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外文翻译-- 多畴模拟:挖掘机的机械学和液压学.doc

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外文翻译-- 多畴模拟:挖掘机的机械学和液压学.doc

毕业设计论文外文资料翻译系部机械工程系专业机械工程及自动化姓名学号外文出处ManufacturingEngineeringandTechnologyMachining附件1.外文资料翻译译文2.外文原文。指导教师评语该外文翻译语言流畅通顺,较准确完整地翻译了原文,所翻译的液压油缸工作原理与夹具设计的气缸夹紧原理相似,与课题相关。达到了本科毕业外文翻译的要求。签名年月日注请将该封面与附件装订成册。附件1外文资料翻译译文用外文写多畴模拟挖掘机的机械学和液压学概要通过使用用于多体和液压系统的Modelica程序库,示范通过Modelica和Dymola如何模拟和仿真挖掘机。液压系统由负载传感控制器控制。一般,模型包含难以模拟的三维机械和液压组件。对于挖掘机将演示Modelica有效适用于这种系统的仿真。1.绪论一种新产品的设计在开始阶段需要一系列决定,这些决定对最终产品是否成功产生很大的影响。因此,今天在初始阶段使用数字模拟来检验不同的想法。这篇论文的目的是设计一台新的挖掘机并评估几个备选的液压系统。模拟包含三维机械和液压组件的系统是很难的,如挖掘机,一般,两个不同的模拟环境必须连结在一起,这一般很不方便,导致不必要的数字问题和破碎界面。在这篇文章中,将对挖掘机模型的开始进行演示以证明Modelica是适合这些系统的。挖掘机的三维组件由新近的,丰富的Modelica,联合体程序库来模拟,这使得可以使用铲斗运动循环的分析结论,并直接考虑液压缸(也就是动力元件)的质量。液压部分以详细的方法模拟,从一个用于Modelica的液压程序库中使用泵,阀和缸。在控制部分使用一个普通的负载传感器,由一简单方程组模拟。这种方法得到要求的结果,并使得分析问题所需的时间限制在合理的要求内。2.模型选择模拟一个系统有几种方法。根据任务的需要建立一个很精确的模型,包含系统的每一个细节,需要许多的信息,比如模型参数。建立这种模型很麻烦。但另一方面,如果一个定义系统的参数需要修正,建立这种模型是很有效的。挖掘机上平衡阀参数的优化就是一个特殊的例子。对一个系统的初步研究需要另外一个模型,在这种情况下,泵,阀和负载的容量是具体的,需要的是关于系统工作的信息,例如活塞的速度,泵轴所需的输入动力。从而判定这个设计是否符合此任务的原则要求。因此,这种模型必须是方便的,也就是,对特殊元件没有详细了解时能在短时间内建立起来。学者们打算建立第二类的一个模型,并运行它,但在最少的时间内得到第一类的结论,为了达到此目的,使用了建摸Modelica,Modelica模拟环境Dymola,用于三维机械系统的新Modelica联合体程序库,和液压组件的Modelica程序库Hylib,模型包含挖掘机的三维机械结构,动力液压学的详细描述和通用的负载传感控制器。它在Hylib的下一个版本中可应用为一种样本。3.挖掘机的结构图一给出了正在考虑中的特殊挖掘机的简图。它包含履带和液压推动装置,液压推动装置用于操纵机械,但通常不在一个工作循环的时候。它的上面是供操作者坐的车厢,厢体能相对于履带绕垂直轴旋转,柴油发动机液压泵和控制系统却在里面,另外转臂,动臂。在末端是铲斗,铲斗经由一平面运动回路连接到动臂上。特定的液压缸使转臂,动臂,铲斗旋转。图二表示出油缸所需的压力是根据位置确定的,当在伸展开来的情况下,动臂油缸中的压力比收缩的情况高60。不仅位置,而且运动也必须考虑。图三表示动臂下降的情况,如果车厢没有旋转,油缸则需要一个拉力,当旋转时,挖掘机旋转通常能达到每分钟12转,则动臂油缸中的受力改变方向,此时需要一个推力。这个改变是非常重要的,因为此时活跃的油缸内箱转变,这必须由控制系统加以考虑。两幅图都表明一个仿真模型考虑挖掘机四个自由度相互之间的联结,每个油缸和回转驱动使用连续载荷的简单模型将导致错误结果。4.负载传感器挖掘机通常具有一台柴油发动机,两台液压马达和三台油缸,为这些消耗机器提供所需的液压油源的液压线路上不同的。一种特殊的设计是负载传感线路,它能有效控制能量,使用方便。这种想法是使泵有一个流体速率控制系统,因而能准确传递所需的流体速率。在传感器中,使用经过节孔而产生压降的方法,孔的阻力是参考值。图四给出了简图,关于这个话题的更好的介绍已经给出。泵控制阀,使得泵出口的压力通常比负载传感器中的压力高15MPA,如果方向阀关闭,则泵因此有15MPA的压力。如果方向阀打开,泵输出一流体速度导致通过方向阀时产生15MPA的压降。注意方向阀不是用做泵流体,而是作为一个流体仪表(反馈的压降)和作为一个参考(阻力)。此线路对能量是有效率的,因为泵只输出所需的流体速率,相对其他线路,油管的损失很小。看图五,如果不只一个油缸使用这种线路,则变得复杂。如果转臂需要300MPA的压力,铲斗需要300MPA的压力,则泵输出的压力高于300MPA,这会使转臂油缸产生一个不要的运动。因此,使用补偿器来约束油流体,因此达到通过特殊定向伐时产生15MPA的压降,这些补偿器可以安装在定向阀的前面或后面。如果达到最大泵流体速度或泵最大压力,则附加的阀减少容许压力差。5.机械部分的模型图六为机械部分的一个Modelica简图,履带不是模拟的,也就是,假设履带为不动的,组件rev1rev4是使得相互联系的部分运动的旋转关节,长黑色线的图象是实质是的闩,用于标明机械部分上的特别的关节。特别是液压油缸的固定关节,淡蓝球是有质量和惯量张量的球体,是用于模拟挖掘机的相应部分,cy11f.cy12f和cy13f三个部分是线性力部件,描述两个连接之间沿着线的力相互作用,这些部件中的小绿方格表示Modelica机械翻译程序库中的一维翻译连接器,他们用于表示两连接关节之间的一维力法规。这里,将在下一部分中介绍饿液压油缸是直接连接的。cy11f.cy12f和cy13f部件图象上的两个小球表示有选择的考虑两点的质量,在沿连接线上的连接点之间的已定距离上,这方便于模拟,只有少计算液压油缸的质量部分(质量和作用中心)关节RRR组件(图六右边)是包含三个旋转关节的装配元件,其中旋转关节在连接动臂时一起形成一片面回路。图七为挖掘机这方面的一张图片,在相应的Modelica简图的一张电子放大图象和动画制作图。当移动旋转关节rev4(图七下面部分中的大红油缸,表示关节RRR装配部件中三个旋转关节的小红缸),关节RRR部件中左右旋转关节的连接点的位置和定位是已知的,关节RRR部件中有非线性代数回路用以计算连接点运动时产生的3个旋转关节的角度。这非线性方程系统在关节RRR中分解解决,如,一种快速有效的方法。第一步,在没有液压系统独立测试时,模拟挖掘机的机械部分,通过连接转换弹簧和代替液压油缸的合适弹簧惯量来完成。当动力制作看起来不错,节点上的力和扭矩达到要求时,弹簧以下将介绍的液压系统代替。新的联合体程序库的所有组件有内部的默认定义,也就是,默认部分都是通过联合体系统中的已知定义读用推导的,例如连接两旋转关节的闩被错误的理解为油缸,油缸的直径d相对油缸的长度很小(dL/40)。长度反过来是由两旋转关节之间的距离确定的,旋转关节被错误的想象为沿着关节旋转轴的红色油缸,挖掘机的默认(只有一小部分采用)如图八。浅蓝色球代表质量作用点,想象为液压油缸的系列力元件,通过两种向对方运

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