【2019年整理】文献综述-铁牛65拖拉机转向机构建模与仿真分析36.docx

石河子大学文献综述题 目：铁牛65拖拉机转向机构的建模与仿真学生姓名： 沈 雷 专 业：机械设计制造及白动化班 级： 2007级机制（3）班 院 系： 机电学院 指导教师： 马 蓉 完成日期： 2011-3-17 石河子机电学院2011 年 3月17日铁牛65拖拉机转向机构建模与仿真分析摘要：铁牛65的液压助力转向系统(HPS)是拖拉机中比较先进的助力转向系 统，该系统相比起传统的机械式转向系统有着节能、 减轻白重、布置灵活等诸多的优点，因此它已经成为拖拉机转向系统广泛采用的技术之一 通过利用matlab、adams和solidworks控制联合建模与仿真，对拖拉机转向的优化做深入的分析与探讨，最后在现有的操纵稳定性问题研究的基础上对于仿 真的结果做出具体的评价关键词：液压动力转向；建模；仿真Abstract: Hydraulic Power Assisted Steering System of tie niu 65 ismore advanced at tractors; this system has some advantages such asenergy conservation, dead load relieving and flexible decorating, and so on. Thus it is also a widespread technology applying in thesteering system of tractor. Through making use of matlab, adams andsolidworks to control and unite to modeling and simulation, make a Simulation Analysis on optimizing with the steering system. At last, come to a evaluation with the result of modeling at the foundation of the stability of controlling in existence.Key word: Hydraulic Power Assisted Steering System; modeling;simulation一. 研究背景及目的：拖拉机的转向机构是决定安全性的关键总成之一， 人们在驾车的过程中操纵方向盘的频率是最多的，在长期的行程中，如果转向机构操纵性不好， 驾驶员很容易会产生疲劳感，这在驾驶中是相当危险的。

考虑了拖拉机液压 助力转向系统机械子系统与液压子系统，用 matlab建立相应的数学模型， 利用solidworks仿真软件建立了拖拉机液压助力转向系统的仿真模型并用 adams软件联合分析仿真分析扭杆刚度和系统供油流量的变化等对系统响 应的影响情况，并进行优化从而改善目前拖拉机转向机构的转向性能联合仿真的原理：ADAMS或SOLIDWORKS建立联合仿真系统的机械 模型并添加外部载荷及约束，MATLAB /Simulink建立联合仿真系统的控制 部分，ADAMS /Controls（控制模块）将两者连接起来，利用 MATLAB / Simulink的控制输出来驱动机械模型，并将ADAMS中机械模型的位移、速 度等输出反馈给控制模型，实现在控制系统软件环境下进行交互式仿真， 还可以在ADAMS /View或ADAMS /Solver中观察仿真结果二. 数学建模：数学建模是一种数学的思考方法，是运用数学的语言和方法，通过 抽象、简化建立能近似刻画并 "解决”实际问题的一种强有力的数学手段 【1】当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时， 人们就要在深入调查 研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数 学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型，然后用通过计算 得到的模型结果来解释实际问题，并接受实际的检验。

这个建立数学模型的 全过程就称为数学建模建模过程分为七个步骤：1. 模型准备2. 模型假设3. 模型建立4. 模型求解5. 模型分析6. 模型检验7. 模型应用数学模型一旦建立，机械优化设计问题就变成了一个数学问题MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory )之意除具备卓越的数值计算 能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实 时控制等功能MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学， 工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多.当前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包 括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包 (Toolbox).工具包又可以分 为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算， 可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的 工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类.开放性使 MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各种工具 包都是可读可修改的文件，用户通过对源程序的修改或加入白己编写程序构 造新的专用工具包.数学建模在机械设计中的应用，既使方案在规定的设计 要求下达到某些优化的结果，又不必耗费过多的计算工作量。

因此，数学建 模中优化方法的应用已经成为市场竞争的一种手段 1 2, O三. SolidWorks 的功能简介Solidworks提供了强大的基于特征的实体建模功能功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案它能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提局广品质量SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用 131 oSolidWorks 一贯倡导三维CAD软件的易用性、高效性 SolidWork软件的特点和优点包括：1. 全Windows界面，操作非常简单方便；2. 清晰、直观、整齐的"全动感"用户界面；3. 灵活的草图绘制和检查功能；4. 强大的特征建立能力和零件与装配的控制功能；5. 工程图；6. 数据交换；7. 支持工作组协同作业；8. SolidWorks合作伙伴计划和集成软件作为"基于Windows平台的CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系统”的核心软件，SolidWorks完整提供了产品设计的解决方案四. 动力学仿真软件Adams介绍机械系统分析软件 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis ofMechanical System)是世界上应用最为权威的机械系统动力学仿真分析软件⑷顷。

软件是美国MDI(MechanicalDynamics Inc .)公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，是虚拟样机领域中非常优秀的软件，目前已经广泛地应用到汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业及通用机械制 造业等领域，并取得了满意的效果 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法， 建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加 速度和反作用力曲线ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运 动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等 ⑹五. 液压助力转向机构的原理及系列拖拉机的主要参数工作原理：转向油泵将转向油箱中的液压油供给液压转向总成， 液压转 向总成控制液压油的流向，从而控制转向油缸活塞的伸缩，通过调节杆和转 向臂使拖拉机前轮转向件偏转，实现拖拉机的转向 目前，车辆上安装使用的动力转向系统多为液压助力式， 如下图为液压 助力转向机构简图：而根据方向控制阀的不同，分为滑阀式液压助力转向系统和转阀式助力转向系统与其他转向装置比较，转阀式液压转向机构具有操纵灵活轻便、 结构紧凑、利于布置安装、性能稳定、工作可靠等优点，应用极为广泛 18\铁牛65拖拉机液压转向系统包括：CBN-E440型齿轮泵、FLD-D7.5单路稳 定分流阀、BZZ1-100转阀式全液压转向器、转向液压缸等液压元件及转向 盘、转向横拉杆总成等机械部分19BZZ1-100转阀式液压转向器的选用也 是考虑到转阀式助力转向系统的优势。

约翰迪尔650 （铁牛65）拖拉机具体参数如下：650拖拉主要技术参教R410^Tl/LR4105T3A发动机型式直列、立式、四击I、四冲程、水冷、直喷式燃烧室缸径X行程mm105X125标定功至kW47-8标定转速r/min2000燃油消耗率g/kW-h238离台嚣型式常接含、单片、干式、弱作用变谏箱滑动击轮换档，有变速连锁机构制幼器型式干式，液片，盘式制动器轮M格前轮 6*5-20 6PR i 后抡 12~38 8PR轴距mm2435液压提升系统型式分置式耕蒙调节方式高度调节、位置调节液压输出渴单阀成压易捱机构三点后昼挂，2类提升有做kN>10.76最大牵引力kN>20.6动力输出转速r/min653行驶速度km/h2.4-38受速箱档位数（前进+倒退）10+2最＜1匐间隙mm470外形尺寸mm4410x1930x2700最小使用庙里kg3510 （带气刹系统、无甑重、含油、水、驾驶员质165kg）驾驶室宣全型装备国内名牌发动机，功率强劲，扭矩储备大；驾驶室采用整体式框架、钢化玻璃，视野开阔，驾乘环境舒适；变速箱具有高速档位，满足重载运输作业；分置式液压提升系统，具有强迫下降功能，农具入土作业效果佳;操纵轻便，能满足耕、耙、播、收等农田作业。

与约翰迪尔同系列的拖拉机还有 654型的，具体参数如下：发动机型式直列、立式、四缸、四冲程、水冷，直喷式燃烧室缸径x行程mm105x125标定功率kW标定转速r/min47.82000燃油消耗率g/kW*h<238高合器型式常接台、单片、干式、双作用变速箱滑动齿轮换档,，有变速连锁机构制动器型式干式，双片，盘式制动器轮胎规格前抡 9.5—24 6PR ;后轮 16.9〜34 8PR轴距mm2435涎压提升系统型式半分置式耕深调节方式力调节.位置调节、高度调节潜压输出阀单油（选装双阀、三阀）滴压悬挂机构二点后悬挂，2类提升能力kN>10.76最大牵引力kN>26.4动力输出转速r/min653行驶速度km/h1.6^30变速箱档位数（前进+倒退）10+2最小离地间隙mm470外琳尺寸mm4515x2030x2700最小使用质量kg4000 （带气刹系统、无配重、含油、水、驾驶员质量65kg）驾驶室安全型约翰迪尔654拖拉机机主要特点：装备国内名牌发动机，功率强劲，扭矩储备大；驾驶室采用整体式框架、钢化玻璃，视野开阔，驾乘环境舒适；四轮驱动，液压转向，转向轻便灵活；半分置式液压提升系统，有多种耕深调节方式，作业效果佳；16.9〜34宽后轮胎，牵引力大，适应各。