回油节流调速回路特性仿真飞行器动力工程毕业设计

1、- iii- ii-Civil Aviation University of China毕业设计（论文）专 业：飞行器动力工程学 号：学生姓名：XXX所属学院：指导教师： XXXX二o年六月中国民航大学本科生毕业设计（论文）回油节流调速回路特性仿真Characteristic emulation of the exitthrottle speed-regulating circuit专业：飞行器动力工程学生姓名：学 号： 学 院：中欧航空工程师学院指导教师：2011年6月- #- iv-创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行 的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经

2、发表或撰写过的研 究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对 本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名：签字日期：年 月曰本科毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业论 文的规定。特授权中国民航大学可以将毕业论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘。（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名：指导教师签名：签字日期：年 月曰 签字日期： 年 月曰液压传动系统是当今机械工程系统中最为

3、重要的系统之一，在机械加工、航空、 航海等领域得到广泛的应用。随着科技的进步，现代液压传动系统越来越复杂，但都 是由一些基本回路组成的。液压基本回路是由有关的液压元件所组成， 用于完成某些 特定功能的典型回路，这些回路可以实现液压传动系统在较大范围的连续无极调速， 从而能实现各种形式的简单运动和复合运动，这是液压传动系统的主要优点之一。回油节流调速回路是典型的基本回路，用于在不同负载条件下保证执行元件的工 作速度，通过研究其大范围无级调速时，回路中速度负载特性的变化、速度刚性与负 载的关系，以及功率负载特性，来获得回油节流调速回路的基本特性。 再通过建立描 述液压节流调速回路特性的 Matla

4、b数学模型，进行系统研究，分析回路中各种因素 对这些特性产生的影响，给出了仿真结果。从而确定回油节流调速回路的功能、 特性 及其最佳工作状态。关键词：回油节流调速回路、速度负载特性、Matlab仿真- v- -ABSTRACTHydraulic tran smissi on system is one of the most importa nt system in the mecha ni cal processing domain, it is widely used in aviation, marine and other areas. Because of the adva nces

5、 in tech no logy, Moder n hydraulic devices are beco ming more complex, but they are formed by a nu mber of basic circuits. The basic circuit is formed by some hydraulic eleme nts, which are used to perform certa in specific functions of the typical circuit. These circuits help to achieve the wide r

6、ange of continuous speed regulation, so that it can achieve various forms of simple moveme nts and complex moveme nts, which is one of the mai n adva ntages of hydraulic drive system.The exit throttle circuit is a typical basic circuit for differe nt load con diti ons to en sure the operati ng speed

7、 of the comp onen ts. By study ing the characteristics of circuit speed and change in load, the relationship between the rigidity of speed and the load, and the characteristics of the power and the load in the wide range of the continuous speed regulatio n, we can acquire the basic characteristics o

8、f the exit throttle circuit. And by the establishme nt of Matlab mathematical model which describes the circuit characteristics,We can do some systematic research, an alyse thevarious factors on the circuit that impact these characteristics, and fin ally get the simulatio n results. So readers can h

9、ave a better grasp of the fun cti on, the characteristics and the best worki ng con diti on of the exit throttle speed-regulati ng circuit.Key Words: The exit throttle speed-regulating circuit, the characteristics of speed and load, Matlab simulation TOC o 1-5 h z 1引 言1 HYPERLINK l bookmark8 o Curre

10、nt Document 1.1研究背景1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2研究对象、目的及意义 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.3本文主要内容安排 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2回油节流调速回路基本理论分析 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.1一些基本概念及原理的概述 32.1.1调速回路的基本理论32.1.2节流调速回路原理概述3 HYPERLINK l bo

11、okmark18 o Current Document 2.2回油节流调速回路的具体分析 42.2.1回油节流调速回路的速度-负载特性理论分析 42.2.2回油节流调速回路的功率-负载特性理论分析6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3 MATLAB简介8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 4使用MATLA软件进行动态仿真分析9 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.1对回油节流凋速回路的速度-负载特性进行仿真研究。 94.1.1不同节流阀通流面

12、积下速度负载特性 94.1.2不同的定量泵出口压力下的速度-负载特性 104.1.3不同的液压缸有杆腔面积大小对速度负载曲线的影响 10 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4.2对回油节流凋速回路的速度刚性与负载关系进行仿真研究。 124.2.1在不同节流阀通流面积下速度刚性负载特性 124.2.2不同节流阀指数下速度刚性与负载的关系 134.2.3供油压力、液压缸两腔面积对负载与速度刚性关系的影响 14 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.3对回油节流凋速回路的功率-负载特性进行仿真研究 1

13、6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4.4根据理论和仿真的结果得到的结论 18 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 5结论19 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 参考文献20 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 致谢21 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 附录A:程序22 HYPERLINK l bookmark42 o Current Docume

14、nt 附录B:外文翻译资料27中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -1.1研究背景液压技术是一门古老而又新型的学科， 随着技术的不断革新，近百年来有着长足 的进展。它已广泛应用于各行各业中，注入机床液压、矿山机械、是由、化工、冶炼 技术以及宇航、航空等方面，可以说液压技术的发展，密切关系着国计民生的血多方 面。尤以计算机技术的广泛应用，更促使这门学科向集成化、标准化、通用化方面发 展，以适应新技术的要求 。之于民航，飞机正朝着高速、大容量、远航程的方向发展，飞机零部件的工作水 平不断提高。近些年来，伴随着航空业的不断发展，对飞机各部分系统性能的分析也

15、越发趋于系统与详细，注重每一个要点的分析。当下，对飞机重要系统之一的液压系 统的研究也更加深入。飞机主要由机体、动力装置、起落装置、操纵系统、液压气压 系统、燃料系统等组成，并有机载通信设备、领航设备以及救生设备等。液压气压系 统在飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等方面发挥着巨大的作用。飞机液压系统是为起落架收放、前轮转弯操纵、刹车操纵以及飞行操纵系统体提供动力的系统， 在飞机的运行中起着重要的作用。液压传动与控制技术在各个领域被采用的原因不尽 相同，而在航空航天领域采用液压传动技术的主要原因是其单位功率的质量轻、结构尺寸小。飞机液压系统利用液压传动这种方式来做功，是从1796年英国制成第

16、一台水压机开始的，至今已有200余年历史，但液压技术用于航空工业，还是近 60年的事。 第二次世界大战末期，首先用在飞机上的液压技术就是液压助力器。可以说，液压技 术的使用大大地改进了飞机操纵系统的性能。液压传动的优点是：单位功率的重量轻，结构尺寸小；反应速度快；大范围内实 现无极调速，调速性好；能传递较大的力和转矩；易于实现功率放大；操纵、控制、 调节比较方便、省力，易于实现自动化；易于实现过载保护和自动润滑，原件寿命长； 液压元件已标准化、系列化和通用化，便于设计和选用 。1.2研究对象、目的及意义液压技术在实际工程中得到了广泛的应用，液压系统依照不同的使用场合，有着 不同的组成形式。它是

17、由一些基本回路所组成的。基本回路，就是指由相关液压元件 组成的，能实现某种特定功能的典型油路。它是从一般的实际液压系统中归纳、综合、 提炼出来的，具有一定的代表性。熟悉和掌握基本回路的组成、工作原理、性能特点 及其应用，是分析和设计液压系统的重要基础 。液压系统的基本回路按照其在液压 系统中的功能可分为：压力控制回路，速度控制回路，方向控制回路和多执行元件控 制回路等。其中速度控制回路包括调速回路和速度变换回路调速是指调节执行元件的运动速度。改变执行原件的运动速度的方法，可从其速 度表达式中寻求。调速有两种基本方法：节流调速和容积调速。在液压系统中，执行 元件通常会有几种运动速度。在定量泵供油

18、的液压系统中，可以通过改变流量控制阀 节流口的通流截面面积来调节和控制输入或输出执行元件的流量实现速度的调节，这种回路称为节流调速回路。节流调速回路具有结构简单、工作可靠、成本低、使用维 修方便，也可以获得很低的运动速度。但存在节流损失和溢流损失，功率损耗较大， 效率低。节流调速回路的调速特性主要包括速度-负载特性和由此演变出的速度刚度 5。节流调速的速度-负载特性是反映执行元件运行速度随负载变化稳定性好坏的重 要指标，它对液压设备节流调速系统的实际使用具有重要的指导意义。通常节流调速多用于小功率的的液压系统中，例如机床的进给系统。而根据节流元件在回路中的安 放位置不同，节流调速回路有进油节流

19、调速，出油节流调速和旁路节流调速三种基本 形式。节流调速回路在工程机械的液压系统中应用比较广泛。它的动静态特性受元件参 数的设定等多种因素的影响，当参数调整不当时，调速回路的作用无法发挥，严重时 会影响到整个液压系统的稳定性。因此，在液压回路设计和分析中，有必要用计算机 仿真的方法对节流调速回路的速度-负载特性、速度刚性及功率-负载特性进行分析。 本文选取回油节流调速回路进行分析和仿真。1.3本文主要内容安排本文主要阐述回油节流调速回路速度-负载特性、速度刚性及功率-负载特性， 全文共分为五章。第一章引言阐述了本课题的背景，回油节流调速回路的应用、课题的目的和意义 及本文的内容结构。第二章对回

20、油节流调速回路进行理论分析，并研究推导其速度-负载特性、速度刚性及功率-负载特性的相关公式，为后面的仿真工作做准备。第三章主要介绍了利用MATLAB软件的功能，并介绍了在本文中该软件的应用。第四章主要介绍了如何利用MATLAB软件进行对进油节流调速回路速度-负载 特性、速度刚性及功率-负载特性建立模型，进行动态仿真分析并对动态仿真的结果 进行分析。第五章对全文的所做的工作进行了总结，并对今后的工作做出了展望。 最后还有结论、参考文献、致谢和附录部分。2回油节流调速回路基本理论分析2.1 一些基本概念及原理的概述2.1.1调速回路的基本理论在液压系统中液压执行元件的主要形式是液压缸和液压马达，

21、它们的工作速度或 转速与其输入的流量及其相应的几何参数有关。 在不考虑管路变形、油液压缩性和回 路各种泄漏因素的情况下液压缸和液压马达的速度存在如下关系液压缸的速度二二（2-1）液压马达的转速n=q/ .（ 2-2）式中q输入液压缸或液压马达的流量；A液压缸的有效作用面积；Vm液压马达 的排量。由上面两式可知，要调节液压缸或液压马达的工作速度，可以改变输入执行元件 的流量，也可以改变执行元件的几何参数。对于几何尺寸已经确定的液压缸和定量马 达来说，要想改变其有效作用面积或排量是困难的， 因此，一般只能用改变输入液压 缸或定量马达流量大小的办法来对其进行调速；对变量液压马达来说，既可采用改变输入

22、其流量的办法来调速，也可采用在其输入流量不变的情况下改变马达排量的办法 来调速。通过改变输入液压执行元件的流量进行调速时，根据液压泵是否能够改变排量将 其分为定量泵节流调速回路、变（定）量泵容积调速回路、变量泵与流量阀控制液压 缸或定量马达的容积节流调速回路三种方式。如果驱动液压泵的原动机为内燃机，也 可以通过调节发动机转速改变定量液压泵的转速，达到改变输入液压执行元件的流量 进行调速的目的。2.1.2节流调速回路原理概述当液压系统采用定量泵供油，且泵的转速基本不变时，泵输出的流量qp基本不变，其与负载的变化以及速度的调节无关。 要想改变输入液压执行元件的流量 q1,就 必须在泵的出口处并接一

23、条装有溢流阀的支路，将液压执行元件工作时多余流量 q=qp- q1,经过溢流阀或流量阀流回油箱，这种调速方式称为节流调速回路。 它主要由 定量泵、执行元件、流量控制阀（节流阀、调速阀等）和溢流阀等组成，其中流量控制 阀起流量调节作用，溢流阀起调定压力（溢流时）或过载安全保护（关闭时）作用。定量泵节流调速回路根据流量控制阀在回路中安放位置的不同分为串联节流调 速和并联节流调速两类回路。串联回路包括进油节流调速、回油节流调速，在工作中 回路的供油压力基本不随伏在变化，故又称为定压式节流调速回路；并联回路（又称 旁路节流调速）由于回路的供油压力会随负载的变化而变化，所以又称为变压式节流 调速回路。回

24、路中的流量控制阀可以采用节流阀或调速阀进行控制，因此这种调速回中国民航大学本科生毕业设计(论文)- -中国民航大学本科生毕业设计(论文)- -路有多种形式0节流调速回路的工作原理是通过改变回路中的流量控制阀的通流面积的大小来 控制流入执行器的流量，以调节其运动速度。在执行元件的回油路上串接一个流量阀， 即构成回油路节流调速回路，回油节流调速回路中节流阀串联在液压泵和液压缸之 间。液压泵输出的流量，一部分经进入液压缸无杆腔，推动活塞运动，然后经过节流 阀流回油箱，另一部分的油液经溢流阀流回油箱。 溢流阀溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。调节节流阀的通流面积，即可调节通过节流阀的流量，从

25、而调节 液压缸的运动速度。2.2回油节流调速回路的具体分析图2-1回油节流调速回路图在分析节流调速回路速度-负载特性前，先作几点假设：不计管路的压力损失和泄漏；不考虑液压介质的可压缩性；认为环境温度为常数。2.2.1回油节流调速回路的速度-负载特性理论分析回油路节流调速回路及其速度一负载特性调速回路中执行元件工作速度与负载 之间的关系称为速度一负载特性。如图I所示，油缸活塞稳定运动时，其受力平衡方 程式为(忽略摩擦力)：pi Ai=F+p2 A2(2-3)A-进液腔有效面积；进液腔工作压力； A -回液腔有效面积；回液腔压力；F-负载；pp-供油压力因为液压泵的供油压力Pp (即为溢流阀的调定

26、的压力)为定值，故节流阀两端的压力为：邮匚擁一牡(2-4)当不计管路的压力损失时，P3 0pp年)1则有：(2-5)经节流阀进入液压缸的流量为：q2 = K XAt XA(2-6)K=Q. 2(2-7)式中：K-由孔口的形状和油液性质决定的系数；Cd-小孔流量系数；p-为流液密度;At-节流阀的通流面积；m-由孔口形状决定的指数(薄壁孔取m=0.5,介于薄壁孔与 细长孔之间取m=0.51)。-门(2-8)所以，液压缸的运动速度为：y =聖=JC冥树心处=KXAtA2血2 S上式即为进油路节流调速回路的速度一负载特性方程式，该式表明液压缸的运动速度受到节流阀通流截面积AT和负载F的影响。速度一负

27、载特性可用速度刚性这一指标来评定， 它表示负载变化时，系统抗阻速 度变化的能力。其定义为曲线上一点处切线斜率的负倒数 (各种调速回路都有?F/ ?V v0，为使刚度为正值，故在其前加一负号)即速度刚性：BFT(2-9)eV上式表明，曲线越陡，贝U T值越小，说明负载变化对速度的影响越大，速度的刚性越 差；曲线越平缓，则T值越大，说明速度刚性越好。由式(2-9)可知，进口节流调速回路速度刚性的计算式：T=A2l+m X (Pp/lj -ArJ(2-10)把(2-8)代入上式得：T=2 (pp Ai - F)/V(2-11)当节流阀阀口面积不变时，负载F越小，系统速度刚度T就越高；反之，若F 越大

28、，则T就越低； 当负载F不变时，节流阀开口面积越小，则系统速度刚度 T就越高；反之，若节流阀开口面积越大，则T就越低；(3)提高供油压力或加大液压缸有效作用面积，可提高速度刚度T ； 减小节流阀指数，可提高回路速度刚度T，对薄壁式节流孔 m=0. 5，细长 孔m =1，故节流阀中采用薄壁式节流孔比采用细长孔速度刚度好。(5)当负载不变时，低速下的速度刚度好，当负载变化时，负载小时的速度刚度 好。就速度刚度而言，进口节流凋速回路适用于低速轻载的液压系统中。以上分析是建立在溢流阀溢流条件下 (:.0)得出的。如果液压缸负载F较小或节流阀通流面积较大的情况下， 溢流阀可以处于非溢流状态，这时节流阀的

29、流量 只能是液压泵的输出流量。但是根据式(2-6)计算的节流阀流量可能会明显大于液压 泵流量而导致逻辑上的错误。因此，我们要考虑节流阀流量大小的问题，也就是说， 通过节流阀的流量必须小于或等于液压泵的流量。同时，溢流阀调定的压力应适当，调得过小，不能克服较大负载，调得过大功率 损失大，因此要综合考虑最大负载时所需的压力，节流阀压力差，管路的压力损失等因素来调节溢流阀调定压力。此时液压缸的最大承载力Fmax=Pi Ai，它不随节流口面积的改变而改变，是恒定值。所用液压泵流量必须按液压缸最高速度所需流量选择， 这时泵输出的功率较大。但液压缸的速度和负载常常是变化的，当系统以低速轻载工作时，有效功率

30、较小，大量功率消耗在节流损失和溢流损失上，使油温升高，增加管 路泄漏，影响液压缸的运动速度9。2.2.2回油节流调速回路的功率-负载特性理论分析在分析节流调速回路功率-负载特性前，同速度一负载特性分析一样，我们先作 几点假设：不计管路的压力损失和泄露；不考虑液压介质的可压缩性；认为环境温度为常数。回油路节流调速回路及其功率一负载特性调速回路中执行元件工作功率与负载 之间的关系称为功率一负载特性。如图2-1所示，油缸活塞稳定运动时，其功率表达 式为(忽略摩擦力)：P = FW(2-12)V-液压缸运动速度；P-液压缸输出功率；F-负载根据式(2-4)我们最终可以的:(2-13)上式即为回油路节流

31、调速回路的功率一负载特性方程式，该式表明液压缸的功率受到 节流阀通流截面积和负载的影响10。中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -中国民航大学本科生毕业设计（论文）- #-液压泵功率计算式为:Pp(2-14)Ph-液压泵功率；qp-液压泵流量；Pp-供油压力。回油路节流调速回路系统的工作效率表示的是液压缸输出功率与液压泵功率之间的比，它表示的是在液压泵功率一定时该系统的工作能力，表达式为：P=Ph（ 2-15）中国民航大学本科生毕业设计(论文)- -中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -3 MATLAE简介MATLA是矩阵实验室（Matrix Laboratory ）的简称，是美国Math

32、Works公司出品 的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计 算语言和交互式环境，主要包括 MATLA和Simulink两大部分。MATLA是一个包含大量计算算法的集合。其拥有 600多个工程中要用到的数学运 算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和 工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以 用它来代替底层编程语言，如C和C+。在计算要求相同的情况下，使用 MATLA的编 程工作量会大大减少。MATLA的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵， 特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所

33、能解决的问题其大致包括矩阵运算和 线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、 符号运算、傅立叶变换和数 据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其 他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。MATLA自产生之日起就具有方便的数据可视化功能， 以将向量和矩阵用图形表现 出来，并且可以对图形进行标注和打印。 高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。 新版本的MATLA对整个图 形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而

34、且对于一些其他软件 所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB 也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLA还着重在图 形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得 到满足11。本文主要应用其科学计算和工程绘图的功能， 对回油节流调速回路的理论公式进 行了模拟与仿真，得到了直观的图像结果，有助于我们对回路的特性的掌握。4使用MATLA软件进行动态仿真分析4.1对回油节流凋速回路的速度-负载特性进行仿真研究。将理论分析的公式

35、输入MATLA程序，通过参考液压元件手册数据，对各参数进行 赋值，从而得到曲线，并进行分析。4.1.1不同节流阀通流面积下速度负载特性首先是利用式(2-8 )对速度与负载的关系进行分析。这里我们选用薄壁孔，即m=0.5。经过MATLA软件进行动态仿真分析，可以得到速度一负载特性曲线如图4-1所示：不同节流阀通流面积时的速度-负载曲线1.81.6AT3 |AT3AT2AT11.41.20.80.60.40.2AT!0.5AT211.5F/N2.54x 10图4-1不同节流阀面积速度负载曲线图中横坐标为液压缸的2、3条曲线分别为节流阀1、它反映了该回路执行元件的速度随其负载而变化的关系 负载，纵坐

36、标为液压缸或活塞在有杆腔的运动速度。第 通流面积为AT1、AT2、At3 ( At1 At2 At3)时的速度一负载特性曲线；据仿真图4-1可以看出，当负载压力一定的时候，开口At越大，液压缸的运动速度越大。从图4-1可以看出，当节流阀通流面积不变时，负载压力逐渐增大，液压缸的运动速度却是逐渐减小的；在负载压力相同时，节流阀的开口 At大的速度刚性比开口小的速度刚性差，即开口大的节流阀流量曲线比较陡，负载变化对其流量的影响较大。（4）负载压力有最大值限制，而这也正符合了前面所作的理论分析，即要小等于丄的乘积12。4.1.2不同的定量泵出口压力下的速度-负载特性不同的定量泵出口压力下的速度负载特

37、性通过选取不同的液压定量泵，其他条件不变得出三组速度负载特性曲线。1.8Pp3Pp2Pp11.61.41.2PAS 1Pp2Pp1v 0.80.60.40.244X 10O00.511.522.533.5F/N图4-2不同的定量泵出口压力下的速度负载曲线选取的横纵坐标与图4-2相同，仍然为速度负载曲线，可以看出：（1）在相同负载下，定量泵输出的供油压力大的，速度越大。（2） 根据定量泵输出供油压力的不同，液压回路所能承受的最大负载也不同，供 油压力越大，所能承受的负载越大。（3）曲线的斜率绝对值根据式（2-9 ）仍然能体现速度的刚性，定量泵输出压力 越小的，曲线越陡，速度刚性较差。4.1.3不

38、同的液压缸有杆腔面积大小对速度负载曲线的影响工程应用中，我们会用到不同型号的液压缸，下面选用不同型号的液压缸，研究 其对速度负载特性曲线的影响。首先保持液压有杆腔的面积不变，改变无杆腔的面积 A1，根据式（2-8）通过Matlab仿真我们得到如下曲线：中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -不同的液压缸无杆腔面积大小对速度负载曲线的影响1.6A131.4J A11 I1.210.80.60.40.20.52.531.5F/N00A11A22A23A23A22| A212.54 X 10图4-4不同液压缸有杆腔面积大小对速度负载曲线的影响通过图像我们可以看

39、出：（1）负载相同时，有杆腔面积越大，速度反而越小。（2）有杆腔面积的不同，对液压回路所能承受的最大负载越没有影响。（3）曲线的斜率绝对值根据式（2-9 ）仍然能体现速度的刚性，有杆腔面积越小的，曲线越陡，速度刚性较差。4.2对回油节流凋速回路的速度刚性与负载关系进行仿真研究。4.2.1在不同节流阀通流面积下速度刚性负载特性前面的理论推导，我们还研究了速度刚性与负载的关系，根据式（ 2-10）我们可 以得到速度刚性与负载的关系曲线图， 首先，我们研究在液压缸两腔面积、定量泵供 油压力和节流阀指数一定时，节流阀通流面积不同时速度刚性与负载的关系， 如下图 所示：图4-5不同节流阀面积速度刚性与负

40、载的关系cg性刚度速可以看到，与理论分析的结果相同：（1）当节流阀通流面积不变时，负载F越小，系统速度刚度T就越高；反之，若F 越大，则T进越低；（2）当负载F不变时，节流阀开口面积越小，则系统速度刚度 T就越高；反之， 若节流阀开口面积越大，则T就越低；4.2.2不同节流阀指数下速度刚性与负载的关系继续研究速度刚性与负载的关系， 根据式（2-10）我们还可以研究在液压缸两腔 面积、定量泵供油压力和节流阀通流面积一定时，节流阀指数不同时速度刚性与负载 的关系，如下图所示：X 10 4不同节流阀指数下速度刚性与负载的关系8 （1cm=0.554m=0.753m=1210.54 X 100 L01

41、1.5F（负载）/Ncg性刚度速2.5从图中我们可以看出, 刚性越差。根据仿真结果, 对薄壁式节流孔m=0.5， 速度刚度好。图4-6不同节流阀指数下速度刚性与负载的关系T的值越小，速度在其他条件相同时，节流阀指数越大，可以清晰地看出减小节流阀指数，可提高回路速度刚度T， 细长孔m=1，故节流阀中采用薄壁式节流孔比采用细长孔4.2.3供油压力、液压缸两腔面积对负载与速度刚性关系的影响根据式（2-10），我们也可以分析不同供油压力、不同液压缸面积下，负载与速 度刚性的关系，如图所示：4不同供油压力下速度刚性与负载的关系0.511.5F（负载）/N22.54X 10X 1012 性刚度脊图4-7不

42、同供油压力下速度刚性与负载的关系5OX52不同有杆腔面积下速度刚性与负载的关系0.511.5F（负载）/N22.54X 102*A2图4-8不同有杆腔面积下速度刚性与负载的关系12cg性刚度速4X 10不同无杆腔面积下速度刚性与负载的关系10864200.511.522.5F（负载）/N4X 10图4-9不同无杆腔面积下速度刚性与负载的关系我们可以看到加大液压缸无杆腔面积 A1、有杆腔面积A2或加大供油压力时，都可提高 速度刚度T。4.3对回油节流凋速回路的功率-负载特性进行仿真研究将理论分析中对功率的理论分析的公式输入 MATLA程序，对各参数进行赋值，从 而得到曲线，并进行分析。首先是利用

43、式（2-13 ）对功率与负载的关系进行分析。这里我们选用薄壁孔，即m=0.5。经过MATLA软件进行动态仿真分析，可以得到功率一负载特性曲线如图4-10所示：X 104在不同节流阀通流面积时的液压缸输出功率与负载关系曲线2.5 .:定量泵输出总功率F/N4X 10图4-10不同节流阀面积时的液压缸输出功率与负载的关系通过对曲线的分析我们可以看出， 在相同负载作用下，随着节流阀开口面积的增 大，供油泵输出功率不断增大。同时，在阀口面积不变的情况下，供油泵的输出功率 先增大，负载达到一定值后功率逐渐减小。根据以上功率图我们很容易得到阀口不同面积时系统的效率-负载特性曲线，如 图4-11所示：图4-

44、11不同节流阀面积的效率负载关系通过对曲线的分析我们可以看出， 在相同负载作用下，随着节流阀开口面积的增 大，系统效率不断增大。同时，在阀口面积不变的情况下，系统效率先增大，负载达 到一定值后效率逐渐减小。4.4根据理论和仿真的结果得到的结论在不计管路的压力损失和泄露、不考虑液压介质的可压缩性和环境温度为常数三 点假设下，当负载一定时，节流阀阀口面积越大，执行元件的速度也越大，通过节流 阀的流量就随之变大，但是这个流量总小于等于液压泵提供的流量； 当节流阀阀口面 积一定时，随着负载的增加，执行元件的速度越来越小。减小液压缸有杆腔面积，增 大无杆腔面积，增大液压泵的供油压力，也可以使节流阀中的流

45、量增大。在相同的假设下，我们也得到了相关的速度刚性的性质，减小节流阀通流面积， 加大液压缸无杆腔面积Ai、有杆腔面积A2,增大供油压力，减小节流阀指数这四种方 式都可以提高进油节流调速回路的速度刚性。，都可提高速度刚度同样的假设下，我们可以根据速度特性分析出液压缸输出功率及系统效率的特性 曲线，在相同负载下，我们可以通过增大阀开口面积来增大供油泵功率和提高系统效 率，在阀开口面积不变时，随着负载的不断增大，供油泵功率和系统效率先增大后减 小。在负载达到某一特定值时达到最大13。5结论综上所述，对液压传动系统进行建模和动态仿真是研究物体运动过程和动态性能 的有效方法。研究系统的不同结构或参数的变

46、化对系统动态过程的影响，寻求提高系统动态性能的措施，Matlab为液压回路动态特性的研究提供了一个良好的建模与仿真 计算平台，可以有效地提高研究效率，有利于系统设计方案的论证与优化。通过以上研究，我们对回油节流调速回路的特性已有了一定的认识，回油节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合14。回油节流阀调节回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压，因而能承受负值负载， 并提高了缸的速度平稳性15。回油节流调速在实现压力控制的方便性、低速运动平稳性等方面尚存在不足， 故实际应用中，应考虑同时采用进油节流调速，利用其易于在进油端控制压力的性能， 提高回路的综合性能，

47、使回路兼具二者的优点。- - -中国民航大学本科生毕业设计(论文)参考文献李玉琳，液压元件与系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，1989.章宏甲液压传动M.北京：机械工业出版社，1993.Kunihiko Sakamoto (Chikugo, Japan). Hydraulic Stepless Transmission, 2006 , No. 12/066,933.韩学军、宋锦春、陈立新，液压与气压传动实验教程，冶金工业出版社，2008.姜佩东1液压与气动技术M 1北京：高等教育出版社，2000.黄小江，毕龙.液压系统节流调速回路动特性仿真J.机床与液压，2006,34(12) : 21

48、4-215，218.刘忠-杨国平,工程机械液压传动原理M北京机械工业出版社,2005郑淑丽节流调速回路的速度-负载特性研究J.山东科技大学学报：自 然科学版，2004, 23(2) : 4043.姚黎明，邹灵琳.节流阀节流调速系统速度平稳性分析J.液压与气动，2007(11) : 2023.李志红.出口节流调速系统负载变化对液压缸压力的影响D.长沙：湖南农业大学，2003.张志勇，等1精通MATLAB61版M 1北京：北京航空航天大学出版社， 2003.雷天觉.液压工程手册M.北京：机械工业出版社，1990.Parker, Joseph W. Hydraulic tran smissio ns

49、 , USA ,1987 ,US4800779贾铭新.液压传动与控制M.北京：国防工业出版社，2001 : 181-187 .王海兰.节流阀在液压系统中的合理位置与作用分析J.流体传动与控制，2004(9).中国民航大学本科生毕业设计（论文）致谢本文在指导教师张宏伟老师的多次指导下终于完稿， 感激之情，溢于言表。从一 月接到课题到六月这段时间里，在张老师的亲切的关怀和悉心的指导下， 在同学们的 关心和鼓励下，经过自己的不断努力，我完成了本次毕业设计。在这几个月做毕业论文的过程中，自己获益匪浅。为了能够完成本论文的研究， 自己阅读了大量的资料，从资料中不断的学习新的知识，使自己的专业面扩展了很多

50、， 尤其在张老师的细心指导下，自己学习了液压系统的知识，掌握了许多关于飞机传动 系统的的知识，尤其是对回油节流调速回路有了较为深入地认识。张老师的教导不仅 仅使我在毕业设计中受益匪浅，而且对我以后的学习研究都有极大的帮助， 起到了授 之与渔的效果。张老师严谨的治学态度、渊博的专业知识、崇高的职业品德、无私的 奉献精神令我很感动，我从老师身上学到了做学问的态度、方法与知识，但更重要的 是学到了做人的道理与做任何事情都应有的认真、严谨的态度。这将使我受用终身！不仅如此，在写论文期间也锻炼了自己的文件检索能力、英文翻译和阅读能力， 同时也使自己的自学能力、分析问题、解决问题的能力得到提高。在做毕业设

51、计期间 我也遇到了许多困难，在张老师的帮助和讲解下，我加紧钻研，逐渐克服了其中的难 关。同时张老师也为我提供了很多液压方面的资料，在此再次感谢张老师。同时，由于学习紧，平时考试多，压力大，在此也要特别感谢对我平时学习生活 及此次论文工作给予帮助的老师，同学和朋友们。也要感谢我父母对我的关心和帮助， 衷心地道一声：谢谢你们。由于本人所学和能力上的不足，论文中尚存有不足之处，希望老师们能给予指导 和纠正，帮助我不断改进。最后对百忙之中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见 的各位专家表示衷心地感谢！中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -中国民航大学本科生毕业设计（论文）- -附录A:程序clear

52、 allclc%这里m取 0.5%!节流阀通流面积的速度负载曲线m=0.5;p=900;%液压油的密度Cd=0.62;K=Cd*(2/pF0.5;At 仁0.0001;At2=0.0002;At3=0.0003;A2=0.05A2*pi;A1=0.0625A2*pi;Pp=2e6;Qp=1.2e-2;F=0:A1*Pp;v10=K*At1/A2A1.5*(Pp*A1-F)A0.5;v20=K*At2/A2A1.5*(Pp*A1-F)A0.5;v30=K*At3/A2A1.5*(Pp*A1-F).A0.5; plot(F,v10,r,F,v20,g,F,v30,b);xlabel(F/N);yl

53、abel(v/(m/s);title(不同节流阀通流面积时的速度-负载曲线);%的定量泵出口压力下的速度负载特性At=0.0002;Pp1= 1e6;Pp2=2e6;Pp3=3e6;A2=0.05A2*pi;A1=0.0625A2*pi;F2=0:A1*Pp2;F1=0:A1*Pp1;F3=0:A1*Pp3;v1=K*At/A2A1.5*(Pp1*A1-F1).A0.5;v2=K*At/A2A1.5*(Pp2*A1-F2)A0.5;v3=K*At/A2A1.5*(Pp3*A1-F3)A0.5;figureplot(F1,v1,r,F2,v2,g,F3,v3,b);xlabel(F/N);yla

54、bel(v/(m/s);title(不同的定量泵出口压力下的速度负载特性);%不同的液压缸有杆腔面积大小对速度负载曲线的影响：A21=0.05A2*pi;A1=0.0625A2*pi;A22=(0.0625/1.32)A2*pi;A23=(0.0625/1.44)A2*pi;Pp=2e6;F=0:A1*Pp;v1=K*At/A21A1.5*(Pp*A1-F).A0.5;v2=K*At/A22A1.5*(Pp*A1-F)A0.5;v3=K*At/A23A1.5*(Pp*A1-F)A0.5;figureplot(F,v1,r,F,v2,g,F,v3,b);xlabel(F/N);ylabel(v/

55、(m/s);title(不同的液压缸有杆腔面积大小对速度负载曲线的影响);%不同的液压缸无杆腔面积大小对速度负载曲线的影响：A2=0.05A2*pi;A1仁0.0625A2*pi;A12=(0.05*1.32)A2*pi;A13=(0.05*1.44)A2*pi;Pp=2e6;F1=0:A11*Pp;F2=0:A12*Pp;F3=0:A13*Pp;v1=K*At/A2A1.5*(Pp*A11-F1).A0.5;v2=K*At/A2A1.5*(Pp*A12-F2)A0.5;v3=K*At/A2A1.5*(Pp*A13-F3).A0.5;figureplot(F1,v1,r,F2,v2,g,F3,

56、v3,b);xlabel(F/N);ylabel(v/(m/s);title(不同的液压缸无杆腔面积大小对速度负载曲线的影响);%速度刚性T仁A2M.5/(m*K*At1)*(Pp*A1-F)Am;T2=A2M.5/(m*K*At2)*(Pp*A1-F)Am;T3=A2A1.5/(m*K*At3)*(Pp*A1-F).Am;figure;plot(F,T1,r);xlabel(F(负载)/N);ylabel(T(速度刚性)/(kg/s);title(关系);hold on;plot(F,T2,g);hold on;plot(F,T3,b);%不同节流阀指数下速度刚性与负载的关系T12=A2A1

57、.5/(1.5*m*K*At1)*(Pp*A1-F).Am;%m=0.75T13=A2A1.5/(2*m*K*At1)*(Pp*A1-F)Am;%m=1figure;plot(F,T1,r);xlabel(F(负载)/N);ylabel(T(速度刚性)/(kg/s);title(速度刚性与负载的关系);hold on;plot(F,T12,g);hold on;plot(F,T13,b);%不同定量泵压力下速度刚性与负载的关系T15=A2A1.5/(m*K*At1)*(2*Pp*A1-F)Am;figure;plot(F,T1,r);xlabel(F(负载)/N);ylabel(T(速度刚性)

58、/(kg/s);title(度刚性与负载的关系);hold on;plot(F,T15,b);%不同两腔面积比下速度刚性与负载的关系速度刚性与负载的不同节流阀指数下不同供油压力下速T14=(2*A2)A1.5/(m*K*At1)*(Pp*A1-F)Am;% 增加 A2figure;plot(F,T1,r);xlabel(F(负载)/N);ylabel(T(速度刚性)/(kg/s);title(不同有杆腔面积下速度刚性与负载的关系);hold on;plot(F,T14,b);T16=(A2)A1.5/(m*K*At1)*(Pp*2*A1-F).Am;%增加 A1figure;plot(F,T1

59、,r);xlabel(F(负载)/N);ylabel(T(速度刚性)/(kg/s);title(不同无杆腔面积下速度刚性与负载的关系);hold on;plot(F,T16,b);%渤率与负载的关系p=Pp*Qp;p1=F.*v10;p2=F.*v20;p3=F.*v30;figure;plot(F,p1,r);xlabel(F/N);ylabel(p/);title(在不同节流阀通流面积时的液压缸输出功率与负载关系曲线);hold on;plot(F,p2,g);hold on;plot(F,p3,b);hold on;plot(F,p,y);%5555555%系统的效率n1=p1/p;n2

60、=p2/p;n3=p3/p;figure;plot(F, n1,r);在不同节流阀通流面积时系统的效率）;xlabel(F/N);ylabel( n);title( hold on;plot(F, n2,g);hold on;plot(F, n3,b);附录B :外文翻译资料8Fuel Propei desThis chapter addresses die prapertie% of aircraft fuels(hu( are significant to the design and tunLiionalit uf the overall system and 怕 the conipon