外文翻译-- 多畴模拟：挖掘机的机械学和液压学.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译系　　部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： (用外文写)外文出处： 《Manufacturing Engineering and Technology—Machining》 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文 指导教师评语：该外文翻译语言流畅通顺，较准确完整地翻译了原文，所翻译的液压油缸工作原理与夹具设计的气缸夹紧原理相似，与课题相关达到了本科毕业外文翻译的要求 签名： 年 月 日注：请将该封面与附件装订成册附件1：外文资料翻译译文 多畴模拟：挖掘机的机械学和液压学概要：通过使用用于多体和液压系统的Modelica程序库，示范通过Modelica和Dymola如何模拟和仿真挖掘机。

液压系统由“负载传感”控制器控制一般，模型包含难以模拟的三维机械和液压组件对于挖掘机将演示Modelica有效适用于这种系统的仿真1． 绪论一种新产品的设计在开始阶段需要一系列决定，这些决定对最终产品是否成功产生很大的影响因此，今天在初始阶段使用数字模拟来检验不同的想法这篇论文的目的是设计一台新的挖掘机并评估几个备选的液压系统模拟包含三维机械和液压组件的系统是很难的，如挖掘机，一般，两个不同的模拟环境必须连结在一起，这一般很不方便，导致不必要的数字问题和破碎界面在这篇文章中，将对挖掘机模型的开始进行演示以证明Modelica是适合这些系统的挖掘机的三维组件由新近的，丰富的Modelica，联合体程序库来模拟，这使得可以使用铲斗运动循环的分析结论，并直接考虑液压缸（也就是动力元件）的质量液压部分以详细的方法模拟，从一个用于Modelica的液压程序库中使用泵，阀和缸在控制部分使用一个普通的负载传感器，由一简单方程组模拟这种方法得到要求的结果，并使得分析问题所需的时间限制在合理的要求内2．模型选择模拟一个系统有几种方法根据任务的需要建立一个很精确的模型，包含系统的每一个细节，需要许多的信息，比如模型参数。

建立这种模型很麻烦但另一方面，如果一个定义系统的参数需要修正，建立这种模型是很有效的挖掘机上平衡阀参数的优化就是一个特殊的例子对一个系统的初步研究需要另外一个模型，在这种情况下，泵，阀和负载的容量是具体的，需要的是关于系统工作的信息，例如活塞的速度，泵轴所需的输入动力从而判定这个设计是否符合此任务的原则要求因此，这种模型必须是方便的，也就是，对特殊元件没有详细了解时能在短时间内建立起来学者们打算建立第二类的一个模型，并运行它，但在最少的时间内得到第一类的结论，为了达到此目的，使用了建摸Modelica，Modelica模拟环境Dymola，用于三维机械系统的新Modelica联合体程序库，和液压组件的Modelica程序库Hylib，模型包含挖掘机的三维机械结构，动力液压学的详细描述和通用的负载传感控制器它在Hylib的下一个版本中可应用为一种样本3． 挖掘机的结构图一给出了正在考虑中的特殊挖掘机的简图它包含履带和液压推动装置，液压推动装置用于操纵机械，但通常不在一个工作循环的时候它的上面是供操作者坐的车厢，厢体能相对于履带绕垂直轴旋转，柴油发动机液压泵和控制系统却在里面，另外转臂，动臂。

在末端是铲斗，铲斗经由一平面运动回路连接到动臂上特定的液压缸使转臂，动臂，铲斗旋转图二表示出油缸所需的压力是根据位置确定的，当在伸展开来的情况下，动臂油缸中的压力比收缩的情况高60%不仅位置，而且运动也必须考虑图三表示动臂下降的情况，如果车厢没有旋转，油缸则需要一个拉力，当旋转时，挖掘机旋转通常能达到每分钟12转，则动臂油缸中的受力改变方向，此时需要一个推力这个改变是非常重要的，因为此时活跃的油缸内箱转变，这必须由控制系统加以考虑两幅图都表明一个仿真模型考虑挖掘机四个自由度相互之间的联结，每个油缸和回转驱动使用连续载荷的简单模型将导致错误结果4． 负载传感器挖掘机通常具有一台柴油发动机，两台液压马达和三台油缸，为这些消耗机器提供所需的液压油源的液压线路上不同的一种特殊的设计是负载传感线路，它能有效控制能量，使用方便这种想法是使泵有一个流体速率控制系统，因而能准确传递所需的流体速率在传感器中，使用经过节孔而产生压降的方法，孔的阻力是参考值图四给出了简图，关于这个话题的更好的介绍已经给出泵控制阀，使得泵出口的压力通常比负载传感器中的压力高15MPA，如果方向阀关闭，则泵因此有15 MPA的压力。

如果方向阀打开，泵输出一流体速度导致通过方向阀时产生15 MPA的压降注意：方向阀不是用做泵流体，而是作为一个流体仪表（反馈的压降）和作为一个参考（阻力）此线路对能量是有效率的，因为泵只输出所需的流体速率，相对其他线路，油管的损失很小看图五，如果不只一个油缸使用这种线路，则变得复杂如果转臂需要300 MPA的压力，铲斗需要300MPA的压力，则泵输出的压力高于300MPA，这会使转臂油缸产生一个不要的运动因此，使用补偿器来约束油流体，因此达到通过特殊定向伐时产生15MPA的压降，这些补偿器可以安装在定向阀的前面或后面如果达到最大泵流体速度或泵最大压力，则附加的阀减少容许压力差 5． 机械部分的模型图六为机械部分的一个Modelica简图，履带不是模拟的，也就是，假设履带为不动的，组件“rev1…rev4”是使得相互联系的部分运动的旋转关节，长黑色线的图象是实质是的闩，用于标明机械部分上的特别的关节特别是液压油缸的固定关节，淡蓝球是有质量和惯量张量的球体，是用于模拟挖掘机的相应部分，“cy11f.cy12f和cy13f”三个部分是线性力部件，描述两个连接之间沿着线的力相互作用，这些部件中的小绿方格表示Modelica机械翻译程序库中的一维翻译连接器，他们用于表示两连接关节之间的一维力法规。

这里，将在下一部分中介绍饿液压油缸是直接连接的cy11f.cy12f和cy13f”部件图象上的两个小球表示有选择的考虑两点的质量，在沿连接线上的连接点之间的已定距离上，这方便于模拟，只有少计算液压油缸的质量部分（质量和作用中心）关节RRR组件（图六右边）是包含三个旋转关节的装配元件，其中旋转关节在连接动臂时一起形成一片面回路图七为挖掘机这方面的一张图片，在相应的Modelica简图的一张电子放大图象和动画制作图当移动旋转关节“rev4”（图七下面部分中的大红油缸，表示关节RRR装配部件中三个旋转关节的小红缸），关节RRR部件中左右旋转关节的连接点的位置和定位是已知的，关节RRR部件中有非线性代数回路用以计算连接点运动时产生的3个旋转关节的角度这非线性方程系统在关节RRR中分解解决，如，一种快速有效的方法第一步，在没有液压系统独立测试时，模拟挖掘机的机械部分，通过连接转换弹簧和代替液压油缸的合适弹簧惯量来完成当动力制作看起来不错，节点上的力和扭矩达到要求时，弹簧以下将介绍的液压系统代替新的联合体程序库的所有组件有内部的默认定义，也就是，默认部分都是通过联合体系统中的已知定义读用推导的，例如连接两旋转关节的闩被错误的理解为油缸，油缸的直径d相对油缸的长度很小（d=L/40）。

长度反过来是由两旋转关节之间的距离确定的，旋转关节被错误的想象为沿着关节旋转轴的红色油缸，挖掘机的默认（只有一小部分采用）如图八浅蓝色球代表质量作用点，想象为液压油缸的系列力元件，通过两种向对方运动油缸（黄色和灰色）来定义就如所见，不用使用一方额外的工作，动作制作有效的获得一张模型的粗糙的照片，照片能视觉上检测最重要的部分，如，质量中心或连接点是否在所要求的位置上对于每个组件一Bodean旗能关闭默认的默认的图移动合适的预设图象例如，质量中心球并且添加有单纯实际信息的一些组件（简图6中的所有visxxx组件）将迅速得到好看的图象如图九所示计算机辅助制造数据也可以使用到图象中，但这些不能用于挖掘机的试验6． 液压程序库Hylib商业Modelica程序库Hylib用于模拟泵调节孔，负载补偿器，液压回路缸，所有这些元件是液压回路的标准元件，能从许多制造商获得Hylib中包括所有这些元件的模型这些数学模型包含教科书上的标准模型，也包含对真实元件的运行进行考虑的最先进的，如果输入口压力下降到底于大气压，输出的液体就会减小，这样的普通泵模型就上例子选择一种 模型时，还有许多因素要考虑，值得一提的一点是所有模型能被原代码水平看待，并且可以由从易得文献得来的大约100个参数来证明。

打开程序库后，展示了主要窗口（图十），双击泵图象打开所有元件的选项开始或结束油流体所需要元件为了现在的问题，使用带有内泄口和外部限定流速的液压流体源同样，选择关于阀，缸和其他元件的所需模型所有组件都是分级模拟的，从连接器的确定开始（连接器是油进入或流出元件的通口），带有两个口的元件模版如图这能继承下来到理想的模型如一薄层阻力阀或释压阀当为这些基本模型使用文字上的输入是有道理的许多程序库主要模型以图形编制由使用图形使用者界面的基本程序库模型组成图12给出了图形编制的一个例子所有提及的元件从程序库中选出来并分明的连接起来7． 液压回路中的程序库元件图12中的结构图是挖掘机模型图形组成的液压部分，以下的模型是从专属的程序库中选出，连接并输入参数注意到从Hylib来的缸和马达能简单连接为所示的多功能程序库的组件输入信号如，挖掘机发动机的相关信号由图框给出使测量孔的直径具体化如控制流体速度的参考阀对于挖掘机的机械部分，只要图12中所示的元件直接与液压元件相连接如液压缸接触的直线压力元件8． 负载传感控制器模型在这个学习中，选择下面的方法：模拟挖掘机的机械器件，并一定程度上详细的模拟泵和测量阀因为只有元件的参数将改变，一般结构是固定的。

这意味着缸筒的直径可能改变，但确切的只有个一缸那样工作（如图1所示）这个液压系统其余部分是不同的，在这篇文章中使用一泵的负载传感系统如图所示但在开始设计阶段还有其他的想法必须评估例如在回转运动中使用两泵或单泵根据实际元件设计的全面的模型会大得多通常在初始设计阶段的开始不适用它能由液压程序库中的元件建立起来，但需要相当多的时间，这在工程的开始是行不通的在表格1和2中所示的是LS控制器执行的方程式一般，联合体模型选择使用图形模型分解或通过方程式定义模型但不是在一样的模型标准上混合两种描述形式对于LS系统这是不同的因为它有7个输入信号和5个输出信号，建立带有17个输入和5个输出的块并把它们连接到液压回路但是，在这种情况下，如上面液压回路，在一样的标准上直接提供方程式并直接输入输入信号和输出信号，看起来更加可以理解例如，格中“metoril.port.A.p”是测量孔metoril的通口的度量压力LS控制器的计算值例如，泵流体速率“pump.inport.signal[1]=” 是在泵元件的蓝色矩形中的信号Modelica的重点是三维机械程序库和非标准的无缝连接并且，因此在没程序库可用时，控制系统的模型很容易的处理。

程序库元件在目标图表中能连接起来，根据模型的本文。