現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，促使機(jī)電一體畫(huà)和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)機(jī)械有了很大改變。人類(lèi)社會(huì)中蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，從而有了動(dòng)力機(jī)械；隨著電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了電氣機(jī)械；當(dāng)電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了電子機(jī)械；當(dāng)電子計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)化機(jī)械或稱(chēng)智能機(jī)械。提出了建立在軟件技術(shù)基礎(chǔ)之上的軟件機(jī)械的概念。同時(shí)也出現(xiàn)了一些軟件產(chǎn)品，如虛擬儀表的運(yùn)用。把真實(shí)的儀表用軟件的形式處理，可以檢測(cè)出相應(yīng)的物理量。因此考慮能否使機(jī)械零件的軟件化、模塊化使機(jī)械具有更大的柔性、思維性、智能性等具有重要的意義。

1軟件液壓元件概念1 1軟件液壓元件的設(shè)計(jì)理念液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要組成部分有：動(dòng)力源裝置（液壓泵）；執(zhí)行裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）；控制調(diào)節(jié)裝置（壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥）；輔助裝置（密封圈、濾油器、儲(chǔ)能器、油箱及其附件管件及熱交換器等）。由于液壓元件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，所以，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以認(rèn)為是由實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的液壓元件組成。而設(shè)計(jì)和研究液壓系統(tǒng)的更重要部分是控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。機(jī)械是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)能完成有用的機(jī)械功的裝置，它用來(lái)變換或傳遞能亮、物料和信息。因此，可以說(shuō)能亮、物料和信息的內(nèi)在聯(lián)系則夠成了機(jī)械。液壓系統(tǒng)依靠運(yùn)動(dòng)的壓力液體的能亮傳遞動(dòng)力，通過(guò)對(duì)油液壓力、流量、方向的調(diào)節(jié)和控制，使得能亮傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。因此，液壓傳動(dòng)和液壓控制常常是難以截然分割的，同時(shí)油液表現(xiàn)出來(lái)的是具有能亮、物料和信息的綜合。由于軟件是以信息量為輸入輸出的基本形式，對(duì)于能亮和物料的處理是沒(méi)有辦法的，但是對(duì)于信息的處理卻比較方便。因此，從液壓系統(tǒng)的油液中將信息量分離出來(lái)，由軟件控制，使得對(duì)油液的控制，擺脫依賴(lài)于各種裝置所構(gòu)成的控

制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)就是將液壓控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成由油液構(gòu)成的邏輯關(guān)系軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而取代真實(shí)的物理元件。

1 2軟件液壓元件的內(nèi)容由于機(jī)械的功用是變換或傳遞能亮、物料和信息，軟件只能用來(lái)處理信息，而能亮和物料量無(wú)法完成。所以，對(duì)于液壓系統(tǒng)仍必須要有動(dòng)力源裝置、執(zhí)行裝置和輔助裝置。軟件的輸入和輸出為信息量，因此，必須還要有相應(yīng)的信息量的采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分析現(xiàn)有的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓回路可以知道，各種閥門(mén)的邏輯都需要相應(yīng)的信息量才能正確地運(yùn)作，必須按照各自的邏輯關(guān)系處理，并輸出相應(yīng)的關(guān)系結(jié)果。

因此，運(yùn)用軟件的方法來(lái)處理傳遞給各種閥門(mén)的信息量，并由信息量輸出相應(yīng)的邏輯關(guān)系結(jié)果，將這種信息量轉(zhuǎn)化為實(shí)際的輸出，便可以得到與原來(lái)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)同樣的邏輯結(jié)果。由于軟件可以編寫(xiě)任意邏輯關(guān)系，對(duì)于不同的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，只需改變軟件就可以輸出相應(yīng)的邏輯結(jié)果。

2軟件液壓元件的實(shí)現(xiàn)由于軟件液壓元件控制的是系統(tǒng)信息總量。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的提取及轉(zhuǎn)換是軟件液壓元件的關(guān)鍵所在。完整的液壓系統(tǒng)是由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，整個(gè)液壓控制系統(tǒng)就是一個(gè)信息源，因此，液壓控制系統(tǒng)可以用軟件代替。

可以看出，一個(gè)液壓系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：能亮模塊、執(zhí)行模塊、軟件控制模塊。液壓系統(tǒng)的工作，主要在輸出的控制上。所以，軟件控制模塊的輸出應(yīng)該是對(duì)液壓執(zhí)行元件的控制上，一般為液壓缸。對(duì)于液壓缸，主要控制輸入和輸出的壓力和流量即可?？刂浦?個(gè)閥門(mén)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)的任意控制。這樣，運(yùn)用軟件的邏輯就可得到預(yù)想的輸出結(jié)果來(lái)。

3軟件液壓元件舉例下面以一個(gè)液壓回路為例，說(shuō)明軟件液壓元件的運(yùn)用。一個(gè)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力頭的液壓回路，由分析可知工作過(guò)程如下：（ 1）動(dòng)力頭原位。動(dòng)力頭由液壓缸YG帶動(dòng)，可做前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電磁鐵YA 1、YA 2、YA 3都斷電時(shí)，動(dòng)力頭停止不動(dòng)。

（2）動(dòng)力頭快進(jìn)。把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S放在1位置。按動(dòng)按扭SB 1，動(dòng)力頭將做快速向前運(yùn)動(dòng)。

（3）動(dòng)力頭工進(jìn)。當(dāng)擋鐵壓動(dòng)開(kāi)關(guān)ST 3時(shí)，動(dòng)力頭將做工進(jìn)。

（4）動(dòng)力頭快退。當(dāng)擋鐵壓動(dòng)開(kāi)關(guān)ST 4時(shí)，動(dòng)力頭做快退。動(dòng)力頭退回原位后， ST 1被壓動(dòng)，動(dòng)力頭停止。

（5）動(dòng)力頭點(diǎn)動(dòng)調(diào)整。把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S放在2位置。按動(dòng)按鈕SB 1可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)力頭不在原位（ ST 1原態(tài)），需快退時(shí)，可按動(dòng)電鈕SB 2，動(dòng)力頭做快退運(yùn)動(dòng)，直到退回原位。

由此可見(jiàn)，輸入信號(hào)為S、SB 1、SB 2、ST 3、ST 4和ST 1，輸出為這些量的邏輯變化關(guān)系。由分析可得到，輸出狀態(tài)為：T 1：動(dòng)力頭停止； T 2：動(dòng)力頭快進(jìn)； T 3：動(dòng)力頭工進(jìn)； T 4：動(dòng)力頭快退。

由于輸入信號(hào)呈現(xiàn)二維邏輯關(guān)系，即可用0和1分別表示斷和開(kāi)兩種狀態(tài)。由于實(shí)際的約束條件，不可能出現(xiàn)2n個(gè)輸入狀態(tài)， n為輸入的個(gè)數(shù)。對(duì)于本例得到輸入狀態(tài)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)的狀態(tài)：T 1： { ， 0， 0， 0， 0， }， { 1， ， 1， 0， 0，1} T 2： { 0， 1， ， 0， 0， }，{ 1， 1， ， ， ， } T 3： { 0， 1， 0} T 4： { 0， ， ， ， 1， }， { 1， ， 1， 0，0， 0}說(shuō)明： 表示0或1.{ }中元素的值分別代表輸入信號(hào)為S、SB 1、SB 2、ST 3、ST 4和ST 1的狀態(tài)。

根據(jù)以上的真值表示可以得出四種輸出狀態(tài)的一種。而每一種狀態(tài)對(duì)應(yīng)著一種閥門(mén)控制形式。如T 1時(shí)P 1、P 2閥門(mén)關(guān)閉， P 3、P 4閥門(mén)打開(kāi)，或相反。T 2、T 3時(shí)，關(guān)閉P 2、P 3，打開(kāi)P 4，控制P 1的開(kāi)度，就得到快進(jìn)和工進(jìn)。T 4時(shí)關(guān)閉P 1、P 4，打開(kāi)P 2、P 3即可實(shí)現(xiàn)。因此，只要實(shí)現(xiàn)這樣的邏輯關(guān)系就可實(shí)現(xiàn)所要的運(yùn)動(dòng)形式。而這里是沒(méi)有液壓控制系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)回路，而是用軟件代替了它們。同時(shí)可以將運(yùn)動(dòng)的信息反饋到系統(tǒng)中，還可以實(shí)現(xiàn)全程跟蹤控制調(diào)節(jié)，例如：要求工進(jìn)是要平穩(wěn)，即可采集速度信息，經(jīng)過(guò)軟件分析調(diào)節(jié)各閥門(mén)，使其達(dá)到要求。因此，使用軟件液壓元件不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)需要的輸入，而且可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)系統(tǒng)的任意參數(shù)進(jìn)行控制，從而使得整個(gè)液壓系統(tǒng)更能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的性能和要求。

4討論

（1）軟件液壓元件的實(shí)現(xiàn)，使得液壓系統(tǒng)僅僅變?yōu)?個(gè)模塊：能亮模塊、執(zhí)行模塊、軟件控制模塊。大大簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)。

（2）軟件液壓元件代替了液壓控制系統(tǒng)和液壓控制調(diào)節(jié)回路的實(shí)際物理元件，使得對(duì)于信息的處理變得有很大柔性，對(duì)于一個(gè)標(biāo)注的結(jié)果，僅僅改變軟件的內(nèi)容，即可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)形式，從而使得液壓系統(tǒng)的模塊化程度高，柔性更強(qiáng)。

（3）軟件液壓元件由于是對(duì)于信息進(jìn)行處理，按照人們的意志執(zhí)行，因此，可以對(duì)輸入及輸出加以控制，使得整個(gè)液壓系統(tǒng)容易滿(mǎn)足人們的設(shè)計(jì)要求。而這一點(diǎn)對(duì)于彌補(bǔ)液壓系統(tǒng)的不足，具有重要的作用，能夠使得液壓系統(tǒng)的精度大大地提高。

（4）軟件液壓元件的運(yùn)用使得對(duì)于系統(tǒng)的簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)、成本降低、重量減輕、性能提高、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和研制周期縮短，特別是靈活性、適應(yīng)性和智能性有很大的改觀，并能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。