变截面汽车板簧轧机的控制系统设计【毕业作品】
机械毕业设计(论文)-中型货车板簧悬架设计【全套图纸】[管理资料]
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湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计中型货车板簧悬架设计DESIGN OF MEDIUM TRUCK SUSPENSION WITH LEAF SPRING学生姓名：学号：200841930205年级专业及班级：2008级汽车服务工程(2)班指导老师及职称：学部：理工学部湖南·长沙提交日期：2012年6月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业设计作者签名：年月日目录摘要 (1)关键字 (1)1 前言 (1)2 悬架主要参数的确定 (2)影响平顺性的参数 (2)影响平顺性的参数 (3)影响纵向稳定性的参数 (3)3 悬架设计方案确定 (3)非独立式悬架简介 (3)独立悬架简介 (3)选择合适的悬架型式 (4)4 前桥钢板弹簧的设计计算 (4)设计参数 (4)初选参数 (5)钢板弹簧各片长度的确定 (7)钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径的计算 (8)钢板弹簧总成弧高的核算 (10)钢板弹簧强度核算 (11)钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 (11)5 后桥钢板弹簧的设计计算 (13)按平顺性要求选择主副簧刚度 (13)按应力规范的要求修正设计参数 (15)主副簧的负荷分配和应力核算 (17)确定主副簧弧高和支架的位置 (18)作图法确定主副簧长度 (19)6 减振器设计计算 (19)减振器的分类 (20)减振器的选择 (20)减振器相对阻尼系数 (20)减振器阻尼系数δ的确定 (21)最大卸荷力F的确定 (21)筒式减振器工作缸直径D的确定 (22)查表确定减振器参数 (23)7 结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)中型货车板簧悬架设计学生：指导老师：(湖南农业大学东方科技学院，长沙410128)摘要:悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
某皮卡车少片变截面钢板弹簧后悬架设计讲解
沈阳航空航天大学毕业设计（论文）目录1方案论证 (1)1.1悬架结构形式分析 (3)1.1.1非独立悬架和独立悬架 (3)1.1.2前悬架方案的选择 (4)1.1.3 比较选型 (4)1.2少片变截面钢板板簧结构分析 (5)1.2.1抛物线形叶片弹簧 (5)1.2.2梯形变厚断面弹簧 (8)1.3钢板弹簧的布置方案 (9)2悬架主要部件 (11)2.1钢板弹簧的形式 (11)2.1.1叶片断面形状 (11)2.1.2叶片端部形状 (12)2.2 板簧两端与车架的连接 (12)2.2.1连接的结构形式 (12)2.2.2板簧卷耳与衬套 (13)2.3减震器 (14)2.3.1减振器的作用 (14)2.3.2减振器的结构： (15)2.3.3 减振器工作原理： (15)2.3.4减震器的选择 (15)沈阳航空航天大学毕业设计（论文）3悬架的设计计算 (17)3.1弹性元件的计算 (17)3.2优化设计 (20)3.3变截面钢板弹簧校核 (25)3.3.1校核刚度 (25)3.3.2...................................................................................................... 弹簧的最大应力点及最大应力 .. (26)3.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 (27)3.5 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 (28)3.6钢板弹簧总成弧高的核算 (29)3.7钢板弹簧强度验算 (29)3.7.1驱动时计算应力 (29)3.7.2.汽车通过不平路面时钢板弹簧的强度 (30)3.8钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 (30)3.8.1卷耳应力的验算 (30)3.8.2钢板弹簧销的验算 (31)3.8.3........................................................................................................ U形螺栓强度验算 . (32)3.9减振器性能参数的选择 (33)3.9.1.......................................................... 相对阻尼系数ψ . (33)3.9.2 减振器阻尼系数..................................... 的确定343.9.3........................................................................................................ 最大卸荷力F0的确定 .. (35)3.9.4计算结果以及减震器的选择 (35)4CATIA 实体建模 (37)4.1CATIA 简介 (37)4.2实体建模 (38)II沈阳航空航天大学毕业设计（论文）4.2.1钢板弹簧的绘制 (38)4.2.2盖板的实体图 (39)4.3主要零件实体图 (39)4.4装配 (42)5结束语 .......................................... 错... 误！未定义书签。
板簧成型拉料机构控制系统的设计与仿真
板簧成型拉料机构控制系统的设计与仿真张盟盟;李素玲;崔振华【摘要】针对目前国内多道次板簧成型拉料机构控制系统存在的问题,采用电液伺服阀取代电磁换向阀,以实现拉料车速度与轧辊线速度的匹配.推导了拉料车速度与轧辊压下量(辊缝)的函数关系；建立了拉料机构控制系统的数学模型,并用MATLAB对PID控制、模糊控制、模糊PID控制等三种方式进行了系统仿真.结果表明:模糊PID控制方案的控制精度最高,抗干扰能力强,该方案为实现拉料车速度随辊缝变化提供了有效地控制方法,对提高板簧的生产质量具有重要意义.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(027)002【总页数】4页(P58-61)【关键词】板簧;拉料机构;模糊PID控制;电液伺服阀【作者】张盟盟;李素玲;崔振华【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091【正文语种】中文【中图分类】TP1821 多道次板簧成型设备的组成原理及存在问题某汽车板簧厂型号为二辊LBZ200型的板簧成型设备，主要由轧机[1]主体和拉料[2]机构及液压系统组成，如图1所示.轧机主体包括上下轧辊、四柱式机架、压下伺服液压缸；拉料机构包括拉料车、导向轴、夹紧钳口、水平拉料液压缸等.该设备的工作过程是：当板簧坯料碰到拉料车底面的定位挡板(行程开关)时，夹紧钳口夹住坯料，水平拉料液压缸[3]通过驱动拉料车实现对坯料拉动，由位移传感器检测出坯料的移动位置，并以此转换成板簧对应的厚度要求.上轧辊在伺服液压缸的驱动下，实现辊缝[4]变化，完成对坯料的变辊缝轧制，辊缝大小变化由厚度传感器检测，并传送给PLC实现闭环控制.如此进行3～4次，称为多道次轧制[5]. 1-液压缸；2-轧机主体；3-工作辊；4-拉料装置；5-厚度传感器；6-位移传感器图1 变截面板簧轧机结构简图该设备存在的问题是：在整个工作过程中，由电磁换向阀控制水平拉料液压缸来驱动拉料车运动，每个道次共有快进、快退、慢进、慢退四个动作和两个固定速度，但板簧在轧制过程中的速度与轧辊压下量有关，并不是固定值，因此两者速度[6]不匹配.当拉料车速度大于板簧速度时，板簧被拉伸变薄甚至断裂；反之板簧被挤压变厚甚至起皱.因此，该设备的拉料车速度控制是不完善的，影响了产品质量.2 拉料控制系统原理与设计目前，国内生产企业采用的多道次板簧成型设备大多是由电磁换向阀控制液压缸来驱动拉料机构.为了使拉料车速度跟随辊缝变化，将电磁换向阀更换为电液伺服阀[7].只要给伺服阀某一规律的速度信号，执行元件就自动地、准确地按照这个速度运动.2.1 速度的确定板簧坯料进入轧辊后，受到轧辊压力和摩擦力的作用产生塑性变形.如图2所示，坯料受力后就向AA1和BB1两侧流动,这样就在纵向方向上存在一个相对轧辊流动速度为零的分界面，这个分界面叫做中性面.AA1的位置与轧辊中心连线之间的圆心角以α表示.图2 轧件变形区速度图根据体积不变[8]的条件，在出口处轧件的高度最小，所以此处的速度vh最大，并大于轧辊的线速度；在中性面处，坯料与轧辊之间没有相对运动，坯料的速度vy等于中性面处轧辊的水平速度；坯料在入口处的速度vH最小，小于此处轧辊的水平线速度分量.三处速度的关系是：vh>vy>vH(1)因为忽略了宽展，变形区内任何一个断面x上的水平速度vx就都可以用体积不变的条件求出，其关系为vxhx=vyhy(2)式中：hx表示x断面的高度，hy表示中性面处的高度.轧辊的水平速度vy=vsinα，v表示轧辊线速度，且有v=2πRn，n表示轧辊转速，R表示轧辊半径.由图2得sinα=(R-Δh)/R，Δh表示坯料出口与入口辊缝之差，综合得到拉料车速度与辊缝的函数关系为(3)为了形成前张力轧制，拉料车速度应略大于坯料出口速度.中性面处的厚度hy总小于入口处的厚度 hH，则用hH来代替hy就可以实现拉料车速度略大于坯料出口速度.因此拉料车的理论速度为(4)2.2 阀控缸速度模型的建立电液伺服阀固有频率和液压缸固有频率相近，所以把伺服阀看作二阶振荡环节，拉料液压伺服控制[9]系统在考虑外负载干扰影响时的数学模型[10]如图3所示.图3 液压伺服控制系统数学模型厚度传感器检测到的厚度信号送入计算机，根据式(4)转换为速度V*，经A/D转换为速度电压信号Ur.速度电压信号通过放大器、伺服阀、液压缸转换为速度信号Vp并作用于拉料车.速度传感器检测到的速度信号送入计算机，经D/A转换为速度信号电压Uf，并与Ur进行比较，经过控制器作用减小甚至消除两者之差.液压系统参数意义说明见表1.表1 液压元件表参数意义单位数值kα伺服放大增益A/V0.01ksv伺服阀静态流量增益m3/(s·A)0.001 5ωsv伺服阀固有频率rad/s105.6ξsv伺服阀阻尼比无0.049Ap液压缸有效作用面积m20.013kce总流量压力系数m3/(spa)1.5×10-11vt液压缸总容积m30.036βe液体和液缸壁的等效容积弹性系数Pa6.9×108ωh 液压缸固有频率rad/s125.9ξh液压缸阻尼比无0.004 5k速度传感器放大倍数V/mm·s-117.6由图3及表1参数得到拉料机构液压控制系统的开环传递函数为(5)3 系统仿真与分析在MATLAB-Simulink仿真工具箱[11]中，针对拉料液压伺服控制系统分别建立了模糊控制器、PID控制器和模糊PID控制器三种模型[12]，设定输入信号为y=step(x)，应用理论参数与经验参数不断调试运行得到三种控制方式的阶跃响应曲线如图4所示.三种控制方式的输出曲线参数见表2.由图4及表2可以看出：PID控制方式的输出曲线出现了明显的超调现象，超调量高达28%，而采用模糊控制和模糊PID控制后，系统没有出现超调.从上升时间可以看出，模糊PID控制在起始阶段反应最迅速.从稳定时间可以看出，PID控制不能很好的实现对拉料机构的高精度和快速控制，模糊PID控制比单纯的模糊控制能够更快速的进入稳定状态，其稳态性能比模糊控制方式的要好.由此选用模糊PID作为液压伺服控制系统的控制器.图4 三种控制方式下的阶跃响应曲线表2 三种控制方式参数控制方式超调量δ/%上升时间tr/ms稳定时间ts/msPID控制28635模糊控制0715模糊PID056考虑到在实际轧制过程中，拉料车的速度基本是逐渐增大的，采用斜坡信号模拟速度变化，系统的输出曲线如图5所示.在Simulink中，在系统的7s处加脉冲干扰信号，仿真得到干扰信号下的输出响应如图6所示.图5 模糊PID控制输出响应图6 干扰信号下模糊PID输出响应由图5知，模糊PID控制的拉料液压伺服控制系统基本可以实现速度跟随，滞后于输入信号0.3s.由图6知，当系统遇到脉冲信号干扰时，经0.5s就可以恢复稳定，有较强的抗干扰能力.4 结束语针对多道次板簧成型设备的拉料液压控制系统，提出了电液伺服控制方案，用电液伺服阀代替电磁换向阀，实现了拉料车速度跟随轧辊线速度的变化而变化.多道次板簧成型设备的拉料液压伺服控制系统采用模糊PID控制方式，可以实现拉料车速度随辊缝的变化而变化，提高板簧的生产质量.参考文献【相关文献】[1] 李文峰.基于神经网络的板簧成形电液伺服系统研究与仿真[J].锻压装备与制造技术,2010(2):10-15.[2] 王占林.近代电气液压伺服控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.[3]谭志峰.电液位置同步控制及仿真[J].山东理工大学学报,2011,25(2):103-106.[4]李素玲,刘军营.变截面板簧轧机电液伺服系统性能分析[J].农业机械学报,2007,38(9):171-174.[5] 潘永平,王钦若.液压伺服系统的模型参考自适应模糊控制新方法[J].机床与液压,2007,35(4):120-122.[6] 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2011.[7] 温良,杨明国,贺小峰,等.基于自适应遗传算法优化的模糊PID控制在实验轧机中的应用研究[J].机床与液压,2010,39(17): 26-29.[8]孟令启,刘纯利,李进.中厚板轧机模糊PID控制系统的研究[J].安徽科技学院院报,2011,25(6): 48-54.[9]胡包钢,应浩.模糊PID控制技术研究发展回顾及其面临的若干重要问题[J].自动化学报,2001,27(4):567-580.[10]李建雄,方一鸣，石胜利.轧机液压伺服位置系统的自适应输出反馈控制[J].电机与控制学报,2012,16(1): 104-110.[11] Yoon T S, Wang F G,Park S K, et al.Linearization of T-S fuzzy systems and robust H∞ control [J]. Journal of Central South University of Technology,2011,18(1):140-145. [12] Zhou H B,Ying H,Duan J A.Adaptive control using interval Type-2 fuzzy logic for uncertain nonlinear systems[J].Journal of Central South University of Technology. 2011,18(3):760-766.。
毕业论文2150F2精轧机主传动系统设计说明
2150F2精轧机主传动系统设计摘要本次毕业设计的设计对象是2150F2精轧机主传动系统。
轧钢机主传动系统主要由电动机、减速器、齿轮座、连接轴以与联轴节等组成。
对于2150精轧机来说，其轧制要求有较高的精度，板型要有较高的平整度，就要对轧机的各个部件进行精准的设计。
该论文主要以轧机的主传动为主题展开，对轧机主传动的设计就要求对于涉与到传动件的各个部件如电动机、减速器、齿轮座、连接轴、联轴器等进行设计计算，需要对轧机的轧制力、传动力矩和传动功率进行计算，对主电机容量进行选择，对设计好的主减速机的齿轮、轴以与联接轴进行强度校核，直到满足要求。
本文通过几次反复的计算已满足要求。
设计好轧机的尺寸结构以后需要对润滑方式的进行选择，并对轧机的经济性、环保性进行评估。
当各个方面都满足时才是一个合格的设计。
关键词：主传动；设计；校核；减速机;润滑；环保The Design Of The Main Driver Of 2150F2Finishing millABSTRACTThe design of this graduation project is the main drive structure of 2150F2finishing mill. The main drive system of a rolling mill is mainly composed of an electric motor,a reduced, a gear seat,a connecting shaft and a coupling. For the 2150 finishing mill,its rollingrequirements have higher precision,the flatness of the plate must be higher, so it is necessary to carry out precisedesign of each part of the rolling mill.This paper mainly to themaindrive for the theme, design of the m ain drive requires eachcomponent to involvetransmission parts suchas motor, reducer, gear seat and a connecting shaft, coupling des ign and calculation, calculation of rolling force of rolling mill, the required driving torque andthetransmissionpower, the selection of the main thecapacity of motor, reducer design ofthe gear shaft and the connecting shaft and check the strength ,until the meet therequirem ents. After designing the size structure of rolling mill, it is necessary to select the lubrication mode, and evaluate the economi c and environmental protection of the rolling mill. When all aspe cts are satisfied, it is a qualified design.Key words: main drive; design; check; reducer;lubrication; environ mental protection目录摘要IABSTRACTII1 绪论 01.1 轧钢生产的国外发展概况01.2 热带钢连轧机的现状与发展趋势11.3 实习厂情况介绍21.3.1 生产主要设备21.3.2 产品品种21.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程22 方案设计52.1 对2150F2精轧机主传动方案进行综合评价与比较 (5)2.1.1 概述52.1.2 方案评价与比较52.2 确定合理的主传动设计方案62.2.1 确定方案62.2.2 轧钢机主传动装置各部分的作用和类型63 主电机容量的选择103.1 轧制力计算103.1.1 设计参数103.1.2 轧辊基本尺寸103.1.3 变形阻力的计算113.1.4 平均单位压力的计算123.1.5 轧制力的计算133.2 传动力矩和传动功率的计算133.2.1 传动力矩133.2.2 电机功率的计算143.3 主电机容量的选择153.3.1 选择电动机容量153.3.2 电机容量校核154 主要零部件强度计算174.1 主减速机齿轮强度的计算 (17)4.1.1 齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数174.1.2 按齿面接触疲劳强度设计174.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计194.1.4 确定齿轮几何尺寸224.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核224.2 主减速机轴的强度计算244.2.1 按扭转强度条件初估轴径244.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度245 联接轴计算295.1 相关尺寸295.2 开口式扁头受力分析和强度计算295.3 叉头受力分析和强度计算305.4 万向接轴的许用应力 (31)5.5 轴体切应力的计算 (31)5.6 轴体的许用切应力 (31)6 润滑方式的选择327 安装、试车规程的制定337.1 安装规程的制定337.1.1 轧机安装的工艺流程图337.1.2 施工准备347.1.3 基础验收347.1.4 基准线和基准点设置347.1.5 垫板设置347.2 试车规程的制定357.2.1试车准备357.2.3 安全措施358 环保性与经济性分析378.1 环保性分析378.2 经济性分析37结束语40致41参考文献421 绪论1.1 轧钢生产的国外发展概况中国轧钢生产水平与世界主要生产钢的发达国家比较，技术还相对落后很多。
长变截面钢板弹簧在微型客车上的应用及设计方法
目前 ， 主流 的微 型客车后 悬 挂采 用 的是渐 变刚度 钢板弹簧 ， 采用主副簧结构 ， 副簧置于主簧之下。３ 片 或 ４片不 同厚 度 和长 度 的矩 形簧 片 组成 主簧 ， 或 ２片 者 ｌ片 （ 头短 压 延 扎扁 ， 成短 变截 面 ） 成副 簧 。 端 形 组 这 种板 簧结 构具 有渐变 刚度 特性 。汽车在 轻载 时 ， 只 有主簧参与工作 ， 刚度小 ， 具有 良好的舒适性和平顺 性。 当载荷增大到一定值时， 副簧逐渐和主簧贴合 ， 刚 度 逐渐 增大 ， 具有 非线 性弹 性特 性 曲线 ， 因此 ， 能有 效 解 决 了汽 车装 载 品 质变 化 引起 的悬 架 板 簧偏 频 变 化 过大的矛盾。 同时由于这种板簧结构简单 ， 工作可靠 ， 价 格低廉 ， 微 型客车 ， 型货 车应 用广 泛 。 在 轻 近来 ， 随着少片簧 的研究与应用 ， 少片簧 的计算 方 法 和制造 技 术 日益成 熟 。常见 的 少片 簧是 由 ２～３ 片长变截面簧片组成。少片簧具有质量轻 ， 良好的平 顺性 ， 间相对 位移 产生 摩擦 少 等优点 。所 以长 变 截 片 面 的 钢板 弹簧 在微 型 客 车上 的应 用 也 越来 越 多 。 主
共 同 曲率 法 在 计 算 最 末 几 片 应 力 时误 差 较 大 ， 计算短片特别是最后两片应力时具有较高的精度 ， 能够 实 际反 映 出各 簧 片 的应 力 分布 的规律 性 ，计 算
得 到 的刚度 一般 偏小 。
汽车变截面板簧轧机的成型原理及方法
汽车变截面板簧轧机的成型原理及方法李素玲;刘军营【摘要】汽车变截面板簧可分段成型或整体成型。
轧制方法有仿形共轭成型、伺服电机随动成型、液压伺服随动成型、辊锻成型等。
【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】1996(018)006【总页数】4页(P32-34,54)【关键词】汽车板簧;成型;板簧;轧机;悬架【作者】李素玲;刘军营【作者单位】山东工程学院;山东工程学院【正文语种】中文【中图分类】工业技术第 18 卷第 6 期山东冶金V01.18,NO.6 1996 年 12 月 Shandong YejinDecember 1996 _-_-‘‘‘_-_._---__..._-I_--_._--___-___._一 --_______.-_--_______-.’_ 一汽车变截面板簧轧机的成型原理及方法李素玲刘军营（山东工程学院）摘要汽车变截面板簧可分段成型或整体成型。
轧制方法有仿形共轭成型、伺服电机随动成型、液压伺服随动成型、辊锻成型等。
关键词汽车板簧，成型原理，板簧轧机 TheShapedPrincipleandMethodofMotor Change SectionFlatSpringMillLi Suling,liu Junying(ShandongEngineeringInstitute) Ahstract The motorchangesectionflatspringcankshapedbyseparatingsection orwholeandirsrolling methrxlcontain.s of profile conjugationshaping, servnmotorfollowing shaping,hydraulic servofollowing.shaping arAroUformingshaping. Keyword motc,r flatspring,shapingprinciple,flatspring mill汽车悬架是汽车的主要部件之一，由弹性元件、导向机构和减振装置组成。
本文通过对某平衡悬架少片变截面钢板弹簧的CAE分析研究-有关汽车毕业论文
本文通过对某平衡悬架少片变截面钢板弹簧的CAE分析研究-有关汽车毕业论文摘要钢板弹簧是重型载重汽车平衡悬架系统中重要的弹性元件，关乎重型载重汽车的平顺性和节能性。
少片变截面钢板弹簧相比于传统多片等截面钢板弹簧质量更轻、平顺性更好，逐渐得到越来越多的重型车辆使用。
少片变截面钢板弹簧精益设计和疲劳寿命预测，是体现悬架性能和安全的两个重要方面，CAE技术的发展为解决这些问题提供了有力的工具。
本文通过对某平衡悬架少片变截面钢板弹簧的CAE分析研究，提供了从优化设计、精确建模到有限元分析以及一体化疲劳寿命仿真的整套流程，较好的完成了精益设计和数字化寿命预测，为平衡悬架少片变截面钢板弹簧的设计和性能研究提供一定的借鉴。
具体所做工作如下：研究了两种结构形式的少片变截面钢板弹簧，并利用MATLAB 软件对本次所设计板簧进行了参数优化。
对于少片变截面钢板弹簧三维模型的建立，提出了更加简捷精确的Pro/E骨架折弯建模方法，并进行了分析验证。
根据现代接触动力学相关理论，考虑大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素，在ANSYS Workbench 15.0中建立了少片变截面钢板弹簧的有限元模型，完成了板簧强度和刚度校核，探究了过渡段圆弧半径大小对板簧特性的影响，并对不同摩擦系数下的板簧应力分布、变形量、刚度和偏频进行了分析研究。
研究了疲劳寿命分析的基本理论，确定了少片变截面钢板弹簧疲劳寿命分析方法。
在综合考虑粗糙度、热处理和喷丸处理对板簧疲劳寿命影响的基础上，联合ANSYS Workbench与Designlife按照实际试验条件，对板簧进行了精确的一体化疲劳寿命仿真。
按照相关标准，对本次设计的少片变截面钢板弹簧进行了台架刚度试验和疲劳试验，验证了有限元分析与疲劳寿命仿真的正确与否。
关键词: 少片变截面钢板弹簧，优化设计，疲劳寿命仿真，有限元分析ABSTRACTLeaf spring is a important elastic element for heavy truck suspension balance system , which is a significant factor to the comfort and energy saving of heavy truck.Taper leaf spring is more lighter and better comfort compared to traditional leaf spring, which was widely used in heavy vehicles. The suspension performance and safety of Taper leaf spring can be reflected by lean design and fatigue life prediction, the development of CAE technology can provide a powerful tool to solve these problems.According to the CAE investigation of a taper leaf spring in a balanced suspension system. This paper presents a complete process for it, which include optimization design, precise modeling and finite element analysis, and the fatigue life simulation of the integration. Then lean design and digital life prediction of a balanced suspension taper leaf spring is conducted. It provides a certain reference to design and performance study. The detail process as follows: Studied two kinds of structure forms of taper leaf spring, and the parameter optimization of the plate spring is utilized by the MATLAB software.For taper leaf spring 3d model establishment, the more precise and simple modeling method of Pro/E frame bending is presented, and is validated.According to modern contact dynamics related theory, some nonlinear factors is considered, such as large deformation, contact and friction. The finite element model of taper leaf spring is established in the ANSYS Workbench 15.0, checking strength and rigidity of leaf spring, exploring the effect of transition arc radius on the characteristic of leaf spring, stress distribution and deformation, stiffness and frequency of the leaf spring are analyzed under different friction coefficient.To determine the analysis method of leaf spring fatigue life, the basic theory of fatigue life analysis is studied. The influence of roughness, heat treatment and shot peening treatment on leaf spring fatigue life is analysis. By combined ANSYS Workbench withDesignlife under the actual test condition, the precise integration fatigue life simulation of leaf spring is carried out.In accordance with the relevant standards, stiffness test and fatigue test of taper leaf spring is conducted. Then the finite element analysis and the fatigue life simulation is verified.Keywords: Taper leaf spring,Optimization design,fatigue life simulation, finite element analysis第一章绪论1.1 概述悬架系统是汽车上重要组成部分之一，它弹性地将车架（或承载式车身）与车轴（或车轮）连接起来[1]。
板簧轧机电液伺服控制系统的设计与实现
传入 的一 种新 型板 簧 ， 有等 应力 的结 构特性 ， 成 具 组 片数 少 ， 省材 料 ， 节 自身质 量轻 ， 降低 了汽车 的重心 ， 改善 了车辆 行驶 的平 稳性 ．但 是在 获得 准确 抛物 线
ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｙ ａ ｃ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ
板簧作 为汽 车悬 架 系统 的重要 部件 ， 起着 传递 、
缓 冲车 架 和车 轮 问 的力 和力 矩 的 作用 ， 性 能 的优 其 劣 直接 影 响着 汽 车行 驶 的平 稳 性 、 纵 的稳 定 性 以 操 及 汽车 的承载 能力 ［． １ 变截 面板 簧是 ２ ］ Ｏ世纪 从 国外
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｌ ｇ ｍｉ ；ｅｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｌ ｅ ｖ ｏ ｔｏ ；ｐ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ｏ ｉａ ｏ ｔｏ ｌｒ Ｐ ｙｗｏ ｄ ：ｒ ｌｉ ｌ ｌｃ ｒ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｇ ａ ｎ ｌ ｃ ｂ ｅｌｇｃ ｌ ｎ ｒ ｌ （ ＬＣ） ｃ ｅ ；
ＬＩＳ －ｉｇ，ＬＩ Ｊ ｎ ｙｎ ｕｌ ｎ Ｕ ｕ — ｉ ｇ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｔ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ。 ｈ ｎ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｚｉ ｏ ２ ５ ４ ，Ｃｈ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃ ｒｃ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ ｂ ５ ０ ９ ｉａ
李素玲 ，刘军营
（ 山东 理 工 大学 电气 工程 学 院 ，山东 淄 博 ２ ５４ ） ５ ０ ９
摘 要 ：全 自动液压板簧轧机是用于制造汽车板簧的专用设备．介绍了 自主开发制造 的全 自动 液压变截 面板 簧轧 机 的基本组成 ， 分析了变截面板簧生产对设备运动的控制要求．轧机 的电液 伺服系统采用两级计算机控制方式 ， 建 立 了电液伺服系统数学模型 ， 分析了电液伺服系统的动态性能．经过应用验证 了该 设备生产率高 、 适用性 强． 关键词 ： 轧机 ；电液伺服控制 ；可编程控制器 ；动态 性能 中圈分 类号 ： Ｈ１ ７ Ｔ ３ Ｔ １ ； Ｈ１７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ６７４ ２０ ） １０ ４ —４ １ ０ —５Ｘ（０ ７ ０— ０ ４０
汽车后悬架系统钢板弹簧的设计毕业设计
目录第一章引言1.1 汽车工业的发展1.2 汽车的构造第二章悬架系统介绍2.1 汽车悬架系统的作用2.2 汽车悬架系统的组成2.3 汽车悬架系统的分类2.4 该项研究的目的与意义………………………………………………………2.5 国内外研究现状、发展动态…………………………………………………..2.6钢板弹簧2.6.1 钢板弹簧的基本结构和作用原理2.6.2 钢板弹簧的布置方案和材料选择第三章汽车后悬架系统钢板弹簧的设计计算3.1 设计给定参数3.2 钢板弹簧主要参数的确定3.2.1 前后悬架静挠度和动挠度的选择3.2.2 钢板弹簧满载弧高的选择3.2.3 钢板弹簧长度的确定3.2.4 悬架主、副钢板弹簧的刚度分配3.2.5 钢板弹簧所需的总惯性矩的计算3.2.6 根据强度要求计算钢板弹簧总截面系数3.2.7 钢板弹簧平均厚度的计算3.2.8 验算在最大动行程时的最大应力3.2.9 钢板弹簧叶片断面形状及尺寸的选择3.3 钢板弹簧的设计及校核3.3.1 钢板弹簧各片长度的确定3.3.2 钢板弹簧刚度的验算3.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算3.4.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高3.4.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径3.4.3 钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径的计算3.4.4 钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算3.4.5 钢板弹簧总成弧高的核算3.5 叶片端部形状的选择3.6 钢板弹簧两端与车架的连接3.7 钢板弹簧弹簧销和卷耳的设计3.7.1 弹簧销的设计3.7.2 卷耳尺寸的确定第四章结论参考文献致谢第一章引言1.1 汽车工业的发展几千年来人们一直生活在马车时代。
马拖着车厢在乡村田埂上颠簸行驶，在城市的大街小巷中踢踏的慢跑。
人们的生活节奏缓慢，既沉重又舒展。
18世纪，瓦特打破了这种平静，蒸汽机的发明掀起了工业革命的浪潮。
随后，法国人尼克.卡歌楼特将蒸汽机装在马车上，第一辆“动力车”诞生了。
基于自适应Fuzzy-PID控制的变截面板簧AGC控制系统
基于自适应Fuzzy-PID控制的变截面板簧AGC控制系统高磊;刘军营【摘要】以PID控制作为调节系统的主要手段,提出了将模糊控制和PID控制结合起来应用于变截面板簧轧制控制系统的方法,构成了一个参数自整定的模糊PID控制器.通过模糊规则在线调解PID的各项参数,达到了改善系统性能的目的.Matlab 仿真实验结果表明:控制系统的响应曲线性能较好,响应速度较快,超调量小,稳态精度高.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(024)002【总页数】5页(P77-81)【关键词】变截面板簧AGC系统;自适应模糊PID控制;Matlab;仿真【作者】高磊;刘军营【作者单位】山东理工大学,机械工程学院,山东,淄博,255049;山东理工大学,机械工程学院,山东,淄博,255049【正文语种】中文【中图分类】TP173+.4传统的PID控制器结构简单,具有一定的鲁棒性,容易实现稳态无静差,且控制精度高,能满足大部分工业过程的要求,因此长期以来广泛应用于工业过程控制中,并取得了良好的控制效果.但是,对于工业控制中大量的非线性、时变参数和大纯滞后等控制对象,参数调节需要一定的过程,最优参数的选取比较麻烦[1] ,因而普通的PID控制器难以获得满意的控制效果.而模糊控制不需要被控对象的精确模型且适应性强,因此,为了克服传统PID控制器的缺点,人们将模糊控制与PID控制器结合起来,研究出了多种模糊PID控制器.本文采用参数自调整模糊PID控制器对PID参数进行在线调解以提高系统的控制精度,并通过Matlab仿真与普通PID调节进行对比分析.1 变截面钢板弹簧AGC系统及数学模型1.1 变截面钢板弹簧AGC系统变截面钢板弹簧是近年来出现并逐渐取代传统汽车用钢板弹簧的一种新型的汽车悬架组成器件.厚度自动控制(AGC——Automatic Gauge Control)的主要原理是利用检测设备和液压系统随时监测带板厚度并调节轧机辊缝大小来控制带板的厚度精度.将AGC系统用于变截面板簧的轧制工艺并和液压伺服系统相结合,有利于提高板簧的各项尺寸精度.但由于控制系统的参数多样性和时变性、随机性,时滞的未知性、非线性、环境干扰等因素,必须采用PID控制器对控制系统的性能进行调节,使其达到快速、准确、平稳的加工要求.其中控制板坯厚度的液压位置伺服系统是整个液压系统的重要组成部分,其性能的好坏直接影响板坯厚度的精度.1.2 变截面板簧AGC位置伺服系统的数学模型变截面板簧采用变值成形原理加工,变值成形是通过改变金属材料截面尺寸和形状的方式直接制造零件或者毛坯.变值成形的主要工艺形式是轧制[2] ,它与传统轧制工艺过程的显著不同是:变值成形时轧机的辊缝要按照某种规律变化,当金属坯料通过辊缝时变形到所需要的形状.如图1所示,设纵坐标y为轧件的厚度,横坐标x为轧件的长度,轧件厚度是轧件长度的函数即y=f(x),所以压机的辊缝开度也是轧件长度的函数.板坯全长L由3部分组成,整体呈中心对称结构,L1为不变形段、L2为抛物线段、L3为承载段或用于卷制簧耳.图1 变截面板簧板坯结构变截面板簧的基本成形方法有辊锻成形、仿形成形和伺服成形.本文采用液压伺服成形工艺,即采用液压随动原理实现板坯的变截面成形.该液压伺服控制系统采用阀控(电液伺服阀)、液压缸、恒压供油的方式,控制系统的基本结构如图2所示.图2 电液位置伺服控制系统框图图2中,伺服放大器可视为比例环节,当电液伺服阀工作频率远大于液压固有频率(5～10倍)时,伺服阀可以近似看成比例环节,非对称液压缸的模型建立需要依赖3个方程:(1)滑阀的流量方程;(2)液压缸流量连续性方程;(3)液压缸和负载的力平衡方程.位置传感器也可视为比例环节.选定参数后简化得该液压伺服系统的开环传递函数为2 模糊控制器的设计2.1 模糊PID控制器的结构及原理参数自整定模糊控制器的系统结构主要由参数可调PID和模糊控制系统两部分构成,其结构如图3所示.PID控制器实现对系统的控制,模糊推理部分则将板簧轧机辊辊缝的误差E及误差变化率EC作为输入变量,经过模糊规则的推理将参数Δ KP、Δ KI、Δ KD作为输出变量,利用模糊控制规则对PID参数进行实时修改,构成自适应模糊PID控制器[3] ,以满足不同的误差E及误差的变化率EC对参数的要求.图3 模糊PID控制器结构2.2 PID控制器参数自整定规则通常情况下,数字位置式PID控制器的算式为式中:k为采样序号,k=1,2,3,…;uk为第k次采样时刻计算机的输出值为第k次采样时刻的输入偏差值;ek-1为第k-1次采样时刻的输入偏差值;KP为比例系数;KI为积分系数;KD为微分系数.比例系数KP的作用在于使系统的动作灵敏度高,提高系统的调节精度.KP越大,响应速度越快,调节精度越高[4] ;但KP过大时将使震荡次数增多并会使系统趋于不稳定.积分系数KI的作用在于消除系统静差,提高系统的无差度.积分强度的大小取决于积分系数越大,积分作用越强;反之,积分作用越弱.当KI太大导致积分作用过饱和时,将使系统输出超调,出现振荡,引起系统不稳定.微分系数的作用在于减小超调,克服振荡,提高稳定性,改善系统的动态特性越大,越能抑制偏差变化,但过大会延长调节时间,降低抗干扰能力.根据和对系统输出的影响,针对在控制过程中不同的E和EC值,KP、KI和KD的自整定原则如下:(1)当偏差较大时,为了加快系统的响应速度,并防止因开始时偏差的瞬间变大可能引起的微分过饱和而使控制作用超出许可范围,应取较大的KP和较小的KD.另外,为防止积分饱和,避免系统响应出现较大的超调,KI值要小,通常取KI=0.(2)当偏差和变化率为中等大小时,为了使系统响应的超调量减小和保证一定的响应速度应取小一些.在这种情况下,KD的取值对系统影响很大,应取小一些,KI的取值要适当.(3)当偏差较小时,为了使系统具有较好的稳态性能,应增大值.同时,为避免输出响应在设定值附近振荡,以及考虑系统的抗干扰能力,应适当选取,其原则是:当偏差变化率较小时取大一些;当偏差变化率较大时,KD取较小的值,通常为中等大小.2.3 各变量隶属函数的确定根据设计要求,模糊控制器采用二输入三输出的形式,即以语言变量误差E和误差变化率EC作为输入,Δ KP、ΔKI和ΔKD3个参数作为输出.根据模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型,应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表,查出修正参数代入下式计算:式中和为PID控制器的初始参数值,由传统的PID参数整定法进行确定;、(E,EC)I 和(E,EC)D则表示模糊控制器的3个输出,即的值,可根据被控对象的状态随时调整. 将输入量E、EC及输出量ΔKP、Δ KI和ΔKD的语言值(模糊子集)确定为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},子集中的元素分别代表负大,负中,负小,零,正小,正中,正大[5] .其论域均为[-6,6] ,离散化后的量化等级为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}. 根据隶属函数的选择原则,输入变量E,EC选择高斯形隶属函数,输出量选择三角形隶属函数以提高系统的分辨率和控制精度.各输入量和输出量的隶属函数如图4、图5所示.2.4 制定模糊控制表图4 E和EC的隶属函数图5 ΔKP、ΔKI和ΔKD的隶属函数模糊控制是一种基于规则的控制,因此依据现场操作人员的控制经验或相关专家知识,建立合适的模糊控制表,并根据上述PID参数的控制原则来选择输出相应参数ΔKP、Δ KI和ΔKD的值.建立的和的控制规则表见表1.表1 ΔKP、ΔKI和ΔKD的控制规则表E EC NBNMNSZOPSPMPB NBPBPBPMPMPSZOZO NMPBPBPMPSPSZONS NSPMPMPMPSZONSNSΔKPZOPMPMPSZONSNMNM PSPSPSZONSNS NMNM PMPSZONSNMNMNMNB PBZOZONMNMNMNBNB NBNBNBNMNMNSZOZO NMNBNBNMNSNSZOZO NSNBNMNSNSZOPSPS ΔKIZONMNMNSZOPSPMPM PSNMNSZOPSPSPMPB PMZOZOPSPSPMPBPB PBZOZOPSPMPMPBPB NBPSNSNBNBNBNMPS NMPSNSNBNMNMNSZO NSZ0NSNMNMNSNSZO ΔKDZOZ0NSNSNSNSNSZO PSZOZOZOZOZOZOZO PMPBNSP SPSPSPSPB PBPBPMPMPMPSPSPB2.5 确定模糊控制推理规则根据表1得到的输入量和输出量的模糊控制规则如下:在Matlab的命令窗口输入Fuzzy命令,进入到模糊逻辑编辑器,建立一个新的控制类型为Mamdani的FIS文件,并命名为FuzzyPID.打开控制规则编辑器Rule Editor,将上述49条模糊控制语句依次添加到控制规则序列中,便完成了该模糊控制器控制规则的建立.Δ KP、ΔKI和Δ KD在论域上的输出曲面如图6所示.图6 ΔKP、ΔKI、ΔKD在论域上的输出曲面图2.6 建立Fuzzy-PID控制器的仿真框图在Matlab的命令窗口输入Fuzzy命令,打开名为Fuzzy-PID的FIS文件.并根据以上所述的量化区间和函数形式对输入量和输出量的隶属函数进行编辑,如图7所示. 图7 输入、输出量的隶属函数在Matlab的Simulink环境下根据图1所示,建立自适应Fuzzy-PID控制器的仿真框图如图8所示.利用单位阶跃函数作为输入信号,对控制系统进行仿真实验的值分别为0.6,0,0.常规PID控制器的仿真结果如图9所示.Fuzzy-PID控制器的单位阶跃仿真图如图10所示.从仿真的结果可以看出,通过自适应模糊PID控制器的调节,明显加快了系统的响应速度,提高了调节精度,使系统稳态性能较高、稳态误差较小,极大地提高了系统的智能性,对变截面板簧轧制系统中的位置伺服系统具有良好的控制效果.图8 -PID控制系统仿真框图图9 常规PID控制器的单位阶跃仿真图图10 Fuzzy-PID控制器的单位阶跃仿真图3 结束语本文提出的自适应模糊控制器,将模糊控制器与PID控制相结合,以理想输出与实际输出的误差作为输入,输出PID控制器3个参数的调整值,对PID参数进行在线调节.通过仿真效果可以看到,对于变截面钢板弹簧的位置伺服控制系统来说,这种控制方式结合了PID控制和模糊控制器的特点,输出量连续,可靠性高,超调量小,鲁棒性强,干扰和参数变化对控制效果的影响大大减弱[6] ,适合于非线性、时变的控制系统,具有较强的实际意义.参考文献:【相关文献】[1] 杨云飞.基于MA TLAB的自适应FUZZY-PID控制器设计与研究[J] .南京工业职业技术学院学报,2008,8(2):39-41.[2] 刘军营.变值成形原理与设备设计理论的若干关键问题的研究[D] .西安:西安理工大学,2005,9.[3] 陈佳佳,梅涛,梁华为.基于白适应模糊PID控制的汽车ESP系统控制研究[J] .组合机床与自动化加工技术,2008(9):59-62.[4] 殷云华,樊水康,陈闽鄂.自适应模糊PID控制器的设计和仿真[J] .火力与指挥控制,2008,33(7):96-99.[5] 毛文龙,宋启敏,巴怡然,等.电液伺服控制系统的研究与应用[J] .组合机床与自动化加工技术,2008(6):65-68.[6] 丁坚,王革思,李柏松,等.模糊PID控制器的性能研究[J] .科技创新导报,2008(9):5.。
汽车变截面钢板弹簧轧机计算机控制系统
汽车变截面钢板弹簧轧机计算机控制系统
冯成敏;陈雪萍
【期刊名称】《锻压机械》
【年(卷),期】1999(034)003
【摘要】介绍一种汽车变截面钢板弹簧轧机的工作原理，计算机控制硬件组成及软件设计，指出该机具有轧制精度高，轧制节奏快等优点。
【总页数】2页(P54-55)
【作者】冯成敏;陈雪萍
【作者单位】济南铸造锻压机械研究所;威海经济技术开发区工业局
【正文语种】中文
【中图分类】TG333.7
【相关文献】
1.少片变截面钢板弹簧计算机辅助设计方法研究 [J], 邓水琳;刘夫云;杨孟杰;汪沙娜
2.仿型汽车变截面钢板弹簧轧机的研制 [J], 刘军营;李素玲;王正红
3.液压全自动变截面汽车板弹簧轧机的研制 [J], 刘军营;李素玲;王正红
4.汽车变截面板簧轧机计算机控制系统的研究 [J], 万文略;周鹏
5.变截面,变刚度钢板弹簧的计算机优化设计 [J], 刘广宽
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BI YE SHE JI（20 届）变截面汽车板簧轧机的控制系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月IV摘要本文介绍了变截面汽车板簧轧机控制系统的组成原理与控制要求，采用了电液伺服控制技术，选用PLC作为控制器，按照给定的控制曲线，以闭环的形式控制轧辊的压下量，从而生产出满足工艺要求的板簧。
该轧机具有自动和手动两种工作方式。
在自动方式下，由安装在拉拔一侧的旋转编码器检测并确定板簧位置，调用通过参数设置保存在PLC存储器中的对应的压下量，轧机根据该压下量对板簧进行轧制，通过1～3次轧制，轧制出符合要求的变截面板簧。
轧制过程中，使用PLC内置的PID控制器实现对轧制厚度的闭环控制，使轧制精度进一步提高。
手动方式下可对轧机进行相应调整。
根据板簧轧机控制系统的组成，选择电液伺服阀、液压缸、位置传感器和PLC。
该控制系统集机械、液压和计算机控制技术于一体，响应速度快，轧制精度高，信号处理灵活，自动化程度较高，具有很好的应用前景和经济效益。
关键词：板簧轧机,控制系统,PLC,PIDIVAbstractThis paper introduced variable cross-section mill control system vehicles banhuang I the composing principle and control requirements, the electric hydraulic servo control technology, choose PLC as controller, according to the given control curve to the form of the closed-loop control roll of reduction, which produce the banhuang I meet the technological requirements.This mill possesses automatic and manual two way to work. In automatic mode, by installing in drawing side of the rotary encoder and determine leaf-spring position detection in parameter Settings mediator, invoked the corresponding existing PLC memory of reduction, according to the press-down quantity of rolling mill of rolling, through on leaf-spring 1 ~ 3 times rolling, rolling out to meet the requirements of variable cross-section leaf-spring. Rolling process, USES PLC built-in PID controller to achieve the thickness of the closed-loop control, rolling rolling precision further improve to. Manual mode can adjust on the mill.According to the composition of the mill control system banhuang I choose hydraulic servo valves, electric and hydraulic cylinder, position sensor and PLC. The control system integrating machine, hydraulic and computer control technology in an organic whole, fast response time, high precision of rolling, signal processing flexible, automation degree is higher, has the very good application prospect and economic benefits.Keywords: leaf-spring mill, control system, PLC, PIDIV目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章引言 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2调研情况 (1)1.3设计任务 (2)第二章变截面板簧轧机控制系统总体方案的设计 (4)2.1汽车板簧的概述 (4)2.2控制方案的确定 (4)2.2.1 电机伺服控制与液压伺服控制的比较 (5)2.2.2 PLC控制与继电器-接触器控制的比较 (7)2.3板簧轧机控制系统的组成及原理 (8)2.3.1板簧轧机的主要组成部分 (8)2.3.2板簧轧机的工艺流程及原理 (9)第三章控制系统的硬件设计 (11)3.1液压缸的选型 (11)3.1.1 液压缸的结构 (11)3.1.2 液压缸的基本参数和选用 (11)3.2电液伺服阀的选型 (13)3.3位置传感器的选型 (15)3.4轧辊的选择 (16)3.5可编程控制器的选型 (16)3.5.1 PLC的选型 (16)3.5.2 PLC的输入输出地址分配表 (17)3.6PLC接线原理图 (19)IV第四章板簧轧机PLC控制程序设计 (21)4.1主程序设计 (21)4.2参数设定子程序 (23)4.3轧机曲线的求取子程序 (25)4.3.1 轧制量的计算 (25)4.3.2 斜线的求取 (25)4.3.3 抛物线的求取 (28)4.4高速计数器编程 (29)4.4.1 拉拔方向的高速计数器编程 (30)4.4.2 厚度检测的高速计数器编程 (31)4.5PID运算 (31)4.6手动子程序设计 (32)4.7自动子程序设计 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)IV第一章引言1.1 课题的背景和意义我国钢板弹簧的生产技术相对落后，在过去的一段时间内板簧的需求较少，且制造规格单一，钢板弹簧在国内的生产标准一直是恒定的部分，制造工艺简单。
上世纪70年代末，国外一些关键的工序设备被引入到国内的一些工厂。
这些设备具有很高的精度和生产效率，但由于施工的复杂性和高昂的价格使得难以维持。
并且适用这些设备也有一些特殊的条件，使得国内许多企业难以接受。
我们自主研发的电液伺服变截面板簧轧机具有价格低，生产率高，结构简单，维护费用低，运行更加稳定等优点。
该轧机具有广泛的应用范围和广阔的市场前景。
钢板弹簧是汽车悬架系统的不可或缺的组成部分，起着传递、缓冲车架和车轮间一切力和力矩的作用。
钢板弹簧性能优劣，直接影响到汽车行驶的平稳性，操纵的稳定性以及承载能力。
变截面的钢板弹簧具有截面等应力结构特征和节省材料、增长寿命、改善汽车行驶平稳性的特点。
所以，研制变截面板簧轧机具有很好的经济和社会效益。
中国工程院胡正寰院士曾说过：零件轧制是冶金轧制的创新领域，21世纪将会得到大力发展。
1.2 调研情况变截面轧机是生产汽车变截面板簧的关键设备。
它将加热到950℃的等截面弹簧钢板，通过拉拔机构拉拔及转动的轧辊压缩，从而使其横断面按设计曲线而改变。
国内生产的汽车钢板弹簧有多片簧也有少片簧，多片簧应用比较广泛。
钢板弹簧的成型方法各不相同。
变截面板簧的结构一般是等宽，厚度随宽度变化的。
而使用过程中一般要求变截面板簧在任意截面上受到的正应力大小相等，所以变截面板簧一般- 36 -采用抛物线形状作为其变截面的形状，也有一部分板簧采用锥形和梯形变截面形状。
目前国内钢板弹簧生产企业大都进口国外生产的板簧轧机，或者是使用一些仿制品，或者是采用一些比较简易的轧机，如英国西尔、德国波克等公司的部分产品。
相比国内轧机技术，国外轧机具有技术先进、自动化程度和轧制精度高等优点，但是其结构复杂、购买及维护费用昂贵，不能有效地适合国内市场的生产要求。
而国内自主研发能力有限，目前生产的板簧生产设备能够满足轧制精度要求的又不多。
所以设计出具有造价低、生产效率高、结构紧凑、运行可靠、维修简单、调整方便等特点的液压全自动变截面板簧轧机显得尤为重要。
1.3 设计任务1、简要阐述板簧轧机的工艺流程、工艺特点及其组成原理。
2、进行控制方案的比较，阐述所选控制方案的理由。
3、合理选择PLC的各种配置以及位置传感器、厚度传感器、比例伺服阀、液压缸、轧辊等部件的型号与规格。
4、用PLC实现：按照汽车板簧截面的要求曲线，根据板簧的位置自动确定轧制厚度，并能实现1～3次轧制；实现自动与手动的切换；当发生紧急情况时，使整个系统停止工作。
5、编制下列程序：（1）拉料系统高速计数部分；（2）轧辊辊缝间隙测量高速计数部分；（3）D/A输出部分及量程设置；（4）曲线参数的计算和斜线的求取；（5）PID运算；（6）各种逻辑关系的处理（主程序）。
- 36 -6、绘制主程序流程图和各子程序流程图。
7、绘制控制系统原理图和PLC接线原理图。
- 36 -第二章变截面板簧轧机控制系统总体方案的设计2.1 汽车板簧的概述汽车板簧是汽车悬架系统的一个重要工作部件，它的功能是传递和缓冲车轮对车架的力和力矩。
其性能的好坏直接影响运行稳定性和操纵稳定性及承载能力。
钢板弹簧簧片有等截面和变截面结构之分，等截面作为一种传统的结构形式，板簧间接触紧、压力大、易疲劳、易造成材料的浪费。
变截面又称少片簧，随着现代汽车业的迅猛发展，变截面钢板弹簧由于具有等应力，自重轻，节省材料，抗疲劳等优点，成为悬架系统优先选择之一。
目前国内变截面板簧的生产大部分采用折现形状，代替了抛物线形状，且采用二次成型的工艺加工而成。
钢板弹簧的结构形式是等宽变厚结构，如图2-1所示。
横坐标数值是钢板弹簧的长度，纵坐标是它的厚度。
一方面钢板弹簧沿X方向运动，另一方面轧辊沿Y方向运动。
图2-1 钢板弹簧的结构形式2.2 控制方案的确定变截面汽车板簧轧机控制系统通常采用电机伺服控制和液压伺服控制，因控制方式的不同，各有其利弊。
- 36 -2.2.1 电机伺服控制与液压伺服控制的比较随着当代电子技术迅猛发展，电气传动控制系统得到广泛应用。
电气传动具有其自身的优点，能量传递方便、信号传递迅速、标准化程度高。
然而电机容易受到外在环境的影响，如温度、湿度、震动、腐蚀环境等。