70t矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究
70t矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究.
分类号:TH1210710-2010125028硕士学位论文 70t 矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究柳琼璞导师姓名职称焦生杰教授申请学位级别硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期 2013 年 6 月 17 日论文答辩日期 2013 年 6 月 19 日学位授予单位长安大学Design and Simulation of Hydraulic Steering System in70t Mining Dump TruckA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate :LiuQiongpuSupervisor :Prof. Jiao ShengjieChang ’ an University, Xi’ an, China摘要矿用自卸车是应用于露天矿区、水利水电建设现场运输岩石、渣土的一种专用车辆 , 其载重吨位大 ,工况恶劣 ,道路爬坡多、转弯多、路况差 ,行驶速度低 ,多发安全事故 , 对车辆的操纵性能提出了较高的要求。
转向系统作为车辆的重要组成部分 , 是车辆直线行驶或转向的操纵执行机构 ,其性能的好坏直接影响到车辆的操纵稳定性和行驶安全性。
因此 ,对矿用自卸车转向系统进行研究有重要工程意义。
本论文以载重量为70t 的 TL87 型宽体矿用自卸车转向系统为研究对象。
论文简要介绍了国内外矿用自卸车转向技术发展概况、研究现状及本文研究内容;概括了转向系统分类及转向性能要求 ;对比分析了国内外 5 家 70t 矿用自卸车转向系统的技术特点 ; 针对车辆在下坡转弯行驶工况中产生的转向沉重现象和无应急转向装置提出了转向系统的改进方案 ,对转向液压系统的元件进行选型计算 ;设计了发动机熄火状态下的应急转向液压系统 ;利用 AMESim 仿真软件建立了转向液压系统中转向器、优先阀、转向液压缸、应急换向阀等元件的仿真模型 ,搭建了带应急转向装置的全液压转向系统仿真模型和机械式液压助力转向系统仿真模型 ;对实际中的四种典型工况下进行了仿真分析 ,分析结果表明本文所设计的转向系统性能达到了设计要求。
矿用自卸车转向设计计算说明书
矿用自卸车转向设计计算说明书设计：陈琼校核：审核：批准：目录一、转向系统相关参数 (2)二、最小转弯半径计算 (3)三、理论转角和实际转角关系 (4)四、转向阻力矩计算 (5)五、转向机的选择计算 (5)六、转向动力缸的选择计算 (8)七、转向油泵的匹配计算 (9)1、转向机理论流量计算2、动力缸理论流量计算3、油泵排量计算4、油泵的选择八、转向升缩轴升缩量计算 (13)九、动力缸行程计算 (14)十、转向系的运动校核 (17)设计原则本车转向系统的设计应使得整车具有良好的操纵稳定性，转向轻便性，并使得上述性能达到国外同类车型的先进水平，保证车辆行驶安全性。
一、转向系统相关参数表一整车参数前轮胎采用14.00-25，轮辋偏置距207.5mm，负荷下静半径为640mm，满载下前胎充气压力850kpa二、最小转弯半径：对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。
计算转弯半径时，可以用一根与中、后轮轴线等距离的平行线作为似想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。
图一转弯半计算图最小转弯半径R=9975+（2471-2100）/2=10160.5mm二、理论转角和实际转角关系图2 内外轮实际转角关系图图3 内外轮理论转角关系图根据图2和图3得出表二数据表二外轮转角(°) 0 5 10 15 20 25 27.3 阿克曼理论内轮转角(°) 0 5.1 10.6 16.4 22.8 30.7 34.1由上图可见在外轮转角在0°—27.3°范围内，实际转角关系与阿克曼转角关系较接近，与阿克曼理论值差值在2°以内，转向桥梯形臂符合设计要求。
四、转向力计算1.转向阻力矩计算转向时驾驶员作用到转向盘上的手力与转向轮在地面上回转时产生的转向阻力矩有关。
影响转向阻力矩的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。
液压助力转向系统建模与仿真
液压助力转向系统建模与仿真分析 ---------机械工程10401006 李 为摘要：考虑汽车液压转向器中的机械子系统与液压子系统，建立了相应的数学模型并利用Matlab/simulink 控制系统仿真软件建立了汽车液压助力转向系统的仿真模型。
仿真分析了活塞有效面积、扭杆刚度和系统供油流量的变化对系统响应的影响情况，结果表明：增加系统供油流量，减小扭杆刚度都会转向器的助力油压增大，此时齿条的位移将增大从而使稳定时间延长，活塞有效面积的大小几乎不影响助力油压的大小，齿条助力将随活塞有效面积成正比例变化。
一、模型建立1.1液压助力转向系统机械模型整个液压助力转向系统由机械部分和液压部分组成，机械部分主要包括方向盘、转向轴、齿轮和齿条、转向传动机构和转向车轮；液压部分主要包括转向控制阀、转向油泵、液压动力缸及液压管路等，如下图示。
图I 液压助力转向系统示意图1.2方向盘到转向齿轮的数学模型忽略方向盘与传动轴传动间隙，转向轴与轴套之间的摩擦，还忽略转向轴、扭杆、主动小齿轮以及与扭杆销联的阀芯、阀套的转动惯量，不考虑阀芯与阀套之间的摩擦力以及阀中液动力对阀芯、扭杆的影响，可以得到： { r x M k c d αθθθθθcos )(11==-++Ip d A p p r rx k kx x D x m )(cos )cos (21-+-=++ααθ 式中：I 是方向盘的转动惯量,c 是转向器的等效阻尼系数，d k 为转身轴中扭杆的刚度，θ是方向盘转角，1θ是小齿轮转角，x 是齿条的位移，m 是齿条等效质量，D 是液压缸阻尼系数，k 是等效外界刚度，r 是小齿轮的基圆半径，α是齿条的螺旋齿形角，1p 、2p 是动力缸的进出腔的油液压力，p A 是活塞的有效面积。
1.3转向阀数学模型转向阀是对称的结构，其工作原理及等效模型如下图所示：由图可得到如下关系：)]([)]([22122422122314121θθθθρ--==-+==∆=-=+=L W A A L W A A p A C Q Q Q Q Q Q Q i d i L S (i=1，2，3，4)式中：S Q 为流入转阀口的流量，i Q 为第i 阀口的流量，R 为阀芯与阀套的配合半径，2W 为阀口的预开间隙的轴向长度，2L 为预开间隙的宽度。
液压仿真系统实验结论
液压仿真系统实验结论
液压仿真系统是一种模拟液压系统运行的实验设备，通过对液压系统的仿真模拟，可以更好地理解液压系统的工作原理和性能特点。
在进行液压仿真系统实验时，我们得出了以下结论：
1. 液压系统的压力控制能力较强。
在实验中，我们通过调节液压系统的压力控制阀，可以实现对液压系统的压力进行精确控制。
这表明液压系统在工业生产中可以实现对压力的精确控制，从而保证生产过程的稳定性和可靠性。
2. 液压系统的流量控制能力较弱。
在实验中，我们发现液压系统的流量控制能力较弱，难以实现对流量的精确控制。
这表明在液压系统的设计和应用中，需要考虑到流量控制的问题，采取相应的措施来提高液压系统的流量控制能力。
3. 液压系统的能量损失较大。
在实验中，我们发现液压系统的能量损失较大，主要是由于液压系统中的摩擦、泄漏等因素导致的。
这表明在液压系统的设计和应用中，需要采取相应的措施来减少能量损失，提高液压系统的能效性能。
4. 液压系统的稳定性较好。
在实验中，我们发现液压系统的稳定性较好，可以实现对液压系统的稳定控制。
这表明液压系统在工业生产中可以实现对生产过程的稳定控制，从而保证生产过程的稳定性和可靠性。
液压仿真系统实验结论表明液压系统具有压力控制能力较强、流量控制能力较弱、能量损失较大、稳定性较好等特点。
在液压系统的设计和应用中，需要考虑到这些特点，采取相应的措施来提高液压系统的性能和效率。
液压系统仿真与优化设计
液压系统仿真与优化设计液压系统是工业中常用的一种能源转换系统，具有高效、可靠、精度高的特点。
然而，为了保证系统的高效性和可靠性，设计师们需要进行大量的设计与试验，这种方法显然不够经济和高效。
因此，液压系统仿真与优化设计的需求逐渐增大。
本文将介绍如何利用现代仿真技术进行液压系统的优化设计。
一、液压系统的基本原理液压系统是一种利用液体传递压力和动能来实现力、速度、位置等特定功能的系统。
液压系统由主机、执行器、液体、控制元件以及管路等组成。
液压系统的优点是可以实现功率方向和角度的转换，从而实现各种工作机构的协调配合。
液压系统的质量和性能关系到整个机械系统的安全稳定、能源利用效率和环境保护等因素，因此必须进行优化设计。
二、液压系统仿真的原理和方法液压系统的仿真是通过软件工具模拟液压系统在不同工作状态下的行为和性能。
仿真模型一般由系统组件和系统控制器两部分组成。
其中系统组件包括液压元件、工作机构以及管路等；系统控制器包括信号处理器、控制算法等。
一般情况下，利用MATLAB/Simulink等软件工具进行仿真模型的构建和仿真过程的实现是非常便捷的方法，能够大大提高仿真效率。
在仿真过程中，必须对系统参数、模型精度等进行合理的选择和调整，以使得仿真结果能够准确反映实际系统性能。
三、液压系统仿真的应用1、机器人及其控制系统的设计机器人是一类典型的应用液压系统的行业。
液压系统的使用可以使机器人运动更加平滑、精确和稳定。
通过液压系统仿真技术可以进行机器人运动方向、速度等参数控制的设计和试验。
此外，在机器人的运动轨迹规划和运动控制算法的优化等方面，液压系统仿真也发挥了重要作用。
2、航空航天领域的设备设计液压系统在航空航天领域中也有着广泛应用。
通过仿真可以模拟不同燃料、不同环境下的设备行为和性能，预测和分析设备的寿命和故障。
此外，仿真还可以在实际使用之前进行设备的性能验证和优化，避免了不必要的损失和风险。
3、车辆制造及安全性能设计液压系统的应用在车辆制造中已得到广泛应用，例如液压助力转向系统、液压制动系统等。
液压元件设计与仿真
液压元件设计与仿真液压系统在工业控制中扮演着至关重要的角色，无论是工厂输送带上的加工线还是飞机上的起落架，都需要液压系统来传递和控制力。
而液压元件就是液压系统中的组成部分，它们起到流体输送和控制的作用。
液压元件设计与仿真的目的是为了优化设计和测试过程，以确保液压系统能够高效、可靠地运行。
液压系统的基本原理在液压系统中，液压元件的主要目的是将液压油从一个地方传递到另一个地方，同时控制液压油的流量和压力。
这项任务是通过液压油流动产生的压力和运动完成的。
液压系统通常由四个基本组件组成：液压油箱、泵、阀门和液压缸（活塞）。
液压油箱包含液压油，泵用于将液压油从油箱中抽取并推送到液压系统中，阀门用于控制液压油的流量和压力，液压缸则将这个能量转化为机械运动。
液压元件的性能和设计液压元件的设计是一项复杂的工作，需要综合考虑多种因素，包括材料的选择、设计形状、流体力学、热力学等。
设计中最关键的部分通常是确定内部孔径的形状和大小，以确保能够安全、稳定地流动液体。
此外，液压元件的密封性和耐磨性也非常重要，这些特性取决于材料的选择和设计的细节。
液压元件的仿真液压元件的仿真是一种有效的技术，可以帮助设计师验证他们的设计，预测元件在不同条件下的性能。
仿真可以使设计师更快地找到最佳的设计方案，并更好地理解设计过程中存在的考虑因素。
运用仿真技术，设计师可以在计算机上建立一个模型，模拟元件的流线、流速和流量。
在此基础上，可以遍历设计参数，快速评估不同参数对液压元件性能的影响。
设计师通常使用计算流体力学软件（CFD）来进行仿真，这些软件可以通过数值模拟方法解决非线性壁面问题，同时可以对复杂流体现象进行模拟。
CFD软件也可以模拟流体的热力学性质，如压力、流量、速度、温度和密度。
通过仿真，设计师可以快速验证设计，并进行性能分析和改进。
液压元件的未来液压元件在未来有着广泛的用途和市场。
随着自动化和智能化工业的发展，液压系统的需求将会继续增长。
基于AMESim的矿用汽车全液压转向系统建模与仿真_孟兆磊
第 10 期
任永良 等： 基于 FESTO 气动教学平台的 CDIO 教学实践
·117·
图 5 联动回路连接图
实验 2 是在指导老师提出目标要求的前提下，某 一 CDIO 实验小组自己设计的回路，通过该组 5 名同 学的集体协商而成。由于有了前期的实验操作基础， 实验 2 基本上没有出现实验 1 所遇到的问题，同学们 都能很好掌握气动元件的识别与连接，相互之间的协 作也得到 明 显 的 提 升，达 到 了 CDIO 教 学 实 践 的 目 的。唯一存在的问题是： 很多同学认为在气缸无载荷 的情况下，理论上二位五通阀 2 应该是在气缸 1 到达 行程 S2 后才切换为左位，也就是说气缸 2 应该在气 缸 1 伸出并达到最大位移时才开始伸出，两者之间不 应该是同步而应该是顺序回路。理由是在无载荷情况 下，气缸 1 伸出时，其左端进气端压强比较低，不足 以驱动二位五通阀 2 换向，只有当气缸 1 到达其行程 最右端时，其左端进气端压强升高，这时才能驱动二 位五通阀 2 换向。因此该回路应该是顺序回路而不应 该是同步回路。但在软件模拟和实际连接回路运行下 发现，该回 路 确 实 是 同 步 回 路 而 不 是 顺 序 回 路。 因 此，这些同学刚开始对此很是不理解。后来经过分析 认为： 由于气缸 1 中活塞存在摩擦力，其进气端为了 将活塞杆推出，必须克服摩擦力，因此必须具备一定 的压强； 同时，二位五通阀阀芯摩擦力较小，用较低
口状态，从而通过不同形式的输入信号来替代转向器 不同的工作方式。图 5—7 所示分别为转向器节流口 在不考虑蓄能器和胶管弹性、不考虑蓄能器作用但考 虑胶管弹性、同时考虑蓄能器作用和胶管弹性下的进 油口压力变化曲线。
第 10 期
孟兆磊 等： 基于 AMESim 的矿用汽车全液压转向系统建模与仿真
液压系统的模拟仿真与分析
液压系统的模拟仿真与分析液压系统是一种将流体力学原理应用到机械领域的重要技术。
液压系统主要将驱动源如液压泵、压缩空气、机械传动等能量源的动力能源，将其通过液压传动部件（液压处置）的转换作用，转化成液压能并输送到执行机构(缸)执行运动，从而实现预期的机械动作。
在实际生产和工程应用中，液压系统总是被广泛应用于各种机床、机器人、冶金设备、船、飞机及各种工业装备和农业机械、林业机械等，尤其在工程实际中，对于液压系统协调性及其动态特性的了解和分析都是非常重要的。
最近，液压系统的模拟仿真与分析工作在机械和自动化行业中也变得越来越重要，这是因为模拟仿真与分析可为液压系统分析和设计提供有效的工具，并能减少原型设计所需的开发时间和费用。
液压系统模拟工作的目标是基于系统及其子系统的建立，通过进行实验、设计和分析，来预测系统的运行和调整，然后确定设计和实际测试所需的最佳方案。
对液压机械系统的研究可帮助提高运转速度和精度，降低噪声和维护成本，提升安全性能和增强设计的经济效益等。
液压系统仿真模拟主要应用于两个方面: 第一个方面是在设计阶段使用仿真对系统进行优化设计和测试，以确保对整个系统进行适当的调整。
第二个方面是在运营阶段，用仿真对系统进行分析和修复。
为了实现这两个方面的目标，需要建立液压系统模拟仿真模型，并使用该模型对系统进行分析和修复。
液压系统仿真的基本原理是使用计算机软件(例如Matlab，Simulink等)构建液压系统的一份模拟，该模拟包括所有的液压元件及其动态特性参数，并通通过仿真模型，用计算机模拟液压系统运动、力和通过液压系统传输介质的流速和压力等信息。
其中，对于液压系统中的液流，常使用较为复杂的流体力学模型来模拟它的行为。
液压系统仿真模拟的建模方法有很多种，包括建立动态数值模型(Dynamic Numeric Model, DNM)、建立星型图结构模型(Flow-mass model)和建立复杂宏结构模型等。
液压系统建模与仿真分析课程设计
液压系统建模与仿真分析课程设计一、介绍液压系统是将液体作为能量传输介质的机械传动系统。
液压系统广泛应用于工业领域，特别是在重载设备和高要求的位置控制系统中。
为了优化设计和改进系统性能，在液压系统的设计和优化过程中，一定要进行建模与仿真分析。
本文将详细探讨液压系统建模与仿真分析的课程设计。
二、液压系统建模液压系统建模是学习液压系统运动学和动力学的基础。
在设计液压系统时，首先需要了解液压元器件和控制阀的原理，并掌握系统中各部分之间的关系。
液压系统由许多不同的部分组成，包括：油泵、执行器、控制阀和储油器。
为了建立液压系统的数学模型，需要采用质量守恒定律和动量守恒定律来描述系统中的所有流体和固体部分。
液压系统建模最关键的两个部分是流量和压力。
流量是指单位时间内通过管道的液体体积，通常以毫升/秒或升/分钟的形式表示。
压力是指储存在液压系统中的液体压力，通常以帕斯卡（Pa）或巴（Bar）的形式表示。
三、液压系统仿真分析液压系统仿真分析是通过计算机模拟液压系统设计和操作的性能。
通过液压系统仿真分析，可以预测液压系统在不同工作条件下的性能，并评估系统设计的优点和缺点。
一般来说，液压系统仿真分析包括以下步骤：1.构建液压系统模型：利用数学模型和仿真软件构建液压系统模型。
2.确定系统参数：包括油泵、执行器、控制阀的参数等。
3.仿真运行：运用各种不同的仿真技术模拟液压系统的运行并记录数据。
4.数据分析与结果：评估液压系统在不同情况下的性能指标，如流量、压力等，并提供优化方案。
四、液压系统建模与仿真分析的课程设计液压系统建模与仿真分析的课程设计主要分为以下几部分：1.理论基础学习：液压系统动力学和运动学的知识学习。
2.液压系统建模：利用液压系统仿真软件，采用液压元器件和控制阀的原理，构建数学模型，确定系统参数，并进行仿真运行。
3.数据分析与结果：根据仿真数据分析，评估液压系统在不同情况下的性能指标，并提供优化方案。
4.实验室操作：进行液压系统实验室操作，了解液压系统的实际工作环境，掌握液压元器件及控制阀的安装及调试方法。
液压系统建模与仿真分析教学设计
液压系统建模与仿真分析教学设计引言液压系统是一种广泛应用于机械、工程和设备控制中的动力系统。
它能将液体强制送入管道或设备中，通过压力进行工作和控制，具有输送能力大、能量损失少、工作平稳等优点。
因此，液压系统已成为航空、制造业、汽车工业、生产线等领域的核心技术之一。
本文将介绍一种液压系统建模与仿真分析的教学设计，以提高学生对液压系统的理解和掌握能力。
课程设计课程内容本教学设计主要分为以下三个部分：1.液压系统基本原理和组成部分：包括液体、泵、储油箱、液压马达、液压缸、液压阀门等组成部分的作用和工作原理，以及常见的液压系统组成。
2.液压系统建模：介绍液压系统建模的方法和步骤，如需进行液压系统仿真分析，需要先建立数学模型，然后在仿真软件中进行仿真分析，从而观察液压系统的动态响应、能耗和效率等性能指标。
3.液压系统仿真分析：介绍如何进行液压系统仿真分析并观察系统的动态响应、能耗和效率等性能指标，以及分析仿真结果的意义和价值。
教学方法本课程设计采用如下教学方法：1.理论授课：讲解液压系统的基本原理和组成部分，重点介绍液压系统的建模方法和步骤，以及液压系统仿真分析的方法和意义。
2.实例演示：选取一个简单的液压系统进行建模和仿真分析，通过示范的方式让学生了解具体的建模步骤和仿真过程。
3.实践操作：要求学生在课后自行完成一组液压系统组装和仿真分析，并将仿真结果进行报告、分析和讨论。
教学媒介为了使学生更好地掌握液压系统建模与仿真分析的知识，本课程设计将采用以下教学媒介：1.实物展示：展示液压马达、液压缸等液压系统组成部分，让学生直观了解液压系统的组成和工作原理。
2.仿真软件：使用MATLAB、SimHydraulics等液压系统仿真软件进行实际操作和实验。
同时，远程授课也可以借助在线虚拟仿真实验室或虚拟仿真软件等方式进行。
3.PPT展示：使用PowerPoint等演示工具进行液压系统建模与仿真分析的课程介绍和教学辅助。
液压系统的优化设计与仿真分析
液压系统的优化设计与仿真分析液压系统是一种将液体作为工作介质，通过压力传递动力，实现机械运动控制的一种系统。
在现代化的机械制造行业中，液压系统被广泛应用于各种机械设备中，它具有精度高、反应快、负载能力强等优点，因此成为现代化机械控制方面的重要工具之一。
在液压系统的设计过程中，如何进行优化设计与仿真分析，是值得我们深入探讨的问题。
液压系统设计的基本原则和步骤液压系统设计的基本原则，就是在保证系统正常运行的基础上，尽可能减少系统工作压力和功率的损失，并提高系统的效率和可靠性。
在进行液压系统设计前，需要确定系统的工作任务和功能，确定所选液压元件的类型和技术参数，同时考虑系统的工作环境和工作条件等因素，最终实现系统的可靠性和高效率。
液压系统的设计步骤一般为：(1) 确定系统的工作条件和工作要求 (2) 筛选和确定所选液压元件的类型和技术参数 (3) 确定液压系统的工作模式和稳定性分析 (4)进行系统的动态仿真分析和优化设计 (5) 进行系统的实际测试和调试。
液压系统的仿真分析技术液压系统的仿真分析技术，主要是通过计算机软件模拟实现对系统的动态运行状态进行分析、评估和验证。
液压系统的仿真分析技术，可以有效地预测系统在实际运行过程中的性能和行为，帮助设计者优化设计和改善系统性能。
液压系统的仿真分析技术主要包括两种方法：一种是基于数学建模的仿真技术，另一种是基于流体仿真的技术。
在数学建模仿真中，液压系统被看作是一个由各种元件组成的系统，这些元件之间通过油管或空气管进行液体或气体的传递，形成一个闭合的环路。
通过建立这种数学模型，我们可以分析系统的工作状态和性能，并针对性地优化设计。
基于流体仿真的技术，则是通过计算机软件模拟系统中液体在元件中的流动和压力变化过程，从而预测系统在实际工作中的性能。
这种方法通常涉及到流场分析、动力学分析等技术，需要较高的计算机性能和较长的计算时间。
液压系统设计的优化策略液压系统设计的优化策略，通常包括以下几个方面：(1) 选择合适的液压元件，根据实际要求选取合适的压力、流量、功率等参数，提高系统的效率与可靠性。
液压系统设计的仿真研究与实践
液压系统设计的仿真研究与实践一、引言液压系统作为机械传动领域中较为重要的一种传动方式之一，在工业、航空、军事、农业等众多领域都有着广泛的应用。
液压系统设计的关键在于确保系统稳定性和可靠性，这需要液压系统设计师具有扎实的液压学理论基础和丰富的实践经验。
现代科技的不断发展，仿真技术的广泛应用为液压系统设计带来了一次全新的改革。
本文旨在通过液压系统仿真技术的研究和实践，探讨液压系统仿真技术在设计中的应用以及其优势。
二、液压系统设计的仿真技术液压系统是由液压元件、执行元件、控制元件、液压传动介质等组成的一个动力传动系统。
传统的液压系统设计通常是通过阻抗匹配和经验公式，从经验角度进行推算、计算。
但这种方式的计算精度较低，液压系统设计师会遇到大量的试验过程和修改流程。
在现代化的制造业和设计工作中，设计师们不再满足于此，开始尝试利用计算机仿真技术进行设计和验证。
液压系统仿真技术是一种基于计算机的液压系统设计软件，通过数值计算的方法，将各种物理量以图形化方式展现出来进行模拟，是一种快速分析液压系统的有效工具。
液压系统仿真技术的应用可以帮助液压系统设计师在设计前，先进性的分析和优化设计方案。
在设计完成后，还可以进一步进行系统的仿真验证和优化，从而确保液压系统的运行稳定和可靠性。
三、液压系统仿真技术的优势液压系统仿真技术在液压系统设计中的优势主要有以下几个方面：1.提高设计效率液压系统仿真技术可以高效地进行液压系统模型建立、仿真计算，从而节约工作时间，提高工作效率。
设计师可以通过高度集成的工作界面快速地生成系统图、参数设定、流程控制等，大大提高了设计效率。
2.优化设计方案液压系统仿真技术可以模拟出液压系统在运转过程中各种物理量的影响，可以通过改变系统结构、液压元件参数以及各级控制策略等因素，优化设计方案。
3.降低试验成本试验成本通常是液压系统设计中的一个重要因素，制造商需要花费很多成本进行试验。
而采用液压系统仿真技术，可以在计算机中进行系统的仿真验证，不仅可以大大降低试验成本，还可以避免试验不合格带来的经济及时间损失。
矿用液压支架液压系统建模与仿真分析
矿用液压支架液压系统建模与仿真分析作者：涂永平来源：《科技资讯》 2014年第19期涂永平1,2(1.重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆 400074; 2.重庆大江信达车辆股份有限公司重庆 401320)摘要:本文针对矿用液压支架液压系统,建立了基于AMESim的矿用液压支架液压系统模型,对影响工作过程中执行元件的动态响应特性和冲击时溢流阀动作特性的参数进行了仿真分析并总结归纳,得出对矿用液压支架液压系统工作时鲁棒性较好的参数。
关键词:矿用液压支架液压系统 AMESim 建模鲁棒性中图分类号:TD355 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0024-02随着国民经济和现代工业的发展,煤炭作为国民经济建设的主要能源,越来越具有其战略地位。
为提高煤炭高产高效、安全生产,作为煤矿井下综采工作面支护关键设备的矿用液压支架面临着一场巨大的改革。
为了从根本上改善劳动和安全条件,提高采矿的产量和效率。
为矿用液压支架液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求,而运用计算机仿真技术对液压系统进行分析具有重要的意义[1-2]。
国内对矿用液压支架液压系统的动态响应性特别是执行元件的鲁棒性一直不能提高,这是液压系统存在的严重问题[3];同时液压系统在矿井工作过程中,支架顶部突然受到塌方的冲击,溢流阀由于开启时间过长而造成爆缸也是煤炭工业中矿用液压支架一直存在的问题[4]。
正是由于一系列问题的存在给矿用液压支架的使用带来诸多负面影响,本文利用AMESim软件建立液压支架液压系统仿真分析模型和溢流阀内部模型,对影响执行元件动态响应和冲击时溢流阀动作响应的参数进行了仿真分析及规律的探寻,达到提高液压系统鲁棒性、缩短溢流阀开启时间和提高使用寿命的目的。
1 液压系统仿真模型的建立打开AMESim软件,进入其草图界面模式,调用系统提供的机械库、信号控制库和液压库中的元件搭建如图1所示的建立矿用液压支架液压系统AMESim模型并进行仿真分析,各元件的名称图上均已标出。
矿用汽车转向机构仿真与优化
矿用汽车转向机构仿真与优化作者：暂无来源：《智能制造》 2017年第11期矿用汽车转向机构仿真与优化一、引言煤炭和铁矿是支撑全球经济发展的重要资源，其开采及运输工作是高效开发利用矿产资源的重要环节。
矿用汽车作为主要运输工具，运输着露天矿区40% 的煤炭及90% 的铁矿，同时在大型水利工程建设行业中也有着广阔的发展空间。
矿用汽车被广泛应用于煤、铁、铜、铝和油砂等各种露天矿山的运输任务中，这些工程场所路况差、坡路较多而且环境恶劣复杂，往往是连续满载上坡，而下坡时又必须连续制动，因此对矿用汽车的使用安全性及可靠性要求很高。
同时，由于重型矿用汽车批量小，造价非常高，对道路又有一定的要求，所以无法像公路车辆一样可以在实验室进行零部件和整车试验，通过试验来评价和改进设计。
因此，在矿用汽车的开发设计过程中，计算机辅助工程技术得到越来越多的应用，这对缩短开发设计周期和节约生产成本意义重大。
转向机构作为矿用汽车的重要组成部分，用来改变或恢复其行驶方向，对行驶安全至关重要。
转向机构的设计影响着矿用汽车的平顺性、安全性、操纵稳定性及轮胎的寿命。
良好的转向梯形机构能够减小行驶阻力，使转向轻便，并减小轮胎磨损。
对转向梯形机构的运动学相关问题进行研究，并对机构进行优化。
这种方法使得结构设计过程更加人性化和科学化，同时为矿用汽车的设计提供参考。
二、转向梯形机构运动学分析转向梯形机构主要由汽车前轴、转向节臂和转向横拉杆组成，如图1 所示。
转向动力缸推动转向节臂，转向节臂再推动转向横拉杆，从而带动转向横拉杆的摆动，实现矿用汽车的转向。
转向梯形机构的设计直接影响着矿用汽车的转向性能。
合理的转向梯形机构对提高汽车的安全性至关重要。
特别是在矿山这种路况差的运输环境，如果发生危险，将造成巨大损失，因此安全性要求很高。
图1 转向梯形结构若要保证汽车在转弯时能够顺利转弯，两侧转向轮的偏转角度必须按一定关系变化，才能使汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小，不发生侧滑。
基于液压缸的汽车动力转向系统设计与仿真分析
基于液压缸的汽车动力转向系统设计与仿真分析汽车动力转向系统是现代汽车的重要组成部分之一，它通过液压压力来控制车辆的转向，提供驾驶员所需的操纵性和驾驶稳定性。
基于液压缸的汽车动力转向系统设计与仿真分析旨在探讨系统的设计原理和性能分析，为汽车制造商和研发人员提供指导和参考。
首先，基于液压缸的汽车动力转向系统设计需要考虑转向力的传递和放大机构。
液压缸作为主要执行元件，承担着从驾驶员输入的转向指令到车轮的实际转向力传递任务。
在设计过程中，需综合考虑液压压力的传输能力、液压缸的尺寸与重量、系统的可靠性和成本效益等因素。
通过合理的液压缸设计，可以实现有效的转向操作和稳定的驾驶性能。
其次，基于液压缸的汽车动力转向系统的设计还需要考虑操纵性和舒适性。
操纵性是指驾驶员通过转动方向盘对车辆进行转向操作的能力，而舒适性是指转向操作的平稳性和无噪音的体验。
在设计过程中，需要确定液压缸的工作参数，包括最大压力、工作温度、密封性能等，并对液压缸进行结构和尺寸的优化设计，以满足操纵性和舒适性要求。
在设计过程中，仿真分析是评估设计性能的重要手段之一。
通过使用计算机辅助工程软件，可以建立液压缸的数学模型，并进行优化仿真分析。
液压缸的仿真分析包括流体力学模拟、液压压力分布和温度分析等方面。
通过仿真分析，可以得到液压缸的工作参数和性能指标，例如液压缸的工作压力、液压缸的运动速度和力输出等。
此外，基于液压缸的汽车动力转向系统设计还需要考虑能源效率和环保性。
随着环境保护意识的提高，汽车制造商越来越注重设计能够降低能源消耗和减少废气排放的系统。
对于液压缸而言，可以通过优化设计和使用新的材料来提高系统的效率和减少能量损失。
例如，使用高效的液压泵和控制阀、采用低摩擦材料和液压阀等。
这些措施可以显著提高系统的能源利用率和减少对环境的影响。
总结而言，基于液压缸的汽车动力转向系统设计与仿真分析是一个复杂而综合性的工程项目。
在设计过程中，需要综合考虑操纵性、舒适性、能源效率和环保性等方面的要求。
《巷道轮式重载液压动力车组协调转向液压与控制技术研究》范文
《巷道轮式重载液压动力车组协调转向液压与控制技术研究》篇一一、引言随着现代工业和物流业的快速发展，巷道轮式重载液压动力车组作为高效、稳定、安全的运输工具，其性能的优化与升级成为关键。
特别是在转向液压与控制技术方面，其协调性、稳定性和效率直接关系到车组的整体性能。
本文旨在研究巷道轮式重载液压动力车组的协调转向液压与控制技术，探讨其关键问题及其解决方案。
二、研究背景随着重载物流的发展，巷道轮式重载液压动力车组因具有高效、稳定的特性而广泛应用于各大矿场、仓库和建筑工地。
在复杂多变的工况下，其转向液压与控制技术对车辆性能起着至关重要的作用。
目前，尽管相关技术取得了一定的进展，但在面对更复杂的工况和更高的效率要求时，仍存在许多需要研究和改进的问题。
三、转向液压技术研究1. 液压系统设计与优化：为了满足重载运输的需求，液压系统的设计需考虑其承受压力、流量以及响应速度等要素。
本文通过优化液压系统的设计，如采用大流量、高压力的液压泵和马达，提高系统的稳定性与效率。
2. 转向机构优化：针对车组转向机构中存在的问题，如转向力矩大、转向不灵活等，本文提出对转向机构进行优化设计，包括对转向器、轴承等关键部件的改进，以提高转向的灵活性和稳定性。
四、控制技术研究1. 控制系统设计：为了实现车组的精确控制，本文设计了一套先进的控制系统。
该系统采用先进的控制算法，如模糊控制、PID控制等，实现对车组速度、转向等参数的精确控制。
2. 协调控制策略：针对车组在复杂工况下的协调性问题，本文提出了一种协调控制策略。
该策略通过实时监测车组的运行状态和环境信息，实现车组各部分的协调运动，提高车组的整体性能。
五、技术研究实践与效果通过对转向液压与控制技术的深入研究与实践，本文取得了一定的成果。
在技术实践中，通过优化液压系统设计和转向机构，提高了车组的转向灵活性和稳定性；通过设计先进的控制系统和协调控制策略，实现了对车组的高效精确控制。
在实践效果上，该技术显著提高了巷道轮式重载液压动力车组的运输效率、稳定性和安全性。
矿用自卸车液压助力主动转向系统控制研究
矿用自卸车液压助力主动转向系统控制研究摘要：矿用自卸车液压助力主动转向系统是在传统液压转向系统基础之上所发展出的一种新的技术，它可以帮助人们获得更加舒适的转向手感，并降低转向能耗。
本文以矿用自卸车液压助力主动转向系统为研究核心，对其发展现状、工作原理进行了阐述，并详细介绍了矿用自卸车液压转向系统的具体算法设计及系统仿真分析，希望能为矿用自卸车液压助力主动转向系统的发展和创新提供一定的参考价值。
关键词：矿用自卸车；液压助力主动转向系统；系统仿真分析引言：汽车的转向系统在总体上可以分成有助力转向系统和无助力转向系统，随着社会的进步以及科学技术的发展，有助力转向系统正在由以往的液压助力转向系统向电动液压助力转向系统以及电动助力转向系统的方向发展。
对于矿用自卸车而言，也处于同样的发展趋势。
通过对液压系统的基本性能以及车速、转向盘角的速度对助力特性产生的影响加以系统化的分析，证实了本文研究的算法可以显著提高系统性能。
一、矿用自卸车的发展现状我国矿用自卸车的应用开始于上个世纪的九十年代，虽然与其他发达国家相比应用的历史较短，但是我国矿用自卸车在最近几年得到了快速的发展。
随着我国煤矿行业的迅速发展，在推动经济增长的同时也推动了我国矿用自卸车行业的发展。
正是因为如此，我国目前的矿用自卸车企业也在不断发展。
其中，最具代表性的企业包括内蒙古北方汽车有限公司、首钢重型汽车制造公司以及中冶汽车有限公司等。
正是由于这么多优秀企业的发展，才促成了我国矿用自卸车如今的发展现状。
目前，我国自主研发了大量的矿用自卸车，其中包括湘电重型装备有限公司研发的SF35100型自卸车，该型号的自卸车能够卸载300吨的货物。
内蒙古北方汽车有限公司研发的NTE260型矿用自卸车能够卸载240吨左右的重量。
三一重工企业有限公司研发的SET230型矿用自卸车能够卸载220吨左右的重量。
徐工集团研发的DE170型矿用自卸车能够卸载180吨左右的重量。
液压助力转向系统的仿真分析
液压助力转向系统的仿真分析摘要本文主要对转阀式整体液压助力转向器进行仿真研究。
通过分析转向的过程和原理,建立了汽车液压助力转向系统的物理模型和数学模型，利用Matlab/Simulink软件建立了汽车液压助力转向系统的仿真模型，得出实际的液压助力转向器的各项性能的估计结果以及各个因素对转向性能和效率的影响，为转向器总成动态性能的优化打下理论基础。
关键词液压助力转向系统；Matlab/Simulink；仿真0 引言液压助力系统HPS（Hydraulic Power Steering）是动力转向系统的一种，由于其工作压力大、尺寸小、无噪声、工作滞后时间短等特点，近年来在各类汽车获得了广泛的应用。
液压助力转向系统一般由基本的机械转向装置和液压助力装置组成，液压装置的动力通常有发动机输出的一部分功率供给。
而为了简化汽车结构，减少动力损失，现阶段转向系统也常常与制动系统共用液压装置。
本文的主要内容是综合考虑，将液压助力转向器中的机械子系统与液压子系统结合到一起，通过建立数学和物理模型，运用Matlab/ Simulink仿真手段。
对液压系统供油量、扭杆弹簧的刚度和转向油缸工作面积选择不同的参数进行仿真；并对仿真结果进行对比和分析，从而总结出本次仿真实验对实际的液压助力转向器的各项性能的估计结果。
1 液压助力转向系统的物理模型与数学模型建立1）动力学方程：；2）小齿轮转角与齿条位移之间存在关系：；3）齿条的运动微分方程：；4）简化后的转向控制阀的动态数学机构。
转阀通常采用具有对称结构的可控节流通道，用四通道的转阀建立动态数学模型，它相当于几个并联的恒流源正开口四通道滑阀，做出下述假设：1）假定液压泵至转阀入口处的压力ps 恒定；2）忽略转阀的内、外泄露及液动力的影响；3）假定总成系统的回油压力p0为零2. 它的等效模型如下图转阀式转向控制阀中的阀体绕其轴线来控制油液流量的转向控制阀，称为转阀式转向控制阀，简称转阀。
矿用车辆转向机构运动仿真分析
矿用车辆转向机构运动仿真分析摘要：转向机构是车辆重要组成部分，其机构的稳定性决定了车辆的运行性能，本文运用PRO/E运动仿真对转向机构进行优化，分析矿用车辆的转向机构设计合理性，提高车辆的性能。
关键词：转向机构;运动仿真本文是对某矿用自卸车转向机构运用PRO/E进行运动仿真的优化结果。
其结果可能与转向机构实际试验数据有一定误差，但不影响其作为转向机构技术设计的主要参考依据。
本文分别对某矿车转向机构进行了三维建模和运动连接设置、优化分析、运动分析。
1.运动学优化仿真1.1优化目标本文根据设计指导思想将内外轮转角关系作为优化目标，以期减少轮胎磨损，延长轮胎使用寿命。
1.2优化原理优化原理：满足阿可曼转向原理（见下式）。
1.3优化模型图1转向机构运动学模型1.4优化方案根据优化模型，采用PRO/E中的可行性/优化功能将内外轮转角误差作为优化约束条件，将转向臂长度、曲柄长度和曲柄头柱孔开距作为优化变量进行优化。
1.5优化结果根据优化分析和机构布置空间要求得出一组较合适的优化结果，运用优化尺寸构建的运动模型进行运动仿真，得到矿车内外轮转角关系的特性曲线，见图2示。
其中表1列出了部分内外轮转角值。
图2矿车内外轮转角关系特性曲线表1转向机构内外轮转角对应值1.6优化模型下转向缸行程曲线在矿车中由于部件划分原因，未将转向缸作为转向机构的部件，但作为转向系统的一部分，本次运动分析中也对转向缸的运动加以仿真，以期为转向缸的设计提供基础数据。
图3示为转向缸从直行位置转到最大转角位置时两侧转向缸的长度变化曲线。
图3转向缸长度变化曲线（直行位置→极限转角位置）2.运动学干涉检查及结论通过对转向机构优化模型进行运动分析，发现转向连杆机构在整个有效转向角度（40°）内无死点现象发生。
同时转向机构在满载工况下各零部件间也无干涉现象发生。
参考文献：[1]徐科峰.某国产轿车白车身结构的静态特性分析及优化[D].重庆理工大学，2009.[2]吴晓健.齿轮齿条式转向机构转向特性研究[D].重庆理工大学，2009.[3]王秀宇.多轮重载车辆转向系统的设计与仿真研究[D].西安理工大学，2010.第一作者简介：孙铁华，男，辽宁阜新人，1980年10月25日生，机械工程师，毕业于沈阳工业大学机械设计制造及其自动化专业，现工作于三一重型装备有限公司，主要从事采掘机械的研发工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Candidate：LiuQiongpu Supervisor：Prof. Jiao Shengjie
Chang’an University, Xi’an, China
摘要
矿用自卸车是应用于露天矿区、水利水电建设现场运输岩石、渣土的一种专用车辆， 其载重吨位大，工况恶劣，道路爬坡多、转弯多、路况差，行驶速度低，多发安全事故， 对车辆的操纵性能提出了较高的要求。转向系统作为车辆的重要组成部分，是车辆直线 行驶或转向的操纵执行机构，其性能的好坏直接影响到车辆的操纵稳定性和行驶安全 性。因此，对矿用自卸车转向系统进行研究有重要工程意义。
1.2 国内外矿用自卸车发展及研究现状 ..........................................................................3 1.2.1 国外矿用自卸车发展及研究现状 ...................................................................3 1.2.2 国内矿用自卸车发展及研究现状 ...................................................................4
1.3 论文研究目的和意义 ..................................................................................................7
1.4 论文主要研究内容 ......................................................................................................7
2.4 转向液压系统改进方案 ............................................................................................17
2.5 本章小结 ....................................................................................................................23
Keywords: mining dump truck;steering system; simulation;AMESim
II
目录
第一章 绪论 ............................................................................................................................ 1 1.1 选题背景及意义 ..........................................................................................................1
分类号:TH12 10710-2010125028
硕士学位论文
70t 矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究
柳琼璞
导师姓名职称焦生杰 ຫໍສະໝຸດ 授申请学位级别硕士
学科专业名称 机械电子工程
论文提交日期 2013 年 6 月 17 日 论文答辩日期 2013 年 6 月 19 日
学位授予单位
长安大学
Design and Simulation of Hydraulic Steering System in70tMining Dump Truck
In this paper the research object forcarrying capacity of 70t type TL87wide-body mining dump truck steering system. Mining equipments to technology at home and abroad is briefly introduced in this paper development survey, research status and research contents in this paper; Summarized the classification of steering system and steering performance requirements; Comparison and analysis the five 70 t at home and abroad mining dump truck steering system technical characteristics; In turn downhill running condition according to the vehicle steering heavy phenomenon generated in the steering system of the improved scheme, selection of element to the steering hydraulic system; Design the engine flameout state emergency steering hydraulic system; Steering hydraulic system was established based on the AMESim simulation software in the steering gear, priority valve, hydraulic cylinder, reversing valve and other components of the simulation model, and set up emergency steering of fully hydraulic steering system with mechanical hydraulic power steering system simulation model and simulation model; Four kinds of typical working conditions of actual simulated analysis, performance analysis results show that the design of the steering system has reached the design requirements.
第二章 国内外 70t 矿用自卸车转向系统分析 .....................................................................9 2.1 矿用自卸车转向系统分类及性能要求 ......................................................................9 2.1.1 矿用自卸车转向系统分类 ...............................................................................9 2.1.2 矿用自卸车转向性能要求 .............................................................................12 2.2 国内外 70t 矿用自卸车转向系统对比分析 .............................................................15 2.2.1 机械液压助力式转向系统分析 .....................................................................16 2.2.2 全液压转向系统分析 .....................................................................................16 2.3TL87 型矿用自卸车转向系统主要存在的问题 .......................................................16
第三章 矿用自卸车转向液压系统设计 .............................................................................. 24 3.1 转向系统各元器件计算选型 ....................................................................................24 3.1.1 最大转向阻力矩的确定 .................................................................................24 3.1.2 转向液压缸负载计算 .....................................................................................25 3.1.3 液压缸计算选型 ............................................................................................ 25 3.1.4 转向系统压力确定 ........................................................................................ 26 3.1.5 转向器的计算选型 ........................................................................................ 26 3.1.6 转向泵的计算选型 ........................................................................................ 27 3.2 应急转向液压系统设计 ............................................................................................28 3.2.1 全液压转向器的人力转向分析 .................................................................... 28 3.2.2 应急转向系统工作原理 ................................................................................ 29 3.3 本章小结 ....................................................................................................................32