毕业论文：液压控制研究与设计.doc文档下载39页

口串联在油泵和负载之间，则无论阀口是增大还是减少，都无法改变负载流量的大小，因此也就无法调节负载压力。

只有将控制阀口与负载并联，通过阀口的溢流分流作用，才能使负载流量发生变化，最终达到调节负载压力之目的。

这种流量型油源并联溢流式调压回路如图所示。

压力型油源串联减压式调压图不同油源的调压方式流量型油源并联溢流式调压压力型油源串联减压式调压如果油源换成恒压源例如用恒压泵供油，并联式调节不能改变负载压力。

液压元件系列型谱，有计划地引进消化吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。

压元件生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上在规格上仍存在着较大的差距。

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如般工业用的塑料加工机械压力机械机床等行走机械中的工程机械建筑机械农业机械汽车等钢铁工业用的冶金机械提升装置轧辊调整装置等土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置河床升降装置桥梁操纵机构等发电厂涡轮机调速装置核发电厂等等船舶用的甲板起重机械船头门舱壁阀船尾推进器等特殊技术用的巨型天线控制装置测量浮标升降旋转舞台等军置船舶减摇装置飞行器仿真飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

我国已瞄准世界发展主流的置河床升降装置桥梁操纵机构等发电厂涡轮机调速装置核发电厂等等船舶用的甲板起重机械船头门，因此它的应用非常广泛，如般工业用的塑料加工机械压力机械机床等行走机械中的工程机械建筑机械农业机械汽车等钢铁工业用的冶金机械提升装置轧辊调整装置等土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装部分内容简介现在，我国的液压元件随着从国外引进些液压元件生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上在规格上仍存在着较大的差距。

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如般工业用的塑料加工机械压力机械机床等行走机械中的工程机械建筑机械农业机械汽车等钢铁工业用的冶金机械提升装置轧辊调整装置等土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置河床升降装置桥梁操纵机构等发电厂涡轮机调速装置核发电厂等等船舶用的甲板起重机械船头门舱壁阀船尾推进器等特殊技术用的巨型天线控制装置测量浮标升降旋转舞台等军事工业用的火炮操纵装置船舶减摇装置飞行器仿真飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进消化吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。

我国的液压技术在世纪必将获得更快的发展。

本课题的目的及研究范围本课题的目的是为了对液压控制阀的理论进行深入的研究，找出他们原理，结构，性能之间的联系和区别，提炼出重点的内容，为设计和优化液压控制阀打下坚实的基础。

本课题研究范围是液压控制阀，重点对溢流阀减压阀及顺序阀的工作原理结构特点型号说明应用情况进行阐述，以及结合技术对液压阀的设计，重点是对溢流阀的优化设计，使溢流阀的静动态性能得到了明显的改善，取得了显著的经济效益。

本章小结通过本章的介绍，主要讲述了国内外液压技术的发展以及应用的各个领域，为本设计做了个详细的开题报告。

第二章压力控制阀的调压原理与分类压力控制阀的调压原理在压力阀控制压力的过程中，需要解决压力可调和压力反馈两个方面的问题。

压力可调调压是指以负载为对象，通过调节控制阀口或调节油泵的变量机构的大小，使系统输给负载的压力大小可调。

调压方式主要有以下三种流量型油源并联溢流式调压定量泵是种流量源近似为恒流源，液压负载可以用个带外部扰动的液压阻抗来描述，负载压力与负载流量之间的关系为显然，只有改变负载流量的大小才能调节负载压力。

用定量泵向负载供油时，如果将控制阀口串联在油泵和负载之间，则无论阀口是增大还是减少，都无法改变负载流量的大小，因此也就无法调节负载压力。

只有将控制阀口与负载并联，通过阀口的溢流分流作用，才能使负载流量发生变化，最终达到调节负载压力之目的。

这种流量型油源并联溢流式调压回路如图所示。

压力型油源串联减压式调压图不同油源的调压方式流量型油源并联溢流式调压压力型油源串联减压式调压如果油源换成恒压源例如用恒压泵供油，并联式调节不能改变负载压力。

这时可将控制阀口串联在压力源和负载之间，通过阀口的减压作用即可调节负载压力式中控制阀口上的压差。

压力型油源串联减压式调压回路如图所示。

压力负反馈压力的大小能够调节，并不等于能够稳压。

当负载因扰动而发生变化时，负载压力会随之变化。

压力的稳定必须通过压力负反馈来实现。

压力负反馈控制的核心是要构造个压力比较器。

压力比较器般是个减法器，将代表期望压力大小的指令信号与代表实际受控压力大小的压力测量信号相减后，使其差值转化为阀口液阻的控制量，并通过阀口的调节使期望压力与受控压力之间的误差趋于减小，这就是简单的压力负反馈过程。

压力控制阀的分类压力控制阀分为溢流阀减压阀顺序阀和压力继电器我国引进的德国力士乐公司压力阀系列力士乐压力阀溢流阀，减压阀流量控制阀，通流量控制阀，插装阀，通径。

，通流量控制阀。

，流量控制阀叠加板阀力士乐比例阀比例换向阀，。

比例压力阀比例溢流阀，。

比例减压阀，。

力士乐伺服阀伺服换向阀。

控制换向阀。

本章小结本章主要介绍了压力负反馈的调压原理以及我国引进德国博士力士乐公司的产品，以及比较典型的液压阀，大致介绍了压力控制阀的概况。

第三章溢流阀溢流阀的结构和工作原理根据并联溢流式压力负反馈原理设计而成的液压阀称为溢流阀。

溢流阀的主要用途有以下两点调压和稳压。

如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。

限压。

如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。

根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。

直动型溢流阀直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。

如图所示，直动型溢流阀进行了优化设计，使溢流阀的静动态性能，得到了明显的改善。

取得了显著的经济效益。

首先基于，建立机械集成开发环境，开发通用参数化绘图工具包，研究工程优化方法然后在此基础之上，建立液压图形符号库，研制面向液压系统原理图的仿真包，完成液压泵液压阀和伺服舵机的，为进步研究新型。

在使用定量泵的液压能源系统中，溢流阀的主要作用是稳定系统压力，分流多余流量在使用变量泵的液压能源系统中，溢流阀主要起到安全阀的作用。

不论是什么样的液压能源系统，溢流阀都是系统中的关键部件。

以往按照溢流阀的静态性能要求，根据经验设计溢流阀的原型，经过试验获得溢流阀的静动态性能当溢流阀的性能不满足设计要求时，需要再经过设计调整溢流阀的相应结构参数，然后重新试验获得改进后的溢流阀的静动态性能。

这样个反复由设计到试验的过程带来的问题是，设计周期长，设计成本高。

为了解决这问题，本文在集成开发环境中，结合参数化设计技术性能仿真技术和优化设计技术，综合地对溢流阀的结构参数和静动态性能进行全面的设计。

首先设计溢流阀的虚拟原型，通过数字仿真获得溢流阀的静动态性能，然后利用优化设计技术调整溢流阀的结构参数，从而在完成溢流阀的结构设计的同时，使溢流阀的静动态性能达到最优。

这样设计周期大为缩短，设计成本明显降低，取得的经济效益是显而易见的。

单纯形法的基本原理由线性规划理论可知，单纯形法是种极点迭代法。

假设目标函数是中的连续凸函数，在中构造凸多边体，即单纯形，从凸多边体的个极点出发，沿着凸多边体的棱向另个极点迭代，使得目标函数值逐次下降。

由于极点的个数是有限的，则经过有限次迭代，定可以求到最优点。

这就是单纯形法的基本思路。

单纯形法是求解最优化问题的直接方法，虽然收敛速度较慢，但是它只须计算目标函数的值，而不须计算目标函数的导数，也不须用差商近似代替导数另外，般工程问题的目标函数都满足连续凸函数的条件，而且不易求出目标函数的导数。

因而单纯形法是使用简单方便应用范围广泛的工程优化方法。

优化目标和被优参数的确定在溢流阀的工作过程中，对其静态性能的要求是调压差值小静差小，对其动态性能的要求是升压过渡过程时间短压力超调小。

考虑单目标优化问题根据对溢流阀工作性能的要求，确定调压差值静差升压过渡过程时间和压力超调这四个指标的综合函数最小为优化目标。

设分别为溢流阀调定值的偏差压力溢流阀打开后的稳定压力升压过渡过程时间和最大超调压力，则调压差值静差升压过渡过程时间和压力超调的无量纲值分别为其中为溢流阀的调定工作压力，取秒。

优化目标函数的表达式为其中，为大于零的权系数，分别侧重于溢流阀的动态性能指标和静态性能指标的加权，满足条件选取的形式作为动态性能优化指标，是在溢流阀的快速性和压力超调之间作出折中确定了优化目标之后，按照液压元件建模的般原则建立溢流阀的数学模型，据此通过数字仿真，分析结构参数对溢流阀静动态性能的影响。

结合分析溢流阀的结构特点和不同的结构参数对模型性能的不同影响，经过大量数字仿真试验，发现图溢流阀的主要结构尺寸对溢流阀静动态性能有关键性影响的参数是溢流阀的三个薄壁节流孔的直径，导阀座直径，主阀芯上下两端的直径，即主阀芯上下面积比，主阀弹簧预压缩量，图溢流阀的主要结构导阀弹簧预压缩量如图所示。

因此确定选择这个参数作为被优参数尺寸。

应用单纯形法进行溢流阀的优化设计结合数字仿真，应用单纯形法，对溢流阀进行动态优化设计。

首先构造单纯形，根据选择的个被优参数，构造由个极点组成的初始单纯形，其中，为用户给出的优化步长。

由这个极点构成的初始单纯形出发，经