装载机全液压转向系统建模与仿真分析(附件)
的装载机转向系统模型，并在确定转向液压系统技术参数基础上，对模型的各个参数进行详尽的设置，并对老师提供的由实验测得的转向缸位移以及左右转向缸的压力信道数据进行拟合处理及相关计算，得到外负载力随时间变化的数据，并将这些数据以信号控制力的形式加载在转向缸活塞杆上，最终对系统性能进行仿真分析，为进一步优化全液压转向系统的性能奠定基础。1.2 装载机转向系统研究现状与发展趋势全液压转向系统是当前国内外装载机的转向系统所广泛采用的形式。国内常见型号是ZL50型及其升级版型号，它们所采用的一般是转向比较轻便的流量放大转向系统。还有一种比流量放大多“优先”两个字的优先流量放大，其一般在ZL50的改进型号中应用较多，它高就高在具有优先保证转向系统流量的功能，同时它还具有流量放大的特性。普通全液压转向系统的转向器排量的较之于前面提到的两者要大不少，且转向器与转向泵之间有单向稳定阀，进而可以保证系统流量的稳定。但是，有一个比较让人难受的问题在于如果转向装置的排量大于一定值，它的稳定性就会有所下降[2]，同时体积较大也是它比较刺眼的问题之一，而且系统的控制性能又没有流量放大转向系统的强劲，从而限制了它在装载机转向系统方面的应用。新的同轴流量放大转向系统出现让排量与转向能力的绝对相关变成相对的了排量小的仍具放大能力，随之而来的还有结构上的精简与成本上的降低。吉林大学的专家学者在装载机全液液压转向系统方面做了比较多的研究工作，首先是在全液压转向系统的多样化建模方面，比如，王同建及赵锋在对负荷传感型转向系统的优先阀和转向器、转向油缸以及负载模型的搭建方面，甚至在转向器方面提出了一种不同于一般（对于转向器进行阻尼等效建模的方式）的方法利用AMESim的HCD库搭建转向器模型，这样做的好处便是可以在贴切反映转向器的基本结构和确保位移随动控制的同时更优的展现转向器的原理性能。HCD建立的模型相对而言也比较精确。国外在这方面研究较早，就国外在转向系统方面的研究来说首先是建立了转向系统数学模型；Vasile L.N与Vasiliu N则做出了液压助力转向系统仿真模型和SIMULINK联合仿真的成果仿真和实验结果基本一致。1.3 装载机液压转向系统的分类几乎所有装载机的转向机构采用的都是铰接式车架转向，但在转向系统的控制部分则大不相同。大体说来，无非就是液控或线控，液压助力、命令控制这两个与全液压是同一级别的转向系统形式，而全液压转向系统的形式又可细分为恒流转向、负荷传感型以及流量放大型[3]。1.3.1 恒定流量转向系统
目录
1 绪 论 1
1.1 本课题研究目的及意义 1
1.2 装载机转向系统研究现状与发展趋势 1
1.3 装载机液压转向系统的分类 2
1.4 本课题主要研究内容与方法 4
2 装载机全液压转向系统及其关键部件的工作原理 4
2.1 装载机全液压转向系统的工作原理 4
2.2 优先阀的结构与工作原理 6
2.3 转向器的结构与工作原理 7
2.4 转向机构的结构与工作原理 9
2.5 本章小结 9
3 装载机全液压转向系统的数学模型 9
3.1 优先阀的数学模型 9
3.2 转向器的数学模型 12
3.3 转向缸外负载力的数学模型 14
3.4 本章小结 14
4 基于AMESim的装载机全液压转向系统建模 14
4.1 AMESim软件简介 15
4.2 AMESim建模仿真的步骤 15
4.3 全液压转向系统建模 16
4.4 本章小结 20
5 基于AMESim的装载机全液压转向系统仿真分析 20
5.1 仿真参数设置 20
5.2 关键元件模型验证分析 21
5.3 转向缸信号加载及仿真结果分析 24
5.4 本章小结 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 绪 论
1.1 本课题研究目的及意义
转向系统是保证装载机安全行驶的极其重要的子系统之一，其性能的好坏直接关乎装载机的工作效率的高低和人的自身安全与否[1]。负荷传感型全液压转向系统及优先阀组成的装载机全液压系统，有效的保证了装载机转向操纵的灵活和控制的安全。同时，装载机对于自身的驱动元件的控制水平，也是衡量装载机自动化程度极其重要的标准之一。就目前的情况而言，国内制造的液压元件由于缺少国外长时间积累的完善的设计理论与先进制造工艺技术，装载机的比较核心的部分液压元件与极端环境条件下所应用的工程机械转向液压元件均来自国外进口抑或是完全交给国外进行设计制造，因此，研究装载机全液压转向系统成了国内的一个重要课题。给装载机的转向系统优先供油能够让液压油路提供剩余动力去驱动机械系统去完成各种作业任务，这样做不仅节能而且安全性和效率都有相当大的提高。本课题首先在掌握基本的装载机全液压转向系统的结构与工作原理的基础上，分析转向系统的液压原理图，利用AMESim软件对各个重要部件进行等效建模，同时在验证各个部件能够实现预期功能的基础上将其结合成一个完整的装载机转向系统模型，并在确定转向液压系统技术参数基础上，对模型的各个参数进行详尽的设置，并对老师提供的由实验测得的转向缸位移以及左右转向缸的压力信道数据进行拟合处理及相关计算，得到外负载力随时间变化的数据，并将这些数据以信号控制力的形式加载在转向缸活塞杆上，最终对系统性能进行仿真分析，为进一步优化全液压转向系统的性能奠定基础。
1.2 装载机转向系统研究现状与发展趋势
全液压转向系统是当前国内外装载机的转向系统所广泛采用的形式。国内常见型号是ZL50型及其升级版型号，它们所采用的一般是转向比较轻便的流量放大转向系统。还有一种比流量放大多“优先”两个字的优先流量放大，其一般在ZL50的改进型号中应用较多，它高就高在具有优先保证转向系统流量的功能，同时它还具有流量放大的特性。普通全液压转向系统的转向器排量的较之于前面提到的两者要大不少，且转向器与转向泵之间有单向稳定阀，进而可以保证系统流量的稳定。但是，有一个比较让人难受的问题在于：如果转向装置的排量大于一定值，它的稳定性就会有所下降[2]，同时体积较大也是它比较刺眼的问题之一，而且系统的控制性能又没有流量放大转向系统的强劲，从而限制了它在装载机转向系统方面的应用。新的同轴流量放大转向系统出现让排量与转向能力的绝对相关变成相对的了：排量小的仍具放大能力，随之而来的还有结构上的精简与成本上的降低。
吉林大学的专家学者在装载机全液液压转向系统方面做了比较多的研究工作，首先是在全液压转向系统的多样化建模方面，比如，王同建及赵锋在对负荷传感型转向系统的优先阀和转向器、转向油缸以及负载模型的搭建方面，甚至在转向器方面提出了一种不同于一般（对于转向器进行阻尼等效建模的方式）的方法：利用AMESim的HCD库搭建转向器模型，这样做的好处便是可以在贴切反映转向器的基本结构和确保位移随动控制的同时更优的展现转向器的原理性能。HCD建立的模型相对而言也比较精确。国外在这方面研究较早，就国外在转向系统方面的研究来说：首先是建立了转向系统数学模型；Vasile L.N与Vasiliu N则做出了液压助力转向系统仿真模型和SIMULINK联合仿真的成果：仿真和实验结果基本一致。
1.3 装载机液压转向系统的分类
几乎所有装载机的转向机构采用的都是铰接式车架转向，但在转向系统的控制部分则大不相同。大体说来，无非就是液控或线控，液压助力、命令控制这两个与全液压是同一级别的转向系统形式，而全液压转向系统的形式又可细分为恒流转向、负荷传感型以及流量放大型[3]。
1.3.1 恒定流量转向系统
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