（优秀毕业全套设计）基于二次调节的减速器加载试验台设计（整套下载）

在转速控制系统和转矩控制系统中，都包含有内环和外环两种控制回路，由对应于各二次元件的电液伺服阀变量液压缸位移传感器构成阀控缸回路内环，再加上相应的二次元件转速感器或转矩传感器，就构成了转速控制回路或转矩控制回路外环。

当系统进行工作时，二次元件马达由恒压网络获取液压能，并将其转换成机械能来驱动加载试件和二次元件泵，实现模拟加载。

同时，二次元件泵将机械能转换成液压能后又直接回馈给恒压网络，重新用来驱动二次元件马达，在二次元件马达和二次元件泵之间，功率流形成闭式循环。

这样，恒压油源所提供的液压能只是用来补偿系统的容积损失和机械损失，而驱动二次元件马达所需的大部分能量都来自二次元件泵。

因此，该加载系统实现了能量回收与利用，系统效率高。

由于二套二次调节系统同样设置有转速传感器和转矩传感器，可以任意将其调整为转速控制状态作为驱动单元和转矩控制状态作为加载单元，因此可以按被试件的要求，设置其中套二次调节系统作为驱动单元，另外套作为加载单元。

图模拟加载系统原理图模拟加载系统的方块图模型二次元件阀控缸的方块图模型减速器模拟加载系统所用核心部件为公司的型二次元件，其原理如图所示。

它由可逆式轴向柱塞泵，马达单元电液伺服阀变量油缸安全保护阀位移传感器滤油器以及防气蚀单向阀等组成。

它具有快速的响应特性，能工作在四个象限，既可用做马达也可用做泵，具有很好的转速转矩控制特性，没有节流损失，功率损失小。

轴向柱塞单元变量液压缸电液伺服阀安全保护阀滤油器位移传感器码盘防气蚀单向阀二位三通电磁阀高压油口低压油口图型二次元件原理图.由上所说，二次元件用作马达时，其控制方式为转速控制用作泵时，其控制方式为转矩控制，但两种控制方式的阀控缸内环是相同的，都是由电液伺服阀变量液压缸位移传感器构成的。

由图可见，阀控缸回路就是对称伺服阀控制对称液压缸回路，下面分别列写出该回路各元件的数学模型。

电液伺服阀电液伺服阀的传递函数通常用二阶振荡环节表示，即如果系统的频宽较低时，伺服阀的传递函数可用阶惯性环节表示，即当系统的频宽远小于伺服阀的固有频率时，伺服阀的传递函数可近似为比例环节，即式中第个二次元件电液伺服阀的输出流量第个二次元件电液伺服阀的输入电压第个二次元件电液伺服阀的固有频率第个二次元件电液伺服阀的阻尼比无因次第个二次元件电液伺服阀的流量增益第个二次元件电液伺服阀的时问常数二次元件序号，分别对应于驱动二次输出加载二次元件。

变量液压缸变量液压缸的流量连续性方程为式中变量液压缸的流量变量液压缸活塞的位移变量液压缸的有效作用面积变量液压缸的泄漏系数变量液压缸两腔的总容积液压油的体积弹性模量第个变量液压缸的进出口压差。

变量液压缸的力平衡方程为式中变量液压缸活塞与斜盘的等效质量变量液压缸的阻尼系数作用于变量液压缸活塞上的外负载力负载的弹簧刚度，没有弹性负载时，第个变量液压缸的进出口压差。

位移传感器位移传感器视为比例环节，其传递函数为式中位移传感器的变换系数对式式进行拉式变换得由式式式和式，可画出阀控缸的传递函数方块图，如图所示，输入的是电压量，输出的是液压缸的位移，经过套连杆机构，将液压缸的位移转换为可逆式泵马达元件的斜盘摆角，因此将排量控制也称为摆角控制。

图阀控缸方块图.驱动单元转速控制的方块图模型减速器模拟加载系统驱动单元物理模型如图所示，驱动单元的组成如图所示，它包括双联驱动二次元件弹性联轴器转速传感器驱动变速器以及齿轮联轴器等。

下面分别列出它们的有关方程。

二次元件排量方程为且有如下关系式式中二次元件的排量二次元件的最大排量二次元件变量斜盘的摆角二次元件变量斜盘的最大摆角二次元件变量液压缸活塞的位移二次元件变量液压缸活塞的最大位移变量液压缸活塞位移对斜盘摆角的变换系数。

脚标是二次元件的序号，此处指的是驱动单元二次元件，故应取扣。

图驱动单元组成与物理模型.双联驱动二次元件的力矩平衡方程为式中二次元件的理论输出转矩•二次元件的实际输出转矩•二次元件转动件和弹性联轴器输入轴的等效转动惯量•二次元件的等效阻尼系数•二次元件的转角二次元件的进出油口压差二次元件的排量。

弹性联轴器的力矩平衡方程为式中弹性联轴器的扭转刚度系数•弹性联轴器的输出轴转角。

转速传感器的力矩平衡方程为式中转速传感器的输出轴转矩•弹性联轴器输出轴转速传感器和弹性联轴器输入轴的转动惯量之和•。

转速传感器视为比例环节，其传递函数为式中转速传感器的变换系数。

弹性联轴器的力矩平衡方程为式中驱动变速器的输入轴转矩•弹性联轴器的扭转刚度系数•驱动变速器的输入轴转角。

驱动变速器及齿轮联轴器的力矩平衡方程为式中减速器输入轴转矩•减速器输入轴转角驱动变速器的总传动比无因次弹性联轴器输出轴驱动变速器齿轮联轴器包括试件输入加载轴的等效转动惯量向驱动变速器输入轴等效•变速器及齿轮联轴器的等效阻尼系数•。

对式式和式式进行拉氏变换得由式式式和阀控缸方块图，可以画出驱动单元转遽控制系统至试件输入端的传递函数方块图，如图所示。

和表示两个柔性环节弹性联轴器的影响。

图驱动单元转速控制系统方块图.加载单元转矩控制的方块图模型二次输出加载单元采用双联二次元件进行加载，下面建立它的数学模型。

二次输出加载单元转矩控制物理模型如图所示。

转矩控制的方块图模型如图所示，二次输出加载单元由双联加载二次元件弹性联轴器转矩传感器二次输出变速器及齿轮联轴器等组成。

图二次输出加载单元组成与物理模型.二次输出变速器和齿轮联轴器的力矩平衡方程为式中减速器二次输出轴转矩二次输出变速器的输出轴弹性联轴器输入轴转矩•二次输出变速器的总传动比无因次齿轮联轴器包括二次输出加载轴二桥变速器和弹性联轴器输入轴的等效转动惯量向二次输出变速器的输入轴等效•试件二次输出轴转角齿轮联轴器二次输出变速器和弹性联轴器的等效阻尼系数•二次输出变速器的输出轴弹性联轴器的输入轴转角。

弹性联轴器的力矩平衡方程为式中弹性联轴器的扭转刚度系数•弹性联轴器的输出轴转角转矩传感器的输入轴转矩•。

转矩传感器的力矩平衡方程为式中转矩传感器的输出轴转矩，也是双联二次元件的实际输入转矩•转矩传感器的转动惯量•。

弹性联轴器的力矩平衡方程为式中双联二次元件的输入轴转角。

二次输出单元二次元的力矩平衡方程为式中二次元件的进出油口压差二次元件的排量二次元件的转动件输入轴及弹性联轴器输出轴的等效转动惯量•二次元件是的阻尼系数•。

转矩传感器视为比例环节其传递函数为式中转矩传感器的变换系数•。

对式式进行拉氏变换得由式式以及阀控缸方块图，可以画出二次输出加载单元转矩控制系统的传递函数方块图，如图所示。

图二次输出加载单元转矩控制系统方块图.整个模拟加载系统的方块图模型整个减速器模拟加载系统的物理模型如图所示，它由前述加载驱动及加载单元的物理模型综合而成。

另外通过对驱动单元转速控制方块图的分析可知，驱动单元的转矩由负裁决定，负载转速由驱动转速决定，所以还应推导出驱动转矩与负载转矩之间负载转速与驱动转速之间的对应关系。

由式式式式可得式中各变速器试件及它们之间连接件在驱动变速器输入轴上的等效转动惯量•各变速器试件及它们之间连接件在驱动变速器输入轴上的等效阻尼系数•。

图整个模拟加载系统的物理模型.根据式所确立的与之间关系和式式式所确立的与之间关系，可将图图所示的各单元方块图模型在输出端联接在起，得到整个减速器模拟加载系统的传递函数方块图模型，如图所示。

图整个模拟加载系统的方块图本章小结本章介绍了减速器模拟加载试验台的组成与原理，着重考虑系统各柔性环节等的影响，建立了整个模拟加载系统的传递函数方块图模型。

由所建立的模型可以看出，该减速器模拟加载系统为单输入单输出系统，包括驱动单元转速控制系统二次输出加载转矩控制系统。

每系统都为双闭环控制，两个内闭环阀控缸完全相同。

方块图模型清晰地描述了个弹性联轴器柔性环节的影响，体现出各系统之间的相互作用关系，另外通过传递函数方块图模型清楚地看出，驱动单元的转矩由负裁决定，负载转速由驱动转速决定，所以驱动转矩与负载转矩之间负载转速与驱动转速之间有着耦合关系。

减速器模拟加载系统特性分析.概述由第章可知，本减速器模拟加载系统为单输入单输出双闭环控制的耦合系统，内闭环为阀控缸，外闭环分别为驱动单元转速控制二次输出加载单元转矩控制。

该模拟加载系统的性能主要取决于如下几方面因素系统固有参数，如电液伺服阀的固有频率和阻尼比机械系统等效转动惯量和等效阻尼系数变量液压缸活塞的有效作用面积以及各传感器的变换系数等内外控