可扩展式液压系统CAD与仿真研究

　　引言

　　液压传动因其功率大、运动的平稳性、调速的方便性、范围大等突出优点,而被应用越来越广泛,现在几乎涉及到国民经济的各个领域。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势,在众多的机械设备中,尤其是机床和一些大型的工程机械,液压系统都是不可或缺的一个重要组成部分。随着计算机CAD技术和仿真技术的不断发展,CAD技术和仿真技术已经越来越广泛地用于液压系统的设计上,以满足现代液压系统设计需求,提高设计人员的设计质量和设计效率,且可以大大缩短产品开发周期,加速液压工程建设进度,降低计成本,提高产品性能。在现行的大多数液压CAD与仿真系统中,液压元件的设计都是由系统开发人员在设计系统时随系统一起设计好的,并且在类型和数量上也是有限的,在很大程度上限制了液压系统设计人员的灵活度,因此在一定的程度上给该系统的推广带来了限制。本文立足于此,利用Delphi强大的面向对象的组件开发功能、OLE自动化技术和Matlab仿真技术,探索并完成了液压系统的一种可以由液压系统设计人员自由扩展液压元件的液压系统CAD与仿真系统的实现方法,大大提高了机械设计人员设计液压系统的工作效率和灵活度。

　　1 系统的功能模块

　　本系统具备三大功能:基于特征的元件管理子系统,液压原理图编制子系统,液压仿真子系统,其主要功能模块如图1所示。

　　2 系统的设计思想及实现

　　1)技术路线

　　在液压系统CAD与仿真系统的开发设计中,涉及的技术非常繁多,其中最主要的还是组件技术、面向对象技术、OLE自动化技术和Matlab仿真技术,它们之间的关系如图2所示。

　　2)系统设计思想

　　液压系统的仿真是通过建立液压系统的数学模型,并通过此数学模型来求解液压系统的动态特性,所以液压系统的数学模型的建立是仿真的前提和基础,建立的数学模型的过程是否简洁清晰,以及所建立的数学模型是否能准确、恰当的表现系统的动态特性,对系统仿真的正确性起了决定性的因素。然而我们可以将液压系统看作是一个个独立的液压元件相互组合而成,整个液压系统是这些元件及其相互之间按一定的连接关系而构成,即我们只要能详尽的描述构成整个液压系统的各个元件动态特性的数学模型,以及这些元件之间的相互连接关系,那么就能完全的描述整个液压系统,因此把各个元件特征、数学模型及其之间的连接特征描述出来是系统设计与仿真的关键。

　　为了能够很好的在计算机中描述出液压元件及其数学模型,我们可以采用现在比较成熟并且也很流行的组件技术与面向对象技术来对液压元件进行描述与建模,即把每个液压元件都当成对象在计算机中创建其相应的组件模型。当然这种元件模型的创建可以在液压CAD系统与仿真系统设计时预先设计好标准元件模型库,但是随着现代液压系统的设计已经越来越复杂,光有这些标准元件模型是不能满足现代复杂液压系统设计要求的,所以液压CAD系统与仿真系统应该具备液压系统设计人员可以自由的管理液压元件模型库的功能,既不光是可以对元件库的元件进行修改元件、删除元件等操作外,应该创建自己的液压元件。这样就达到液压系统设计人员可以自由扩展液压元件库中的元件,从而极大地提高液压CAD系统与仿真系统的灵活性。