基于Proe/Adams/Matlab起重机虚拟样机研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京7220 信箱 作者:秦成

  采用Proe/Adams/Matlab建立了某起重机虚拟样机模型,并进行了机电液一体化联合仿真,对驱动油缸的运动及受力、液压系统性能及控制系统性能进行了分析,这种联合仿真的实现方法及仿真试验的结果为某起重机的优化设计提供了可靠的分析数据。

  Proe的参数化设计、基于特征、全相关等设计理念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念,被广泛应用于机械设计、机械装配、系统仿真和模具设计等领域。Adams是目前世界上应用最广泛的、最具权威性的机械系统动力学仿真分析软件,已经被广泛应用到航空航天、兵器、汽车、机械制造等各个行业。Simulink是Matlab提供的一个图形化仿真环境,可以方便地对用传递函数、微分方程和状态方程描述的动态系统进行建模和仿真。

  起重机是机电液一体化复合系统,本文采用Proe/Adams/Simulink建立了起重机的虚拟样机:首先采用Proe建立起重机的三维模型,将模型导入到多体动力学仿真软件Adams中;然后采用Adams/Hydraulics完成了起重机液压系统建模;借助于Adams/Controls模块,将起重机的机械液压系统模型同Matlab/Simulink控制分析软件有机地连接起来,并进行了起重机的机电液一体化联合仿真。

  1、起重机的虚拟样机建模

  1.1、Proe三维建模

  基于Proe软件的变量化设计和实体造型技术,完成各零件的建模和总成的装配,得到了起重机的三维实体模型如图1所示。采用Proe/MXD模块进行初步运动分析,然后采用Proe和Adams的接口软件Mechanism/Pro将模型导入到Adams中。

  (1)对需要研究的零、部件定义运动,对位移、速度及加速度等进行计算分析。

  (2)进行运动仿真显示、运动轨迹分析及运动干涉检验;根据仿真结果对所设计的零件进行修改,直到不产生干涉为止。

  (3)利用Proe和Adams的接口软件Mechanism/Pro进行模型修正工作,如映射到运动模型中的约束关系有些可能无法满足运动要求,也需要重新定义等。最后,利用Mechanism/Pro生成刚体和一些简单约束后,将模型和分析结果输出为Adams可用的文件。

  结论

  本文以某起重机为例,探讨了采用Proe/Adams/Matlab完成起重机的机电液系统建模,并对起重机进行了机电液一体化仿真分析:首先研究了驱动油缸的运动及受力特性;然后对驱动油缸的控制特性进行了仿真分析。这种设计方法和分析结果对于同类产品的设计具有一定的参考价值。

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