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）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

2、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

3、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 mconversion 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01有效时，合理设置off

4、set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

5、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，

6、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

7、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

8、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（

9、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：MAS0

10、05RT - 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

11、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

12、, 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

13、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 springThe force at port 2 is an implicit state

14、 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 mo

15、tion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

16、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 motionspring 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

17、，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

18、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）

19、 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

20、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。

21、 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

22、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 endstoprotary 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 mechanismscrew/nut mechanism（螺纹/螺母机构）仿真丝杠滑块。 cam（凸轮） 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文件来定