| 单词 | 液压系统计算机辅助设计 |
| 释义 | 【液压系统计算机辅助设计】 拼译：computer aided design forhydraulic system 简称液压CAD。它是利用数字计算机运算速度快、计算精度高、储存容量大、外部配置完善等特长，借助其完成液压系统设计中众多的方案选择、大量的数字运算、繁杂的数据、模型等资料管理、费时的字符打印和绘图工作等等的一种先进设计方法。液压CAD的研究和应用，不仅可节省人力、大大产品缩短设计和开发周期，而且可以使设计工作根本改观，由沿用的经验的、感性的、手工式的设计方式逐步过渡到科学的、理性的、计算机辅助式的设计方式，从而大大提高设计质量。液压CAD已成为当前设计工作现代化研究的热门课题。 二次世界大战后，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，CAD技术诞生。它首先用于飞机、汽车制造业，70年代用于电路制板和集成电路制造业。80年代由于计算机的小型、微型化，价格也在不断下降，使CAD技术得到飞速发展，逐步遍及各个行业。70年代中期，CAD技术开始用于液压系统设计。具有代表性的是美国麦克唐纳道格拉斯航空公司(McDonnell Douglas Aircraft Co．)开发的用于飞机液压系统设计的AFSS(Advanced Fluid System Simulation)仿真程序包，它由4个大程序组成。其中SSFAN程序用于确定液压系统流量、压力与负载之间的稳态关系；HYTRAN程序用于预测液压系统的动态响应特性；HSFR程序用于模拟液压泵及系统的脉动分布；HYTTHA程序用于判断系统温升及冷却对控制性能的影响。后来经过CDC(Control Data Corporation)公司和明尼苏达(MINNESOTA)大学修改补充，归并到CDC—ICEM软件包中，成为通用性液压系统CAD软件。从而使大量人工难于解算的设计难题获得解决，为液压系统仿真和CAD技术奠定了基础。同期还有德国开发的液压元件、系统动态性能数字仿真DSH(Digital Simulation of Hydraulic System)程序包。它的特点是采用模块化结构，用户借助模型说明手册，用按其规定的专用格式化语言，将待仿真元件或系统以特征文件方式输入，程序就能按指令调动相应功能模块，完成仿真和按要求输出结果。英国亦推出了基于方块键图描述法输入为主要特征的液压自动仿真HASP软件包。1984年美国推出了液压静动态仿真用PERSIM程序包。它采用曲线拟合方法，从元件的性能说明书或实测数据中获得描述元件各端口的压力、流量变化的代数－微分方程组。这样可以回避构造元件模型时，需要得到、又难于得到的诸如阀芯质量、弹簧刚度、阀口遮盖量等参数的困难。1986年芬兰推出的仿真CATSIM程序包亦有类似的特点，用相似的模型来仿真功能相同结构不同的元件，根据样本特性曲线，拟合出元件模型的参数。这种方法虽对用户较为方便，然而其仿真精度与实际系统实测结果往往会有较大出入，是这类软件的弱点。中国在80年代相继引进了AFSS和DSH程序包，并对后者进行了卓有成效的消化、充实、推广工作，拉开了国内液压CAD研究的序幕。同时也自行开发了些类似的程序，如HYCAD程序等。所以仿真软件是液压CAD技术中开展研究最早、投入力量最多的项目。集成阀块、油路板复杂孔系的结构设计软件是液压CAD技术应用的另一重要方面。借助计算机程序对所有纵横交错的孔系及干涉部位和安全壁厚逐一进行检查，能做到万无一失，并能显示阀块体任一表面、任一剖面及任一孔的投影或连通状况图形，给设计人员提供了一个十分直观的、形象的概念。设计完毕可输出注有尺寸和公差的正规图纸，故在厂矿应用最为普遍。国内外开发的类似软件很多，不胜枚举。较引人注目的有德国开发的液压阀块三维立体图CAD软件、以色列开发的CADSS 4X油路板设计软件等。特别是后者可用实体、线框、表面等3种方式表示三维几何造型；可以在重量最轻、体积最小的前提下，自动选择油路板形状，以保证油路排列最紧凑，并考虑与周围管路的连接方式。它可以同时以三视图和一幅轴测图显示油路板内部结构，又可以用彩色三维造型图表示。液压系统原理图设计软件是液压CAD技术应用的又一重要方面。这类软件经历了从只是绘制系统原理图——仿人回路组合设计——原理图自动逻辑生成的低、中、高级发展过程。所以已开发的软件就更多，且国外不少软件已商品化，按层次和专用、通用差别，不包括自动生成档次软件，差价达20多倍之巨。如国外电气CAD技术有限公司提供的Promis-E4．0版本软件，就是通用性较强的一种。该软件可绘制液压和气动系统原理图，并可对600个以上的流体动力符号进行智能连线，同时打印出元件材料清单。中国也在这方面开展了有成效的研究工作，如组合所已开发了组合机床叠加式液压系统设计用的专家系统ESDMMTH软件。将逻辑设计理论运用于液气压原理图设计，美国率先于1956年进行过研究，以“与”、“或”、“非”门为基本单元模式，引入电路逻辑设计理论，开发出了流体控制逻辑系统图的CAD程序，可惜只适用于以上述3种基本逻辑元件组成的流控系统，不适用于设计当前常规液压元件组成的大量液压系统原理图。中国于1983年开始进行液压系统原理图的逻辑设计理论及应用课题的研究，1985年就有所突破，研制出了切换元件和连接管路的选取程序，1988年开发出了液压系统原理图通用逻辑设计HUST程序。用户只需输入反映待设计系统要求的功能图逻辑描述模型，程序就能自动生成所有符合要求的成千上万个原理图方案，并按选定的评价准则排队依次输出，从而可以设计出切换元件量最少、结构最简单、可靠性最高的最佳方案。多次实用表明：该软件能提供非人工设计能比拟的新颖系统原理图方案，也可用于现有系统的改造，效果十分显著。至今尚未检索到国外有此类似软件的报导。近年，中国还进行了以产品为对象的整机液压系统CAD软件的研究和开发。例如：轮式装载机液压系统CAD以及液压电梯CAD软件等。还对包括管道空间布置CAD软件等各种局部功能程序有所研究。液压CAD技术虽然进展较快，但有些问题还需进一步探索：(1)液压系统本身设计理论和规律的研究，以防止使CAD停留在当前仿人设计的低水平。应包括本学科知识的抽象和深化，以及设计方法的更新(如优化等现代设计方法的引入)两大核心内容，因为这是开发高效益、实用软件的基础；(2)重视元件内部结构参数的搜集，体积弹性模量、流量系数等等软参量和设计有用数据的积累，加强通用数据库的开发研究；(3)软件(包括支撑软件)质量的提高，努力的方向应是功能强、操作简便、占内存少、符实可信度高、减少对人经验的依赖等方面下功夫；(4)软件产品化、商品化为中心的推广工作迫在眉捷。显而易见，随着上述研究热点的进展，不仅能推动液压CAD技术发展和实用化进程，而且对带动本学科的理论研究水平、液压产品质量的提高都有十分重要的价值。可以预料：作为机械执行机构和电子控制信号最佳接口的液压技术，随着机、电、液－体化和CAD技术的日渐成熟，势必会进一步朝着机电液混合系统(Hybrid System)CAD方向发展，并结合专家系统技术的应用，在液压系统方案、参数和结构配置综合优化设计方面有较大的发展。【参考文献】：1 Backe W，Hoffmann W．BHRA 6th International fluid Power Symposium．Cambridge，1981，42 Hong I T．1 984 National Design Engineering Conference Chicage．1984，33 Vilenius M J，Luomaranta M K，Pinkinen J A．7th International Fluid Power Symposium，Bath，England．1986，94 董华，刘能宏．液压工业；19875 Zhang J，Qiau X S．Proc．of 2th International Conference on Fluid Power Transmission and Control．Hangzhou，China，1989，36 陈鹰，路甬祥．机床与液压．1989，37 王福山．工程机械，1990；58 Hitchcox A．Software Aids Fluid Power System Design．Hydraulics，Pneumatics．1991，99 巢桐．液压气动与密封．1992，3(华中理工大学张金博士撰；钱祥生教授审) |
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