摘要：液压传动系统结构复杂，过程抽象，系统的检验也难以采用直观的方式，这给设计带来了很大的困难，有效的设计和验证手段成为了液压系统设计的重要内容之一。本文介绍了FluidSIM软件有关液压传动系统设计与仿真功能，并设计搬运工件机械手的液压传动系统，通过实验证实了该系统是可行的。

关键字：FluidSIM  液压传动 设计

中图法分类号 TH137 文献标识码 A

液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动力的一种传动方式，在机电设备中，被广泛采用的传动方式之一，因此在机电一体化系统设计中占有很重要的地位，如何快速有效的进行液压系统设计，是机电一体化设计人员所关心的问题[1][3]。Festo公司开发的FluidSIM软件能对液压系统进行快速有效的设计，并能对所设计的系统进行仿真，检验系统的工作过程是否符合设计要求。本文以搬运工件机械手为例，利用FluidSIM进行液压系统设计，希望对液压系统的设计与仿真提供了一定的借鉴。

一、FuidSIM软件介绍

FluidSIM软件由德国Festo公司和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的软件[2]。FluidSIM软件可设计液压回路相配套的电气控制回路，如图1。通过电气控制液压回路，能充分展现各种开关和阀的动作过程。FluidSIM软件将CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。在绘图过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间连接是否可行，可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，观察到各元件的物理量值，如气缸的运动速度、输出力、节流阀的开度、气路的压力等，这样我们就能够预先了解回路的动态特性，从而正确的估计回路实际运行时的工作状态。如图2，这样就使回路图绘制和相应液压系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示回路动作过程。

图1电气控制与液压回路

图2  电—液压回路仿真图

二、搬运工件机械手液压传动系统设计

1 纯液压系统设计

以搬运工件机械手为研究对象，设计液压系统及控制系统[3]。搬运工件机械手在工厂中的使用是比较多的，图3是一个简单的搬运工件机械手的简图。根据搬运工件机械手的简图，确定系统的运行情况为：工件的补充使用人工控制，亦即可直接将工件放在D点（LS0动作）；只要D点一有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将之抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将它搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点。液压系统原理如图4所示。

图3 搬运工件机械手的简图

图4   液压系统原理

在确定系统运行情况后对系统做进一步分析与处理：在液压系统中A、B、C 缸均为单动缸，使用电磁控制的方式；C缸在抓取或放开工件后，都须有3秒的间隔，机械手臂才能动作。 当E点有工件且B缸已上升至LS4时，输送带马达驱动以运走工件，经2秒后输送带马达自动停止，工件若未完全运走（记时未到）时，则应等待输送带马达停止后始得将工件下移；LS0→D点有无工件侦测用限制开关；LS1→A缸前行限制开关（左极限）；LS2→A缸退回限制开关（左极限）；LS3→B缸下降限制开关（左极限）；LS4→B缸上升限制开关（左极限）；LS5→E缸有无工件侦测用限制开关（左极限）。

2 电气动系统设计

该软件在元件库中有大量的电气元件：电源、开关、继电器以及各种传感器。使用时，按自己所设计的电控系统在元件库中找出所需元件，一一拖曳到作图页面上，把这些电气元件按自己的设计连接成电气控制系统。电气元件和液动元件之间通过标签建立联系。在设计窗口上设计的电控图如图5所示。

图5  机械手工作电控图

完成液压和电气设计后，在软件中进行电-液回路仿真，检验设计能否满足设计要求。仿真完成后，在液压传动实验台上，搭建设计回路和控制系统。通过实验验证了液压系统能够完成机械手动作的过程。

三、结论

通过对机械手液压系统在液压实验台上的运行,验证了该系统运行符合要求, FluidSIM软件用来设计液压系统是可行的，同时该软件仿真的时候能显示压力、流量、速度、电流、电压，显示位移和时间图表，其元件参数也可调节，这为分析、研究、设计及优化设计方案提供了有力的保证。为实际工程中液压系统的设计与运行验证提供了一定的参考。

参考文献：

[1] 余金伟．FluidSIM软件在气动系统设计中的应用．现代制造技术与装备，2008（6）22~23．

[2] Festo公司FuidSIM软件使用手册 2003

[3] 左健民. 液压与气压传动，机械工业出版社， 2000

[4]刘健，吕原军.基于FluidSIM-Pneumatics的检测设备气动控制分析[J]，制造业自动化，2008（5）:18～20.

[5]李丽娜，柳洪义，孙一兰.一种基于LabVIEW及FluidSIM-H的PLC控制液压系统仿真方法[J]，机床与液压，2007（10）:182～185.

[6]杨存智.基于FluidSIM-Pneumatics软件的气动及机电一体化设计[J]，煤矿机械，2004（9）:63～65.

作者；张玲

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