拖拉机线控液压转向系统的设计与研究

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中文摘要：拖拉机转向系统是拖拉机操作最频繁的机构之一，其性能关系到驾驶员的操纵感觉和行车稳定性，由于传统拖拉机转向是全液压转向，其转向灵敏度基本不可调节，且不能将行驶的路感状态传递给驾驶员。为了解决这个问题，将线控转向技术运用到拖拉机转向中，结合液压技术，设计一种拖拉机线控液压转向系统。此系统将方向盘和转向轮之间的机构取消掉，代之以信号传递驾驶员意图并驱动转向执行机构，不仅使系统结构简化，还可以自由设计转向系统的角传递特性和力传递特性，另外还有转向执行机构输出动力大等优点。和线控转向不同的是线控液压转向系统的执行机构动力源来自液压系统，所以设计也有其自己的特点。本文对线控液压转向系统的研究主要完成了以下工作: 首先，对拖拉机线控液压转向系统进行整体设计。针对拖拉机传统全液压转向系统的不足，用电液伺服阀替代全液压转向器，结合线控技术重新设计了一套拖拉机线控液压转向系统，并重点分析了其工作原理过程，推导了转向缸和转向轮的关系，对主要参数和元件进行了计算与选型。其次，对设计的线控液压转向系统的液压执行机构进行分析和建模仿真。详细分析了线控液压转向系统执行机构的控制规律，即系统应当具有负载敏感功能和需要进行闭环控制，为后续研究奠定了理论基础;也由此对转向系统进行了改进:通过对油路添加电磁比例溢流阀来控制实现供油压力随外负载变化，最终设计成了具有负载敏感功能的转向系统;然后基于AMESim和Simulink软件对转向系统进行联合建模仿真，通过仿真验证转向系统可以达到预期的设计目标。再次，对线控液压转向系统闭环控制算法进行了研究。提出了线控液压转向系统变论域两级模糊PID控制算法，通过对几种控制算法的分析比较得出变论域两级模糊PID控制算法是比较适合线控液压转向系统的，然后详细设计了变论域两级模糊PID控制器，并将模糊PID和基于函数型变论域模糊PID控制一起加入到联合仿真模型中进行仿真对比验证，结果是变论域两级模糊PID控制算法控制精度更高和响应速度更快，所以本课题最终选择了此控制算法作为线控液压转向系统的闭环控制算法。然后，对拖拉机线控液压转向系统角传递特性做了研究。先对拖拉机的理想转向方式进行了分析，由此推导出线控液压转向系统的理想角传动比表达式，接着结合车辆二自由度模型对理想角传动比和传统转向分别进行了仿真，结果验证了采用理想角传动比的线控液压转向系统会提高拖拉机的稳定性和操纵轻便性。最后，完成了线控液压转向系统的台架试验。先是设计了转向试验台架和转向控制器的软硬件，然后对设计的线控液压转向系统进行台架试验，以验证线控转向系统性能和闭环控制算法是否达到设计要求，试验结果表明，所设计的线控液压转向系统满足设计要求。

作者：

梅士坤

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关键词：

拖拉机线控液压转向变论域模糊PID控制台架试验

授予学位：

硕士

学科专业：

车辆工程

导师：

鲁植雄

学位年度：

2015

学位授予单位：

南京农业大学

语种：

中文

中图分类号：