综述基于ADAMS的液压仿真虚拟样机技术

综述基于 ADAM S的液压仿真虚拟样机技术 3 程 　燕 ,鲍务均 (武汉大学 动力与机械学院 ,湖北 武汉　430072) 摘　要 :当前液压驱动在整个机械工业领域得已广泛应用 ,现代市场竞争对其提出了更高更多更快更省的要求 ,虚拟样机技术作为此 阶段应运而生的应用技术在液压控制分析中显得尤为重要。文章综述基于 ADAMS的液压虚拟样机技术在机械系统仿真方 面的优势和具体操作 ;并阐述其功能拓展 ,利用其提供的与其他分析软件的接口来进行互作、协调、统一 ,最终实现对整个机 2 电 2液系统虚拟实现仿真分析。 关键词 :虚拟样机 ; ADAMS/Hydraulics ;液压 ; 模拟 中图分类号 : TP391. 9　　　　　　文献标识码 : B　　　　　　文章编号 : 1007 - 4414 (2005) 01 - 0094 - 02 1　研究目的意义 虚拟样机 (V irtual Prototype)技术采用数值仿真形式进行 虚拟产品设计开发 ,仿真模型的参数就是物理样机的设计参 数 ,仿真模型能替代物理样机进行设计参数的测评。虚拟样 机因为参数修改方便 ,相比物理样机而言是“软模型 ”,能轻 易的实现原型的多样化 ,柔性好。虚拟样机技术无需制造实 物样机就可预见和预测产品的性能 ,减免了昂贵成本的物理 样机制造研发过程 ,降低了开发成本 ,节省了因物理样机制造 装配所需要的长期修正时间 ,同时减少了不合理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 盲目上 马的风险。图 1所示为虚拟样机原理图。 图 1　虚拟样机原理 　　在现代工业中液压传动技术几乎应用于所有机械设备的 驱动、传动和控制。例如利用液压传动技术操纵汽车转向和 制动 ,控制飞机飞行 ,驱动和控制机床、收割机、土木工程机 械、采矿机械、食品机械以及医疗机械等。在某种意义上几乎 可以说 ,在各类现代工业产品中都可以看到液压传动技术的 应用 [ 2 ]。 鉴于液压技术使用的广泛性及现代机械设计生产快速发 展的紧迫性 ,当前用于液压的虚拟样机技术得到高度重视 ,得 以高速发展。至今 ,利用计算机对液压元件和系统进行仿真 虚拟研究和应用已有 30年的历史。随着流体力学、现代控制 理论、算法理论、可靠性理论等相关学科的发展 ,特别是计算 机技术的突飞猛进 ,液压仿真技术也日益成熟 ,越来越成为液 压系统设计人员的有力工具 , ADAMS/Hydraulics是其中应用 最广泛的软件之一。 2　ADAM S /Hydraulics模块思想 ADAMS/Hydraulics能够精确地对液压系统驱动的复杂机 械系统 (如工程机械、汽车制动转向系统、飞机起落架等 )进 行动力学仿真。它是 ADAMS的插件模块 ,它不仅集 ADAMS/ V iew、Postp rocessor、Solver的优势与一体 ,而且还提供了用于 液压动力建模和模拟的良好环境 ,通过使用 ADAMS/Hydrau2 lics图形化建立系统有效液压模型 ,并将此液压系统的有效模 型和在 ADAMS/V iew下建立的机构模型进行连接 ,设置系统 的运动特性 ,进行各种静态、动态、模态和瞬态分析 ,完成耦合 模拟 ,并可结合 ADAMS/Control模块 ,在同一仿真环境中建 立、试验以及观察包括机 2电 2液 2控制一体化的虚拟样机模型 , 如图 2所示。最后选取适当的、功能最强大的求解去分析整 个系统的性能 ,完善、优化液压系统有效模型。 图 2　模块关系图 　　在 ADAMS中的液压仿真虚拟样机思想 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图如图 3所 示。 3　ADAM S /Hydraulics分析液压系统的优点 3. 1　使用广泛性 ADAMS/Hydraulics是 ADAMS/V iew , ADAMS/Solver, ADAMS/Car和 ADAMS/Engine的插件。可以用于建立和模 拟液压回路 ,并且控制这个液压回路如何与机构模型进行连 接。使用 ADAMS/Hydraulics,用户可以完全在 ADAMS环境 中模拟机构和液压相结合的系统。因此 ,这个完全有效的模 型可以扩展到整个机械系统及驱动它的液压装置。 3. 2　液压元件多样性 首先 , ADAMS/Hydraulics模块中提供了大量用户在建立 ·49· Vol 18　No 1 2005202 　　　　　　　 机械研究与应用MECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICATION　　　　　　　　第 18卷　第 1期2005年 2月 3 收稿日期 : 2004 - 11 - 02 作者简介 :程　燕 (1979 - ) ,女 ,湖北黄石人 ,硕士研究生 ,研究领域 :有限元技术在机械设计中的应用及虚拟样机技术。 液压回路中所需要的部分 (如 :阀、泵、活塞等 ) ,而且这些元件 的各种参数均可以自行定义。如果模块液压元件库中没有用 户需要的液压元件 ,用户可自定义所需的液压元件。在 AD2 AMS/Hydraulics中液压元件建模原理如图 4所示。 图 3　液压仿真流程图 图 4　液压元件建模原理图 3. 3　提供多种分析方式使得分析全面 　　基于 ADAMS的液压系统仿真可以对其液压系统做静 态、动态、瞬态和线性分析 ,可以利用 ADAMS/V iew和 AD AMS/Solver模块中的参数化和函数功能 ,测试和跟踪所需元 件的特性。由于 ADAMS/Hydraulics提供的是一个敞开的环 境 ,对于复杂的液压机构和系统的完整模型可通过计算得到 的数据图标分析结果。 ①观测并解决由液压元件和结构之间相互作用产生的振 动问题 ; ②观测液压和控制作用 ,更加准确地确定负载 ; ③系 统瞬态分析 ,观测液压系统峰值压力和运行压力 ,以及液压系 统滞后特性、液压系统控制、功率消耗等 ,保障最后虚拟样机 仿真分析所采用的建模方法合理、可靠 ,仿真分析结果准确 ; ④用户可以在电脑上观察设计系统的外貌 ,而需要等到整个 系统的测试完成。 4　ADAM S /Hydraulics缺陷及解决办法 在构造虚拟样机仿真模型的过程中 , ADAMS软件的功能 虽然强大 ,其优势却仅在于对机构进行动力学仿真 ,对于复杂 的机械液压系统 ,要想准确的控制其运动 ,依靠 ADAMS软件 本身是很难做到的。 于是 , ADAMS又提供了与许多优秀的控制系统设计软件 (如 MATLAB,MATR IX, EASYS)的接口功能。各种软件的合 理相嵌使用 ,让机构系统仿真模型在动力学仿真软件 ADAMS 中实现 ,液压系统仿真模型在控制系统设计仿真软件 Matlab / Simulink中实现 ,二者相长 ,便可以轻易地实现对复杂的机 2 电 2液一体化系统联合仿真操作。 5　结论 从系统虚拟样机仿真建模的角度来看 ,整个系统可以分 为机械系统 (含机构运动系统和 CAD三维实体造型 )、液压系 统、控制系统 3个大部分。 基于 ADAMS的液压虚拟样机仿真分析不仅实现了机械 系统的模拟 ,同时整个液压系统也可以在 ADAMS/Hydraulics 模块得以标准设计 ,打破了单纯机械设计的局限性 ,扩展了的 虚拟样机的领域 ,最终通过与其它控制软件的接口 ,对整个 机 2电 2液系统虚拟实现仿真分析。 参考文献 : [ 1 ]　王国强 ,张进平. 虚拟样机技术及其在 ADAMS上的实践 [M ]. 西安 :西北工业大学出版社 , 2002. [ 2 ]　李永堂 ,雷步芳 ,高雨茁. 液压系统建模于仿真 [M ]. 北京 :冶金 工业出版社 , 2003. Summar ize the v irtua l prototype technology of hydraulics sim ula tive ana lysis ba sing on the software ADAM S Cheng Yan, Bao W u - jun (W uhan U niversity, The Institu te of D ynam ical and M echanical Engineering , W uhan HuB ei　430072) Abstract:Because of the abroad use of hydraulics driving in the whole machine industry, and more and more higher , faster and advanta2 geous requirements which are brought out with the market competition in modern times , the analysis way of hydraulics control with the vir2 tual p rototype technology is brought out and have become very important. This article mainly summarizes the advantages and the manipu2 lation of the virtual p rototype technology of the simulative analysis of hydraulics basing on ADAMS. Moreover it describes the further func2 tion , and users can combine other softewareswith ADAMS to carry out virtual p rototype simulative analysis in the field of machine , elec2 tricity and hydraulic comp letely . Key words: V irtual Prototype, ADAMS/Hydraulics, Hydraulics, Simulate. ·59· 第 18卷 　第 1期 2005年 2月 　　　　　　　 机械研究与应用 MECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICATION 　　　　　　　　Vol 18　No 1 2005202