V138数控立式车床液压系统的设计与研究

分类号密级UDC学位论文V138数控立式车床液压系统的设计与研究作者姓名：刘国伟指导教师：张志伟副教授东北大学液压与气动技术研究所申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2011年6月论文答辩日期：2011年6月学位授予日期：2011年7月答辩委员会主席：评阅人：东北大学2011年6月AThesisinMechanical&ElectronicEngineeringDesignAndResearchoftheHydraulicSystemofV138NumericalControlVerticalLathebyLiuGuoweiSupervisor:AssociateprofessorZhangZhiweiNortheasternUniversityJune2011-I-独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年□一年□一年半□两年□学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要-III-V138数控立式车床液压系统的设计与研究摘要数控立式车床主要用于加工直径大、长度短的大型、重型工件和不易在卧式车床上装夹的工件。本文结合宁波海天有限公司V138数控立式车床液压系统设计的实际课题，设计了主机所需要的液压传动系统，不但对其中的元件进行了选型，而且进行了结构设计。并重点针对传统的车床顶尖系统传动效率低与应用液压传动系统冲击大等问题，充分应用现代电液比例技术的成果，对传统的车床顶尖应用电液比例方向阀控制顶尖油缸的输出速度，并应用压力控制顶尖油缸的最终位置，不但最大程度地减小了顶尖与工件接触的冲击力，而且提高了顶尖油缸的传动效率和自动化率。针对阀控液压缸的特点，运用传递函数方法在阀口正负两个方向上分别建立了顶尖油缸液压控制系统的数学模型，该模型不仅能准确地体现系统的动态特性，而且也为获得系统的准确参数提供了理论依据。为进一步改进和完善系统，必须对系统的传递函数进行性能分析。分别利用传统的MATLAB/Simulink软件和液压仿真专用软件DSHplus以及以上二者的联合实现系统仿真，仿真后得到了反映系统动态特性的曲线，并分析了仿真结果。针对在系统仿真中发现的系统不稳定等问题，引入了PID控制器，分别研究了应用传统方法整定PID参数和基于幅值裕度和相位裕度采用继电反馈算法进行PID参数整定的方法，两种参数整定的方法都满足了使用要求，相比之下，继电反馈算法整定PID控制器的控制效果更好。关键词：数控立式车床；速度控制；Matlab/Simulink；DSHplus；PID；继电反馈东北大学硕士学位论文Abstract-V-DesignAndResearchoftheHydraulicSystemofV138NumericalControlVerticalLatheAbstractNumericalcontrolverticallatheismainlyusedformachiningthelargeandheavyworkpieceswhichhavefeaturesoflargediameterandShortlengthandtheworkpieceswhicharedifficultytojacketclipinhorizontallathes.CombinedwiththeactualprojectaboutthedesignofhydraulicsystemoftheNingboHaitianCo.,LTDV138numericalcontrolverticallathe,thispaperdesignthehydraulictransmissionsystemwhichthehostneedandmaketheselectionamongtheimportantcomponents.Andfocusingontheproblemsofthelowefficientdrivingandexistingbigimpactinapplicationofhydraulicdrivesystem,makingfulluseoftheachievementsinmodernelectrohydraulicproportionaltechnology,thispaperapplyelectro-hydraulicproportionaldirectionvalvetocontroltopoilcylinder'soutputspeed,andapplypressurecontroltopoilcylinder'sfinalposition,notonlygainingthebestreducedthetopandthecontactofimpact,butalsoimprovingthetopoilcylinder'stransmissionefficiencyandautomationrate.Accordingtothecharacteristicsofthevalvecontrolhydrauliccylinder,usingthemethodoftransferfunctioninthemouthplusorminustwodirectionarebuiltontopofthecontrolsystemofhydraulicoilcylindermathematicalmodel,thismodelnotonlycanaccuratelyreflectthedynamiccharacteristicsofthesystem,butalsocanprovidethetheoreticalbasisforgainingaccurateparametersofthesystem.Tofurtherimproveandperfectthesystemofsystem,thetransferfunctionoftheperformancemustbeanalysis.UseofthetraditionalrespectivelyMATLAB/SimulinksoftwareandhydraulicsimulationspecialsoftwareDSHplusandabovethecombinedsystemsimulation,simulationresultsshowgetthecurvereflectingthedynamicpropertyofthesystem,andanalyzesthecurvesimulationresults.Basedontheproblemofsystemisunstableinthesystemsimulationresults,introducingthePIDcontroller,thispaperdiscussthetraditionalmethodappliedsettingPIDparametersandthePIDparameterssettingmethodbasedonamplitudemarginandphasemarginrelayfeedbackalgorithm.Thetwoparameterssettingmethodscanmeettheapplicationrequirements,incontrast,relayfeedbackalgorithm,thesettingofthePIDcontrollercontroleffectisbetter.东北大学硕士学位论文Abstract-VI-Keywords:thenumericalcontrolverticallathe;Speedcontrol;Matlab/Simulink;DSHplus;PID;Relayfeedback东北大学硕士学位论文目录-VII-目录独创声明.................................................................................................................................................I摘要....................................................................................................................................................IIIAbstract...................................................................................................................................................V目录...................................................................................................................................................VII第1章绪论......................................................................................................................................11.1数控立式车床简介...........................................................................................................................11.1.1车床的发展历史...................................................................................................................11.1.2数控车床国内外发展状况.................................................................................................21.2电液比例技术的研究现状..............................................................................................................31.2.1电液比例技术的形成和发展.............................................................................................31.2.2电液比例控制系统的特点......................................................................