应用ADAMS函数实现多元件顺序动作仿真

在应用MSC/ADAMS实现液压挖掘机工作装置仿真工作中(如图1所示),遇到无法按动臂、斗杆和铲斗三部分顺序 动作仿真的困难,即不能使往复式双作用液压缸按照先后 顺序控制动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动。考虑采用传感器(Sensor)控制,但由于设置某些参数和脚本命令比较复杂,最终也未能实现。本文笔者从仿真变量和目标参数着手,经过认真思考,从ADAMS/View帮助文件中发现可以采用ADAMS函数实现该功能。

  一、参数设置与仿真

  利用ADAMS/View提供的各类函数以及ADAMS/Solver支持的 各类函数能够定义更为复杂的结构,更加灵活地应用A D A M S软 件进行精确高效的建模与仿真。ADAMS/View函数包括设计函数 与运行函数两种类型,函数的建立对应有表达式模式和运行模 式两种。在表达式模式下,在设计过程中对设计函数求值,而 在运行模式下会在仿真过程中对运行函数进行计算更新。

  ADAMS/Solver函数支持ADAMS/View运行模式下的函数,在 仿真过程中采用A D A M S/S o l v e r解算时对这些函数进行计算更 新。ADAMS/View设计函数在设计过程中定义模型时有效,而不 需到仿真分析时再进行计算更新。设计函数可用来将模型参数 化,以便进行优化和灵敏度分析,包括系统提供的函数和用户自定义函数。

  在这里,我们采用系统提供的数学函数,数学函数适用 于对标量和矩阵进行数学计算,如果输入变量为标量其返回值 就是标量,如果输入变量为矩阵其返回值就是矩阵。基本数学 函数DIM 和时间变量time 的配合能够实现液压挖掘机工作装置 多元件顺序动作。

  DIM 的函数格式和意义如下:

  DIM(x1,x2),当x 1>x 2时,返回x1与x2之间的差值x1-x 2; 当x1≤x2时返回0。x1和x2可以为常量、变量或表达式。

在ADAMS模型中(如图2所示),三个油缸(1、2、3) 设定Joint:Translational平移运动副,再分别加载Jointmotion_1、Joint motion_2、Joint motion_3到Translational

  平移运动副上,通过设定三个Motion的参数来分别驱动三个油 缸,设定对三个油缸的先后顺序动作按如图3所示的示意进行控制,模拟时间总长End Time =70。

  设定每个Joint motion的基本参数,Joint Type=Translational,Direction=Translational,Define Using= Function,Type=Displacement,设定Function(time),进入建立运行函数表达式对话框Function Builder中(如图4所示),在该对话框中输入下述表达式。

  对于动臂油缸上的Motion_1设定为:

其物理运动意义以数学函数表达:

如图5所。

  对于斗杆油缸上的Motion_2设定为:

其物理运动意义以数学函数表达:

对于铲斗油缸上的Motion_3设定为:

  其物理运动意义以数学函数表达:

 上式中S1、S2、S3为油缸伸缩量,单位mm;time为时间,

单位s。最后单击“OK”完成操作。

  仿真分析开始前,在模型中建立测量M e a s u r e参数,分 别以三个油缸的两端点建立Pointtopoint型距离测量参数 MEA_PT2PT_C1、MEA_PT2PT_C2、MEA_PT2PT_C3,进行油缸伸缩参数的测量。设定Simulation Tool窗口的相关参数后即 可进行仿真分析,我们可以看到三个油缸按图3先后顺序控制动臂、斗杆和铲斗三部分顺序动作,三个油缸伸缩变化曲线如图五所示。

二、结论

  通过上述参数设定和仿真分析,不管元件是移动还是旋转,我们应用ADAMS的DIM函数都可以简单快捷地实现多元件顺序动作仿真。ADAMS函数真正成为定义更为复杂的结构、进行精确建模与仿真的高效辅助工具。