ADAMS实例——曲柄压力机运动分析

1、ADAMS实例曲柄压力机运动分析其实这个曲柄压力机挺简单的。就四个构件。一个机座，是固定在地上的。 一个动力源，一个传递构件和一个冲头。 如下图所示： 动力源上带动一个曲柄，转动通过传力构件带动冲头上下平动。以下是曲柄压力机运动示意图。看起来冲头的行程挺小的，这个正常的。 一般的压力机都是这样的，因为要求力大，所以设备庞大，但实际行程小。 这种压力机一般用于冲压生产。 -1. 打开Adams/View，建立一个新模型，取个名字。比如我的模型名称为PressMachine 今天这个仿真，我们使用在别的cad软件中的造型，因此需要导入模型。 从file菜单中选择Import.,显示导入对话框。 首

2、先从File Type（文件类型）下来列表中选择Parasolid(*.xmt_txt,*.xmt_bin) 然后在file to read 的编辑框中填入导入文件的绝对路径，比如h:workadamsworkpm_model.xmt_txt 不过，真的这样，那多麻烦啊，Adams怎么不提高一个Browse.按钮啊！ 其实不是的，在Adams中，有编辑框的地方，只要是设计到引用的地方，可以两种方法，简单的是双击编辑框，其次是在编辑框内右键单击，对了，看见Browse了吗？呵呵，不会有抱怨了吧。 如此方法，指引到导入的parasolid文件。 至于file type，就看你的文件格式了。如果pa

3、rasolid文件是xmt_txt，那就选择ascii，意思是文本格式。如果是xmt_bin，就选择binary，意思是二进制文件。 至于下面关于model name和part name，就是模型名和零件名。 一个Adams数据文件可以包含多个模型，也就是model。每个model是一个仿真模型。 至于导入零件中，就是把导入的零件加到某个零件上。 此处我们选择model name。然后双击，从模型表中选择您的模型名。 一切搞定后，选择OK，或者Allpy就导入零件了。 我的计算机上最后的导入如图所示。-2. 模型导入成功后，你可以看看这个模型的样子。 记住用在基础教程中的方法（忘记了，快复习复

4、习，都熟悉起来。），比如按下r键，然后，用鼠标左键旋转观察模型。 按下f键，显示全部的模型。 点击主工具箱的render按钮，可以切换线框和着色显示。 对应上面的示意图，熟悉一下这个模型图吧！ -模型导入以后，我们有必要给各个零件取名。 好记的名字容易识别，特别是机构比较复杂的时候。 改模型名称的方法是，从模型上右键单击，从右键菜单中选择Part *，再在其子菜单中选择rename，就可以改名字了。 好吧，如此办法，给各个模型改名字吧。 你还可以改改模型的颜色。方法有很多种，比如，在需要改颜色的模型上右键单击，从右键菜单中选择Solid *，然后选择其子菜单下的Appearance，从弹出的对

5、话框中可以更改很多的东西。比如solid的名称、颜色等等。 -创建固定运动副(Fixed Joint) 接下来，我们可以搭建机构图了。 首先，我们要把基架固定到地上(ground)。 从主工具箱中，右键单击运动副库的图标，从弹出的运动副表中，选择右下角这个图标。则运动副工具箱出现在窗口的右边。 从Joints的列表中，选择最后一个运动副：Fixed（固定）。Fixed命令用于将两个构件固定连接在一起。我们的目的是要将基架固定到地上。 因此，从运动副工具箱下面的提示中选择，1 location-bodies impl.。 就是说直接选择固定点，默认另一个构件是地了。 其中Normal to Gr

6、id的意思是选择的时候，捕捉方向于栅格相关。 Pick Gemetry Feature的意思是从零件上选择特征（面，线，点）来确定某些方向。 比如指定旋转副的中心方向的时候。 如此设置，随意选择机座上一个点即可，比如选择下面的某个位置。如果固定成功，将在固定点显示固定运动副的图标。 想测量一下是否固定住了基架，是吗，容易。 从主工具箱中选择仿真按钮（第二排，右边这个），然后选择启动仿真。 看到效果了吗，别的运动副都会因为重力作用掉下去了，固定住的基架则不会动。-创建动力凸轮与机座之间的转动副(Revolute Joint): 现在我们来创建凸轮与机座之间的转动副。 其实相当于凸轮与地之间的转动

7、副。一个转动副一般由两个构件组成。如果其中一个构件是地（ground），则相当于固定在地上的转动副，就象一般机构图中常见的铰链一样。 本例子中，基架是固定在地上的，创建凸轮与基架之间的转动副相当于创建凸轮与地的转动副。所以说本质上这个转动副可以通过凸轮与地来创建的。 说清楚了，我们来创建这个转动副。 从运动副工具箱中选择转动副，下面的具体信息中，选择2 Bodies- 1 Location，另外，选择Pick Gemetry Feature ，按照提示（执行命令，要多看提示，尤其是刚开始，对各个命令还不是很熟悉的时候，看提示就相当于学习命令的使用。），Select the first body

8、，首先选择凸轮，任意在凸轮上点一下即可。其次选择基架。前面说了，选择地也行，效果一样的。（怎么选择地？很简单，在没有零件的地方随意点一下，大地随处可见。） 接下来是确定位置（提示是select the location）。其实，转动副重要的是轴的位置，因此，选择在轴心上即可。稍微把使用窗口放大凸轮附近区域，便于选择。选择凸轮的 一端，把鼠标放到端头的边缘上，Adams会自动捕捉特征点，此处是圆心了。确定鼠标放到端头的边缘上，圆心处有白色的小圆圈出现，点一下，则位置确定了。 接下来，会让用户指定旋转中心轴的方向。从刚才选择的位置出伸出一个白色的箭头。 一般情况下，我们可以使用很多方法确定方向，比

9、如选择一个与我们要指定的旋转轴方向平行的边缘线即可。此处，我们把鼠标移到另外一头，同样选择圆盘的圆心，则出现白色的方向线，对了，中心轴即确定，旋转副的创建也就完成了。 运动副也最好命名，易于管理。 ok，还行吗？不难吧。 创建的旋转副的图例如下： -创建凸轮与传动件之间的旋转副。 方法与上面的相同，至于旋转轴方向的确定也可以类似，不多讲了吧，要不我就快变成唐僧了。 细心的朋友可能会发现我这个旋转副的图标显示比较大。 这个图标的显示可以有两种方法更改。一是在Settings的Icons中设定图标的大小（或相对于默认大小的比例），这样要新创建的才能有效。已经创建好的则不会变。其次是通过修改图标的A

10、ppearance，修改图标的size或者scale。 -创建传动件与冲头之间的球副（Spherical Joint） 本质上讲，这里传动件与冲头之间的运动副仅仅是个旋转副就够了，不过实际设备可能会选择球副，这是为了防止侧向的挤压。 选择创建球副命令，选择2 Bodies- 1 Location，选择Pick Gemetry Feature两个选项。按提示依次选择传动件和冲头。最后确定球副中心的时候，放大显示连接部分，并切换到线框显示，选择传动件上球的球心，提示选择球球副方向矢量的时候，任意选择横向或者纵向都行。ok，球副创建完毕。 -创建冲头与机座之间的滑动副（Translational J

11、oint，也称为移动副） 最后一个运动副，是个滑动副。滑动副只有一个自由度，即两个件可沿滑动轴方向移动。 点击按钮选择创建滑动副按钮，选择2 Bodies- 1 Location，选择Pick Gemetry Feature两个选项。 按提示依次选择冲头和机座。 指定位置时，在机座或冲头的可能接触的位置选择一点。然后按箭头的方向选择滑动方向。 到此，本例中所有的运动副均已经创建完毕。可以回头检查一下是否正确，尤其是运动副的方向是否正确。 -进行仿真（Simulation） 如果您的运动副创建没有问题，那么现在就可以进行仿真了。 不过我还是要提醒你检查一下系统的自由度。 一个仿真系统的自由度如果

12、为0,说明是个运动学问题。如果大于零，则存在动力学问题，如果小于零，则系统过约束，无法运动。 Adams中检查系统信息，可右键点击状态提示栏右下角的i图标，从弹出的菜单中选择一个“勾”符号。将弹出信息框，显示您的系统的统计信息，比如多少个构件，各种运动副的统计，以及整体自由度。 点击主工具箱上的Interactive Simulation Controls，主工具箱的下面将显示运动仿真的详细设置。 首先，要解释一下这些参数的意思。 首先是求解器。三个控制按钮下的下来列表即可选择solver。基础教程中说过了，Adams/View中集成了求解器，这里可设置求解器。点开下拉列表。可以看到四个选项：

13、Default，Dynamic，Kinematic和Static default系统根据你的系统整体情况调用dynamic或者Kinematic求解器 dynamic动力学问题求解器 kinematic运动学问题求解器 static静态求解器 一般我们可选择default，让Adams自动为我们选择求解器。 然后是时间，即以时间为轴，看系统的运行。 然后是steps或step size 系统根据给定的时间，设定完成给定时间内的运动的步数，即插值细分运动时间。step size当然就是每一个step的size，用step sizetime/steps 此处我们接受默认的5.0为End time

14、不过设置steps为1000，数目大一些，为看得更清楚。 好了，现在点击右三角形，go！ 看看，机构运动起来了吧！如果你的不能运行，请退回去看看问题在哪里！ btw:也许你会觉得奇怪，我给驱动了吗？它怎么会运动起来呢？ 是的，我们还没有给驱动，不过，别忘记了系统有重力作用的，这个凸轮的装配位置是不稳定状态，所以会有重力力矩下的运动。我们没有定义摩擦，这还是个永动机模型哦！-测量（Measure） 现在我们来说测量的问题。能看到机构的动画不是我们机构运动分析的目的，毕竟我们不是做动画的。 我们的机构是实实在在的根据机构关系在运动，而且我们还需要更详细的分析数据。这就需要测量。 这个例子中，我们需

15、要观察和测量曲柄压力机冲头的行程。 Adams的测量需要使用marker进行标记，这就是marker的意思，就是标记一些特征点。在Adams里面建模型时，系统会缺省的加上一些关键点的marker。比如一个连杆（Link），两个端头各一个marker。两个marker之间的长度即是连杆的长度，这两个marker就是我们在建连杆时给定的两个位置。 好，现在我们要测量冲头离机座工作平台的距离。我们首先在这两个平面上建立marker。 从实体造型工具箱中选择marker命令（就是有三个坐标轴的图标），详细信息显示中设置为Add to Part，意思是加入到某个零件上，那么这个marker就附着在零件上

16、了，会跟着零件运动。（Add to Ground的意思就是固定到地上），按照提示（最后提醒一次，多看命令提示），选择冲头。 然后，对着冲头的下端面，捕捉冲头下端面的圆孔中心。好，第一个marker建立起来了。别忘记了加名字，否则难以指挥它了。 同样的做法，在机座的工作台平面上建立一个marker，位于圆孔的中心。 marker建好了，我们就可以测量它们之间的距离了。 从build菜单下，选择measure，point to point，选择new命令。将弹出一个对话框，这是一个测量对话框。按照对话框的提示，设定to point 和from point，characteristic选择trans

17、lational displacement，意思是移动距离。 component选择y，表示测量在y方向上的平移。当然了，取个名字是最好的（这也是最后一次提醒了）。对话框中其他的参数意思建议你查adams/view的帮助，很详细的。缺省情况下，新建的measure会显示在窗口中。不过暂时没有图形。 按照上次运动的设置，运行一下simultion，你就可以在一般看设备运动的同时，一边看到测量数据的动态变化，以曲线图的形式。 如下图所示： -后置处理（Adams/Postprocessor） 关于曲线图的导出，请看看以下帖子，同时注意如何进入Adams/Postprocessor以及如何把图形导入

18、到Adams/Postprocessor中。 /viewthread.ph . %3D1&page=#pid= 一下为该帖子内容：这个，首先你要有测量的项目。 比如某个messure的数据图，首先要传入Adams/Postprocessor中。 方法有几种。 简单的方法，在Adams/View中，对测量的数据图上右键单击，选择plot:scht*，选择transfer to full plot 然后将切换进入Adams/Postprocessor中。记住你要输出图的page数，其实就是在Adams/Postprocessor中的名字。看看左边的page树就知道

19、了。 然后从file菜单中选择print，在print对话框中，print to file 就可以文件格式中选择要打印的格式，比如bmp，jpg等等。 ok了？ 还有我常用的一种方法,就是直接把仿真结果的数据,以文本文件的方式传出来,这样便于自己按要求编写报告! 我现在用的是10.1,好像V12可以直接存成excel的表格型式,等会儿我看看! 具体操作是进入adama/postprocessor:菜单File>Export>Numaric Data. 试试看! 假设你已经把某个测量数据加入到Adams/Postprocessor中了。 除了导出图形以外，大家肯定想把具体的数值导出到

20、，其实也很简单。 从Adams/Postprocessor的file菜单中，选择Export，然后选择spreadsheet（windows环境下一般是m$ excel） 在弹出的export对话框中选择，spread sheet，设定file name和result set name，就是你要导出的测量值啊！ Adams/Postprocessor会根据steps导出数据到excel表格中。 如果你需要导出特定时间点的数据，简单的方法就是设定steps的数目。 -设置摩擦（Friction） 在本例中，冲头和机座之间是存在摩擦的。 选择冲头和机座之间的移动副是存在摩擦的，因此选择该运动副，右

21、键单击，选择modify，从弹出的修改对话框中点击Joint Friction（下面最右边这个，鼠标放到上面会显示提示），然后就可以设置各个摩擦系数了。 这里做个试验，如果使用缺省的0.3作为Mu Danamic，则完成摩擦设置后，进行simulation，你会发现冲头没有动起来，那是因为摩擦系数太大了。 然后把mu danamic系数设置为0.02，再simulation一次，可以得到以下的测量数据。 simulation的最后出了点错误提示，别管它，那是算法的问题。当然你要是设置steps为400，就不会得到错误提示。 -传感器（Sensor）在adams里面一般作为控制器件。 我们在这个

22、示例中假设要求冲头离工作平台的距离不能小于180。 从simulation菜单中选择sensor，选择new，新建一个sensor。 expression就是我们的目标判断表达式。双击该编辑框，弹出funciton builder。 在Getting object data下拉列表中选择measures，同样双击编辑框，从模型浏览器中选择前面建立的测量。 然后一定要点击Insert Object Name，使得测量名出现在上面的文本编辑框中。选择ok，返回sensor创建对话框。 这时我们看到expression中有了表达式。对于我们的测量数据，表示式为.(模型名).(测量名)，对自己的模型比

23、较熟悉的，可以直接写这个表达式而不必使用function builder了 我们可以选择当测量值大于180作为评价标准。（在我的练习中，我测量的是从下到上的数据，因此距离是负值，你的是多少，要看measure的设定。） 还可以选择当出现这个界限值时，终止simulation。 这个选项在Terminate current simultion step and . 中。 最后的情况如下图： ok，结束创建sensor 然后再simulation一下，当测量的距离小于180时，simulation会停止，并给出停止理由在消息框中。-设置驱动 为了使后面的工作继续进行，建议取消sensor中关于终止

24、的设置。 我们的设备在工作，是基于重力作用，因此这似乎是一个动力学问题。现在我们给曲柄压力机设置驱动。 第一次设驱动，我们直接加到驱动件与机座之间的转动副上。 在图形窗口中，选择该运动副，右键单击，选择modify，然后在modify对话框中选择impose motion（s） 在施加运动对话框中，选择rot z，从下拉列表中选择disp（time），设定其值为1*time，表示这是一个时间的函数，其位移（即转动）等于1*time。 一路确定。再simulation，就可以看到设备在指定的速度下运转。 你也可以自定义速度。 -使用电机控制 上一回说直接指定运动副的motion，接下来我们将使用

25、电机来控制，不过和直接指定motion匀速运动的效果是一样的。准确的说，使用电机就只能使用匀速，而指定运动副的motion则更灵活些。这个我们以后再讲。 首先我们要删除上一步的motion。 在驱动件与机座之间的转动副上右键单击，从右键菜单中，选择General motion .，然后选择删除。 在主工具箱第三排中间的图标上右键单击，选择一个类似电动机的图标，即rotational joint motion，根据提示选择驱动件与机座之间的转动副，然后要求设置速度。在主工具箱的下面位置speed编辑框中输入2，作为电机匀速转动速度。 再simulation，观察曲柄压力机的运动。 -使用样条控制

26、 也许你会有疑问了，以上的驱动都是匀速的，要是变速的怎么办？ 没关系，adams中允许使用样条控制，其实就是表格的数据控制。 关于建立样条，可以几种方法。 一是直接在adams中利用其样条创建对话框建立样条。 从build菜单中选择data elment>spline->new 将弹出一个创建样条对话框. 缺省已经有五组数了. 可以使用右边的Append row to X and Y data等按钮增加或删除一行. 我们保留数据表中的X值，在Y中依次填入0，1，2，4，1 并增加一行，填入数据为0 我们的目的是要求设置转动副在不同的时刻速度不一样。 如刚才的设置，我们希望其速度在0

27、5time的速度依次为0，1，2，4，1，0 当然了，怎么实现还要看后面的设定。 另外一种创建数据样条的方法是使用adams的导入功能。 首先我们编辑好一系列的数据，比如： 0 1 2 4 1 0 放入某个文本文件中，（关于使用excel表，相对要麻烦）。 然后从file菜单中选择import，数据类型选择test data（*.*） 选择create spline选项，填入其他值，如读入的数据文件绝对路径。 ok，即可创建新的样条。 另外，可以在一个文本文件中加入多列数据，导入时Adams会根据列数创建多个样条。 样条是创建好了，怎么用呢？ 可是使用Adams中的AKISPL(time,0,(spline name), 0) 这个函数用于从样条取数据 其中第一个参数是time，第三个参数是样条名。 接下来，首先删除你的模型的电机驱动。 删除和修改等编辑操作除了通过右键菜单实现外，最基本的是利用edit下的命令实现。 确定当前没有选择任何对象（简单方法在没有任何对象的图形空间中任意点一下鼠标），运行edit下的某个命令后，会弹出数据库浏览对话框，然后根据对象名进行操作（知道给对象起名的好处了吧？） 然后，在驱动件与机座之间的转动副上右键单击，选择modify，选择impose motion(s) 选择Rot z