工程機械機電液系統(tǒng)動態(tài)仿真

前言

　　本書為21世紀交通版高等學校教材。　　眾所周知，勞動的主要組成部分是勞動對象、勞動工具和勞動者，隨著科學技術(shù)的進步，勞動工具的效率不斷提高，而勞動者為了在市場中獲得高的就業(yè)能力，就必須掌握最新的勞動工具。自20世紀90年代開始，機械設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計工具創(chuàng)新層出不窮，設(shè)計工具逐漸由丁字尺、手冊、計算器進入到三維CAD、CAE階段。在工程機械領(lǐng)域中，各大企業(yè)為了提高產(chǎn)品研發(fā)速度也紛紛購人了各種CAD、CAE工具。故此，為了提高研究生的就業(yè)能力和設(shè)計分析能力，長安大學自1998年起為二級學科“工程機械”專業(yè)下的研究生中開設(shè)了“工程機械動態(tài)仿真”課程。該課程主要講授目前工程機械領(lǐng)域中新的實用型設(shè)計和分析工具，主要集中在結(jié)構(gòu)動力學仿真分析、機構(gòu)動力學仿真分析和液壓系統(tǒng)的仿真分析，隨著近幾年機電液控制系統(tǒng)的發(fā)展，機電液系統(tǒng)的聯(lián)合仿真及控制器設(shè)計與仿真也加入到授課內(nèi)容中。本書是編著者根據(jù)多年授課過程中積累的資料編寫而成。　　本教材主要適用于“工程機械”專業(yè)的研究生課程，也可以適用于機械設(shè)計及理論、機械制造和機械電子等專業(yè)的研究生課程；同時也可以作為這些專業(yè)高年級的選修課程；對于工程機械企業(yè)的設(shè)計人員也是很好的參考書。

內(nèi)容概要

本書以工程機械系統(tǒng)設(shè)計中涉及的不同領(lǐng)域動態(tài)仿真分析問題為主線，在介紹工程機械動態(tài)仿真中的力學、機構(gòu)學基礎(chǔ)知識和數(shù)值求解算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合ADAMS軟件和Recur-Dyn軟件，介紹了并聯(lián)機構(gòu)仿真、履帶行駛系統(tǒng)仿真、帶傳動仿真和齒輪傳動仿真等目前教材中較少介紹而工程中應(yīng)用較多的機構(gòu)仿真技術(shù)；并針對結(jié)構(gòu)件的仿真分析問題，介紹了AN-SYS的基本使用方法；結(jié)合AMESim和HyPneu軟件介紹了工程機械液壓系統(tǒng)的仿真分析技巧；針對工程機械控制器的設(shè)計介紹了Multisim和DSP的開發(fā)環(huán)境應(yīng)用。同時還介紹了工程機械控制器半物理仿真的技術(shù)。    本書為工程機械專業(yè)研究生教材，也可以作為工程機械行業(yè)設(shè)計人員或其他機械系統(tǒng)設(shè)計人員進行動態(tài)仿真的參考教材。

書籍目錄

第一章　緒論　第一節(jié)　現(xiàn)代機械系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀　第二節(jié)　現(xiàn)代機械系統(tǒng)涉及的學科　第三節(jié)　仿真技術(shù)的發(fā)展第二章　空間機構(gòu)學與力學基礎(chǔ)　第一節(jié)　機構(gòu)動力學仿真的數(shù)學基礎(chǔ)　第二節(jié)　空間機構(gòu)學的基本概念　第三節(jié)　動量、動量矩和動能　　第四節(jié)　牛頓一歐拉動力學方程　第五節(jié)　帶拉格朗El乘子的動力學方程第三章　仿真技術(shù)中的數(shù)值求解算法　第一節(jié)　數(shù)值解法的誤差問題　第二節(jié)　龍格一庫塔法與多步法　第三節(jié)　常微分方程的病態(tài)問題　第四節(jié)　解非線性代數(shù)方程的牛頓一拉斐遜方法　第五節(jié)　其他常用仿真算法第四章　虛擬樣機技術(shù)  第一節(jié)　概述  第二節(jié)　ADAMS軟件功能  第三節(jié)　虛擬樣機建模  第四節(jié)　并聯(lián)機構(gòu)的基本概念  第五節(jié)　協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)的機構(gòu)虛擬樣機模型第五章　履帶式行駛系統(tǒng)仿真  第一節(jié)　履帶式行駛系統(tǒng)仿真簡介  第二節(jié)　設(shè)置仿真環(huán)境  第三節(jié)　定義履帶組件  第四節(jié)　完成履帶子系統(tǒng)  第五節(jié)　開發(fā)和運行整體車輛模型  第六節(jié)　履帶子系統(tǒng)調(diào)整  第七節(jié)　增加鏟斗連接  第六章　帶傳動　第一節(jié)　帶傳動仿真　第二節(jié)　V型帶設(shè)計實例第七章　齒輪傳動仿真  第一節(jié)　齒輪的實體建模  第二節(jié)　齒輪副的連接第八章　ANSYS在工程機械結(jié)構(gòu)仿真中的應(yīng)用  第一節(jié)　ANSYS簡介  第二節(jié)　ANSYS文件類型及主菜單簡介  第三節(jié)　ANSYS分析基本過程第九章　液壓系統(tǒng)仿真  第一節(jié)　液壓系統(tǒng)仿真的概況  第二節(jié)　AMESim液壓仿真  第三節(jié)　HyPneu軟件模塊簡介  第四節(jié)　HyPneu軟件使用實例第十章　工程機械控制器的開發(fā)與仿真  第一節(jié)　工程機械控制器的發(fā)展與存在的問題  第二節(jié)　ICMC（T程機械智能化控制器）的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)  第三節(jié)　Multisim系統(tǒng)簡介  第四節(jié)　TI公司的DSP開發(fā)環(huán)境CCS簡介  第五節(jié)　工程機械控制器半物理仿真系統(tǒng)的研究參考文獻

章節(jié)摘錄

　　一、力學學科　　力學學科是機械技術(shù)的主要理論基礎(chǔ)，經(jīng)常用到的力學分支為結(jié)構(gòu)力學和機構(gòu)力學，通俗地講，結(jié)構(gòu)力學分析的就是機械系統(tǒng)不參加運動的部分，常稱為機架、底盤等。材料力學提供的方法可解決一些非常普通的結(jié)構(gòu)，但對于稍微復雜的異型結(jié)構(gòu)是不適用的，這種情況就要用到結(jié)構(gòu)動力學，尤其是其中的有限元技術(shù)了?！　膶嶋H工程出發(fā)，機械系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)體的分析和設(shè)計，還會遇到變載荷、高溫、與土耦合、與液體耦合等問題。這些會導致?lián)p傷、疲勞斷裂等現(xiàn)象，要分析這些現(xiàn)象就要用到斷裂力學、損傷力學、疲勞力學、接觸力學、空氣動力學、海洋工程力學等。這些力學分支是專門為了解決結(jié)構(gòu)方面的工程實踐而開展的?！　C構(gòu)動力學是機械機構(gòu)運動分析的主要工具，其要解決的問題是機械系統(tǒng)中運動部分的運動學和動力學分析。機構(gòu)分為平面機構(gòu)和空間機構(gòu)，在本科階段的理論力學解決了平面機構(gòu)的運動和動力學分析問題，對于機械設(shè)計而言，就是利用理論力學的知識如何分析具體機構(gòu)的動力學問題；但對于實際工程需要而言，空間機構(gòu)的運動是非常廣泛的，尤其是在工程機械中（如挖掘機等），因此，空間機構(gòu)學是很重要的?！　《?、機械設(shè)計學科　　機械設(shè)計技術(shù)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、材料選用以及設(shè)計理論與方法等。傳統(tǒng)的機械設(shè)計技術(shù)和方法，已不能滿足現(xiàn)代社會和生產(chǎn)實踐的需要。比如，汽輪機葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)控機床設(shè)計、高效節(jié)能電機的設(shè)計等，最常規(guī)的機械設(shè)計技術(shù)就難以達到設(shè)計要求。又如高度自動化的數(shù)控機床，在生產(chǎn)加工過程中無法實施人工補償和調(diào)整，因此就要在設(shè)計時采用新結(jié)構(gòu)、新材料，以保證機床結(jié)構(gòu)及工藝過程中的高精度、高剛度、微小熱變形和良好的精度保持性。近幾十年來，設(shè)計方法已由直覺設(shè)計發(fā)展到現(xiàn)代設(shè)計?，F(xiàn)代設(shè)計方法是在設(shè)計的各個階段應(yīng)用先進理論和有效手段，解決設(shè)計中遇到的各類問題?，F(xiàn)代設(shè)計涉及系統(tǒng)工程、相似理論、仿真技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、計算機輔設(shè)計（CAD）、動態(tài)載荷和模態(tài)分析等內(nèi)容。它是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，進行科學的思維，使物質(zhì)和能源最有效利用的設(shè)計方法。它大大地提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率，促進了機械設(shè)計技術(shù)的飛速發(fā)展。

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