基于二次调节的减速器加载试验台设计开题报告.doc
基于二次调节的减速器加载试验台设计【3张图纸】【优秀】
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基于二次调节的减速器加载试验台设计
58页 21000字数+说明书+小论文+开题报告+3张CAD图纸
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目录
前言1
1 绪论2
1.1 课题研究目的和意义2
1.2 国内外二次调节技术的研究发展概况2
1.3 二次调节技术的应用及特点3
1.3.1 二次调节技术的的应用3
1.3.2 二次调节技术的特点4
1.4 二次调节加载系统原理5
1.5 减速器加载系统概述6
1.5.1 开放式加载系统6
1.5.2 封闭式加载系统7
1.6 论文主要研究内容9
2 减速器模拟加载系统数学模型10
2.1 概述10
2.2 减速器模拟加载试验台组成与原理10
2.2.1 试验台各部分组成及其功用10
2.2.2 模拟加载系统原理10
2.3 模拟加载系统的方块图模型12
2.3.1 二次元件阀控缸的方块图模型12
2.3.2 驱动单元转速控制的方块图模型15
2.3.3 加载单元转矩控制的方块图模型19
2.3.4 整个模拟加载系统的方块图模型22
2.4 本章小结23
3 减速器模拟加载系统特性分析24
3.1 概述24
3.2 驱动单元转速控制系统刚度特性分析24
3.3 本章小结27
4 减速器加载试验台驱动变速箱的设计28
4.1 概述28
4.2 驱动变速箱的参数计算28
4.2.1 传动方案的确定29
4.2.2 最大扭矩的计算29
4.2.3 最大转速的计算29
4.3齿轮的设计30
4.3.1选择齿轮材料30
4.3.2确定齿轮传动精度等级30
4.3.3齿轮传动几何尺寸计算31
4.3.4各轴齿轮中心距的计算35
4.3.5齿轮齿宽的计算35
4.3.6齿根弯曲疲劳强度校核36
4.4 轴的设计39
4.4.1 Ⅰ轴的设计39
4.4.2 Ⅱ轴的设计41
4.4.3 Ⅲ轴的设计42
4.4.4 Ⅳ轴的设计43
4.4.5 Ⅴ轴的设计44
4.4.6 Ⅵ轴的设计45
4.4.7 Ⅶ轴的设计45
4.5 轴的强度校核47
4.5.1 Ⅰ轴的校核47
4.5.2 Ⅶ轴的校核48
4.6 本章小结50
5 结论51
致谢52
参考文献53
摘 要
静液驱动二次调节技术是一项新型的液压传动技术。它具有控制方便、容易组成类似于电气系统的网络执行机构以及液压能回收与重新利用,甚至比电气系统更为简便等一系列突出的优点。二次调节技术的研究将极大地提高液压传动技术的应用范围和产品的竞争力。本文对基于二次调节的减速器加载系统进行深入的理论分析，建立减速器加载系统的数学模型，并绘制方框图，由所建立的模型可以看出，该减速器模拟加载系统为单输入单输出系统，包括驱动单元转速控制系统、二次输出加载转矩控制系统；本文还对驱动单元转速控制系统进行刚度特性分析。详细介绍了减速器模拟加载试验台驱动变速箱及其变速器的轴和传动零部件的设计及校核。试验结果表明，该模拟加载系统具有良好的转速、转矩调节功能，轴和齿轮具有较好的承受载荷能力，能满足减速器模拟加载要求，得出许多有参考价值的结论，为进一步完善和提高二次调节加载技术提供了依据。
关键词：静液驱动；二次调节；加载；数学模型。1.3 二次调节技术的应用及特点
1.3.1 二次调节技术的的应用
由于二次调节技术具有诸多优点，使它在很多领域得到广泛应用。第一套配备有二次调节闭环控制的产品是建在鹿特丹欧洲联运码头（ECT）的无人驾驶集装箱转运车CT40；德国的科那西山特号海上浮油及化学品清污船的液压传动设备配备有二次调节反馈控制系统。该系统可以使预选的撇沫泵和传输泵设备的转速保持恒定，并使之不受由于传输介质黏度的变化而引起的外加转矩变化的影响；德累斯顿工业大学通用试验台应用了二次调节反馈控制的四象限运转、能量回收及高反馈控制精度等特点。该试验台能满足实际中的严格要求；奔驰汽车公司也将二次调节技术应用于行驶模拟试验台、以及在无人驾驶运输系统的行驶驱动。它还被用于近海起重机的驱动、油田用抽油机和精轧机组的液压系统中。德国在市区公共汽车上配备二次调节传动系统后取得显著的节能效果。如图1-1所示，改造后的市区公共汽车由恒压变量泵2和二次元件4组成的轴向柱塞单元驱动。它在满载启动时能给出大约180Kw的功率，由此可使汽车在20s内加速到它的最大速度50km/h。而发动机1的功率却只有30Kw，其中150Kw的差值是从液压蓄能器3中获得的。液压蓄能器的充压是在制动过程中进行的，在这个过程中二次元件作为泵来工作，而液压蓄能器为下次的加速过程充压。系统的损失由液压泵来补偿。
- 内容简介：
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辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 基于二次调节减速器加载系统特性分析 指 导 教 师 王 慧 院（系、部） 机械学院 专 业 班 级 机械自动化02-7 学 号 0207100705 姓 名 高 航 怡 日 期 2006/3/15 教务处印制 一、选题的目的、意义和研究现状随着我国煤炭行业的不断发展壮大，对各种矿用设备的工作性能和可靠性等的要求也越来越高。近年来，用于各个矿业公司的刮板输送机及转载机，通过在实际工作中的调查分析，动力部(由电动机，减速器及相关连接件组成)对其总体工作性能和可靠性有重要影响，而其中电动机为成型产品，其工作性能和可靠性等指标均已通过严格检测，设计时按要求选择即可，因此为了保证动力部的工作性能和可靠性，应将重点放在减速器上。对于新设计制造的减速器，需要利用专门的高动态性能固定试验台对其进行模拟加载试验，检测各项工作性能和可靠性指标是否满足要求，以往对较简单的单项试验如出厂试验等，可在传统的液压式加载试验台上进行，但其功率消耗很大，效率很低。 由于近年来加载试验台技术的不断发展，使得许多试验都可以在具有高动态性能的固定试验台上完成，而利用次级调节技术的液压伺服加载试验台就是近年来为人们所重视的一类加载试验台，这种加载系统与传统的变量泵-定量马达系统不同，它采用带有储能器的恒压中心油源（一次元件）实现与各个单独调节回路（二次元件）之间的压力藕联，该系统具有能量可回收利用，效率高，可以多用户并行工作，远离动力源，冲击小，噪声底，系统控制性能好等优点，因此被认为是液压领域的重大突破。可是次级调节技术液压伺服加载试验台同时也具有非线性、时变性、参数不确定性，难于建立其精确的数学模型。即使得到了它的数学模型，结构也往往十分复杂，参数较多，难以用现有的控制方法实现有效的控制。而模糊控制作为一种智能控制，它无需被控对象的数学摸型，就能对其实现有效的控制，本文对次级调节技术的液压伺服加载试验台进行系统分析与研究的基础之上，着重研究了模糊控制应用于本系统的时效性，对于其它应用模糊控制的系统也具有借鉴和参考作用。二、研究方案及预期结果（设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等）论文研究主要内容：系统分析，对基于减速器模拟加载系统进行深入的理论分析,建立系统的数学模型、并对系统分进行时域特性和频域特性研究。控制策略研究，在对现代PID控制方法进行深入分析的基础上，重点研究解决适合于本模拟加载系统的模糊控制方法，并对其进行仿真与试验研究。二次调节加载原理：二次调节加载系统原理由可逆式泵/马达元件与电液伺服阀、变量液压缸、位移传感器等组合在一起，统称为二次元件。电动机、恒压变量泵、蓄能器、安全阀及相应的管路等元件构成恒压网络，为整个加载系统提供稳定的恒压动力源。马达元件以压力耦联方式并联于恒压网络上，两元件机械端口之间通过转速转矩传感器以及加载对象刚性地连接在一起。马达元件为马达工况，为加载系统提供所需的驱动转速，它同电液伺服阀、变量液压缸、位移传感器、转速传感器和控制器构成转速控制系统。马达元件为泵工况，实现对加载对象的加载，它同电液伺服阀、变量液压缸、位移传感器、转矩传感器和控制器构成转矩控制系统。在该加载系统中，转速控制系统和转矩控制系统为典型的电液伺服系统，二者相互独立，可分别进行调节，以满足加载系统对转速和转矩的不同要求。系统工作时，由控制器分别向电液伺服阀发出电信号，通过阀控缸机构（前置级排量控制）改变元件的斜盘摆角，从而使其排量发生变化，以适应外负载转速和转矩的变化。另外，当系统进行工作时，马达元件由恒压网络获取液压能，并将其转换成机械能来驱动加载对象实现加载，可逆式泵将机械能转换成液压能后又直接回馈给恒压网络，重新用来驱动马达元件，在马达元件和可逆式泵之间形成闭式循环。这样，恒压油源所提供的液压能只是用来补偿系统的容积损失和机械损失，而驱动马达元件所需的大部分能量都来自元件可逆式泵。此外，在该加载系统中，没有节流元件，因而避免了节流损失。由此可见，该加载系统在工作中不仅减少系统发热，而且还可以达到节能目的。三、研究进度首先进行二次调节减速器加载系统特性的总体设计。其次详细设计二次调节减速器加载系统，尤其针对其减速器的设计开展工作。1.收集资料，编写开题报告 （14 周）2.方案设计 （56 周）3.具体设计计算 （711 周）4.计算机绘制图纸，撰写说明书 （1217 周）5.整理完善图纸，说明书，准备答辩。四、主要参考文献1 谢卓伟.二次转速调节静液驱动系统调速特性分析.液压与气动.1989，（3）：16-22 姜继海，徐志进，刘庆和，王碧泉.二次调节静液驱动转速PID控制及其实验研究. 工程机械. 1997，（11）：31-333 张永杲.流体力学系统的计算机控制. 机械工业出版社，1992：67-68 193-1944 李士勇.模糊控制、神经控制和智能控制论. 哈尔滨工业大学出版社，1996：252-2585 王丽艳等.参考模型模糊控制. 机床与液压，1995，（3）6 蒋晓夏. 静液驱动二次调节及自适应控制系统的研究. 哈尔滨工业大学博士论文，1992，127 田联房. 次级调节扭矩伺服系统加载技术及其控制方法的研究. 哈尔滨工业大学博士学位论文. 1997: 168 高彦宇, 安世奇. 基于神经网络的一种PID控制技术. 包头钢铁学院学报. 2000，19(1): 53 569 佟绍成, 王艳平, 王涛. 基于状态观测器的一类非线性系统的模糊鲁棒控制. 控制与决策. 2001, 16(1): 626810 党开放, 周瑞祥, 林廷圻. 基于模型参考模糊自适应的电液位置伺服系统鲁棒控制研究. 机床与液压. 2003,(4): 20821011 方千山. 王永初. 基于神经网络的模糊预测控制及其应用. 自动化仪表. 2002, 23(8): 111312 张秀玲. 神经网络非线性系统模型参考自适应控制器统一设计法. 控制与决策. 2002, 17(2): 15215813 黎启柏, 陈刚, 朱建辉. 二次调节液压系统的开关-模糊-PID控制. 机床与液压. 2003, (5): 909214 王慧 哈尔滨工业大学
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