2章+4节+ADAMS约束力运动.ppt

1、ADAMS约束、力、运动,第二章 第4节,2020年8月13日星期四,第二章 第4节 ADAMS后处理应用,本节将引导您按照上节学习的基本设计步骤，使用ADAMS/View来加载约束、力、力矩和运动： 1、在创建的机械模型中加载各种不同的约束、力、力矩和运动，从而细化和深化模型； 2、通过模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型； 3、通过将模拟仿真结果与物理样机理论数据对照比较来验证所设计的方案；,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,1 打开约束工具包 右键单击运动副工具包 左键单击右下角的按钮 会弹出约束工具包 主要包括：Jo

2、ints铰链（运动副）、Joint Primitive原始运动副（基本）、运动生成器、高副约束、一般约束等,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,具体说明如下 基本约束： 点重合约束（ATPOINT） 共线约束（INLINE） 共面约束（INPLANE） 方向定位约束（ORIENTATION） 轴平行约束（PARALLEL_AXES） 轴垂直约束（PERPENDICULAR）,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,常用铰约束： 球铰（SPHERICAL） 虎克铰（HOOKE） 广义铰（U

3、NIVERSIAL）常速度铰（CONVEL） 固定铰（FIXED）、平移副（TRANSLATIONAL） 圆柱副（CYLINDER）、旋转副（REVOLUTE） 螺旋副（SCREW）、齿轮副等,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,高副约束 曲线曲线约束（CVCV） 点曲线约束（PTCV）,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,2 加载各种运动副 现在已经可以熟练加铰链副，现在加载其它运动副。 圆柱副：顾名思义，只能加载到圆柱体和圆孔之间的配合 首先建立一个带孔的构件 再建立一个圆柱，圆

4、柱半径与孔半径相当 两个构件间、加载圆柱副,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,3 构件打孔的方法 建立需要打孔的构件 右键单击主工具箱Link 左键单击Add a hole工具，给出几何尺寸数据 在构件上选择合适位置和方向 思考题：如果打方孔，怎么办？,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,建立圆柱体的方法 选择建立圆柱体按钮 给出长度 给出半径 在工作空间建立圆柱体,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载圆柱副 左键单击圆柱

5、副按钮 有三种加载方法：1loc、2bod-1loc、2bod-2loc 根据加载方法依次选择带孔构件、圆柱和加载的位置 给出矢量方向，即旋转轴线,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载固定副 用于将构件安装在其它构件或者地面上 选择固定副按钮 有三种加载方法：1loc、2bod-1loc、2bod-2loc 选择要固定的构件组合,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,7 仿真圆柱副的转动运动 首先加载转动运动，选择加载转动按钮 给定转速 选择圆柱副 进行仿真,2020年8月13日星

6、期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,查看仿真结果，演示某个Marker的Measure,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,8 加载平移副，可以产生直线运动 首先建立任意构件 左键单击平移副按钮 有三种加载方法：1loc、2bod-1loc、2bod-2loc 选择组成平移副的构件，给出平移副位置 给出运动方向,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,9 加载直线运动的方法 右键单击加载运动按钮 左键单击Translationa1 Joint Motio

7、n 给定平移速度和方向 选择加载的平移副,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,10 平移运动仿真 进行运动仿真 可以看出是匀速直线运动 练习：加速运动的方法 思考：运动方向是怎样确定的？,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,11 平移副建模仿真练习 平移副仿真练习一：曲柄滑块机构 平移副仿真练习二：P39（自己练习） 在书上的例子中，增加一个曲柄和与其垂直的连杆之间的固定副，为什么？,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,曲柄滑块

8、机构模型 建立曲柄 建立连杆 建立滑块 曲柄连杆之间、连杆滑块之间加载铰链副 滑块和地面之间加载平移副,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,注意构件几何数据的修改 更改转动惯量 更改宽度和厚度 更改质量,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,曲柄长度为20cm 连杆长度为学号后三位 滑块的尺寸为202020cm 进行滑块各个参数的仿真,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载齿轮副，自己练习P51 齿轮副由两个齿轮、一个支架、和两

9、个连接组成。在两个齿轮的接触点设置一个坐标系标记称为速度标记，两个连接件都以速度标记坐标系为自己的定位坐标系。速度标记到两个连接点的距离决定了传动比。速度标记的Z轴定义了齿轮啮合点的速度和啮合力的方向。齿轮副中的链接可以是铰链、平移和圆柱副，可以选择不同类型的连接，模拟不同的齿轮链接形式：圆柱直齿轮、斜齿轮、行星齿轮、锥齿轮和齿条齿轮。,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载螺旋副 螺旋副是圆柱副和构件之间通过螺旋产生相对运动的连接约束，将旋转运动转化为直线运动。 首先在两个构件之间施加圆柱副，然后再施加螺旋副 有三种加载方法：1loc

10、、2bod-1loc、2bod-2loc 需要设定两个构件同轴旋转,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,默认的螺距Pitch为1 可以打开螺旋副修改对话框进行修改 也可以通过修改转速改变直线运动速度,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,更改Pitch可以改变直线运动速度 在圆柱副加载旋转运动 改变直线运动方向。,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,17 加载凸轮副 加载凸轮副是将旋转运动转换为直线运动的方法 需要配合加载旋转副和

11、平移副，即凸轮旋转和顶杆平移 定义一个接触点和一条曲线 设置凸轮转动,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载凸轮副注意的问题 使用足够多的点定义曲线，尽可能使用封闭曲线 曲线包括凸轮运动的全部范围 避免将初始接触点定义在曲线的节点附近 应该避免曲底凸轮机构产生一个以上的接触点 一条曲线可以定义多个接触约束,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,建立凸轮模型,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,右键单击凸轮 左键单击修改 弹出对话

12、框 可以修改点线接触名等项目,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,加载碰撞 实质是加载力和力矩，按钮在加载作用力工具包 左键单击弹出加载碰撞对话框,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-1 ADAMS加载约束,I Solid、J Solid分别为参与碰撞的两个要素 Contact Type：选择碰撞要素,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-2 ADAMS加载运动,加载旋转运动 只能加载到圆柱副和旋转副 设定旋转速度和方向 可以更改转动方程 加载匀速（非匀速）圆周运动的不同（演示

13、）,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-2 ADAMS加载运动,加载直线运动 加载到平移副等产生直线运动 匀速直线运动和加速运动的不同 演示,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-2 ADAMS加载运动,加载轴线运动 可以是平移，也可以是旋转 有三种加载方法：1loc、2bod-1loc、2bod-2loc 设置运动速度 演示,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载力 Run-time Directions：动态方向 Space Fixed指空间固结，动态方向不变 Rea

14、ct on Ground指反作用力在地面上 Body Moving指随构件运动变化 可以设定力的大小，变化规律,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载力的方法 选择加载力的构件 选择加载点 给出力的方向,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载力修改 右键单击力图标，左键单击修改项 弹出对话框 可以进行相关内容修改,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载力矩 类似于加载力 选择构件，给出加载点 力矩方向随正负号变

15、化,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,力矩修改 右键单击力矩项 左键单击修改项 弹出修改对话框,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载（弹簧）阻尼力 可以设定弹性系数K和阻尼系数C 分别给出固定弹簧阻尼的两个定点,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,修改弹簧阻尼 修改系数 修改作用形式 修改名称,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,加载阻尼力矩 设定弹性

16、系数KT和阻尼系数CT KT、CT与转角大小相关 有三种加载方法：1loc、2bod-1loc、2bod-2loc,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-3 ADAMS加载力（矩）,修改阻尼力矩 修改名称 修改系数 修改作用形式,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,ADAMS完整模型 一般包括构件、约束、驱动、阻尼、运动等，其中，摩擦力（矩）的确定是十分重要的，约束摩擦能够加在： 移动副(Translational Joint) 回转副(Revolute joints) 圆柱副(Cylindrical j

17、oints) 球铰(Spherical joints) 虎克铰/万向节(Hooke/Universal joints),2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,摩擦力 与两个部件之间的接触面积无关。 方向与两个部件之间相对运动速度方向相反。 与正压力(N) 成正比，比例系数为摩擦系数常数()。 Ff = N,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,摩擦力定义的三个阶段 粘着摩擦(Stiction) 过渡摩擦(Transition) 动摩擦(Dynamic),2020年8月13日星期四

18、,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,理想情况 粘着摩擦(Stiction)：|Vrel| = 0 0 s 过渡摩擦(Transition)：0 |Vrel| = V1 d s 动摩擦(Dynamic)：V1 |Vrel| = d,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,ADAMS/Solver 处理方式 粘着摩擦(Stiction)：|Vrel| Vs 0 s 过渡摩擦(Transition)：Vs |Vrel| 1.5Vs d s 动摩擦(Dynamic)：1.5Vs |Vrel| = d,2020年8

19、月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,最大位移对摩擦的影响,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,ADAMS/View 中提供两种类型的驱动 约束驱动(Joint motion) 点驱动(Point motion) 其中，约束驱动有两种类型: 移动方式：适用于移动副(translational) 或圆柱副(cylindrical) ，移去一个移动的自由度。 转动方式：适用于回转副(revolute) 或圆柱副(cylindrical) ，移去一个转动的自由度。,2020年8月13日星期四,2

20、.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,你需要定义一个要添加驱动的约束 MSC.ADAMS 自动的使用该约束的I 和J 标记点及其所属的部件和一个自由度来定义驱动。 使用函数来定义驱动的量值。 问题: 驱动移去自由度么？这是否意味着驱动是按照约束来考虑的?,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,约束驱动中标记点的运用 约束中的I 和J 标记点(以及这两个标记点所属的部件) 彼此按照下面的方式相对运动:,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,约束的I 和J

21、 标记点在初始时刻t = 0，即重合。 在仿真过程中两个标记点的z 轴始终重合。 你可以定义驱动的量值为： 位移的时间函数 速度的时间函数 加速度的时间函数,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,在MSC.ADAMS 中定义函数 你可以使用函数定义一个输入矢量的量值，可以用于： 驱动的定义 外加的载荷 摩擦力（矩）,2020年8月13日星期四,2.4 ADAMS加载约束、力矩、运动-4 建立ADAMS完整模型,函数简介 可以是时间的函数，也可以是系统状态变量的函数，比如：位移、速度或反作用力。 函数在每个时间点上计算一个值。 驱动的函数只能是时间的函数: M = f(ti