基于Proe/Adams/Matlab起重機虛擬樣機研究
采用Proe/Adams/Matlab建立了某起重機虛擬樣機模型,并進行了機電液一體化聯合仿真,對驅動油缸的運動及受力、液壓系統(tǒng)性能及控制系統(tǒng)性能進行了分析,這種聯合仿真的實現方法及仿真試驗的結果為某起重機的優(yōu)化設計提供了可靠的分析數據。
Proe的參數化設計、基于特征、全相關等設計理念改變了機械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念,被廣泛應用于機械設計、機械裝配、系統(tǒng)仿真和模具設計等領域。Adams是目前世界上應用最廣泛的、最具權威性的機械系統(tǒng)動力學仿真分析軟件,已經被廣泛應用到航空航天、兵器、汽車、機械制造等各個行業(yè)。Simulink是Matlab提供的一個圖形化仿真環(huán)境,可以方便地對用傳遞函數、微分方程和狀態(tài)方程描述的動態(tài)系統(tǒng)進行建模和仿真。
起重機是機電液一體化復合系統(tǒng),本文采用Proe/Adams/Simulink建立了起重機的虛擬樣機:首先采用Proe建立起重機的三維模型,將模型導入到多體動力學仿真軟件Adams中;然后采用Adams/Hydraulics完成了起重機液壓系統(tǒng)建模;借助于Adams/Controls模塊,將起重機的機械液壓系統(tǒng)模型同Matlab/Simulink控制分析軟件有機地連接起來,并進行了起重機的機電液一體化聯合仿真。
1、起重機的虛擬樣機建模
1.1、Proe三維建模
基于Proe軟件的變量化設計和實體造型技術,完成各零件的建模和總成的裝配,得到了起重機的三維實體模型如圖1所示。采用Proe/MXD模塊進行初步運動分析,然后采用Proe和Adams的接口軟件Mechanism/Pro將模型導入到Adams中。
(1)對需要研究的零、部件定義運動,對位移、速度及加速度等進行計算分析。
(2)進行運動仿真顯示、運動軌跡分析及運動干涉檢驗;根據仿真結果對所設計的零件進行修改,直到不產生干涉為止。
(3)利用Proe和Adams的接口軟件Mechanism/Pro進行模型修正工作,如映射到運動模型中的約束關系有些可能無法滿足運動要求,也需要重新定義等。最后,利用Mechanism/Pro生成剛體和一些簡單約束后,將模型和分析結果輸出為Adams可用的文件。
結論
本文以某起重機為例,探討了采用Proe/Adams/Matlab完成起重機的機電液系統(tǒng)建模,并對起重機進行了機電液一體化仿真分析:首先研究了驅動油缸的運動及受力特性;然后對驅動油缸的控制特性進行了仿真分析。這種設計方法和分析結果對于同類產品的設計具有一定的參考價值。