ADAMS——虚拟样机技术入门与提高

ADAMS 虚拟样机技术入门与提高 介绍内容 软件介绍软件基础知识ADAMS软件操作初步虚拟样机几何建模约束机构施加载荷ADAMS View建模的相关技术样机仿真分析及调试 仿真结果后处理参数化建模与设计样机的参数化分析 第1章软件介绍 1 1 ADAMS介绍ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的缩写 是由美国MDI公司 MechanicalDynamicsInc 开发的机械系统动力学自动分析软件 在当今动力学分析软件市场上ADAMS独占鳌头 拥有70 的市场份额 ADAMS拥有windows版和unix两个版本 目前最高版本为ADAMS2005 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库 约束库 力库 创建完全参数化的机械系统几何模型 其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法 建立系统动力学方程 对虚拟机械系统进行静力学 运动学和动力学分析 输出位移 速度 加速度和反作用力曲线 ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能 运动范围 碰撞检测 峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等 ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件 用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学 运动学和动力学分析 另一方面 又是虚拟样机分析开发工具 其开放性的程序结构和多种接口 可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台 ADAMS软件由基本模块 扩展模块 接口模块 专业领域模块及工具箱5类模块组成 用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真 而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析 1 2虚拟样机技术的起源及发展 虚拟样机技术是一项新生的工程技术 借助于这项技术 工程师们可以在计算机上建立机械系统的模型 伴之以三维可视化处理 模拟在现实环境下系统的运动和动力特性 并根据仿真结果精化和优化系统的设计与过程 1 3 虚拟样机技术应用领域 虚拟样机技术已经广泛地应用在各个领域里 1 汽车制造业2 工程机械3 航天航空业4 国防工业5 通用机械制造业 第2章基本知识 1 自由度机械系统的自由度是指机械系统中各零件相对于地面所具有的独立运动的数量 欲使机构具有确定的运动 则其原动件的数目必须等于该机构的自由度 ADAMS中自由度 DOF 计算公式为DOF 其中n 系统的部件数目 包括地面 系统内各约束所限制的自由度数目 2 坐标系ADAMS View允许Cartesian 直角 Cylindrical 圆柱 Spherical 球 三种坐标系 默认情况下为直角坐标系 Cartesian 直角 Cylindrical 圆柱 Spherical 球 ADAMS的坐标系 ADAMS在坐标系的运用上总共有三种形式 a 全局坐标系也就是绝对坐标系 固定在地面 GroundPart 上 是ADAMS中所有零件的位置 方向 速度的度量基准坐标系 b 零件的局部坐标系也称零件坐标系 在建立零件的同时产生 随零件一起运动 它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向 c 标记可以把标记分为固定标记和浮动标记两类 固定标记相对零件静止 可用于定义零件的形状 质心位置 作用与约束的位置与方向等 浮动标记相对零件运动 某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束 第3章ADAMS基本操作 3 1ADAMS软件包 ADAMS View 基本环境 ADAMS Solver 求解器 ADAMS Postprocessor 后处理器 ADAMS Car 轿车模块 ADAMS Rail 机车模块 ADAMS Driver 驾驶员模块 ADAMS Tire 轮胎模块 ADAMS Linear 线性模块 ADAMS Flex 柔性模块 ADAMS Controls 控制模块 ADAMS FEA 有限元模块 ADAMS Hydraulics 液压模块 ADAMS Exchange 接口模块 Mechanism Pro 与Pro Engineer的接口模块 ADAMS Animation 高速动画模块 ADAMS主模块 ADAMS View 可以像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机 首先建立运动部件 或者从CAD软件中导入 用约束将它们连接 通过装配成为系统 利用外力或运动将他们驱动 ADAMS View支持参数化建模 以便能很容易地修改模型并用于实验研究 用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后 都可以观察主要的数据变化以及模型的运动 这些就像做实际的物理试验一样 ADAMS Solver 一个自动建立并解算用于机械系统运动仿真方程的 快速 稳定的数值分析工具 提供一种用于解算复杂机械系统复杂运动的数值方法 可以对以机械部件 控制系统和柔性部件组成的多域问题进行分析 支持多种分析类型 其中包括运动学 静力学 准静力学 线性或非线性动力学分析 使用稳定的建模方法可以对巨大的模型进行分析 ADAMS PostProcessor 显示ADAMS仿真结果的可视化图形界面 提供了一个统一化的界面 以不同的方式回放仿真的结果 为了能够反复使用 页面设置以及数据曲线格式都能保存起来 这样既有利于节省时间也有利于整理标准化的报告格式 可以方便地同时显示多次仿真的结果以便比较 3 2ADAMS View建模仿真步骤 复杂机器仿真时要循序渐进完成几个零件的约束添加后就进行一次仿真 分析技巧 采取渐进的 简单逐步发展到复杂的分析策略不必过分追求构件几何形体的细节部分先从分析线性 阻尼 开始 非线性 阻尼 整个系统分解为若干子系统 先对子系统仿真分析和试验应该尽量减小系统的规模 仅考虑影响样机性能的构件 3 3启动ADAMS View程序 产生新的样机模型数据库 Createanewmodel重力的设置 单位系统打开已经保存的数据库 Openanexistingdatabase输入ADAMS文件 Importafile退出ADAMS View程序 Exit 启动时的ADAMS View主窗口 视图方向 主工具箱 窗口名称栏 菜单栏 欢迎窗口 工作屏幕区 状态栏 快捷工具栏 3 4ADAMS View程序屏幕 ADAMS View主窗口部分功能如下 主工具箱 展示各种常用命令的快捷键 命令菜单栏 包括了ADAMS View程序的全部命令 快捷工具栏 设置了一些最基本的文件和编辑命令的快捷按钮 工作屏幕区 显示样机模型的区域 工作栅格 在工作区显示栅格的目的是利于建模 状态栏 显示操作过程中的各种信息和提示 坐标窗口 显示当前光标在三维坐标中的位置 按F4键可以显示坐标窗口 视图方向 显示表示当前系统的地面坐标系方向的三维坐标 在View菜单中选择ToolboxandToolbas项 显示Toolsettings对话框 可以设置打开或关闭主工具箱 快捷工具栏和状态栏 3 5ADAMS View命令的基本操作 选择和输入ADAMS View命令有五种常用的方法1 主工具箱命令集有多个层次2 菜单栏3 弹出式菜单屏幕上的各种对象 例如 构件 标记 约束 运动 力等输入对话框中的文本输入栏后处理图标中的各种对象 例如 曲线 标题 坐标 符号标记等4 快捷工具栏5 命令窗口 3 5 1主工具箱主工具箱上部有12个图标是建模和仿真工具 下面的其他图标是视图工具 主工具箱中的命令集有多个层次 在主工具箱中所见的图标 是下一层次命令集合的默认命令 直接单击主工具箱中的图标 可以选择该默认命令 单击工具箱的现实浮动命令板工具图标可产生该命令集的浮动命令板 ADAMS View工具列浏览 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 几何建模 测量 恢复 重做 运动 连接 色盘 移动 动态浏览 建构力元素 前后视图 动态旋转 上下视图 左右视图 背景顏色 视窗布置 其他 3 5 2命令菜单方式对于主工具箱中不包含的命令 可以在命令菜单栏中选择输入 有以下几种输入菜单命令的方法 用鼠标选择菜单中的有关命令 在按下Alt的同时 键入菜单标题中下划线的字母 选择有关菜单 再用同样的方法选择命令 按F10键激活File菜单 然后用箭头键来移动选择有关菜单和命令 使用命令快捷键 重要表单 File OpenDatabase 开启格式为 binFile Import 导入 cmd adm IGS等CADmodel gra req res 数据档等 File Export 导出 cmd adm IGS等CADmodel FEAloads File Print 列印功能 可输出PS格式 Edit Appearance 提供物件透明度 隐藏 颜色等设定 Build Model 可建构另一个model 删除 更名 切换等 Build Flexiblebodies 分ADAMS Flex DiscreteFlexiblelink ADAMS Flex提供mnf档的输入 FlexibleLink提供各式断面特性之杆件 Build Materials 新增材质 Build DesignVariable 建立设计变量 供DOE DS OPT使用 Build Measure 建立各种测量关系 Build Function 建构各种函数关系式 Build Dataelements 有Spline matrix curve array Build Systemelements 有StateVariable Differential Transfer LinearState GeneralStateEquation Review CreateanAVImoviefile Review CreateTraceSpline 针对某一点 marker 绘制出模拟过程间的轨迹线 Settings ForceGraphics 设定Force Torque的比例及属性 Settings Solver 设定求解过程中的细部设定 如 求解器的种类 公差 精度 除错 输出等设定 Settings icons 设定Icons大小 颜色 显示 隐藏等属性 Settings Fonts 自行设定 表3 1ADAMS View使用的命令快捷键 3 5 3弹出式菜单方式弹出式菜单选择和输入命令 是另外一种非常方便的输入和编辑方式 其中包括 建模过程中屏幕上的各种对象 例如 构件 标记 约束等 其中包括编辑 修改 命名 删除等各种相关命令 输入对话框中的文本输入框 对对象和文件名进行选择 浏览复制等操作 后处理图标中的各种关系 例如 曲线 标题 坐标 符号标记等 3 5 4快捷工具栏该栏设置了一些最基本的文件和编辑命令的快捷按钮 按住右键 可以弹出这个图标所包括的所有命令的命令集 表3 2快捷工具栏表 3 5 5对话框通过命令菜单栏 弹出式菜单和快捷按钮等方式均可以进入数据对话框 对话框中可以包含文本框 选择框 滚动条 单选按钮 复选按钮和命令按钮等数据输入和选择方式 3 5 6鼠标的应用鼠标左键和鼠标右键左键 选择样机模型中的各种对象 选择菜单栏中的命令 快捷工具图标命令和对话框中的有关命令 右键 主要应用于激发各种弹出式菜单和工具集显示各种对象的弹出式菜单构件 标记 约束 运动 力等 输入对话框中的参数文本输入栏 显示输入参数的弹出式菜单 后处理过程中 显示曲线图中各种对象的弹出式菜单 例如 曲线 标题 坐标 符号标记等等 在主工具箱 快捷工具栏等工具图标集 显示所选择的工具图标集所有图标命令 打开弹出式菜单或工具集以后 按住右键 拖动鼠标拖至有关命令项 可以打开下一层弹出式菜单或选择命令 3 5 7命令浏览器窗口在Tools工具栏 选择CommandNavigator命令 可以显示命令浏览器窗口 如图3 1所示 其功能为 显示所有的ADAMS View命令 如果需要输入某个命令的参数值 可以用鼠标双击命令名称 程序将显示该命令的输入对话框 在命令输入对话框中输入有关参数后 选择OK按钮 即可输入该命令 图3 1命令窗口浏览器 3 6数据库 首次启动ADAMS View时 程序会根据欢迎对话框中的选项 自动产生一个新的数据库或者打开一个保存的数据库 一个数据库中可以储存多个样机模型的所有信息 包括 几何模型 约束 仿真结果 分析图 自定义菜单和对话框等 保存当前数据库 使用保存命令 将数据库保存到一个二进制文件 默认条件下 所有文件均存放在C盘的根目录下 后退一步操作放弃已经执行的命令操作 向后退一步的功能 放弃最后一次操作 可以在Edit菜单中 选择Undo命令 或者在快捷工具栏中选择命令图标 如果要再次放弃操作 可以在Edit菜单中 选择Redo命令 或者在快捷工具栏中选择命令图标 取消操作可以取消在ADAMS View中进行的任何操作 方法有两种 a 在对话框中选择Cancle按钮b 按Esc键 或者选择ADAMS View窗口状态栏中的停止工具 3 7ADAMS View命名层次和规则 命名由两部分组成 对象的性质和序号 中间用 连接对象的全名以根符号 或 开头 例如 Model 1构件JOINT 1运动副 MODEL PART 1 PT1 MODEL PART 1 PT1 ADAMS View的命名层次 3 8视图窗口设置 3 8 1选择视图窗口 12种不同的视图窗口布置方式 最多可以同时显示6个视窗 在开机默认的是样机的主 前 视图 可以通过工具箱中的WindowLayout工具命令集选择所需的视图窗口布置方式 如图所示 在多窗口布置方式下 仅有一个窗口是活动的 可以用鼠标左键单击某一窗口内的任何地方将其激活 然后编辑和修改视图 图3 2WindowsLayout 3 8 2改变窗口中的视图方向 7种预先设置好的视图方向 即 前 后 左 右 顶 仰和正投影 如表所示 改变某个窗口中的视图方向的方法 a 首先将该窗口激活 然后利用主工具箱中的视图方向工具集b 在View菜单中 选择Pre set项 再选择不同的视图方向 3 8 3正侧投影图和透视图设置透视图有两种方法 a 在主工具箱底部 选择Depth按钮 b 在View菜单下 选择Projection项 然后选择Perspective命令 在透视方式下 按以下步骤改变透视程度 在主工具箱的Translate工具集中 选择TranslateZ工具 将鼠标放在视图窗口内 按住鼠标左键不放 在窗口内上下拖动鼠标 即可增大或减小透视度 当透视度调整到适当的程度后 松开鼠标左键即可 3 8 4移动和旋转视图移动和旋转视图的方法 a 利用主工具箱的移动和旋转图标命令b 从View菜单中的Position Orientation项 获得移动或旋转命令 移动和旋转命令 移动命令 旋转命令 3 8 5设置视图中心设置视图中心的作用是将模型中的一个特殊点移到窗口中心 以便进行以后的操作 设置视图中心的步骤为 在主工具箱中 选择Center工具 用鼠标左键单击希望成为窗口中心的点 程序自动将改点设置为窗口中心 3 8 6缩放视图有三种常用的缩放视图方法 动态改变活动窗口 主工具箱中的ZoomIn Out工具可以实现无定量放大缩小视图 如果结合增量文本栏Increment 可以实现定量放大缩小视图 选择放大区域 选择ZoomBox工具 放大指定的视图区域 显示整个系统 选择主工具箱中的Fit工具 可以使当前活动窗口显示所绘的整个系统 3 9显示方式设置 3 9 1设置构件和模型的显示方式显示当前样机数据库中的某一个样机 或者显示样机中的一个特定构件 选择样机步骤 在View菜单中选择Model命令 或者在Build菜单中选择Model 然后选择Display命令 数据库浏览器显示数据库中的所有样机 选择要显示的样机 然后按OK按钮 选择特定构件步骤 在View菜单中选择PartOnly命令 在显示了当前样机所有构件的数据库浏览器中选择要显示的构件 然后按OK按钮 3 9 2设置背景颜色设置背景颜色有两种方法 在Setting菜单中选择ViewBackgroundColor命令 ADAMS View将显示一个背景颜色对话框 可以选择其中的一种颜色 也可以通过对话框提高的调色条 自定义背景颜色 在主工具箱中 选择BackgroundColor命令集 从中选择背景颜色 3 9 3模型显示方式设置ADAMS View提供了6种样机模型显示方式 即 线框式 Wireframe 实体 SolidFill 有阴影的实体 Shaded 精确填充方式 PrecisionFill 精确的有阴影实体方式 PrecisionShaded 光滑的有阴影实体方式 SmoothShaded 设置模型显示方式有3种 在View菜单中选择RenderMode命令 在主工具箱中 选择Render按钮 运用主窗口中的弹出式菜单 其中后两者方法只适用于选择线框式和有阴影的实体两种显示方式 3 9 4设置工作栅格作用 在工作栅格平面上绘图 并且 在绘制 移动 修改几何形体时 几何形体的实际尺寸将自动圆整到栅格上 4种显示方式 Dots参数表示是否显示栅格的交点 同时也可以设置栅格交点的颜色和尺寸 Axes参数表示是否显示栅格的轴线 同时也可以设置栅格轴线的颜色和粗细 Lines参数表示是否显示栅格线 同时也可以设置栅格线的颜色和粗细 Triad参数表示是否在工作栅格中心设置坐标图标 设置工作栅格步骤 在Settings菜单中选择WorkingGrid命令 或者 在主工具箱中的Move工具集中 选择WorkingGrid工具 屏幕将显示工作栅格设置对话框 在显示设定选择框 选择是否要显示工作栅格 选择栅格的类型 矩形 Rectangular 或者极坐标 Polar 形式 选择和输入栅格平面的尺寸 Size 栅格的间距 Spacing 选择显示对象 及其颜色 Color 和宽度 Weight 设置栅格平面的位置和方向 在笛卡尔坐标系下 栅格平面的中心放置在视图窗口的中心 可以采用定义几个通过栅格平面的点的方法 设置栅格平面的方向 选择OK按钮 在建模过程中 可以通过主工具箱中的Grid按钮 设置是否显示栅格平面 显示设定 选择显示对象 设置栅格方向 设置栅格位置 设置栅格类型 尺寸 间隔 图3 3工作栅格设置对话框 3 9 5设置图标首次启动ADAMS View时 程序会显示所绘样机所有对象的图标 根据需要可以打开或关闭 a 所有的图标 b 某种类型的图标 c 某些对象的图标 在Settings菜单中选择Icon命令 打开图标设置对话框 如图所示 在建模过程中 可以通过主工具箱中的Icons按钮 设置是否显示图标 图3 4图标设置对话框 设置图标尺寸 设置不同类型对象的图标 3 9 6显示视图辅助信息启动ADAMS View时 程序根据默认设置显示视图辅助信息 以帮助管理模型的视图 这些视图辅助信息包括工作栅格 对象图标 视图方向坐标和视图标题 根据需要可以关闭当前某些视图辅助信息 有两种方法 使用命令菜单 步骤 选择希望改变视图辅助信息的窗口 在View对话框 选择ViewAccessories命令 显示视图辅助信息选择对话框 在工作栅格 WorkingGrid 对象图标 ScreenIcons 视图方向坐标 ViewTriad 视图标题 ViewTitle 等复选栏 根据需要选择或清除选择 b 使用主工具箱的切换工具集 3 9 7坐标窗口操作坐标窗口显示当前光标在地面坐标系的坐标位置 在几何建模过程中 显示坐标窗口可以有助于准确地绘制模型 显示坐标窗口的两种方法 在View菜单 选择CoordinateWindow命令 或者按F4键 在主工具箱的切换工具集 选择坐标窗口图标命令 图3 5坐标视窗 3 10定义操作环境 3 10 1定义地面坐标系默认 笛卡儿坐标系作为地面坐标系 313旋转系列 设置默认坐标系的方法 在Settings菜单 选择CoordinateSystem命令 或者在主工具箱的移动对象命令集 选择坐标系工具显示设置坐标系对话框 如图3 6所示 图3 6设置坐标系对话框 在LocationCoordinates栏 选择坐标系类型 在RotationSequence栏 选择坐标的旋转系列 选择方向坐标类型 定位于空间的旋转 Space fixed 或定位于构件的旋转 Body fixed 选择OK按钮 3 10 2单位设置ADAMS View有6个基本的度量单位 长度 质量 力 时间 角度 频率 另外程序中预设了4个度量单位系统 如表3 3所示 表3 3ADAMS View预设的单位系统 开机时 程序默认的单位系统是MMKS 根据具体的模型可以修改单位系统 修改单位方法 在Settings菜单中选择Units命令 打开单位设置对话框 如图3 7所示 在单位设置对话框的下方 有4个命令按钮 根据需要选择相应的按钮 也可以直接在单位选择栏 选择使用的单位 定义自己的单位系统 图3 7单位设置对话框 3 10 3定义重力默认的重力大小为1G 方向 Y 可以关闭或打开所有重力 也可以重新设置重力加速度 设置方法 可以在Settings菜单 选择Gravity命令 或者在力工具集 选择重力的图标 在弹出的对话框中修改所需的重力大小和方向 图3 8力工具命令集 图3 9重力设置对话框 3 10 4指定保存文件位置ADAMS View将所有的文件默认保存在C盘的根目录下 可以通过File菜单下的SelectDirectory命令 选择所需的存盘目录 3 11信息管理 3 11 1信息管理ADAMS View通过以下5种方式提供操作过程种的各种报告信息 ADAMS View窗口底部的状态条 警告窗口 命令信息窗口 数据库信息窗口 ADAMS View的log文件 3 10 2信息操作窗口常用的信息窗口操作有3种 显示或关闭信息窗口 在View菜单选择MessageWindow命令 显示信息窗口 如要关闭则选择Close 设置信息窗口显示的内容 步骤 在信息窗口 如图3 10所示 选择Settings按钮 显示信息设置对话框 如图3 11所示 图3 11设置信息窗口 图3 10信息窗口 在Displaymessagesgeneretedvia单选框 选择显示信息的来源 OnlyGraphicalUserInterface GUI widgets 仅显示错误信息和平面输入命令的有关信息 TheGUI thecommandline andcommandfiles 可以显示来自任何地方的信息 Don tdisplaymessages 不显示任何信息 在Displaymessagesonlyayoraboveseveritylevel单选项 选择显示的信息内容 Information 显示在执行命令过程中发生的所有信息 Warning 显示警告信息 Error 显示出错信息 Fatal 显示程序出现致命错误的信息 清除信息窗口中的内容 选择信息窗口中的Clear按钮 3 12帮助信息 ADAMS View程序过程中获得帮助信息的方法 显示工具标签 在Help菜单中 选择TipsOn Off命令 打开或关闭显示工具标签 Help菜单中 选择OtherADAMSGuides命令 显示ADAMS的其他用户手册 随机的ADAMS用户手册 在ADAMS的安装目录的pdfdocs子目录中 包含有ADAMS所有程序模块的PDF格式用户手册 可以直接到该目录中打开显示有关用户手册 在命令窗口 选择Help按钮 获得所选命令的使用说明 第4章虚拟样机几何建模 4 1几何建模预备知识 4 1 1几何体类型ADAMS View可产生4种类型的几何体 刚性形体 柔性形体 点质量和地基形体 刚性形体 在任何时候都不发生变形 有质量和惯性矩 柔性形体 会发生变形 有质量和惯矩 点质量 体积为零 仅有质量没有惯矩 地基形体 没有质量和速度 自由度为零 始终保持静止 4 1 2几何体坐标系每一个新产生的几何体都设有一个参考坐标 构件机架坐标系 几何体参考坐标在地面坐标系中的位置和方向 确定了几何体所在的位置和方向 4 1 3几何体的命名产生几何体时 ADAMS View自动地为几何体取一个名称 取名规则 根据几何体的类型和序号 根据需要 通过弹出式菜单可以对构件和几何形体重新命名 4 1 4几何建模的准备1 显示工作栅格平面 有利于绘图 2 显示坐标窗口 了解点的坐标值 3 确认当前的单位设置是否符合要求 4 确定当前所绘几何形体的属性 新构件 向现有构件中添加的构件 还是添加到地基上的几何形体 4 1 5几何建模工具调用几何建模工具通常有两种方法 使用主工具箱上的建模工具集选择工具图标 或通过菜单选择几何建模工具命令 1 使用主工具箱建模方法 1 在主工具箱中 用鼠标右键选择上部的结合建模按钮 屏幕弹出如图4 1所示的几何建模工具集 几何建模工具 几何建模工具集 表格编辑器 浮动对话框 设置栏 几何建模工具集 基本参数设置对话框 图4 1几何建模工具集 2 用鼠标选择相应的建模工具集的图标 3 在参数设置对话框 修改参数值 4 按照屏幕下方状态栏的提示 绘制几何图形 2 使用命令菜单几何建模在Build菜单中 选择Bodies Geometry项 显示浮动建模工具对话框 从中选择绘制几何体工具 在选择输入建模参数并绘制模型 4 3绘制基本几何形状基本几何形状包括 点 直线 曲线和标记坐标等 它们没有质量 主要用于定义其他的几何形状和形体 标记坐标具有位置和方向 可用于定义力的作用位置 定义构件的几何形状和方向 形心的位置 定义构件的约束位置和方向 定义运动的方向等等 绘制基本几何形体的步骤 1 在几何建模工具集中选取有关基本结合形体工具图标 2 选择有关绘图参数 如表4 1所示 3 按照屏幕下方状态栏的提示 绘制几何图形 表4 1基本几何形体工具 4 4几何形体建模简单几何形体建模的一般步骤 1 在几何建模工具集中选取所要建的三维实体建模工具图标 2 在参数设置栏 设置所建立的几何体是新构件 NewPart 添加到现有构件 AddtoPart 还是添加到地基上 OnGround 3 在参数设置栏 选择输入有个尺寸参数 如表4 2所示的定义 4 按照屏幕下方状态栏的提示 用鼠标确定起始绘图点 5 按住鼠标左键 拖动鼠标 屏幕出现所绘图形 可以在参数设置栏设置形体的尺寸 6 释放鼠标 完成简单形体建模 绘图结束点定义了几何体的方向和部分形体 表4 2基本形体图库 4 5复杂形体建模4 5 1连接线段运用连接线段功能 把一些简单的线段连接起来 形成复杂形状的面 利用拔出和回转建模功能形成形状复杂的形体 连接线段的方法 1 根据需要绘制简单的线段 将被连接的线段两端接触 而且不是封闭图形 2 在几何建模工具集中选取连接工具图标3 用鼠标左键依次选取连接的线段 此时 被连接的线段将变亮 4 选取所有线段以后 按鼠标右键完成连接工作 4 5 2组合形体可以将若干个基本形体通过一定的方式组合 组合成形状复杂的几何形体 ADAMS View提供的几种组合功能如表4 3所示 组合形体的步骤 1 根据需要在几何建模工具集中选取有关组合形体工具的快捷图标 2 按照屏幕下方状态栏的提示 用鼠标选取实体1 3 按照屏幕下方的状态栏的提示 用鼠标选取实体2 实体1和2组合后生成的形体取实体1的名称 表4 3ADAMS View组合功能 4 5 3添加几何体细节结构常见的几何细节结构包括 边缘倒角 边缘圆角 开孔 添加凸台 挖空或在外围添加材料等 如表4 4所示 添加几何体细节结构的步骤如下 1 根据需要在几何建模工具集总选取有关细节结构处理工具的快捷图标 2 在参数设置栏 根据需要设置有关参数 3 做以下工作之一 对倒角和圆角 选择需处理的边或顶角 然后按鼠标右键 对开孔和凸圆 选择需要处理的几何体 然后选择开孔或凸圆的圆心位置 对挖空或在外围添加材料 选择需处理的几何体 然后选择开孔或产生凸圆的面 再按鼠标右键 表4 4几何细节结构处理 4 6修改几何图形修改建立好的几何形体有3种方法 拖动热点 利用对话框和编辑位置表 1 拖动热点 用鼠标拖动几何图形上的热点 亮点 修改几何体的形状 如图4 2所示 图4 2利用热点修改几何体形状 2 利用对话框 用鼠标右键激发对象的弹出式菜单 选择需修改的几何体对象 在下一层的弹出式菜单中 选择Modify命令 显示对象的修改对话框 根据修改对话框的内容和提示 修改和输入有关参数 图4 3利用对话框修改几何体形状 3 编辑位置表 通过编辑位置可以方便地修改直线 多义线 拔出形体 回转体的形状 在弹出式修改对话框中 选择More利用编辑位置表的有关工具修改关键点的坐标 图4 4利用编辑位置表修改几何体形状 4 7修改构件特性4 7 1构件特性修改对话框两种进入构件特性修改对话框的方法 1 用鼠标右键激发弹出式菜单 选择需修改的构件 再选择Modify命令 2 在Edit菜单中选择Modify命令 修改构件特性对话框见图4 4所示 注释 移动和旋转 测量 设置初始位置 设置初始速度 设置材料 设置惯性和惯性矩 图4 4构件特性修改对话框 第5章约束机构 5 1约束类型建模时 通过各种约束限制构件之间的某些运动 并以此将不同构件连接起来组成一个机械系统 ADANMS View可以处理4种类型的约束 1 运动副约束 例如 转动副 棱柱副等 2 指定约束方向 限制某个运动方向 3 接触约束 定义两构件在运动中发生接触时 是怎样相互约束的 4 约束运动 规定一个构件遵循某个时间函数按指定的轨迹规律运动 5 2约束工具启动约束工具有两种方法 1 在主工具箱中 选择连接工具集图标或运动工具集图标 如图5 1a 5 1b所示 然后选择约束工具 2 在Build菜单中选择Joints项 可显示连接对话框 如图5 2所示 主工具箱的连接和运动工具集中包含大部分常用的约束命令 而由Build菜单获得的连接对话框中包含所有约束工具命令 连接工具 运动工具 图5 1a连接工具集 图5 2b运动工具集 图5 2约束对话框 5 3常用运动副 5 3 1常用运动副ADANMS View提供了12种常用的运动副工具 作用 可以将两个构件连接起来 条件 被连接的构件可以是刚体构件 柔性构件或者是点质量 常用运动副如表5 1所示 表5 1常用的运动副 续表5 1常用的运动副 运动副施加的方法 1 在连接工具集或者在连接对话框 选择连接工具图标 2 在设置栏选择连接构件的方法 有以下3种 1个位置 1location 选择一个连接的位置 由ADANMS View确定连接的构件 2个构件1个位置 2Bodies 1Location 选择需连接的两个构件和一个连接位置 连接件固定在构件1 先选择的构件 上 构件1相对构件2而运动 2个构件2个位置 2Bodies 1Location 选择需连接的两个构件 以及这两个构件的连接点 3 选择连接方向 有两种方法 栅格方向 NormaltoGrid 当显示工作栅格时 连接方向垂直于栅格平面 否则 连接方向垂直于屏幕 选取方向 PickFeature 通过一个在栅格或屏幕平面内的方向矢量确定连接方向 4 根据屏幕底部状态栏的提示 以此选择相互连接的构件1 构件2 连接位置和方向等 5 3 2施加齿轮副齿轮副由两个齿轮 一个连接支架和两个连接组成 施加齿轮副的方法 1 设置齿轮副的两个连接 设置时 首先选择的构件为齿轮 其次为连接支架 2 在几何建模工具集 选择标记工具图标 设置速度标记 速度标记Z轴的方向 应该指向齿轮副啮合点的运动方向 3 在连接工具集选择齿轮工具图标 显示齿轮连接对话框 4 在GearName栏 输入或修改齿轮副名称 5 在AdamsId栏 输入齿轮副的整数标号 6 在Comments栏 可以输入有助于管理的任何注释内容 7 在JointName栏 输入齿轮副的两个连接的名称 8 在CommonVelocityMarker栏 输入齿轮副的速度标记名称 如果以前没有产生过齿轮副的速度标记 从鼠标右键弹出的菜单中选择Create命令创建一个新的标记坐标 9 选择OK按钮 5 3 3施加关联副使用多个关联副可以将许多运动副相互联系起来 组成一个复杂的带轮系统 如图5 4所示 图5 4带轮系统 施加关联副的方法 1 在连接工具集选择带轮工具图标 2 先选择主动运动副 然后选择从动运动副 完成第一步设置 3 启动修改关联副对话框 进一步完成有关设置 关联副修改对话框如图5 5所示 图5 5关联副修改对话框 5 3 4修改运动副修改运动副的方法 1 利用弹出式菜单 选择有关运动副 再选择Modify命令 显示修改连接对话框 2 在Edit菜单 选择Modify命令 显示数据库浏览器 然后选择有关运动副 修改连接对话框如图5 6所示 设置基本参数 定义运动 设置初始条件 图5 6修改连接对话框 可以修改和设置已建立的运动副的有关参数包括 1 运动副名称 连接的构件1和构件2 连接类型 仿真分析时是否显示连接力 2 设置初始条件 构件1的连接点相对于构件2的初始位移和初始速度 3 指定连接的运动 强行指定运动副中可以活动的轴的运动规律 4 对铰接副 棱柱副 圆柱副 万向副和球形副 可以施加动态和静态摩擦力以及预紧力 方法如下 在修改连接对话框选择摩擦力图标 显示连接摩擦力对话框 根据要求输入有关参数 5 4指定约束 ADANMS View提供了5种常用的指定约束 如表5 2所示 可以应用这些约束工具 组成不同的约束 表5 2常用的指定约束工具 指定约束的方法 1 在Build菜单中选择Joints项 显示连接对话框 在选择有关约束工具 2 设置栏选择连接构件的方法有以下3种 1个位置 1location 选择一个连接的位置 由ADANMS View确定连接的构件 2个构件1个位置 2Bodies 1Location 选择需连接的两个构件和一个连接位置 连接件固定在构件1 先选择的构件 上 构件1相对构件2而运动 2个构件2个位置 2Bodies 1Location 选择需连接的两个构件 以及这两个构件的连接点 3 选择连接方向 有两种方法 栅格方向 NormaltoGrid 当显示工作栅格时 连接方向垂直于栅格平面 否则 连接方向垂直于屏幕 选取方向 PickFeature 通过一个在栅格或屏幕平面内的方向矢量确定连接方向 4 根据屏幕底部状态栏的提示 以此选择相互连接的构件1 构件2 连接位置和方向等5 确定连接点的位置 6 如果以上选择了选取连接方向 可以用鼠标环绕对象移动 此时显示表示连接方向的箭头 在合适的位置按鼠标左键 完成指定约束设置 5 5凸轮机构ADAMS View可以处理尖底凸轮和曲底凸轮两种机构 尖底凸轮机构 如图5 7所示 移除两个DOF构成元件 两个物件 第一个物件 接触点 第二个物件 曲线一般应用于点对边缘接触或销对槽接触的凸轮设计 图5 7尖底凸轮机构 凸底凸轮机构 物体的接触碰撞固定于曲线之间 因此 碰撞点不会离开曲线 移除两个DOF构成元件 两个物件 两条曲线 一般应用于凸轮对凸轮的系统 如图5 8所示 图5 8凸底凸轮机构 5 6定义机构的运动 5 6 1运动的类型和定义值ADAMS View提供了两种类型的运动 1 连接运动 定义铰接副 棱柱副和圆柱副中的移动和转动 每一个连接运动约束一个自由度 2 点运动 定义两点之间的运动 定义时需指明运动的方向 应用于任何典型的运动副 可以构造复杂的运动 运动可以是与时间有关的位移 速度和加速度 自定义运动值的有3种方法 1 输入移动或旋转的速度值 2 使用函数表达式 3 输入自编子程序的传递函数 定义运动的注意事项 1 对于任何已经定义运动的运动副 不要设置所定义的运动方向的初始条件 2 可以定义运动值为零 此时等价于将两个构件固定起来 3 如果定义的运动导致非零的初始加速度 ADAMS Solver在动力学仿真的最初2 3步 积分分析中 可能会产生不可靠的速度和加速度 ADAMS Solver在输出时 会自动纠正这些错误 但是如果用户设置了同初始加速度有关联的加速度或力传感器 则可能会发生错误 此时应该修改初始条件 使初始加速度为零 4 如果使用速度和加速度来定义运动 则在动力学仿真分析时 不能使用AFAM法积分 5 7约束机构的注意点 有利于正确地约束机构的技巧 建模时逐步地对构件施加各种约束 经常对施加的约束进行试验 检查是否有约束错误 设置约束时正确选择对象 注意约束的方向是否正确 检查约束类型是否正确 尽量使用一个运动副来完成所需的约束 定期检查样机系统的自由度 在没有作用力的状态下 通过运行系统的运动学分析来检验样机 去除多余的约束 已经设置了运动的运动副不要设置初始条件 可以定义一个不随时间变化的零值速度 如果系统的自由度为零 而且含有用速度和加速度表达式定义的速度 则系统不能进行运动学分析只能进行动力学分析 第6章施加载荷 6 1基本概念ADAMS View定义4种类型的力 作用力柔性连接力特殊力 例如 重力等 接触力定义力时需要说明 力或力矩力作用的构件和作用点力的大小和方向 6 1 1定义力的大小和方向输入力值的3种方法 1 直接输入数值 力或力矩值刚度系数K和阻尼系数C柔性连接系数2 输入ADAMS View提供的函数 位移 速度和加速度函数 力和运动之间的函数关系力函数 正压力 摩擦力等数学运算函数样条函数3 输入子程序的传递参数允许用FORTRAN C或C 语言编写子程序 描述力和力矩定义力方向的方法 沿坐标标记的坐标轴和沿两点连线的方向定义力的方向 6 1 2调用施加力工具调用施加力的工具和命令有两种方法 1 利用主工具箱施加力工具集 如图6 1a所示 选择施加各种力的工具图标 2 在Build菜单中 选择Forces命令 显示施加力对话框 如图6 1b所示 参数设置 参数设置 a b 图6 1施加力工具 6 1 3作用力作用力的类型 单方向作用力3个方向的分量6个方向的分量定义力时 需指明是力还是力矩 力作用的构件的和作用点 力的大小和方向 定义力值的方法 1 固定的力值 在力值的输入栏输入具体的力值 输入表达式或通过表达式的计算获得固定的力值 2 定义轴套 弹簧力 ADAMS View根据输入的刚性系数和阻尼系数 通过一定的函数表达式来计算所定义的力值 3 自定义力值 通过组合各种随时间变化的参数 自定义各种函数表达式或者自定义一段函数 用以表示力值 6 2施加作用力 6 2 1施加单作用力和力矩单作用力和力矩根据参照的坐标系的不同有3种表示方式 1 参照地面坐标 Spacefixed 力的方向不随构件的运动而变化 力的反作用力作用在地面框架上 在分析时将不考虑和输出反作用力 2 参照构件参考坐标 Bodyfixed 力的方向可以随作用构件的运动而变化 但是相对于指定的构件参考坐标始终没有变化 3 参照两构件的运动 Twobodies 沿两个构件的力作用点 力分别作用两个大小相同方向相反的力 6 2 2施加组合作用力定义组合力的方法 1 1Location 选择一个力的作用点 ADAMS View自动选择作用点附近的构件作为力作用的构件 2 2Bodies 1Location方法 先后选择两个构件和一个力作用点 3 2Bodies 2Location方法 先后选择两个构件和不同的两个力作用点 建模时 首先选择的构件是力作用的构件 其次是反力作用的构件 可以对施加的力进行修改 用鼠标右键激发力修改对话框 如图 2所示 在对话框中修改需修改的相关内容 图6 2力修改对话框 其他类型的力 弹簧力轴套力力场接触力以上各类型的力的施加方法和修改方法和单作用力和力矩的方法类似 第7章ADAMS View建模的相关技术 7 1编辑样机模型 7 1 1选择对象选择新的对象有两种方法 1 使用主工具箱中的选择工具 直接在屏幕上选择对象 2 用鼠标右键的弹出式菜单 7 1 2使用表格编辑器编辑对象 在Tools菜单中 选择TableEditor命令 显示表格编辑器 如图7 1所示 操作命令 输入栏 列标题 行标题 对象类型选择 图7 1表格编辑器 7 1 3修改 复制 删除和重新命名对象两种方法 1 使用弹出式菜单 鼠标放在要编辑的对象上 按右键显示弹出式菜单 选择Modify Copy Delete Rename 2 使用数据库浏览器 方法如下 双击ADAMS View主窗口的背景 释放所有选择的对象 Edit菜单 选Modify Copy Delete Rename命令 数据库浏览器显示当前数据库的菜单 选择需要编辑的对象 7 1 4移动和旋转对象3种不同的移动对象工具 1 通过拖动近似地移动对象 2 使用位置手柄移动和旋转对象 显示位置手柄沿手柄轴拖动对象绕手柄轴旋转对象 手柄位置 手柄位置 3 采用增量法移动和转动对象 绕z轴旋转 绕x轴旋转 绕y轴旋转 绕x轴移动 绕y轴移动 设置视图方向 角度增量 设置支点 位移增量 图7 2移动工具集和对话框 7 1 5设置对象外形和颜色运用对象外形设置工具 设置对象及其名称是否可见 对象不同要素的颜色等 1 选择希望改变外形的对象 2 在Edit菜单 选择Appearance命令 显示编辑对象外形对话框 3 根据需要 修改有关设置 最后选项OK按钮 如果需要改变对象的颜色 首先选择希望改变颜色的对象 然后在主工具箱的对象颜色工具集 选择所需颜色 7 1 6亮化对象建模过程中临时亮化一些对象 以便可以看清楚模型中的有关对象及其相互关系 1 在Tool菜单 选择HighlightObject命令 显示亮化对象对话框 2 在对话框 选择或输入 对象的类型和名称 亮化的颜色 线型 亮化的时间 3 在Entity栏 选择一个亮化参数 4 选择OK按钮 7 2管理数据库 7 2 1数据库管理器为了方便查找和选择模型数据库中的各种对象 ADAMS View提供了一个数据库浏览器 帮助用户观察和选择对象 启动数据库浏览器的4种方法 1 在Tools菜单中 选择DatabaseNavigator命令 2 在不选择任何对象的情况下 执行编辑命令 3 在view菜单中选择Find命令 或者在弹出式菜单的Edit中选择Info命令 4 在对话框中输入对象名称时 使用弹出式菜单中的Browse命令 启动数据库浏览器后将显示一个对象列表供选择 如图7 3所示 图7 3数据库浏览器 数据库浏览器的一些操作方法 1 选择对象1 用鼠标直接选择单个对象 然后选择OK按钮 或者用鼠标双击对象 打开该对象的修改对话框 2 按住Ctrl键 可以选择多个对象 3 按住Shift键 用鼠标上下选择两个对象 可以同时选择这两个对象之间的所有对象 或者在数据库浏览器的显示框中 拖动鼠标产生矩形数据库 可以选择矩形框中的对象 4 按住Ctrl键 然后用鼠标选择已经选择的对象 可以放弃对对象的选择 2 显示隐藏的对象 在对象表中 用鼠标双击名称前面的 号 显示 隐藏该对象的子对象 3 过滤对象 选择Filter项 然后在Filter右边的输入栏 输入希望显