混凝土泵车虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

第１期吴智勇，等：混凝土泵车虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

一方面可以真正实现复杂的机械、控制、电气、液压一体化系统

的完整动态模拟；另一方面，针对系统不同的部分，使用各自最

专业的仿真工具，对系统中的重要参数进行实时观测，充分了解

ｌ号臂架油缸

图３臂架液压原理图

Ｆｉｇ．３Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｏｆｂｏｏｍ

根据混凝土泵车臂架液压系统原理图，在ＡＭＥｓｉｍ中搭建臂架相应的液压系统仿真模型，如图４所示，图中数字１～１３为油路通道编号．

３控制系统仿真模型设计与集成

虚拟样机仿真平台的主控模型在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建完成，包括液压接口模块（Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＭＥｓｉｍ）、机械接口模块（Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与Ａ功气ＭＳ）及信号发生模块，具体的集成套仿真模型见图５所示．

６０中国工程机械学报图４臂架液压系统ＡＭＥｓｉｍ模型

Ｆｉｇ．４ＡＭＥｓｉｍｍｏｄｅｌｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｏｆｂｏｏｍ

图５泵车机电液仿真集成模型界面

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第７卷

第１期吴智勇．等：混凝土泵车虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

３．１机械接口交互模块设计

ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＤＡＭＳ数据交互模块设计：当ＡＤＡＭＳ模型建立之后，定义臂架油缸的作用力为输入量，臂架之问的角度、油缸位移、油缸速度为输出量，并将输入输出量按照输出到ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕ．１ｉｎｋ中，建立机械接口交互模块，见图６所示．

图６ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＤＡＭＳ数据交互模块

Ｆｉｇ．６ＤａｔａｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｏｄｕｌｅｏｆＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋａｎｄ国黼

３．２液压接口交互模块设计

ＭＡＴＵ蟠／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＭＥｓｉｍ数据交互模块设计：按照预

先定义的功能，ＭＡＴＵ蛆／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型使ＡＭＥｓｉｍ模型产生比

例分配阀的相关信号，因此，具体的数据交互模块就仅仅是

ＭＡＴＩ，ＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型对』！岘ｓｉｒｅ模型提供数据，交互模块见

图７所示．

按照软件联合仿真的通用原则，ＭＳＣ．ＡＤＪＡＭＳ计算位移、速

度（角度、角速度），并将其传输到ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型中的

液压接口交互模块中；同时，ＡＭＥｓｉｍ模型计算相应的力的大小

（力矩大小），并将其传输到ＭＡＴＩ，ＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型中的机械接

口交互模块中，液压阀需要的信号可以由外部数据实时输入或

者在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中定义．图７ＡＭＥｓｉｍ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

数据交互模块

４仿真结果分析Ｆｉｇ·７Ｄａｔａｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｏｄｕｌｅｏｆ

ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ当混凝土泵车机电液一体化虚拟样机建立后，运行仿真．限

ａｎｄ籼眦

于篇幅限制，本文仅给出了泵车臂架１从０。～９０。运动范围内的相关液压、机械参数曲线变化．泵车臂架在到达９０。后，由于机械限位，角度保持不变；在臂架刚刚开始升起的０～１ｓ过程中，臂架与转塔关节处作用力波动变化较大，此后过程中，将趋于平稳，这与实际情况是一致的，见图８和图９．

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图８臂架角度变化曲线Ｆｉｇ．８Ａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆｂｏｏｍ

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混凝土泵车虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

作者：吴智勇， 刘海明， 邓侃， 谢秀芬， WU Zhi-yong， LIU Hai-ming， DENG Kan， XIE Xiu-fen

作者单位：三一重工股份有限公司,湖南长沙,410100

刊名：

中国工程机械学报

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY

年，卷(期)：2009，7(1)

被引用次数：0次

1.潘双夏.刘静.冯培恩挖掘机器人虚拟样机的机电液一体化建模与仿真[期刊论文]-中国工程机械学报 2003(01)

2.付永领.祁晓野AMEsim系统建模和仿真--从人门到精通 2006

3.李增刚ADAMSA人门详解与实例 2006

1.期刊论文姜涛.吕嘉宾.董云海.殷晨波.JIANG Tao.LV Jia-bin.DONG Yun-hai.YIN Chen-bo基于虚拟样机技术的混凝土泵车布料杆系统研究-中国工程机械学报2005,3(3)

以混凝土泵车为研究对象, 利用Pro/E-ADAMS-ANSYS相互集成的仿真环境,建立了混凝土泵车布料杆系统的虚拟样机模型.建模分析过程中提出了混凝土泵车布料系统集成化虚拟样机解决方案,实现了利用软件的各自优势,完成了多体动力学分析和有限元分析.仿真结果验证了设计方案的可行性,确立了在物理样机设计中的关键设计参数,为进一步的泵车的优化设计和轻量化设计提供了设计依据.

2.期刊论文姜涛.吕嘉宾.殷晨波.Jiang Tao.Lv Jiabin.Yin Chenbo虚拟样机技术在混凝土泵车中的应用研究-工程机械2006,37(6)

混凝土泵车是商品混凝土运输、浇筑施工的主要设备之一.本文以混凝土泵车为研究对象,探讨虚拟样机技术应用于大型机电产品研发的应用模式.建立了混凝土泵车的虚拟样机模型,并进行多体动力学分析和有限元分析,提出了混凝土泵车集成化虚拟设计解决方案.

3.会议论文姚克恒.殷晨波.姜涛混凝土泵车臂架结构轻量化设计仿真2007

本文以混凝土泵车臂架为研究对象,探讨了在三维建模软件Pro/E对混凝土泵车进行建模的基础上,虚拟样机软件ADAMS和有限元软件ANSYS在臂架结构轻量化设计仿真上的应用。

4.期刊论文姜涛.殷晨波.董云海.吕嘉宾.李泉.JIANG Tao.YIN Chen-bo.DONG Yun-hai.LV Jia-bin.LI Quan基于虚拟样机技术的混凝土泵车臂架的仿真研究-中国工程机械学报2005,3(2)

建立了混凝土泵车臂架系统的虚拟样机模型,建模过程中实现了Pro/E-ADAMS-ANSYS的仿真环境相互集成,利用软件的各自优势完成了虚拟样机的动力学特性分析,仿真结果验证了初始设计的可行性,确立了在物理样机设计中的关键设计参数,为进一步的泵车臂架系统的优化设计和轻量化设计提供了依据.

5.期刊论文苏小平.殷晨波.王东方.姜涛.徐诚.SU Xiao-ping.YIN Chen-bo.WANG Dong-fang.JIANG Tao.XU Cheng 混凝土泵车布料臂架系统多体动力学仿真-中国工程机械学报2004,2(2)

运用多体动力学理论和方法,建立一种混凝土泵车布料臂架系统动力学仿真模型,应用仿真模型对布料臂架系统进行了仿真研究,得出了该臂架系统各组成构件之间铰点的作用力变化规律,为布料臂架系统组成构件的结构参数设计提出了依据,尤其是为臂架系统连接件的应力应变疲劳寿命的评估分析以及关键结构件的最优化设计给出基本数据,这一研究为开发布料臂架系统虚拟样机打下基础.

6.期刊论文王海英.胡新杰水泥混凝土输送泵车臂架机构动力学仿真研究-筑路机械与施工机械化2003,20(6)

针对混凝土泵车臂架机构在工作时剧烈振动的问题,利用ADAMs软件建立了动力学仿真虚拟样机,进行了动力学分析仿真计算.验证了混凝土泵车臂架机构在油缸冲击载荷作用下,确实发生较大振动,并提出了相应的改进方案.

本文链接：/Periodical_zggcjxxb200901011.aspx

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下载时间：2010年12月7日