多體系統(tǒng)運動模擬-ADAMS

多體系統(tǒng)運動模擬

（MSC/ADAMS教程）

孫文春第一章ADAMS軟件概述1.1ADAMS軟件介紹ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems）軟件是由美國MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）開發(fā)的機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件，現(xiàn)已經(jīng)被MSC公司收購。在當(dāng)今動力學(xué)分析軟件市場上ADAMS約擁有70%的市場份額，ADAMS擁有windows版和unix版，目前最高版本為ADAMS2012。ADAMS軟件介紹（續(xù)）ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。1.2ADAMS模塊ADAMS軟件由基本模塊、擴展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱5類模塊組成，如下表所示。ADAMS軟件模塊1.3ADAMS基本模塊ADAMS基本模塊ADAMS/Solver基本環(huán)境求解器后處理ADAMS/ViewADAMS/Postprocessor1.可以像建立物理樣機一樣建立任何機械系統(tǒng)的虛擬樣機。首先建立運動部件（或者從CAD軟件中導(dǎo)入）、用約束將它們連接、通過裝配成為系統(tǒng)、利用外力或運動將他們驅(qū)動。2.ADAMS/View支持參數(shù)化建模，以便能很容易地修改模型并用于實驗研究。3.用戶在仿真過程進行中或者當(dāng)仿真完成后，都可以觀察主要的數(shù)據(jù)變化以及模型的運動。這些就像做實際的物理試驗一樣。1.一個自動建立并解算用于機械系統(tǒng)運動仿真方程的，快速、穩(wěn)定的數(shù)值分析工具。2.提供一種用于解算復(fù)雜機械系統(tǒng)復(fù)雜運動的數(shù)值方法。3.可以對以機械部件、控制系統(tǒng)和柔性部件組成的多域問題進行分析。4支持多種分析類型，其中包括運動學(xué)、靜力學(xué)、準靜力學(xué)、線性或非線性動力學(xué)分析。5.使用穩(wěn)定的建模方法可以對巨大的模型進行分析。

1.顯示ADAMS仿真結(jié)果的可視化圖形界面。2.提供了一個統(tǒng)一化的界面，以不同的方式回放仿真的結(jié)果。頁面設(shè)置以及數(shù)據(jù)曲線格式都能保存以便重復(fù)使用，既有利于節(jié)省時間也有利于整理標(biāo)準化的報告格式。3.可以方便地同時顯示多次仿真的結(jié)果以便比較。/Driver

/Hydraulics/Driveline/Control

/Flex/Linear/Tire

/Exchange/Rail/Car

/AnimationMechanism/ProADAMS基本模塊

1.4ADAMS基本概念1自由度機械系統(tǒng)的自由度是指機械系統(tǒng)中各零件相對于地面所具有的獨立運動的數(shù)量。欲使機構(gòu)具有確定的運動，則其原動件的數(shù)目必須等于該機構(gòu)的自由度。ADAMS中自由度(DOF)的計算方法其中：n—系統(tǒng)部件數(shù)目（包括地面）

ni—系統(tǒng)內(nèi)部各約束所限制的自由度數(shù)注意以下幾點復(fù)合鉸鏈－m個構(gòu)件形成復(fù)合鉸，則轉(zhuǎn)動副為m-1局部自由度－與所需分析的構(gòu)件運動無關(guān)的自由度。計算系統(tǒng)自由度可刪除虛約束－重復(fù)限制作用的約束。計算方程要排除虛約束，會隨機確定多余約束作為虛約束刪除，從而可能結(jié)果與實際有出入，并多解。如門鉸鏈。2坐標(biāo)系全局坐標(biāo)系－Globalcoordinatesystem(GCS)絕對坐標(biāo)系，固定在地面（GroundPart）上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基準坐標(biāo)系（0，0，0）。ADAMS允許Cartesian（直角）、Cylindrical（圓柱）、Spherical（球）三種坐標(biāo)系，默認情況下為直角坐標(biāo)系。Cartesian（直角）Cylindrical（圓柱）Spherical（球）

局部坐標(biāo)系－Localcoordinatesystems(LCS)部件坐標(biāo)系Partcoordinatesystems(PCS)在建立部件的同時產(chǎn)生，隨部件一起運動，它在全局坐標(biāo)系中的位置和方向決定了部件在全局坐標(biāo)系中的位置和方向。每個部件只有一個部件坐標(biāo)系部件坐標(biāo)系的位置和方向通過相對于GCS的位置和方向來定義。標(biāo)記(marker)固定標(biāo)記。固定標(biāo)記相對零件靜止，可用于定義零件的形狀、質(zhì)心位置、作用與約束的位置與方向等。浮動標(biāo)記。浮動標(biāo)記相對零件運動，某些情況下要借助浮動坐標(biāo)系來定義作用與約束。3坐標(biāo)系位置和方位的確定

以Euler角系統(tǒng)定義物體的旋轉(zhuǎn)方式，同時區(qū)分為Body-fixed,Space-fixed,ADAMS/View內(nèi)定值為Body[3,1,3]1--Xaxis2--Yaxis3--Zaxis4單位系統(tǒng)約束：對系統(tǒng)中某構(gòu)件的運動或構(gòu)件之間的相對運動所施加的限制稱為約束。約束分為運動學(xué)約束和驅(qū)動約束，運動學(xué)約束一般是系統(tǒng)中運動副約束的代數(shù)形式，而驅(qū)動約束則是施加于構(gòu)件上或構(gòu)件之間的附加驅(qū)動運動條件。鉸：也稱為運動副，在多體系統(tǒng)中將物體間的運動學(xué)約束定義為鉸。鉸約束是運動學(xué)約束的一種物理形式。力元：在多體系統(tǒng)中物體間的相互作用定義為力元，也稱為內(nèi)力。力元是對系統(tǒng)中彈簧、阻尼器、致動器的抽象，理想的力元可抽象為統(tǒng)一形式的移動彈簧-阻尼器-致動器（TSDA），或扭轉(zhuǎn)彈簧-阻尼器-致動器（RSDA）。外力（偶）：多體系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)中物體的作用定義為外力（偶）。機構(gòu)：裝配在一起并允許作相對運動的若干個剛體的組合第二章ADAMS/View虛擬樣機流程建立虛擬樣機模型:部件；載荷；接觸、碰撞；約束；驅(qū)動測試虛擬樣機模型：定義測試；仿真；動畫；曲線驗證虛擬樣機模型：輸入實測數(shù)據(jù)；將仿真數(shù)據(jù)與之比較細化虛擬樣機模型：摩擦；函數(shù)；部件彈性；控制系統(tǒng)對設(shè)計參數(shù)進行迭代計算：參數(shù)化；設(shè)計變量改進設(shè)計：DOEs；；優(yōu)化自動化設(shè)計過程：個性化菜單；宏；個性化對話窗§2.1ADAMS軟件界面介紹2.1ADAMS軟件啟動界面建立新模型打開已經(jīng)存在的模型導(dǎo)入文件如：dxf,shl,cmd等等ADAMS要啟動的模型名稱直接退出設(shè)置的工作環(huán)境重力場設(shè)置的工作環(huán)境單位系統(tǒng)ADAMS啟動初始路徑，可更改。模型名稱工作網(wǎng)格ADAMS/View啟動后工作界面菜單欄主工具箱工具工具窗口輸入?yún)^(qū)域坐標(biāo)架狀態(tài)欄小三角為擴展工具包File|OpenDatabase:打開格式為*.binFile|Import:*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,*.gra/req/res仿真數(shù)據(jù)。File|Export:*.cmd,*.adm,CADmodel文件(STEP,IGES,DXF,DWG,Wavefront,Stereolithography),FEAloadsFile|Print：打印功能，可輸出PS格式。Edit|Appearance：提供物件透明度、隱藏、顏色等設(shè)定。Build|Model：可建立另一個model、刪除、更名、切換等。Build|Flexiblebodies：分ADAMS/Flex,DiscreteFlexiblelink，ADAMS/Flex提供mnf檔的輸入，F(xiàn)lexibleLink提供各式斷面的桿。Build|Materials：新增材質(zhì)。Build|DesignVariable：建立設(shè)計變量，供DOE,DS,OPT使用。Build|Measure：建立各種測量關(guān)系。幾個主要的菜單－1幾個主要的菜單－2Build|Function：構(gòu)建各種函數(shù)關(guān)系式。Build|Dataelements：有Spline,matrix,curve,arrayBuild|Systemelements：有StateVariable,Differential/Transfer/LinearState/GeneralStateEquationReview|CreateanAVImoviefileReview|CreateTraceSpline：針對某一點(marker)繪制出模擬過程中的軌跡線Settings|ForceGraphics：設(shè)定Force,Torque的比例及屬性Settings|Solver：設(shè)定求解過程中的細節(jié)，如：求解器的種類、公差、精度、除錯、輸出等設(shè)定。Settings|icons：設(shè)定Icons大小、顏色、顯示/隱藏等屬性。Settings|Fonts：自行設(shè)定。§2.2ADAMS部件及其與外形的關(guān)系2.2ADAMS/View部件及其與外形的關(guān)系部件——定義可以相對于其它的物體運動的可動物體（剛性體或彈性體），該對象包含以下特性：質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣量初始的位置和方向(PCS)初始的速度幾何外形——為了可視化的效果加在可動部件上，比如：長度；半徑；寬度對于大多數(shù)的仿真分析來說，幾何外形是不需要的。（除非基于外形的接觸碰撞問題）部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量性質(zhì)ADAMS/View只對三維的剛性體自動地計算其質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量性質(zhì)ADAMS/View依據(jù)該部件的幾何體積和密度或材料計算該部件的總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量可以手工改變部件的這些性質(zhì)ADAMS/View相對于一個代表部件質(zhì)心的標(biāo)記點(cm)來定義部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，該標(biāo)記點的三個坐標(biāo)軸代表該部件轉(zhuǎn)動慣量的三個主慣性軸，因此定義轉(zhuǎn)動慣量Ixx,Iyy,Izz可以修改該坐標(biāo)系的位置和方向。ADAMS/View部件的類型部件類型分為四種剛性體(Rigidbody)可以運動，具有六個自由度具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量等力學(xué)性質(zhì).不能變形彈性體(Flexiblebody)可以運動具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量等力學(xué)性質(zhì)受到外力時會產(chǎn)生變形點質(zhì)量(Pointmass)可以運動，但只有三個自由度具有質(zhì)量，但不考慮幾何外延大地(Groundpart)每個模型中必須存在，且在進入ADAMS/View后系統(tǒng)會自動生成定義絕對坐標(biāo)系(GCS)及坐標(biāo)原點，并且在仿真過程中始終靜止不動在計算速度和加速度時起著慣性參考坐標(biāo)系的作用§2.3建立ADAMS仿真樣機模型復(fù)擺仿真演示啟動license管理器，使ADAMS.license啟動，然后運行ADAMS，出現(xiàn)前述界面。建立復(fù)擺模型點工具箱圖標(biāo)建立第一個link，然后以link1的末端為起點做第二個link。點工具箱圖標(biāo)建立約束。菜單simulate→interactivecontrols，運行簡單仿真運行結(jié)果:\\Doublependulum.avi2.3.1打開、存儲幾何模型ADAMS/View模型最常用的方式的兩種格式：ADAMS/View數(shù)據(jù)庫文件(.bin)包含整個數(shù)據(jù)庫，其中存儲模型、仿真結(jié)果、輸出曲線、用戶化界面等等。通常文件比較大。除了MSC.ADAMS11.0

外，都是與仿真平臺相關(guān)，即不同的操作系統(tǒng)所存儲的文件不能互相讀取?？梢园鄠€model。ADAMS/View命令文件(.cmd)只包含一個模型對象及其特征，如質(zhì)量、慣量、質(zhì)心、約束、驅(qū)動等，相對來說，比較小，并且可以編輯的文本格式文件。與仿真平臺無關(guān)。輸出文檔ADAMS/Solver輸入文件(.adm)幾何模型交換文檔(STEP,IGES,DXF,DWG,Wavefront,stereolithography,Parasolid,etc)仿真結(jié)果文檔(.msg,.req,.out,.gra,.res).2.3.2建立幾何模型使用

主工具箱使用菜單幾何模型命令－Build>Model…使用Parasolid

核心建立實體具有布林運算、特征建構(gòu)、及編輯能力如：擠出、倒（圓）角、薄殼化等對于已建立的CAD模型，以IGES、Parasoild、STEP及STL等輸入。在已有模型上新增零件時，有三選項：

NewPart,AddtoPart,OntheGround

建立幾何模型→幾何圖形TypeToolGraphicParametersSpecifiedPointsCSMsPolylineArcsSplinesAttachNear/Don’tAttachLocation,ParentPartOrientation,Location,ParentPartOneLine/MultipleLines,Open/Closed,Length,VertexPointsAngle,ParentPartOpen/Closed,KnotPoints,AnchorCSM,ParentPartRadius,StartandEndAngle,AnchorCSM,ParentPart建立幾何模型→幾何實體TypeToolGraphicParametersBoxesCylindersSpheres/EllipsoidsFrustumsTorusLength(x),Height(y),Depth(z),AnchorCSM,ParentPartLength(z),Radius,AnchorCSM,ParentPart3-Diameters,AnchorCSM,ParentPartRadiusofRing(xyplane),RadiusofCircularCross-section(toxyplane),AnchorCSM,ParentPartLength(z),BottomandTopRadii,AnchorCSM,ParentPart建立幾何模型→幾何實體TypeToolGraphicParametersLinksPlatesExtrusionsRevolutionsWidth,Depth,2AnchorCSM(Length),ParentPartThickness,Radius,VertexLocations,AnchorCSM,ParentPartOpen/ClosedProfile,Depth,AnchorCSM,ParentPartOpen/ClosedProfile,SweepAngle,AnchorCSM,ParentPart完整模型構(gòu)造工具在commandnavigator>geometry如：擠出(Extrusion)和旋轉(zhuǎn)(Revoluation)擠出命令（Extrusion）例：對于一個輪廓，向Z方向擠出200。也可指定路徑(path)。旋轉(zhuǎn)命令(Revolution)工具列僅提供polyline外型做回轉(zhuǎn)建模。對于SPLINE或CHAIN或LINE的組合，使用命令瀏覽器內(nèi)的revolution就可以完成。注意：ReferenceMarker.part_1.mar_2為Part_1的成員。.model_1.part_1.line_1.model_1.part_1.spline_1z旋轉(zhuǎn)軸為Z方向例：對于一個輪廓，繞Z方向旋轉(zhuǎn)成形。轉(zhuǎn)軸線不能穿過輪廓輔助工具：對位、插入及旋轉(zhuǎn)工具物件對x,y,z軸旋轉(zhuǎn)、平移平面對位旋轉(zhuǎn)對位平移對位直角坐標(biāo)系參數(shù)化極坐標(biāo)參數(shù)化布林運算修改模型外形模型外形建立好后，可以使用熱點(Hotpoint)/對話框進行修改。熱點顯示控制點

2.修改外形鼠標(biāo)點選控制點后，按住鼠標(biāo)左直到修改的位置。熱點（Hotpoints）對話框適合幾何尺寸需精確的要求－點擊右鍵選Modify，出現(xiàn)對話框，根據(jù)提示修改幾何外形數(shù)據(jù)即可。修改幾何形體---利用對話框鼠標(biāo)右鍵→彈出式菜單→幾何體→Modify命令修改幾何形體--編輯位置表修改直線、多義線、拔出形體、回轉(zhuǎn)體的形狀在彈出式對話框中，選擇More快捷鍵修改編輯樣機模型使用表格編輯器編輯對象:Tools菜單，選擇TableEditor命令操作命令列標(biāo)題行標(biāo)題對象類型選擇輸入欄修改構(gòu)件特性----特性修改對話框鼠標(biāo)右鍵→彈出式菜單→構(gòu)件→Modify命令設(shè)置慣性和慣性矩設(shè)置初始速度設(shè)置初始位置設(shè)置材料（右鍵）測量移動和旋轉(zhuǎn)注釋修改編輯→資料庫瀏覽器（DatabaseNavigator）資料庫瀏覽器提供直覺式的編輯和瀏覽。對于復(fù)雜模型非常有幫助。Tools|DatabaseNavigator建立幾何模型→修飾、細化模型模型建立、修改后，進行細節(jié)化修飾倒方角（Chamfer）提供不等半徑設(shè)定倒圓角（Fillet）提供不等半徑設(shè)定挖洞(Hole)提供半徑、深度設(shè)定凸?fàn)睿˙oss）提供半徑、高度設(shè)定薄殼（Shell）提供內(nèi)（外）薄殼化建立幾何模型→與CAD系統(tǒng)的整合ADAMS與CAD系統(tǒng)整合，實際上并不是使用CAD的原有文檔，因為對于ADAMS并不強調(diào)所導(dǎo)入的幾何是否為「實體」，與FEA軟件不同，因此，對于機構(gòu)分析來說，只需要物理性質(zhì)資料即可：「質(zhì)量」、「慣性矩」、「質(zhì)心位置」及「密度」。若要導(dǎo)入其他CAD文檔（除了SHELL），必須有ADAMS/Exchange的配合。目前可導(dǎo)入的格式有IGES、STEP、Parasolid、STL、DWG、DXF、Wavefront、Render。注意：導(dǎo)入CAD文檔后，需自行輸入，「質(zhì)量」、「慣性矩」、「質(zhì)心位置」及「密度」資料?？捎蒀AD軟件得知。練習(xí)1.曲柄滑塊機構(gòu)圖示為某機構(gòu)的曲柄滑塊機構(gòu)，圓盤1以n=60r/min的轉(zhuǎn)速逆時針旋轉(zhuǎn)，在滑塊的端部作用載荷F,F的方向與滑塊的方向相反。已知：圓盤1的半徑R=350mm，厚度100mm，材料的密度7.8×10-3kg/cm3；連桿2長度L=1100mm，鉸接點B、C距離1000mm，寬度w=150mm，厚度δ=50mm，質(zhì)量Q=65kg，慣性矩Ixx=0.132kg·m2，Iyy=6.80kg·m2，Izz=6.91kg·m2；滑塊3的長度L=400mm,高度h=300mm,厚度δ=300mm,材料為黃銅。進行以下分析：1.確定滑塊的位置、速度和加速度.2.載荷F=100kN時，確定所需的圓盤的驅(qū)動力矩.3.設(shè)置驅(qū)動力矩，測量滑塊的位置和速度.4.對曲柄滑塊機構(gòu)進行參數(shù)化建模.5.對曲柄滑塊機構(gòu)進行設(shè)計研究，考慮不同圓盤半徑R以及B點的位置，分別取B點到A點的距離為200、250、300、350、400mm，圓盤半徑R比B點到圓心A點的距離大50mm，確定所需的圓盤驅(qū)動力矩、滑塊的位置和速度。練習(xí)1的目標(biāo)：

1.熟悉ADAMS界面

2.了解工具箱的使用

3.基本建模方法

4.多角度觀察模型

5.初步設(shè)置簡單約束

6.設(shè)置簡單作用力

7.運行簡單仿真2ω1AB3CF3002501000建立機構(gòu)模型建立圓盤模型確定四個重要的設(shè)計點A、B、C及D的位置

以A為圓心作圓柱，再修改方位及位置，使圓盤對稱于柵格改變圓盤的名稱，設(shè)置圓盤的材料屬性建立連桿模型以A、B兩點為連桿的起止位置確定連桿的名稱、設(shè)置連桿的物理屬性建立滑塊模型以C點為起點做長方體；移動位置；更改名稱；設(shè)置材料。施加約束添加鉸接副對圓盤和大地加鉸鏈副對圓盤和連桿加鉸鏈副對連桿和滑塊加鉸接副簡單模擬選擇仿真工具設(shè)置仿真時長、步數(shù)，仿真類型為Dynamic，開始仿真仿真回放。觀察出現(xiàn)的信息。保存模型修改模型的名稱后通過菜單欄save…Database2.3.3添加約束有

5大類的約束….1.理想約束2.原始約束3.動作發(fā)生器4.接觸約束5.Add-on(復(fù)雜)約束RotationalDOFRemovedTranslationalDOFRemoved01230123RigidBodySphericalConstant-VelHooke/UniversalRevoluteFixedTranslationalCylindricalPlanar1.理想約束Add-on(Complex)idealizedjointsareaddonconstraintsthat connectpartsdirectlyandindirectly.Theseinclude...

ScrewJoints

Couplers

GearsScrewJoints

ScrewJointscouplethetranslational androtationalmovementofonepart withrespecttoanother

Thus,screwjointsremove1DOF

Modelingofscrewjointsrequiresthefollowing...

2parts

1scalarpitchfactor

1axisItisrecommendedtoalsospecify1joint(combination),ensuringtranslationalmovementalongandrotationalmovementaboutthesameaxis2.1附加式約束·螺紋（Screw）Couplers

Couplersconnectmultiplepartsindirectlyby coupling2or3joints

Thus,couplersremove1DOF,basedonthefollowing equation...

Modelingofcouplersrequiresthefollowing:

2or3joints

2or3scalarmultipliersConstraintEquation:S1q1+S2q2+S3q3=0Where... S1,S2,S2-scalarmultipliers q1,q2,q3-allowableDOFinjoint2.2附加式約束·Couplers

Gears

Gearsconstrain2partsindirectlybycoupling2jointstogether

Thus,gearsremove1DOF,basedonthefollowingequation...

Modelingofgearsrequiresthefollowing:

2joints

1point(atinterfacebetweengearedparts)

1axis(indirectionofcommonmotionatinterfacepoint)ConstraintEquation:RAA-RBB=0Rev.Joint1: 1stPartA 2ndPartCRev.Joint2: 1stPartB 2ndPartCCommonCarrierPart:

PartCCommonVelocityMarker(CV):

belongstoPartC2.3附加式約束·齒輪（Gears）RotationalDOFRemovedTranslationalDOFRemoved01230123RigidBodiesSphericalConstant-VelHooke/UniversalRevoluteFixedTranslationalCylindricalPlanarInPlaneJoint,PointMotion(tra.)InLinePerpendicularJoint,PointMotion(rot.)OrientationParallel_Axes3.動作發(fā)生器ADAMS/View提供了兩種類型的運動:連接運動：定義鉸接副、棱柱副和圓柱副中的移動和轉(zhuǎn)動，每一個連接運動約束一個自由度；點運動：定義兩點之間的運動。定義時需指明運動的方向；應(yīng)用于任何典型的運動副；可以構(gòu)造復(fù)雜的運動。運動可以是與時間有關(guān)的位移、速度和加速度。自定義運動值的有3種方法：輸入移動或旋轉(zhuǎn)的速度值；使用函數(shù)表達式；輸入自編子程序的傳遞函數(shù)。定義運動的注意事項：對于任何已經(jīng)定義運動的運動副，不要設(shè)置所定義的運動方向的初始條件；可以定義運動值為零，此時等價于將兩個構(gòu)件固定起來；如果定義的運動導(dǎo)致非零的初始加速度，ADAMS/Solver在動力學(xué)仿真的最初2-3步積分分析中，可能會產(chǎn)生不可靠的速度和加速度，ADAMS/Solver在輸出時，會自動糾正這些錯誤。但是如果用戶設(shè)置了同初始加速度有關(guān)聯(lián)的加速度或力傳感器，則可能會發(fā)生錯誤，此時應(yīng)該修改初始條件，使初始加速度為零。如果使用速度和加速度來定義運動，則在動力學(xué)仿真分析時，不能使用AKAM法積分。RotationalDOFRemovedTranslationalDOFRemoved01230123RigidBodiesSphericalConstant-VelHooke/UniversalRevoluteFixedTranslationalCylindricalPlanarInPlaneJoint,Point

Motion(tra.)InLinePin-in-slotCamCurve-on-curveCamPerpendicularJoint,Point

Motion

(rot.)OrientationParallel_Axes4.接觸約束4.1接觸約束（Pin-In-SlotCams）接觸約束包含：

Pin-in-slotCams

Curve-on-curveCams

移除兩個DOF 構(gòu)成單元：

兩個物件

第一個物件–接觸點

第二個物件–曲線

一個接觸點

一條曲線

一般應(yīng)用于點對邊緣接觸或銷對槽的凸輪設(shè)計 （point-edgedcam-followersystemandpin-in-slot

system)

Becarefulwithopencurves!!Ifpointgoesoffeitherend,simulationwillfail.Itisbettertouseclosedcurveswherepossible

Pin-in-slotCams構(gòu)件的接觸碰撞固定于曲線之間，因此，碰撞點不會離開曲線。

移除兩個DOF構(gòu)成單元

兩個構(gòu)件

兩條曲線一般應(yīng)用于凸輪對凸輪的系統(tǒng)4.2接觸約束（Curve-On-CurveCams）Curve-on-curveCams 5.原始約束(cont…)特別注意先、后關(guān)系!DescriptionDOFremovedInLine一個點只能沿著直線移動2TranslationalInPlane一個點只能沿著指定平面移動1TranslationalOrientation一個坐標(biāo)系不能旋轉(zhuǎn)ParallelAxis一個坐標(biāo)系可以對一個軸旋轉(zhuǎn)3Rotational2RotationalGraphicFirstpartSecondpartFirstpartSecondpartFirstpartSecondpartFirstpartSecondpartPerpendicular一個坐標(biāo)系可以對兩個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)1RotationalSecondpartFirstpartij常用的運動副約束常用的運動副約束約束施加的幾種方法在連接工具集或者在連接對話框，選擇連接工具圖標(biāo)。在設(shè)置欄選擇連接構(gòu)件的方法，有以下3種：1個位置（1location)：選擇一個連接的位置，由ADANMS/View確定連接的構(gòu)件。2個構(gòu)件1個位置（2Bodies-1Location)：選擇需連接的兩個構(gòu)件和一個連接位置。連接件固定在構(gòu)件1（先選擇的構(gòu)件）上，構(gòu)件1相對構(gòu)件2而運動。2個構(gòu)件2個位置（2Bodies-2Location）：選擇需連接的兩個構(gòu)件，以及這兩個構(gòu)件的連接點。約束施加的幾種方法選擇連接方向，有兩種：柵格方向（NormaltoGrid)：當(dāng)顯示工作柵格時，連接方向垂直于柵格平面，否則，連接方向垂直于屏幕。選取方向（PickFeature）：通過一個在柵格或屏幕平面內(nèi)的方向矢量確定連接方向。根據(jù)屏幕底部狀態(tài)欄的提示，以此選擇相互連接的構(gòu)件1、構(gòu)件2、連接位置和方向等。利用彈出式菜單，選擇運動副，再選Modify命令，顯示修改連接對話框。在Edit菜單，選擇Modify命令，顯示數(shù)據(jù)庫瀏覽器，然后選擇有關(guān)運動副。修改連接對話框如圖所示。6.修改約束屬性對約束設(shè)定摩擦力設(shè)定基本特性設(shè)定動作設(shè)定初始條件可以修改和設(shè)置已建立的運動副的有關(guān)參數(shù)包括：運動副名稱、連接的構(gòu)件1和構(gòu)件2、連接類型、仿真分析時是否顯示連接力；設(shè)置初始條件：構(gòu)件1的連接點相對于構(gòu)件2的初始位移和初始速度；指定連接的運動：強行指定運動副中可以活動的軸的運動規(guī)律；對鉸接副、棱柱副、圓柱副、萬向副和球形副，可以施加動態(tài)和靜態(tài)摩擦力以及預(yù)緊力，方法如下：在修改連接對話框選擇摩擦力圖標(biāo)，顯示摩擦力對話框；根據(jù)要求輸入有關(guān)參數(shù)。對約束添加摩擦力所有約束默認是沒有摩擦力

在ModifyJoint對話框中,按下Friction按鈕就會開啟JointFriction對話框6.1添加約束摩擦力摩擦力圖示6.2正確使用約束正確使用約束的技巧：建模時逐步地對構(gòu)件施加各種約束，經(jīng)常對施加的約束進行試驗，檢查是否有約束錯誤；設(shè)置約束時正確選擇對象；注意約束的方向是否正確；檢查約束類型是否正確；盡量使用一個運動副來完成所需的約束；定期檢查樣機系統(tǒng)的自由度；在沒有作用力的狀態(tài)下，通過運行系統(tǒng)的運動學(xué)分析來檢驗樣機去除多余的約束；已經(jīng)設(shè)置了運動的運動副不要設(shè)置初始條件；可以定義一個不隨時間變化的零值速度；如果系統(tǒng)的自由度為零，而且含有用速度和加速度表達式定義的速度，則系統(tǒng)不能進行運動學(xué)分析只能進行動力學(xué)分析。2.3.4添加載荷4種類型的力：作用力柔性連接力特殊力（例如：重力等）接觸力直接輸入數(shù)值力或力矩值剛度系數(shù)K和阻尼系數(shù)C柔性連接系數(shù)輸入ADAMS/View提供的函數(shù)位移、速度和加速度函數(shù)-----力和運動之間的函數(shù)關(guān)系力函數(shù)------正壓力、摩擦力等數(shù)學(xué)運算函數(shù)樣條函數(shù)輸入子程序的傳遞參數(shù)允許用FORTRAN、C或C++語言編寫子程序，描述力和力矩建立作用力在

ADAMS中建立作用力…

1

使用主功能表中的

ForceModeling

工具

2

使用

CreateForces工具箱

使用主功能表中的

ForceModeling

右

下角的可展開按鈕

使用下拉式功能表中:

Build|ForcesForceElementToolComponentsPartsPointForcePointTorqueVectorForceVectorTorqueGeneralForce1translationalcomponent1rotationalcomponent3translationalcomponents3rotationalcomponents3translationalcomponents3rotationalcomponents1translationalcomponent2partsaffected2partsaffectedor1partaffected2partsaffected2partsaffected2partsaffectedor1partaffectedSingle-ComponentForcesMulti-ComponentForces定義作用力的各分量在建立作用力時，必須指定

1

Parts

作用力施加點與方向：

沿坐標(biāo)標(biāo)記、沿兩點連線

2

Characteristics,定義作用力的大小

定義每一個分量的大小時,有三種選擇：

固定力

指定一實常數(shù)值

Bushing-或springdamper類

指定一translational

and/orrotational

stiffness(K)與

damping(C)系數(shù)

ADAMS依據(jù)CSMs

To與From的距離,

計算距離與距離的變化率

用戶自定義 運行自定義方程表達式或用戶子程序修改作用力彈簧阻尼力DataRelatingSpringForcetoSpringDeflectionForce非線性彈簧阻尼元件在spring-damperforce對話框中的Stiffness/DamperCoefficient不接受function/variable/statecoefficient，因此只能用F=f(defo)/F=f(velo)構(gòu)建非線性的K/C值。針對力與變形的關(guān)系建立Spline曲線，如右圖示。右擊彈簧選modify…，在剛度項引入剛建的Spline,即可。阻尼同理。位移彈力彈力F=f(位移)=>KF（N）也可以直接定義兩點之間的作用力SFORCE創(chuàng)建彈簧阻尼力，有更大的彈性空間，尤其適合非線性彈簧阻尼特性。STORQUE,VFORCE,VTORQUE,GFORCE也都可以類似創(chuàng)建。線性彈簧阻尼元件c粘滯阻尼系數(shù)；k為彈簧剛性系數(shù)；（k和c為線性彈簧阻尼器最重要的兩個參數(shù)）(q-q0)

為彈簧兩端的相對位移；為彈簧兩端的相對速度；q0

為彈簧兩端的初始相對位移；F0彈簧的預(yù)作用力。樣條插值函數(shù)樣條曲線SPLINE可以通過1.Tabulareditor編輯生成2.導(dǎo)入test數(shù)據(jù)文本生成，如非線性的柔性聯(lián)結(jié)(力與速度的關(guān)系)。力矩與電機或發(fā)動機的轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線(力矩與角速度的關(guān)系)。加速度計數(shù)據(jù)(加速度與時間的關(guān)系)。輪胎的側(cè)向力與正壓力(normalforce)和滑動角(slipangle)之間的關(guān)系曲線。3.通過一些已知數(shù)據(jù)曲線生成定義一個驅(qū)動(motion)或載荷(force)時可以參考引用樣條數(shù)據(jù)。有幾種可以使用的插值方法(使用下列函數(shù)):

Cubic-fittingmethod(CUBSPL)

Akima-fittingmethod(AKISPL)

B-splinemethod(CURVE)AKISPL函數(shù)的語法AKISPL(x,z,spline,iord)x–獨立變量，指定沿著X方向的值。z–可選項，第二個獨立變量，指定插值曲面沿著Z方向的值。spline–樣條曲線（面）的名稱，在獨立變量(x或z)值上相應(yīng)的變量Y的值。iord–一個整型變量，指定在插值點處插值的求導(dǎo)階數(shù)(通常為0，但可以為1或2，表示是1階或2階導(dǎo)數(shù)插值)。其它兩種函數(shù)(CUBSPL、CURVE)語法、用法同上。AKISPL函數(shù)的例子AKISPL(DM(I,J),0,spline_1,0)第一個x變量第二個z變量引用的樣條曲線名插值階數(shù)0、1、2練習(xí)2彈簧阻尼器線性彈簧阻尼建立如圖模型保證原長400mm.利用設(shè)計點，或測量保證保證物塊的絕對Y方向加移動約束施加彈簧阻尼元件運行靜平衡分析，驗證彈簧力為物塊重力仿真并生成彈簧長度測量在仿真完成未復(fù)原的狀態(tài)下計算線性模態(tài)觀察固有頻率比較解析解,注意單位練習(xí)2彈簧阻尼器非線性彈簧力刪除先前的彈簧阻尼器，代以Sforce,設(shè)置為twobody；K、C定義如題示生成彈簧力的測量，仿真繪制彈簧力-彈簧長度的曲線保存仿真結(jié)果為linear_force修改Sforce為非線性彈簧阻尼形式建立Spline曲線如右圖,右擊視圖中Sforce-modify…設(shè)置力值為-AKISPL(DM(marker_7,marker_8)-400,0,spline_1,0)仿真，并保存結(jié)果為non_linear_force疊加兩次結(jié)果，并觀察分析§2.4樣機模擬計算初始條件初始條件初始位置和方向模型中所有的部件（其部件坐標(biāo)系）的設(shè)計位置定義它們的初始的位置和方向?？梢允挂粋€部件的位置和方向固定，這樣的話，在裝配分析過程中其位置和方向保持不變初始速度在MSC.ADAMS中，一個部件的初始運動(在t=0時刻)按照下面的程序框圖確定:2.4.1仿真分析與輸出各種對象的有關(guān)分量信息運動副、原動機、載荷和彈性連接等產(chǎn)生的力和力矩（默認）構(gòu)件的各種運動狀態(tài):位移、方向角、速度、角速度、加速度、角加速（默認質(zhì)心位置）測量手段和指定輸出方式自定義一些特殊的輸出使用測量功能------用戶自定義的測量在訪真分析過程中跟蹤繪制感興趣的變量在結(jié)束仿真后繪制有關(guān)變量的變化曲線圖在建模時用于定義其他的對象，例：定義彈簧力、阻尼力。在設(shè)計研究、試驗設(shè)計和優(yōu)化分析中定義對象。產(chǎn)生用戶自定義表達式設(shè)置輸出要求獲得位移、速度、加速度和力等4種類型的仿真結(jié)果定義其他的輸出量:壓力、功、能、動量可以使用三種方法定義感興趣的輸出選擇ADAMS/Solver已經(jīng)定義的位移、速度、加速度和力的輸出組，并指定參考坐標(biāo)系使用用戶自定義的若干函數(shù)表達式定義所需的輸出使用用戶自定義的子程序REQSUB來定義非標(biāo)準的輸出ADAMS/View的測試命令（measure）什么時候用measure？要在仿真過程中關(guān)注的一些量，比如：某部件上一點的位移、速度、加速度；約束反力；兩個物體之間的夾角；其它使用用戶函數(shù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)果,ADAMS/View提供多種形式的測量輸出.在仿真過程中捕捉不同時刻點的測試值數(shù)據(jù)怎么用或建立measure？對于模型中的部件、載荷和約束可以直接建立一些測試，如：在ADAMS中建立Measures使用下拉式功能表Build|Measure可用于所有的

Measures

使用主功能表中

Measure

工具可用于

point-to-point

與

includedanglemeasures

使用鼠標(biāo)右鍵彈出式菜單并選擇Measure可用于object

與

pointmeasuresMeasure的種類MEASURE用途：觀測對象作為DS/DOE/OPT目標(biāo)函數(shù)、限制函數(shù)統(tǒng)計分析Build|Measure…注意Computed與Function的區(qū)別Computed格式用在仿真之前或之后輸出，不參與求解方程(DesignFunction)Function格式用在仿真過程中，參與方程的求解，影響仿真速度，但可以做一些比較復(fù)雜的測量輸出（Run-TimeFunction）

Measures--ComputedandFunction設(shè)定在AVIEW中建立SensorsSensors是用于偵測模擬過程中設(shè)定的特定值,當(dāng)仿真達到此值,就執(zhí)行特定的動作。IF... 設(shè)定值+/-誤差值THEN… 執(zhí)行指定的動作下拉式菜單選擇Simulate→Sensor→New…設(shè)定值的方法1.real-time表示式2.自定義子程序例如…監(jiān)測joint的反作用力,當(dāng)超過設(shè)定值時，即停止動作。

監(jiān)測兩物體之間得距離,當(dāng)接近時則縮小stepsize，可避免發(fā)散問題。IFTHENAVIEW模型參數(shù)化模型參數(shù)化四種方法表達式參數(shù)化模型對象一般為常數(shù)或表達式。其中表達式即為最基本的參數(shù)化方式。在指定對話框或文本框中右擊，選擇parameterize…建立參數(shù)表達式；或unparameterize…刪除表達式。運動參數(shù)化f(x)位置函數(shù)—創(chuàng)建設(shè)計點或marker的位置約束Maintain選項：創(chuàng)建對象和當(dāng)前點或marker的約束關(guān)系，對象隨點或marker移動。Collapse選項：創(chuàng)建對象和當(dāng)前點或marker的約束關(guān)系，對象原位置解除后移動至點或marker。f(θ)方向函數(shù)—創(chuàng)建marker、力或運動副等對象與某marker約束關(guān)系兩個選項與位置函數(shù)用法相同。設(shè)計變量參數(shù)化對象定義為包含設(shè)計變量的表達式。通過設(shè)計變量可以參數(shù)化改變模型對象，并為參數(shù)化分析提供支持創(chuàng)建設(shè)計變量的兩種方法對話框創(chuàng)建由build---designvariable---new創(chuàng)建新變量，然后對象引用關(guān)聯(lián)右擊建立在文本框中右擊菜單中選parameterize---createdesignvariable設(shè)計點參數(shù)化創(chuàng)建設(shè)計點，編輯設(shè)計點，查看設(shè)計點坐標(biāo)，右擊坐標(biāo)輸入欄創(chuàng)建設(shè)計變量2.4.2檢驗樣機模型1.利用模型自檢工具，檢查不恰當(dāng)?shù)倪B接和約束、沒有約束的構(gòu)件、無質(zhì)量構(gòu)件、樣機的自由度等。Tools菜單→ModelVerify命令→啟動模型自檢,程序顯示自檢結(jié)果表.2.進行裝配分析，檢查所有的約束是否被破壞或者被錯誤定義，通過裝配分析有助于糾正錯誤的約束3.在進行動力學(xué)分析之前，先進行靜態(tài)分析，以排除系統(tǒng)在啟動狀態(tài)下的一些瞬態(tài)響應(yīng)。2.4.3樣機仿真分析和試驗ADAMS/View自動地調(diào)用ADAMS/Solver求解程序，再由ADAMS/Solver完成以下4種類型的仿真分析：動力學(xué)分析----Dynamic運動學(xué)分析----Kinematic靜態(tài)分析----Static裝配分析----Assemble仿真分析和試驗工具仿真分析設(shè)置仿真工具仿真分析設(shè)置仿真分析和試驗---交互式選擇仿真類型Default默認、Dynamics動力學(xué)、Kinematics運動學(xué)、Static靜態(tài)選擇仿真分析時間的定義方法，輸入仿真分析時間EndTime----定義停止的絕對時間Duration----定義時間間隔設(shè)置仿真過程中輸出仿真結(jié)果的頻率StepSize----輸出的時間步長Steps----總共輸出的步數(shù)開始仿真分析中途停止分析重現(xiàn)仿真過程注意問題如果中途停止分析，然后再按快捷鍵開始分析，則ADAMS/View將從上一次停止的位置接下去分析如果希望從頭開始分析，應(yīng)該按快捷鍵，使仿真指針返回到初始位置如果希