仿真技術(shù)與液壓挖掘機(jī)的開發(fā)

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1、仿真技術(shù)與液壓挖掘機(jī)的開發(fā)　　摘要：液壓挖掘機(jī)是一種功能典型、工況復(fù)雜、用途非常廣泛的工程機(jī)械，特別是在中國這樣一個(gè)發(fā)展中國家，幾乎在所有的基礎(chǔ)建設(shè)中都要用到挖掘機(jī)。文章介紹了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，及其在液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)中的應(yīng)用?！　￡P(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；液壓挖掘機(jī)；聯(lián)合仿真　　　　液壓挖掘機(jī)是一種功能典型、工況復(fù)雜、用途非常廣泛的工程機(jī)械，特別是在中國這樣一個(gè)發(fā)展中國家，幾乎在所有的基礎(chǔ)建設(shè)中都要用到挖掘機(jī)。節(jié)能型挖掘機(jī)就成為發(fā)展的方向和趨勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)成為目前主要的先進(jìn)設(shè)計(jì)手段之一?！　　　?　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景　

2、　　　1.1傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷　　傳統(tǒng)批量產(chǎn)品的開發(fā)過程通過單件產(chǎn)品的模型試驗(yàn)來獲取信息，然后再制造物理樣機(jī)來核查設(shè)計(jì)要求是否達(dá)到。要加快設(shè)計(jì)周期，滿足市場需求，可以采用“并行設(shè)計(jì)”的思想，但是產(chǎn)品有實(shí)質(zhì)性變化時(shí)設(shè)計(jì)需要反復(fù)試驗(yàn)和修正，影響了并行設(shè)計(jì)的效果。要有效地加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，最合理的方法是加快樣機(jī)的試制。由于物理樣機(jī)的試驗(yàn)和改進(jìn)延長了設(shè)計(jì)周期，多個(gè)樣機(jī)的制造更導(dǎo)致成本高昂，可見傳統(tǒng)的基于物理樣機(jī)的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)模式有待改進(jìn)?！　　　?.2市場競爭的需要　　隨著世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)為了提高競爭力，必須縮短新產(chǎn)品研制和開發(fā)，降低產(chǎn)品的研發(fā)成

3、本，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是在這種迫切需要的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的?！　　　?.3仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性　　計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展，為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的支持和技術(shù)環(huán)境。仿真技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展與CAD技術(shù)的成熟及大規(guī)模推廣應(yīng)用分不開。此外，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)使得參數(shù)化機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)“軟模型”得以很好實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，加上數(shù)值算法的進(jìn)步，加快了復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型仿真運(yùn)算速度，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)及動(dòng)畫顯示技術(shù)的提高，為虛擬樣機(jī)技術(shù)提供了良好的用戶交互界面。　　　　2　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)　　　　雖然現(xiàn)有的仿真工具可以有效

4、輔助產(chǎn)品某個(gè)功能單元的設(shè)計(jì)開發(fā)，但隨著產(chǎn)品規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷增長，分系統(tǒng)問的關(guān)系也越來越復(fù)雜。僅靠傳統(tǒng)的單領(lǐng)域仿真已經(jīng)很難滿足對(duì)整個(gè)產(chǎn)品或其某個(gè)復(fù)雜子系統(tǒng)的功能和行為分析。目前，有不少商用仿真軟件本身里邊有好多模塊，它既可以對(duì)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)合仿真，同時(shí)也提供了與其他仿真軟件之間的接口。通過這些接口，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域建模，并提供聯(lián)合仿真運(yùn)行功能?！　　　?　聯(lián)合仿真技術(shù)的特點(diǎn)　　　　傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是串行的過程，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的批量生產(chǎn)按照從前至后的順序進(jìn)行。在整個(gè)過程中各個(gè)小組往往把注意力集中在各自的細(xì)節(jié)上而忽略了整機(jī)性能，最終產(chǎn)品集成后存在沖突缺陷。　　

5、聯(lián)合仿真技術(shù)采用數(shù)字仿真的形式進(jìn)行虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，仿真模型的參數(shù)就是物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，虛擬樣機(jī)因?yàn)閰?shù)修改方便，相比物理樣機(jī)而言是“軟模型”，能輕易地實(shí)現(xiàn)原型的多樣化，柔性好。無需制造實(shí)物樣機(jī)就可預(yù)測產(chǎn)品的性能.節(jié)省了物理樣機(jī)制造時(shí)間，降低了開發(fā)成本，減少了風(fēng)險(xiǎn)?！　　　?　仿真技術(shù)與液壓挖掘機(jī)開發(fā)　　　　4.1復(fù)雜產(chǎn)品仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀　　復(fù)雜產(chǎn)品通常涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，其每個(gè)子系統(tǒng)都可能是由各學(xué)科領(lǐng)域的零部件組成。眾多的子系統(tǒng)相互作用，組成一個(gè)有機(jī)的整體，展示出產(chǎn)品的外觀和功能?！　》抡嫱ㄟ^對(duì)所要研究系統(tǒng)模型的開發(fā)，幫助人們了解系統(tǒng)的行為，使人

6、們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)階段即可對(duì)產(chǎn)品行為進(jìn)行全面的分析，并有可能根據(jù)產(chǎn)品行為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。復(fù)雜產(chǎn)品由于自身的復(fù)雜性，開發(fā)難度大、時(shí)間長、成本高，因此要求將仿真應(yīng)用于其設(shè)計(jì)中，使企業(yè)能以更短的時(shí)間、更好的質(zhì)量、更低的成本推出自己的產(chǎn)品。在過去的10—20年內(nèi)，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，仿真技術(shù)已在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到大量應(yīng)用。4.1.1系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真現(xiàn)狀　　虛擬樣機(jī)是一種新型的設(shè)計(jì)、開發(fā)和評(píng)估手段，其在工程中的應(yīng)用是通過商業(yè)化軟件實(shí)現(xiàn)的。由于系統(tǒng)仿真技術(shù)能夠滿足真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，通過建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。使得在物理樣機(jī)建造前便可分析出它們的工作性能，因

7、而其日益受到國內(nèi)外機(jī)械領(lǐng)域的重視。目前，國際上有20多家公司在這個(gè)日益增長的市場上競爭，比較有影響的有美國MSC.Sofl公司，曾遇到工程機(jī)械在高速行駛時(shí)的蛇行現(xiàn)象及在重載下的自激振動(dòng)問題，采用仿真技術(shù)不僅找到了原因，而且提出了改進(jìn)方案，同時(shí)在虛擬樣機(jī)上得到了驗(yàn)證，最終應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中。