本書全面系統(tǒng)地介紹了利用Amesim仿真軟件進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真的技術(shù)方法，包括功率鍵合圖的基本理論，利用Amesim仿真軟件的一維機(jī)械庫(kù)、平面機(jī)構(gòu)庫(kù)、三維多體庫(kù)、液壓系統(tǒng)庫(kù)、液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)、傳動(dòng)庫(kù)和IFP Drive庫(kù)進(jìn)行仿真建模的基本原理和方法。
本書體系結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)容翔實(shí)豐富，可作為高等院校機(jī)械類本科高年級(jí)學(xué)生及研究生的教學(xué)用書，也可作為從事液壓控制系統(tǒng)技術(shù)研究與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的自學(xué)與參考書籍。
Amesim早由法國(guó)Imagine公司于1995 年推出，后來幾經(jīng)發(fā)展，終成為西門子工業(yè)軟件旗下的一款舉足輕重的系統(tǒng)仿真軟件。
從2005 年剛進(jìn)入中國(guó)的R4.2版本開始到現(xiàn)在的R2021.1 版本，Amesim進(jìn)入中國(guó)已經(jīng)有15個(gè)年頭了，在這15年里，筆者和用戶一同見證了Amesim為客戶進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)帶來的巨大便利，也一同見證了Amesim軟件的一步步發(fā)展和完善。
雖然Amesim在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是應(yīng)用的程度確實(shí)較歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，具體表現(xiàn)在：絕大多數(shù)用戶只用到了Amesim的液壓解決方案，對(duì)Amesim的其他功能不熟悉，這樣大大限制了Amesim的應(yīng)用范圍；即便是使用Amesim液壓解決方案，由于用戶建模思路不清晰，建模流程不規(guī)范，也會(huì)給后期的分析帶來很多麻煩。造成這種差距的原因有很多，其中很重要的一點(diǎn)是目前市面上缺少講解深入的中文教材。
因此，筆者編寫此書的目的就是結(jié)合多年的軟件使用經(jīng)驗(yàn)，深入介紹Amesim中幾種常用模型庫(kù)的具體用法，希望能給廣大用戶帶來一些幫助。
本書共分為8章，第1章對(duì)Amesim背后的基本理論——功率鍵合圖理論進(jìn)行了深入的闡述，主要目的是讓用戶理解Amesim的基本工作原理。第2章詳細(xì)介紹了一維機(jī)械庫(kù)的使用方法，一維機(jī)械庫(kù)只有兩個(gè)自由度，即平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，用戶只要注意正方向的設(shè)定和行程限制的設(shè)定即可。第3章、第4章分別詳細(xì)介紹了平面機(jī)構(gòu)庫(kù)、三維多體庫(kù)的使用方法，兩個(gè)庫(kù)的建模思想一致，用戶只須掌握機(jī)構(gòu)的分析和建模步驟即可。第5章的側(cè)重點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用，首先，介紹了液壓橋的基本理論，由此得到液壓閥的建模思路；隨后，介紹了管路子模型的選擇依據(jù)，引入了閥前補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)建模實(shí)例、閥后補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)建模實(shí)例和閥控缸伺服系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例。第6章詳細(xì)介紹了液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)在進(jìn)行詳細(xì)零部件建模時(shí)的分析方法。第7章詳細(xì)介紹了傳動(dòng)庫(kù)的使用方法，運(yùn)用多級(jí)復(fù)雜度的思想進(jìn)行駕駛性的建模，并引入了傳動(dòng)系統(tǒng)扭振和發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)實(shí)例建模。第8章詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)燃油車、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車針對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性分析的建模方法。
本書中提到的相關(guān)模型文件，讀者可通過掃描封底二維碼獲取。
本書第1章由梁全編著，第2章~第6章由謝基晨編著，第7章、第8章由聶利衛(wèi)、謝基晨共同編著。由于時(shí)間倉(cāng)促，書中難免存在錯(cuò)誤和疏漏之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，聯(lián)系方式372134257@qq.com，或者可掃描封底二維碼進(jìn)群交流。
編著者
梁全，哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授。2010年至今，一直從事功率鍵合圖理論、液壓系統(tǒng)Amesim計(jì)算機(jī)仿真方面的教學(xué)和研究工作。主講研究生課程現(xiàn)代控制理論及應(yīng)用、機(jī)電液系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性計(jì)算機(jī)仿真及工程應(yīng)用等。
謝基晨，大連理工大學(xué)工學(xué)碩士。2012年加入Siemens PLM Software，現(xiàn)任Simcenter Amesim產(chǎn)品售后服務(wù)經(jīng)理。主要從事系統(tǒng)建模和仿真研究，特別在液壓伺服、液壓零部件、行走液壓、航空燃油、飛控系統(tǒng)等建模和仿真方面具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
聶利衛(wèi)，吉林大學(xué)工學(xué)碩士。2012年加入Siemens PLM Software，現(xiàn)為Simcenter Amesim產(chǎn)品資深顧問。主要從事系統(tǒng)建模和仿真研究，特別在整車匹配、整車駕駛性、制動(dòng)轉(zhuǎn)向、傳動(dòng)換檔品質(zhì)及低頻NVH等方面具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
第1章 Amesim軟件仿真建�；驹�1
1.1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究方法1
1.1.1 傳遞函數(shù)法2
1.1.2 數(shù)字仿真法2
1.1.3 兩種系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究方法的比較3
1.2 功率鍵合圖基本理論6
1.2.1 鍵合圖語(yǔ)言和模型6
1.2.2 基本鍵圖元7
1.2.3 鍵圖的增廣10
1.2.4 典型系統(tǒng)的鍵合圖模型10
1.2.5 液壓系統(tǒng)的模擬方法21
1.2.6 由鍵圖模型列寫狀態(tài)方程24
1.2.7 狀態(tài)方程的數(shù)值解法25
1.3 Amesim 仿真建模的基本思想26
1.3.1 理解端口的概念28
1.3.2 理解模型和子模型29
1.4 本章小結(jié)30
第2 章 一維機(jī)械庫(kù)32
2.1 一維機(jī)械庫(kù)概述32
2.1.1 平動(dòng)元件33
2.1.2 轉(zhuǎn)動(dòng)元件35
2.2 方向的定義37
2.2.1 平動(dòng)正方向的定義37
2.2.2 傾角的定義37
2.2.3 旋轉(zhuǎn)正方向的定義38
2.3 坐標(biāo)系的定義39
2.4 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定義44
2.5 摩擦和阻尼的定義45
2.5.1 摩擦的定義45
2.5.2 阻尼及固有頻率的定義47
2.6 綜合實(shí)例49
2.6.1 搭建一個(gè)四倍率的滑輪組49
2.6.2 模態(tài)與振型50
2.6.3 活性指數(shù)與模型的簡(jiǎn)化53
2.7 本章小結(jié)57
第3 章 平面機(jī)構(gòu)庫(kù)58
3.1 平面機(jī)構(gòu)庫(kù)概述58
3.2 平面機(jī)構(gòu)庫(kù)建模一般步驟59
3.3 坐標(biāo)系的定義59
3.3.1 相對(duì)坐標(biāo)系的定義59
3.3.2 全局坐標(biāo)系的定義61
3.3.3 混合坐標(biāo)系的定義62
3.3.4 案例63
3.4 運(yùn)動(dòng)副66
3.4.1 平動(dòng)副68
3.4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)副70
3.4.3 平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副72
3.4.4 液壓缸副73
3.4.5 碰撞 74
3.5 自由度計(jì)算79
3.6 繩索79
3.7 力與力矩的加載83
3.8 CAD Import功能84
3.8.1 導(dǎo)入三維模型84
3.8.2 構(gòu)件與作用點(diǎn)位置的識(shí)別86
3.8.3 建立運(yùn)動(dòng)副87
3.8.4 生成模型87
3.9 綜合實(shí)例89
3.9.1 基本原理89
3.9.2 建模過程90
3.10 本章小結(jié)92
第4 章 三維多體庫(kù)93
4.1 三維多體庫(kù)概述93
4.2 三維多體庫(kù)建模一般步驟94
4.3 坐標(biāo)系的定義94
4.3.1 相對(duì)坐標(biāo)系的定義95
4.3.2 全局坐標(biāo)系的定義96
4.3.3 案例97
4.4 運(yùn)動(dòng)副100
4.4.1 基本副100
4.4.2 接觸104
4.4.3 齒輪105
4.4.4 繩索110
4.5 力與力矩的加載113
4.6 自由度計(jì)算113
4.7 綜合實(shí)例114
4.8 本章小結(jié)117
第5 章 液壓系統(tǒng)庫(kù)118
5.1 液壓系統(tǒng)建模的基本理論119
5.1.1 液體屬性的定義119
5.1.2 阻性元件121
5.1.3 容性元件123
5.1.4 感性元件123
5.2 液壓閥建模的基本方法124
5.2.1 液壓橋路124
5.2.2 多路閥定義模塊使用方法135
5.2.3 壓力控制閥的使用方法141
5.3 液壓泵建模方法151
5.3.1 恒壓變量泵152
5.3.2 負(fù)載敏感恒壓變量泵155
5.3.3 負(fù)載敏感恒壓恒功率變量泵157
5.4 液壓管路子模型選取159
5.4.1 管路中的物理現(xiàn)象159
5.4.2 管路子模型的分類163
5.4.3 液壓管路子模型的選用 165
5.5 綜合實(shí)例167
5.5.1 閥前補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)建模167
5.5.2 閥后補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)建模170
5.5.3 閥控缸伺服系統(tǒng)建模與仿真175
5.6 本章小結(jié)183
第6 章 液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)184
6.1 液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)簡(jiǎn)介184
6.1.1 液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)的建模思想184
6.1.2 液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)的分類184
6.2 節(jié)流元件的使用方法187
6.2.1 幾何參數(shù)189
6.2.2 流量系數(shù)190
6.2.3 閥芯開口度190
6.2.4 液動(dòng)力193
6.3 液壓閥建模195
6.3.1 建模的分析步驟195
6.3.2 液控單向閥建模196
6.3.3 平衡閥建模200
6.3.4 多路閥建模204
6.3.5 溢流閥建模及穩(wěn)定性分析210
6.4 多級(jí)液壓缸建模216
6.4.1 單作用多級(jí)液壓缸216
6.4.2 雙作用多級(jí)液壓缸219
6.5 容積式變量泵建模220
6.5.1 容積式變量泵的一般建模方法221
6.5.2 數(shù)表生成工具226
6.6 葉片泵建模227
6.6.1 葉片泵模型需要的參數(shù)228
6.6.2 生成葉片泵Amesim 模型230
6.6.3 潤(rùn)滑系統(tǒng)變排量機(jī)油泵建模233
6.7 轉(zhuǎn)子泵建模236
6.7.1 轉(zhuǎn)子泵模型需要的參數(shù)236
6.7.2 生成轉(zhuǎn)子泵Amesim 模型238
6.8 外嚙合齒輪泵建模240
6.8.1 外嚙合齒輪泵模型需要的參數(shù)240
6.8.2 生成齒輪泵Amesim 模型242
6.9 柱塞泵建模244
6.9.1 柱塞泵模型需要的參數(shù)244
6.9.2 生成柱塞泵Amesim 模型247
6.10 本章小結(jié)248
第7 章 傳動(dòng)庫(kù)的使用方法249
7.1 傳動(dòng)庫(kù)常用元件數(shù)學(xué)模型和使用方法249
7.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)和懸置249
7.1.2 耦合元件259
7.1.3 變速比元件270
7.1.4 齒輪275
7.1.5 軸承281
7.1.6 傳動(dòng)軸284
7.1.7 整車模型285
7.2 性能與損失291
7.2.1 手動(dòng)變速器建模291
7.2.2 穩(wěn)態(tài)工況傳動(dòng)效率分析295
7.2.3 瞬態(tài)工況傳動(dòng)效率分析297
7.3 駕駛性分析 301
7.3.1 駕駛性定義302
7.3.2 駕駛
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