adamseasy5的液压起重机联合仿真(附件)
为了得到系统的动态特性，常常需要借助三维软件建立机械系统的数字化模型，在要求的工况下进行计算，以指导系统的设计。以一个液压起重机为例，在三维建模软件UG中建立液压起重机的结构模型，然后将模型导入到动力学仿真软件adams中建立液压起重机的虚拟样机，接着在多学科动态系统仿真软件easy5建立液压起重机的液压控制系统模型，并向adams实时输入液压活塞杆的驱动力，而adams则向easy5实时输出液压缸的位移、速度等参数。通过对液压起重机各液压缸运动位移进行控制，实现了液压起重机运动轨迹的控制仿真。由仿真结果得到，液压起重机的机械模型与液压系统模型之间实现了完全无缝连接，验证了联合仿真方法的有效性和实用性，可为液压起重机的设计和控制提供有价值的参考。关键词 液压起重机，ADAMS， EASY5， 联合仿真目 录
1 绪论 1
1.1 起重机的发展现状 1
1.2 相关虚拟样机软件的介绍 1
1.3 课题来源 3
1.4 课题研究的内容和方法 3
2 UG三维建模 3
2.1 三维建模软件介绍 3
2.2 回转基座的结构设计及建模 4
2.3 液压缸的结构设计及建模 9
2.4 起重机装配 9
2.5 UG部件图的导出 10
3 液压系统建模 10
3.1 液压仿真模型的建立 10
3.2 液压仿真模型的验证 11
4 机械系统建模 12
4.1 UG装配图的导入 12
4.2 界面及显示方式的设置 13
4.3 约束的创建 14
4.4 运动仿真 15
5 ADAMS与EASY5的联合仿真 15
5.1 接口设计 15
5.2 仿真过程解析 16
5.3 仿真结果分析 22
5.4 进行联合仿真需注意的事项 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 起重机的发展现状
由于近年来工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
DAMS与EASY5的联合仿真 15
5.1 接口设计 15
5.2 仿真过程解析 16
5.3 仿真结果分析 22
5.4 进行联合仿真需注意的事项 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 起重机的发展现状
由于近年来工业生产规模的不断扩大，生产效率的日益提高，以及产品生产过程中的物料装卸搬运费用所占的比重也在不断增加，这就是促使大型或高速起重机的需求量不断增长的原因。对起重量和工作速度的要求越来越大，并对能耗和可靠性也时不时的提出更高的要求，这就使起重机慢慢演变成为自动化生产流程中的重要环节[1]。
通常的起重机械由起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。
液压起重机的设计虽然简单易懂，但它的力量却是常人无法预估的，能完成对于其他机械来说不可思议的任务。正常情况下起重机只需几分钟就可以抬起公路上重达好几吨的桥梁或厂房里的重型机械设备。人们曾经还做过类似的实验，使用液压卡车起重机将虎鲸吊出水面，这让人们对起重机的能力深信不疑。现在海底世界之类的地方要把鲸运至其他地点时都会使用起重机这种机械设备。
起重机运用简单的液压原理，轻而易举地搬运重达数吨的物体，所以，液压机械成为大多数建设项目中不可或缺的部分。
1.2 相关虚拟样机软件的介绍
1.2.1 ADAMS软件
ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical system）软件，是由美国机械动力公司致力于研发的最成功的一款机械系统动态仿真软件，是当今世界上最具有权威性，并深受广大用户信赖且使用范围最广的机械系统动力学分析软件，在全国占有率最高[2]。用户在使用ADAMS软件的同时，包括机电液一体化在内的、任意复杂结构系统的多体动力学数字化虚拟样机模型都可以自动生成。ADAMS软件能够为用户提供从产品概念设计到提出方案方案进行论证再到详细设计，对产品方案进行修改、优化、试验规划甚至对各阶段故障诊断，最后得出全方位、高精度的仿真计算分析结果，从而达到大大缩短产品研发周期、减少开发成本、提高产品质量及竞争力的目的。由于adams软件具有通用、精准的仿真功能，便捷、友好的用户界面及强大的图形动画显示能力，所以在全世界数以千计的著名大公司中都已开始使用该软件。国内外的一些著名大学也陆陆续续开始开设了介绍adams软件的课程，而将三维绘图软件CAD、ANSYS有限元分析软件和虚拟样机软件作为机械专业的学生必须了解并会熟练使用的工具软件。在1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料里我们可以看到，adams软件占据了销售总额近8千万美元的51%份额[3]。
一方面,Adams是机械系统动态仿真软件的应用软件，用户可以运用ADAMS软件十分方便且快速地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，它又是机械系统动态仿真分析开发工具，其中具有开放性的程序结构和多种接口可以成为一些特殊行业用户进行特殊类型机械系统动态仿真分析的二次开发工具平台。在产品开发过程中，工程师通过应用adams软件会收到明显效果：
1）有效缩短分析时间和产品的开发周期
2）降低工程制造和测试费用
3）在产品制造出来之前，就可以发现并更改一些设计错误，在次完善设计方案
4）在产品研发过程中，减少所需的物理样机数量
5）当进行危险度较高的物理样机测试或费时且成本偏高时，就可以利用虚拟样机进行数据分析和仿真
一般用户使用adams建立虚拟样机是非常容易的。通过交互的图形界面和丰富的仿真单元库，用户可以快速地建立系统模型。ADAMS软件与先进的CAD及CAE软件可以通过计算机进行交换图形文件格式来相互对调以保持数据的统一性。Adams软件支持并行工程环境，这为研发工程师们节省了大量的时间和经费。用户可以利用ADAMS软件来建立参数化数据模型以便进行设计研究、试验设计及优化分析，为系统参数化提供了一种高效开发的工具。
1.2.2 EASY5软件
EASY5是一个以图形为基础的软件工具，使用简单易懂的图形化建模方法，模型参数的输入及不同模型间的数据传递都在简单的图形界面中完成[4]。Easy5是波音公司的一个产品，波音公司在七十年代初期首先发展并使用了这种软件，但也只是作为一个内部软件，并没有在外界广泛使用。八十年代商品化以来，航空市场是EASY5软件首先渗透到的一个领域，现在已被广泛应用于汽车和其它多个工业领域。
EASY5的用户主要包括汽车、航空航天、国防、工程设备及重机械领域的大多数公司。在航空航天领域，主要的用户包括波音公司、英国航空企业、劳斯莱斯、美国通用电气公司、美国国家航空以及宇宙航行局、saab、nasa等等。在汽车领域，主要的用户包括福特、Nissan，General Motors，等。在一般机械领域，主要的用户包括John Deere,Husco,Case,UNISIA-JECS,三星重工、Mitsubishi Heavy Industry等。
Easy5模拟系统控制、水力学、气体力学、机械和热的集合系统等。
1 绪论 1
1.1 起重机的发展现状 1
1.2 相关虚拟样机软件的介绍 1
1.3 课题来源 3
1.4 课题研究的内容和方法 3
2 UG三维建模 3
2.1 三维建模软件介绍 3
2.2 回转基座的结构设计及建模 4
2.3 液压缸的结构设计及建模 9
2.4 起重机装配 9
2.5 UG部件图的导出 10
3 液压系统建模 10
3.1 液压仿真模型的建立 10
3.2 液压仿真模型的验证 11
4 机械系统建模 12
4.1 UG装配图的导入 12
4.2 界面及显示方式的设置 13
4.3 约束的创建 14
4.4 运动仿真 15
5 ADAMS与EASY5的联合仿真 15
5.1 接口设计 15
5.2 仿真过程解析 16
5.3 仿真结果分析 22
5.4 进行联合仿真需注意的事项 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 起重机的发展现状
由于近年来工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
DAMS与EASY5的联合仿真 15
5.1 接口设计 15
5.2 仿真过程解析 16
5.3 仿真结果分析 22
5.4 进行联合仿真需注意的事项 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 起重机的发展现状
由于近年来工业生产规模的不断扩大，生产效率的日益提高，以及产品生产过程中的物料装卸搬运费用所占的比重也在不断增加，这就是促使大型或高速起重机的需求量不断增长的原因。对起重量和工作速度的要求越来越大，并对能耗和可靠性也时不时的提出更高的要求，这就使起重机慢慢演变成为自动化生产流程中的重要环节[1]。
通常的起重机械由起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。
液压起重机的设计虽然简单易懂，但它的力量却是常人无法预估的，能完成对于其他机械来说不可思议的任务。正常情况下起重机只需几分钟就可以抬起公路上重达好几吨的桥梁或厂房里的重型机械设备。人们曾经还做过类似的实验，使用液压卡车起重机将虎鲸吊出水面，这让人们对起重机的能力深信不疑。现在海底世界之类的地方要把鲸运至其他地点时都会使用起重机这种机械设备。
起重机运用简单的液压原理，轻而易举地搬运重达数吨的物体，所以，液压机械成为大多数建设项目中不可或缺的部分。
1.2 相关虚拟样机软件的介绍
1.2.1 ADAMS软件
ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical system）软件，是由美国机械动力公司致力于研发的最成功的一款机械系统动态仿真软件，是当今世界上最具有权威性，并深受广大用户信赖且使用范围最广的机械系统动力学分析软件，在全国占有率最高[2]。用户在使用ADAMS软件的同时，包括机电液一体化在内的、任意复杂结构系统的多体动力学数字化虚拟样机模型都可以自动生成。ADAMS软件能够为用户提供从产品概念设计到提出方案方案进行论证再到详细设计，对产品方案进行修改、优化、试验规划甚至对各阶段故障诊断，最后得出全方位、高精度的仿真计算分析结果，从而达到大大缩短产品研发周期、减少开发成本、提高产品质量及竞争力的目的。由于adams软件具有通用、精准的仿真功能，便捷、友好的用户界面及强大的图形动画显示能力，所以在全世界数以千计的著名大公司中都已开始使用该软件。国内外的一些著名大学也陆陆续续开始开设了介绍adams软件的课程，而将三维绘图软件CAD、ANSYS有限元分析软件和虚拟样机软件作为机械专业的学生必须了解并会熟练使用的工具软件。在1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料里我们可以看到，adams软件占据了销售总额近8千万美元的51%份额[3]。
一方面,Adams是机械系统动态仿真软件的应用软件，用户可以运用ADAMS软件十分方便且快速地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，它又是机械系统动态仿真分析开发工具，其中具有开放性的程序结构和多种接口可以成为一些特殊行业用户进行特殊类型机械系统动态仿真分析的二次开发工具平台。在产品开发过程中，工程师通过应用adams软件会收到明显效果：
1）有效缩短分析时间和产品的开发周期
2）降低工程制造和测试费用
3）在产品制造出来之前，就可以发现并更改一些设计错误，在次完善设计方案
4）在产品研发过程中，减少所需的物理样机数量
5）当进行危险度较高的物理样机测试或费时且成本偏高时，就可以利用虚拟样机进行数据分析和仿真
一般用户使用adams建立虚拟样机是非常容易的。通过交互的图形界面和丰富的仿真单元库，用户可以快速地建立系统模型。ADAMS软件与先进的CAD及CAE软件可以通过计算机进行交换图形文件格式来相互对调以保持数据的统一性。Adams软件支持并行工程环境，这为研发工程师们节省了大量的时间和经费。用户可以利用ADAMS软件来建立参数化数据模型以便进行设计研究、试验设计及优化分析，为系统参数化提供了一种高效开发的工具。
1.2.2 EASY5软件
EASY5是一个以图形为基础的软件工具，使用简单易懂的图形化建模方法，模型参数的输入及不同模型间的数据传递都在简单的图形界面中完成[4]。Easy5是波音公司的一个产品，波音公司在七十年代初期首先发展并使用了这种软件，但也只是作为一个内部软件，并没有在外界广泛使用。八十年代商品化以来，航空市场是EASY5软件首先渗透到的一个领域，现在已被广泛应用于汽车和其它多个工业领域。
EASY5的用户主要包括汽车、航空航天、国防、工程设备及重机械领域的大多数公司。在航空航天领域，主要的用户包括波音公司、英国航空企业、劳斯莱斯、美国通用电气公司、美国国家航空以及宇宙航行局、saab、nasa等等。在汽车领域，主要的用户包括福特、Nissan，General Motors，等。在一般机械领域，主要的用户包括John Deere,Husco,Case,UNISIA-JECS,三星重工、Mitsubishi Heavy Industry等。
Easy5模拟系统控制、水力学、气体力学、机械和热的集合系统等。
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