曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的三维仿真

　　0 引言

　　随着科学技术日新月异的发展,各种机械系统的功能越来越强大,然而机械系统的机构设计也越来越复杂、多变,这就需要利用虚拟样机技术来模拟机械系统的实际运作情况。

　　当今,国内外的仿真软件层出不穷,各个软件都有各自擅长的功能,但也有各自的不足,若对复杂的机械系统仅仅应用单一的仿真软件进行分析,必然在某些功能上有所欠缺,并非最佳的仿真分析方法。

　　所以,若能将各软件有机地结合起来,利用各个软件的优点,对复杂的机械系统进行联合建模和仿真,则势必能弥补各单一软件的不足,使各软件都能充分高效地发挥作用,令仿真分析更为简易,并节约产品开发的时间和成本。本文把这种建立在多个软件基础之上的、专用于复杂机械系统三维运动学、动力学仿真的新方法,称之为/基于多软件平台虚拟仿真方法0。

　　1 基于多软件平台虚拟仿真方法的原理

　　要对一种复杂的机械系统进行比较精确的动力学仿真研究,较可靠的解决方案就是结合各种仿真软件进行联合建模。利用各个软件的优点,弥补各单一软件的不足,博采众长,这样各个软件都能充分发挥作用,使仿真分析更为简易,节约时间和成本。

　　一般而言,由于UG、PRO/E的建模功能比较好, ADAMS的机构分析功能强大,而MATLAB对简化的机构模型的运动控制分析功能较好[1-3],可以结合这三类软件对复杂的机械系统进行完整的虚拟仿真分析。本文把这种结合多种软件对机械系统进行联合仿真的方法称之为/基于多软件平台虚拟仿真方法0。

　　该方法的原理如下:

　　(1)利用UG或PRO/E软件建立机械系统各零部件的几何模型;

　　(2)将建好的几何模型导入ADAMS中,添加力和约束;

　　(3)利用MATLAB对机构进行运动控制分析,得到精确的仿真计算结果;

　　(4)将仿真结果导入到ADAMS中进行仿真后处理,实现三维仿真分析;

　　(5)最终形成系统的虚拟样机,并在样机上对系统进行动力学仿真研究。

　　基于多软件平台虚拟仿真方法的实现步骤如图1所示。

　　2 曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的运动模拟

　　前二节介绍了基于多软件平台虚拟仿真方法的原理和实现方法,本节将具体讨论基于多软件平台虚拟仿真方法在曲轴连杆式低速大扭矩液压马达三维仿真上的应用。

　　曲轴连杆式低速大扭矩液压马达在分类中属于单作用,径向柱塞式,按曲轴连杆机构的原理进行工作。由于它结构简单、性能可靠、价格便宜,成为世界上生产量最多、主机应用最为广泛的一种低速大扭矩液压马达[4]。