前言
前言随着计算机技术的飞速发展,各行各业涌现出了名目繁多的仿真软件,流体传动与控制领域也不例外。通常所说的流体传动与控制系统指液压系统,也包括气动系统。本书主要讲解液压系统的计算机软件仿真方法,并且主要介绍的是液压传动系统的静态特性仿真,不涉及伺服系统的动态性能仿真。

目前市面上流行的液压系统计算机仿真软件主要包括FluidSim、Automation Studio、HOPSAN、HyPneu、Easy5、DSHplus、20sim、Amesim、MATLAB等。本书介绍利用Amesim软件进行液压系统计算机仿真的基本方法,以期为Amesim软件在中国的普及贡献一点绵薄的力量,促进国内相关领域的发展。

本书介绍的是液压系统仿真的基本知识,要想看懂本书,必须拥有一定的液压基础知识。笔者在写作本书的过程中,深深地体会到液压技术本身的功底对液压仿真的重要性,建议读者在学习本书的同时也应该更深入地学习液压工程知识。但反过来,笔者认为,Amesim完全能够胜任液压虚拟实验室的功能,对提高用户的液压工程能力,也能够起到一定的作用。

本书的体系结构参考了国内通行的液压传动教材的结构,目的是想介绍一种思想,一种用Amesim解决液压工程问题的思想。本书旨在证明一点,Amesim可以解决绝大多数液压工程的仿真问题,它提供了从流体力学到液压传动、直到伺服控制的完整的液压解决方案。

阅读这本书,读者首先要知道用Amesim进行仿真的基本步骤,即建立模型草图,赋予子模型,参数设置,最后是仿真。本书关注用Amesim解决液压问题,因此许多关于Amesim的基本操作方法,介绍得不多,比如仿真结果的显示和处理、批处理的设置方法、超级元件的设置方法、图标的绘制和创建等。这些操作方法,读者可以从本书的姊妹篇《液压系统Amesim计算机仿真指南》和Amesim的帮助文件中找到相关答案。所以读者学习Amesim,最好拥有一定的英文基础。

本书的特色是介绍了Amesim液压库中没有的元件的仿真模型构建方法,比如增压缸、多级缸、压力继电器、插装阀、柱塞泵等元件的Amesim仿真方法。通过学习这些元件仿真模型的建立方法,读者最重要的是掌握其建模思想,一旦掌握了建模思想,就能够举一反三,从而能够建立从前没有见过或Amesim库中没有提供的元件的仿真模型,进而解决实际工程问题。

本书第1章介绍了液压系统仿真基础知识,读者可以先大致阅读一下本章,重点是了解用Amesim进行液压系统计算机仿真所需要的四个步骤,待到学习逐渐深入后,可以再返回来重新详细阅读,这样读者就能够加深对Amesim的理解,从而提高能力,解决更深层次的问题;第2章介绍了液压油和液压流体力学的仿真方法,主要介绍了流体的属性及其仿真实例、流量静力学及其仿真实例、流体动力学及其仿真实例、流体流动时的压力损失、孔口和缝隙的流动,这一章的内容在后面的章节中会经常用到,并且内容比较抽象,读者要细心研读;第3章介绍了液压泵的仿真方法,重点介绍了柱塞泵的仿真建模方法,这一章的仿真实例比较复杂,完整再现了柱塞泵的Amesim仿真建模方法,并且涉及到了液压库、液压元件设计库、机械库、信号库等内容,有一定难度;第4章介绍了液压缸的仿真方法,包括柱塞缸、活塞缸等内容;第5章介绍了蓄能器的仿真方法,并给出了仿真实例;第6章介绍了液压控制阀的仿真方法,着重介绍了液压库中方向阀、压力阀和流量阀的性能特点和参数设置方法,还介绍了用液压元件设计库搭建插装阀仿真模型的方法,本章对液压系统建模有很大的参考价值;第7章介绍了液压回路的仿真,包括调速回路、方向控制回路、压力控制回路,还介绍了利用Amesim的平面机构库和液压库联合进行仿真的方法;第8章介绍了比例伺服系统的仿真方法,由于本书的目的不是介绍液压系统动态特性的仿真方法,因此这一章没有介绍动态系统的常见内容(如时域分析、频域分析和校正等),而是通过循序渐进的设计实例,介绍了比例伺服液压系统的设计方法,并用仿真验证了设计方法的可行性,对提高读者的液压系统设计能力有一定的帮助。另外,本书所有的液压原理图图形符号都采用了《GB/T 7861—2009流体传动系统及元件图形符号和回路图》标准。本书所有的仿真实例均由Amesim Rev13创建。本书还附带了包含所有仿真实例文件的光盘。

本书在编写过程中,得到了西门子公司仿真工程师聂利卫、谢基晨的大力帮助和支持,特别是谢基晨工程师不厌其烦的解释和讲解,帮助作者克服了许多仿真难题,并且两位工程师也对全书的体系结构给出了良好的意见建议,并亲自撰写了部分章节,在此对两位工程师的帮助表示深深的感谢!

Amesim软件庞大复杂、功能众多,液压技术体系严谨、博大精深,笔者自知自己液压功底尚浅,写作本书,只希望能够起到抛砖引玉的作用,希望对提高国内的液压元件、液压系统设计分析能力,贡献自己的一点力量。

写作时间仓促,必然存在这样或那样的错误和疏漏之处,恳请国内同行批评指正,联系方式:liangquan6@126.com。

梁全


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