拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是拖拉機(jī)操作最頻繁的機(jī)構(gòu)之一，其性能關(guān)系到駕駛員的操縱感覺和行車穩(wěn)定性，由于傳統(tǒng)拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向是全液壓轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向靈敏度基本不可調(diào)節(jié)，且不能將行駛的路感狀態(tài)傳遞給駕駛員。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將線控轉(zhuǎn)向技術(shù)運(yùn)用到拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向中，結(jié)合液壓技術(shù)，設(shè)計(jì)一種拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此系統(tǒng)將方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)構(gòu)取消掉，代之以信號(hào)傳遞駕駛員意圖并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，還可以自由設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳遞特性和力傳遞特性，另外還有轉(zhuǎn)

2、向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)。和線控轉(zhuǎn)向不同的是線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力源來(lái)自液壓系統(tǒng)，所以設(shè)計(jì)也有其自己的特點(diǎn)。
　　本文對(duì)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究主要完成了以下工作:
　　首先，對(duì)拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。針對(duì)拖拉機(jī)傳統(tǒng)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足，用電液伺服閥替代全液壓轉(zhuǎn)向器，結(jié)合線控技術(shù)重新設(shè)計(jì)了一套拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并重點(diǎn)分析了其工作原理過(guò)程，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向缸和轉(zhuǎn)向輪的關(guān)系，對(duì)主要參數(shù)和元件進(jìn)行了計(jì)算與選型。

3、
　　其次，對(duì)設(shè)計(jì)的線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和建模仿真。詳細(xì)分析了線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制規(guī)律，即系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有負(fù)載敏感功能和需要進(jìn)行閉環(huán)控制，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ);也由此對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn):通過(guò)對(duì)油路添加電磁比例溢流閥來(lái)控制實(shí)現(xiàn)供油壓力隨外負(fù)載變化，最終設(shè)計(jì)成了具有負(fù)載敏感功能的轉(zhuǎn)向系統(tǒng);然后基于AMESim和Simulink軟件對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合建模仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4、r>　　再次，對(duì)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)閉環(huán)控制算法進(jìn)行了研究。提出了線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變論域兩級(jí)模糊PID控制算法，通過(guò)對(duì)幾種控制算法的分析比較得出變論域兩級(jí)模糊PID控制算法是比較適合線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的，然后詳細(xì)設(shè)計(jì)了變論域兩級(jí)模糊PID控制器，并將模糊PID和基于函數(shù)型變論域模糊PID控制一起加入到聯(lián)合仿真模型中進(jìn)行仿真對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果是變論域兩級(jí)模糊PID控制算法控制精度更高和響應(yīng)速度更快，所以本課題最終選擇了此控制算法作為線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

5、的閉環(huán)控制算法。
　　然后，對(duì)拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳遞特性做了研究。先對(duì)拖拉機(jī)的理想轉(zhuǎn)向方式進(jìn)行了分析，由此推導(dǎo)出線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理想角傳動(dòng)比表達(dá)式，接著結(jié)合車輛二自由度模型對(duì)理想角傳動(dòng)比和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向分別進(jìn)行了仿真，結(jié)果驗(yàn)證了采用理想角傳動(dòng)比的線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)提高拖拉機(jī)的穩(wěn)定性和操縱輕便性。
　　最后，完成了線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)。先是設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)架和轉(zhuǎn)向控制器的軟硬件，然后對(duì)設(shè)計(jì)的線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)