本論文在國家自然科學(xué)基金項目(No.50775016)與國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(863計劃)(No.2006AA042101)的資助下,結(jié)合工程設(shè)計背景,對液壓系統(tǒng)創(chuàng)新方案設(shè)計理論與方法進(jìn)行了深入研究。將液壓系統(tǒng)方案設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為特征狀態(tài)空間的路徑規(guī)劃問題,并由此建立了液壓系統(tǒng)方案設(shè)計的能量特征狀態(tài)空間模型。 本文首先建立液壓系統(tǒng)的能量特征狀態(tài)表述。提取液壓能與機(jī)械能的若干屬性特征以能量特征狀態(tài)矢量的形式對系統(tǒng)內(nèi)的能量信息進(jìn)行定性表述。依據(jù)系統(tǒng)主機(jī)所需完成的機(jī)械動作將總系統(tǒng)分解為若干個實現(xiàn)單一動作的子系統(tǒng),并將每個單動作子系統(tǒng)的工作過程簡化表述為一系列輸入輸出能量特征狀態(tài)矢量的線性變換過程。 將泵、缸/馬達(dá)、壓力、流量控制閥等能量調(diào)控元件的物理結(jié)構(gòu)與使用方式相結(jié)合,定義兩類基本變換單元作為單動作子系統(tǒng)方案設(shè)計階段的最小功能選擇單元。并以功能分析為基礎(chǔ)構(gòu)建基本變換單元的能量特征狀態(tài)變換方程,由此獲得能量特征狀態(tài)變換矩陣作為基本變換單元的定性功能表達(dá)。歸納總結(jié)常用基本變換單元并分別給出其各自對應(yīng)的能量特征狀態(tài)變換矩陣,為單動作子系統(tǒng)方案設(shè)計提供單元庫。 由所有能量特征狀態(tài)矢量的全體構(gòu)建能量特征狀態(tài)空間,通過建立基本變換單元、子系統(tǒng)與空間元素的映射關(guān)系獲得單動作子系統(tǒng)方案設(shè)計的空間求解模式。并據(jù)此構(gòu)建單動作子系統(tǒng)方案設(shè)計模型,利用初始與需求的液壓能特征狀態(tài)矢量建立單動作子系統(tǒng)的能量特征狀態(tài)變換方程,獲取該方程的系數(shù)矩陣來描述子系統(tǒng)的功能特征。進(jìn)而通過子系統(tǒng)級矩陣的分解及其與基本變換單元矩陣的匹配實現(xiàn)單動作子系統(tǒng)方案的自動綜合求解。 對換向閥的通斷邏輯控制功能作進(jìn)一步的抽象與提取,定義基本組合單元為子回路組合方案設(shè)計階段的最小功能選擇單元。并以連通狀態(tài)圖、連通狀態(tài)矩陣的形式對基本組合單元的功能知識進(jìn)行定性表達(dá)。歸納整理2至5通基本組合單元的全部獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式,并分別給出其各自對應(yīng)的連通狀態(tài)圖與連通狀態(tài)矩陣表達(dá),為子回路組合方案設(shè)計提供單元庫。 建立基于圖匹配的子回路組合方案設(shè)計模型。將各單動作子系統(tǒng)方案抽象為表述其內(nèi)部元件連通關(guān)系的子系統(tǒng)有向連通狀態(tài)圖,并由整個工作周期內(nèi)所有子系統(tǒng)有向連通狀態(tài)圖的疊加組合形成系統(tǒng)有向連通狀態(tài)圖。經(jīng)由一系列化簡、分解操作后,將系統(tǒng)連通狀態(tài)圖(或其分解子圖)按工況時序依次展開,使每一時序展開圖唯一描述該時序下系統(tǒng)內(nèi)一組元件間的通斷關(guān)系。最終通過時序展開圖與基本組合單元連通狀態(tài)圖的匹配來獲得相應(yīng)基本組合單元并由此構(gòu)成換向閥,完成子回路組合方案設(shè)計。 最后將本文所構(gòu)建的能量特征狀態(tài)空間模型應(yīng)用到實際液壓系統(tǒng)方案設(shè)計過程中,通過具體設(shè)計實例驗證了本文所建模型的可行性與有效性,為液壓系統(tǒng)創(chuàng)新方案設(shè)計探尋了一種新方法、開辟了一條新途徑。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH137
【部分圖文】：

換就是上述能量傳遞過程在不同子回路間的切換與轉(zhuǎn)移。為了保證特定時序下只有特定子回路處于工作狀態(tài)，不受其他子回路的干擾，需要進(jìn)一步通過換向閥、單向閥、順序閥等邏輯控制元件來實現(xiàn)不同子回路間的切斷與連通，如圖2.1(b)。缸流t{喊禽求報壓能2月湃鉀廳習(xí)-于牛機(jī)械動作，壓力控制日初始的液壓能特征狀態(tài)/l/Z眾、__/羅恤恤恤恤恤恤 UUUUUUUUUUU氣氣氣巨址土巍系流t系壓力(a)(b)圖2.1液壓系統(tǒng)功能本質(zhì)及組成機(jī)理分析 Fig.2.1TheanalysisofworkingPrineiPleforhydrauliesystem

可以首先對換向閥等元件的通斷控制功能作進(jìn)一步的抽象提取，定義基本組合單元為子回路組合方案設(shè)計階段的最小功能選擇單元，并以連通狀態(tài)圖、連通狀態(tài)矩陣的形式對基本組合單元的功能特征進(jìn)行表達(dá)，如圖2.5(a)所示。再將處于不同工況時序下的單動作子系統(tǒng)方案以有向連通狀態(tài)圖的形式進(jìn)行抽象表達(dá)，并由此形成系統(tǒng)的有向連通狀態(tài)圖，描述系統(tǒng)中所有獨(dú)立元件在整個工作周期內(nèi)的通斷關(guān)系。在對系統(tǒng)有向連通狀態(tài)圖進(jìn)行一系列化簡、分解及時序展開操作后為其匹配基本組合單元的連通狀態(tài)圖，從而獲取相應(yīng)的基本組合單元組成換向閥，最終完成子回路組合方案設(shè)計，如圖2.5(b)所示。換向娜四品︸況四科曰?︸︸網(wǎng)抖曰:Il荃本組合單元連通狀態(tài)圈連通狀態(tài)矩陣{}{}}}{}}{}{(a)圖2.5子回路組合方案設(shè)計階段 Fig.2.5DesignPhasefortheeombinationofsu卜心ircuits為此，本文將首先利用第3、4兩章完成單動作子系統(tǒng)方案的綜合求解，實現(xiàn)第一階段的設(shè)計任務(wù)，再通過第5章的子回路組合方案設(shè)計建模，完成第二階段的設(shè)計任務(wù)。2.3本章小結(jié)本章通過對液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理的深入分析

液壓系統(tǒng)方案設(shè)計的特征狀態(tài)方法當(dāng)選取步驟4中的其他分解子圖時，按上述綜合方式能夠獲得其他方案解。此外當(dāng)從表6.3中選取其他子系統(tǒng)回路方案進(jìn)行組合時也會形成眾多系統(tǒng)方案，圖6.11(b-e)列出其中部分。{{{卜二 二恤恤恤異異···廿 廿廿廿，， ttttt、、、、、、圖6.11總系統(tǒng)可行方案解 Fig.6.11Feasibleschemesofthesystem
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890988