AMESim機(jī)械庫中元件的介紹上課講義

1、AMESi m機(jī)械庫中元件的介紹精品文檔MechanicalAMESIM機(jī)械庫包含了用于構(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g0在

2、下圖模型中（彈簧自由伸長），當(dāng)設(shè)置質(zhì)量塊的初始 角度為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。zero force sourceIconnamo zcrcforcosourcozero linear speed source 一忙MnQx*心Znull to force units子模型： FORC - conversion of signal input into a force in N將無單位的信號(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

3、 with calculation of displacement信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性速度，并計(jì)算出位移。141null to linear displacement with calculation of velocity信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性位移，并計(jì)算出速度。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔nulls to linear velocity in m/s and displacement in m陶conversion between linear variables and signal variables輸入速度信號(hào)，返回力信號(hào)。mA NITCP與上一個(gè)相反orce transducer

4、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：收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔6方 linear velocity transducer 速度傳感器 略1-C3- I l

5、inear 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，分為兩種子模型念妙 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：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

6、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。mass with 2ports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

7、渡作用。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔【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)沒有豎起來，但 help文件中說此時(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

8、正。卜面結(jié)合實(shí)例進(jìn)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:L/fWi l|jj II- 'km g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關(guān)；但是，閥的開口度是初始開口度和閥芯位移 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 ports and friction考慮摩擦，受兩個(gè)力作用，一維運(yùn)動(dòng)。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除

9、精品文檔子模型： 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 （非彈性位移限子模型： MAS21 - mass with

10、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 vis

11、cous 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迹瑏碓O(shè) 定最大最小位移限制的值（經(jīng)模擬總結(jié)出來的）。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)信號(hào)，乘上用戶設(shè)定的最大值；二是給出一個(gè)力信

12、號(hào)， 乘上用戶設(shè)定的摩擦系數(shù)。T： "V Ij£nulmasses 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)）收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔masswithfrictionsand endstops and external bodyvelocity子模型： MAS31 - motion of body w

13、ithin moving envelope, 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H 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：

14、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(gè)（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(fù)：壓為正；拉為負(fù)。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔參數(shù) spring force with both displacements zercife示的是彈簧兩端位移為 彈簧的預(yù)緊力（壓正拉負(fù)），彈簧本身無法表征位移，需要由其它模型確定， 如質(zhì)量塊?？?infinitely stiff spring use with caution! （剛度常大）子模型：SPR1 - infinitely stiff

15、 springThe force at port 2 is an implicit state 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)）隍lin

16、ear variable spring with 2 ports capable of linear motion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。行）子模型：MCSPR10 - variable linear spring （上一個(gè)子模型更適合于穩(wěn)態(tài)運(yùn)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)）。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有

17、侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔linear variable damper with2 ports capable of linearmotion阻尼比根據(jù)輸入信號(hào)來調(diào)節(jié)。由于端口輸入 模型。辜u linear spring-damper with/出的信息不同，可以有好幾個(gè)子2 ports capable of linearmotionspring and damper withviscoelastic（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 linearmotion p

18、art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linear elastic end-stop仿真兩個(gè)彈性接觸，在接觸時(shí)有的子模型考慮阻尼,干3 linear elastic end-stop with preload有的不考慮阻尼。（有預(yù)緊力）variable friction between a fixedpart and a moving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。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔variable friction between two moving parts仿真兩運(yùn)動(dòng)物體之間的摩

19、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:收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔li

20、near mechanical lever (alternative)linear mechanical lever 略linear mechanical lever信號(hào)端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。dynamic linear mechanicalnode transferringmodulated(調(diào)整的)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: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）收集于

21、網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔dynamicmechanicallinear node with velocity anddisplacement 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）tt modulated transformer between a rotary shaft and alinear shaft軸桿之間的轉(zhuǎn)換。其中的兩個(gè)子模型如下（左、中）所示:v2=x.wiq = x. f信號(hào)端輸入的x是轉(zhuǎn)換比，即x=輸出/輸入。（上圖右）U zero torque sourceIconname, zerotor

22、quesource" zero angular speed sourceIconname: zewomegasourcenull to torque units下 Icorrname: torqueconnull to rotary speed unitsy Icorname; cmegaconnull to rotary velocity with angle calculationIconname: amegacon2收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔/ 巴 conversion between rotary variables and signal variables

23、J-'T7 Iconname: rotary sign allconversion between rotary variables and signal variables (alternative)Iconname. fotaiy2sigrral2conversion between rotary mechanicall and signal variables (with angle) yT-r Iconname rotary2signal3conversion between rotary mechanical and signal variables (with angle)

24、 丫 Icanname ratary2signal4Q torque transducerE(_Jz Icomam巳:tciquesn3Orotary speed transducerIconname, rotaryspeedsensarangl&transducerIconname anglesensorangular acceleration transducerIcon name angu laFscceleralionsensor畝 rotary power, energy and activity sensorZQZ Iconname powersensor_rotary卜

25、Jelectrical 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)完全一樣收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔electrical motor with external control將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣?。rotary load with 2 ports根據(jù)考慮的因素（無摩擦，零轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）不同，可有幾種不同的子模型 設(shè)置的速

26、度參數(shù)為初始速度。的Irotary load with 1 port and friction考慮摩擦rotary load with 2 ports and frictionIconname. rotaryIoad2portsEJlrotary 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Irotary spring(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)，通過一個(gè)表格 給出。用于仿真非

27、線性扭轉(zhuǎn)彈簧。lilinfinitely rotary spring use with caution!尊“ variable rotary spring信號(hào)端輸入彈簧剛度值。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔damper for rotary shaftH Iconnamei rotarydamperridamper for rotary shaftIconname rotarydarrpervrotary spring and damperIcamame: rotary springdam perrotary spring and clamper with viscoelasti

28、c behaviourIconname. rotaryrjbrotary elastic endstoprotary clearancespring-damper (clearance and preload)Icorinanie springcpvariable friction between a fixed part and a rotary partIconrrame 1 pa rt_ rot_fri ct i o n _n e w不考慮慣性。variable friction between two rotary partsIconrrame 2pa rts_rQl_friction

29、_n ew-Kamopp friction model for 1 inertiaIconname: karn cpR 1Karnopp fri ction model for 2 inertiasIconname karnopR收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔rotary mechanical nodeIconname: nconnectorrotary 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）an

30、d pinion （小齒輪）分直齒和螺旋線齒。-Dworm （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

31、插值方法計(jì)算輸出：線性樣條；三次樣條fixed length mechanical arm其中一個(gè)子模型:收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除crank（曲 柄） transformingbetween linear and精品文檔variable mechanical armloanname' arm2modulated transformer between 2 rotary shaftsIcomarne rottorotmtfrotary motion子模型:CRANK0 - ideal crank without friction or inertia ,曲柄長：R,連桿長：L,補(bǔ)償量:offset,滑塊位移：X,則根據(jù)幾何關(guān)系得:L-R+offset <X< L+R+offset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。r出卡加riNmf他一加rNin他加n Nih收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除rotarynode（掰g冏精品文檔dynamic rotary node with angleIconname: