高精度电液比例流量阀是很多重大机械装备中电液控制系统的核心部件,但采用压差补偿器或流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统功率损失和发热。因此,提出利用电机驱动液压泵作为先导级,连接Valvistor主阀,构造新的高精度电液比例流量阀,使主阀流量与先导流量成正比,其无论压差大小、正负皆可输出稳定的先导流量,达到提高流量阀的低压可控性和动态响应特性的目的。建立了新电液比例流量阀的数学模型,并建立其AMESim模型,对该阀的静动态特性的影响进行计算仿真分析,为进一步优化新电液比例流量阀结构提供依据。

在进行火炮后坐运动动态模拟实验时,为了使被试火炮产生与实弹射击相同的后坐动态响应,需要对冲击加载载荷进行控制。通常可在冲量发生器和后坐部分之间加装缓冲器,利用缓冲器的刚度特性,控制传递到后坐部分的载荷,以实现与火药燃气形成的炮膛合力相同的变化规律。根据火炮后坐动态模拟实验的需求,应用新型弹性胶泥材料,设计了用于冲击载荷控制的加载缓冲器。利用被试火炮后坐运动的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立了后坐动态模拟试验的仿真模型,对后坐运动及缓冲器参数进行了仿真计算。仿真结果表明,弹性胶泥缓冲器可以较好地实现火炮发射的炮膛合力,满足火炮后坐动态模拟实验的要求。

在Simulink中建立大流量双反馈平衡阀的动态特性仿真模型,将误差积分准则ITAE作为综合性能指标,结合Simulink建模仿真和MATLAB的优化函数对平衡阀的动态性能反复交替进行仿真和优化,最终获得使负载控制阀动态性能最优的参数组合。该方法为液压阀综合动态性能提供了明确量化的优化目标,克服了传统试凑法寻优的缺点,对于液压阀类元件结构参数优化具有普遍的借鉴意义。

对于污物重的大型、复杂零部件的清洗,已有的清洗方法难以实现大功率,为了解决这个问题,提出了电液式大功率清洗装置。其核心零件是2D四通转阀,通过控制2D四通转阀阀芯旋转可实现激振频率的控制,改变待清洗零件振动的快慢;控制阀芯轴向滑动可实现激振幅值的控制,改变待清洗零件振动的幅值。该装置采用2D四通转阀带动液压缸中的液压杆前后移动,从而带动清洗盒前后快速振动,剥离被清洗物表面的污垢,从而达到洗净目的,实现大功率清洗。通过数据采集系统实现对液压系统的控制、可视化实时数据采集、显示和保存。基于电液式大功率清洗的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明:该电液式大功率清洗装置可达到下限频率为2669 Hz,实现大功率清洗。

针对现有底盘测功机无法满足矿用胶轮车底盘动力性检测的问题,提出了通过优化滚筒的喷涂材料、直径和中心距的方法来实现上述检测。通过理论分析及现场检测试验,分析了胎压对台架试验的滚阻影响,并且提出矿用胶轮车底盘测功机滚筒机构的技术要求。试验结果表明:适当增大胎压能减小试验车辆的滚动阻力;滚筒表面喷涂硬质合金可提高附着系数;滚筒的直径为373 mm,中心距为520 mm为最佳,对矿用胶轮车底盘测功机的研究具有重要指导意义。

比例电磁铁的静、动态特性与电液比例阀的工作点匹配有着紧密联系,其动态响应性能在高精度、高频响的液压控制系统中更是至关重要。为获取完整的电磁铁性能指标,根据相关标准研制了比例电磁铁特性测试系统。采用滚珠丝杠和步进电机构成高精度进给平台,通过多功能数据采集卡完成数据采集和驱动控制,并基于LabVIEW开发环境下的生产者/消费者模式搭建测试系统的上位机软件,最终实现电磁铁静、动态特性的自动测试与分析。实验结果表明,该测试系统功能全面,测试结果准确,能为比例电磁铁的研究设计提供实验支撑。

踝关节假肢作为人体医学假肢的重要组成部分,按其作用原理分为被动式假肢、半主动式假肢和带有主动驱动的主动式假肢。主动式踝关节假肢具备主动驱动能力,同时通常包含能够产生弹性以及形成能量反馈的机构,可以显著地改善截肢患者的行走舒适性。根据人体生物力学分析,提出了主动式踝关节假肢的总体方案,设计了基于电静液作动原理的主动式踝假肢驱动系统,设计了假肢整体机械结构,并完成了假肢整体的力学性能与运动学仿真。相对于传动的机电系统或液压系统驱动的主动式踝关节假肢而言,采用电静液作动器驱动的主动式踝关节假肢具有功率密度高、噪声低和状态切换快速平滑等优势。

针对某型号调速阀在试验过程中产生的流量超调值过大,引起叉车液压缸下降时产生振动的问题,建立了其AMESim仿真模型,对调速阀的流量响应特性进行定量分析,并对关键参数进行了优化。结果表明,该调速阀中板式单向节流阀的节流口开度、减压阀弹簧刚度及其预压缩量、与调速阀串联的控制阀阀口面积大小及梯度对调速阀流量响应特性有很大影响。通过各参数交互组合进行仿真分析,选取其中最优的一组参数进行优化,可以显著减小流量超调值,提高调速系统性能。

恒压斜轴式变量泵排量大,压力高,广泛应用于工程机械、冶金机械、矿山机械和船舶等的液压系统中。其基本原理是通过设定先导比例溢流阀压力,缸体摆角自动调节,使泵出口压力与先导溢流阀设定值相同。在理论分析的基础上,采用SmulationX软件,构建了变量泵液压与机械的联合仿真模型,对比例变量恒压柱塞泵静态及动态输出压力流量特性进行分析,研究变量弹簧对动态特性的影响。仿真结果表明:恒压变量泵压力和流量特性稳定,变量弹簧刚度越大,恒压泵响应越快。该研究可为高性能液压泵元件的设计提供指导。

在六自由度并联运动平台运动控制中,可转化为对各个支链的运动控制,每条支链采用电液伺服运动系统。针对并联运动平台支链位置控制中存在的抗干扰和控制精度问题,提出了一种基于自适应反演滑模控制算法。该算法利用自适应控制策略,以此对系统的建模误差和外加干扰等不确定性进行估计,再结合反演滑模控制算法设计平台支链位置控制器,解决并联运动平台位置精确控制问题。仿真结果和试验表明,该控制策略能够很好的实现支链电液伺服运动快速、稳定、高精度位置控制,并对系统的外加干扰具有很强的鲁棒性和自适应性。