水液压电液驱动单元的设计与研究

发布时间：2017-06-18 12:26

  本文关键词：水液压电液驱动单元的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球能源的匮乏以及人们对环境保护的日渐重视,由于具有廉价性、节能环保性、可持续发展性以及安全性等特点,水液压传动技术逐渐成为液压传动领域新的发展方向和研究重点,在国际上备受关注。水液压电液驱动单元是执行装置,对它进行深入的研究能够对水液压技术的发展及与利用具有重要意义。本课题旨在研发设计一种用于旋转关节驱动的水液压驱动装置,不同于传统的液压驱动装置,该新型驱动装置用三通换向阀作为水液压缸控制阀,用平面涡卷弹簧作为能量储存元件提供反向运动的回复力。相比于传统驱动形式,这种驱动装置能够降低能量损耗,减小甚至消除换向压力跳跃,避免活塞杆屈曲并且安装位置灵活。经过细致的设计计算,设计出该驱动装置的虚拟样机,并通过仿真软件对其进行仿真研究,确定该装置的性能能够达到最初的设计要求。具体工作如下：(1)对新型驱动装置进行理论分析,确定课题研究的意义及可行性。分析比较传统驱动和新型驱动在结构上存在的区别并进行了运动学与动力学理论分析和计算,确定新型驱动装置的优势;(2)根据水的理化性质,在结合传统油压缸设计基础上,设计计算出水液压缸的结构及具体尺寸参数,根据设计具体要求设计出旋转驱动装置的机构并确定各零部件的具体尺寸,并最终确定水液压驱动单元两部分的连接方案及运动传递方案：(3)根据确定的具体结构及各零部件的具体参数,运用pro/E建立水液压电液驱动单元的虚拟样机模型,并在理论计算的基础上根据工况遴选出加工制造水液压驱动单元各个零部件的材料,制定出相应的加工工艺并绘制出工程图纸；(4)最终根据确定好的驱动装置的虚拟样机,运用了ANSYS、AMESim等软件分别进行驱动装置主要受力零件的有限元分析及整个驱动单元的性能仿真。根据有限元分析及仿真结果对水液压电液驱动单元主要零件的结构及尺寸进行优化；并根据仿真结果验证新型驱动装置在消除压力跳跃、运动平稳性具有的作用,确保设计出的驱动装置性能达到预期的效果。
【关键词】：水液压技术 水液压电液驱动单元 理论分析 样机设计 仿真
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 水液压传动技术概述10-11
• 1.2 水液压传动技术的特点11-13
• 1.3 水液压传动技术的应用13-16
• 1.4 液压驱动技术在机器人领域的应用现状16-20
• 1.5 本课题的研究概况20-23
• 1.5.1 课题来源20-21
• 1.5.2 课题关键技术问题分析21-22
• 1.5.3 本文研究的主要内容22-23
• 2 水液压电液驱动单元整体结构的原理及关键技术23-35
• 2.1 现有的运动传递形式分析23-27
• 2.1.1 四通阀控液压缸驱动装置面临的问题24-27
• 2.1.2 几种可能的解决办法27
• 2.2 水液压电液驱动单元工作原理及性能特点27-31
• 2.2.1 水液压电液驱动单元的构成及布局27-28
• 2.2.2 水液压电液驱动单元工作原理28-29
• 2.2.3 数学模型的建立29-31
• 2.3 新型驱动装置同传统驱动装置的对比研究31-33
• 2.3.1 输出扭矩对比31-32
• 2.3.2 流量变化32
• 2.3.3 其他特性32-33
• 2.4 水液压电液驱动单元的设计目标及关键技术33-34
• 2.4.1 水液压电液驱动单元的设计要求33
• 2.4.2 水液压电液驱动单元的关键技术33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 水液压电液驱动单元的详细尺寸设计及材料选择35-63
• 3.1 水液压缸的设计及材料选择35-51
• 3.1.1 水液压缸的动力学分析35-37
• 3.1.2 水液压缸虚拟样机的设计37-39
• 3.1.3 水液压缸主要零部件的结构参数设计及材料选择39-51
• 3.1.4 小结51
• 3.2 旋转驱动部分的设计及材料选择51-59
• 3.2.1 旋转驱动部分的工作条件分析51
• 3.2.2 旋转驱动部分的动力学分析51-52
• 3.2.3 旋转驱动部分虚拟样机的设计52-53
• 3.2.4 旋转驱动单元的主要零部件设计计算及选材53-59
• 3.3 水液压缸和旋转驱动装置连接部分的设计59-61
• 3.3.1 连接部分方案确定59-60
• 3.3.2 连接部分设计及选材60-61
• 3.4 其他标准件的选择61-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 建模与仿真63-79
• 4.1 对主要受力部件的有限元分析63-66
• 4.1.1 有限元分析简介63
• 4.1.2 对主要受力零件进行有限元分析63-66
• 4.1.3 小结66
• 4.2 基于AMESim下的水液压驱动单元性能仿真66-79
• 4.2.1 仿真软件AMESim简介66-67
• 4.2.2 电液驱动单元各重要组成部分及整体模型的建立67-70
• 4.2.3 水液压电液驱动单元仿真分析70-72
• 4.2.4 仿真分析72-78
• 4.2.5 小结78-79
• 5 总结与展望79-81
• 5.1 全文总结79-80
• 5.2 工作展望80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 个人简历85

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