基于协同进化多目标遗传算法的复式液压摆动缸结构设计 被引量：8

1

作者 李阁强 袁畅 +2 位作者 王帅 毛波 董振乐 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期1694-1704,共11页

针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协... 针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协同进化的多目标遗传算法,算法包含两类种群,一类用于进化决策解,并评价罚因子,另一类用于调整罚因子,并指导第一类种群进化,两类种群通过信息交换,来指导自身的搜索,从而使整个系统协同进化,以此求解复式液压摆动缸各几何参数的数值,直至获得满意解。最后,将该算法得到的参数数据,在三维软件中完成建模,并利用有限元软件进行应力应变分析。结果表明,相较于传统遗传算法,协同进化多目标遗传算法得到的复式液压摆动缸的质量减少了约25.5%,其得到的几何参数数据更为合理。 展开更多

关键词 复式液压摆动缸 协同进化 多目标遗传算法 结构优化

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船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究 被引量：3

2

作者 赵文奎 李阁强 毛波 《机床与液压》 北大核心 2022年第7期27-31,共5页

针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套... 针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水动力对舵角控制的影响。仿真结果表明:该复式摆动缸能有效解决流体力干扰,对舵角控制品质的提升有质的帮助。 展开更多

关键词 转叶舵机 复式液压摆动缸 力位耦合 AMESIM仿真

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表面织构化叶片式液压摆动油缸启动阻力研究

3

作者 陈萌萌 谢良喜 +2 位作者 胡腾 谢佳祺 李雨晴 《润滑与密封》 北大核心 2025年第1期44-49,共6页

为研究表面织构化叶片式液压摆动油缸启动瞬间的摩擦性能,依据端面密封接触压力数学模型,求得端面密封圈与转子、定子的接触压力;将织构作为转子表面粗糙谷,采用高斯分布函数模拟织构化转子粗糙表面,使用MATLAB软件计算织构化转子的表... 为研究表面织构化叶片式液压摆动油缸启动瞬间的摩擦性能,依据端面密封接触压力数学模型,求得端面密封圈与转子、定子的接触压力;将织构作为转子表面粗糙谷,采用高斯分布函数模拟织构化转子粗糙表面,使用MATLAB软件计算织构化转子的表面粗糙度,得到不同织构参数与表面粗糙度的关系曲线。根据Florida模型提供的摩擦因数与表面粗糙度的关系,得出织构化转子与端面密封圈的摩擦因数。依据接触压力模型以及摩擦因数模型,建立启动阻力数学模型,得出摆动油缸所需的启动压力,并通过摆动油缸启动实验,对理论分析结果进行了验证。结果表明:加入织构后,转子的表面粗糙度增大,摆动油缸启动阻力增大。启动阻力实验结果与理论计算结果基本一致,表明建立的数学模型可以预测摆动油缸启动阻力。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 启动阻力 表面织构 表面粗糙度 摩擦性能

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叶片式摆动液压油缸的叶片结构优化 被引量：4

4

作者 谢良喜 孔建益 +2 位作者 蒋国璋 李公法 赵丽 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第8期200-201,共2页

叶片式液压摆动油缸具有结构紧凑、机械效率高、转矩输出平稳、操控性好、便于隔离外部灰尘等优点,叶片的结构参数对定子乃至整个摆动油缸的体积、重量有极大的影响。综合分析了叶片结构优化的约束条件,考虑到作用在叶片上的液压力产生... 叶片式液压摆动油缸具有结构紧凑、机械效率高、转矩输出平稳、操控性好、便于隔离外部灰尘等优点,叶片的结构参数对定子乃至整个摆动油缸的体积、重量有极大的影响。综合分析了叶片结构优化的约束条件,考虑到作用在叶片上的液压力产生的转矩应大于所需转矩,将摆动油缸的定子视为单层内压圆筒形压力容器,在满足转子和定子强度条件的前提下,以定子和摆动油缸质量最轻为优化目标,建立了矩形叶片的结构优化模型,结合实例进行了叶片结构优化。本优化模型有助于进行叶片式摆动液压油缸的结构设计与优化。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 优化设计 叶片

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叶片式摆动液压油缸盖板静态密封设计 被引量：2

5

作者 谢良喜 田志翔 +2 位作者 钱文强 陈少华 李露 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期78-80,共3页

为降低制造与维护成本,选用标准规格的O型圈作为叶片式液压摆动油缸盖板静态密封,并对密封圈沟槽结构与尺寸进行优化,以保证静态密封能防止外部和内部泄漏。通过解析计算,初步确定密封沟槽尺寸;建立盖板静态密封的有限元模型,进行三重... 为降低制造与维护成本,选用标准规格的O型圈作为叶片式液压摆动油缸盖板静态密封,并对密封圈沟槽结构与尺寸进行优化,以保证静态密封能防止外部和内部泄漏。通过解析计算,初步确定密封沟槽尺寸;建立盖板静态密封的有限元模型,进行三重非线性有限元分析,模拟盖板安装到定子上的过程中O型圈的变形及应力分布。盖板静态密封的有限元优化设计基本达到预期目标。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 静态密封 橡胶密封

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基于遗传算法的液压自伺服摆动缸结构优化与动态特性分析 被引量：3

6

作者 吴若麟 蒋林 +2 位作者 邹竞刚 肖俊 刘晓磊 《机床与液压》 北大核心 2015年第19期9-15,共7页

根据液压系统固有频率公式对液压自伺服摆动缸进行动态特性分析,通过分析影响其动态特性的四个参数得出,在一定条件下,欲提高液压自伺服摆动缸的动态特性,必须对其进行结构优化以便获得尽可能大的工作腔每弧度排量。在此基础上,提出了... 根据液压系统固有频率公式对液压自伺服摆动缸进行动态特性分析,通过分析影响其动态特性的四个参数得出,在一定条件下,欲提高液压自伺服摆动缸的动态特性,必须对其进行结构优化以便获得尽可能大的工作腔每弧度排量。在此基础上,提出了一种利用遗传算法对液压自伺服摆动缸结构进行优化的方法。为提高液压自伺服摆动缸的动态特性,建立了其三大状态方程及Simulink模型,分析了液压自伺服摆动缸系统固有频率式中4个参数对其动态特性的影响,并利用遗传算法获得了其结构参数最优解,将最优解与初始值分别代入Simulink模型进行仿真,仿真结果表明:利用液压自伺服摆动缸系统固有频率公式来研究其动态响应特性是正确可行的,该系统固有频率公式也可以应用于其他液压系统动态响应特性分析;利用遗传算法对液压自伺服摆动缸进行结构参数优化,与优化之前相比,优化之后系统整体的动态响应速度有了明显的提升。 展开更多

关键词 液压自伺服摆动缸 固有频率 动态特性 遗传算法 结构优化

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液压机械臂的摆缸关节结构参数优化 被引量：6

7

作者 罗刚 谢良喜 +2 位作者 加闯 罗中正 李昭 《机床与液压》 北大核心 2019年第13期64-69,共6页

以叶片式液压摆动油缸(以下简称摆缸)作为液压机械臂的驱动关节具有诸多优势。以提高机械臂的负重比为目标,对摆缸关节进行了轻量化设计。建立了优化设计数学模型,进行了优化算法及惩罚函数法分析。结合实例对摆缸的各个参数进行了优化... 以叶片式液压摆动油缸(以下简称摆缸)作为液压机械臂的驱动关节具有诸多优势。以提高机械臂的负重比为目标,对摆缸关节进行了轻量化设计。建立了优化设计数学模型,进行了优化算法及惩罚函数法分析。结合实例对摆缸的各个参数进行了优化,得到了所需转矩为63kN·m,叶片数为2,系统总效率为0.9时的摆缸参数优化结果。对结果进行了分析,得到了所需转矩与摆缸质量的关系曲线,摆缸质量与所需转矩、叶片长度的关系曲面,以及所需转矩与多个优化目标的关系曲线。建立了摆缸三维模型,采用有限元法对优化结果进行了验证,并证实了优化结果的合理性和正确性。 展开更多

关键词 液压机械臂 负重比 叶片式液压摆动油缸 优化设计

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基于摆缸关节的液压机械臂运动学及工作空间分析 被引量：12

8

作者 罗中正 谢良喜 +2 位作者 罗刚 加闯 李昭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第2期19-22,共4页

针对传统机械臂输出转矩较小的问题,设计了基于叶片式液压摆动油缸(摆缸)作为关节的6自由度液压机械臂,该液压机械臂具有诸多优势,其最大的优点是具有很高的负重比。运用改进的D-H法建立了该液压机械臂的运动学模型,得出其正运动学方程... 针对传统机械臂输出转矩较小的问题,设计了基于叶片式液压摆动油缸(摆缸)作为关节的6自由度液压机械臂,该液压机械臂具有诸多优势,其最大的优点是具有很高的负重比。运用改进的D-H法建立了该液压机械臂的运动学模型,得出其正运动学方程。在MATLAB中进行了液压机械臂的轨迹规划仿真,得到了各关节转角的特性曲线,验证了液压机械臂结构设计的合理性。利用蒙特卡洛法分析计算了其工作空间,借助MATLAB绘制了其末端执行器的工作空间云图,为今后液压机械臂的深入研究提供了重要依据。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 液压机械臂 运动学 蒙特卡洛法

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静密封条件下摆动油缸端面密封的建模与仿真 被引量：7

9

作者 雷钰琛 谢良喜 +1 位作者 韩青 吴阳 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期60-64,132,共6页

叶片式液压摆动油缸正常运行的关键之一在于端面密封的密封可靠性。对叶片式液压摆动油缸端面密封在静密封条件下进行数学建模,通过对该模型求解得出端面密封与转子、定子之间的接触压力,同时运用有限元软件对端面密封与转子、定子的接... 叶片式液压摆动油缸正常运行的关键之一在于端面密封的密封可靠性。对叶片式液压摆动油缸端面密封在静密封条件下进行数学建模,通过对该模型求解得出端面密封与转子、定子之间的接触压力,同时运用有限元软件对端面密封与转子、定子的接触压力进行仿真求解。在预压缩量0~0.5 mm,油压0~20 MPa范围内,接触压力的解析解和有限元分析结果相近,同时样机实验结果也验证了在单侧预压缩量为0和0.1 mm,油压在0~20 MPa范围时模型的正确性,这表明所建立的端面密封模型可用于判断端面密封在静密封条件下的密封可靠性。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 端面密封 接触压力 密封可靠性

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机器人液压旋转关节低速运动机理及实验

10

作者 李龙 谢中取 李娟娟 《液压与气动》 北大核心 2024年第5期93-102,共10页

针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进... 针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进行仿真分析;最后,通过实验对死区和爬行现象进行验证和分析,并观察PID控制对爬行现象的改善作用。仿真和实验结果表明:在密封元件的摩擦下,液压摆动缸存在较大死区,且低速运行时,液压摆动缸出现明显爬行现象,在PID控制器下可良好的改善跟踪响应。 展开更多

关键词 液压摆动缸 密封 死区 低速爬行

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摆动油缸端面密封圈不同轴向预压缩量下接触压力分析 被引量：3

11

作者 黄海祺 谢良喜 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期57-62,共6页

对叶片式液压摆动油缸端面密封圈在不同轴向预压缩量下的接触压力展开研究,分析其受力情况及对摆动油缸启动压力的影响。利用弹性力学相关公式对端面密封圈进行受力分析,计算出不同轴向预压缩量产生的接触压力;利用Abaqus有限元仿真分... 对叶片式液压摆动油缸端面密封圈在不同轴向预压缩量下的接触压力展开研究,分析其受力情况及对摆动油缸启动压力的影响。利用弹性力学相关公式对端面密封圈进行受力分析,计算出不同轴向预压缩量产生的接触压力;利用Abaqus有限元仿真分析软件对聚氨酯材料制成的端面密封圈进行仿真分析,模拟在不同轴向预压量下的应变应力情况,找出最大应变和最大应力位置;对不同轴向预压缩量下的摆动油缸启动压力进行计算;结合实际可加工的尺寸进行实验,验证理论分析的准确性。结果表明:端面密封圈的最大应变与应力均分布在外圆环与内圆环密封接触处;当端面密封圈轴向预压缩量增大,其对应摆动油缸的启动压力也增大,且两者的关系为非线性相关。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 端面密封圈 轴向预压缩量 启动压力

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基于液压摆缸的反铲挖掘机的设计与运动学分析 被引量：3

12

作者 吴攀峰 谢良喜 +1 位作者 孙欢 谢天 《机床与液压》 北大核心 2020年第2期63-66,共4页

以提高反铲挖掘机的最大挖掘高度为优化目标,提出以叶片式液压摆动油缸取代斗杆直线油缸驱动挖掘机的新方案。首先参考某种挖掘机的相关参数,采用SolidWorks建立了传统挖掘机和新型挖掘机的三维模型,通过ADAMS进行运动学仿真,获得挖掘... 以提高反铲挖掘机的最大挖掘高度为优化目标,提出以叶片式液压摆动油缸取代斗杆直线油缸驱动挖掘机的新方案。首先参考某种挖掘机的相关参数,采用SolidWorks建立了传统挖掘机和新型挖掘机的三维模型,通过ADAMS进行运动学仿真,获得挖掘机运动轨迹包络图、铲斗斗齿位移曲线,确定了最大挖掘高度、最大挖掘半径。通过对比,表明了新方案可极大提高最大挖掘高度,验证了这种方案的可行性,为相关研究者提供一种新思路。 展开更多

关键词 反铲挖掘机 最大挖掘高度 叶片式液压摆动油缸 运动学仿真

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液压驱动机械臂的设计与关节驱动分析 被引量：8

13

作者 高进芃 熊禾根 +2 位作者 陶永 刘辉 谢光 《高技术通讯》 北大核心 2017年第2期177-183,共7页

设计了一种新型六自由度串联机械臂,并提出了基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法。机械臂驱动关节由两个输出轴相互垂直的液压摆动缸提供动能,驱动形式采用闭环液压驱动,闭环控制系统由上位机、信号控制卡、电位传感器等组成。建... 设计了一种新型六自由度串联机械臂,并提出了基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法。机械臂驱动关节由两个输出轴相互垂直的液压摆动缸提供动能,驱动形式采用闭环液压驱动,闭环控制系统由上位机、信号控制卡、电位传感器等组成。建立了该机械臂的三维模型,应用D-H方法对其进行了运动学建模和正向运动学分析,最后对基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法进行了实验分析,得出了机械臂关节运行速度与脉宽调制(PWM)调速占空比的关系,根据实验结果得出了相应的运动曲线关系,为串联机械臂位置控制、运动路径控制研究提供了基础。 展开更多

关键词 串联机械臂 液压摆动缸 关节驱动控制 D-H运动学方程 脉宽调制(PWM)占空比 调速

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不同粗糙度下织构处理前后端面密封表面的接触压力与摩擦性能分析 被引量：1

14

作者 谢佳祺 谢良喜 +2 位作者 胡腾 陈萌萌 柳毅 《液压与气动》 北大核心 2024年第6期7-14,共8页

端面密封表面摩擦性能对叶片式液压摆动油缸的稳定运行有重大影响。对端面密封在不同粗糙度下、织构处理前后的接触压力与摩擦性能展开研究,综合分析粗糙度、织构化处理与端面密封摩擦性能的关系。将MATLAB与COMSOL相结合,建立端面密封... 端面密封表面摩擦性能对叶片式液压摆动油缸的稳定运行有重大影响。对端面密封在不同粗糙度下、织构处理前后的接触压力与摩擦性能展开研究,综合分析粗糙度、织构化处理与端面密封摩擦性能的关系。将MATLAB与COMSOL相结合,建立端面密封有限元模型,仿真分析不同粗糙度、是否织构化处理等不同条件下的接触压力分布;结合对应摩擦实验获得端面密封摩擦力分布,并考虑叶片密封润滑模型,建立摆动油缸总摩擦力计算模型;最后通过摆动油缸实验,验证理论分析的准确性。结果表明:一定预压缩量下,接触压力随粗糙度的增大而增大;油润滑状态下,织构化表面摩擦性能优于未处理表面;所建立的总摩擦力计算模型可用于分析摆动油缸在不同粗糙度等条件下的摩擦性能。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 端面密封 表面粗糙度 表面织构 摩擦性能

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预压缩量对叶片密封可靠性的影响 被引量：6

15

作者 谢良喜 孔建益 +2 位作者 蒋国璋 李公法 赵丽 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期78-81,共4页

建立矩形截面叶片密封的接触压力数值模型,研究预压缩量对密封面接触压力的影响。分析结果表明,叶片密封的密封面接触压力随预压缩量的增加而增大,但不同方向的预压缩量对接触压力的增大效果并不相同。在本研究条件下,y向预压缩量导致... 建立矩形截面叶片密封的接触压力数值模型,研究预压缩量对密封面接触压力的影响。分析结果表明,叶片密封的密封面接触压力随预压缩量的增加而增大,但不同方向的预压缩量对接触压力的增大效果并不相同。在本研究条件下,y向预压缩量导致的最大接触压力增长梯度明显大于z向预压缩量导致的最大接触压力增长梯度,要提密封面的接触压力,增大y向预压缩量效果更为明显。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 预压缩量 叶片密封 橡胶密封 接触压力

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叶片密封圆角对密封面接触压力的影响 被引量：3

16

作者 谢良喜 孔建益 +2 位作者 蒋国璋 李公法 赵丽 《机床与液压》 北大核心 2012年第21期51-54,共4页

建立矩形截面叶片密封的数值模型,研究叶片密封圆角r和叶片圆角R对密封面接触压力的影响。研究结果表明:圆角r和R都会导致密封面接触压力明显降低,增大了密封失效的风险。当叶片密封圆角r较大时,应适度加大预压缩量以增大密封面接触压... 建立矩形截面叶片密封的数值模型,研究叶片密封圆角r和叶片圆角R对密封面接触压力的影响。研究结果表明:圆角r和R都会导致密封面接触压力明显降低,增大了密封失效的风险。当叶片密封圆角r较大时,应适度加大预压缩量以增大密封面接触压力。叶片圆角R不应超过临界值,针对具体实例给出了该临界值的计算结果。 展开更多

关键词 叶片式液压摆动油缸 叶片密封 橡胶密封 接触压力

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