【HCD库建模实例】特殊液压缸的草图搭建

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HCD库，即液压元件设计（Hydraulic Component Design）库，它包含了丰富的基础液压建模元件，是对标准液压库的补充。使用HCD库，一方面，我们可以搭建标准液压元器件的详细结构模型，以便更深入分析它们的动态特性；另一方面，我们也可以轻松搭建非标准的、个性化的或复杂的液压元器件模型。这大大增强了Amesim的建模能力，因此HCD库通常是做液压建模仿真所必须掌握的。

图1 HCD库元件（Amesim 17.0）

本文向大家分享如何用HCD库实现一个特殊液压缸的草图搭建，希望对大家建模有所启发。

本文实例所使用的液压缸结构如图2所示。图中，缸体（青色）内固定有四个挡块（紫色），挡块上侧和下侧分别有两个浮动活塞（红色和蓝色），活塞杆（绿色）在外负载作用下可上下移动。当活塞杆向上运动至与红色浮动活塞接触时，可推动红色浮动活塞克服上腔压力一起向上运动；当活塞杆向下运动至与蓝色浮动活塞接触时，可推动蓝色浮动活塞克服下腔压力一起向下运动。

图2 特殊液压缸结构

显然，上述液压缸并非我们常见的标准液压缸，因此需要采用HCD库元件配合机械库和液压库元件共同搭建。其中，浮动活塞及其限位可采用机械库中带限位的质量块模型模拟，活塞杆与浮动活塞的接触可采用机械库中的弹性接触元件建模。此外，活塞杆除了与浮动活塞接触外，其顶部还受外负载作用，因此需要用到机械库的机械节点模型。

基于上述分析，图2液压缸在Amesim中的草图搭建如图3所示。其中，元件1和元件2模拟油缸上腔；元件3模拟红色浮动活塞的质量和运动限位；元件4模拟活塞杆和红色浮动活塞的接触；元件5模拟活塞杆的质量和运动；元件6模拟活塞杆和蓝色浮动活塞的接触；元件7模拟蓝色浮动活塞的质量和运动限位；元件8和9模拟油缸下腔。

图3 液压缸的Amesim草图搭建

由上述实例可以看出，用HCD库完成复杂液压元器件仿真模型的搭建，需要做到以下两点：一是需要对仿真的对象做深入分析，了解其结构特点和工作原理；二是需要熟知Amesim提供的元件和子模型类型。此外，HCD库经常需要机械库元件配合使用，比如在本文的案例中，除用到大家熟悉的质量块元件外，还用到elasticendstop元件、lconnector元件等，甚至在数量上超过了HCD库元件。

当然，本文只分享了复杂元器件的结构分析方法和草图搭建过程，抛砖引玉。对已搭建好的模型草图，大家可以根据具体情况设置参数和调试模型，本文不再深入介绍。

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首次发布时间：2021-04-08