[发明专利]微型液压泵站的设计方法、增压油箱和蓄能器的优化方法

权利要求书

1.一种下肢助力外骨骼微型液压泵站的设计方法，所述下肢助力外骨骼微型液压泵站包括两个液压动力系统，每个液压动力系统包括液压泵、增压油箱、单向阀、蓄能器、溢流阀、髋关节电液伺服阀、膝关节电液伺服阀、髋关节液压缸、膝关节液压缸、髋关节传感器、膝关节传感器、；在所述液压泵的作用下，从所述增压油箱内输出油液，所述油液通过所述单向阀后，流向所述溢流阀和所述蓄能器；当所述液压泵的输出压力大于所述溢流阀的预设压力时，开启所述溢流阀以释放部分所述油液回流至所述增压油箱；当所述液压泵的输出压力小于所述溢流阀的预设压力时，输出所述蓄能器内的油液对所述液压泵进行油液补偿，直至所述液压泵的输出压力与所述溢流阀的预设压力相等；所述液压泵站在工作时，所述髋关节传感器和所述膝关节传感器分别采集所述髋关节液压缸内的实时压力信号、所述膝关节液压缸内的实时压力信号；所述髋关节电液伺服阀和所述膝关节电液伺服阀分别判断两个实时压力信号是否分别与两个所述液压缸的预设压力相等，如不相等则控制相应电液伺服阀的阀芯移动，进而控制对应液压缸的输出压力；

其特征在于，对所述增压油箱进行优化，所述增压油箱的优化方法包括以下步骤：

(1)考虑所述增压油箱内液压介质的容量V_m，令液压介质容量为所述增压油箱的容器体积的60％，则V_m为：其中，d_r为所述增压油箱的内径，l_r为所述增压油箱的长度；

(2)度量所述增压油箱在动力系统中占用的体积V_r，V_r＝l_rd_r²；

(3)考虑安装力f_α，由于所述增压油箱要求一定的初始压力p_i，初始压力p_i在装配时能压缩所述增压油箱内的弹簧以将所述增压油箱的端盖与所述增压油箱的油箱桶固定在一起，因此安装力f_α指装配过程中弹簧对端盖的推力，

(4)考虑长径比r_h，

(5)对应四个变量V_m、V_r、f_α、r_h分别设计阈值：V_m≤750ml，V_r≥500ml，f_α≤850N，1≤r_h≤2，从而得到关于所述增压油箱尺寸的四个约束条件；

所述增压油箱的长度l_r和内径d_r分别设计区间120mm≤l_r≤180mm，60mm≤d_r≤120mm；

(6)绘出四个约束条件所表示的四个取值区域，定义四个取值区域的重叠区域为增压油箱尺寸的可行域；

(7)在所述可行域中选取增压油箱的具体尺寸值。

2.如权利要求1所述的下肢助力外骨骼微型液压泵站的设计方法，其特征在于，初始压力p_i取0.2MPa；

和/或；

通过Matlab仿真工具绘出各个变量的取值区域。

3.如权利要求1所述的下肢助力外骨骼微型液压泵站的设计方法，其特征在于，选型所述弹簧，所述弹簧的选型方法包括以下步骤：

根据所述弹簧理想剪切模量G、所述弹簧理想线径d_w、所述弹簧理想圈数n、所述弹簧理想中径d_c，设置增益系数k_s，

取增益系数k_s的倒数1/k_s；

对所述初始压力p_i乘以倒数1/k_s，作为所述弹簧原长l_s和所述增压油箱的长度l_r的差值；

通过所述差值和所述长度l_r得到所述弹簧原长l_s；

根据所述弹簧理想剪切模量G、所述弹簧理想线径d_w、所述弹簧理想圈数n、所述弹簧理想中径d_c、所述弹簧原长l_s选择所述弹簧的型号。