工程車輛液壓動力學(xué)與控制原理

液壓沖床是應(yīng)用帕斯卡原理：封閉系統(tǒng)的壓力是定值。液壓沖床中有一部分是活塞，有類似泵的作用。其截面積較小，產(chǎn)生較小的力，另一部分是面積較大的活塞，兩者壓力相同，面積較大的活塞其施力也較大。若泵和沖壓的液壓缸分開的話，只需要小直徑的管連接泵和液壓缸，較容易抵抗液體壓力。

在活塞移動時，在液壓缸中液體（例如液壓液）也會隨著移動。假設(shè)液體不可壓縮。小活塞位移影響的油體積等于大活塞位移影響的油體積。因此兩者的位移距離會不同，和活塞面積成反比。因此，為了讓大活塞移動，小活塞需要走較長的距離。大活塞出力較大，但位移較短，小活塞受力較小，但位移較長，因此符合能量守恒定律。若大活塞的面積增加，其活動距離會更短。

液壓沖床的概念也可以用在液壓成形制程中。

第1章 緒論

1.1 工程車輛制動系統(tǒng)概述

1.1.1 工程車輛制動系統(tǒng)的組成

1.1.2 制動器的類型

1.1.3 氣頂液與全動力液壓制動

1.1.4 工程車輛新型電液制動系統(tǒng)

1.2 全動力液壓制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與方法

1.2.1 主要元件的研究

1.2.2 系統(tǒng)動態(tài)特性的研究

1.2.3 仿真與試驗研究

1.2.4 穩(wěn)健設(shè)計

1.3 制動器研究現(xiàn)狀與方法

1.3.1 鼓式制動器研究

1.3.2 盤式制動器研究

1.3.3 濕式多盤制動器研究

1.4 本書研究內(nèi)容

第2章 虛擬樣機技術(shù)的理論基礎(chǔ)

2.1 剛體動力學(xué)方程

2.2 柔性體動力學(xué)方程

第3章 全動力液壓制動系統(tǒng)設(shè)計理論

3.1 全動力液壓制動系統(tǒng)常規(guī)設(shè)計方法

3.1.1 系統(tǒng)參數(shù)確定

3.1.2 主要元件選擇

3.2 制動管路傳輸特性及其對制動響應(yīng)特性的影響

3.2.1 制動管路特性分析

3.2.2 管路傳輸滯后影響因素

3.3 蓄能器在制動及充液過程中的動態(tài)數(shù)學(xué)模型

3.3.1 充液過程

3.3.2 制動過程

3.4 制動輪缸在制動過程中的動態(tài)數(shù)學(xué)模型

3.4.1 空行程階段

3.4.2 增壓階段

3.5 本章小結(jié)

第4章 蓄能器充液閥的靜動態(tài)充液特性

4.1 充液閥原理及受力分析

4.1.1 結(jié)構(gòu)原理

4.1.2 靜態(tài)受力分析

4.2 充液系統(tǒng)靜態(tài)特性分析

4.2.1 恒壓充液特性

4.2.2 恒流充液特性

4.3 充液閥充液動態(tài)特性及影響因素

4.3.1 動態(tài)數(shù)學(xué)模型

4.3.2 動態(tài)特性分析

4.3.3 系統(tǒng)參數(shù)變化影響

4.3.4 充液閥結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的影響

4.4 全動力液壓制動系統(tǒng)與整機的匹配

4.5 本章小結(jié)

第5章 雙回路制動系統(tǒng)及制動閥的動態(tài)特性

5.1 制動閥原理與設(shè)計

5.1.1 制動閥原理

5.1.2 制動閥設(shè)計

5.2 雙回路制動閥的穩(wěn)態(tài)工作特性

5.2.1 受力分析

5.2.2 靜態(tài)特性分析

5.3 雙回路制動系統(tǒng)及制動閥的動態(tài)特性仿真分析

5.3.1 空行程動態(tài)特性

5.3.2 系統(tǒng)動態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

5.3.3 仿真模型與結(jié)果

5.4 雙回路系統(tǒng)響應(yīng)特性主要影響因素及參數(shù)選擇

5.4.1 系統(tǒng)參數(shù)變化

5.4.2 元件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化

5.4.3 閥芯內(nèi)力分析

5.4.4 制動方式的影響

5.5 本章小結(jié)

第6章 雙液動力轉(zhuǎn)換器及其動態(tài)特性

6.1 雙液動力轉(zhuǎn)換器原理與設(shè)計理論

6.1.1 轉(zhuǎn)換器原理

6.1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計

6.2 雙液動力轉(zhuǎn)換器的建模與動態(tài)特性仿真

6.2.1 轉(zhuǎn)換器數(shù)學(xué)模型

6.2.2 空行程過程中的轉(zhuǎn)換器特性

6.3 雙液動力轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇

6.4 雙液動力轉(zhuǎn)換器對雙回路全動力液壓制動系統(tǒng)動態(tài)特性的影響

6.4.1 系統(tǒng)完整模型

6.4.2 系統(tǒng)特性分析

6.5 本章小結(jié)

第7章 全動力液壓制動系統(tǒng)試驗

7.1 系統(tǒng)臺架試驗設(shè)計

7.1.1 試驗標準

7.1.2 試驗系統(tǒng)

7.2 系統(tǒng)與元件的仿真模型驗證試驗

7.2.1 系統(tǒng)模型驗證

7.2.2 轉(zhuǎn)換器模型驗證

7.2.3 充液閥與蓄能器模型

7.3 多工況下系統(tǒng)動態(tài)特性試驗

7.4 雙回路制動閥及雙液動力轉(zhuǎn)換器性能試驗結(jié)果

7.5 系統(tǒng)響應(yīng)試驗結(jié)果分析

7.5.1 制動方式變化

7.5.2 單回路工況

7.5.3 蓄能器工況

7.5.4 耦合工況

7.5.5 雙液動力轉(zhuǎn)換器

7.6 本章小結(jié)

第8章 全動力制動系統(tǒng)關(guān)鍵件的穩(wěn)健設(shè)計

8.1 穩(wěn)健設(shè)計策略

8.2 穩(wěn)健設(shè)計的數(shù)學(xué)模型

8.2.1 質(zhì)量模型

8.2.2 數(shù)學(xué)模型

8.3 基于充液時間的充液閥穩(wěn)健設(shè)計

8.3.1 設(shè)計變量與噪聲因素

8.3.2 參數(shù)設(shè)計

8.3.3 最佳組合及驗證

8.4 基于制動響應(yīng)特性的制動閥穩(wěn)健設(shè)計

8.4.1 設(shè)計變量與噪聲因素

8.4.2 參數(shù)設(shè)計

8.4.3 最佳組合及驗證

8.5 本章小結(jié)

第9章 鼓式制動器制動效能因數(shù)的虛擬樣機模型

9.1 鼓式制動器制動效能因數(shù)的線性靜力學(xué)數(shù)學(xué)模型

9.2 鼓式制動器制動效能因數(shù)的非線性動力學(xué)數(shù)學(xué)模型

9.2.1 非線性接觸力數(shù)學(xué)模型

9.2.2 鼓式制動器制動效能因數(shù)的非線性動力學(xué)數(shù)學(xué)模型

9.3 鼓式制動器制動效能因數(shù)的虛擬樣機模型

9.3.1 虛擬樣機模型建立的一般過程

9.3.2 鼓式制動器虛擬樣機模型的建立過程

9.4 本章小結(jié)

第10章 鉗盤式制動器非線性振動的虛擬樣機模型

10.1 摩擦因數(shù)變化引起非線性振動的虛擬樣機分析

10.1.1 黏滑摩擦模型

10.1.2 負阻尼摩擦模型

10.2 模態(tài)耦合引起的盤式制動器振動理論分析

10.3 剛性摩擦片，彈性制動盤非線性振動模型的虛擬樣機分析

10.3.1 剛性摩擦片，彈性制動盤非線性振動的數(shù)學(xué)模型

10.3.2 剛性摩擦片，彈性制動盤非線性振動的虛擬樣機模型

10.4 盤式制動器非線性連續(xù)系統(tǒng)振動的虛擬樣機模型

10.4.1 盤式制動器非線性連續(xù)系統(tǒng)振動的數(shù)學(xué)模型

10.4.2 盤式制動器非線性連續(xù)系統(tǒng)振動的虛擬樣機模型

10.5 本章小結(jié)

第11章 制動器的虛擬樣機應(yīng)用實例

11.1 鼓式制動器制動效能因數(shù)虛擬樣機模型分析

11.2 鉗盤式制動器虛擬樣機模型振動分析

11.3 制動性能分析和評價

11.3.1 鼓式制動器的制動性能

11.3.2 盤式制動器的制動性能

11.3.3 制動器的評價分析

11.4 本章小結(jié)

參考文獻2100433B

靜液壓制工藝的物理本質(zhì)就足利用巴斯葛原理，流體基本上是不可壓縮的，給流體施加壓力，壓強通過流體連續(xù)的傳遞，在液體中各處的壓強相等。不過要注意，在高壓狀態(tài)下液體也會發(fā)生收縮，一般認為在壓力超過50MPa時，體積會發(fā)生明顯收縮，可高達

上圖是等靜壓機的原理圖（以濕式為例）。用大型高強度鋼鍛件做的高壓缸是等靜壓機的主體零件，或者用鋼件做缸體內(nèi)襯，外面用鋼帶，鋼絲纏繞，提高壓缸的抗壓強度，保證壓缸工作時的安全性。高壓缸內(nèi)裝液體油，或者含有5%油的乳化液，也可裝純凈水，用這些液體做傳遞壓力的介質(zhì)。操作時用高壓泵向壓缸內(nèi)加添少許液體，可把缸內(nèi)的液體壓力提高到約200MPa，需要壓制的粉末裝在一個柔性的塑膠套（袋）內(nèi)，排盡膠套內(nèi)的空氣，并把膠袋密封，防止壓制過程中油進入套內(nèi)。膠套置于高壓缸內(nèi)的液體介質(zhì)里面，在高壓液體的作用下，膠套內(nèi)的粉末被壓成壓坯。通常在柔性塑膠套的外面套一個等尺寸同形狀的鋼外套，以便保證壓坯的形狀和尺寸的準確性。柔性套用天然橡膠或人造塑料制造，通常人造塑膠的成分（質(zhì)量分數(shù)）是：聚氯乙烯樹脂100份，苯二甲酸二辛酯100份（或者苯二甲酸二丁酯），三元基硫酸鉛2～3份，再加硬脂酸0.3份，攪拌混合均勻，抽真空排氣后，用混合調(diào)好的膠體制造軟套的過程為：只把符合設(shè)計尺寸要求的芯棒放在混合好的液態(tài)膠內(nèi)，使芯棒表面沾帶有一定厚度的膠體，再把帶有膠體的芯棒放在適當?shù)母邷睾嫦鋬?nèi)烘烤一定時間，套子定形后水冷脫模，并仔細檢查保證膠套沒有滲漏，否則，在等靜壓機的高壓缸內(nèi)加壓時，液體滲入套內(nèi)粉末變成稀的金屬泥料而不能成形。

裝有粉末的柔性套放人高壓缸的液體內(nèi)，軟模套和粉末同時受壓變形。與鋼模壓制不同，等靜壓時軟模套和被壓粉末同時變形，消除了壓模和粉末之間的摩擦壓力損失，粉末之間相對運動距離很小，特別是縱向比橫向要小得多。高壓缸內(nèi)的液體各處的水靜壓力認為都是相等的。這樣一來，等靜壓壓制的粉末壓坯各處的密度近似是相等的。

但是，經(jīng)過仔細的分析研究后發(fā)現(xiàn)，等靜壓壓出的毛坯各點的密度還是有一點差別，特別對大直徑坯料，但總體差別不大。對于直徑80mm的鉬生坯的密度進行了解剖分析，壓制壓力接近200MPa，用車床把鉬壓坯的外徑每次車掉10mm，分六次把壓坯的直徑車小到20mm。實際上每次車掉一個同心圓套，計算出圓套的體積和重量，就可算出每個同心圓套筒的密度，可以得出壓坯直徑方向的密度分布。壓坯的平均密度和相對密度自外向里逐漸變小，車下的套環(huán)的密度自大直徑到小直徑密度是逐漸下降，即整個壓坯的密度由里向外逐漸向上升。最外面一層環(huán)的密度比心部的密度高約5%。而等靜壓壓制的平板坯的內(nèi)外密度差比圓柱體的小約50%。板坯的內(nèi)外密度差比圓柱體的小，板坯的密度均勻。

這種密度差的根源在于粉末之間存在有內(nèi)摩擦，引起由外向內(nèi)的壓力損失。粉末壓坯的壓制密度與壓力有直接關(guān)系，這種關(guān)系可能符合巴爾申關(guān)系或者雙對數(shù)方程的關(guān)系。等靜壓壓制的壓坯密度與壓制壓力之間關(guān)系的研究表明，粉末粒度和壓坯形狀（長徑比）之問有關(guān)系，壓坯的徑向收縮和軸向收縮是不一樣的，存在有收縮的各向異性。細粉的收縮率比粗粉的高，粗粉收縮的各向異性比細粉的嚴重一點（粉末的粒度5.0μm、3.5μm和2.3μm）。