基于Proe/Adams/Matlab起重機(jī)虛擬樣機(jī)研究

　　采用Proe/Adams/Matlab建立了某起重機(jī)虛擬樣機(jī)模型，并進(jìn)行了機(jī)電液一體化聯(lián)合仿真，對(duì)驅(qū)動(dòng)油缸的運(yùn)動(dòng)及受力、液壓系統(tǒng)性能及控制系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析，這種聯(lián)合仿真的實(shí)現(xiàn)方法及仿真試驗(yàn)的結(jié)果為某起重機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的分析數(shù)據(jù)。

　　Proe的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征、全相關(guān)等設(shè)計(jì)理念改變了機(jī)械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械裝配、系統(tǒng)仿真和模具設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。Adams是目前世界上應(yīng)用最廣泛的、最具權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到航空航天、兵器、汽車、機(jī)械制造等各個(gè)行業(yè)。Simulink是Matlab提供的一個(gè)圖形化仿真環(huán)境，可以方便地對(duì)用傳遞函數(shù)、微分方程和狀態(tài)方程描述的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。

　　起重機(jī)是機(jī)電液一體化復(fù)合系統(tǒng)，本文采用Proe/Adams/Simulink建立了起重機(jī)的虛擬樣機(jī)：首先采用Proe建立起重機(jī)的三維模型，將模型導(dǎo)入到多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件Adams中;然后采用Adams/Hydraulics完成了起重機(jī)液壓系統(tǒng)建模;借助于Adams/Controls模塊，將起重機(jī)的機(jī)械液壓系統(tǒng)模型同Matlab/Simulink控制分析軟件有機(jī)地連接起來(lái)，并進(jìn)行了起重機(jī)的機(jī)電液一體化聯(lián)合仿真。

　　1、起重機(jī)的虛擬樣機(jī)建模

　　1.1、Proe三維建模

　　基于Proe軟件的變量化設(shè)計(jì)和實(shí)體造型技術(shù)，完成各零件的建模和總成的裝配，得到了起重機(jī)的三維實(shí)體模型如圖1所示。采用Proe/MXD模塊進(jìn)行初步運(yùn)動(dòng)分析，然后采用Proe和Adams的接口軟件Mechanism/Pro將模型導(dǎo)入到Adams中。

　　(1)對(duì)需要研究的零、部件定義運(yùn)動(dòng)，對(duì)位移、速度及加速度等進(jìn)行計(jì)算分析。

　　(2)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真顯示、運(yùn)動(dòng)軌跡分析及運(yùn)動(dòng)干涉檢驗(yàn);根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行修改，直到不產(chǎn)生干涉為止。

　　(3)利用Proe和Adams的接口軟件Mechanism/Pro進(jìn)行模型修正工作，如映射到運(yùn)動(dòng)模型中的約束關(guān)系有些可能無(wú)法滿足運(yùn)動(dòng)要求，也需要重新定義等。最后，利用Mechanism/Pro生成剛體和一些簡(jiǎn)單約束后，將模型和分析結(jié)果輸出為Adams可用的文件。

　　結(jié)論

　　本文以某起重機(jī)為例，探討了采用Proe/Adams/Matlab完成起重機(jī)的機(jī)電液系統(tǒng)建模，并對(duì)起重機(jī)進(jìn)行了機(jī)電液一體化仿真分析：首先研究了驅(qū)動(dòng)油缸的運(yùn)動(dòng)及受力特性;然后對(duì)驅(qū)動(dòng)油缸的控制特性進(jìn)行了仿真分析。這種設(shè)計(jì)方法和分析結(jié)果對(duì)于同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。