新型旋轉(zhuǎn)液壓自伺服關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究.pdf

1、液壓機(jī)器人關(guān)節(jié)是液壓機(jī)器人的基礎(chǔ)部件,其性能的好壞將直接影響液壓機(jī)器人整體性能的優(yōu)劣。液壓轉(zhuǎn)角自伺服技術(shù)是將液壓伺服技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合,讓小尺寸、小力矩的電機(jī)通過液壓伺服機(jī)構(gòu)控制大力矩轉(zhuǎn)角輸出,能減小液壓關(guān)節(jié)尺寸并實(shí)現(xiàn)油道內(nèi)置,現(xiàn)已成功地應(yīng)用于液壓機(jī)器人關(guān)節(jié)中。本文通過總結(jié)目前液壓轉(zhuǎn)角自伺服技術(shù)中存在的問題及其不足,設(shè)計(jì)出了一種新型旋轉(zhuǎn)液壓自伺服關(guān)節(jié),并對該關(guān)節(jié)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化及相關(guān)特性研究,為推動液壓機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用,作出應(yīng)有的

2、貢獻(xiàn)。本文所做的主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)設(shè)計(jì)出了一種新型旋轉(zhuǎn)液壓自伺服關(guān)節(jié),并給出了該關(guān)節(jié)的主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)。
　　(2)建立了關(guān)節(jié)動力學(xué)模型及系統(tǒng)仿真模型,并采用遺傳算法對該關(guān)節(jié)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,獲得了關(guān)節(jié)工作腔的優(yōu)化尺寸;然后對優(yōu)化后的關(guān)節(jié)進(jìn)行了動態(tài)仿真及特性分析,得出了優(yōu)化后的關(guān)節(jié)具有更好的跟隨性能和更大的輸出力矩。
　　(3)利用動網(wǎng)格和UDF技術(shù)對優(yōu)化后的關(guān)節(jié)內(nèi)部流場進(jìn)行了動態(tài)數(shù)值模擬,分析了其內(nèi)

3、部流場中壓力、流速及葉片受力的瞬時變化規(guī)律,并研究了一些重要參數(shù)對關(guān)節(jié)動態(tài)響應(yīng)特性的影響。
　　(4)采用FLUENT軟件對優(yōu)化后的關(guān)節(jié)閥芯閥套間環(huán)形間隙內(nèi)部流場進(jìn)行了仿真分析,得到了間隙油膜厚度與泄漏量和粘性摩擦力矩之間的關(guān)系,最終獲得了油膜厚度的最優(yōu)值。
　　(5)利用有限元方法對該關(guān)節(jié)的閥體和缸體進(jìn)行了有限元建模和靜動力學(xué)分析,得出了它們在受載時的應(yīng)力和位移分布規(guī)律,并獲取了閥體和缸體的各階固有頻率及其振型,為關(guān)節(jié)的優(yōu)