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梁全，谢基晨，聂利卫 著

图书标签:

• 液压系统
• Amesim
• 仿真
• 教程
• 工程仿真
• 机械工程
• 液压技术
• 计算机仿真
• 控制系统
• 建模仿真

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111528302

版次：1

商品编码：11898358

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：229

内容简介

　　本书是用AMESim仿真软件进行液压系统计算机仿真的进阶教程，主要通过实例来介绍用AMESim仿真软件进行液压系统建模和仿真的基本理论和操作技巧。所列举的实例，涵盖了流体力学、泵、缸、蓄能器、控制阀、回路及比例伺服系统等领域。读者通过实例的学习，既能够掌握AMESim基本操作技巧，又能够学习液压传动基础知识，一举多得。

目录

前言
第1章液压系统仿真基础知识1
1.1仿真概述1
1.2Amesim中液压仿真的总体介绍4
1.2.1Amesim中的库4
1.2.2液压系统的组成6
1.2.3简单实例9
1.3系统代数环的概念与解决方案14
1.3.1代数环的概念14
1.3.2代数环的解决方法15
第2章液压油和液压流体力学的仿真方法16
2.1流体的基本属性16
2.1.1概述16
2.1.2流体密度16
2.1.3流体的可压缩性17
2.1.4黏性20
2.1.5存在空气和气泡的流体21
2.1.6气穴和气蚀现象22
2.1.7液压流体属性子模型22
2.1.8流体属性仿真实例25
2.2流体静力学28
2.2.1液体的静压力及其特性28
2.2.2静压力基本方程式29
2.2.3液体静压力的仿真29
2.2.4帕斯卡原理30
2.2.5帕斯卡原理仿真30
2.3流体动力学33
2.3.1液体连续性原理33
2.3.2流体连续性原理仿真34
2.3.3理想液体的伯努利方程36
2.3.4实际液体的伯努利方程36
2.3.5动量方程36
2.4孔口和缝隙流量37
2.4.1孔口流动37
2.4.2缝隙流动40
2.4.3Amesim中的节流孔40
2.4.4总结41
2.4.5孔口流量公式的仿真42
2.4.6参考压力下的流量44
2.4.7孔口出流45
2.5液体流动时的压力损失48
2.5.1液体的流动状态48
2.5.2压力损失49
2.5.3流体属性对层流紊流的影响50
2.6动量方程的应用54
2.6.1滑阀液动力54
2.6.2锥阀阀口通流面积及压力流量方程56
2.6.3锥阀的稳态液动力57
2.6.4圆柱滑阀液动力仿真57
2.6.5锥阀的稳态液动力59
第3章液压泵的仿真方法61
3.1采用液压库的液压泵仿真方法61
3.1.1流量源的使用方法61
3.1.2定量泵模型的使用方法62
3.1.3变量泵模型的使用方法62
3.1.4恒压变量泵模型的使用方法63
3.2液压泵液压元件设计库仿真基础知识64
3.2.1常见泵的机械结构及工作原理64
3.2.2Amesim中构建泵模型常用库元件65
3.3柱塞泵的仿真68
第4章液压缸的仿真方法84
4.1液压缸仿真的基础知识84
4.2液压库中的液压缸模型84
4.3柱塞缸仿真85
4.3.1柱塞缸仿真模型85
4.3.2柱塞缸仿真实例86
4.4活塞缸仿真90
4.4.1单杆双作用90
4.4.2双杆双作用91
4.4.3差动式91
4.4.4单杆单作用92
4.4.5增压缸92
4.4.6增速缸93
4.4.7多级缸仿真93
第5章蓄能器的仿真方法96
5.1蓄能器仿真简介96
5.1.1蓄能器技术概述96
5.1.2蓄能器功用97
5.1.3蓄能器的计算和选型97
5.1.4Amesim中的蓄能器参数99
5.2蓄能器仿真实例101
5.2.1蓄能器数学模型的简单验证101
5.2.2较复杂的蓄能器仿真103
第6章液压控制阀的仿真方法109
6.1液压控制阀Amesim仿真概述109
6.2单向阀109
6.3方向控制阀的仿真114
6.3.1方向控制阀的系统级仿真114
6.3.2方向控制阀的元件级仿真115
6.4压力控制阀的仿真121
6.4.1溢流阀仿真121
6.4.2减压阀仿真132
6.4.3顺序阀仿真136
6.4.4压力继电器仿真145
6.5流量控制阀的仿真149
6.5.1节流孔的仿真149
6.5.2节流阀的仿真156
6.5.3调速阀的仿真156
6.6插装阀的仿真158
6.6.1插装方向控制阀158
6.6.2插装压力控制阀163
6.6.3插装流量控制阀164
6.6.4插装阀仿真综合实例165
第7章液压回路的仿真169
7.1液压回路仿真的基础知识169
7.2调速回路的仿真169
7.2.1进油节流调速回路169
7.2.2回油节流调速回路174
7.2.3旁路节流调速回路179
7.3方向控制回路的仿真181
7.4压力控制回路的仿真189
7.5平面机构库和液压库的仿真195
第8章比例伺服系统的仿真方法201
8.1伺服系统仿真基础知识201
8.1.1比例换向阀的流量计算202
8.1.2流量计算实例203
8.1.3仿真实例1203
8.2不考虑负载和摩擦的双活塞杆阀控缸系统204
8.2.1理论分析204
8.2.2仿真实例2206
8.3不考虑负载和摩擦力的单活塞杆阀控缸系统209
8.3.1单活塞杆液压缸的面积比209
8.3.2前进行程：两腔的压力和控制边上的压力降210
8.3.3后退行程：两腔的压力和控制边上的压力降211
8.3.4速度计算212
8.3.5使用三位四通比例换向阀的阀控缸系统前进后退速度的比较213
8.3.6使用三位四通开关阀的阀控缸系统前进后退速度的比较213
8.3.7仿真实例3213
8.4考虑负载和摩擦的双活塞杆阀控缸系统216
8.4.1驱动活塞的最大力216
8.4.2匀速运动时的活塞力216
8.4.3负载压力、腔体压力和通过控制边的压力降217
8.4.4运动速度的计算217
8.4.5泵的大小218
8.4.6仿真实例4（考虑负载和摩擦力的双活塞缸液压缸速度的计算）218
8.4.7负载力对运动速度的影响221
8.5考虑负载和摩擦的单活塞杆阀控缸系统222
8.5.1驱动活塞的最大力222
8.5.2恒定运动速度的输出力223
8.5.3负载压力、腔体压力和控制边的压力差223
8.5.4前进和后退行程的速度计算224
8.5.5负载力的影响224
8.5.6泵的规格224
8.5.7仿真实例5（考虑负载和摩擦力的单活塞杆阀控缸速度的计算）225
参考文献227

前言/序言

　　随着计算机技术的飞速发展，各行各业涌现出了名目繁多的仿真软件，流体传动与控制领域也不例外。通常所说的流体传动与控制系统指液压系统，也包括气动系统。本书主要讲解液压系统的计算机软件仿真方法，并且主要介绍的是液压传动系统的静态特性仿真，不涉及伺服系统的动态性能仿真。
　　目前市面上流行的液压系统计算机仿真软件主要包括FluidSim、Automation Studio、HOPSAN、HyPneu、Easy5、DSHplus、20�瞫im、Amesim、MATLAB等。本书介绍利用Amesim软件进行液压系统计算机仿真的基本方法，以期为Amesim软件在中国的普及贡献一点绵薄的力量，促进国内相关领域的发展。
　　本书介绍的是液压系统仿真的基本知识，要想看懂本书，必须拥有一定的液压基础知识。笔者在写作本书的过程中，深深地体会到液压技术本身的功底对液压仿真的重要性，建议读者在学习本书的同时也应该更深入地学习液压工程知识。但反过来，笔者认为，Amesim完全能够胜任液压虚拟实验室的功能，对提高用户的液压工程能力，也能够起到一定的作用。
　　本书的体系结构参考了国内通行的液压传动教材的结构，目的是想介绍一种思想，一种用Amesim解决液压工程问题的思想。本书旨在证明一点，Amesim可以解决绝大多数液压工程的仿真问题，它提供了从流体力学到液压传动、直到伺服控制的完整的液压解决方案。
　　阅读这本书，读者首先要知道用Amesim进行仿真的基本步骤，即建立模型草图，赋予子模型，参数设置，最后是仿真。本书关注用Amesim解决液压问题，因此许多关于Amesim的基本操作方法，介绍得不多，比如仿真结果的显示和处理、批处理的设置方法、超级元件的设置方法、图标的绘制和创建等。这些操作方法，读者可以从本书的姊妹篇《液压系统Amesim计算机仿真指南》和Amesim的帮助文件中找到相关答案。所以读者学习Amesim，最好拥有一定的英文基础。
　　本书的特色是介绍了Amesim液压库中没有的元件的仿真模型构建方法，比如增压缸、多级缸、压力继电器、插装阀、柱塞泵等元件的Amesim仿真方法。通过学习这些元件仿真模型的建立方法，读者最重要的是掌握其建模思想，一旦掌握了建模思想，就能够举一反三，从而能够建立从前没有见过或Amesim库中没有提供的元件的仿真模型，进而解决实际工程问题。
　　本书第1章介绍了液压系统仿真基础知识，读者可以先大致阅读一下本章，重点是了解用Amesim进行液压系统计算机仿真所需要的四个步骤，待到学习逐渐深入后，可以再返回来重新详细阅读，这样读者就能够加深对Amesim的理解，从而提高能力，解决更深层次的问题；第2章介绍了液压油和液压流体力学的仿真方法，主要介绍了流体的属性及其仿真实例、流量静力学及其仿真实例、流体动力学及其仿真实例、流体流动时的压力损失、孔口和缝隙的流动，这一章的内容在后面的章节中会经常用到，并且内容比较抽象，读者要细心研读；第3章介绍了液压泵的仿真方法，重点介绍了柱塞泵的仿真建模方法，这一章的仿真实例比较复杂，完整再现了柱塞泵的Amesim仿真建模方法，并且涉及到了液压库、液压元件设计库、机械库、信号库等内容，有一定难度；第4章介绍了液压缸的仿真方法，包括柱塞缸、活塞缸等内容；第5章介绍了蓄能器的仿真方法，并给出了仿真实例；第6章介绍了液压控制阀的仿真方法，着重介绍了液压库中方向阀、压力阀和流量阀的性能特点和参数设置方法，还介绍了用液压元件设计库搭建插装阀仿真模型的方法，本章对液压系统建模有很大的参考价值；第7章介绍了液压回路的仿真，包括调速回路、方向控制回路、压力控制回路，还介绍了利用Amesim的平面机构库和液压库联合进行仿真的方法；第8章介绍了比例伺服系统的仿真方法，由于本书的目的不是介绍液压系统动态特性的仿真方法，因此这一章没有介绍动态系统的常见内容（如时域分析、频域分析和校正等），而是通过循序渐进的设计实例，介绍了比例伺服液压系统的设计方法，并用仿真验证了设计方法的可行性，对提高读者的液压系统设计能力有一定的帮助。另外，本书所有的液压原理图图形符号都采用了《GB/T 786��1—2009流体传动系统及元件图形符号和回路图》标准。本书所有的仿真实例均由Amesim Rev13创建。本书还附带了包含所有仿真实例文件的光盘。
　　本书在编写过程中，得到了西门子公司仿真工程师聂利卫、谢基晨的大力帮助和支持，特别是谢基晨工程师不厌其烦的解释和讲解，帮助作者克服了许多仿真难题，并且两位工程师也对全书的体系结构给出了良好的意见建议，并亲自撰写了部分章节，在此对两位工程师的帮助表示深深的感谢！
　　Amesim软件庞大复杂、功能众多，液压技术体系严谨、博大精深，笔者自知自己液压功底尚浅，写作本书，只希望能够起到抛砖引玉的作用，希望对提高国内的液压元件、液压系统设计分析能力，贡献自己的一点力量。
　　写作时间仓促，必然存在这样或那样的错误和疏漏之处，恳请国内同行批评指正。
　　梁全

好的，这是一份针对《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》的图书简介，内容严格控制在不提及原书标题和内容的基础上，侧重于介绍相关领域（如高级液压系统、Amesim仿真技术、建模与控制）的通用知识和技术深度。 --- 流体动力学高级建模与仿真技术：理论、应用与实践 书籍简介 在现代工业、工程机械、航空航天及自动化领域，液压和气动系统扮演着至关重要的角色。它们以高功率密度、精确控制和可靠性著称，是实现复杂运动和重载任务的核心驱动力。然而，设计和优化这些系统绝非易事。物理原型的搭建成本高昂、周期漫长，且难以进行全面、系统的故障分析和参数敏感性研究。 本书旨在为从事流体动力系统设计、分析和控制的工程师、研究人员及高级技术人员提供一套深入、实用的建模与仿真方法论。本书将重点聚焦于如何利用先进的仿真软件平台，构建高保真度的、具有高度动态特性的流体动力系统数字孪生模型，并在此基础上进行深入的性能评估与优化。 核心内容与技术深度 本书的内容结构围绕流体动力系统的“建模基础”、“高级元件特性”、“系统集成与分析”以及“复杂控制策略实现”四个核心模块展开。 第一部分：基础理论与仿真平台原理 在深入仿真应用之前，本书首先回顾并深化了流体动力学的核心理论基础。这不仅包括流体静力学与流体力学的基本方程，更侧重于如何将这些物理定律转化为可用于数值计算的离散化模型。 系统建模基础： 详细阐述了建模方法论的选择，例如集总参数法（Lumped Parameter Modeling）与半分布式法的适用场景。重点讨论了非线性效应的引入，如摩擦、背压对流量特性的影响，以及如何准确描述阀口流量的特性曲线，特别是面对不同压力等级和温度条件时的变化。 仿真环境概述： 介绍现代多领域仿真环境的基本架构和优势，强调其处理机电-液（或气）耦合系统的能力。内容将涵盖求解器选择、时间步进策略对仿真结果稳定性和精度的影响。 第二部分：高级元件建模与特性分析 本书深入剖析了构成复杂液压系统的关键元件，并教授如何利用仿真工具实现对这些元件的精确复现。 泵与马达的动态特性： 不仅仅停留在标称流量和排量的层面，而是深入研究了容积效率、机械效率随转速和负载变化的非线性模型。如何处理泵的内泄漏、出口压力波动以及启动瞬态过程中的冲击。 先进控制阀建模： 详细解析了伺服阀、比例阀的内部结构与动态响应。内容涉及电液伺服阀的力矩马达、阀芯位移传感器（LVDT/RVDT）的精确建模，以及如何通过仿真评估阀的频率响应、相位延迟和滞环特性。针对高精度场合，将探讨如何模拟阀口压力脉动对系统控制性能的反馈影响。 管路与蓄能器的建模： 探讨了管路中流体惯性、弹性与阻尼效应的引入，特别是长管路中的波浪传播效应（对于高速响应系统尤其重要）。蓄能器的充放气过程及其对系统瞬态响应的缓冲作用，也会进行详细的数学描述与仿真验证。 第三部分：系统集成、耦合与故障诊断 高级仿真技术的价值在于其能够处理复杂的、多物理场耦合的系统。本书将引导读者完成从元件到完整系统的集成工作。 机电-液耦合仿真： 讲解如何将电气驱动单元（电机、驱动器）的模型与液压模型进行有效连接，实现高保真度的机电液一体化仿真。这对于评估负载惯量变化、驱动器饱和对液压系统控制带宽的影响至关重要。 压力脉动与噪声分析： 深入探讨液压系统中压力脉动的产生机理（如泵的斜盘啮合、阀切换），以及如何利用频域分析（FFT）技术来识别和量化这些脉动对系统机械结构和系统稳定性的影响。 虚拟调试与故障注入： 介绍如何利用仿真模型进行“虚拟调试”，提前发现设计缺陷。同时，详细说明如何进行系统故障的自动化注入测试，例如模拟特定管路破裂、阀卡滞或泄漏增加等工况，以评估系统固有的鲁棒性和安全冗余设计。 第四部分：先进控制策略的仿真实现与验证 仿真不仅用于分析现有设计，更重要的用途在于验证和优化新型控制算法。 状态反馈与先进PID设计： 在精确的系统模型基础上，学习如何设计和仿真基于状态观测器的控制方案（如LQR/LQG），以超越传统PID控制在非线性系统中的局限性。 自适应与鲁棒控制： 针对系统参数随工作条件变化（如油液温度、负载刚度变化）带来的不确定性，本书将展示如何利用仿真平台实现和验证自适应控制策略，确保系统在宽广工况下的性能。 优化技术在仿真中的应用： 讲解如何结合优化算法（如遗传算法、粒子群优化）与仿真模型，自动搜索最优的控制器参数集或最优的系统结构布局，以达到能耗最低、响应最快等目标。 本书特色 本书强调理论与实践的紧密结合。所有关键模型和高级技巧均辅以实际案例分析，这些案例涵盖了工程机械、注塑机、飞行器作动器等典型应用场景。读者将学会如何根据实际工程需求，灵活选择和配置仿真模型，从概念设计阶段到最终性能验证阶段，全面掌控流体动力系统的数字化开发流程。通过本书的学习，读者将能构建出高可靠性、高精度的流体动力系统仿真模型，显著缩短研发周期，提升产品竞争力。

评分☆☆☆☆☆

我购买技术书籍的动机往往基于一个特定的项目瓶颈。目前我正在负责一个高动态响应的伺服液压系统项目，目标是实现毫秒级的精准位置控制。我们目前的仿真模型在开环状态下表现尚可，但一旦加入复杂的反馈回路，系统的稳定裕度就会急剧下降，而且在极端工况下，仿真结果的收敛性非常差，经常出现数值震荡甚至计算中断。因此，我对《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》抱有极高的期望，希望能从中找到解决此类“数值刚性”问题的对策。例如，Amesim内部求解器的选择、时间步长的优化策略、以及如何处理系统中的休克和冲击载荷，这些都是决定仿真能否“跑得下去”的关键。我希望这本书能提供一些高级的调试技巧，比如如何使用Amesim自带的诊断工具来定位模型中的能量不平衡点，或者如何使用定制化的子系统模块来精确模拟那些标准元件库无法完全覆盖的特殊阀件特性。如果它能展示一些业界前辈在处理高频动态仿真时的“黑魔法”，那这本书的含金量将无可匹敌。

评分☆☆☆☆☆

这本《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》的书名听起来就让人充满期待，尤其对于我这种长期在机械设计和自动化领域摸爬滚打，对液压传动又爱又恨的工程师来说，简直是久旱逢甘霖。我一直觉得，理论知识固然重要，但真正能把理论转化为实践，并在实际项目中避免灾难性错误的，还得是仿真技术。这本书的“进阶”二字抓住了我的痛点——基础知识我多少有点，但要处理复杂的、多变量耦合的系统，用Amesim进行高效、精确的建模和分析，总感觉隔了一层窗户纸没捅破。我期待它能深入讲解Amesim在处理非线性元件、快速响应系统以及如何集成控制算法（比如PID或更复杂的模糊控制）方面的独到技巧。如果书中能提供大量实际案例的源码和详细的步骤分解，展示如何从零开始搭建一个能反映真实世界复杂工况的液压试验台模型，那对我的帮助将是巨大的。我尤其关注如何用它来预测系统在不同负载和流量波动下的稳定性和能效表现，而不是仅仅停留在“能跑起来”的初级阶段。期待看到如何利用仿真结果进行参数优化和故障诊断的实战演练。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对市面上很多技术书籍的观感常常是“雷声大雨点小”，很多教程要么过于侧重理论的推导，让人觉得像是在啃教科书，要么就是简单地罗列软件操作步骤，缺乏深入的工程思考。我更希望看到的是一种思维方式的传授。对于《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》，我的核心需求是它能否有效地弥合“理论计算值”与“仿真结果”之间的鸿沟。液压系统的特性，比如油液的可压缩性、阀口流量系数的温度依赖性、以及管路中的压力波现象，这些细节往往是造成仿真误差的元凶。我迫切想知道，这本书是如何教读者在Amesim中精确地对这些“隐形”因素进行建模和敏感性分析的。如果它能详细阐述如何通过实验数据反向校准仿真模型参数，并提供一套标准化的模型验证流程，那么这本书的价值就不仅仅是一本软件使用手册，而是一套提升研发质量的工具箱。我尤其期待看到关于多物理场耦合（比如机械结构与液压力的相互作用）的章节，这才是现代复杂系统仿真的趋势。

评分☆☆☆☆☆

对于一个已经有些年头的工程师来说，学习新工具时最怕的就是那种冷冰冰、流程化的教学模式。我更喜欢那些带着“过来人”经验分享的书籍。《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》如果能做到这一点，那就太棒了。我希望能读到作者在实际工程项目中使用Amesim时遇到的坑，以及他是如何一步步爬出来的。比如，在进行整机仿真时，如何有效地管理和简化模型复杂度，而不是把所有细节都堆上去导致计算时间长到无法接受。我非常好奇书中是否会探讨Amesim与其他软件（如MATLAB/Simulink或其他有限元分析软件）之间的协同仿真接口。现代工程问题很少是单一领域的，液压系统常常要与电气控制、结构强度协同工作。如果这本书能提供如何搭建一个可靠的、双向数据交换的联合仿真环境的实战指南，那对拓宽我的技术视野将是质的飞跃。我不需要它告诉我Amesim的按钮在哪里，我需要它告诉我，在什么工程判断下，应该选择这个按钮而不是那个，以及为什么。

评分☆☆☆☆☆

我通常是带着一种批判性的眼光去看待任何“进阶”教程的，因为很多教程声称的“进阶”往往只是在已有的基础知识上稍微增加了一些复杂点的图例。对于《液压系统Amesim计算机仿真进阶教程》，我关注的重点在于其内容的前沿性和深度是否能跟上工业4.0和智能制造的需求。现在的液压设备越来越强调节能和智能化。因此，我期待书中能有专门的章节来介绍如何利用Amesim进行“绿色液压”或“节能控制策略”的仿真验证。比如，如何建模变排量泵在不同工况下的效率损失，如何仿真预测电池驱动的移动机械（如电动挖掘机）的液压系统在特定作业循环中的能耗。如果它能触及到基于模型预测控制（MPC）在液压系统中的应用仿真，或者如何利用仿真数据进行数字孪生模型的初步构建，那这本书无疑就站在了行业的前沿。我希望它提供的不仅仅是“如何做”的步骤，更有“为何要这么做”的深刻洞察，真正提升读者对液压系统动态行为的理解深度。

评分☆☆☆☆☆

例子还是挺多的，看起来还不错

评分☆☆☆☆☆

确实还不错，正在看呢。

评分☆☆☆☆☆

适合液压专业技术人员参考，书籍正版，实用

评分☆☆☆☆☆

书不错，推荐购买。京东物流一流的快。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

学习中

评分☆☆☆☆☆

内容较新，但例子不足

评分☆☆☆☆☆

书不错，物流也很快，第二天就到了。plus会员免邮券很好用

评分☆☆☆☆☆

很好，这个软件的相关教材太少了。