AMESim機(jī)械庫(kù)中元件的介紹

1、Mecha nicalAMESIM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）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)量塊的初始角度為 0時(shí)，仿真完

2、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。zero force source Iconfiamo zcrcforcocourcozero linear speed sourceIcnrinarn&亠 n ull to force un its子模型： FORC - conv ersi on of sig nal in put 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。A_ln ull to lin ear speed un itsnullto linearvelocitywith calculati onof可編輯dis

3、placeme nt信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性速度，并計(jì)算出位移nullto lineardisplaceme ntwith calculati onofvelocity信號(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 incon vers ionbetwee nlin ear variables and sig nalvariables輸入速度信號(hào)，返回力信號(hào)AT Irul|l與上一個(gè)相反orce tran sducer力傳感器信號(hào)的形成：用力減去某一數(shù)值offset （用戶(hù)自己設(shè)定，單位：m/s ）后所 得結(jié)果乘上一

4、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0 1有效時(shí)，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(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:lin ear velocity tran sducer速度傳感器略 I4=1 Ilin ear displaceme nt tran sducer位移傳感器略lin ear accelerati on tran sducer力口速度傳

5、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，加速的，位移。子模型PTL00圖示如下:fVh-lin ear 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。lin ear 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： MAS00

6、2 - 2 port mass capable of on e-dime nsional moti on子模型：MAS000 - dyn amics 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，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?！咀⒁狻緼MESim 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)

7、）。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一一與箭頭方向一致。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。m/s1 mm/s/sf N21F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:i nr t】t嚴(yán)；bi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

8、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。lin ear mass with 1 port and fricti on考慮摩擦，受一個(gè)力作用，一維運(yùn)動(dòng)。lin ear mass with 2 ports and fricti on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-dimensionalmotion with frictio n（比較高級(jí)）子模型：MAS11 - 2 port mass with f

9、rictio n (adva need)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lin ear mass with 2 ports and en dstops（有位移限制）（非彈性位移限制）子模型：MAS005 - mass with frictio n and ideal end stops子模型： MAS21 - mass with frict ion and con figurable end stops (adva need)（可配置的位移限制）注：用戶(hù)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)，

10、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)一一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： MAS005RT - 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）。Karn opp frict

11、i on model for a mov ing mass子模型：FR1TK000 - linear Coulomb and stictio n friction represe nted by aKarnopp model （高級(jí)用戶(hù)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1之間的一個(gè)信號(hào)，乘上用戶(hù)設(shè)定的最大值；二是給出一個(gè)力信號(hào)，乘上用戶(hù)設(shè)定的摩擦系數(shù)。f mAmrri/s/i mt rftfs/tNI.andmasses with fricti on and en dstops子模型：MAS30 - motion of bo

12、dy within moving envelope,frictionelastic 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)）Ai rr/s/s-代nr旳m十IT閭N rr/srr1 it/s/s-b Nnrsf m* nVsr/Nmasswithfricti onsand en dstopsand exter nalbody velocity子模型：MAS31/位移時(shí)，可用此模型一 Nmotion of body within moving envelope, friction and（不考慮外殼質(zhì)量）elastic end sto

13、ps (only one mass)注：當(dāng)需要給組合體施加速度Karn opp fricti on model for 2 mov ing masses子模型：FR2TK000 - linear Coulomb and stictio n friction represe nted by aKarnopp model考慮兩運(yùn)動(dòng)物體之間的摩擦。infinitely stiff spring use with caution!（剛度非常大）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

14、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)表示的是彈簧兩端位移為 0時(shí)參數(shù) spring force with both displacements zero如質(zhì)量塊。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子模型：SPR1 - i nfin itely stiff spri ngThe force at port 2 is an implicit state variable adjusted so as to make thesum of t

15、he 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 linearmoti on（高級(jí)用戶(hù)使用）子模型：MCSPR10A - variable lin ear

16、spr ing (no states).rn1 T tKI n/s m在端口 2輸入彈簧剛度。子模型：MCSPR10 - variable lin ear spri ng（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 lin ear moti on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

17、信息不同，可以有好幾個(gè)子模型。linearspri ng-damperwith 2 ports capable oflin ear moti on車(chē)behaviourand damper with viscoelastic（粘彈性的）用于仿真非線性粘彈性彈簧。有好幾個(gè)子模型lin ear elasticen d-stopwith 2 ports capable oflin ear moti on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。lin ear elastic en d-stop仿真兩個(gè)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。lin ear elasti

18、c en d-stop with preload（有預(yù)緊力）variable friction between a fixed part and amov ing 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 frictio n betwee n two mov ing 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。lin ear mecha ni cal 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

19、度、位移與端口 1、2的都相同。（不同于下面的 liner n ode ）lin ear mecha nical node (larger)子模型與上一個(gè)完全一樣，只是圖標(biāo)比較大Mlinear 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:0=0=lin ear mecha ni cal lever (alter native)lin ear mecha ni cal lever略lin ear mecha ni cal lever略shaftsmodulated(調(diào)整的) tran sformer

20、 betwee n 2 linear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velocitydyn amiclin earmecha nicalnodetran sferri ng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dyn amicmecha nicallin earnode with velocityand displaceme nt transfer左邊輸入的速度和位移被復(fù)制到右邊端口,而右邊端口力的總和做為左邊端口的輸出。（如上右圖）modulat

21、edtran sformerbetweena rotary shaftand a lin ear shaft軸桿之間的轉(zhuǎn)換。其中的兩個(gè)子模型如下（左、中）所示:t% 衲rev/mint t INm ne/Zm inv2 = a ftq-x.f信號(hào)端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。（上圖右）j zero torque sourceIconnamc: zerotorquesourceI l zero angular speed sourceI，Iconname: zeroomegasourcenull to torque units下 Icorrname: torqueconnull to r

22、otary speed unitsIcorinamei omegaconnull to rotary velocity with angle calculationIconname megacon?f 匕 conversion betweenotary variables and signal variablesIconname: rotary sign allconversion between rotary variables and signal variables (alternative)Iconname. fotaiy2signal2 conversion between rota

23、ry mechanical and signal variables (with angle)yTy Iconname rotary2signal3conversion between rotary mechanical and si易n制I variables (with angle)丫 * Icanname ratary2signal4Q torque transducerE(_Jz Icon name: torq Liesensorrotary speed trarducxrIconname, rotaryspeedsensar angl&transduerIconname. angle

24、sensorangular acceleration transducerIcon name angu 悟歸匚 celeralion sensorrotary power, edergy and activity sensorelectrical motorIconname powersensor_rQtsry子模型：PM000 - con sta nt speed prime mover(轉(zhuǎn)速恒定)（轉(zhuǎn)子模型： PM001 - prime mover with speed vary ing lin early with torque速隨負(fù)載線性變化)thermal prime mover子模

25、型和上一個(gè)完全一樣electrical motor with external control將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣取；豶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。庭）|rotary load with 1 port and fricti on考慮摩擦。CD1rotary load with 2 ports and frictionIconname. rotarjIoad2portsrotary load with fricti on and en dstops考慮摩擦，有角位移限制2 rotary

26、loads with fricti on and en dstops兩個(gè)旋轉(zhuǎn)負(fù)載，之間有摩擦、角位移限制旋轉(zhuǎn)彈簧）一種子模型的彈簧剛度是常量；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。variable rotary spri nginfinitely rotary spring use with caution!信號(hào)端輸入彈簧剛度值。IMdamper for rotary shaftT Iconnamei rotarydamperdamper for rotary shaftIconname rot ary damper;rotary sp

27、ring and damperIconname: rctaryspringdamperrotary spring and clamper with viscoelastic behaviourIconnarrie. rotaryrjbrotary cleara neespring-damper (clearance and preload)Icacnanie springcpvariable friction between a fixed part 呂nd a rotary partIconrrame 1 pa rt_ rot_fri ct i o n _n e w不考慮慣性。variabl

28、e friction between two rotary partsIconrrame 2pa rts_rot_fricti n_n ew工Kamopp friction model for 1 inertiaIconname: karnopRIKamopp friction model for 2 inertiasIconname: karnopR2-Urrotary mechanical nodeIconname: nconnectorTJrotary mecha ni cal 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）Mlvari

29、able 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 pi nio n（小齒輪）分直齒和螺旋線齒worm（蝸桿） gear mechanism（螺紋/螺母機(jī)構(gòu)）IE 二 Ascrew/ nut mecha nism仿真絲杠滑塊。cam（凸輪）and cam followerAn ASCII file is read, defi ning the lin ear displaceme nt of the con tact point inmm at various angular displacement in degrees in the ra

30、nge 0 to 360.（用 ASCII文件來(lái)定義凸輪輪廓/桿位移與角位移的關(guān)系）如何得到ASCII文件？通過(guò)插值方法計(jì)算輸出：線性樣條；三次樣條。fixed len gth mecha ni cal arm其中一個(gè)子模型:crank（曲柄）tra nsformi ngbetwee nlin ear andvariable mechanical armiGanname arm2modulated translormer between 2 rotary shaftsIconriarne rottorotmtfrotary moti on,曲柄長(zhǎng)：R,連桿長(zhǎng):子模型：CRANKO - ideal crank without friction or inertiaL,補(bǔ)償量：offset，滑塊位移：X,則根據(jù)幾何關(guān)系得:L-R+offset X WL+R+offsetdyn amic rotary node左邊端口的轉(zhuǎn)速被復(fù)制到右邊所有端口，右邊所有端口的轉(zhuǎn)矩之和傳遞到左邊端口-/2二、4 Nm怕血rNiti蛙譏怖n4 Nihdynamic rotary node with