AMESim機(jī)械庫(kù)中元件的介紹(共20頁(yè))

1、MechanicalAMESIM機(jī)械庫(kù)包含了用于構(gòu)建一維平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的元件模塊，可獨(dú)立用于完整的一維機(jī)械系統(tǒng)建模。在AMESim中，為子模型設(shè)置參數(shù)的時(shí)候，可以使用表達(dá)式來(lái)表示，尤其是對(duì)于表達(dá)式計(jì)算結(jié)果不是有限數(shù)的時(shí)候。AMESim所使用的外部變量的符號(hào)約定也很重要：對(duì)于自身有方向的變量，正號(hào)表示與箭頭方向一致。（下面通過(guò)質(zhì)量塊進(jìn)行詳細(xì)講解）sets the gravity如何設(shè)定重力方向？可在質(zhì)量塊的參數(shù)里面設(shè)置角度。系統(tǒng)認(rèn)為向下是正方向，默認(rèn)重力加速度是9.80665 m/s/s。通常情況下是不使用該圖標(biāo)的，除非是想改變重力加速的g。在下圖模型中（彈簧自由伸長(zhǎng)），當(dāng)設(shè)置質(zhì)量塊的初始角

2、度為0時(shí)，仿真完成后質(zhì)量塊的速度一直為0；如果設(shè)置初始角度為90度，則速度成正弦波變化。null to force units子模型：FORC - conversion of signal input into a force in N將無(wú)單位的信號(hào)轉(zhuǎn)換為同等大小的、以N為單位的力。null to linear speed units null to linear velocity with calculation of displacement信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性速度，并計(jì)算出位移。 null to linear displacement with calculation of velocity信

3、號(hào)轉(zhuǎn)換為線性位移，并計(jì)算出速度。2 nulls to linear velocity in m/s and displacement in mconversion between linear variables and signal variables輸入速度信號(hào)，返回力信號(hào)。與上一個(gè)相反 略force transducer 力傳感器信號(hào)的形成：用力減去某一數(shù)值offset（用戶自己設(shè)定，單位：m/s）后所得結(jié)果乘上一個(gè)增益gain（放大倍數(shù)，單位：s/m），就得到了一個(gè)沒(méi)有單位的信號(hào)在端口2輸出。即：signal=(F-offset)*gain，注：當(dāng)所需信號(hào)只在01有效時(shí)，合理設(shè)置off

4、set和gain的數(shù)值，可以有效調(diào)節(jié)F輸出信號(hào)的范圍。根據(jù)左右端口的輸入/出信號(hào)，以及因果關(guān)系的不同，可以有好幾個(gè)子模型。信號(hào)有：力，速度，加速的，位移。其中一個(gè)子模型圖示如下：linear velocity transducer速度傳感器 略linear displacement transducer位移傳感器 略linear acceleration transducer加速度傳感器 由于因果關(guān)系的不同，分為兩種子模型。linear power, energy and activity sensor？根據(jù)左右端口的輸入/出信號(hào)，以及因果關(guān)系的不同，可以有好幾個(gè)子模型。信號(hào)有：力，速度，加速

5、的，位移。子模型PTL00圖示如下：linear mass with 1 port受一個(gè)力作用，不考慮摩擦，一維運(yùn)動(dòng)。由于速度是矢量，有方向，其正方向與子模型外部變量的箭頭方向一致。傾斜角度為90度時(shí)，端口1處于最低點(diǎn)。（順時(shí)針為正方向）質(zhì)量塊的位移是以絕對(duì)坐標(biāo)系為參考的。linear mass with 2 ports受兩個(gè)力作用，不考慮摩擦，一維運(yùn)動(dòng)。子模型：MAS002 - 2 port mass capable of one-dimensional motion子模型：MAS000 - dynamics of a zero mass（質(zhì)量趨近于零，一種極限情況）注：當(dāng)質(zhì)量非常小的時(shí)候，

6、如果用MAS002，那么運(yùn)行時(shí)間會(huì)非常的大，而MAS000則會(huì)比較合適。通過(guò)在兩個(gè)彈簧模型之間插入MAS000，可以將兩個(gè)彈簧連接在一起，由于質(zhì)量非常小，這樣就可以認(rèn)為是兩個(gè)彈簧直接連在一起了。也可以用在其它方面，主要是起中間過(guò)渡作用。【注意】AMESim所使用的外部變量的符號(hào)約定也很重要：對(duì)于自身有方向的變量，正號(hào)表示與箭頭方向一致（彈簧除外，壓為正，拉為負(fù)）。詳細(xì)講解如下：質(zhì)量塊分配好子模型后，它的矢量正方向也就定下了與箭頭方向一致。當(dāng)參數(shù)inclination設(shè)定為0和90時(shí)，子模型的圖示如下。（注：90度時(shí)，模型的顯示其實(shí)沒(méi)有豎起來(lái)，但help文件中說(shuō)此時(shí)端口1在最低端，所以，為了更加

7、形象，此處將圖像旋轉(zhuǎn)了）左圖中，當(dāng)質(zhì)量塊向右移動(dòng)時(shí)，端口2的位移值為負(fù)，端口1的位移值為正；右圖中，當(dāng)質(zhì)量塊向下移動(dòng)時(shí)，端口2的位移值為負(fù)，端口1的位移值為正。下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解。HCD庫(kù)建立節(jié)流閥，如下圖所示。各元件的子模型如下圖所示：假設(shè)斜坡信號(hào)輸入的為一正值，那么彈簧、質(zhì)量塊、閥芯都向左運(yùn)動(dòng)，但是，質(zhì)量塊端口1的位移值為負(fù)值。注意，此時(shí)，質(zhì)量塊、閥芯的位移值由信號(hào)源控制，與它們的初始位移值無(wú)關(guān)；但是，閥的開(kāi)口度是初始開(kāi)口度和閥芯位移的組合。 linear mass with 1 port and friction考慮摩擦，受一個(gè)力作用，一維運(yùn)動(dòng)。 linear mass with 2

8、ports and friction考慮摩擦，受兩個(gè)力作用，一維運(yùn)動(dòng)。子模型：MAS004 2 port mass capable of one-dimensional motion with friction子模型：MAS11 - 2 port mass with friction (advanced)（比較高級(jí)）注：MAS11使用Karnopp摩擦模型，它包含了靜摩擦，庫(kù)侖摩擦，粘性摩擦和空氣阻力。 linear mass with 2 ports and endstops（有位移限制）子模型：MAS005 - mass with friction and ideal end stops（

9、非彈性位移限制）子模型：MAS21 - mass with friction and configurable end stops (advanced)（可配置的位移限制）注：用戶設(shè)定一個(gè)相對(duì)位移的臨界值，當(dāng)相對(duì)位移達(dá)到此值時(shí)，也就達(dá)到了最大靜摩擦力。然后物體運(yùn)動(dòng)，摩擦力就等于動(dòng)摩擦力。動(dòng)摩擦力是相對(duì)速度的函數(shù)Stribeck效應(yīng)，如果不考慮該效應(yīng)，那么靜摩擦力到動(dòng)摩擦力的轉(zhuǎn)變就是一瞬間的；如果考慮該效應(yīng)，那么Stribeck效應(yīng)中的“斜率”就由靜摩擦力來(lái)決定。當(dāng)位移到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)有一個(gè)附加的接觸力，包括彈簧力和阻尼力。在此設(shè)定一個(gè)阻尼系數(shù)，使阻尼力從零慢慢增大到設(shè)定值。子模型：MAS0

10、05RT - zero mass with viscous friction and ideal end stops【注意】該模型設(shè)定位移限制的時(shí)候，以端口1的位移方向?yàn)閰⒖迹瑏?lái)設(shè)定最大最小位移限制的值（經(jīng)模擬總結(jié)出來(lái)的）。 Karnopp friction model for a moving mass子模型：FR1TK000 - linear Coulomb and stiction friction represented by a Karnopp model（高級(jí)用戶使用，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生不良后果）注：在1端口輸入一個(gè)信號(hào)，用來(lái)確定摩擦力的大小。有兩種方法：一是給定0到1之間的一個(gè)

11、信號(hào)，乘上用戶設(shè)定的最大值；二是給出一個(gè)力信號(hào)，乘上用戶設(shè)定的摩擦系數(shù)。masses with friction and endstops子模型：MAS30 - motion of body within moving envelope, friction and elastic end stops (configurable version)（用于仿真帶有可運(yùn)動(dòng)外殼的物體的運(yùn)動(dòng)）mass with frictions and endstops and external body velocity子模型：MAS31 - motion of body within moving envelope

12、, friction and elastic end stops (only one mass) （不考慮外殼質(zhì)量） 注：當(dāng)需要給組合體施加速度/位移時(shí)，可用此模型。Karnopp friction model for 2 moving masses子模型：FR2TK000 - linear Coulomb and stiction friction represented by a Karnopp model 考慮兩運(yùn)動(dòng)物體之間的摩擦。linear spring with 2 ports capable of linear motion有好幾種子模型：剛度為常量，剛度可變（用ASCII表來(lái)定

13、義力與彈簧伸縮量的關(guān)系），是否帶有狀態(tài)變量，還有一個(gè)（fastest）模型。在（fastest）模型中，輸入的速度變量沒(méi)有用到。彈簧預(yù)緊力的正負(fù)：壓為正；拉為負(fù)。參數(shù)spring force with both displacements zero表示的是彈簧兩端位移為0時(shí)彈簧的預(yù)緊力（壓正拉負(fù)），彈簧本身無(wú)法表征位移，需要由其它模型確定，如質(zhì)量塊。 infinitely stiff spring use with caution! （剛度非常大）子模型：SPR1 - infinitely stiff springThe force at port 2 is an implicit state

14、 variable adjusted so as to make the sum of the two velocities zero and the force at port 1 is a duplicate of this.？使用該模型，可以認(rèn)為端口1、2的速度大小相同，只是一個(gè)為正值（與圖中箭頭方向相同），一個(gè)為負(fù)值（與圖中箭頭方向相反）。子模型：INFSPR - infinitely stiff spring with choice of constraint（僅用于練習(xí)）linear variable spring with 2 ports capable of linear mo

15、tion子模型：MCSPR10A - variable linear spring (no states)（高級(jí)用戶使用）在端口2輸入彈簧剛度。子模型：MCSPR10 - variable linear spring（上一個(gè)子模型更適合于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行） linear damper with 2 ports capable of linear motion 由于端口輸入/出的信息不同，可以有好幾個(gè)子模型。阻尼比可以是常量，也可以是變量（阻尼比是速度的函數(shù)/阻尼力是速度的函數(shù)）。 linear variable damper with 2 ports capable of linear motion

16、阻尼比根據(jù)輸入信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)。由于端口輸入/出的信息不同，可以有好幾個(gè)子模型。 linear spring-damper with 2 ports capable of linear motionspring and damper with viscoelastic（粘彈性的） behaviour 用于仿真非線性粘彈性彈簧。有好幾個(gè)子模型。 linear elastic end-stop with 2 ports capable of linear motion用于仿真彈性接觸，在接觸時(shí)有的子模型考慮阻尼，有的不考慮阻尼。double linear elastic end-stop仿真兩個(gè)彈性接觸

17、，在接觸時(shí)有的子模型考慮阻尼，有的不考慮阻尼。 linear elastic end-stop with preload（有預(yù)緊力） variable friction between a fixed part and a moving part仿真運(yùn)動(dòng)物體與固定物體之間的摩擦，不考慮質(zhì)量，信號(hào)輸入端指定摩擦力。有好幾個(gè)子模型。 variable friction between two moving parts仿真兩運(yùn)動(dòng)物體之間的摩擦，不考慮質(zhì)量，信號(hào)輸入端指定摩擦力。有好幾個(gè)子模型。linear mechanical node將兩個(gè)線性桿與另一個(gè)線性桿相連。根據(jù)傳輸信號(hào)的不同，以及因果關(guān)系

18、的不同，可有好幾個(gè)子模型。下圖為其中一個(gè)子模型，端口3的力、速度、位移與端口1、2的都相同。（不同于下面的liner node）linear mechanical node (larger)子模型與上一個(gè)完全一樣，只是圖標(biāo)比較大。linear mechanical lever（杠桿）根據(jù)傳輸信號(hào)（力、速度、位移）的不同，以及因果關(guān)系的不同，可有好幾個(gè)子模型。其中兩個(gè)子模型的圖示如下： linear mechanical lever (alternative) 略 linear mechanical lever 略 linear mechanical lever 略 modulated（調(diào)整的）

19、 transformer between 2 linear shafts根據(jù)傳輸信號(hào)（力、速度、位移）的不同，以及因果關(guān)系的不同，可有好幾個(gè)子模型。其中兩個(gè)子模型的圖示如下： 信號(hào)端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。dynamic linear mechanical node transferring velocity左邊輸入的速度被復(fù)制到右邊端口，而右邊端口力的總和做為左邊端口的輸出。（如下左圖） dynamic mechanical linear node with velocity and displacement transfer左邊輸入的速度和位移被復(fù)制到右邊端口，而右邊端口力的總

20、和做為左邊端口的輸出。（如上右圖）modulated transformer between a rotary shaft and a linear shaft軸桿之間的轉(zhuǎn)換。其中的兩個(gè)子模型如下（左、中）所示： 信號(hào)端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。（上圖右）electrical motor子模型：PM000 - constant speed prime mover （轉(zhuǎn)速恒定）子模型：PM001 - prime mover with speed varying linearly with torque （轉(zhuǎn)速隨負(fù)載線性變化）thermal prime mover子模型和上一個(gè)完全一樣。

21、 electrical motor with external control將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣取otary load with 2 ports根據(jù)考慮的因素（無(wú)摩擦，零轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）不同，可有幾種不同的子模型。設(shè)置的速度參數(shù)為初始速度。rotary load with 1 port and friction考慮摩擦。rotary load with friction and endstops考慮摩擦，有角位移限制。2 rotary loads with friction and endstops兩個(gè)旋轉(zhuǎn)負(fù)載，之間有摩擦、角位移限制。rotary spring(旋轉(zhuǎn)彈簧)一種子模型的彈簧剛度是

22、常量；對(duì)于剛度可變的彈簧子模型，力矩是彈簧扭轉(zhuǎn)位移的函數(shù)，通過(guò)一個(gè)表格給出。用于仿真非線性扭轉(zhuǎn)彈簧。infinitely rotary spring use with caution!variable rotary spring信號(hào)端輸入彈簧剛度值。rotary elastic endstoprotary clearance不考慮慣性。 rotary mechanical reducer用于改變輸入輸出的比值，相當(dāng)于減/增速器。（有兩種：不考慮功率損失；考慮功率損失） variable ratio reducer齒輪比可變，由信號(hào)端控制。不考慮功率損失。rack （齒條）and pinion（小齒輪）分直齒和螺旋線齒。worm（蝸桿） gear mechanismscrew/nut mechanism（螺紋/螺母機(jī)構(gòu)）仿真絲杠滑塊。 cam（凸輪） and cam followerAn ASCII file is read, defining the linear displacement of the contact point in mm at various angular displacement in degrees in the range 0 to 360.（用ASCII文件來(lái)定