直动式溢流阀建模及Matlab仿真

直动式溢流阀建模及Matlab仿真

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

题目直动式溢流阀MATLABEL仿真

1、课程设计的目的

学生在完成各综合课程学习的基础上，运用所学的液压知识、MATLABEL仿真知识，各种阀的功能与用途的知识，独立完成直动式溢流阀MATLABEL仿真设计任务；从而使学生在完成该课程设计过程中，强化对液压只是的掌握。能够对学生起到加深MATLABEL仿真软件的应用和强化实际运用能力的锻炼。

2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）

1、元件为直动式溢流阀，绘制结构简图，以及相应参数表。

2、完成直动式溢流阀的数学建模，并画出动态结构方框图。

3、用MATLABEL的simulink仿真并检验结果。

4、编写设计说明书

3、主要参考文献

[1]陈德义主编《金属切削机床液压传动》科学出版社，1987年

[2]王正林主编《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》电子工业出版社，2002年

4、课程设计工作进度计划

内容学时直动式溢流阀的结构6

直动式溢流阀的参数选择6

直动式溢流阀的数学建模18

直动式溢流阀的动态结构方框图36

直动式溢流阀的MATLABEL的simulink仿真36

检验结果图18

合计3周

指导教师（签字）日期年月日

教研室意见：

年月日

学生（签字）：

接受任务时间：年月日

课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称

评分项目分

值

得

分

评价内涵

工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学

工作态度。

02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠

道获取与课程设计有关的材料。

03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。

能力水平35%04综合运用知识的能力10

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，

能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，

得出有价值的结论。

05应用文献的能力5

能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并

较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种

信息及获取新知识的能力。

06

设计（实验）能力，方案

的设计能力

5

能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、

操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清

晰、完整。

07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机

进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。

08

对计算或实验结果的分析

能力（综合分析能力、技

术经济分析能力）

10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。

成果质量45%09

插图（或图纸）质量、篇

幅、设计（论文）规范化

程度

5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本

文件第五条要求。

10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，

结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。

11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。

成绩

指

导

教

师

评

语

指导教师签名：年月日

摘要

直动式溢流阀是利用直接作用于阀芯上的弹簧力与阀芯另一端的液压力相平衡的原理控制压力的。该阀弹簧的弹性模量大，当流量较大时，阀的开口大，使弹簧产生较大的变形量，此时阀所控制的压力随流量的变化较大。在液压系统中，溢流周的应用较广．而其开口瞬时系统压力的波动．直接影响液压系统工作的稳定性，所以研究其瞬态响应有重要的意义。键合图理论是一种对工程系统进行动态分析的方法，以状态方程作为数学模型的形式，只要能画出键台图，即可通过对系统功率的传输、转化、储存和耗散进行描述很容易地得到方程，建立系统的数学模型，进而对系统进行描述和分析。该方法广泛地应用于机械、液压和电学等各个学科领域。

Matlab软件作为目前国际最为流行的计算机辅助设计及科学计算软件，提供了强大的矩阵处理和二、三维图形绘制功能，具有较高的可信度和灵活的使用方法，非常合适用于计算机辅助设计。本文建立了直动式溢流阀动态特性的数学模型，利用Matlab软件仿真分析了其动态性能，得到了影响其动态性能的主要参数。

关键词：液压，溢流阀，动态特性，键合图，仿真

目录

1液压系统及动态过程 (1)

2溢流阀的结构简图和考虑的因素 (1)

3绘制键合图 (2)

3.1建立键合图 (2)

3.2所研究系统的键合图分析 (3)

3.3键合图中各元的确定 (4)

4从键合图建立数学模型——状态方程 (6)

4.1确定状态变量 (6)

4.2建立状态方程 (7)

4.3确定各参量值、输入量值以及状态变量的初始值 (9)

5Matlab仿真 (12)

6结论 (13)

7致谢 (13)

8参考文献 (14)

攀枝花学院本科课程设计液压系统及动态过程

1液压系统及动态过程

任何一个液压元件总是在某一定的液压系统中工作的，即使这个系统可能是相当简单的。同时，研究某元件在某一系统中工作时的瞬态响应，也必须首先确定，是研究哪一种动态过程中该元件的瞬态响应。因此在研究直动式溢流阀的瞬态响应时，首先需要确定所研究的液压系统以及所研究的动态过程。

为了对键合图和状态空间分析法的应用，能给以较清晰的叙述，所研究的系统应当是比较简单的，但又是比较典型的。在本设计中确定所研究的液压系统如图（1）所示。在图中所示情况下，液压泵的供油经二位二通电磁阀及节流阀流回油箱。因节流阀开口较大，液阻较小，系统中的压力小于溢流阀的调节压力，所以溢流阀处于不溢流的闭合状态。当二位三通电磁阀突然通电使其通路闭合时。系统中的油压将迅速升高。使溢流阀打开溢流。在本设计中，即研究当二位二通电磁阀突然通电使其通路闭合这一动态过程中，溢流阀的瞬态响应，即溢流阀从闭合状态到开启状态，并趋于新的稳定状态的过渡过程。

图（1）研究直动式溢流阀的液压系统原理图

2溢流阀的结构简图和考虑的因素

在图（1）所示的系统中，因重点研究的对象是溢流阀，因此对溢流阀本身影响其动态特性的因素要考虑得多些，而其它元件中的一些影响因素，除必要的外可以忽略不计。为了便于分析起见，画出直动式溢流阀的结构示意图，见图（2）。这里需要说明的是，在图（2）中，只表示了阀口打开时的情况，并不代表阀芯被弹簧压在最下端位置，以及阀芯虽有位移但阀口仍处于闭合时的情况。在建立系统的数学模型时。应当全面考虑到这些不同的情况。

在建立数学模型时，所考虑的溢流阀本身的影响因素有：移动件的等效质量