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AMESim机械库中元件的介绍

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AMESim机械库中元件的介绍_第1页
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MechanicalAMESIM 机械库包含了用于构建一维平动和转动机械系统的元件模块,可独立用于完整的一维机械系统建模 在 AMESim 中,为子模型设置参数的时候,可以使用表达式来表示,尤其是对于表达式计算结果不是有限数的时候 AMESim 所使用的外部变量的符号约定也很重要:对于自身有方向的变量,正号表示与箭头方向一致下面通过质量块进行详细讲解) sets the gravity 如何设定重力方向?可在质量块的参数里面设置角度系统认为向下是正方向,默认重力加速度是 9.80665 m/s/s通常情况下是不使用该图标的,除非是想改变重力加速的 g在下图模型中(弹簧自由伸长),当设置质量块的初始角度为0时,仿真完成后质量块的速度一直为 0;如果设置初始角度为 90 度,则速度成正弦波变化 null to force units 子模型:FORC - conversion of signal input into a force in N 将无单位的信号转换为同等大小的、以 N 为单位的力 null to linear speed units null to linear velocity with calculation of displacement 信号转换为线性速度,并计算出位移。

null to linear displacement with calculation of velocity 信号转换为线性位移,并计算出速度 2 nulls to linear velocity in m/s and displacement in m conversion between linear variables and signal variables 输入速度信号,返回力信号 与上一个相反 略…… force transducer 力传感器 信号的形成:用力减去某一数值 offset(用户自己设定,单位:m/s)后所得结果乘上一个增益 gain(放大倍数,单位:s/m),就得到了一个没有单位的信 号在端口 2 输出即:signal=(F-offset)*gain ,注:当所需信号只在 0—1 有效时,合理设置 offset 和 gain 的数值,可以有效调节 F 输出信号的范围 根据左右端口的输入/出信号,以及因果关系的不同,可以有好几个子模型信号有:力,速度,加速的,位移其中一个子模型图示如下: linear velocity transducer 速度传感器 略…… linear displacement transducer 位移传感器 略…… linear acceleration transducer 加速度传感器 由于因果关系的不同,分为两种子模型。

linear power, energy and activity sensor?? 根据左右端口的输入/出信号,以及因果关系的不同,可以有好几个子模型信号有:力,速度,加速的,位移子模型 PTL00 图示如下: linear mass with 1 port 受一个力作用,不考虑摩擦,一维运动由于速度是矢量,有方向,其正方向与子模型外部变量的箭头方向一致倾斜角度为 90 度时,端口 1 处于最低点顺时针为正方向) 质量块的位移是以绝对坐标系为参考的 linear mass with 2 ports 受两个力作用,不考虑摩擦,一维运动 子模型:MAS002 - 2 port mass capable of one-dimensional motion 子模型:MAS000 - dynamics of a zero mass(质量趋近于零,一种极限情况) 注:当质量非常小的时候,如果用 MAS002,那么运行时间会非常的大,而 MAS000 则会比较合适通过在两个弹簧模型之间插入 MAS000,可以将两个弹簧连接在一起,由于质量非常小, 这样就可以认为是两个弹簧直接连在一起了 也可以用在其它方面, 主要是起中间过渡作用。

【注意】AMESim 所使用的外部变量的符号约定也很重要:对于自身有方向的变量,正号表示与箭头方向一致(弹簧除外,压为正,拉为负)详细讲解如下: 质量块分配好子模型后,它的矢量正方向也就定下了——与箭头方向一致当参数inclination设定为 0 和 90 时,子模型的图示如下注:90 度时,模型的显示其实没有竖起来,但 help 文件中说此时端口 1 在最低端,所以,为了更加形象,此处将图像旋转了) 左图中,当质量块向右移动时,端口 2 的位移值为负,端口 1 的位移值为正;右图中,当质量块向下移动时,端口 2 的位移值为负,端口 1 的位移值为正 下面结合实例进行讲解HCD 库建立节流阀,如下图所示 各元件的子模型如下图所示: 假设斜坡信号输入的为一正值,那么弹簧、质量块、阀芯都向左运动,但是,质量块端口 1 的位移值为负值注意,此时,质量块、阀芯的位移值由信号源控制,与它们的初始位移值无关;但是,阀的开口度是初始开口度和阀芯位移的组合 linear mass with 1 port and friction 考虑摩擦,受一个力作用,一维运动 linear mass with 2 ports and friction 考虑摩擦,受两个力作用,一维运动。

子模型:MAS004 – 2 port mass capable of one-dimensional motion with friction 子模型:MAS11 - 2 port mass with friction (advanced)(比较高级) 注:MAS11 使用 Karnopp 摩擦模型,它包含了静摩擦,库仑摩擦,粘性摩擦和空气阻力 linear mass with 2 ports and endstops(有位移限制) 子模型:MAS005 - mass with friction and ideal end stops(非弹性位移限制) 子模型:MAS21 - mass with friction and configurable end stops (advanced)(可配置的位移限制) 注:用户设定一个相对位移的临界值,当相对位移达到此值时,也就达到了最大静摩擦力然后物体运动,摩擦力就等于动摩擦力动摩擦力是相对速度的函数——Stribeck 效应,如果不考虑该效应,那么静摩擦力到动摩擦力的转变就是一瞬间的;如果考虑该效应,那么 Stribeck 效应中的“斜率”就由静摩擦力来决定。

当位移到达终点的时候,就会有一个附加的接触力,包括弹簧力和阻尼力在此设定一个阻尼系数,使阻尼力从零慢慢增大到设定值 子模型:MAS005RT - zero mass with viscous friction and ideal end stops 【注意】该模型设定位移限制的时候,以端口 1 的位移方向为参考,来设定最大最小位移限制的值(经模拟总结出来的) Karnopp friction model for a moving mass 子模型:FR1TK000 - linear Coulomb and stiction friction represented by a Karnopp model(高级用户使用,参数设置不当,会产生不良后果) 注:在 1 端口输入一个信号,用来确定摩擦力的大小有两种方法:一是给定 0 到 1 之间的一个信号,乘上用户设定的最大值;二是给出一个力信号,乘上用户设定的摩擦系数 masses with friction and endstops 子模型:MAS30 - motion of body within moving envelope, friction and elastic end stops (configurable version)(用于仿真带有可运动外壳的物体的运动) mass with frictions and endstops and external body velocity 子模型:MAS31 - motion of body within moving envelope, friction and elastic end stops (only one mass) (不考虑外壳质量) 注:当需要给组合体施加速度/位移时,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 考虑两运动物体之间的摩擦 linear spring with 2 ports capable of linear motion 有好几种子模型:刚度为常量,刚度可变(用 ASCII 表来定义力与弹簧伸缩量的关系),是否带有状态变量,还有一个(fastest)模型在(fastest)模型中,输入的速度变量没有用到弹簧预紧力的正负:压为正;拉为负 参数spring force with both displacements zero表示的是弹簧两端位移为0时弹簧的预紧力 (压正拉负),弹簧本身无法表征位移,需要由其它模型确定,如质量块 infinitely stiff spring use with caution! (刚度非常大) 子模型:SPR1 - infinitely stiff spring The 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.?? 使用该模型, 可以认为端口 1、 2 的速度大小相同, 只是一个为正值 (与图中箭头方向相同) ,一个为负值(与图中箭头方向相反)。

子模型:INFSPR - infinitely stiff spring with choice of constraint(仅用于练习) linear variable spring with 2 ports capable of linear motion 子模型:MCSPR10A - variable linear spring (no states)(高级用户使用) 在端口 2 输入弹簧刚度 子模型:MCSPR10 - variable linear spring(上一个子模型更适合于稳态运行) linear damper with 2 ports capable of linear motion 由于端口输入/出的信息不同,可以有好几个子模型阻尼比可以是常量,也可以是变量(阻尼比是速度的函数/阻尼力是速度的函数) linear variable damper with 2 ports capable of linear motion 阻尼比根据输入信号来调节由于端口输入/出的信息不同,可以有好几个子模型 linear spring-damper with 2 ports capable of linear motion spring and damper with viscoelastic(粘弹性的) behaviour 用于仿真非线性粘弹性弹簧。

有好几个子模型 linear elastic end-stop with 2 ports capable of linear motion 用于仿真弹性接触,在接触时有的子模型考虑阻尼,有的不考虑阻尼 double linear elastic end-stop 仿真两个弹性接触,在接触时有的子模型考虑阻尼,有的不考虑阻尼 linear elastic end-stop with preload(有预紧力) variable friction between a fixed part and a moving part 仿真运动物体与固定物体之间的摩擦,不考虑质量,信号输入端指定摩擦力有好几个子模型 variable friction between two moving parts 仿真两运动物体之间的摩擦,不考虑质量,信号输入端指定摩擦力有好几个子模型 linear mechanical node 将两个线性杆与另一个线性杆相连根据传输信号的不同,以及因果关系的不同,可有好几个子模型下图为其中一个子模型,端口 3 的力、速度、位移与端口 1、2 的都相同不同于下面的 liner node) linear mechanical node (larger) 子模型与上一个完全一样,只是图标比较大。

linear mechanical lever(杠杆) 根据传输信号(力、速度、位移)的不同,以及因果关系的不同,可有好几个子模型其中两个子模型的图示如下: linear mechanical lever (alternative) 略…… linear mechanical lever 略…… linear mechanical lever 略…… modulated(调整的) transformer between 2 linear shafts 根据传输信号(力、速度、位移)的不同,以及因果关系的不同,可有好几个子模型其中两个子模型的图示如下: 信号端输入的 x 是转换比,即 x=输出/输入 dynamic linear mechanical node transferring velocity 左边输入的速度被复制到右边端口,而右边端口力的总和做为左边端口的输出如下左图) dynamic mechanical linear node with velocity and displacement transfer 左边输入的速度和位移被复制到右边端口, 而右边端口力的总和做为左边端口的输出。

(如上右图) modulated transformer between a rotary shaft and a linear shaft 轴杆之间的转换其中的两个子模型如下(左、中)所示: 信号端输入的 x 是转换比,即 x=输出/输入上图右) electrical motor 子模型:PM000 - constant speed prime mover (转速恒定) 子模型: PM001 - prime mover with speed varying linearly with torque (转速随负载线性变化) thermal prime mover 子模型和上一个完全一样 electrical motor with external control 将输入信号转变为速度 rotary load with 2 ports 根据考虑的因素(无摩擦,零转动惯量)不同,可有几种不同的子模型设置的速度参数为初始速度 rotary load with 1 port and friction 考虑摩擦 rotary load with friction and endstops 考虑摩擦,有角位移限制。

2 rotary loads with friction and endstops 两个旋转负载,之间有摩擦、角位移限制 rotary spring(旋转弹簧) 一种子模型的弹簧刚度是常量; 对于刚度可变的弹簧子模型,力矩是弹簧扭转位移的函数,通过一个表格给出用于仿真非线性扭转弹簧 infinitely rotary spring use with caution! variable rotary spring 信号端输入弹簧刚度值 rotary elastic endstop rotary clearance 不考虑惯性 rotary mechanical reducer 用于改变输入输出的比值,相当于减/增速器有两种:不考虑功率损失;考虑功率损失) variable ratio reducer 齿轮比可变,由信号端控制不考虑功率损失 rack (齿条)and pinion(小齿轮) 分直齿和螺旋线齿 worm(蜗杆) gear mechanism screw/nut mechanism(螺纹/螺母机构) 仿真丝杠滑块 cam(凸轮) and cam follower An 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 文件来定义凸轮轮廓/杆位移与角位移的关系) 如何得到 ASCII 文件?? 通过插值方法计算输出:线性样条;三次样条。

fixed length mechanical arm 其中一个子模型: crank(曲柄) transforming between linear and rotary motion 子模型:CRANK0 - ideal crank without friction or inertia,曲柄长:R,连杆长:L,补偿量:offset,滑块位移:X,则根据几何关系得: L-R+offset≤X≤L+R+offset dynamic rotary node 左边端口的转速被复制到右边所有端口,右边所有端口的转矩之和传递到左边端口 hoist(提升) rope 考虑到绳子的(非)线刚度、惯性、粘性摩擦(绳子内部摩擦的宏观表现)等,可以有好几个子模型 link between rope top and mechanical submodels 连接绳子和机械元件 compensating(补偿) cable(缆绳) (类似于矿井箕斗的尾绳) 注:两端口必须向上,不可旋转模型 return drive sheave(槽轮) winch 绞车 solenoid 螺线管 两个子模型 有限元 略…… 略 modulated transformer between 2 rotary shafts with angle 其中一个子模型: modulated transformer between rotary and linear shaft with angle and displacement 其中一个子模型: modulated transformer between 2 linear shafts with displacement 其中一个子模型: 。

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