基于amesimmatlab的液壓緩沖器仿真與優(yōu)化

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1、研發(fā)埠www.yanfabu.com基于AMESim/Matlab的液壓緩沖器仿真與優(yōu)化汪云峰,譚宗柒(三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院,湖北宜昌443002)摘要:通過對液壓緩沖器工作原理的分析,在AMESim仿真環(huán)境下建立相應(yīng)的液壓緩沖器仿真模型,對緩沖器節(jié)流槽孔口面積對緩沖性能的影響進(jìn)行仿真研究,并結(jié)合Matlab強(qiáng)大的優(yōu)化計(jì)算功能對其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:AMESim;Matlab;液壓緩沖器;優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號:TH137文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-3881(2008)3-167-2作者簡介

2、:汪云峰(1984—),男,湖北武漢人,研究生,從事流體傳動與控制方面的研究。電話:13997739536,E-mail:wangyunfeng2001@1631com。SimulationandOptimizationofHydraulicShockAbsorberBasedonAMESim/MatlabWANGYunfeng,TANZongqi(CollegeofMechanical&MaterialEngineering,ChinaThreeGorgesUniversity,YichangHubei44

3、3002,China)Abstract:Throughtheanalysisoftheoperatingprincipleofhydraulicshockabsorber,thesimulatingmodelundertheenvironmentofAMESimwasbuilt.Therelationbetweenthethrottleorificeareaandtheshockabsorbingcapabilitywassimulated.Themainparametersofthehydraulicsho

4、ckabsorberwereoptimizedwiththepowerfuloptimizingcalculationfunctionofMatlab.Keywords:AMESim;Matlab;Hydraulicshockabsorber;Optimizationdesign研發(fā)埠www.yanfabu.com0前言液壓緩沖器是一種利用流體流動的粘性阻尼作用,轉(zhuǎn)化機(jī)械能為壓力能和熱能,用來延長沖擊負(fù)荷的作用時間,吸收并轉(zhuǎn)化沖擊負(fù)荷的能量的裝置[1]。他的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是結(jié)合運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)與流體力學(xué)進(jìn)行理論

5、設(shè)計(jì)，然后引入可變因子進(jìn)行仿真分析并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，最后進(jìn)行性能的改進(jìn)。這樣一個設(shè)計(jì)過程周期較長，操作繁瑣，對產(chǎn)品性能要求的多樣化非常不利?？紤]以上因素,本文利用AMESim[2]的仿真環(huán)境建立液壓緩沖器的仿真模型,以此來對緩沖器的主要影響參數(shù)進(jìn)行分析研究,并聯(lián)合Matlab進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),加快了其設(shè)計(jì)進(jìn)程,提高了設(shè)計(jì)的成功率。1仿真環(huán)境AMESim(AdvancedModelingEnvironmentforSimulationofEngineeringSystems)是法國IMAGINE公司開發(fā)

6、的一套高級仿真軟件。它是一個圖形化的開發(fā)環(huán)境,用于工程系統(tǒng)的建模、仿真和動態(tài)性能分析。AMESim的特點(diǎn)是面向工程應(yīng)用從而使其成為汽車、液壓和航天航空等工業(yè)研發(fā)部門的理想仿真工具。仿真者完全可以用AMESim的各種模型庫來設(shè)計(jì)系統(tǒng),從而可快速達(dá)到建模與仿真以及優(yōu)化目標(biāo),同時還提供了與Matlab、ADAMS等軟件的接口,可方便地與這些軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。MATLAB是MATrixLABoratory的縮寫,早期主要用于現(xiàn)代控制中復(fù)雜的矩陣、向量的各種運(yùn)算。由于MATLAB提供了強(qiáng)大的矩陣處理和繪圖功能,很多專家

7、因此在自己擅長的領(lǐng)域用它編寫了許多專門的MATLAB工具包（Toolbox），如控制系統(tǒng)工具包、系統(tǒng)辨識工具包、信號處理工具包。魯棒控制工具包、最優(yōu)化工具包等等。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，很多工程設(shè)計(jì)與分析軟件都提供與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口,以合理的利用各自的優(yōu)勢解決工程問題。研發(fā)埠www.yanfabu.com2液壓緩沖器模型的建立液壓緩沖器的簡化模型如圖1所示,主要由緩沖活塞、節(jié)流軸芯、缸體以及復(fù)位彈簧k1、k2等構(gòu)成,其緩沖的阻尼結(jié)構(gòu)就是軸芯上所開的節(jié)流槽以及配合面形成的環(huán)形縫隙。在緩沖過程中,空心的緩沖活塞

8、與節(jié)流軸芯將缸體內(nèi)腔分隔為高壓腔p1和低壓腔p2,高壓腔中的油液受到外載荷沖擊形成的擠壓力作用經(jīng)過節(jié)流軸芯與活塞之間的節(jié)流孔與環(huán)形縫隙。由于油液的粘性與抗壓性,外載荷的機(jī)械能最終被轉(zhuǎn)換為熱能并耗散在空氣中。按照圖1所示的簡化模型,進(jìn)行AMESim中模型的等效如下:(1)將緩沖活塞簡化為質(zhì)量體與彈簧阻尼機(jī)構(gòu);(2)將可變節(jié)流槽等效為可變節(jié)流閥;(3)將環(huán)形縫隙等效為活塞與缸體間隙;(4)復(fù)位彈簧即線性