50吨级振动试验台电液系统设计及仿真(附件)
摘 要摘 要 振动试验台是测试产品在组装，制造，运输及执行使用中对振动环境的耐受性，可以用来鉴定产品忍受振动环境的能力，适用于机械、电子、汽车、船舶等各行业的开发与研究。随着科学技术的不断发展，广泛应用于各领域。本设计调研了各类振动试验台的优缺点，国内外液压控制振动试验台的发展现状，研究设计并仿真了一套负载类型为纯阻尼的大载荷振动试验台。 对液压伺服系统设计、计算、元器件选择进行了分析，系统原理的阐述，和设计中具体难点进行了分析。 根据PID控制的理论和闭环控制系统，阐述了振动试验台的伺服控制原理，选择一套合理的控制算法，并且运用仿真软件AMEsim对液压机械位置控制系统，液压伺服系统进行仿真，并分析时域、频域性能及其影响因素完成伺服系统的控制与设计。 关键词：振动试验台；液压伺服系统；闭环控制；模拟仿真；目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2论文研究背景与意义 1
1.2.1振动试验台发展趋势与种类介绍 1
1.2.2液压式振动试验台在国内外发展现状 3
1.2.3本设计主要研究内容 3
1.3论文组织构架 4
1.4本章小结 4
第二章 液压式振动试验台总体设计 5
2.1液压振动试验台结构组成 5
2.1.1液压振动试验台的工作原理简介 5
2.1.2试验台的指标参数 5
2.2试验台关键元件设计计算与选择 6
2.2.1供油压力选择 6
2.2.2液压系统主要参数计算 6
2.2.3伺服阀的计算选型 7
2.2.4液压泵的选择 9
2.2.5电机的选择及流量、扭矩、功率核算 10
2.2.6蓄能器参数计算 10
2.3设计过程中还应注意的问题 11
2.4本章小结 11
第三章 液压系统设计 13
3.1液压原理图的设计 13
3.1.1制定基本方案的方法 13
3.2绘制液压原理图 14
3.3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
流量、扭矩、功率核算 10
2.2.6蓄能器参数计算 10
2.3设计过程中还应注意的问题 11
2.4本章小结 11
第三章 液压系统设计 13
3.1液压原理图的设计 13
3.1.1制定基本方案的方法 13
3.2绘制液压原理图 14
3.3本章小结 15
第四章 试验台伺服控制算法 16
4.1常见控制算法介绍 16
4.2闭环控制理论与PID控制算法 17
4.2.1闭环控制理论 17
4.2.2PID控制算法 17
4.3控制算法原理与参数调节 19
4.4本章小结 19
第五章 试验台液压系统的AMEsim软件仿真 21
5.1AMEsim仿真软件介绍 21
5.1.1AMEsim简介 21
5.1.2AMEsim库介绍 21
5.1.3AMEsim软件的使用与功能 25
5.1.4AMEsim在液压系统中的适用性分析 26
5.2基于AMEsim的液压伺服系统仿真过程 27
5.2.1草图绘制 27
5.2.2模型参数的设置 27
5.2.3模型的运行与仿真 30
5.3本章小结 34
第六章 总结与展望 35
6.1研究总结 35
6.2工作展望 35
致谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 引言
对大部分人来说，振动试验台是一个新鲜的专业性词汇，许多人并不知道它是用来干什么的，实际上，振动试验台是用来测试产品在组装，制造，运输及执行使用中对振动环境的耐受性，可以用来鉴定产品忍受振动环境的能力，适用于机械、电子、汽车、船舶等各行业的开发与研究[1]。随着科学技术的不断更新发展，广泛应用于各领域。振动问题在实际的工程实践中是很复杂的，单纯依靠理论分析非常局限，有些情况下不熟悉一个产品的工作性能，导致振动引发的工程损坏现象大量出现，促使人们设法运用振动试验来检验结构的安全程度，并寻找内部结构的规律，结合检测结果来建立新的结构理论。随之而来的振动测试设备正在大规模发展。
1.2论文研究背景与意义
1.2.1振动试验台发展趋势与种类介绍
当前，我国工业生产中最主要的特点是品种更新换代快、种类繁多、市场竞争异常激烈。由于机械电子及材料成型技术的提高和设计方法的不断改进，为振动试验台的快速发展提供了机会，并且随着资金投入的力度加大，将会为振动试验提供更高效、低成本和安全可靠的设备[2]。因此，振动试验台方面的技术将会更好更快的发展。振动试验台的类型根据激起振动方法上可以分成三大类：电磁式振动试验台、机械式振动试验台、液压式振动试验台。从振动台的激振方向，也就是被测物运动轨迹上可分为：单个自由度以及多自由度试验台。从功能上来分：可分为单纯进行正弦振动的正弦试验台和能够完成正弦及随机等其他振动方式的振动系统.
振动试验台按激振方式分类介绍：
(1)电磁式振动试验台
电磁式振动试验台主要由线圈、运动机构、激励单元、台架、导向及支撑结构装置组成，核心部分为驱动线圈和运动机构。电磁式振动试验台设计原理主要依据的是电磁感应原理。具体工作原理为：线圈处于高磁感强度空间内，信号发生器产生出交变电流并流向线圈，通电的驱动线圈与磁场产生电磁感应现象，从而产生动力源，使振动台面进行直线往复振动，这时振动台的测试系统就会显示当前的波形振动。驱动线圈中产生电流的方式有两种：直接式和感应式。直接式顾名思义就是直接将电流加载到线圈上，这种方式应用比较广泛。感应式是将电流加载到一个固定线圈，再通过电磁感应的方式使驱动线圈产生电流，感应式虽结构不复杂，但是效率并不高。
电磁式振动试验台的最大特色是工作频率范围较宽，加速度大且波形良好，方便产生随机波。缺点是造价较高，体积大，承载力低下，当需要很大的激振时需要冷却时间，使试验台结构变得更加复杂。电磁式振动试验台主要应用于国防、航天、武器、汽车等领域。
(2)机械式振动试验台
机械式振动试验台的种类通常分为两类：凸轮偏心式、重块离心式。重块离心式是利用旋转的不平衡物块的离心力来激振，达到振动台振动的目的。这类试验台能够产生正弦振动且结构简单，造价低廉，但是振幅和加速度都很小，频率也仅在5～100之间。凸轮偏心式则是利用凸轮运动来激振，激振大小与位移受曲轴臂长和偏心量影响。这类振动台可以产生很大的激振位移，但是工作频率很低，一般小于20，加速度波形失真较大。
机械式振动试验台具有很多优点:安装方便、结构简单、造价低廉、易于修理与维护、寿命较长。缺点是工作频率范围小、振幅与加速度都很小、波
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2论文研究背景与意义 1
1.2.1振动试验台发展趋势与种类介绍 1
1.2.2液压式振动试验台在国内外发展现状 3
1.2.3本设计主要研究内容 3
1.3论文组织构架 4
1.4本章小结 4
第二章 液压式振动试验台总体设计 5
2.1液压振动试验台结构组成 5
2.1.1液压振动试验台的工作原理简介 5
2.1.2试验台的指标参数 5
2.2试验台关键元件设计计算与选择 6
2.2.1供油压力选择 6
2.2.2液压系统主要参数计算 6
2.2.3伺服阀的计算选型 7
2.2.4液压泵的选择 9
2.2.5电机的选择及流量、扭矩、功率核算 10
2.2.6蓄能器参数计算 10
2.3设计过程中还应注意的问题 11
2.4本章小结 11
第三章 液压系统设计 13
3.1液压原理图的设计 13
3.1.1制定基本方案的方法 13
3.2绘制液压原理图 14
3.3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
流量、扭矩、功率核算 10
2.2.6蓄能器参数计算 10
2.3设计过程中还应注意的问题 11
2.4本章小结 11
第三章 液压系统设计 13
3.1液压原理图的设计 13
3.1.1制定基本方案的方法 13
3.2绘制液压原理图 14
3.3本章小结 15
第四章 试验台伺服控制算法 16
4.1常见控制算法介绍 16
4.2闭环控制理论与PID控制算法 17
4.2.1闭环控制理论 17
4.2.2PID控制算法 17
4.3控制算法原理与参数调节 19
4.4本章小结 19
第五章 试验台液压系统的AMEsim软件仿真 21
5.1AMEsim仿真软件介绍 21
5.1.1AMEsim简介 21
5.1.2AMEsim库介绍 21
5.1.3AMEsim软件的使用与功能 25
5.1.4AMEsim在液压系统中的适用性分析 26
5.2基于AMEsim的液压伺服系统仿真过程 27
5.2.1草图绘制 27
5.2.2模型参数的设置 27
5.2.3模型的运行与仿真 30
5.3本章小结 34
第六章 总结与展望 35
6.1研究总结 35
6.2工作展望 35
致谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 引言
对大部分人来说，振动试验台是一个新鲜的专业性词汇，许多人并不知道它是用来干什么的，实际上，振动试验台是用来测试产品在组装，制造，运输及执行使用中对振动环境的耐受性，可以用来鉴定产品忍受振动环境的能力，适用于机械、电子、汽车、船舶等各行业的开发与研究[1]。随着科学技术的不断更新发展，广泛应用于各领域。振动问题在实际的工程实践中是很复杂的，单纯依靠理论分析非常局限，有些情况下不熟悉一个产品的工作性能，导致振动引发的工程损坏现象大量出现，促使人们设法运用振动试验来检验结构的安全程度，并寻找内部结构的规律，结合检测结果来建立新的结构理论。随之而来的振动测试设备正在大规模发展。
1.2论文研究背景与意义
1.2.1振动试验台发展趋势与种类介绍
当前，我国工业生产中最主要的特点是品种更新换代快、种类繁多、市场竞争异常激烈。由于机械电子及材料成型技术的提高和设计方法的不断改进，为振动试验台的快速发展提供了机会，并且随着资金投入的力度加大，将会为振动试验提供更高效、低成本和安全可靠的设备[2]。因此，振动试验台方面的技术将会更好更快的发展。振动试验台的类型根据激起振动方法上可以分成三大类：电磁式振动试验台、机械式振动试验台、液压式振动试验台。从振动台的激振方向，也就是被测物运动轨迹上可分为：单个自由度以及多自由度试验台。从功能上来分：可分为单纯进行正弦振动的正弦试验台和能够完成正弦及随机等其他振动方式的振动系统.
振动试验台按激振方式分类介绍：
(1)电磁式振动试验台
电磁式振动试验台主要由线圈、运动机构、激励单元、台架、导向及支撑结构装置组成，核心部分为驱动线圈和运动机构。电磁式振动试验台设计原理主要依据的是电磁感应原理。具体工作原理为：线圈处于高磁感强度空间内，信号发生器产生出交变电流并流向线圈，通电的驱动线圈与磁场产生电磁感应现象，从而产生动力源，使振动台面进行直线往复振动，这时振动台的测试系统就会显示当前的波形振动。驱动线圈中产生电流的方式有两种：直接式和感应式。直接式顾名思义就是直接将电流加载到线圈上，这种方式应用比较广泛。感应式是将电流加载到一个固定线圈，再通过电磁感应的方式使驱动线圈产生电流，感应式虽结构不复杂，但是效率并不高。
电磁式振动试验台的最大特色是工作频率范围较宽，加速度大且波形良好，方便产生随机波。缺点是造价较高，体积大，承载力低下，当需要很大的激振时需要冷却时间，使试验台结构变得更加复杂。电磁式振动试验台主要应用于国防、航天、武器、汽车等领域。
(2)机械式振动试验台
机械式振动试验台的种类通常分为两类：凸轮偏心式、重块离心式。重块离心式是利用旋转的不平衡物块的离心力来激振，达到振动台振动的目的。这类试验台能够产生正弦振动且结构简单，造价低廉，但是振幅和加速度都很小，频率也仅在5～100之间。凸轮偏心式则是利用凸轮运动来激振，激振大小与位移受曲轴臂长和偏心量影响。这类振动台可以产生很大的激振位移，但是工作频率很低，一般小于20，加速度波形失真较大。
机械式振动试验台具有很多优点:安装方便、结构简单、造价低廉、易于修理与维护、寿命较长。缺点是工作频率范围小、振幅与加速度都很小、波
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