外文翻譯--多疇模擬：液動(dòng)挖掘機(jī)械的機(jī)械學(xué).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系部：機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：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(dǎo)教師評語：本文論述了多疇模擬在液動(dòng)挖掘機(jī)械方面設(shè)計(jì)的應(yīng)用，表明了建立模型來解決實(shí)際問題是簡單、低成本和高效的。文章翻譯用詞準(zhǔn)確，語言流暢，說明該生中英文基礎(chǔ)都不錯(cuò)。簽名：年月日附件1：外文資料翻譯譯文多疇模擬：液動(dòng)挖掘機(jī)械的機(jī)械學(xué)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(jī)。液壓系統(tǒng)由“負(fù)載傳感”控制器控制。一般，模型包含難以模擬的三維機(jī)械和液壓組件。對于挖掘機(jī)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(shè)計(jì)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(yàn)不同的想法。這篇論文的目的是設(shè)計(jì)一臺(tái)新的挖掘機(jī)并評估幾個(gè)備選的液壓系統(tǒng)。模擬包含三維機(jī)械和液壓組件的系統(tǒng)是很難的，如挖掘機(jī)，一般，兩個(gè)不同的模擬環(huán)境必須連結(jié)在一起，這一般很不方便，導(dǎo)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(jī)模型的開始進(jìn)行演示以證明Modelica是適合這些系統(tǒng)的。挖掘機(jī)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(yùn)動(dòng)循環(huán)的分析結(jié)論，并直接考慮液壓缸（也就是動(dòng)力元件）的質(zhì)量。液壓部分以詳細(xì)的方法模擬，從一個(gè)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(gè)普通的負(fù)載傳感器，由一簡單方程組模擬。這種方法得到要求的結(jié)果，并使得分析問題所需的時(shí)間限制在合理的要求內(nèi)。2模型選擇模擬一個(gè)系統(tǒng)有幾種方法。根據(jù)任務(wù)的需要建立一個(gè)很精確的模型，包含系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)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(gè)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(jī)上平衡閥參數(shù)的優(yōu)化就是一個(gè)特殊的例子。對一個(gè)系統(tǒng)的初步研究需要另外一個(gè)模型，在這種情況下，泵，閥和負(fù)載的容量是具體的，需要的是關(guān)于系統(tǒng)工作的信息，例如活塞的速度，泵軸所需的輸入動(dòng)力。從而判定這個(gè)設(shè)計(jì)是否符合此任務(wù)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(xì)了解時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)建立起來。學(xué)者們打算建立第二類的一個(gè)模型，并運(yùn)行它，但在最少的時(shí)間內(nèi)得到第一類的結(jié)論，為了達(dá)到此目的，使用了建摸Modelica，Modelica模擬環(huán)境Dymola，用于三維機(jī)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(jī)的三維機(jī)械結(jié)構(gòu)，動(dòng)力液壓學(xué)的詳細(xì)描述和通用的負(fù)載傳感控制器。它在Hylib的下一個(gè)版本中可應(yīng)用為一種樣本。3挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)給出了正在考慮中的特殊挖掘機(jī)的簡圖。它包含履帶和液壓推動(dòng)裝置，液壓推動(dòng)裝置用于操縱機(jī)械，但通常不在一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)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(dòng)機(jī)液壓泵和控制系統(tǒng)卻在里面，另外轉(zhuǎn)臂，動(dòng)臂。在末端是鏟斗，鏟斗經(jīng)由一平面運(yùn)動(dòng)回路連接到動(dòng)臂上。特定的液壓缸使轉(zhuǎn)臂，動(dòng)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(dāng)在伸展開來的情況下，動(dòng)臂油缸中的壓力比收縮的情況高60%。不僅位置，而且運(yùn)動(dòng)也必須考慮。表示動(dòng)臂下降的情況，如果車廂沒有旋轉(zhuǎn)，油缸則需要一個(gè)拉力，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)通常能達(dá)到每分鐘12轉(zhuǎn)，則動(dòng)臂油缸中的受力改變方向，此時(shí)需要一個(gè)推力。這個(gè)改變是非常重要的，因?yàn)榇藭r(shí)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(gè)仿真模型考慮挖掘機(jī)四個(gè)自由度相互之間的聯(lián)結(jié)，每個(gè)油缸和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)使用連續(xù)載荷的簡單模型將導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。4負(fù)載傳感器挖掘機(jī)通常具有一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)液壓馬達(dá)和三臺(tái)油缸，為這些消耗機(jī)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(shè)計(jì)是負(fù)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(gè)流體速率控制系統(tǒng)，因而能準(zhǔn)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(guān)于這個(gè)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(fù)載傳感器中的壓力高15MPA，如果方向閥關(guān)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(dǎo)致通過方向閥時(shí)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(gè)流體儀表（反饋的壓降）和作為一個(gè)參考（阻力）。此線路對能量是有效率的，因?yàn)楸弥惠敵鏊璧牧黧w速率，相對其他線路，油管的損失很小。如果不只一個(gè)油缸使用這種線路，則變得復(fù)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(huì)使轉(zhuǎn)臂油缸產(chǎn)生一個(gè)不要的運(yùn)動(dòng)。因此，使用補(bǔ)償器來約束油流體，因此達(dá)到通過特殊定向伐時(shí)產(chǎn)生15MPA的壓降，這些補(bǔ)償器可以安裝在定向閥的前面或后面。如果達(dá)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(jī)械部分的模型機(jī)械部分的一個(gè)Modelica簡圖，履帶不是模擬的，也就是，假設(shè)履帶為不動(dòng)的，組件“rev1rev4”是使得相互聯(lián)系的部分運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，長黑色線的圖象是實(shí)質(zhì)是的閂，用于標(biāo)明機(jī)械部分上的特別的關(guān)節(jié)。特別是液壓油缸的固定關(guān)節(jié)，淡藍(lán)球是有質(zhì)量和慣量張量的球體，是用于模擬挖掘機(jī)的相應(yīng)部分，“cy11f.cy12f和cy13f”三個(gè)部分是線性力部件，描述兩個(gè)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(jī)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(guān)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(gè)小球表示有選擇的考慮兩點(diǎn)的質(zhì)量，在沿連接線上的連接點(diǎn)之間的已定距離上，這方便于模擬，只有少計(jì)算液壓油缸的質(zhì)量部分（質(zhì)量和作用中心）關(guān)節(jié)RRR組件是包含三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的裝配元件，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在連接動(dòng)臂時(shí)一起形成一片面回路。圖七為挖掘機(jī)這方面的一張圖片，在相應(yīng)的Modelica簡圖的一張電子放大圖象和動(dòng)畫制作圖。當(dāng)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)“rev4”（下面部分中的大紅油缸，表示關(guān)節(jié)RRR裝配部件中三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的小紅缸），關(guān)節(jié)RRR部件中左右旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的連接點(diǎn)的位置和定位是已知的，關(guān)節(jié)RRR部件中有非線性代數(shù)回路用以計(jì)算連接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的角度。這非線性方程系統(tǒng)在關(guān)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(dú)立測試時(shí)，模擬挖掘機(jī)的機(jī)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(dāng)動(dòng)力制作看起來不錯(cuò)，節(jié)點(diǎn)上的力和扭矩達(dá)到要求時(shí)，彈簧以下將介紹的液壓系統(tǒng)