冲压机床液压控制系统设计
本科毕业设计说明书（论文） 第I页 共Ⅱ页
目 录
1 绪论.................................................................1
1．1 研究背景及意义....................................................1
1．2 国内外研究现状和发展趋势..........................................1
1.2.1 液压控制技术的发展情况...........................................1
1.2.2 液压系统仿真技术的发展...........................................2
1．3 论文主要研究内容..................................................3
1．4 论文的组织结构....................................................3
2 冲压机床液压控制系统总体设计.........................................5
2．1 液压机的工作原理及特点............................................5
2.1.1 液压机的工作原理.................................................5
2.1.2 液压机的主要结构形式.............................................6
2.1.3 液压机基本参数...................................................6
2.1.4 液压机的特点.....................................................7
2．2 液压控制系统的功能和组成..........................................7
2．3 3150KN 四柱式通用液压机系统设计及其分析............................8
2.3.1 液压机的液压系统功能需求分析.....................................8
2.3.2 液压机的系统图及系统工作原理分析.................................9
2.3.3 系统控制基本回路................................................12
3 3150KN 四柱式液压机液压系统详细设计..................................16
3．1 液压缸的尺寸.....................................................16
3.1.1 工作缸的尺寸....................................................16
3.1.2 顶出缸的尺寸....................................................17
3．2 计算液压系统工作的流量...........................................17
3．3 选择液压泵的规格.................................................18
3．4 确定控制阀的尺寸.................................................19
4 基于 AMESim 的液压控制系统建模与仿真分析.............................21
4．1 建模仿真软件 AMESim 简介..........................................21
4．2 基于 AMESim 液压系统的仿真设计步骤................................21
4．3 基于 AMESim 的 3150KN 液压机液压控制系统的建模与仿真................24
4.3.1 系统建模........................................................24
4.3.2 仿真结果分析....................................................26
4.3.3 液压控制系统的改进..............................................28
结束语.................................................................32
致谢...................................................................34
参考文献...............................................................35
本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 36 页
1 绪论
1．1 研究背景及意义
随着现代工业的发展，对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高
的要求，而运用计算机仿真技术对液压系统进行分析具有重要的意义。计算机仿真技
术不仅可以预测系统性能，减少设计时间，还可以对所涉及的系统进行整体分析和
评估，从而达到优化系统，缩短设计周期和提高系统稳定性的目的[1]。
液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液
压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同
方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。
液压控制系统可以在运行过程中实现大范围的无级调速，在同等输出功率下，
液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。采用液压传动可实现无
间隙传动，运动平稳，便于实现自动工作循环和自动过载保护。由于一般采用油作
为传动介质，因此液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。液压元件都是标
准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。
本课题针对 3150KN 四柱式液压机，首先设计液压机的液压控制系统，进而基于
AMESim 软件进行了冲压机床液压控制系统数字建模，并完成动态仿真实验，帮助企
业降低成本实现冲压机床液压系统优化的目的[2]。
1．2 国内外研究现状和发展趋势
1.2.1 液压控制技术的发展情况
当前，液压技术在实现高压，高速，大功率，高效率，低噪声，经久耐用，高
度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字
控制等技术上也有许多新成就。下面的表格简洁的介绍了国内外液压技术发展动向
[3]。
表1.1 国内外液压技术发展的动向
国内 国外
发展内容
小型化、集成化、多样化 机电一体化集成元件和系统
高压、高速、高精度、高可靠性智能化自动控制元件和系统
高效、节能、环保 高精度数字控制元件和系统
机电一体化 水介质液压元件和系统
1.2.2 液压系统仿真技术的发展
本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 36 页
从 20 世纪 70 年代初开始，国外开始进行液压系统和元件的计算机数字仿真研
究，我国也从 20 世纪 70 年代末80 年代初开始进行液压系统与元件的仿真研究。经
过几十年的研究开发，液压仿真软件包的性能实现了从原先的精度低，速度慢发展
到精度高，速度快；从只能处理单输入、单输出的线性系统发展到能处理多输入、多
输出的非线性系统；从复杂的编程和输入发展到交互友好的图形用户界面等都有极
大的提升。特别是近几年，国外尤其在欧洲液压仿真技术得到了飞速发展，各款老牌
的液压仿真软件纷纷推出了面目一新的版本。如英国的 Bathfp ，瑞典的Hopsan ，
德国的 DSH + 等。另外一些擅长液压仿真的综合系统仿真软件在商业上也获得了很大
的成功，具代表性的有法国的 AMESIM，波音公司的 Eay5。
作为一种多学科领域复杂系统建模仿真解决方案，AMESim（Advanced Modeling
Environment for Simulation of engineering systems）提供了一个系统工程设计
的完整平台，使用户得以建立复杂的多学科领域系统的模型，并在此基础上进行仿
真计算和深入的分析。用户可以在 AMESim 平台上研究任何元件或系统的稳态和动态
性能，如在燃油喷射、制动系统、动力传动、机电系统和冷却系统中的应用。工程设计
师完全可以应用集成的一整套AMESim 应用库来设计一个系统，所有这些来自不同物
理领域的模型都是经过严格测试和实验验证的，AMESim 可让工程师迅速达到建模仿
真的最终目标，使用户从繁琐和高度专业的数学建模中解放出来，从而专注于物理
系统本身的设计[4]。
AMESim 正处于不断的快速发展中，AMESim 软件目前在中国销售的主要产品模块
有：4个操作平台、1 个三维动画前后处理工具、28 个应用模型库（共有 3,500 个模
型）、5 个接口工具、1 个优化设计工具包以及 10 个实时仿真代码生成功能。现有的应
用模型库有：机械库、信号控制库、液压库（包括管道模型）、液压元件设计库、液阻
库、注油库 （如润滑系统）、气动库 （包括管道模型）、气动元件设计库、热库、热
液压库、热液压元件设计库、热气动库、冷却系统库、二相流库、空气调节库、电磁库、
电机及驱动库、IFP 整车性能库/驾驶库、IFP 发动机库、IFP 排放库、IFP C3D 三维燃烧
计算功能、平面机构库、动力传动库、车辆动力学库、换热器布置工具库、混合气体库、
湿空气库。作为在设计过程中的一个主要工具，AMESim 还具有与其它软件包丰富的接
口，例如 Simulink、Adams、LabVIEW、Simpac、Flux2D、RTLab、dSPACE、iSIGHT 等等[5]。
当前液压系统仿真技术中存在的主要问题有：
（1）系统建模不易；
摘要：
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