AMESim机械库中元件的介绍

1、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）sthegravity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

2、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。zeroforcesourcelconnam»:zorcforcocourcszerolinear»peedsourcenulltoforceunits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。nulltolineardisplace

3、mentwithcalculationofvelocity信号转换为线性位移，并计算出速度nullstolinearvelocityinm/sanddisplacementinmAconversionbetweenlinearvariablesandsignalvariables输入速度信号，返回力信号0与上一个相反orcetransducer力传感器信号的形成：用力减去某一数值。ffset（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01有效时

4、,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:0豪linearvelocitytransducer速度传感器略位移传感器lineardisplacementtransducer加速度传感器linearaccelerationtransducer由于因果关系的不同，分为两种子模型心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。

5、子模型PTL00图示如下：linearmasswith1port受一个力作用，不考虑摩擦，一维运动模型外部变量的箭头方向一致。倾斜角度为正方向）质量块的位移是以绝对坐标系为参考的由于速度是矢量，有方向，其正方向与子90度时，端口1处于最低点。（顺时针为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

6、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一一与箭头方向一致。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

7、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。卜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匚考虑摩擦，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：MA

8、S004-2portmasscapableofone-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

9、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一一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

10、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-motionofbodywithinmovinge

11、nvelope,frictionandelasticendstops（configurableversion）（用于仿真带有可运动外壳的物体的运动）OLmasswithfrictionsandendstopsandexternalbodyvelocity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-linearCou

12、lombandstictionfrictionrepresentedbyaKarnoppmodel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

13、质量块。口infinitelystiffspringusewithcaution!（冈度日常大）子模型：SPR1-infinitelystiffspringTheforceatport2isanimplicitstatevariableadjustedsoastomakethesumofthetwovelocitieszeroandtheforceatport1isaduplicateofthis.?oINFSPR-infinitelystiffspringwithchoiceofconstraint（仅用于练习）linearvariablespringwith2portscapableofl

14、inearmotion子模型:MCSPR10A-variablelinearspring（nostates）（高级用户使用）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：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）。linearvariabl

15、edamperwith2portscapableoflinearmotion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motionlinearspring-damperwith2portscapableoflinearspringanddamperwithviscoelastic（粘弹性的）behaviour用于仿真非线性粘弹性弹簧。有好几个子模型。,wlinearelasticend-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-s

16、top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

17、。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）INm/jina3pi/imN.六mihllinearmechanicalnode(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)linearmechanicallever略linearmechanicallever略§HltHmht91modulated(调整

18、的)transformerbetween2linearshafts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dynamiclinearmechanicalnodetransferringvelocity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。（如卜左图）linearRnodeF（北pi）EdynamicANNmechanicallinearnodewithvelocityanddisplacementtransfer左边输入的速度和位移被复制到右边端口，而右边端口力

19、的总和做为左边端口的输出。（如上右图）modulatedtransformerbetweenarotaryshaftandalinearshaft轴杆之间的转换。其中的两个子模型如下（左、中）所示:t4m/iMh/:rnN信号端输入的X是转换比，即X=输出/输入。（上图右）zerotorquesourceIconname:zerotorquesource以zeroangularspeedsourceIconname:zeroomegasourceUnulltotorqueunitsMIcanname.turqueconnulltorotaryspeedunits宇Iconnameiomegac

20、onnulltorotaryvelocitywithanglecalculationIconnams:omeg3con2conversionbetweenrotaryvariablesandsignalvariablesSrvIconname:rotary2signallconversionbetweenrotaryvariablesandsignalvariables(alternative)Iconname.rotafy2signal2YTTconversionbetweenrotarymechanicalandsignalvariables(withangle)Iconnamerotar

21、y2signal3conversionbetweenrotarymechanicalandsignalvariables(withangle)'iYfIconname.ratary2signal4QtorquetransducerlQzIconname.torquesensor也)rotaryspeedtransducerIconniame.rotaryspeedsensor也anghtransducerIconnameanglesensorangularaccelerationtransducerlS：Iconnameanguliaraccelerationsensarrotaryp

22、ower,energyandactivitysensorIconnamepowersensor_rotary(motLJelectricalmotor子模型：PM000-constantspeedprimemover(转速恒定)子模型：PM001-primemoverwithspeedvaryinglinearlywithtorque(转速随负载线性变化)thermalprimemover叵h子模型和上一个完全一样。electricalmotorwithexternalcontrol将输入信号转变为速度。rotaryloadwith2ports根据考虑的因素（无摩擦，零转动惯量）不同，可有几种

23、不同的子模型。设置的速度参数为初始速度。rotaryloadwith1portandfriction考虑摩擦。rotaryloadwith2portsandfrictioniGOnname.rotaryload2partsrotaryloadwithfrictionandendstops考虑摩擦，有角位移限制112rotaryloadswithfrictionandendstops两个旋转负载，之间有摩擦、角位移限制。rrotaryspring（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。infinitel

24、yrotaryspringusewithcaution!variablerotaryspring信号端输入弹簧刚度值。TOrotaryclearancedamperforrotaryshaftIcorname:rotarydamper*damperforrotaryshaftyj1fl-ccnname:rotarydarnpervrotaryspringanddamperIconname:rotaryspringdamperrotaryspringanddamperwithviscoelasticbehaviourIconnamerotaryrubrotaryelasticendstopspr

25、ing-damper(clearanceandpreload)Iconname-springepvariablefrictionbetweenafixedpartandarotarypartIconname1part_rot_friction_nev/不考虑惯性。variablefrictionbetweentworotarypartsIconname2parts_rat_friction_newKarnoppfrictionmodelfor1inertiaIcanname:karnopRIKarnoppfrictionmodelfor2inertiasIcorrname:karnopR2ro

26、tarymechanicalnode11Iconname:rconrrectarrotarymechanicalreducer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）=冬tt二.variableratioreducer齿轮比可变，由信号端控制不考虑功率损失。rack（齿条）andpinion（小齿轮）分直齿和螺旋线齿。|=worm（蜗杆）gearmechanismscrew/nutmechanism（螺纹/螺母机构）仿真丝杠滑块。cam（凸轮）andcamfollowerAnASCIIfileisread,definingthelineardispla

27、cementofthecontactpointinmmatvariousangulardisplacementindegreesintherange0to360.（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。fixedlengthmechanicalarm其中一个子模型:顼variablemechanicalarmloonnamearm?日modulatedtransformerbetween2rotaryshaftsIconnarnerottcrotmtf匾一，7crank（曲柄）transformingbetweenlinearandrotarymotion子模型：CRANK0-idealcrankwithoutfrictionorinertia，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：dynamicrotarynodeL-R+offsetvXVL+R+offset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。一心肿inNm0.忻rlNmShirNffi嚣Bdynamicrotarynodewi