轴向全周期液压马达结构设计与控制研究

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1、第第43—25期卷有色冶金设计与研究2011笠10月轴向全周期液压马达结构设计与控制研究杨国有，胡翔宇，王亮(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)[摘要]轴向串联式超全周摆动液压马达具有两级摆动、轴向布置，其结构简单、紧凑等特点，有利于减小转动惯量，可以实现转轴、转角的叠加，解决传统摆动液压马达转角<360o的限制，适用于要求转角一周以上两周以下的直接驱动液压伺服动力机构本文同时还建立了液压马达的数学模型．并仿真分析了该液压马达与传统液压马达的性能差异’[关键词]液压马达；数学模型；仿真；结构设计中图分类号：TH137文献标识码：A

2、文章编号：1004—4345(2011)04—0100—05StructuralDesignandControlResearchofAxialFullCycleHydraulicMotorYANGGuo—you，HUXiang—vu，WANGLiang(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)AbstractTheaxialseriesconnectedtypeove

3、r-full-cyclerotaryhydraulicmotorisprovidedwithtwo—stagedrotaryandaxialarrangement．Itsfeatureslikesimpleandcompactstructurearefavorableforreducingrotaryinertiaandrealizethesuperpositionofrotatingshaftandrotationangletoreleasethelimitoftraditionalrotaryhydraulicmotorwhoserotationang

4、lehastobelessthan360。．Itissuitablefordirecthydraulicservoactuatingunitwhichrequirestherotationangletobemorethanonefullcyclebutlessthantwofullcycles．Meanwhile，thepaperhasalsoestablishedamathematicalmodelofhydraulicmotorandcarriedoutasimulationanalysisofperformancedifferencesbetween

5、thishydraulicmotorandtraditionalhydraulicmotor．Keywordshydraulicmotor；mathematicalmodel；simulation；structuredesign液压驱动具有功率重量比大和力矩1质量(惯量1比大的优点，适合大功率和大力(力矩)驱动，液压i结构原理伺服控制能够实现高频响、宽调速和低稳定速率的性能。因此液压驱动及其伺服控制技术广泛应用于本文研究的轴向串联式超全周摆动液压马达，航空航天、舰船车辆、工程机械等领域¨l】。如图1所示。常规的柱塞马达、叶片马达、齿轮马达等虽然可如图2、图

6、3中．叶片3与定子1固联，叶片4和实现连续回转．但由于结构复杂、转动惯量大存在转叶片5固联。叶片6与轴2固联。分别形成四个油腔速和力矩脉动等缺点，不适合伺服驱动。在旋转运动A、B、c、D．D油腔进油形成高压油腔推动叶片4和的液压伺服驱动场合中通常采用摆动液压马达，例叶片5转动，进而使油腔B进油形成高压油腔，推动如在仿真转台、负载模拟器、机器人关节、舵机等应叶片6转动，从而使轴2相对于定子1转动。用中。现有的摆动液压马达的转角范围<360~，增加设叶片4相对与定子1的旋转角度为，则放大转角的传动机构会降低伺服控制性能。0。

7、的旋转角度为0c，收稿13期：2011—08—22基金项目：国家自然科学基金项H(60874069)。作者简介：杨国有(1985—)，男，研究方向为机械电子工程。第4—5期轴向全周期液压马达结构设计与控制研究·101·则OO<<360。；初级摆动马达排量为次级摆动马如果两级摆动马达的排量相同，即：q剜。。由于达排量为q；叶片4相对与定子1的转速为，，转轴串联关系其转角必定相同．当两级摆动马达具有相2相对于叶片5的转速为，：3个通油油孑L压力分同的、由机械结构所限定的最大转角max()=max别为P、P、P，转轴2输出力矩为串联的两级摆()=OL。时，并且两

8、级摆动马达能够同时达到该最大动马达的连续流量为p；油腔、C连通所形