新型旋轉液壓自伺服關節(jié)設計與優(yōu)化研究.pdf

1、液壓機器人關節(jié)是液壓機器人的基礎部件,其性能的好壞將直接影響液壓機器人整體性能的優(yōu)劣。液壓轉角自伺服技術是將液壓伺服技術和電機控制技術相結合,讓小尺寸、小力矩的電機通過液壓伺服機構控制大力矩轉角輸出,能減小液壓關節(jié)尺寸并實現(xiàn)油道內置,現(xiàn)已成功地應用于液壓機器人關節(jié)中。本文通過總結目前液壓轉角自伺服技術中存在的問題及其不足,設計出了一種新型旋轉液壓自伺服關節(jié),并對該關節(jié)進行了結構優(yōu)化及相關特性研究,為推動液壓機器人的發(fā)展及應用,作出應有的

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

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)對關節(jié)動態(tài)響應特性的影響。
　　(4)采用FLUENT軟件對優(yōu)化后的關節(jié)閥芯閥套間環(huán)形間隙內部流場進行了仿真分析,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節(jié)的閥體和缸體進行了有限元建模和靜動力學分析,得出了它們在受載時的應力和位移分布規(guī)律,并獲取了閥體和缸體的各階固有頻率及其振型,為關節(jié)的優(yōu)