直动式溢流阀建模及Matlab仿真攀枝花学院本科课程设计任务书攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目直动式溢流阀MATLABEL仿真1、课程设计的目的学生在完成各综合课程学习的基础上，运用所学的液压知识、MATLABEL仿真知识，各种阀的功能与用途的知识，独立完成直动式溢流阀MATLABEL仿真设计任务；从而使学生在完成该课程设计过程中，强化对液压只是的掌握。能够对学生起到加深MATLABEL仿真软件的应用和强化实际运用能力的锻炼。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）1、元件为直动式溢流阀，绘制结构简图，以及相应参数表。2、完成直动式溢流阀的数学建模，并画出动态结构方框图。3、用MATLABEL的simulink仿真并检验结果。4、编写设计说明书
3、主要参考文献[1]陈德义主编《金属切削机床液压传动》科学出版社，1987年[2]王正林主编《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》电子工业出版社，2002年
4、课程设计工作进度计划内容学时直动式溢流阀的结构6直动式溢流阀的参数选择6直动式溢流阀的数学建模18直动式溢流阀的动态结构方框图36直动式溢流阀的MATLABEL的simulink仿真36检验结果图18合计3周
指导教师（签字）日期年月日攀枝花学院本科课程设计任务书教研室意见：
年月日学生（签字）：接受任务时间：年月日攀枝花学院本科课程设计评定表课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠
道获取与课程设计有关的材料。
03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力水平35%
04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果质量45%
09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：年月日攀枝花学院本科课程设计摘要摘要直动式溢流阀是利用直接作用于阀芯上的弹簧力与阀芯另一端的液压力相平衡的原理控制压力的。该阀弹簧的弹性模量大，当流量较大时，阀的开口大，使弹簧产生较大的变形量，此时阀所控制的压力随流量的变化较大。在液压系统中，溢流周的应用较广．而其开口瞬时系统压力的波动．直接影响液压系统工作的稳定性，所以研究其瞬态响应有重要的意义。键合图理论是一种对工程系统进行动态分析的方法，以状态方程作为数学模型的形式，只要能画出键台图，即可通过对系统功率的传输、转化、储存和耗散进行描述很容易地得到方程，建立系统的数学模型，进而对系统进行描述和分析。该方法广泛地应用于机械、液压和电学等各个学科领域。Matlab软件作为目前国际最为流行的计算机辅助设计及科学计算软件，提供了强大的矩阵处理和二、三维图形绘制功能，具有较高的可信度和灵活的使用方法，非常合适用于计算机辅助设计。本文建立了直动式溢流阀动态特性的数学模型，利用Matlab软件仿真分析了其动态性能，得到了影响其动态性能的主要参数。
关键词：液压，溢流阀，动态特性，键合图，仿真攀枝花学院本科课程设计目录目录1液压系统及动态过程………………………………………………………………………12溢流阀的结构简图和考虑的因素…………………………………………………………13绘制键合图…………………………………………………………………………………23.1建立键合图………………………………………………………………………………23.2所研究系统的键合图分析……………………………………………………………33.3键合图中各元的确定……………………………………………………………………44从键合图建立数学模型——状态方程…………………………………………………64.1确定状态变量……………………………………………………………………………64.2建立状态方程……………………………………………………………………………74.3确定各参量值、输入量值以及状态变量的初始值……………………………………95Matlab仿真…………………………………………………………………………………126结论……………………………………………………………………………………………137致谢……………………………………………………………………………………………138参考文献………………………………………………………………………………………14攀枝花学院本科课程设计液压系统及动态过程
11液压系统及动态过程任何一个液压元件总是在某一定的液压系统中工作的，即使这个系统可能是相当简单的。同时，研究某元件在某一系统中工作时的瞬态响应，也必须首先确定，是研究哪一种动态过程中该元件的瞬态响应。因此在研究直动式溢流阀的瞬态响应时，首先需要确定所研究的液压系统以及所研究的动态过程。为了对键合图和状态空间分析法的应用，能给以较清晰的叙述，所研究的系统应当是比较简单的，但又是比较典型的。在本设计中确定所研究的液压系统如图（1）所示。在图中所示情况下，液压泵的供油经二位二通电磁阀及节流阀流回油箱。因节流阀开口较大，液阻较小，系统中的压力小于溢流阀的调节压力，所以溢流阀处于不溢流的闭合状态。当二位三通电磁阀突然通电使其通路闭合时。系统中的油压将迅速升高。使溢流阀打开溢流。在本设计中，即研究当二位二通电磁阀突然通电使其通路闭合这一动态过程中，溢流阀的瞬态响应，即溢流阀从闭合状态到开启状态，并趋于新的稳定状态的过渡过程。
图（1）研究直动式溢流阀的液压系统原理图2溢流阀的结构简图和考虑的因素在图（1）所示的系统中，因重点研究的对象是溢流阀，因此对溢流阀本身影响其动态特性的因素要考虑得多些，而其它元件中的一些影响因素，除必要的外可以忽略不计。为了便于分析起见，画出直动式溢流阀的结构示意图，见图（2）。这里需要说明的是，在图（2）中，只表示了阀口打开时的情况，并不代表阀芯被弹簧压在最下端位置，以及阀芯虽有位移但阀口仍处于闭合时的情况。在建立系统的数学模型时。应当全面考虑到这些不同的情况。在建立数学模型时，所考虑的溢流阀本身的影响因素有：移动件的等效质量攀枝花学院本科课程设计溢流阀机构简图和考虑的因素2I阀，其中包括阀芯的质量和阀芯上端弹簧
的折算质量；弹簧的柔度C弹；阀芯底部控制油的压力；控制油路中阻尼孔的液阻R孔；溢流阀口的液阻R阀以及阀口液流
所产生的稳态液动力。根据稳态液动力的作用效果，可以将它合并入弹簧柔度中。此外，在系统中考虑的因素有：连接管道中油液的可压缩性影响以及管道本身弹性变形的影
响，可一起用液容C管来表示；液压泵中泄
漏的桩阻R泄以及节流阀的液阻R节等。
图（2）直动式溢流阀结构示意图3绘制键合图
3.1建立键合图按照键合图理论，描述一个工程系统主要使用容性元件C(电容器、液压系统的蓄能器、油液的可压缩性和管道的弹性产生的容性)、阻性元件R(电阻、摩擦力、液阻)、惯性元件j(电感、液感、机械系统的质量及转动惯量)、势源s(电源、柴油机、可调压的液压泵)、流源s(发电机、定量泵、传动轴)、转换器TF和回转器GY。将这些基本元件按照一定的方法相连即可构成系统的键合图。如图（3）所示。
图（3）所研究系统的键合图攀枝花学院本科课程设计绘制键合图
3图中带半箭头的直线表示功率键。半箭头表示功率流向。每一根功率键上有表示构成功率的两个变量，一般用力变量e和流变量f表示，但在传递不同类型能量的系统中，力变量和流变量各有其相应的不同物理变量。在传递机械能的系统中，力变量和流变量分别为力F和速度v，或扭矩M和角速度w；传递液压能的系统中，分别为液压P和流量q；在传递电能的系统中，则分别为电压u和电流i。每根键上的变量都注有脚标，以示区别。
3.2所研究系统的键合图分析对图（3）分析可知液压泵供给一定的流量给系统，是一个流源Sf，并且1q等于Sf。输入系统的流量1q在一定的压力下供给几部分的需要，所以左边第一个结点为0结点。0结点周围各键上的液压力p虽有不同的脚标，但它们的值是相等的，即123456pppppp。液压泵输入的总流量1q分别供给下列几处分支：1)由于油液压缩和油管膨涨所需补充的流量2q，它与液容C管有关；2)液压泵的泄漏量3q，与泄漏液阻R泄有关；3)通过节流阀的流量4q，与节流阀的液阻R节有关，当所研究的过渡过程开始时，由于二位二通电磁阀关闭，R节
为无穷大，即4q为零；4)由溢流阀口溢出的流量5q，与溢流阀口的液阻R阀有关。
在整个过渡过程中，R阀是变化的。当阀芯位移未超过阀芯的搭合量时，R阀为无穷大，即经过阀口的流量5q为零。当阀芯的位移大于阀芯的搭合量时，阀口打开，这时R阀是阀芯位移和阀前压力5p的函数，由流量公式确定；5)进入溢流阀芯底部的流量6q。上述最后一部分进人阀芯底部的流量6q所具有的压力6p分别消耗在阻尼孔上及作用在阀芯端面上，见图（2）。这相当于一个串联环节，因此用一个1结点表示。在1结点周围各键上的流量q相等，即678qqq。消耗在阻尼孔上的压力降为7p，与阻尼孔的液阻R孔有关，作用在阀芯端面上的压力为8p，而
678ppp。阀芯相当于一个变换器TF，它可以将液压能转换成机械能，