基于LabVIEW的虚拟液压传动实验设计

　　1 液压传动实验教学研究现状

　　文献[ 2, 3] 以Authorware、VB6.0 等为开发平台, 辅之以Photoshop、Flash 软件, 模拟QCS003A 型液压教学实验台, 开发了计算机辅助液压泵性能实验、调速阀的进口调速回路实验、先导式溢流阀静态特性实验、液压基本回路的控制、液压元件的动态性能检测等实验, 但还有很多不足之处, 如模拟实验过程和结果与实际实验不太一致;基于二维平面设计的模拟实验在动画显示上缺乏生动性、直观性, 给学生的感觉是计算机上的教科书, 而非计算机上的实验室; 有些数据采集、处理、显示步骤繁琐, 操作界面缺乏友好性, 学生操作起来并没有设想中的那样方便, 影响教学效果。

　　2 虚拟液压传动实验的方案设计

　　LabVIEW 与Visual C++、Visual Basic、LabWindows/CVI 等编程语言不同, 后者采用的是基于文本语言的程序代码( Code) , 而LabVIEW 则是使用图形化程序设计语言, 即G( Graphic) 语言, 用框图代替了传统的程序代码。利用它组建虚拟仪器系统和数据采集系统可以大大简化程序的设计。本虚拟实验系统拟以QCS002B 液压教学实验台为基础, 利用3DS max 软件建立三维模型, 借助LabVIEW 软件平台, 设计实用、生动的虚拟实验。

　　QCS002B 液压实验台如图1 所示, 主要用于测量和分析各种负载对液压缸工作压力的影响, 深入理解液压系统中工作压力和外加负载的关系, 理解液压系统中工作压力的组成、有效工作压力和压力损失。需测量的物理量主要有油液的流量、压力和活塞杆的运动速度。实验台利用压力表测量液压, 利用流量计或量杯测量单位时间内流过的液体体积, 间接测量出流量。为测量液压缸活塞杆的运动速度, 实验时先测出活塞杆总行程, 再利用秒表测量活塞杆走完这段行程所用时间, 两者相除得到活塞杆的运动速度。

　　3 虚拟液压传动实验系统设计

　　3.1 液压传动装置三维建模

　　利用Autodesk 公司的3DS max 软件, 设计液压传动的三维动作动画。设计过程主要包括二维图形和三维图形的建模、材质的设计、环境的设定、建立动画控制器等。根据实验台实体尺寸数据, 利用3DS max 软件设计实验台各部件的造型, 形成实验台三维线框模型, 如图2 所示。

　　在3DS max 建模过程中, 任何修改都可记录成动画。在多个可动元素中, 有些是变动的修改动作, 有些是通过运动控制器来完成的。当一组关联影响对象的协同运动时, 就要涉及正向运动和反向运动。正向运动和反向运动存在差异, 但都是为了有效地给物体设置和谐有序的动作, 尤其是物体的局部与主体间作相互关联动作时, 对象之间的连接方式及组成结构对运动的结果影响很大。