基于AMESet的制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)滾筒自定義建模

劉一峰+李玉蘭

摘要： 在AMESim中進(jìn)行滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)過程的仿真分析，需要以元件子模型的形式對(duì)滾筒的物理模型進(jìn)行準(zhǔn)確、形象的表示。在動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)AMESim的建模原理給出了滾筒子模型應(yīng)具有的功能，設(shè)計(jì)了代表滾筒子模型的元件，基于AMESet實(shí)現(xiàn)了滾筒的自定義建模。在AMESim中的驗(yàn)證表明，滾筒的自定義子模型符合AMESim的元件規(guī)則，計(jì)算正確，滿足功能需求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

Abstract： It need representing physical model of the rollers accurately and vividly， in form of one submodel in some element submodel list， when analyzing on roller opposite forces type brake tester with AMESim. Based on dynamics analysis， functions of roller submodel is given， according to the principle of AMESim modeling. The component is designed to represent roller submodel. Custom modeling for roller is implemented with AMESet. Test in AMESim verifies that custom submodel of roller conforms to AMESim component rules， calculates in correction， meets the functional requirements， and achieves the expected goal.

關(guān)鍵詞： 制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)；滾筒；AMESet；自定義建模

Key words： brake tester；roller；AMESet；custom modeling

中圖分類號(hào)：U472.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）22-0028-03

0 引言

制動(dòng)性能是判定汽車安全技術(shù)狀況的重要因素，一般通過臺(tái)試法或路試法進(jìn)行測(cè)試，目前臺(tái)試法多采用滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。由于檢驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理和工作特點(diǎn)導(dǎo)致臺(tái)試檢測(cè)并不能真實(shí)反映汽車在道路上制動(dòng)的實(shí)際情況，所測(cè)量的參量與路試法測(cè)得的參量也不同，如何分析臺(tái)試法的檢測(cè)影響因素并進(jìn)行合理調(diào)整使之盡可能更有效地反映汽車本身的制動(dòng)性能[1][2]，如何建立臺(tái)試法與路試法檢測(cè)結(jié)果之間的聯(lián)系[3][4]，一直是制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研制和應(yīng)用中備受關(guān)注的問題。

AMESim采用基于物理模型的圖形化建模方式[5]，使用戶免于繁瑣的數(shù)學(xué)建模?；贏MESim對(duì)制動(dòng)性能檢測(cè)過程建立仿真模型，進(jìn)行模擬計(jì)算和深入分析，是一種較為簡(jiǎn)便而又直觀的方法。滾筒是檢驗(yàn)臺(tái)中的主要部件，屬于非標(biāo)準(zhǔn)、非通用部件，AMESim的模型庫(kù)中沒有適合的元件，用現(xiàn)有元件雖然能夠?qū)崿F(xiàn)仿真計(jì)算的過程，但是不能形象、準(zhǔn)確地表示滾筒的物理模型，也不便于分析時(shí)修改相關(guān)參數(shù)。本文以典型的單軸滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)為例，利用AMESim軟件包中的AMESet實(shí)現(xiàn)滾筒的自定義建模。

1 滾筒的動(dòng)力學(xué)分析

車輪在滾筒上進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的狀態(tài)如圖1所示。

檢驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)經(jīng)過減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒。如果滾筒上沒有車輪或有車輪但未進(jìn)行制動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)后迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)使?jié)L筒保持等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。車輪制動(dòng)時(shí)，車輪制動(dòng)器的摩擦力矩使車輪減速旋轉(zhuǎn)，滾筒與輪胎之間產(chǎn)生切向的制動(dòng)力克服制動(dòng)器的摩擦力矩帶動(dòng)車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，該制動(dòng)力的反作用力就是滾筒表面的切向摩擦力，電機(jī)在控制裝置的控制下帶動(dòng)滾筒保持等角速轉(zhuǎn)動(dòng)?？勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)和上下移動(dòng)的第三滾筒與車輪接觸，獲知車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，在轉(zhuǎn)速下降至接近抱死時(shí)，發(fā)出信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止?jié)L筒剝傷輪胎和保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在這一過程中，主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒均在切向摩擦力的作用下逐漸減速直至停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

滾筒的受力如圖2所示，圖中省略了軸承處的支反力。圖2（a）、圖2（b）分別表示主動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒受力的情況。其中，F(xiàn)、N為0時(shí)，表示滾筒空轉(zhuǎn)；T為0時(shí)，表示電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量守恒定律，有

TR=J·β（1）

式中，TR—?jiǎng)傮w受到的合力矩；J—?jiǎng)傮w繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；β—?jiǎng)傮w繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度。

圖2（a）、圖2（b）中滾筒在受力形式上是一樣的，即

TR=T-F·r（2）

式中，T—施加在滾筒兩端的力矩之和；F—滾筒表面受到的切向摩擦力；r—滾筒半徑。

第三滾筒在實(shí)際中僅用來測(cè)量輪胎外緣的切向速度，因此本文不對(duì)其進(jìn)行受力分析。

2 滾筒的自定義建模

2.1 模型的功能 建模時(shí)，假設(shè)受檢汽車車輪停放于滾筒的中間位置，且認(rèn)為輪胎只沿切線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，忽略檢測(cè)過程中輪胎在滾筒表面的橫向擺動(dòng)，并將輪胎與滾筒表面的接觸簡(jiǎn)化為點(diǎn)接觸。

為表示出主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒的受力情況，模型應(yīng)具有以下功能：①在滾筒兩端具有扭矩、轉(zhuǎn)速的輸入輸出功能；②在滾筒表平面具有切向力、切向速度和法向力的輸入輸出功能；③應(yīng)能夠設(shè)置滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和半徑，或者在模型內(nèi)部給出其計(jì)算公式，并能夠設(shè)置所需的其他參數(shù)。

2.2 AMESim元件的設(shè)計(jì) 元件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：

2.2.1 圖標(biāo)設(shè)計(jì)：以滾筒的簡(jiǎn)圖作為元件圖標(biāo)。

2.2.2 基于功率流原理分析輸入輸出變量：①主動(dòng)滾筒兩端分別受到作為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力的電機(jī)輸入扭矩和作為轉(zhuǎn)動(dòng)阻力的鏈輪輸入扭矩；與車輪接觸點(diǎn)的法向力N與切向摩擦力F在滾筒與車輪接觸時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，對(duì)滾筒來說是輸入量；而滾筒的角速度和切向速度則是滾筒受力產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)后的輸出量。②從動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)和受力形式與主動(dòng)滾筒一樣，但是在鏈傳動(dòng)的帶動(dòng)下與主動(dòng)滾筒保持等角速轉(zhuǎn)動(dòng)，即一端是以角速度為輸入量，而扭矩則作為輸出量通過鏈傳動(dòng)施加給主動(dòng)滾筒；另一端可視為自由端，假定扭矩為0輸入量，轉(zhuǎn)速為輸出量；與車輪接觸點(diǎn)的輸入量、輸出量與主動(dòng)滾筒相同。③第三滾筒只在與車輪接觸點(diǎn)有切向速度作為輸入量，兩端均為自由端，假定扭矩為0輸入量，轉(zhuǎn)速為輸出量。endprint

2.2.3 設(shè)置內(nèi)部變量和參數(shù)：實(shí)際檢驗(yàn)臺(tái)的參數(shù)指標(biāo)不給出滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此把轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J設(shè)為內(nèi)部變量，把滾筒簡(jiǎn)化為有固定外徑和內(nèi)徑的理想圓筒，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需的滾筒外徑、內(nèi)徑和質(zhì)量設(shè)為實(shí)參數(shù)；滾筒的角加速度設(shè)為內(nèi)部變量。第三滾筒只需要設(shè)置滾筒外徑1個(gè)參數(shù)。

2.3 AMESet中的建模過程 下面以主動(dòng)滾筒為例說明自定義建模過程。

2.3.1 啟動(dòng)AMESet后，如圖3所示，在菜單Modeling→Category settings→Add component的引導(dǎo)下添加新的元件。

其中的關(guān)鍵步驟是創(chuàng)建圖標(biāo)。在繪制或選擇代表滾筒元件的圖形后，在圖4（a）數(shù)字“1”所指位置選擇端口類型，點(diǎn)擊數(shù)字“2”所指圖標(biāo)，在圖形邊緣左右兩端和上端中間位置分別添加代表轉(zhuǎn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)相應(yīng)類型的端口圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊數(shù)字“3”所指圖標(biāo)，在圖像邊緣定義端口，并選擇端口類型，數(shù)字“4”、“5”所指區(qū)域分別是圖標(biāo)預(yù)覽和已定義端口列表。點(diǎn)擊保存回到設(shè)計(jì)元件圖標(biāo)界面，對(duì)新元件進(jìn)行命名、描述，并選擇父類模型，如圖4（b）所示。點(diǎn)擊OK后，新的元件就會(huì)添加到模型庫(kù)中，查看模型庫(kù)的樹狀列表，可以看到新的元件圖標(biāo)已被添加相應(yīng)的類或子類下。

2.3.2 創(chuàng)建新的子模型 新的元件只是一個(gè)框架模型。點(diǎn)擊模型列表中的新元件圖標(biāo)，彈出子模型列表窗口，如圖5（a）所示，點(diǎn)擊OK進(jìn)入子模型創(chuàng)建界面，如圖5（b）所示。

在圖5（b）中①區(qū)域內(nèi)在端口1、端口3各添加2個(gè)變量，在端口2添加3個(gè)變量，在內(nèi)部變量下添加2個(gè)變量，在實(shí)參數(shù)下添加2個(gè)參數(shù)；同時(shí)在②和③區(qū)域內(nèi)對(duì)各變量和參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。在④區(qū)域進(jìn)行如圖設(shè)置。保存生成新的子模型。

2.3.3 完成子模型代碼。在編程語言中選擇C，依次點(diǎn)擊右邊3個(gè)圖標(biāo)，用于生成子模型代碼、修改子模型代碼和編譯當(dāng)前子模型，如圖6所示。

當(dāng)點(diǎn)擊第2個(gè)圖標(biāo)時(shí)，將打開源代碼文件。在代碼的相應(yīng)位置，添加對(duì)滾筒外半徑r和內(nèi)半徑r0的定義，如圖7（a）所示，添加對(duì)外半徑r、內(nèi)半徑r0、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、角加速度accel和切向速度st的計(jì)算公式，如圖7（b）所示。

子模型編譯后就完成了自定義建模的全部工作，可以在菜單View下點(diǎn)擊相應(yīng)子菜單分別預(yù)覽在AMESim參數(shù)模式和仿真模式下的顯示情況，檢查設(shè)置是否正確。主動(dòng)滾筒子模型外部變量如圖8所示。

3 AMESim中的模型驗(yàn)證

啟動(dòng)AMESim，在模型列表添加新創(chuàng)建的元件和子模型，并調(diào)用一個(gè)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。以主動(dòng)滾筒為例，主動(dòng)滾筒與機(jī)械庫(kù)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件具有相同的端口，只是多一個(gè)以切向摩擦力、法向力為輸入量和以切向速度為輸出量的端口，因此，采用如圖9（a）所示的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件和主動(dòng)滾筒元件的相應(yīng)參數(shù)設(shè)為相同數(shù)值，得到的各輸出量曲線完全一致，且輸出如圖9（b）所示的切向速度曲線。對(duì)切向摩擦力的輸入響應(yīng)也符合受力分析公式，說明自定義子模型符合AMESim的元件規(guī)則，計(jì)算正確，滿足功能需求，實(shí)現(xiàn)了自定義建模的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在AMESet中對(duì)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的主動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒和第三滾筒進(jìn)行了自定義建模，創(chuàng)建了在AMESim中可用的新元件和子模型，能夠更形象、準(zhǔn)確地表示滾筒物理模型，便于修改參數(shù)，為后續(xù)分析工作奠定了基礎(chǔ)。

AMESim及AMESet中可以實(shí)現(xiàn)不同單位制之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，避免了單位制轉(zhuǎn)換系數(shù)帶來的繁瑣計(jì)算工作，在機(jī)電液等多領(lǐng)域耦合的工程應(yīng)用問題分析中具有突出優(yōu)勢(shì)；可以實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算的自動(dòng)運(yùn)行，避免了積分算法代碼編寫和積分步長(zhǎng)確定等數(shù)學(xué)問題，有利于工程技術(shù)人員更加關(guān)注工程問題本身。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃孝慈.影響制動(dòng)性能檢測(cè)關(guān)鍵因素的分析研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2006.

[2]夏均忠.汽車檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2010.

[4]吳曉東，黃孝慈，李冰.制動(dòng)性能臺(tái)試檢測(cè)方法的力學(xué)仿真及其與路試方法的關(guān)聯(lián)性分析[J].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：90-92.

[5] 付永領(lǐng)，祈曉野.LMS Image.Lab AMESim系統(tǒng)建模和仿真參考手冊(cè)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.endprint

2.2.3 設(shè)置內(nèi)部變量和參數(shù)：實(shí)際檢驗(yàn)臺(tái)的參數(shù)指標(biāo)不給出滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此把轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J設(shè)為內(nèi)部變量，把滾筒簡(jiǎn)化為有固定外徑和內(nèi)徑的理想圓筒，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需的滾筒外徑、內(nèi)徑和質(zhì)量設(shè)為實(shí)參數(shù)；滾筒的角加速度設(shè)為內(nèi)部變量。第三滾筒只需要設(shè)置滾筒外徑1個(gè)參數(shù)。

2.3 AMESet中的建模過程 下面以主動(dòng)滾筒為例說明自定義建模過程。

2.3.1 啟動(dòng)AMESet后，如圖3所示，在菜單Modeling→Category settings→Add component的引導(dǎo)下添加新的元件。

其中的關(guān)鍵步驟是創(chuàng)建圖標(biāo)。在繪制或選擇代表滾筒元件的圖形后，在圖4（a）數(shù)字“1”所指位置選擇端口類型，點(diǎn)擊數(shù)字“2”所指圖標(biāo)，在圖形邊緣左右兩端和上端中間位置分別添加代表轉(zhuǎn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)相應(yīng)類型的端口圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊數(shù)字“3”所指圖標(biāo)，在圖像邊緣定義端口，并選擇端口類型，數(shù)字“4”、“5”所指區(qū)域分別是圖標(biāo)預(yù)覽和已定義端口列表。點(diǎn)擊保存回到設(shè)計(jì)元件圖標(biāo)界面，對(duì)新元件進(jìn)行命名、描述，并選擇父類模型，如圖4（b）所示。點(diǎn)擊OK后，新的元件就會(huì)添加到模型庫(kù)中，查看模型庫(kù)的樹狀列表，可以看到新的元件圖標(biāo)已被添加相應(yīng)的類或子類下。

2.3.2 創(chuàng)建新的子模型 新的元件只是一個(gè)框架模型。點(diǎn)擊模型列表中的新元件圖標(biāo)，彈出子模型列表窗口，如圖5（a）所示，點(diǎn)擊OK進(jìn)入子模型創(chuàng)建界面，如圖5（b）所示。

在圖5（b）中①區(qū)域內(nèi)在端口1、端口3各添加2個(gè)變量，在端口2添加3個(gè)變量，在內(nèi)部變量下添加2個(gè)變量，在實(shí)參數(shù)下添加2個(gè)參數(shù)；同時(shí)在②和③區(qū)域內(nèi)對(duì)各變量和參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。在④區(qū)域進(jìn)行如圖設(shè)置。保存生成新的子模型。

2.3.3 完成子模型代碼。在編程語言中選擇C，依次點(diǎn)擊右邊3個(gè)圖標(biāo)，用于生成子模型代碼、修改子模型代碼和編譯當(dāng)前子模型，如圖6所示。

當(dāng)點(diǎn)擊第2個(gè)圖標(biāo)時(shí)，將打開源代碼文件。在代碼的相應(yīng)位置，添加對(duì)滾筒外半徑r和內(nèi)半徑r0的定義，如圖7（a）所示，添加對(duì)外半徑r、內(nèi)半徑r0、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、角加速度accel和切向速度st的計(jì)算公式，如圖7（b）所示。

子模型編譯后就完成了自定義建模的全部工作，可以在菜單View下點(diǎn)擊相應(yīng)子菜單分別預(yù)覽在AMESim參數(shù)模式和仿真模式下的顯示情況，檢查設(shè)置是否正確。主動(dòng)滾筒子模型外部變量如圖8所示。

3 AMESim中的模型驗(yàn)證

啟動(dòng)AMESim，在模型列表添加新創(chuàng)建的元件和子模型，并調(diào)用一個(gè)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。以主動(dòng)滾筒為例，主動(dòng)滾筒與機(jī)械庫(kù)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件具有相同的端口，只是多一個(gè)以切向摩擦力、法向力為輸入量和以切向速度為輸出量的端口，因此，采用如圖9（a）所示的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件和主動(dòng)滾筒元件的相應(yīng)參數(shù)設(shè)為相同數(shù)值，得到的各輸出量曲線完全一致，且輸出如圖9（b）所示的切向速度曲線。對(duì)切向摩擦力的輸入響應(yīng)也符合受力分析公式，說明自定義子模型符合AMESim的元件規(guī)則，計(jì)算正確，滿足功能需求，實(shí)現(xiàn)了自定義建模的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在AMESet中對(duì)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的主動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒和第三滾筒進(jìn)行了自定義建模，創(chuàng)建了在AMESim中可用的新元件和子模型，能夠更形象、準(zhǔn)確地表示滾筒物理模型，便于修改參數(shù)，為后續(xù)分析工作奠定了基礎(chǔ)。

AMESim及AMESet中可以實(shí)現(xiàn)不同單位制之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，避免了單位制轉(zhuǎn)換系數(shù)帶來的繁瑣計(jì)算工作，在機(jī)電液等多領(lǐng)域耦合的工程應(yīng)用問題分析中具有突出優(yōu)勢(shì)；可以實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算的自動(dòng)運(yùn)行，避免了積分算法代碼編寫和積分步長(zhǎng)確定等數(shù)學(xué)問題，有利于工程技術(shù)人員更加關(guān)注工程問題本身。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃孝慈.影響制動(dòng)性能檢測(cè)關(guān)鍵因素的分析研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2006.

[2]夏均忠.汽車檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2010.

[4]吳曉東，黃孝慈，李冰.制動(dòng)性能臺(tái)試檢測(cè)方法的力學(xué)仿真及其與路試方法的關(guān)聯(lián)性分析[J].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：90-92.

[5] 付永領(lǐng)，祈曉野.LMS Image.Lab AMESim系統(tǒng)建模和仿真參考手冊(cè)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.endprint

2.2.3 設(shè)置內(nèi)部變量和參數(shù)：實(shí)際檢驗(yàn)臺(tái)的參數(shù)指標(biāo)不給出滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此把轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J設(shè)為內(nèi)部變量，把滾筒簡(jiǎn)化為有固定外徑和內(nèi)徑的理想圓筒，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需的滾筒外徑、內(nèi)徑和質(zhì)量設(shè)為實(shí)參數(shù)；滾筒的角加速度設(shè)為內(nèi)部變量。第三滾筒只需要設(shè)置滾筒外徑1個(gè)參數(shù)。

2.3 AMESet中的建模過程 下面以主動(dòng)滾筒為例說明自定義建模過程。

2.3.1 啟動(dòng)AMESet后，如圖3所示，在菜單Modeling→Category settings→Add component的引導(dǎo)下添加新的元件。

其中的關(guān)鍵步驟是創(chuàng)建圖標(biāo)。在繪制或選擇代表滾筒元件的圖形后，在圖4（a）數(shù)字“1”所指位置選擇端口類型，點(diǎn)擊數(shù)字“2”所指圖標(biāo)，在圖形邊緣左右兩端和上端中間位置分別添加代表轉(zhuǎn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)相應(yīng)類型的端口圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊數(shù)字“3”所指圖標(biāo)，在圖像邊緣定義端口，并選擇端口類型，數(shù)字“4”、“5”所指區(qū)域分別是圖標(biāo)預(yù)覽和已定義端口列表。點(diǎn)擊保存回到設(shè)計(jì)元件圖標(biāo)界面，對(duì)新元件進(jìn)行命名、描述，并選擇父類模型，如圖4（b）所示。點(diǎn)擊OK后，新的元件就會(huì)添加到模型庫(kù)中，查看模型庫(kù)的樹狀列表，可以看到新的元件圖標(biāo)已被添加相應(yīng)的類或子類下。

2.3.2 創(chuàng)建新的子模型 新的元件只是一個(gè)框架模型。點(diǎn)擊模型列表中的新元件圖標(biāo)，彈出子模型列表窗口，如圖5（a）所示，點(diǎn)擊OK進(jìn)入子模型創(chuàng)建界面，如圖5（b）所示。

在圖5（b）中①區(qū)域內(nèi)在端口1、端口3各添加2個(gè)變量，在端口2添加3個(gè)變量，在內(nèi)部變量下添加2個(gè)變量，在實(shí)參數(shù)下添加2個(gè)參數(shù)；同時(shí)在②和③區(qū)域內(nèi)對(duì)各變量和參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。在④區(qū)域進(jìn)行如圖設(shè)置。保存生成新的子模型。

2.3.3 完成子模型代碼。在編程語言中選擇C，依次點(diǎn)擊右邊3個(gè)圖標(biāo)，用于生成子模型代碼、修改子模型代碼和編譯當(dāng)前子模型，如圖6所示。

當(dāng)點(diǎn)擊第2個(gè)圖標(biāo)時(shí)，將打開源代碼文件。在代碼的相應(yīng)位置，添加對(duì)滾筒外半徑r和內(nèi)半徑r0的定義，如圖7（a）所示，添加對(duì)外半徑r、內(nèi)半徑r0、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、角加速度accel和切向速度st的計(jì)算公式，如圖7（b）所示。

子模型編譯后就完成了自定義建模的全部工作，可以在菜單View下點(diǎn)擊相應(yīng)子菜單分別預(yù)覽在AMESim參數(shù)模式和仿真模式下的顯示情況，檢查設(shè)置是否正確。主動(dòng)滾筒子模型外部變量如圖8所示。

3 AMESim中的模型驗(yàn)證

啟動(dòng)AMESim，在模型列表添加新創(chuàng)建的元件和子模型，并調(diào)用一個(gè)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。以主動(dòng)滾筒為例，主動(dòng)滾筒與機(jī)械庫(kù)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件具有相同的端口，只是多一個(gè)以切向摩擦力、法向力為輸入量和以切向速度為輸出量的端口，因此，采用如圖9（a）所示的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量元件和主動(dòng)滾筒元件的相應(yīng)參數(shù)設(shè)為相同數(shù)值，得到的各輸出量曲線完全一致，且輸出如圖9（b）所示的切向速度曲線。對(duì)切向摩擦力的輸入響應(yīng)也符合受力分析公式，說明自定義子模型符合AMESim的元件規(guī)則，計(jì)算正確，滿足功能需求，實(shí)現(xiàn)了自定義建模的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在AMESet中對(duì)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的主動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒和第三滾筒進(jìn)行了自定義建模，創(chuàng)建了在AMESim中可用的新元件和子模型，能夠更形象、準(zhǔn)確地表示滾筒物理模型，便于修改參數(shù)，為后續(xù)分析工作奠定了基礎(chǔ)。

AMESim及AMESet中可以實(shí)現(xiàn)不同單位制之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，避免了單位制轉(zhuǎn)換系數(shù)帶來的繁瑣計(jì)算工作，在機(jī)電液等多領(lǐng)域耦合的工程應(yīng)用問題分析中具有突出優(yōu)勢(shì)；可以實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算的自動(dòng)運(yùn)行，避免了積分算法代碼編寫和積分步長(zhǎng)確定等數(shù)學(xué)問題，有利于工程技術(shù)人員更加關(guān)注工程問題本身。

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