书，1 份(4)系统仿真分析报告，1 份(5)

3、虚拟动画演示报告等，1 份须提交纸质及电子版各 1 份项目实施时间节点要求11.29-12.05：设计计算，系统草图；12.06-12.12：元件选择、绘图；12.13-12.19：仿真和模拟；燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书II12.20-12.24：说明书、报告、答辩小组分工及贡献姓姓 名名课题组分工课题组分工进行冷却部分的计算、运用 SolidWorks 对冷却部分进行了阀块设计及零件图和工程图的绘制对运梁车的行走系统进行了动力学分析和数学计算，完成了液压驱动系统的设计和元件选型液压系统原理虚拟动画仿真(FlashMX)，对重型轮胎式运梁车的轻载加速、重载减速进行了模拟运用 A

4、MESim 软件建立了运梁车液压行走驱动系统的仿真模型，并在此基础上对液压行走驱动系统进行性能分析燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书III摘 要本课程设计说明书就 900 吨运梁车闭式驱动系统进行了简单的原理设计和计算选型，并简单介绍了系统所采用的 DA 控制。此后又进行了阀块设计和液压系统原理虚拟仿真及系统建模和性能分析。此液压驱动动力源为 2 台柴油发动机，通过弹性联轴器（扭力减振器）与 2 套相同配置的液压泵相连，驱动液压马达和行星减速器实现行走。关键词：关键词：运梁车 闭式系统 阀块设计 原理仿真 建模分析燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书IV燕 山 大 学 课 程 设

5、 计 说 明 书 目目 录录第第 1 1 章章 绪论绪论.1 11.1 课题背景 .11.2 本次课设的研究内容 .11.3 课设研究的预期结果 .2第第 2 2 章章 系统设计计算及元件选型系统设计计算及元件选型.3 32.1 主要技术参数 .32.2 驱动系统工作性能 .32.2.1 系统原理（具体原理图见图纸）.32.2.2 元件功能简介.42.2.3 驱动系统各元件及管路功能.52.3 运梁车驱动系统理论计算 .52.3.1 牵引力计算.62.3.2 运梁车发动机功率计算 .72.3.3 行走闭式液压系统元件确定 .82.3.3.1 运梁车马达减速机选型计算 .82.3.3.2 运梁车

6、液压泵型号确定 .92.3.3.3 补油泵流量的选择与计算 .102.3.3.4 油箱容积和液压油量 .102.3.3.5 油管管径的计算 .102.3.3.6 滤油器的选择： .112.3.3.7 高压空气滤清器： .122.3.3.8 压力表选择 .132.3.3.9 冷却系统 .132.3.3.10 液压件选取如下 .142.4 DA-阀原理简介 .152.4.1 DA 原理分析.15第第 3 3 章章 阀块设计阀块设计.19193.1 液压系统设计集成块的流程简介 .193.2 液压系统设计集成块具体流程 .20燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第第 4 4 章章 液压系统原理

7、虚拟动画仿真液压系统原理虚拟动画仿真.22224.1 FLASH软件简介.224.1.1 Flash 动画设计的三大基本功能.224.1.2 Flash 动画的根本.224.1.3 Flash 动画时间控制的技巧.224.2 FLASH的制作.234.3 FLASH制作中的问题.254.4 液压系统原理分析 .264.4.1 空载加速（轻载高速）.264.4.2 重载减速（重载低速） .26第第 5 5 章章 液压系统建模与性能分析液压系统建模与性能分析.27275.1 AMESIM软件介绍 .275.2 工作流程 .275.3 系统元件的说明 .295.4 模型功能 .365.5 各种工况下

8、仿真所得曲线 .365.5.1 空载启动时的曲线 .365.5.2 满载阻力增大时的曲线.37结结 论论.3939致致 谢谢.4040课程设计心得体会课程设计心得体会.4141参考文献参考文献.4646燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 1 页 共 46 页第 1 章 绪论1.11.1 课题背景课题背景重型轮胎式运梁车作为路桥施工和船舶建造必不可少的设备，未来几年的需求将大大增加。重型轮胎式运梁车还是造船厂钢结构船体分段在工序之间转运的主要设备，也适用于大型钢厂和公（铁）路特大型混凝土预制构件的运输。国内工程机械近年来得到很大发展，年增长率高达 70%，应用领域不断拓展，但一些重要方

9、面与国际相比仍然差距很大。迄今为止，对于技术含量和单台售价较高的重型工程运输车，其液压系统基本是成套地从国外引进。进口运梁车价格昂贵且无法满足市场需求，而国内企业缺少相关的设计开发经验，无法提供性能完全满足要求的运梁车。轮胎式运梁车在施工作业中，运行速度低、运输距离长，车辆在桥面行驶时要求行驶路线精确，不允许发生较大偏差而对桥梁造成损坏。这样的运输条件，如果完全由人工驾驶和控制，其劳动强度非常大，而且很难保证作业的安全性，因此，要求轮胎式运梁车必须具备自动驾驶功能，确保运梁安全、高效。鉴于以上要求，设计制造 900 吨、行走系统采用液压驱动的轮胎式运梁车是必然之举。液压行走驱动系统的合理设计可

10、以最大程度的满足作业需求，降低操作强度，节约能源，是轮胎式运梁车实现智能化的基础。1.21.2 本次课设的研究内容本次课设的研究内容本次课设针对 900 吨运梁车市场需求旺盛这一现状，对 900 吨轮胎式运梁车的液压行走驱动系统进行了研究：1、对 900 吨轮胎式运梁车的行走系统进行了动力学分析和数学计算，完成了液压驱动系统的设计和元件选型2、运用 SolidWorks 对冷却部分进行了阀块设计，用阀块的安装方式替代管路实现元件间的连接；3、运用FlashMX进行液压系统原理虚拟仿真，对重型轮胎式运梁车的轻载加速、重载减速进行了模拟；4、运用 AMESim 软件建立了轮胎式运梁车液压行走驱动系

11、统的仿真模型，并在此基础上对液压行走驱动系统进行了性能分析。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 2 页 共 46 页1.1.3 3 课设研究的预期结果课设研究的预期结果对于多轮驱动的车辆，转向时由于各轮走过的距离不等，要求能够轮间差速，故将所有液压驱动马达并联，满足差速要求。系统中补油泵的液压油被引入测量节流口，在测量节流口处产生一个控制压力用来控制主泵和液压马达的排量。随着发动机转速的升高，测量节流口产生的控制压力增大，主泵的排量增大而液压马达的排量减小，车辆行驶速度逐渐增大。当液压系统功率超出发动机最大输出功率后，发动机失速，测量节流口产生的压力减小，主泵排量减小而液压马达排量增

12、大，车辆行驶速度下降，实现了恒功率驱动。通过液压驱动系统原理的模拟和系统建模和性能分析，得到的工作曲线比较符合实际的工况。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 3 页 共 46 页第 2 章 系统设计计算及元件选型2.12.1 主要技术参数主要技术参数表 2-1 主要技术参数自重：300 吨额定起重能力：900 吨；空载车速：010Km/h;满载车速：05 Km/h;轮胎型号：上海双钱 26.5R25轮胎空载半径: 0.873m轮胎满载半径: 0.764m地面滚动阻力系数：0.03加速度 a=0.15m/s2坡度：5%2.22.2 驱动系统工作性能驱动系统工作性能2.2.12.2.1

13、系统原理（具体原理图见图纸）系统原理（具体原理图见图纸）图 2-1 原理简图由于正、反方向行走及制动要求，以及为满足以上行走速度控制的要求，abX1X2GPsFSDAMabX1X2GPsFSDAM共有20个马达234567891011燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 4 页 共 46 页运梁车液压驱动系统中泵和马达采用闭式回路方式。驱动泵一般都采用带方向和比例电磁铁的双向变量泵。通过控制变量泵电比例伺服阀的方向和伺服电流大小，可以改变驱动泵的方向和排量的大小，从而改变运梁车行车方向和速度的大小。驱动马达则选择变量马达，通过变换马达的排量可以适应运梁车的空载和满载工况，并充分利用发动

14、机和泵的功率，爬坡时可以控制马达全排量输出，以获得最大牵引力。整个车速可以无级调速，柴油机转速和车的行走速度由加速器踏板来控制。通过调节比例阀 2 的电流改变主泵 1 的排量，从而改变系统流量，即达到改变车速的目的。补油泵 9 通过滤清器 7 和单向阀 3，将低压油补入主回路，并同时向控制回路供油。主回路部分油通过冲洗阀 5、溢流阀 6 经冷却器流回油箱。当出现瞬时超载时，高压油经溢流阀溢流到补油回路。当出现严重超载时（比如车轮卡死），顺序阀打开，高压油迅速将主泵的排量减小，同时由于节流阀的压降，溢流阀 8 开启，从而使主回路压力快速降低。2.2.22.2.2 元件功能简介元件功能简介（1）调

15、压阀：在泵装置里共有 5 个调压阀（3 个溢流阀和 2 个顺序阀） ，阀 10 调定补油压力，阀 11 设定主回路工作压。阀 8 为主回路卸荷阀，当超载时，能迅速打开，使主泵排量回零，起到快速卸荷的作用，其压力要比阀 11 高 0.5-1MPa。为保证冲洗阀能正常工作，其溢流阀 6 溢流压力要比阀 10 低 0.2-0.5MPa。（2）补油泵：闭式系统的主泵上通轴附设一小排量的齿轮泵补油，补油溢流阀和补油单向阀多集成于主泵，冲洗冷却阀组则集成于马达。补油溢流阀调定补油压力，补油单向阀选择补油方向，向主油路低压侧补油，以补偿由于泵、马达容积损失及从冲洗冷却阀组中泄掉的流量。冲洗阀的作用是将主回路

16、中多余的油溢流出去，并起到循环更新主回路里油介质的目的。同时，补油泵对主泵、马达进行冷却，让部分流量通过主泵和马达壳体回油箱，这种冷却可以防止出现主泵和马达长时间在零流量或零压力下工作产生的过热现象。（3）高压滤清器：在补油泵的出口安装一个高压滤清器，使工作介质经过滤后进入系统，可提高传动装置的可靠性和寿命。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 5 页 共 46 页2.2.32.2.3 驱动系统各元件及管路功能驱动系统各元件及管路功能表 2-2 驱动系统各元件及管路功能2.32.3 运梁车驱动系统理论计算运梁车驱动系统理论计算轮胎式运梁车承载范围大，运行平稳，机动灵活，在高速铁路建设中

17、发挥着重要的作用。如何控制运梁车的行走速度并分析其运动工况与受力，对于提高运梁车工作效率，缩短工程周期，有决定性的作用。设计流程简图如下：负载受力分析发动机功率计算液压系统元件计算及选型马马达达减减速速机机选选型型计计算算液液压压泵泵型型号号确确定定补补油油泵泵流流量量的的选选择择与与计计算算油油箱箱容容积积和和液液压压油油量量油油管管管管径径的的计计算算滤滤油油器器的的选选择择 冷冷却却系系统统冷冷却却器器冷冷却却马马达达冷冷却却泵泵溢溢流流阀阀电电磁磁换换向向阀阀图 2-2 设计流程简图 T1.T2进出油口M（B）测量 B 端压力X1.X2注控制油口，功用同定量泵M（H）测量 H 口压力P

18、s通控制油，同上S油源吸口F确定是否通过过滤器，一般情况呈断开状态abEP 电比例控制阀M（A）测量 A 端压力DA控制改变泵的排量燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 6 页 共 46 页2.3.12.3.1 牵引力计算牵引力计算下面简述其几种工况及相应受力：一、空载情况一、空载情况（1）空载平地牵引力：空载平地牵引力=空载平地阻力=自重滚动阻力系数=3000.03=9 吨（2）空载平地加速牵引力：空载平地加速牵引力=空载平地阻力+空载加速阻力=自重滚动阻力系数+自重加速度=3000.03+3009.80.15=13.6 吨（3）空载爬坡牵引力：空载爬坡牵引力=空载平地阻力+空载坡度

19、阻力=自重滚动阻力系数+自重坡度=3000.03+3000.05=24 吨（4）空载爬坡加速牵引力：空载爬坡加速牵引力=空载平地阻力+空载坡度阻力+空载加速阻力=自重滚动阻力系数+自重坡度+自重加速度 =3000.03+3000.05+3009.80.15=28.6 吨二、二、 满载情况满载情况（1）满载平地牵引力：满载平地牵引力=满载平地阻力=总重滚动阻力系数=12000.03=36 吨（2）满载平地加速牵引力：满载平地加速牵引力=满载平地阻力+满载加速阻力=总重滚动阻力系数+总重加速度=12000.03+12009.80.15=54.4 吨（3）满载爬坡牵引力：满载爬坡牵引力=满载平地阻力

20、+满载坡度阻力=总重滚动阻力系数+总重坡度燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 7 页 共 46 页=12000.03+12000.05=96 吨（4）满载爬坡加速牵引力：满载爬坡加速牵引力=满载平地阻力+满载坡度阻力+满载加速阻力=总重滚动阻力系数+总重坡度+总重加速度 =12000.03+12000.05+12009.80.15=114.4 吨2.3.22.3.2 运梁车发动机功率计算运梁车发动机功率计算取传动效率为:0.8 一般情况消耗最大功率的工作状态为满载平地根据经验，液压系统容积效率取 0.95，机械效率取 0.95则总效率=容积效率机械效率=0.950.95=0.91且机

21、械系统的传动效率为 0.8（1）行走时最大功率满载平地时发动机功率=满载平地牵引力满载速度效率=3610009.853.60.80.91=673.08Kw（2）需要发动机功率取发动机储备系数为 1.2发动机总功率=行走时最大功率1.2=673.0771.2=807.69Kw采用双发驱动，每台发动机功率 P403.84（Kw）选用柴油机：TBD234V8，功率 P400 Kw表 2-3 柴油机 TBD234V8 发动机的性能参数序号 名称 单位 TBD234V81 工作过程 四冲程2 工作方式 直接喷射3 气缸排列 V 型夹角 604 气缸数 85 缸径/冲程 mm 128/1406 单缸排量

22、dm3 1.8燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 8 页 共 46 页表 2-3 续 柴油机 TBD234V8 发动机的性能参数序号 名称 单位 TBD234V87 总排量 dm3 14.48 压缩比 15：19 最高爆发压力 MPa 1510 额定转速范围 r/min 1500230011 最低稳定转速 r/min 45额定转速12 最低空载稳定转速（怠速） r/min 一般为 70075013 20时点火转速 r/min 11514 旋转方向 逆时针旋转（从飞轮端看）15 发火顺序 A1B2A3B1A4B3A2B416最大转矩3500Nm2.3.32.3.3 行走闭式液压系统元件

23、确定行走闭式液压系统元件确定2.3.3.12.3.3.1 运梁车马达减速机选型计算运梁车马达减速机选型计算满载爬坡阻力距=满载爬坡牵引力驱动半径=9610009.80.764=718771.2 N.m 一、初选马达减速机型号和个数一、初选马达减速机型号和个数初选马达减速机为 A6VE80+GFT60 GFT60 最大输出扭距为 60000 N.m，传动比为 105.5马达型号为 A6VE80：排量 Vg80 cm3、/r，公称压力400 bar根据经验推荐选择液压系统的工作压力：工程机械、重型机械常用压力为:35 MPa(参考液压元件与系统第十七章液压系统设计)取压力差=35MPa（系统工作压

24、力）单个驱动力矩 T=马达排量压力差i2（机械）=8035105.520.95=48074.73 N.m 60000 N.m马达个数 n=总驱动力矩单个驱动力矩=718771.248074.73燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 9 页 共 46 页16为了保留一定的储备系数，取马达个数为 20储备系数=总驱动力矩最大阻力距=2048074.73718771.2=1.33二、验证二、验证该轮边减速器输出转速 35.5rpm（马达排量最大时）或 40.7（马达排量小于54 时）而由实际工况得：轮胎最大空载转速空载速度602空载半径103.66020.873=30.4rpm35.5rpm

25、40.7rpm轮胎最大满载载转速满载速度602静载半径153.66020.76417.4rpm35.5rpm因此初选的马达减速机型号和个数均满足要求。2.3.3.22.3.3.2 运梁车液压泵型号确定运梁车液压泵型号确定每台柴油机驱动一台变量泵，选 2 台变量泵，要求泵的流量应满足马达所需流量：（1）空载平地运行，车速10Km/h 时所需单个轮胎驱动力矩 T =910009.80.873/20 =3849.93 N.m单个驱动力矩 T=马达排量压力差i2（机械）所以此时：单个马达排量=3849.930.952105.5（35106）=6.41 cm3/r此时泵的排量：VgVmN210 / N1

26、式中：Vm此时马达排量N1泵的转速N2此时马达转速此时马达转速为 N2 30.4105.5=3207.2rpm，所以 Vg =6.413207.210 / 2300=89.38cm3/r。（2）满载平地运行，车速5Km/h 时所需单个轮胎驱动力矩 T =3610009.80.764 / 20 =13476.95 N.m单个驱动力矩 T=马达排量压力差i2（机械）燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 10 页 共 46 页所以此时：单个马达排量=13476.950.952105.5（35106）=22.42 cm3/r此时泵的排量：VgVmN210 / N1式中：Vm此时马达排量N1泵的

27、转速N2此时马达转速此时马达转速为 N2 17.4105.5=1835.7rpm，所以 Vg =22.421835.710 / 2300=179.99cm3/r。查看样本，取泵型号为 A4VG250 闭式变量泵表 2-4 A4VG250 闭式变量泵的性能参数额定排量： 250cm2公称压力：400bar最大流量：600L/min最大转速： 2600rpm最小转速：500rpm最大功率：400KW2.3.3.32.3.3.3 补油泵流量的选择与计算补油泵流量的选择与计算由力士乐样本知：补油泵排量 52.5 cm3、/r ，其流量为：排量柴油机转速 N=120.75L/min2.3.3.42.3.

28、3.4 油箱容积和液压油量油箱容积和液压油量由经验：油箱容积应大于补油泵每分钟流量的 3 倍，则：油箱容积大于120.753=362.25L。邮箱容量选定应符合 GB2876-99液压泵站油箱公称容量系列的规定：选取油箱容积为 400 L 2.3.3.52.3.3.5 油管管径的计算油管管径的计算管路的通径，主要是根据流量来确定的，各种管路如泄油管、压力油管、吸油管都有推荐的流速，使流速与截面积的乘积大于等于需要的流量，即可求出管路通径，圆整后按管材标准选取。 （参照现代实用液压附件中第五章）一、一、 油管内径：油管内径：按设计要求，流管内允许流速为：压力油：VA=5.0m/s吸油管：VS=1

29、.5m/s回油管：VB=2.5m/s（1）压力管中的流量为:VgbN=25010-32300=575L/min=9.5810-3 m3/s燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 11 页 共 46 页则：VADA2/4 9.5810-3 即：DA=49.39mm，选取公称通径为50mm（2）吸油管中的流量即补油泵的流量和冷却泵流量总和为:=120.75+120.75=241.5 L/min = 4.0310-3 m3/s则：VsDs2/4 4.0310-3 即：Ds=58.49mm，选取公称通径为65mm（3）回油管中流量为吸油管中的流量: 241.5 L/min = 4.0310-3

30、m3/s则：VBDB2/4 4.0310-3 即：DB=45.27mm，选取公称通径为50mm二、油管壁厚二、油管壁厚 2pd-油管壁厚(mm)p-油管内液体最大压力（MPa）d-油管内径(mm)-许用应力（MPa）,取 = (b为抗拉强度，n 为安全系数)nb其中 ：p7 MPa 时， n=8p17 MPa 时，n=4钢管均采用 45#正火钢，b为 6.08 MPa则：压力管壁厚为：3550 / 2（608 / 4）=5.76 mm 吸油管壁厚为：2065 / 2（608 / 8）=8.56 mm 回油管壁厚为：2.250 / 2（608 / 8）= 0.72 mm 三、外径的选取三、外径的

31、选取参照现代实用液压附件 ，可得：压力管外径取：63 mm；吸油管外径取：90 mm；回油管外径取：63 mm 2.3.3.62.3.3.6 滤油器的选择：滤油器的选择：行走机械闭式系统采用补油泵吸油过滤方式时,要求真空度极限值不大于30KPa,考虑到吸油管路的压力损失，滤油器本身的极限压降要求不超过（2025）KPa；考虑到滤油器工作过程中污染物积累会使压降增加，要求其初始压降不超过（815）KPa。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 12 页 共 46 页此闭式系统中的过滤有吸油口过滤和出油口过滤：（选择时应满足：滤油器流量管路流量）流量：Q=KAP/式中： Q-过滤流量K-滤芯

32、通油能力系数A-滤芯有效过滤面积P-滤芯前后压差-油液动力粘度上式的意义不在于计算滤油器的流量，而在于说明流量与压差成正比，与油液粘度成反比。因此可根据滤油器产品提供的标准粘度下（一般为32mm2/s）的压差-流量参数按此式计算在要求的使用压差下的流量值，以便正确选择滤油器。一、一、 吸油口过滤器吸油口过滤器吸油口处有一个 10 以上的滤筛,通常选 80参照现代实用液压附件中的 27 页：CFF 系列过滤器滤芯压差-流量曲线可知：在满足其初始压降不超过 5KPa 时，流量可取 0600 L/min管路流量：Q241.5 L/min，所以选择满足要求。表 2-5 CFF-520*过滤器的性能参数

33、型号公称流量过滤精度原始压力损失连接方式滤芯型号CFF-520*600 L/min80m241.5 L/min，所以选择满足要求。表 2-6 RF-500*过滤器的性能参数型号公称流量过滤精度原始压力损失滤芯型号通径RF-500*500L/min5m0.07 MPaLH00500R*BN/HC50mm2.3.3.72.3.3.7 高压空气滤清器：高压空气滤清器：PAF 系列产品使用于工程机械、车辆、移动机械以及需要具有压力的液压燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 13 页 共 46 页系统。 （参考现代实用液压附件中的 98 页）表 2-7 PAF1-*-*-*L 高压滤清器的性能参

34、数型号PAF1-*-*-*L单向阀开启压力（MPa）0.07空气流量（m3/min）0.75空气过滤精度（m）40油过滤网孔（mm）无加油滤网温度适应范围（。C）-20-+100连接方式螺纹（G3/4”）重量（kg）0.22.3.3.82.3.3.8 压力表选择压力表选择选择现代实用液压附件中 YN 系列不锈钢耐震压力表表 2-8 YN-100 的性能参数产品型号 YN-100公称直径 100接头螺纹 M201.5精确度等级1.0；1.5测量范围（MPa）040耐振等级 V.H.4使用环境条件温度-4070；相对温度85%生产厂家 无锡市特种压力表厂2.3.3.92.3.3.9 冷却系统冷却系

35、统一、一、 冷却器冷却器补油泵排量 52.5mL/r转速 2300rpm补油泵流量 120.75L/min冷却流量 120.75L/min 环境温度 30油液最高温度 70合适油温 50发热功率 120.75*0.85*2.15*40/900=9.8Kw当量冷却功率 9.8/20=0.49Kw/冷却器型号 贺德克 ELH5 1500 rpm燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 14 页 共 46 页二、二、 冷却马达冷却马达马达油口口径 15 mm,法兰式 35 mm冷却器配置的马达工作排量 22 mL/r冷却器配置的马达工作转速 1500 rpm冷却器配置的马达流量 33 L/min

36、冷却器配置的马达工作压力 20 MPa三、冷却泵三、冷却泵冷却器配置的齿轮泵要求排量为 14.78 mL/r，选择新编液压工程手册齿轮泵表 2-9 GM5-16 齿轮泵的性能参数型号理论排量额定压力理论输出转矩最低转速最高转速厂家GM5-1615.9 mL/r21 MPa53.169N.M500 rpm3300 rpm天津机械厂四、四、 溢流阀溢流阀 选择：北京华德液压工业集团有限责任公司样本 DBD 直动性溢流阀DBDH6P10/*，性能参数如下：表 2-10 DBDH6P10/*溢流阀的性能参数型号通径最大工作压力流量厂家DBDH6P10/*溢流阀6mmP：40 MPa 50 L/min北

37、京华德五、五、 电磁换向阀电磁换向阀选择：北京华德液压工业集团有限责任公司样本电磁换向阀4WE6C50B/AG24N，性能参数如下：表 2-11 4WE6C50D/AG24N 的性能参数型号通径最大工作压力最大流量厂家4WE6C50B/AG24N6mm31.5 MPa60L/min北京华德六、六、 测压接头测压接头选择 PT 系列：PTF-M121.5 (温州黎明液压机电厂生产)2.3.3.10 液压件选取如下液压件选取如下表 2-12 系统所用液压件系统元件型号 参数柴油机（道依茨-MWM 公司）TBD234V8P400kw，n=2300rpm最大转矩3500Nm变量泵A4VG250额定排量

38、： Vg=250 cm3、/r 公称压力：P=400bar 变量马达A6VE80额定排量 Vg80 cm3、/r，公称压力400 bar燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 15 页 共 46 页油箱容积GB2876-99液压泵站油箱公称容量系列400L压油管GB-T 3639-2009 冷拔或冷轧精密无缝钢管内径：50mm 外径：63mm吸油管GB/T8163-1999 标准热轧无缝钢管内径：65mm 外径：90mm表 2-12 续 系统所用液压件系统元件型号 参数回油管GB/T8163-1999 标准热轧无缝钢管内径：50mm 外径：63mm吸油滤油器CFF-520*公称流量 60

39、0 L/min 过滤精度 80m回油滤油器RF-500*公称流量 500 L/min 过滤精度 5m高压滤清器PAF1-*-*-*L单向阀开启压力（MPa）0.07冷却装置（贺德克）ELH5冷却泵GM5-16理论排量：15.9 mL/r 额定压力：21 MPa溢流阀DBDH6P10/*最大工作压力 P：40 MPa T：31.5 MPa流量：50 L/min电磁换向阀4WE6C50D/AG24N最大工作压力：30MPa 最大流量：60L/min压力表YN-100公称直径：100 接头螺：M201.5测压接头与测压管PTF-M121.5测压接头螺纹：M121.5 2.42.4 DA-DA-阀原理

40、简介阀原理简介DA 阀是一个速度控制阀（三通减压阀） ，系统中补油泵的液压油被引入测量节流口.，在测量节流口产生一个控制压力(Pst = Kn2)用来控制主泵和液压马达的排量。随着发动机转速的升高，测量节流口产生的控制压力增大，主泵的排量增大而液压马达的排量减小，车辆行驶速度逐渐增大。当液压系统功率超出发动机最大输出功率后，发动机失速，测量节流口产生的压力减小，主泵排量减小而液压马达排量增大，车辆行驶速度下降，实现了恒功率驱动。2.4.12.4.1 DADA 原理分析原理分析通过使用带有 DA-控制功能的变量泵可以方便地组成静压“自动变速机构”；通过“加大油门”将发动机转速提高，以便车辆开始行

41、使；当行驶阻力增大时（例如爬坡） ，为了使发动机不至过载，DA 控制会调节行驶速度，使之与发动机的可用功率相匹配；同理，因工作机构同时工作而需消耗发动机的一部分功率时，也会产生同样的效果，即防止发动机过载或避免发动机熄火。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 16 页 共 46 页图 图 2-3 DA 控制的系统原理图系统中的补油泵在给系统补油的同时，还被引入了一个测量节流口，利用补油溢流阀调定系统的补油压力。测量节流口处的压差经 DA控制阀放大后，产生一个控制压力，该控制压力经过三位四通方向阀后达到泵变量活塞的其中一个控制腔，另一个控制腔接 T 口卸荷，因此泵开始变量。一、控制压力的

42、建立：一、控制压力的建立：补油泵的压力通过测量节流口的时候会产生一个压降P，这个压降基本与介质的粘度无关（因节流口为薄刃形式） ，而与节流口的直径（P）及通41d过节流口的流量（PQ2）有关。有这个压降P 产生的力会推动 DA 阀中的阶梯型阀套运动，从而使控制油可以到达控制泵的方向阀（见图 2） ，在这个流道中的控制压 P2作用在环形面积 A2上，反向推动 DA阀套。DA阀套的力平衡关系式如下： A1P1=A2P2+A3P3+F弹簧abX1X2GPsFSDA燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 17 页 共 46 页P1A1Pst=P2测量节流口A2A3P3图 2-4 DA-阀的工作原

43、理上式中：A1和 A3相等，P2即是控制压力 Pst,节流口前后压差P= P1- P3=Kn2，因此，有：FP=Fst+F弹簧 ，得到：Pst正比于转速 nPst/P 称为 DA-阀的“放大系数”，一般标准 DA-阀的放大系数为 6.9控制压力 Pst通过换向阀进入变量油缸，变量油缸中 Pst、对中弹簧等效压力 Pz、泵出口压力 P 三者在某一排量位置上取得平衡：V=V(x)=V(Pst,Pz,P)=K0(Pst-K1x-K2p)式中：V-泵排量，为 Pst,Pz,P 的函数K0-常数K1,x-变量油缸中对中弹簧刚度和位移K2-时钟调节参数，不一定是常数二、二、 反推力：反推力：当经由 DA-

44、阀所产生的控制压力推动泵的变量柱塞使泵产生变量的同时，在该机构中也正同时作用着另外一些试图阻碍泵变量的力。（1）变量柱塞的对中弹簧：根据对中弹簧的大小，如果希望将泵变到最大排量的位置，则需要一定大小的推动力，在变量柱塞直径一定的情况下，即为需要一定大小的控制压力；因此，在实际工作中人们往往以压力的形式称呼该弹簧的刚度。例如：一个 5到 15bar 的弹簧意味着：当控制压力为 5bar 时，斜盘开始变量，到控制压力为15bar 时，泵达到最大排量位置。（2）与高压相关的反推力：DA 控制原理图燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 18 页 共 46 页另一个反推力与变量柱塞的对中弹簧无关

45、，而与泵的工作压力有关，它取决于配流盘上高压窗口的位置。在完全对称的情况下（配流盘无偏转） ，使斜盘正负偏转的分力大小相等；同理低压侧也是如此；由于低压侧所产生的使斜盘偏转的力相比之下很小，所以在后面的分析中我们不再考虑它的影响，这种情况下由泵的高压侧所产生的对斜盘的作用力是平衡的（如图 2-5） 。 ba沿传动油旋转方向上的偏转角度ba图 2-5 配流盘处于对称位置时高压区的分布图 图 2-6 配流盘偏转后高压区的分布图如果将配流盘沿着传动轴的旋转方向偏转一个角度（调大 K2） ，则作用在斜盘上的反推力会增大，如果作用在斜盘柱塞上的控制压力不能提供足够的正推力的话，则泵会在反推力的作用下，向

46、零位回摆（如图 2-6） 。通过对 DA 阀的控制原理进行系统分析，论证了其利用 DA 阀的自动调节作用,可以始终保持液压泵扭矩与发动机的输出扭矩的最佳匹配，防止了机械系统发动机因负载过大而熄火，并提高了使用效率,同时也减轻操作者的心理负担。它可以无级调节液压泵排量，从而自动控制工程机械达到最理想工作状态 ，因此在建筑机械、工程机械、农业机械、矿山机械等行业得到越来越广泛的应用。图 4 配流盘偏转后的高压区分布燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 19 页 共 46 页第 3 章 阀块设计在液压系统设计中，由于用阀块的安装方式替代管路实现元件间的连接，可以大幅度地减少系统装配工作量，减

47、少泄漏机会及系统所占空间，并提高系统效率，所以得到广泛的应用。基于三维 CAD 设计软件-SolidWorks，利用SolidWorks 软件设计液压系统阀块。3.13.1 液压系统设计集成块的流程简介液压系统设计集成块的流程简介 SolidWorks 是美国 SolidWorks 公司开发的 CAD 产品。以下是利用SolidWorks 设计液压系统设计集成块的流程。首先绘制草图，然后通过拉伸，旋转等操作生成特征，记过一系列的特征结构建，利用尺寸关系，几何关系，方程式等在特征之间建立关联关系，最终形成产品的零件造型。在产品设计环境中，所有相关的零件全部造型设计一完成，便可进行装配，生成装配体

48、。在装配体环境中，可以进行运动仿真和干涉检查，通过检查结果，在该环境中可以对零件进行修改。液压集成块采用二维参数化软件进行设计，建立虚拟装配环境，使分析和观察的方式变得非常直观，设计人员尽可能在设计阶段发现问题，从而能够摆脱繁重的绘图工作。把主要精力放在对系统功能，结构等方面的分析和思考上，保证设计质量，提高设计效率。同时还可以对实体模型进行不同视角的观察，燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 20 页 共 46 页使集成块孔系的正确性检查变得直观可靠，对装配体进行干涉检查，提高一次性设计的成功率。图 3-1 软件设计环境3.23.2 液压系统设计集成块具体流程液压系统设计集成块具体流

49、程一、根据所选阀的参数绘制阀的三维图，如图 3-2、图 3-3；图 3-2 溢流阀 图 3-3 换向阀二、根据液压系统原理图和所选阀的情况，确定集成块的尺寸，效果图如图 3-4；燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 21 页 共 46 页图 3-4 阀块外形 图 3-5 内部各油路位置分布三、根据各阀在集成块上的位置安装，首先确定进出油口的位置，利用异型孔向导生成进出油口，按设计要求确定孔径和长度。再从离进油口最近的阀开始，将该阀对应的连接板尺寸以草图形式画在事先确定的安装面上，利用异型孔向导生成安装螺纹孔和油孔。检查该阀的油孔与进出油道的连通情况，如果不满足要求，则适当改变进出油口的

50、位置，该阀位置或对应油孔的长度。然后，再设计下一个阀的位置和油孔的长度，直到所有的阀都布置好，根据液压系统原理图，使应相连的孔连通，不应相连的孔保持一定的距离，一般孔间距不应小于 5mm，效果图如图 3-5；四、将各阀、压力表、接头等各元件安放在相应的位置，如图 3-6。检查装配体中各元件是否产生干涉，布局是否合理。如果有问题，再进行相应的调整，直到合适为止；燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 22 页 共 46 页图 3-6 装配图五、根据所完成的零件图，生成和输出包含所有加工信息的工程图，如图3-7。即利用 SolidWorks 软件生成各种视图，如三视图和各种剖视图，完整的反映

51、油孔和各阀的安装位置。图 3-7 工程图第 4 章 液压系统原理虚拟动画仿真本课程设计采用 Flash 仿真模拟运梁车液压驱动系统的原理。Flash 是一种创作工具，设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿等允许用户交互的内容。Flash 可以包含简单的动画、视频内容、演示文稿以及介于它们之间的任何内容。在 Flash 中构建应用程序，可以使用 Flash 绘图工具创建图形，并将其它媒体元素导入 Flash 文档。接下来，定义如何以及何时使用各个元素来创建设想中的应用程序。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 23 页 共 46 页4.14.1 FlashFlash 软件简介软件简介4

52、.1.14.1.1 FlashFlash 动画设计动画设计的三大基本功能的三大基本功能Flash 动画设计的三大基本功能是整个 Flash 动画设计知识体系中最重要、也是最基础的，包括：绘图和编辑图形、补间动画和遮罩。1绘图和编辑图形 绘图和编辑图形不但是创作 Flash 动画的基本功，也是进行多媒体创作的基本功。在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素，这也是 Flash动画的一个巨大特点。 2补间动画 补间动画是整个 Flash 动画设计的核心，也是 Flash 动画的最大优点，它有动画补间和形状补间两种形式。 3遮罩 遮罩是 Flash 动画创作中所不可缺少的。4.1.24.1.2

53、 FlashFlash 动画的根本动画的根本 Flash 动画说到底就是“遮罩+补间动画+逐帧动画”与元件（主要是影片剪辑）的混合物，通过这些元素的不同组合，从而可以创建千变万化的效果。 4.1.34.1.3 FlashFlash 动画时间控制的技巧动画时间控制的技巧一、时间与帧数对动画时间的基本考虑是放映速度：电影和电视的放映速度是 24 帧/秒，而动画片一般有 12 帧就可以了，然后录制或拍摄时进行双格处理。如果绘制动作较快的动画最好进行单格处理，即每秒要绘制 24 个画面。对于快速的动作，一般采用 8 帧单格画面。二、动画的间格距离表现物体的静止到移动到静止都有类似的规律：静止开始时速度

54、慢、运动中的速度快、运动停止时的速度慢.表现在帧数上则是：从静止到运动帧数逐渐减少，从运动到静止帧数逐渐增加，中间运动过程的速度最快，帧数也最少。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 24 页 共 46 页4.24.2 FlashFlash 的制作的制作 图 4-1 制作流程图 下面以一种工况简单介绍一下 Flash 的应用：1、在图层 1 上使用绘图工具作出液压驱动系统原理图，如图 4-2；绘制原理图（图层1）新建元件（6个）新建图层（12个）创建补间动画油液比例阀1变量缸1变量泵变量马达比例阀2变量缸2油液燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 25 页 共 46 页GPsF

55、DAMab共20 个马达图 4-2 系统原理图2、整个系统的元件都是在运动的，因此需要对多个图层进行绘制和创建： 创建新元件：插入-新建元件图 4-3 创建新元件界面以此方法，新建系统所有运动元件：变量泵、变量马达、两个比例阀、两个变量缸和油液等 8 个元件；3、新建图层 2，创建比例阀 1 的换向动画，通过关键帧的创建来完成补间动画，实现比例阀的换向动作；4、新建图层 3，创建补油回路及控制回路的油液动画，实现油液在管路中的流动；5、以此类推，可实现各层的创建和关键帧的创建，共 12 个图层；如下：燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 26 页 共 46 页图 4-4 创建各层6、通

56、过分析各元件动作的先后顺序创建各个图层的关键帧，实现各元件的补间动画。图 4-5 补间动画4.34.3 FlashFlash 制作中的问题制作中的问题本次动画模拟仿真的难点在于插入关键帧的位置：首先，我们必须对工作原理了然于心，这样才能为系统的分析和仿真做好铺垫，必须了解各个元件动作的先后顺序及变化快慢。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 27 页 共 46 页4.44.4 液压系统原理分析液压系统原理分析4.4.14.4.1 空载加速（轻载高速）空载加速（轻载高速）液压泵的比例阀换向到左位，通过发动机加速（n） ，从而使得 DA 阀测压节流口 Pst（由 DA 阀原理可知：Pst=

57、K n2）增大，推动变量缸的活塞向右移动，从而使得变量泵的排量变大。V=V(x)=V(Pst,Pz,P) =K0(Pst-K1x-K2p)。与此同时，液压马达的比例阀换向到上位，压差推动变量缸的活塞向下移动，从而使得变量马达的排量变小，车辆行驶速度逐渐增大，从而实现了加速过程。4.4.24.4.2 重载减速（重载低速）重载减速（重载低速）系统功率超出发动机最大输出功率后，发动机失速， （ n） ，从而使得 DA阀测压节流口 Pst（由 DA 阀原理可知：Pst=K n2）减小，使得变量缸的活塞向左移动，从而使得变量泵的排量变小。V=V(x)=V(Pst,Pz,P) =K0(Pst-K1x-K2

58、p)。与此同时，液压马达的比例阀恢复原位，压差推动变量缸的活塞向上移动，从而使得变量马达的排量变大，车辆行驶速度逐渐减小，但扭矩增大，实现了减小速度，增大扭矩的过程。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 28 页 共 46 页第 5 章 液压系统建模与性能分析5.15.1 AMESimAMESim 软件介绍软件介绍AMESim 软件的液压仿真系统，涵盖了液压系统仿真的主要方面。它建立了一大批对应真实物理部件的仿真模型，用户只要如同组装真实的液压系统一样，把相应的部件从库中取出，连接各个部件，设定参数，就可以构造用户自己的液压系统。而不必关心具体部件背后的繁琐的数学模型（这些模型就算是对

59、于最优秀的工程师来说，其推倒也是相当麻烦的） 。同时，这些液压模型经过了大量的工程实践的检验，集中了 IMAGE 公司在液压系统方面的工程经验，其可信度非常高。运梁车采用由变量泵-变量马达组成的闭式变量液压系统，且为多泵-多马达组成的并联驱动回路。通过改变液压泵的出口方向，实现车辆的前进、后退及相应的速度改变，通过改液压马达的排量实现差速与差力控制。5.25.2 工作流程工作流程9元件选择连接回路原理图设置子模型设定参数空载时的参数模型仿真满载时的参数满载时的曲线空载时的曲线形成曲线系统元件计算00 吨运梁车闭式液压驱动系统仿真模型，如图 5-5 所示。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明

60、书第 29 页 共 46 页图 5-5 系统仿真图系统仿真模型确定后即可把计算选型所得的泵、马达及负载等部分的参数，代入对应的模型中，再根据工况情况对参数进行调整，即可得各种工况下的转速、流量、扭矩及工作压力等参数随时间的变化曲线。5.35.3 系统元件的说明系统元件的说明 一、发动机一、发动机 根据任务要求，设计发动机 PM000 额定转速为2300 r/ /min。二、液压泵二、液压泵PU003C 是一个理想的变量液压泵子模型，它考虑了容积损失和机械损失，出口流量由轴转速、冲击损失、泵排量和入口压力共同确定。其容积效率和机械效率定义为定值。下图 5-6 为PU003C 的参数设定。UD00