AMESim機械庫中元件的介紹

AMESim機械庫中元件的介紹PAGE29MechanicalAMESIM機械庫包含了用于構(gòu)建一維平動和轉(zhuǎn)動機械系統(tǒng)的元件模塊，可獨立用于完整的一維機械系統(tǒng)建模。在AMESim中，為子模型設(shè)置參數(shù)的時候，可以使用表達式來表示，尤其是對于表達式計算結(jié)果不是有限數(shù)的時候。AMESim所使用的外部變量的符號約定也很重要：對于自身有方向的變量，正號表示與箭頭方向一致。（下面通過質(zhì)量塊進行詳細講解）setsthegravity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)認為向下是正方向，默認重力加速度是m/s/s。通常情況下是不使用該圖標的，除非是想改變重力加速的g。在下圖模型中（彈簧自由伸長），當設(shè)置質(zhì)量塊的初始角度為0時，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。nulltoforceunits子模型：FORC-conversionofsignalinputintoaforceinN將無單位的信號轉(zhuǎn)換為同等大小的、以N為單位的力。nulltolinearspeedunitsnulltolinearvelocitywithcalculationofdisplacement信號轉(zhuǎn)換為線性速度，并計算出位移。nulltolineardisplacementwithcalculationofvelocity信號轉(zhuǎn)換為線性位移，并計算出速度。2nullstolinearvelocityinm/sanddisplacementinmconversionbetweenlinearvariablesandsignalvariables輸入速度信號，返回力信號。與上一個相反略……forcetransducer力傳感器信號的形成：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)果乘上一個增益gain（放大倍數(shù)，單位：s/m），就得到了一個沒有單位的信號在端口2輸出。即：signal=(F-offset)*gain，注：當所需信號只在0—1有效時，合理設(shè)置offset和gain的數(shù)值，可以有效調(diào)節(jié)F輸出信號的范圍。根據(jù)左右端口的輸入/出信號，以及因果關(guān)系的不同，可以有好幾個子模型。信號有：力，速度，加速的，位移。其中一個子模型圖示如下：linearvelocitytransducer速度傳感器略……lineardisplacementtransducer位移傳感器略……linearaccelerationtransducer加速度傳感器由于因果關(guān)系的不同，分為兩種子模型。linearpower,energyandactivitysensor

根據(jù)左右端口的輸入/出信號，以及因果關(guān)系的不同，可以有好幾個子模型。信號有：力，速度，加速的，位移。子模型PTL00圖示如下：linearmasswith1port受一個力作用，不考慮摩擦，一維運動。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，端口1處于最低點。（順時針為正方向）質(zhì)量塊的位移是以絕對坐標系為參考的。linearmasswith2ports受兩個力作用，不考慮摩擦，一維運動。子模型：MAS002-2portmasscapableofone-dimensionalmotion子模型：MAS000-dynamicsofazeromass（質(zhì)量趨近于零，一種極限情況）注：當質(zhì)量非常小的時候，如果用MAS002，那么運行時間會非常的大，而MAS000則會比較合適。通過在兩個彈簧模型之間插入MAS000，可以將兩個彈簧連接在一起，由于質(zhì)量非常小，這樣就可以認為是兩個彈簧直接連在一起了。也可以用在其它方面，主要是起中間過渡作用?！咀⒁狻緼MESim所使用的外部變量的符號約定也很重要：對于自身有方向的變量，正號表示與箭頭方向一致（彈簧除外，壓為正，拉為負）。詳細講解如下：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。當參數(shù)inclination設(shè)定為0和90時，子模型的圖示如下。（注：90度時，模型的顯示其實沒有豎起來，但help文件中說此時端口1在最低端，所以，為了更加形象，此處將圖像旋轉(zhuǎn)了）左圖中，當質(zhì)量塊向右移動時，端口2的位移值為負，端口1的位移值為正；右圖中，當質(zhì)量塊向下移動時，端口2的位移值為負，端口1的位移值為正。下面結(jié)合實例進行講解。HCD庫建立節(jié)流閥，如下圖所示。各元件的子模型如下圖所示：假設(shè)斜坡信號輸入的為一正值，那么彈簧、質(zhì)量塊、閥芯都向左運動，但是，質(zhì)量塊端口1的位移值為負值。注意，此時，質(zhì)量塊、閥芯的位移值由信號源控制，與它們的初始位移值無關(guān)；但是，閥的開口度是初始開口度和閥芯位移的組合。linearmasswith1portandfriction考慮摩擦，受一個力作用，一維運動。linearmasswith2portsandfriction考慮摩擦，受兩個力作用，一維運動。子模型：MAS004–2portmasscapableofone-dimensionalmotionwithfriction子模型：MAS11-2portmasswithfriction(advanced)（比較高級）注：MAS11使用Karnopp摩擦模型，它包含了靜摩擦，庫侖摩擦，粘性摩擦和空氣阻力。linearmasswith2portsandendstops（有位移限制）子模型：MAS005-masswithfrictionandidealendstops（非彈性位移限制）子模型：MAS21-masswithfrictionandconfigurableendstops(advanced)（可配置的位移限制）注：用戶設(shè)定一個相對位移的臨界值，當相對位移達到此值時，也就達到了最大靜摩擦力。然后物體運動，摩擦力就等于動摩擦力。動摩擦力是相對速度的函數(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”就由靜摩擦力來決定。當位移到達終點的時候，就會有一個附加的接觸力，包括彈簧力和阻尼力。在此設(shè)定一個阻尼系數(shù)，使阻尼力從零慢慢增大到設(shè)定值。子模型：MAS005RT-zeromasswithviscousfrictionandidealendstops【注意】該模型設(shè)定位移限制的時候，以端口1的位移方向為參考，來設(shè)定最大最小位移限制的值（經(jīng)模擬總結(jié)出來的）。Karnoppfrictionmodelforamovingmass子模型：FR1TK000-linearCoulombandstictionfrictionrepresentedbyaKarnoppmodel（高級用戶使用，參數(shù)設(shè)置不當，會產(chǎn)生不良后果）注：在1端口輸入一個信號，用來確定摩擦力的大小。有兩種方法：一是給定0到1之間的一個信號，乘上用戶設(shè)定的最大值；二是給出一個力信號，乘上用戶設(shè)定的摩擦系數(shù)。masseswithfrictionandendstops子模型：MAS30-motionofbodywithinmovingenvelope,frictionandelasticendstops(configurableversion)（用于仿真帶有可運動外殼的物體的運動）masswithfrictionsandendstopsandexternalbodyvelocity子模型：MAS31-motionofbodywithinmovingenvelope,frictionandelasticendstops(onlyonemass)（不考慮外殼質(zhì)量）注：當需要給組合體施加速度/位移時，可用此模型。Karnoppfrictionmodelfor2movingmasses子模型：FR2TK000-linearCoulombandstictionfrictionrepresentedbyaKarnoppmodel考慮兩運動物體之間的摩擦。linearspringwith2portscapableoflinearmotion有好幾種子模型：剛度為常量，剛度可變（用ASCII表來定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（fastest）模型。在（fastest）模型中，輸入的速度變量沒有用到。彈簧預(yù)緊力的正負：壓為正；拉為負。參數(shù)springforcewithbothdisplacementszero表示的是彈簧兩端位移為0時彈簧的預(yù)緊力（壓正拉負），彈簧本身無法表征位移，需要由其它模型確定，如質(zhì)量塊。infinitelystiffspringusewithcaution!（剛度非常大）子模型：SPR1-infinitelystiffspringTheforceatport2isanimplicitstatevariableadjustedsoastomakethesumofthetwovelocitieszeroandtheforceatport1isaduplicateofthis.

使用該模型，可以認為端口1、2的速度大小相同，只是一個為正值（與圖中箭頭方向相同），一個為負值（與圖中箭頭方向相反）。子模型：INFSPR-infinitelystiffspringwithchoiceofconstraint（僅用于練習(xí)）linearvariablespringwith2portscapableoflinearmotion子模型：MCSPR10A-variablelinearspring(nostates)（高級用戶使用）在端口2輸入彈簧剛度。子模型：MCSPR10-variablelinearspring（上一個子模型更適合于穩(wěn)態(tài)運行）lineardamperwith2portscapableoflinearmotion由于端口輸入/出的信息不同，可以有好幾個子模型。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)）。linearvariabledamperwith2portscapableoflinearmotion阻尼比根據(jù)輸入信號來調(diào)節(jié)。由于端口輸入/出的信息不同，可以有好幾個子模型。linearspring-damperwith2portscapableoflinearmotionspringanddamperwithviscoelastic（粘彈性的）behaviour用于仿真非線性粘彈性彈簧。有好幾個子模型。linearelasticend-stopwith2portscapableoflinearmotion用于仿真彈性接觸，在接觸時有的子模型考慮阻尼，有的不考慮阻尼。doublelinearelasticend-stop仿真兩個彈性接觸，在接觸時有的子模型考慮阻尼，有的不考慮阻尼。linearelasticend-stopwithpreload（有預(yù)緊力）variablefrictionbetweenafixedpartandamovingpart仿真運動物體與固定物體之間的摩擦，不考慮質(zhì)量，信號輸入端指定摩擦力。有好幾個子模型。variablefrictionbetweentwomovingparts仿真兩運動物體之間的摩擦，不考慮質(zhì)量，信號輸入端指定摩擦力。有好幾個子模型。linearmechanicalnode將兩個線性桿與另一個線性桿相連。根據(jù)傳輸信號的不同，以及因果關(guān)系的不同，可有好幾個子模型。下圖為其中一個子模型，端口3的力、速度、位移與端口1、2的都相同。（不同于下面的linernode）linearmechanicalnode(larger)子模型與上一個完全一樣，只是圖標比較大。linearmechanicallever（杠桿）根據(jù)傳輸信號（力、速度、位移）的不同，以及因果關(guān)系的不同，可有好幾個子模型。其中兩個子模型的圖示如下：linearmechanicallever(alternative)略……linearmechanicallever略……linearmechanicallever略……modulated（調(diào)整的）transformerbetween2linearshafts根據(jù)傳輸信號（力、速度、位移）的不同，以及因果關(guān)系的不同，可有好幾個子模型。其中兩個子模型的圖示如下：信號端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。dynamiclinearmechanicalnodetransferringvelocity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）dynamicmechanicallinearnodewithvelocityanddisplacementtransfer左邊輸入的速度和位移被復(fù)制到右邊端口，而右邊端口力的總和做為左邊端口的輸出。（如上右圖）modulatedtransformerbetweenarotaryshaftandalinearshaft軸桿之間的轉(zhuǎn)換。其中的兩個子模型如下（左、中）所示：信號端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。（上圖右）electricalmotor子模型：PM000-constantspeedprimemover（轉(zhuǎn)速恒定）子模型：PM001-primemoverwithspeedvaryinglinearlywithtorque（轉(zhuǎn)速隨負載線性變化）thermalprimemover子模型和上一個完全一樣。electricalmotorwithexternalcontrol將輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣?。rotaryloadwith2ports根據(jù)考慮的因素（無摩擦，零轉(zhuǎn)動慣量）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。rotaryloadwith1portandfriction考慮摩擦。rotaryloadwithfrictionandendstops考慮摩擦，有角位移限制。2rotaryloadswithfrictionandendstops兩個旋轉(zhuǎn)負載，之間有摩擦、角位移限制。rotaryspring(旋轉(zhuǎn)彈簧)一種子模型的彈簧剛度是常量；對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)，通過一個表格給出。用于仿真非線性扭轉(zhuǎn)彈簧。infinitelyrotaryspringusewithcaution!variablerotaryspring信號端輸入彈簧剛度值。rotaryelasticendstoprotaryclearance不考慮慣性。rotarymechanicalreducer用于改變輸入輸出的比值，相當于減/增速器。（有兩種：不考慮功率損失；考慮功率損失）variableratioreducer齒輪比可變，由信號端控制。不考慮功率損失。rack（齒條）andpinion（小齒輪）分直齒和螺旋線齒。worm（蝸桿）gearmechanismscrew/nutmechanism（螺紋/螺母機構(gòu)）仿真絲杠滑塊。cam（凸輪）andcamfollowerAnASCIIfileisread,definingthelineardisplacementofthecontactpointinmmatvariousangulardisplacementindegreesintherange0to360.（用ASCII文件來定