外文翻譯--多疇模擬：液動挖掘機械的機械學.doc

畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯系部：機械工程系專業(yè)：機械工程及自動化姓名：學號：外文出處：Multi-DomainSimulation:MechanicsandHydraulicsofanExcavatorAbstract附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：本文論述了多疇模擬在液動挖掘機械方面設計的應用，表明了建立模型來解決實際問題是簡單、低成本和高效的。文章翻譯用詞準確，語言流暢，說明該生中英文基礎都不錯。簽名：年月日附件1：外文資料翻譯譯文多疇模擬：液動挖掘機械的機械學通過使用用于多體和液壓系統(tǒng)的Modelica程序庫，示范通過Modelica和Dymola如何模擬和仿真挖掘機。液壓系統(tǒng)由“負載傳感”控制器控制。一般，模型包含難以模擬的三維機械和液壓組件。對于挖掘機將演示Modelica有效適用于這種系統(tǒng)的仿真。1緒論一種新產(chǎn)品的設計在開始階段需要一系列決定，這些決定對最終產(chǎn)品是否成功產(chǎn)生很大的影響。因此，今天在初始階段使用數(shù)字模擬來檢驗不同的想法。這篇論文的目的是設計一臺新的挖掘機并評估幾個備選的液壓系統(tǒng)。模擬包含三維機械和液壓組件的系統(tǒng)是很難的，如挖掘機，一般，兩個不同的模擬環(huán)境必須連結在一起，這一般很不方便，導致不必要的數(shù)字問題和破碎界面。在這篇文章中，將對挖掘機模型的開始進行演示以證明Modelica是適合這些系統(tǒng)的。挖掘機的三維組件由新近的，豐富的Modelica，聯(lián)合體程序庫來模擬，這使得可以使用鏟斗運動循環(huán)的分析結論，并直接考慮液壓缸（也就是動力元件）的質(zhì)量。液壓部分以詳細的方法模擬，從一個用于Modelica的液壓程序庫中使用泵，閥和缸。在控制部分使用一個普通的負載傳感器，由一簡單方程組模擬。這種方法得到要求的結果，并使得分析問題所需的時間限制在合理的要求內(nèi)。2模型選擇模擬一個系統(tǒng)有幾種方法。根據(jù)任務的需要建立一個很精確的模型，包含系統(tǒng)的每一個細節(jié)，需要許多的信息，比如模型參數(shù)。建立這種模型很麻煩。但另一方面，如果一個定義系統(tǒng)的參數(shù)需要修正，建立這種模型是很有效的。挖掘機上平衡閥參數(shù)的優(yōu)化就是一個特殊的例子。對一個系統(tǒng)的初步研究需要另外一個模型，在這種情況下，泵，閥和負載的容量是具體的，需要的是關于系統(tǒng)工作的信息，例如活塞的速度，泵軸所需的輸入動力。從而判定這個設計是否符合此任務的原則要求。因此，這種模型必須是方便的，也就是，對特殊元件沒有詳細了解時能在短時間內(nèi)建立起來。學者們打算建立第二類的一個模型，并運行它，但在最少的時間內(nèi)得到第一類的結論，為了達到此目的，使用了建摸Modelica，Modelica模擬環(huán)境Dymola，用于三維機械系統(tǒng)的新Modelica聯(lián)合體程序庫，和液壓組件的Modelica程序庫Hylib，模型包含挖掘機的三維機械結構，動力液壓學的詳細描述和通用的負載傳感控制器。它在Hylib的下一個版本中可應用為一種樣本。3挖掘機的結構給出了正在考慮中的特殊挖掘機的簡圖。它包含履帶和液壓推動裝置，液壓推動裝置用于操縱機械，但通常不在一個工作循環(huán)的時候。它的上面是供操作者坐的車廂，廂體能相對于履帶繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，柴油發(fā)動機液壓泵和控制系統(tǒng)卻在里面，另外轉(zhuǎn)臂，動臂。在末端是鏟斗，鏟斗經(jīng)由一平面運動回路連接到動臂上。特定的液壓缸使轉(zhuǎn)臂，動臂，鏟斗旋轉(zhuǎn)。表示出油缸所需的壓力是根據(jù)位置確定的，當在伸展開來的情況下，動臂油缸中的壓力比收縮的情況高60%。不僅位置，而且運動也必須考慮。表示動臂下降的情況，如果車廂沒有旋轉(zhuǎn)，油缸則需要一個拉力，當旋轉(zhuǎn)時，挖掘機旋轉(zhuǎn)通常能達到每分鐘12轉(zhuǎn)，則動臂油缸中的受力改變方向，此時需要一個推力。這個改變是非常重要的，因為此時活躍的油缸內(nèi)箱轉(zhuǎn)變，這必須由控制系統(tǒng)加以考慮。兩幅圖都表明一個仿真模型考慮挖掘機四個自由度相互之間的聯(lián)結，每個油缸和回轉(zhuǎn)驅(qū)動使用連續(xù)載荷的簡單模型將導致錯誤結果。4負載傳感器挖掘機通常具有一臺柴油發(fā)動機，兩臺液壓馬達和三臺油缸，為這些消耗機器提供所需的液壓油源的液壓線路上不同的。一種特殊的設計是負載傳感線路，它能有效控制能量，使用方便。這種想法是使泵有一個流體速率控制系統(tǒng)，因而能準確傳遞所需的流體速率。在傳感器中，使用經(jīng)過節(jié)孔而產(chǎn)生壓降的方法，孔的阻力是參考值。給出了簡圖，關于這個話題的更好的介紹已經(jīng)給出。泵控制閥，使得泵出口的壓力通常比負載傳感器中的壓力高15MPA，如果方向閥關閉，則泵因此有15MPA的壓力。如果方向閥打開，泵輸出一流體速度導致通過方向閥時產(chǎn)生15MPA的壓降。注意：方向閥不是用做泵流體，而是作為一個流體儀表（反饋的壓降）和作為一個參考（阻力）。此線路對能量是有效率的，因為泵只輸出所需的流體速率，相對其他線路，油管的損失很小。如果不只一個油缸使用這種線路，則變得復雜。如果轉(zhuǎn)臂需要300MPA的壓力，鏟斗需要300MPA的壓力，則泵輸出的壓力高于300MPA，這會使轉(zhuǎn)臂油缸產(chǎn)生一個不要的運動。因此，使用補償器來約束油流體，因此達到通過特殊定向伐時產(chǎn)生15MPA的壓降，這些補償器可以安裝在定向閥的前面或后面。如果達到最大泵流體速度或泵最大壓力，則附加的閥減少容許壓力差。5機械部分的模型機械部分的一個Modelica簡圖，履帶不是模擬的，也就是，假設履帶為不動的，組件“rev1rev4”是使得相互聯(lián)系的部分運動的旋轉(zhuǎn)關節(jié)，長黑色線的圖象是實質(zhì)是的閂，用于標明機械部分上的特別的關節(jié)。特別是液壓油缸的固定關節(jié)，淡藍球是有質(zhì)量和慣量張量的球體，是用于模擬挖掘機的相應部分，“cy11f.cy12f和cy13f”三個部分是線性力部件，描述兩個連接之間沿著線的力相互作用，這些部件中的小綠方格表示Modelica機械翻譯程序庫中的一維翻譯連接器，他們用于表示兩連接關節(jié)之間的一維力法規(guī)。這里，將在下一部分中介紹餓液壓油缸是直接連接的。“cy11f.cy12f和cy13f”部件圖象上的兩個小球表示有選擇的考慮兩點的質(zhì)量，在沿連接線上的連接點之間的已定距離上，這方便于模擬，只有少計算液壓油缸的質(zhì)量部分（質(zhì)量和作用中心）關節(jié)RRR組件是包含三個旋轉(zhuǎn)關節(jié)的裝配元件，其中旋轉(zhuǎn)關節(jié)在連接動臂時一起形成一片面回路。圖七為挖掘機這方面的一張圖片，在相應的Modelica簡圖的一張電子放大圖象和動畫制作圖。當移動旋轉(zhuǎn)關節(jié)“rev4”（下面部分中的大紅油缸，表示關節(jié)RRR裝配部件中三個旋轉(zhuǎn)關節(jié)的小紅缸），關節(jié)RRR部件中左右旋轉(zhuǎn)關節(jié)的連接點的位置和定位是已知的，關節(jié)RRR部件中有非線性代數(shù)回路用以計算連接點運動時產(chǎn)生的3個旋轉(zhuǎn)關節(jié)的角度。這非線性方程系統(tǒng)在關節(jié)RRR中分解解決，如，一種快速有效的方法。第一步，在沒有液壓系統(tǒng)獨立測試時，模擬挖掘機的機械部分，通過連接轉(zhuǎn)換彈簧和代替液壓油缸的合適彈簧慣量來完成。當動力制作看起來不錯，節(jié)點上的力和扭矩達到要求時，彈簧以下將介紹的液壓系統(tǒng)