SimMechanics术语翻译

这篇文档是我学习SimMechanics入门的一篇技术术语（Glossary）翻译，按英文字母顺序排列。（我认为其中包含有SimMechanics的基本设定与思想，因此在开始应用软件之初重点学习，而学习一门新的软件从翻译帮助文档开始是我的一项基本经验。）1.驱动器（actuator）驱动器是将Simulink信号转化为SimMechanics信号（力、力矩或运动）的机械元件。您可以配置刚体驱动器（bodyactuator）以将力或力矩作用到刚体之上，力或力矩可以为时间的函数或者以反馈控制的方式施加。您可以配置关节驱动器（jointactuator）已将力或力矩作用到连接刚体与刚体之间的运动关节（joint）处。您可以配置运动驱动器（driveractuator），以施加连接驱动器（driver）两端的刚体的相对运动。还有两种特殊的驱动器用来为运动服设置初始条件及摩擦力。驱动器类型功能刚体驱动器（BodyActuator）对刚体施加作用力运动驱动器（DriverActuator）施加时间约束关节驱动器（JointActuator）对关节（运动关节）施加作用力关节初始条件驱动器（JointInitialConditionActuator）设置关节初始条件关节摩擦驱动器（JointStictionActuator）对关节设置动摩擦及静摩擦SimMechanics驱动器模块采用空心圆形SimMechanics连接端口〇来连接刚体、关节或者运动驱动器模块；采用尖括号Simulink输入端来连接Simulink常规模块，比如连接到源模块来产生力或力矩信号。2.伴随坐标系（adjoiningCS）（待理解）一个体坐标系的伴随坐标系是指位于相连刚体或参照物（ground，大地坐标系）上的坐标系通过关节、约束或是运动驱动器（Driver）直接连接到最初的体坐标系。3．装配组态（assembledconfiguration，组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程）装配组态是指这样一种状态：机构由它的主组态（homeconfiguration）进入它的初始化组态，并且它的未装配关节全部装配完成。关节的组装能够改变刚体及关节组态。4.已装配关节（assembledjoint）已装配关节对连接在其两端的刚体坐标系具有限制作用。对于已装配完成的棱柱关节（prismaticjoint），被连接的两个体坐标系的原点必须保证位于棱柱轴上；对于已装配完成的具有多个棱柱元素的关节，那么两个刚体坐标系必处于有多个棱柱轴线方向定义的平面或空间。对于已装配完成的转动关节，两个刚体坐标系原点必须是相恰的，两个刚体相对于同一轴转动。对于由多个转动元素构成的已装配关节，两个体坐标系原点必须相恰。对于已装配完成的球关节，两体坐标系原点必须设置在球关节元素中心，两个刚体相对这一公共原点进行旋转。您需要为已装配关节的指定装配容差（assemblytolerance）所有对原点位置限制的最大位置误差及对刚体运动轴方向限制的最大角度误差。假如距离误差或角度误差在运动过程中超出装配容差，则仿真会终止并返回错误。5.装配（assembly）计算机辅助设计（CAD）以装配的形式表示机械系统。一个装配包含元件（具有完备几何尺寸的刚体、质量及惯性张量等信息）和限制机构自由度的各种约束（有时称之为运动副）（注：这里关节的概念叫运动副更为基础，可以这样理解运动副由几个基本的运动关节组成）。任何一个装配都有一个固定基础（fundamentalroot）与装配坐标原点相连，装配体在一点也可以有一个或多个子装配体，呈分支结构。典型装配的规格设计包含容差设计以及子装配体的运动形式与主装配体的连接形式等。6.装配容差（assemblytolerance）装配容差是用以说明装配关节（assembledjoint）原点相恰程度及相对位姿关系相符程度的范围。装配关节在两刚体之间连接两个体坐标系，并这些体坐标系的相对构型及运动产生约束作用。装配容差在仿真模拟中设置允许的体坐标系原点的最大位置误差以及运动轴线的最大角度误差。对装配的棱柱移动元素，每一对体坐标系原点必须位于由棱柱轴线定义的子空间内，每一对刚体都在这些公共轴上进行变换（刚体的运动映射为坐标的变换）。对于装配的转动元素每一对体坐标系原点必须相恰（collocated），且它们的相对转轴必须共线，每一对刚体都在绕公共轴做旋转运动。对于装配的球铰元素，体坐标系原点必须相恰，两刚体在绕这一公共原点做旋转运动。SimMechanics在仿真开始之前会对模型中所有关节进行装配，包括开始未进行装配的关节，如果这项工作没能完成，仿真会终止并返回错误。如果两刚体的体坐标系错位或运动轴线方向偏离到装配容差所规定的程度，仿真也会终止并返回错误。7.相关性（associativity）相关性是CAD装配体组件之间的一种保持持续独立会话的平行关系，从中生成物理模型的XML文件，进而，有XML文件生成SimMechanics模型。这种关系保留了CAD结构（零件、几何运动关系、装配层次）与相应SimMechanics模型的定义及对应关系。这些SimMechanics模型包括：刚体及基础模块关节模块连接在关节上的坐标系子系统的层次关系CAD装配与SImMechanics模型以这种形式联系在一起，若他们没有联系就说他们不相关。8.轴-角转动（axis-anglerotation）轴-角转动数学上表示绕单位向量222,,,1xyzxyznnnnnnnnn，以角度进行旋转，定义转动轴的方向向量n及绕轴转动角度符合右手定则，n轴有时成为特征轴（eigenaxis）。转轴方向等效于确定两个独立角度，而为构成转动的第三个独立角度。在虚拟现实建模语言（VRML）中，可以用向量,,,xyznnn表示将刚体转动。9.基（基体）（base，basebody）基体是关节定向时的概念，关节的运动方向总是由基（体）到运动（体）（follower）关节方向规定了所有关节运动方向及力/力矩的符号规则。10.刚体（body）刚体是机械系统的基本元素，具有如下特性：质量特性（包含质量及惯性张量）空间位姿（位置与运动方向）体坐标系（连体坐标系）刚体之间由关节、约束或运动驱动（driver）连接，刚体不具有任何自由度。可以对刚体模块固连任意数目体坐标系，SimMechanics刚体至少自动在质心处拥有一个体坐标系。不同于空心圆形连接端口，体坐标系具有特殊的三元基坐标系端口，用来表明固连的体坐标系。11.体坐标系（BodyCS）体坐标系固结在刚体之上的局部坐标系，与刚体一同运动。一般来说，刚体运动时做加速运动，因此体坐标系定义一种非惯性参考系。可以将任意多的体坐标系联结在同一刚体模块上，可以选择体坐标系原点的位置及坐标轴的方向。区别于空心圆形连接端口，体坐标系具有特殊的三元基坐标系端口。通过这一端口可以将这些体坐标系连接到关节、传感器及驱动器模块。每一个刚体模块都自动至少在质心处有一个体坐标系。初始设置下它还有两个另外的体坐标系用于连接相邻的关节。只要设置好每一个体坐标系的的原点位置和坐标轴方向，仿真过程中体坐标系就会刚性地连接刚体内部。12.重心（centerofgravity）（CG）一个可扩充刚体重心或质心指可以在标准重力场中平衡整个刚体的空间点。传统动力学中刚体的全部质量可看作集中于这一点。每一个刚体模块都自动至少在质心处有一个体坐标系——质心体坐标系。仿真过程中，体坐标系与运动刚体保持固定刚性连结。13.闭环机构（closedloopmachine）如果从一个关节点出发，可以沿着机构走一圈又回到起始点，且过程中未发生跳跃或截断，那么就说该机构原理图包含一个或多个闭环。机构闭环的数目为通过截断使机构转化为开链或树状机构的最小截断数。14.相恰关系（collocation）相恰关系是指符合装配容差的空间两点的一致性。15.复合关节（compositejoint）一个复合关节是指由多个关节元素复合而成的关节，拥有多个自由度。组成复合关节的的关节元素称为该复合关节的元素。一个球铰元素拥有三维转动自由度，但仍看作为一个关节元素。16.计算机辅助设计（computer-aideddesign（CAD））计算机辅助设计系统或平台提供了一个机械设计环境，包括零件（刚体）的完备几何信息及其空间关系。这个环境中还包含自由度信息及零件的质量特性。机构的CAD表现形式是装配（assembly）。17.连接线（connectionline）连接线将SimMechanics模块连接在一起，这些连接线仅在SimMechanics模块中起作用。与常规Simulink连接线不同，它们不传递信号，也不能引出分支。不能直接与Simulink连接线相连。初始条件下，在未连接端口〇时，连接线呈红色虚线状态，当把它们连接在一起，连接线会呈黑色实线。然而，如果在从模型格式（format）菜单的采样时间显示中选择非空选项，连接线可以以任意选中颜色显示采样时间。18.连接端口（connectorport）连接端路是连接线的锚节点。每一个SimMechanics模块都拥有一个或多个空心圆形端口用于连接其他SimMechanics模块。这些端口只能在连接到其他SimMechanics模块的圆形端口，当连接线连接到端口是空心端口会变为实心端口。SimMechanics元件库中的连接端口模块用来为子系统在其边界创建一个整体的圆形连接端口。19.受限关节（constrainedjoint）受限关节是一类存在内部约束限制其关节元素的复合关节。受限关节的一个例子是螺旋模块，这一模块中存在移动关节元素及转动关节元素，但运动之间存在固定的比率，因此只有一个独立自由度。20.约束（constraint）约束是独立于任何施加的力/力矩的自由度间的限制条件。约束消除了一个或多个独立自由度（除非这个约束是多余的），并限制了自由度，否则刚体不能运动。约束也可能对施加的力或力矩产生不连续性，并导致仿真错误。约束是运动学的：他们只能是关于坐标和（或）速度的关系。坐标的高阶导数（加速度等）由牛顿力或力矩定律决定，不能成为独立的约束。约束可以是完整的（可积分成仅关于坐标的关系）也可以是非完整的（不可积，不可避免含有速度项）。约束规定了运动学关系可以是时间的显式函数（非定常的，rheonomic）或相反（定常的，scleronomic）SimMechanics约束模块表示定常约束，运动驱动器（Driver）表示非定常约束。约束模块及运动驱动器模块连接在刚体模块之间在SimMechanics中拥有闭环且每一环路中仅含有一个关节、约束的结构将会内部截断并以不可见的定常或非定常约束来取代。如果约束独立地对机构施加相同限制，那么约束是冗余的。在计算机辅助设计装配中，约束限制了装配零件的一个或多个自由度。（CAD中约束有时称作运动副。）当CAD装配体转化成SimMechanics模型，这些被限制的自由度转化成具体关节（SimMechanics中刚体不具有任何自由度）（待理解，将自由度全部转化为关节的属性，而刚体不计自由度）21.凸包（convexhull）空间点集的凸包定义为以凸曲率的最小面积将点集中的所有点都包含在内的曲面。在三维空间内点集至少包含四个不共面的点来构成一个非零的封闭体积。凸包是SimMechanics刚体可视化的一个选项。点集为刚体模块内配置的所有固结的体坐标系原点的集合，机构整体可视化是其所有刚体构件凸包的集合。SimMechanics包含刚体质心坐标系。如果一个刚体只含有少于四个不同的，不共面的体坐标系，那么其凸包具有低阶维度图像特征：三个不同的体坐标系产生一个无体积的平面三角形两个不同的体坐标系产生一条无面积的直线只有唯一的体坐标系产生一个无长度的点22.坐标系（coordinatesystem（CS））坐标系是定义在特性参照系下的几何对象，它通过选择坐标原点坐标轴