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AMESim HCD 液压元件设计库教程（2012 年 4 月译自 AMESim4.2 HCD 手册） 使用 HCD 液压元件设计库 济南铸造锻压机械研究所液压技术中心 张友亮 250022 zylisbest@163.com 1、引言 HCD（Hydraulic Component Design）指液压元件设计（以前被命名为液压AMEBel，表 示AMESim的基本元素库），可以使用该库中一系列的基本模块来构建组件的子模型。HCD 大大增强了AMESim的功能，在开始使用HCD之前，最好能够彻底熟悉标准AMESim子模型。 为什么有必要创建这个库？这个问题将在本部分找到答案。在此之后，将给出关于HCD 应用的五个例子。在最后一部分，则给出关于HCD应用的一些基本规则，以使您能更加有 效地运用HCD。 前四个例子主要针对绝对运动，您将使用的绝大多数HCD应用都可能属于这一类。第五 个例子则关于相对运动，推荐您使用AMESim重复练习前四个例子。使用AMESim时，您可 以通过一系列组件构建工程系统模型。对于这些组件，AMESim最初使用基于标准表示方法 （诸如液压元件的ISO符号）的图形符号或图标。对于特定领域的工程师，这使得最终的系 统方案看起来很标准，也很容易理解。然而，这里存在两个问题： 组件的多样性； 技能的多样性； 组件问题的多样性可以简单描述为：无论有多少组件模型，但还是不够的。拿液压缸作 为例子，有一些可能性： 该液压缸可能有一个或两个液压容腔； 可能有一个或两个活塞杆； 可能有一个或两个或零个弹簧； 这样将给出 12 种组合，每一种组合都需要单独的图标，每个图标都至少对应一个子模 型。然而对于多数 AMESim 图标来说，一个子模型就已经足够。在这种情况下，将有 12 子 模型。如果考虑到伸缩式液压缸，可能性的数量将翻倍。通常，需要在元件端口处设置不同 的因果关系，与其他元件端口因果关系相组合，将可能有超过一百种的液压液压缸子模型。 在标准 AMESim 库中不可能提供如此庞大数量的图标和子模型，因此只提供比较常见的 图标和子模型。当然，AMESim 专家级用户也可以通过 AMESet 创建扩展的图标和子模型， 但在这一点上，我们将遇到的第二个多样性问题。 要创建 AMESim 或者其他软件中优良的子模型，到底需要什么样的技能呢？现列表如下： 对于组件结构和作用的理解； 对于组件物理运行规律的理解； 将物理模型转化为数学算法，以便从输入得出子模型输出的能力； 将算法转化为可执行代码的能力； 除此之外还包括对子模型进行检验、调试、校正的能力，这意味着子模型开发人员需要 工程、物理、数学和计算机技术等领域的能力，这就是技能多样性的问题。完全具备所有这 些能力的人屈指可数，因此构建良好的子模型是一种专家级行为。 开发 HCD，是为解决这些问题的多样性。我们已经知道，传统的 AMESim 库使用基于标 准 ISO 符号的图标，这些图标将模型细分为子模型，很显然这个细分并不是唯一的，也不是 最佳的方法，我们可以使用基于更大或者更小单元的细分。 HCD 使用这样的细分：能够利用最小数量的图标和子模型来构建最大数量的工程系统模 型。返回到上面所述液压液压缸的例子，我们可以清楚地看到，液压缸所有可能的模型都是 由下列元素的组合构建而成： 压力作用下的液压流体； AMESim HCD 液压元件设计库教程（2012 年 4 月译自 AMESim4.2 HCD 手册） 环形可变容腔； 机械弹簧； 由压力和面积产生作用力的活塞； 以上表明，这将是一个很好使用的划分。与基于标准 ISO 符号的划分相比较，可以清楚 地看到基本模块会少很多。每一元素都是工程师眼中有形的实体，因此可以将这样的划分描 述为技术单元。用户可以到工程模块库中，寻找物理模型对应的图标，使用他们组装成需要 的组件。 方案清单： 活塞×1 个 环形可变容腔×2 个 机械弹簧×2 个 液压油×2 听 在接下来的第二章中将继续这个例子，还有一系列逐步介绍 HCD 特性的其他例子。 2、教程实例 2.1 运用 HCD 构建液压单向阀 本节中，您将创建的液压单向阀如图 1 所示，选用这些组件是因为其工作方法清楚，即 使非专业人士也能明白。 标准 AMESim 库已经提供了这类元件的子模型，其对于液压系统的通用仿真很有用。它 们不包含任何动力学，因为与系统其余部分相比较，它们的反应速度被假定足够快。 图 1 图2 图 3 图2所示是HCD中的图标，而此类目下的所有组件示于图4。前17个组件用于绝对运动，而接 下来的18个组件用于相对运动。图3表示两个特殊的纯液压组件。在相对运动图标中，每个 实体都内嵌于另一实体，两者都能运动；而在绝对运动图标中，若有外部实体，则认为固定 不动。首