伺服油缸的实体设计与仿真研究

　　伺服油缸在冶金、化工、航天等机械行业中有着极为广泛的应用，相应的客户对伺服油缸的性能及使用提出了更高要求，为开发和设计高性能的油缸，采用传统的二维设计及物理实验方法，费时费力，变更参数或条件困难，已远远不适合时代发展的需求。传统的伺服油缸设计思路为:①根据伺服液压缸工作机构的结构特点及工况条件，选择液压缸的类型和各部分的结构形式;②根据负载情况、速度要求、行程大小和动作要求，确定基本参数及主要尺寸:如工作压力尸、缸筒内径D、活塞杆直径d等;③结构计算与验算:包括缸筒壁厚、外径、端盖的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各部分连接结构的强度计算;④导向、密封、缓冲、排气、传感器及防尘装置设计;⑤整理设计计算书，绘制装配图和零件图。本课题在传统的设计思路基础之上，采用虚拟样机技术，充分利用美国MDI公司的动力学仿真软件ADAMS和美国PTC公司的CAD软件Pro/ E的优点，联合建立伺服油缸的仿真模型，真实地再现其运动仿真过程，通过分析比较运动仿真结果，不断完善结构参数的优化与调整，直至获得最佳的工作性能，从而大大减少了物理样机制造费用及试验次数，是当前较为流行、实用的设计方案。具体仿真流程如图1所示:①利用Pro/E进行伺服油缸零件的三维实体建模，完成样机的虚拟装配;②利用两个软件之间的接口模块MECH/Pr。定义刚体，并添加简单约束和记;③将装配模型导入到ADAMS界面下，再添加复杂约束和力，建立伺服油缸动力学模型;④对伺服油缸进行运动仿真及结果分析，看是否符合要求，如不满足，进一步调整优化模型结构参数，最终达到最佳的仿真效果;⑤输出二维工程图及完成物理样机的制造。

　　1零件三维实体建模与虚拟装配

　　由于伺服油缸结构复杂，在ADAMS环境中建立精确模型较为困难，为更好地实现油缸的精确模型设计和相关运动分析，本文把ADAMS软件与Pro/ E软件相结合，利用两者之间较好的兼容性及Pro/ E强大的3D实体造型功能，完成伺服油缸的整个实体建模及虚拟装配。

　　1. 1建立零件三维实体模型

　　Pro/ E是美国PTC公司推出的CAD/CAM软件，它首创参数式设计概念，强调单一数据库管理系统，以特征为设计单位，集实体与曲面设计、零件装配、二维工程图制作、制造加工、机构仿真、有限元分析及自动测量等功能于一体，设计师不论在3D或2D环境下修改任何尺寸，其相关的2D或3D实体模型及装配、制造等也自动修改;同时可随时对特征实现重新定义、川页序调整、删除和插入等修改动作。