AMESim软件在液压控制系统教学中的应用
Python与AMESim在液压与气动实践教学中的应用

Python与AMESim在液压与气动实践教学中的应用作者:张啟晖李聪杨丽荣黄武新江涛来源:《教育教学论坛》2020年第47期[摘要]液压与气动课程是机械电子工程专业重要的专业必修课,并且课程重点在于讲解液压与气动在工程实际中的应用,而课程实验设备异于损坏,许多实例不便于实验,而学生面对理论知识难于理解,为此运用AMESim仿真平台,基于python构建液压与气动实践教学,拓展学生多学科多软件的应用,以液压元件减压阀为例,说明实践课程教学方法,学生在AMESim平台下的交互操作,从而培养学生的液压实践技能,启发学生对液压与气压传动的兴趣。
[关键词]液压与气动;python;AMESim;减压阀[基金项目]2019年江西理工大学虚拟仿真实验教学项目“基于Python的液压与气动虚拟仿真实践课程的研究”(XZG-18-14-82)[作者简介]张啟晖(1986—),男,福建宁化人,工学博士,江西理工大学讲师,主要从事流体传动与控制研究。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2020)47-0-02 [收稿日期] 2020-05-29一、引言液压与气动课程是机械工程专业下较为重要的一门课程,具有一定的理论和实践的课程。
随着科技的发展,本科教育方式方法也在发生翻天覆地的变化,在工程教育领域就提到了需要用现代的工具应用到实际的教学中,如今在液压与气动领域内有许多的软件,如AMESim、FluidSIM、Matlab、Fluent、Python等。
这些软件在液压与气动领域中,不管是工程还是研究都得到了大量的应用[1-3]。
在传统的教学中,采用的教学方法或者设备不能直观地让学生理解液压与气动元件或者回路的原理以及特性,教师需要大量的学时去讲解,而如果在教学中合理地采用现代工具软件,将极大地提高教学效果,拓宽教师的教学方法,能够激发学生的学习热情。
当前,国内许多高校教师也开展将现代工具与教学的研究。
05_AMESim在液压泵的建模应用

B 7 6 A 5
6
4
6
1
3 7
T 2 S
6
22
Hydraulics
Steffen Mutschler, BRH-DR/EMF1, 30.03.2006: European AMESim User
Simulation
Simulation of swiveling at a pressure of 100 bar 400 bar
齿轮泵的建模:
齿轮的结构原理图 建模的原理 结果分析
主要内容
叶片泵的详细建模:
叶片泵的结构原理图 各部件建模 5叶片恒压变量泵模型仿真结果
2 copyright LMS International - 2009
液压泵建模的难点
3 copyright LMS International - 2009
20 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
5柱塞恒压变量泵模型仿真结果
斜盘斜角变化曲线
斜盘受力合力作用点曲线
21 copyright LMS International - 2009
Precise Modeling in Design Support
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模 配流盘的建模
图5 吸油口/排油口模型
7 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模 配油盘结构简图
图6 配油盘的结构简图
8 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模 吸油盘、排油盘模型(Rev9)
基于AMEsim的液压系统建模与仿真

基于AMEsim的液压系统建模与仿真1. 液压系统简介液压系统是一种利用液体来传递能量的动力传动系统。
液压系统由液压泵、执行元件、阀门、管路和液压油等组成,通过液压油在管路中传递能量,实现机械传动和控制。
液压系统具有功率密度大、传动平稳、传动效率高等优点,因此在各种工程领域广泛应用。
在AMEsim软件中,液压系统的建模可以分为以下几个步骤:(1)选择合适的组件:AMEsim软件提供了丰富的液压系统组件库,用户可以根据实际需求选择液压泵、油箱、阀门、液压缸等组件,并将它们拖拽至建模界面中进行组装。
(2)连接组件:在建模界面中,用户可以通过拖拽连接线的方式将各个组件连接起来,形成完整的液压系统结构。
连接线的颜色和箭头方向可以表示流体的流动方向和压力传递关系。
(3)设置参数:在连接完成后,用户需要对各个组件进行参数设置,包括液压泵的排量、阀门的流量系数、液压缸的有效面积等。
这些参数将直接影响液压系统的性能。
(4)添加控制器:液压系统通常需要配备各种控制器,用于实现系统的自动化控制。
在AMEsim软件中,用户可以选择合适的控制器组件,并将其连接至系统中的执行元件,实现对液压系统的控制。
(1)设定仿真参数:用户需要设定仿真的时间范围、时间步长等参数,以及初始状态下各个组件的状态变量。
这些参数将直接影响仿真的精度和速度。
(2)运行仿真:在设定好仿真参数后,用户可以通过软件界面中的“运行”按钮启动仿真过程。
AMEsim软件将根据用户设置的参数和建模的物理方程,对液压系统进行数值求解,得到系统在仿真时间范围内的动态响应。
(3)分析仿真结果:仿真完成后,用户可以通过软件界面中的数据显示功能,查看系统各个组件的压力、流量、位移等物理量随时间的变化曲线,从而对系统的性能进行评估和分析。
通过建模与仿真,用户可以对液压系统的结构和参数进行调整和优化,从而提高系统的工作效率、降低能耗、改善控制性能等。
在AMEsim软件中,用户可以通过调整组件的参数、改变控制策略等方式,实现液压系统的优化设计。
基于AMEsim的液压系统建模与仿真

基于AMEsim的液压系统建模与仿真AMEsim是一种用于液压系统建模与仿真的软件工具,它具有强大的功能和灵活的操作界面,可以有效地模拟液压系统的动态行为,并提供详细的分析和评估。
本文将介绍基于AMEsim的液压系统建模与仿真的流程和方法。
液压系统建模的第一步是创建系统的几何模型。
在AMEsim中,可以使用建模工具创建液压元件的几何形状和结构。
可以创建油箱、泵、阀门、管道等液压元件,并将它们连接起来,形成一个完整的液压系统。
接下来,需要定义液压元件的物理参数。
包括元件的尺寸、材料、摩擦系数、液压缸的活塞面积等等。
这些参数将用于计算元件的力学行为和动态特性。
然后,需要为液压系统添加控制算法。
在AMEsim中,可以使用模型库中提供的控制算法模块,或者自定义算法来实现对液压系统的控制。
可以添加PID控制器来控制液压缸的运动,或者根据输入信号改变阀门的开启程度。
完成模型的建立后,就可以进行仿真了。
在AMEsim中,可以设置仿真的时间步长、仿真时间等参数,并运行仿真模型。
仿真过程中,AMEsim会根据模型中定义的方程和控制算法计算液压系统的动态行为,并生成仿真结果。
在仿真结果中,可以得到液压系统各个液压元件的工作状态、压力变化、流量变化等信息。
通过分析这些仿真结果,可以评估液压系统的性能和优化设计。
可以分析液压系统的响应时间、能耗、泄漏等方面,以优化系统的性能。
基于AMEsim的液压系统建模与仿真是一个有效的工具,可以帮助工程师模拟和评估液压系统的动态行为。
通过建立液压系统的几何模型、定义物理参数、添加控制算法,并进行仿真分析,可以得到详细的系统工作状态和性能评估,从而指导液压系统的设计优化与改进。
基于AMESim的列车液压制动系统的建模及仿真

基于AMESim的列车液压制动系统的建模及仿真摘要本文介绍了低地板列车液压制动系统的结构及工作原理,并分析了系统的制动液路,利用工程系统仿真软件AMESim对列车液压制动系统的快速开关阀、差压阀、基础制动装置等主要组成部分进行建模,仿真分析液压制动系统在不同制动工况下的响应特性。
通过该系统模型的仿真结果可知,本文设计的液压控制系统能够很好地实现轮控制动功能,同时差压阀的设计能有效起到制动缓解不良检测和自诊断的功能。
利用AMESim中的液动库能对车辆液压制动系统的研究提供一种方法。
关键词液压制动系统;AMESim;建模仿真由于液体介质可以比较安全地达到较高压力,也就是说可以在输出同等制动力的前提下具有较小的体积,因此,液压制动系统非常符合低地板列车制动的要求[1]。
试验一直以来都是研究车辆制动问题的重要手段。
但科学技术的飞速发展,特别是电气、计算机技术在液压领城内的广泛应用,扩大了液压传动与控制技术的适用范围,提升了各种使用液压技术的机械设备的性能;反过来,机电液一体化程度的不断提高,对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求。
传统的以完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法,已不能适应现代产品的设计和性能要求,而对液压系统进行动态特性分析和采用动态设计方法,已成为机械设计中的重要手段。
使用AMESim软件平台可实现建立一个准确、适用、便于仿真的系统数学模型,成为目前应用较多的研究手段[2]。
本文针对低地板列车目前所使用的的液压制动系统,通过AMESim软件建立模型,施加不同制动工况,对液压元件和系统进行仿真分析,为液压元件或系统的设计或改善提供一定的理论基础。
1列车液压制动系统本文所要建模仿真的列车由3节编组组成:Mc-M-Mc,全部采用全动胶轮,车轮数量12个。
每辆车一套液压控制单元,单元之间通过列车网络通信。
基础制动形式为盘式制动。
该系统的液路原理如图1所示。
每列车安装一台电子制动控制单元。
基于AMEsim的液压系统油箱散热仿真

基于AMEsim的液压系统油箱散热仿真
AMEsim是一种基于多物理场耦合的动力学仿真工具,可以用于液压系统的建模和仿真。
在液压系统中,油箱是一个重要的组成部分,它负责存储油液,并通过其表面与周围环境
进行热交换,以保持油液的适宜温度。
研究油箱的散热特性对于设计高效可靠的液压系统
具有重要意义。
我们需要建立油箱的几何模型并定义其物理特性。
在AMEsim中,可以通过画图工具创建油箱的三维几何模型,并设置油箱的尺寸、形状、材料等参数。
还需要定义油箱内的油
液的热容量、密度、导热系数等物理特性。
接下来,我们需要考虑油箱表面与周围环境之间的热交换。
油箱通常通过表面散热,
将热量传递给周围的空气或其他介质。
在AMEsim中,可以使用传热模块来模拟油箱与周围环境之间的热交换过程。
通过设置油箱表面的热传导系数和与周围环境的热传递系数,可
以计算油箱表面的散热功率。
在进行仿真之前,我们还需要设置油箱内部的初温和工作条件。
通过设置油液的初始
温度和流入油箱的流量、压力等参数,可以模拟油液在油箱内的流动和散热过程。
我们可以进行仿真分析,通过运行AMEsim模型,可以得到油箱在不同工况下的散热特性。
通过分析油箱表面的散热功率和油箱内部的温度分布,我们可以评估油箱的散热性能,并优化设计方案。
基于AMEsim的液压系统油箱散热仿真可以帮助工程师深入了解油箱的散热特性,优化设计方案,提高液压系统的效率和可靠性。
AMEsim还可以结合其他物理场仿真模块,如液压、机械、电气等,实现全系统的仿真分析,为液压系统的设计和开发提供全面支持。
基于AMEsim的液压系统油箱散热仿真
基于AMEsim的液压系统油箱散热仿真液压系统在工业领域中应用广泛,常常涉及到大量液压油的循环使用。
为了保证液压系统的稳定运行,液压油的温度需要被控制在一定的范围内。
而液压系统油箱散热是保证液压油温度稳定的重要环节之一。
为了对液压系统油箱散热进行研究和优化设计,我们可以利用AMESim软件进行油箱散热仿真,以实现对油箱散热性能的准确评估和改进。
我们需要了解一下液压系统油箱散热的工作原理。
液压系统中的油液在工作过程中会因为机械能转换成热能,导致液压油温度升高。
如果液压油的温度过高,将会导致系统的性能下降甚至损坏关键部件。
我们需要通过油箱散热的方式将热量散发出去,维持液压油的适当温度。
常见的油箱散热方式包括自然对流散热、强制对流散热和换热器散热等。
在进行油箱散热仿真前,我们首先需要构建一个液压系统的模型。
这个模型可以包括液压泵、油箱、阀门、执行元件等组成部分。
通过AMESim软件提供的组件库,我们可以便捷地构建出一个完整的液压系统模型,并定义各个组件的运动学、动力学和热力学特性。
接下来,我们需要将油箱散热部分加入到液压系统模型中。
油箱散热部分通常由油箱本身、冷却器或者散热器、散热风扇等组成。
我们需要定义各个散热部件的热特性,比如散热器的换热系数、风扇的风量等参数。
在模型构建完成后,我们可以利用AMESim软件进行油箱散热的仿真分析。
我们可以通过模拟液压系统的工作过程,观察液压油的温度变化情况。
通过查看油箱内的温度分布,我们可以初步评估油箱散热效果的好坏。
如果发现温度过高的问题,我们可以进一步分析导致温度过高的原因,比如散热器不足或者散热风扇不工作等。
在发现问题后,我们可以通过仿真软件进行改进方案的设计和优化。
比如增加散热器的面积、提高换热器的效率、增加风扇的风量等措施。
通过模拟这些改进方案,我们可以快速地评估各项方案的效果,并选择最适合的方案进行应用。
除了静态仿真,AMESim软件还可以进行动态仿真分析。
AMESim软件在导向钻机液压系统仿真中的应用
机床与液压
M ACHI NE TO0L & HYDRAUL C IS
0c.2 1 t 00 Vo. 8 No 9 13 .1
第3 卷 第 l 8 9期
D :1 . 9 9 jis. 0 1—3 8 . 0 0 1 . 2 OI 0 3 6 /.sn 10 8 12 1. 907
Ab t a t AMES m i o e kn fr ma k b e s f a e h c su e o s le te p a t a r b e n mo ei g i l t n sr c : i s n i d o e r a l ot r s w ih i s d t ov h r ci lp o l mso d l .smu ai w c n o a d d n mi ef r n e a ay i fh d a l / c a ia y tm.T esmu ai n mo e fte d r cin ld i e d n y r u i s s n y a cp r ma c n lsso y r u i me h n c l se o c s h i lt d l i t a r l e i g h d a l y — o o h e o lf c tr sb i sn e wa u l u ig AME i a d t e s lt n a a y ie e e ma e n t S m n h i a i n lss s w r d .T e b th r n ig me h d o mu o h ac u n n t o fAME i w si t d c d t p i S m a nr u e o o t o — mie p mee .s c s e u v ln a ig c e in .mo u u o ea t i fte 0 l z  ̄a tm u h a q iae t mp n o mc e t d d l s fl s et o i i y h . Ke wo d :D rc in ld i ; AMESm ; Hy r u i s se y r s ie t a r l o l i d a l y tm c
液压机械系统的建模仿真及动力学分析软件AMESim介绍
液压/机械系统的建模、仿真及动力学分析软件AMESim介绍AMESim 软件介绍AMESim 为流体动力(流体及气体)、机械、热流体和控制系统提供一个完善、优越的仿真环境及最灵活的解决方案。
AMESim使用户能够借助其友好的、面向实际应用的方案,研究任何元件或回路的动力学特性。
这可通过模型库的概念来实现,而模型库可通过客户化不断升级和改进。
基本特性设计框架作为设计软件包,AMESim为用户提供了一个完善的时域仿真(包括线性分析及各种专业特性)建模环境。
工程师可使用已有模型和(或)建立新的子模型元件,来构建优化设计所需的实际原型。
用户界面易于识别的标准ISO图标和简单直观的多端口框图,为用户提供了一个友好的界面,方便用户建立复杂系统及用户所需的特定应用实例。
求解器-算法自适应和强大的不连续性处理能力基于最先进的数字积分器, AMESim求解器根据系统的动态特性,在17种可选算法中自动选择最佳积分算法,并具有精确的不连续性处理能力,正是AMESim这些独创的技术,保证了仿真的速度和精度。
应用库12个开放的模型库基于物理原理和实际应用,包含大量一维流体/机械系统设计及仿真所必需的模型。
用户无须是仿真专家,轻易便可获得最新专业技巧。
超元件功能超元件功能使用户可以将一组元件集成为一个超元件,后者可以象普通元件一样使用。
由于多端口方案等原因, AMESim的超元件功能与其它软件的相应特性具有本质的差别。
开放性内置与C (或Fortran)和其它系统仿真软件的接口。
借助此特性,用户可以在AMESim环境中访问任何C 或Fortran 程序、控制器设计特征、优化工具及能谱分析等工具。
同时用户还可以将一个完全非线性AMESim子模型输出到一个CAE或多体软件中去。
AMESet 子模型编辑工具借助于AMESet,用户可以自己开发标准的、可重复使用的、便于维护的、并附有完整文档的模型库。
模型库标准库:机械- 控制可选:液压- 液压管路- 液压元件设计(即原来的AMEBel)- 液压阻力- 气动- 热- 热流体- 冷却- 动力传动- 填注。
基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析
基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析摘要:本文论述了基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析。
为了更好地理解钻机恒压变量泵控液压系统的动态行为,我们利用AMESim软件进行仿真分析,三维建模仿真模型,用来考察实验系统的气动控制模型随着时间变化的特性,比较各项参数的影响,如液压源频率、阀斜坡比特率和负载变化,研究了液压供给系统的容积损失、流量脉动和泵压力的变化情况。
最后,建立了仿真模型,对其进行模拟,研究钻机恒压变量泵控液压系统的性能,并获得了理想的仿真结果。
关键词:amesim;恒压变量泵;液压系统;仿真分析;正文:1 引言液压系统是一种重要的动力传动系统,广泛应用于农业机械、工业机械、汽车工业、航空航天以及医疗等领域。
近年来,随着计算机技术的发展,计算机仿真技术已经成为研究工业机械系统的有效手段,可以有效解决复杂工业机械系统设计和控制中存在的问题。
基于AMESim的模拟仿真技术可以大大减少研究过程中的实验时间,提高研究的效率,有效降低研究成本,而且可以通过三维建模仿真模型,更好地反映复杂的实际工业过程。
本文通过基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析,从而深入考察其动态行为和特性,考察实验系统的气动控制模型随时间变化的特性,并使用amesim仿真模型,对液压供给系统的容积损失、流量脉动和泵压力进行详细分析,进而更好地了解液压系统的动态性能,促进液压系统的可靠性和可控性。
2 模型建立为了建立钻机恒压变量泵控液压系统仿真模型,我们使用AMESim软件建立了一个三维建模仿真模型,主要由一台恒压变量泵和一台液压发动机组成,模型由通用模块和气动模块构成。
图1是建立的仿真模型。
3 仿真结果(1)控制参数在仿真模型中,我们首先考察了液压源的频率、阀斜坡比特率和负载的变化对恒压变量泵控液压系统的影响。
图2显示了在恒压变量泵控液压系统中液压源频率和负载变化时动态特性的变化情况。
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第6期(总第37期)
2009年11月
No.6(SerialNo.37)
Nov.2009
FluidPowerTransmissionandControl
收稿日期:2009-07-15
作者简介:刘增光(1978-),男,山西临猗人,兰州理工大学能源与动
力工程学院教师,从事液压方向的教学和研究。
随着液压伺服控制系统在各行业的应用日益广
泛,用人单位对液压专业学生有关《液压控制系统》课程知识的要求也越来越高。而本课程是一门涉及面较广、实用性较强的专业必修课,其课程内容既需要液压流体力学、电工电子技术、液压控制工程及液压传动做基础,又与工程实践有着密切的联系。传统的教学缺乏生动性,理论过于繁琐,借助AMESim软件作为教学工具,对电液伺服阀和电液伺服系统进行建模仿真研究,通过仿真演示过程使得抽象的理论、概念变得更加通俗易懂,使学生对理论知识有了更深刻的认识。AMESim是法国IMAGINE公司于1995年推出的基于键合图理论的液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件。面向工程应用的定位使得AMESim在航空航天工业、汽车制造和液压行业等领域得到了广泛的应用。AMESim软件具有以下特点:①多学科的建模仿真平台AMESim软件提供了丰富的模型库,涵盖了机械、液压、控制、电工电子,磁等领域。②图形化建模在软件图形用户界面(GUI)下通过连接元件应用库来进行建模,不需要编写任何程序代码。③求解迅速准确AMESim采用变步长、变阶数、变类型、鲁棒性强的智能求解器,根据所建模型自动地选择最佳的积分算法。④结果输出方便仿真结果可自动地显示为动画和曲线图形。电液伺服阀是电液伺服系统中的关键元件,也
是本门课程教学中的重点内容。
在所有的电液伺服阀中,力反馈两级电液伺服
阀是最基本,也是应用最广泛的伺服阀。为了达到在
《液压控制系统》教学中引进AMESim软件后淡化
公式推导、增强教学效果和引发学生兴趣的目的,我
们以力反馈两级电液伺服阀为例,在学生学习伺服
阀阀的各部分组成结构和工作原理后,用AMESim
软件提供的液压元件库对其进行建模和仿真,加深
学生对所学内容的理解和掌握。
(1)首先根据力反馈两级电液伺服阀的构成原
理建立伺服阀各组成部分的仿真模型。
力反馈两级电液伺服阀主要由三部分组构成:
即力矩马达;前置级液压放大器和功率级液压放大
器。
①建立四通四边功率级滑阀的模型如图1所
示。
②建立前置放大级双喷嘴挡板阀的模型如图2
所示。
③建立永磁动铁式力矩马达的模型如图3所
示。
(2)按照伺服阀的结构,将所建立的各部件模
型相连接,形成力反馈两级电液伺服阀的仿真模型。
将所建伺服阀模型连入液压回路进行仿真,得
到伺服阀的仿真性能曲线,验证仿真结果和实际情
况的一致性。
①伺服阀的仿真流量曲线如图4所示。
②伺服阀的仿真压力曲线如图5所示。
③伺服阀的仿真内泄漏曲线如图6所示。
从以上仿真结果可知,仿真曲线和实际情况相
AMESim软件在液压控制系统教学中的应用
刘增光岳大灵
(兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050)
摘要:针对《液压控制系统》课程理论性强,涉及面广,内容抽象等特点,在教学中引入AMESim仿真软件,以力反馈
两级电液伺服阀为对象进行建模仿真,阐明了AMESim软件在本课程教学中的应用,达到了促进学生对抽象知识的
理解和掌握,激发学生兴趣,提高教学水平及学生的工程实践能力的目的。
关键词:液压控制系统;AMESim软件;仿真
前言
1AMESim仿真软件介绍
2软件在液压控制系统教学中的应用
图6伺服阀的仿真内泄漏曲线
图1功率级滑阀的仿真模型
图2双喷嘴挡板阀的仿真模型
图3力矩马达的仿真模型
2009年11月41
刘增光等:AMESim软件在液压控制系统教学中的应用
一致。只是由于伺服阀的滞环较小而使两条流量曲
线几乎相重合。
将AMESim建模仿真软件引入到《液压控制系
统》课程的教学中具有较大的新颖性,实现了教学创
新。引入后既可以使教学更加生动形象,帮助学生更
好地理解抽象的理论知识,又可使理论和实践有机
结合,弥补实验的不足,强化对所学知识的综合应用
能力和创新能力的培养,为学生今后进行液压伺服
系统的计算机辅助设计打下基础。
参考文献
[1]付永领,祁晓野.AMESim系统建模和仿真[M].北京航空航
天大学出版社,2006
[2]王春行.液压控制系统[M].机械工业出版社,2005
[3]李洪人.液压控制系统[M].国防工业出版社,1990
[4]AMESim7.0help
图4伺服阀的仿真流量曲线
图5伺服阀的仿真压力曲线
3结论
流
量
(
L
/
m
i
n
)
输入电流(A)
输入电流(A)
压
降
(
b
a
r
)
输入电流(A)
泄
漏
流
量
(
L
/
m
i
n
)
ApplicationofAMESimSoftwareintheTeachingofHydraulicControlSystem
LIUZheng-guangYUEDa-ling