AMESim机械库中元件的介绍

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）setsthegravity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9.80665m/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。nulltoforceunits子模型：FORC-conversionofsignalinputintoaforceinN将无单位的信号转换为同等大小的、以N为单位的力。nulltolinearspeedunitsnulltolinearvelocitywithcalculationofdisplacement信号转换为线性速度，并计算出位移。nulltolineardisplacementwithcalculationofvelocity信号转换为线性位移，并计算出速度。2nullstolinearvelocityinm/sanddisplacementinmconversionbetweenlinearvariablesandsignalvariables输入速度信号，返回力信号。与上一个相反略……forcetransducer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：linearvelocitytransducer速度传感器略……lineardisplacementtransducer位移传感器略……linearaccelerationtransducer加速度传感器由于因果关系的不同，分为两种子模型。linearpower,energyandactivitysensor？？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：linearmasswith1port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。linearmasswith2ports受两个力作用，不考虑摩擦，一维运动。子模型：MAS002-2portmasscapableofone-dimensionalmotion子模型：MAS000-dynamicsofazeromass（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。linearmasswith1portandfriction考虑摩擦，受一个力作用，一维运动。linearmasswith2portsandfriction考虑摩擦，受两个力作用，一维运动。子模型：MAS004–2portmasscapableofone-dimensionalmotionwithfriction子模型：MAS11-2portmasswithfriction(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。linearmasswith2portsandendstops（有位移限制）子模型：MAS005-masswithfrictionandidealendstops（非弹性位移限制）子模型：MAS21-masswithfrictionandconfigurableendstops(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-zeromasswithviscousfrictionandidealendstops【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）。Karnoppfrictionmodelforamovingmass子模型：FR1TK000-linearCoulombandstictionfrictionrepresentedbyaKarnoppmodel（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。masseswithfrictionandendstops子模型：MAS30-motionofbodywithinmovingenvelope,frictionandelasticendstops(configurableversion)（用于仿真带有可运动外壳的物体的运动）masswithfrictionsandendstopsandexternalbodyvelocity子模型：MAS31-motionofbodywithinmovingenvelope,frictionandelasticendstops(onlyonemass)（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。Karnoppfrictionmodelfor2movingmasses子模型：FR2TK000-linearCoulombandstictionfrictionrepresentedbyaKarnoppmodel考虑两运动物体之间的摩擦。linearspringwith2portscapableoflinearmotion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springforcewithbothdisplacementszero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。infinitelystiffspringusewithcaution!（刚度非常大）子模型：SPR1-infinitelystiffspringTheforceatport2isanimplicitstatevariableadjustedsoastomakethesumofthetwovelocitieszeroandtheforceatport1isaduplicateofthis.？？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-infinitelystiffspringwithchoiceofconstraint（仅用于练习）linearvariablespringwith2portscapableoflinearmotion子模型：MCSPR10A-variablelinearspring(nostates)（高级用户使用）在端口2输入弹簧刚度。子模型：MCSPR10-variablelinearspring（上一个子模型更适合于稳态运行）lineardamperwith2portscapableoflinearmotion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）。linearvariabledamperwith2portscapableoflinearmotion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。linearspring-damperwith2portscapableoflinearmotionspringanddamperwithviscoelastic（粘弹性的）behaviour用于仿真非线性粘弹性弹簧。有好几个子模型。linearelasticend-stopwith2portscapableoflinearmotion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。doublelinearelasticend-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。linearelasticend-stopwithpreload（有预紧力）variablefrictionbetweenafixedpartandamovingpart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。variablefrictionbetweentwomovingparts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。linearmechanicalnode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linernode）linearmechanicalnode(larger)子模型与上一个完全一样，只是图标比较大。linearmechanicallever（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：linearmechanicallever(alternative)略……linearmechanicallever略……linearmechanicallever略……mod