教学材料《CAD概述》-Adams实例操作

夹紧机构的建模、分析及优化设计并优化一个夹紧机构，要求：1.能产生至少800N的夹紧力。2.手动夹紧，用力不大于80N。1创建模型1.1新建模型启动ADAMS/View，在欢迎对话框中选择NewModel新建模型，在模型名称输入框中输入latch，将单位设置成MMKS，如图1-1所示。图1-11.2设置工作环境单击菜单【Setting】【Units】，将长度单位设置为厘米Centimeter。在【Setting】菜单中选择【WorkingGrid】，在工作栅格设置对话框中，将工作栅格的X和Y尺寸（Size）设置为25，间距（Spacing）设置为1。单击菜单【Setting】【Icons】，弹出Icons设置对话框，将ModelIcons的所有缺省尺寸改为2。1.3建立参考点在【Bodies】【Construction】中选择Point按钮，按照表1-1所列数据放置设计参考点。点的设置选择AddtoGround和Don’tAttach。Pointtablecreateapply，如图1-2所示。表1-1图1-21.4创建摇臂在【Bodies】【Solids】中选择Plate按钮，将厚度与半径均设置成1cm，用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3，点击右键使曲柄闭合，如图1-2所示。右键点击Part，选择Rename对模型进行重命名，命名为Pivot。图1-21.5创建手柄在【Bodies】【Solids】中选择Link按钮，用鼠标左键点选Point_3、Point_4，创建连杆，如图1-3所示，并改名为Handle。图1-31.6创建锁钩在【Bodies】【Solids】中选择Extrusion按钮，选择“NewPart”和“Closed”，设置“Length”为1cm，单击键盘上的F4，打开坐标窗口。鼠标左键选择表1-2中11个位置，右键完成创建，如图1-4所示。将模型重命名为Hook。表1-2图1-41.7创建手柄在【Bodies】【Solids】中选择Link按钮，用鼠标左键点选Point_5、Point_6，创建连杆，如图1-5所示。将模型重命名为Slider。图1-51.8创建铰接约束副在【Connectors】【Joints】中选择RevoluteJoint按钮，选择2Bod-1Loc，NormalToGrid。

点击ground，Pivot和Point_1在Point_1处创建大地与曲柄间的铰接。按照上述操作依次设置以下铰接：手柄与曲柄之间的Point_3，手柄与连杆之间的Point_5，连杆与锁钩之间的Point_6，锁钩与曲柄之间的Point_2，如图1-6所示。图1-6最终得到的模型如图1-7所示。图1-71.9创建地块在【Bodies】【Solids】中选择Box按钮，选择“OnGround”，使其与大地固结在一起。从（-2，1，0）单击鼠标，拖到（-18，-1，0），如图1-8所示。将模型进行重命名为Ground_block。图1-81.10创建InPlane约束在【Connectors】【Primitives】中选择Inplane按钮，选择2Bod-1Loc，PickGeometryFeature。

选择地块和锁钩，在（-12，1，0）点击左键。沿着锁钩的内侧面将光标上移直到出现向上的箭头，再点击鼠标左键，如图1-9所示。图1-91.11创建拉压弹簧在【Forces】【FlexibleConnections】中选择SpringDamper按钮，在大地与锁钩之间建立弹簧。

设置K=800，C=0.5。点取以下位置放置弹簧：（-14，1，0）（注意要取锁钩上的点）和（-23，1，0），如图1-10所示。图1-101.12创建手柄力在【Forces】【AppliedForces】中选择AppliedForce按钮，依次选取手柄，手柄末端的标志点，位置（-18，14，0），如图1-11所示。图1-112测试模型2.1测试弹簧力把光标放在弹簧上单击右键，在弹出的菜单中选择Measure，在特性（Characteristic）栏中选择force，点击OK。弹簧测量图表出现。单击【Simulation】【Simulate】，进行一次0.2秒、50步的仿真。夹紧力测量曲线如下图2-1所示。图2-12.2角度测量单击【DesignExploration】【Measures】，选择Adcanced，在角度测量对话框中键入测量的名字overcenter，在FirstMarker输入栏中点击右键，选择Marker，再选Pick，选择Point_5上任一Maker点。同样方法将MiddleMarker、LastMarker分别选择为Point_3和Point_6上的Maker点，如图2-2所示。图2-22.3建立传感器传感器用来检测overcenter角的值，从而确定挂锁是否锁止。选择【DesignExploration】【Instrumentation】传感器sensor。依照下图2-3完成对话框，选择OK。图2-32.3模型仿真选择Simulation工具，进行一次0.2秒100步的模拟，得到提示由于传感器的作用MSC.ADAMS/View停止仿真模拟，仿真结果为图2-4所示。图2-43验证测试结果3.1输入试验数据单击菜单【File】【FileImport】，选择数据类型为TestData(*.*)，数据路径如下图3-1所示，然后OK。图3-13.2建立试验数据曲线单击菜单【Result】【Postprocessor】进入到后处理过程，在Simulation栏中选择test_dat，Source选择为Measures。在IndependentAxis选择Data，一个叫做IndependentAxisBrowser的浏览器出现，从中你可以选择水平轴要选用的数据——此处选择test_dat和MEA_1。选择纵坐标数据为test_dat中的MEA_1，最后点击AddCurves，得到的曲线如图3-2所示。图3-23.3编辑曲线

对curve_1进行曲线编辑，分别修改横坐标（haxis）为Degree，纵坐标（vaxis）为Newton，曲线名称改为PhysicalTestData，标题改为LatchForceVSHandleAngle，如图3-3所示，编辑好的曲线如图3-4所示。图3-3图3-43.4建立仿真数据曲线并与试验数据对比用仿真数据建立曲线图：在图表生成器中选Data，IndependentAxisBrowser浏览器出现，选择Last_Run(…)和overcenter作为水平轴数据。选择SPRING_1_MEA_1作为纵轴数据，再选AddCurves，得到的曲线如图3-5所示。将该曲线的legend改为VirtualTestData。图3-54参数分析4.1建立设计变量在PointTable中对每个点的坐标所示进行参数化设置：把光标放在设计点POINT_1(0,0,0)上，点击鼠标右键，选择点POINT_1，再选择Modify，表编辑器（TableEditor）出现，选择POINT_1的Loc_x单元。在TableEditor顶部的输入栏中，点击鼠标右键，依次选择Parameterize→CreateDesignVariable→Real，这样建立起一个名为.latch.DV_1的设计变量，点击Apply。重复以上步骤，除POINT_4之外对其它几个点的坐标进行参数化，结果如图4-1所示。图4-1查看设计变量的值：点击TableEditor下方的Variables，选择Filters，出现TableEditorFilters对话框如图4-2，选择DeltaType，点击OK，这时TableEditor如图4-3所示。图4-2图4-34.2做一次手动方案研究对变量DV_1值进行手动修改，比较弹簧力结果：在【DesignExploration】中依次选择【Measure】→Display。出现DatabaseNavigator如图4-4所示，选择SPRING_1_MEA_1，选择OK。进行一次0.2秒100步的仿真，然后回到模型的初始状态，ADAMS/View更新的弹簧测量图如图4-5所示。在弹簧力曲线上敲击鼠标右键，选择Curve:Current→SaveCurve。图4-4图4-5在左侧模型树中找到DesignVariable→DV_1→Modify，出现ModifyDesignVariable对话框，把DV_1的标准值改为1.0；选择OK。进行一次0.2秒100步的仿真，从弹簧力图显示出两种情况下弹簧力的比较结果（图4-6）来看，新的方案使弹簧力的值更大。把DV_1改回0.0。图4-64.3运行DesignStudy

针对变量DV_1运行DesignStudy，查看弹簧力及角度变化曲线。在【DesignExploration】下选择【DesignEvaluation】→，DesignEvaluationTool对话框出现，其中测量（Measure）选择SPRING_1_MEA_1和overcenter，设计变量（DesignVariable）选择DV_1，点击Start。出现SPTING_1MEA_1和overcenter的图如图4-7、4-8所示，五条曲线对应五种不同的方案。图4-7图4-84.4检查方案结果针对DV_1到DV_10每个变量进行分析，得到表4-1的结果，发现DV_4，DV_6，DV_8灵敏度最大，也就是对弹簧力影响最大。表4-15最优化设计5.1设置设计变量由上一节研究结果DV_4，DV_6，DV_8对夹紧力影响最大，本节将用这些参数进行最优化设计使弹簧力达到最大值，分别对三个变量按下表5-1进行设置：

在目录树下找到designvariable选择【modify】，出现ModifyDesignVariable对话框，双击DV_4出现以下对话框进行设置，如图5-1所示。表5-1图5-1然后按照图5-2分别对DV_6和DV_8进行设置。图5-25.2运行最优化设计程序针对三个变量运行最优化设计程序，查看弹簧力及角度变化曲线。在【DesignExploration】中依次选择【Measure】→Display。出现DatabaseNavigator，选择SPRING_1_MEA_1，选择OK，就会出现图5-3所示的曲线。图5-3选择【DesignExploration】→【D