機(jī)械系統(tǒng)建模與仿真hao

機(jī)械系統(tǒng)建模與仿真

主講何亞銀2013.11.26課程目的機(jī)械系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)知識(shí)ADAMS軟件操作初步虛擬樣機(jī)幾何建模約束機(jī)構(gòu)施加載荷ADAMS/View建模的相關(guān)技術(shù)樣機(jī)仿真分析及調(diào)試仿真結(jié)果后處理參數(shù)化建模與設(shè)計(jì)樣機(jī)的參數(shù)化分析數(shù)學(xué)模型的定義數(shù)學(xué)模型是關(guān)于部分現(xiàn)實(shí)世界和為一種特殊目的而作的一個(gè)抽象的、簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)。具體來說，數(shù)學(xué)模型就是為了某種目的，用字母、數(shù)學(xué)及其它數(shù)學(xué)符號(hào)建立起來的等式或不等式以及圖表、圖象、框圖等描述客觀事物的特征及其內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式。數(shù)學(xué)模型的分類按照數(shù)學(xué)模型研究變量的特性可以分為連續(xù)模型和離散模型。線性模型和非線性模型。單變量模型和多變量模型。靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。系統(tǒng)、模型與仿真模型：相似模型（縮比或者簡(jiǎn)化）；數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)建模：理論建模法（機(jī)理分析法）；實(shí)驗(yàn)建模法理論建模是指對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一特定對(duì)象,分析其內(nèi)部機(jī)理，依據(jù)力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)和化學(xué)等基本理論弄清其因果關(guān)系,做出一些重要的簡(jiǎn)化和假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具得到描述事物特征的數(shù)學(xué)模型。特點(diǎn)：推導(dǎo)過程清晰，關(guān)系式得到了輸入、輸出和參數(shù)之間的關(guān)系；適應(yīng)于結(jié)構(gòu)和原理較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)或者子系統(tǒng)；對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于做了較大簡(jiǎn)化，則結(jié)果往往與實(shí)測(cè)結(jié)果差異較大。一般來說系統(tǒng)理論建模過程可用如下圖所示實(shí)際問題模型建立模型假設(shè)模型應(yīng)用模型求解模型分析模型評(píng)價(jià)系統(tǒng)建模機(jī)械平移系統(tǒng)mmfi(t)KCxo(t)fi(t)xo(t)00fm(t)fK(t)機(jī)械平移系統(tǒng)及其力學(xué)模型fC(t)靜止（平衡）工作點(diǎn)作為零點(diǎn)，以消除重力的影響式中，m、C、K通常均為常數(shù)，故機(jī)械平移系統(tǒng)可以由二階常系數(shù)微分方程描述。通常，微分方程的系數(shù)取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，而階次等于系統(tǒng)中獨(dú)立儲(chǔ)能元件（慣性質(zhì)量、彈簧）的數(shù)量。

機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)Ki(t)o(t)00TK(t)TC(t)C粘性液體齒輪JJ—旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；K—扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)；C—粘性阻尼系數(shù)柔性軸

R-L-C無源電路網(wǎng)絡(luò)LRCui(t)uo(t)i(t)R-L-C無源電路網(wǎng)絡(luò)一般R、L、C均為常數(shù)，上式為二階常系數(shù)微分方程。

若L=0，則系統(tǒng)簡(jiǎn)化為：系統(tǒng)理論建模的方法和步驟1、模型準(zhǔn)備首先要了解問題的實(shí)際背景，明確建模目的，搜集必需的信息，盡量弄清對(duì)象的特征。2、模型假設(shè)根據(jù)對(duì)象的特征和建模目的，對(duì)問題進(jìn)行必要的、合理的簡(jiǎn)化，用精確的語言作出假設(shè)，是建模至關(guān)重要的一步。如果對(duì)問題的所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使問題線性化、均勻化。1、模型準(zhǔn)備首先要了解問題的實(shí)際背景，明確建模目的，搜集必需的信息，盡量弄清對(duì)象的特征。2、模型假設(shè)根據(jù)對(duì)象的特征和建模目的，對(duì)問題進(jìn)行必要的、合理的簡(jiǎn)化，用精確的語言作出假設(shè)，是建模至關(guān)重要的一步。如果對(duì)問題的所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使問題線性化、均勻化。3、模型構(gòu)成根據(jù)所作的假設(shè)分析對(duì)象的因果關(guān)系，利用對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律和適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，構(gòu)造各個(gè)量間的等式關(guān)系或其它數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。(可以利用各種數(shù)學(xué)工具，如：圖論、排隊(duì)論、線性規(guī)劃、對(duì)策論等。)值得注意的是，建立數(shù)學(xué)模型是為了讓更多的人明了并能加以應(yīng)用，因此工具愈簡(jiǎn)單愈有價(jià)值。4、模型求解可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值運(yùn)算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學(xué)方法，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)。一道實(shí)際問題的解決往往需要紛繁的計(jì)算，許多時(shí)候還得將系統(tǒng)運(yùn)行情況用計(jì)算機(jī)模擬出來，因此編程和熟悉數(shù)學(xué)軟件包能力便舉足輕重。

5、模型檢驗(yàn)與修正建立數(shù)學(xué)模型的目的是解決實(shí)際問題，因此必須把模型所得到的結(jié)果返回到實(shí)際問題，如果符合，說明模型是可用的。如果不符合，要重新檢查建模的過程和基本假設(shè)是否合理。6、模型分析對(duì)模型解答進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析。"橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同，能否對(duì)模型結(jié)果作出細(xì)致精當(dāng)?shù)姆治觯瑳Q定了你的模型能否達(dá)到更高的檔次。還要記住，不論那種情況都需進(jìn)行誤差分析，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析。實(shí)驗(yàn)建模法

定義：當(dāng)一時(shí)得不到事物準(zhǔn)確的內(nèi)在機(jī)理和特征時(shí)，可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)，再利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等理論和方法對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學(xué)模型。特點(diǎn)：需要數(shù)據(jù)采集，記錄設(shè)備；需要合適的激勵(lì)信號(hào)；所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要求簡(jiǎn)單、易行；得到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵艹浞址从潮粶y(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。通常，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅旧聿⒉恢苯臃从潮粶y(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，然而卻便于與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照，相對(duì)于理論建模法而言更加準(zhǔn)確、可靠。實(shí)驗(yàn)建模何以在時(shí)域、頻域和時(shí)頻聯(lián)合域中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)建模過程：觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)、模型適用性檢驗(yàn)等。當(dāng)一時(shí)得不到事物準(zhǔn)確的內(nèi)在機(jī)理和特征時(shí)，可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)，再利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等理論和方法對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學(xué)模型。特點(diǎn)：需要數(shù)據(jù)采集，記錄設(shè)備；需要合適的激勵(lì)信號(hào)；所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要求簡(jiǎn)單、易行；得到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵艹浞址从潮粶y(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。通常，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅旧聿⒉恢苯臃从潮粶y(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，然而卻便于與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照，相對(duì)于理論建模法而言更加準(zhǔn)確、可靠。實(shí)驗(yàn)建模何以在時(shí)域、頻域和時(shí)頻聯(lián)合域中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)建模過程：觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)、模型適用性檢驗(yàn)等。當(dāng)一時(shí)得不到事物準(zhǔn)確的內(nèi)在機(jī)理和特征時(shí)，可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)，再利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等理論和方法對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學(xué)模型。特點(diǎn)：需要數(shù)據(jù)采集，記錄設(shè)備；需要合適的激勵(lì)信號(hào)；所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要求簡(jiǎn)單、易行；得到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵艹浞址从潮粶y(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。通常，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅旧聿⒉恢苯臃从潮粶y(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，然而卻便于與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照，相對(duì)于理論建模法而言更加準(zhǔn)確、可靠。實(shí)驗(yàn)建模何以在時(shí)域、頻域和時(shí)頻聯(lián)合域中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)建模過程：觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)、模型適用性檢驗(yàn)等。仿真的定義1961年，G.W.Morgenthater，首次技術(shù)性定義

“仿真指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下對(duì)于系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)”。1978年，K?rn，“連續(xù)系統(tǒng)仿真”

“用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)”。1982年，Spriet―進(jìn)一步將仿真的內(nèi)涵加以擴(kuò)充

“所有支持模型建立與模型分析的活動(dòng)即為仿真活動(dòng)”。1984年，Oren―給出了仿真的基本概念框架

“建模－實(shí)驗(yàn)－分析”,“仿真是一種基于模型的活動(dòng)”。

1989年文傳源又在“系統(tǒng)仿真在中國(guó)的發(fā)展”一文中對(duì)系統(tǒng)仿真的學(xué)科定義作了如下重要修訂：“系統(tǒng)仿真是建立在相似理論，控制理論、系統(tǒng)科學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的一門綜合性和試驗(yàn)性學(xué)科”。系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)是研究的對(duì)象模型是系統(tǒng)的抽象仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真建模

計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)傳統(tǒng)上系統(tǒng)建模屬于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇，仿真技術(shù)則側(cè)重于仿真建模，即針對(duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法，使其在計(jì)算機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)。至于仿真實(shí)驗(yàn)這一活動(dòng)也往往只注重仿真程序的檢驗(yàn)（Verification）。至于如何將仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較這一根本問題（Validation）缺乏從方法學(xué)的高度進(jìn)行研究?，F(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展是將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。在系統(tǒng)建模方面，除了傳統(tǒng)的基于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)等的基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)的方法外，現(xiàn)代仿真技術(shù)提出了用仿真的方法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。例如，根據(jù)某系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中得到的輸入輸出數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，確定模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)?；谀Ｐ蛶斓慕Y(jié)構(gòu)化建模，采用面向?qū)ο蟮慕７椒ǎ陬悗斓幕A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型的拼合和重用。在仿真建模方面，現(xiàn)代仿真技術(shù)采用模型與數(shù)據(jù)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。任何一個(gè)仿真問題可以分為兩個(gè)方面，模型與實(shí)驗(yàn)，這一點(diǎn)，現(xiàn)代仿真技術(shù)與傳統(tǒng)的仿真定義是一致的。區(qū)別在于現(xiàn)代仿真技術(shù)又將模型分為參數(shù)模型和參數(shù)值兩部分。參數(shù)值屬于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一。這樣，模型參數(shù)與與其對(duì)應(yīng)的參數(shù)模型分離開來。仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需對(duì)參數(shù)模型賦予具體的參數(shù)值，就得到了特定的模型，從而大大提高了仿真的效率和靈活性。在仿真實(shí)驗(yàn)方面，現(xiàn)代仿真技術(shù)將仿真框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)分開來，一個(gè)實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件，包括：模型參數(shù)、輸入變量、觀測(cè)變量、初始條件，終止條件、輸出說明。前面已經(jīng)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了說明，除此之外，將輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開來。這樣，當(dāng)需要不同形式的輸出時(shí)，不必重新修改仿真模型。系統(tǒng)仿真的目的及其在系統(tǒng)研究中的重要性在于優(yōu)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代大型系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性，要求在建立系統(tǒng)之前能夠預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能和參數(shù)，以便使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于一個(gè)大型的系統(tǒng)，直接實(shí)驗(yàn)成本十分昂貴。采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法僅需成本的1/5--1/10，而且設(shè)備可以重復(fù)使用。安全性。對(duì)于某些系統(tǒng)，直接實(shí)驗(yàn)往往是危險(xiǎn)的和不允許的。預(yù)測(cè)。對(duì)于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生物等非工程系統(tǒng)，直接實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，仿真則可以用于預(yù)測(cè)系統(tǒng)的特性和外部作用的影響，從而研究控制的策略。仿真的分類1、根據(jù)模型的物理屬性分類（三類）物理仿真按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為物理仿真。優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱為“模擬”。缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。數(shù)學(xué)仿真對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得系的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為數(shù)學(xué)仿真。亦稱為計(jì)算機(jī)仿真。優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易建立。半實(shí)物仿真即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)，對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或?qū)嵨?。仿真時(shí)將兩者連接起來完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。2、

根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類（三類）模擬計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種通用的電氣裝置，這是50－60年代普遍采用仿真設(shè)備。將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型在模擬機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)稱為模擬機(jī)仿真。模擬機(jī)仿真是一種并行仿真，仿真時(shí)，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)程序加以實(shí)現(xiàn)，通過運(yùn)行程序來得到數(shù)學(xué)模型的解，從而達(dá)到系統(tǒng)仿真的目的。早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真則是一種串行仿真，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只有一個(gè)中央處理器（CPU），計(jì)算機(jī)指令只能逐條執(zhí)行。數(shù)字模擬混合仿真為了發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)并行計(jì)算和數(shù)字計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存貯記憶及控制功能，以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，另一部分放在數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置交換信息。3、根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類

實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱為實(shí)際時(shí)鐘，系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱為仿真時(shí)鐘。根據(jù)實(shí)際時(shí)鐘和仿真時(shí)鐘之間的比例關(guān)系，可以分為實(shí)時(shí)仿真即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致，模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同，當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。亞實(shí)時(shí)仿真即仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘，模型仿真的速度慢于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度，也稱為離線仿真。超實(shí)時(shí)仿真即仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘，模型仿真的速度快于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度。4、根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類

連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)，進(jìn)一步可以分為集中參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用常微分方程（組）描述分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述離散時(shí)間變化模型中的差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇。離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)是指在某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化的系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)仿真的主要區(qū)別在于狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上這種引起狀態(tài)變化的行為稱為“事件”，因而這類系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的。1、

仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

新系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)改造涉及新的設(shè)備、部件或控制裝置利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)原系統(tǒng)的破壞或影響，大大縮短開工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率。仿真技術(shù)的應(yīng)用在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)往往存在以下問題在真實(shí)系統(tǒng)上試驗(yàn)會(huì)破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行；難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗(yàn)條件；很難保證每次的操作條件相同，難對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出正確的判斷；無法復(fù)原；試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等而利用系統(tǒng)模型作仿真實(shí)驗(yàn)則可以避免這些問題的出現(xiàn)。2、仿真在教育與訓(xùn)練中的應(yīng)用

利用計(jì)算機(jī)并通過運(yùn)動(dòng)設(shè)備、操縱設(shè)備、顯示設(shè)備、儀器儀表等復(fù)現(xiàn)所模擬的對(duì)象行為，并產(chǎn)生與之適應(yīng)的環(huán)境，從而成為訓(xùn)練操縱、控制或管理這類對(duì)象的人員的系統(tǒng)。三大類載體操縱型

這是與運(yùn)載工具有關(guān)的仿真系統(tǒng)，航空、航天、航海、地面運(yùn)載工具，以訓(xùn)練駕駛員的操縱技術(shù)為主要目的。過程控制型

用于訓(xùn)練各種工廠的運(yùn)行操作人員，如電廠、化工廠、核電站、電力網(wǎng)等搏奕決策型企業(yè)管理人員（廠長(zhǎng)、經(jīng)理），交通管制人員（火車調(diào)度、航空管制、港口管制、城市交通指揮等），軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等）。3、仿真在產(chǎn)品開發(fā)及制造過程中的應(yīng)用

虛擬制造（VirtualManufacturing）是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是仿真技術(shù)以制造過程為對(duì)象的全方位的應(yīng)用。典型例子―波音777其整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計(jì)算機(jī)上完成的，使其開發(fā)周期從過去8年時(shí)間縮短到5年。

參考教材：

溫熙森.機(jī)械系統(tǒng)建模與動(dòng)態(tài)分析.北京：科學(xué)出版社，2004，8齊歡,王小平.系統(tǒng)建模與仿真.北京：清華大學(xué)出版社，2004，7第1章軟件介紹

1.1、ADAMS介紹

ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的縮寫，是由美國(guó)MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件。

在當(dāng)今動(dòng)力學(xué)分析軟件市場(chǎng)上ADAMS獨(dú)占鰲頭，擁有70%的市場(chǎng)份額，ADAMS擁有windows版和unix兩個(gè)版本。

目前最高版本為ADAMS2012。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(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)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(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。

另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。

ADAMS軟件由基本模塊、擴(kuò)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。用戶不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。1.2虛擬樣機(jī)技術(shù)的起源及發(fā)展

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)新生的工程技術(shù)。借助于這項(xiàng)技術(shù)，工程師們可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真結(jié)果精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與過程。1.3、虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域里：

1、汽車制造業(yè)

2、工程機(jī)械

3、航天航空業(yè)

4、國(guó)防工業(yè)

5、通用機(jī)械制造業(yè)汽車鐵路車輛飛機(jī)飛行器機(jī)器人工程機(jī)械（重載）多體動(dòng)力學(xué)仿真的典型應(yīng)用：汽車可操作性和乘坐舒適性仿真（1）汽車可操作性（handling)仿真是指利用整車動(dòng)力學(xué)模型，當(dāng)操作人員在采用各種不同駕駛方法的情況下，對(duì)車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性進(jìn)行仿真研究。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)制定了大量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以用于汽車的可操作性測(cè)試，主要有：（1）用于緊急換道駕駛測(cè)試的ISOTR3888標(biāo)準(zhǔn)；（2）用于直線剎車測(cè)試的ISO6957標(biāo)準(zhǔn)；以正弦曲線作為輸入，對(duì)汽車瞬態(tài)開環(huán)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試的ISOTR8725

標(biāo)準(zhǔn)；（3）（4）ISO4138標(biāo)準(zhǔn)、ISO7401標(biāo)準(zhǔn)、ISOTC108/253

以汽車前、后懸架及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為主的多體動(dòng)力學(xué)模型多體動(dòng)力學(xué)仿真的典型應(yīng)用：汽車可操作性和乘坐舒適性（2）增加發(fā)動(dòng)機(jī)、車身后的整車多體動(dòng)力學(xué)模型多體動(dòng)力學(xué)仿真的典型應(yīng)用：汽車可操作性和乘坐舒適性（3）第2章基本知識(shí)1、自由度機(jī)械系統(tǒng)的自由度是指機(jī)械系統(tǒng)中各零件相對(duì)于地面所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)量。欲使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，則其原動(dòng)件的數(shù)目必須等于該機(jī)構(gòu)的自由度。

ADAMS中自由度（DOF）計(jì)算公式為

DOF=

其中n－系統(tǒng)的部件數(shù)目（包括地面）；

－系統(tǒng)內(nèi)各約束所限制的自由度數(shù)目。2、坐標(biāo)系

ADAMS/View允許Cartesian（直角）、Cylindrical（圓柱）、Spherical（球）三種坐標(biāo)系，默認(rèn)情況下為直角坐標(biāo)系。Cartesian（直角）Cylindrical（圓柱）Spherical（球）ADAMS的坐標(biāo)系：ADAMS在坐標(biāo)系的運(yùn)用上總共有三種形式:a．全局坐標(biāo)系也就是絕對(duì)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(zhǔn)坐標(biāo)系。b．零件的局部坐標(biāo)系也稱零件坐標(biāo)系。在建立零件的同時(shí)產(chǎn)生，隨零件一起運(yùn)動(dòng)，它在全局坐標(biāo)系中的位置和方向決定了零件在全局坐標(biāo)系中的位置和方向。c．標(biāo)記

可以把標(biāo)記分為固定標(biāo)記和浮動(dòng)標(biāo)記兩類。固定標(biāo)記相對(duì)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(dòng)標(biāo)記相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)，某些情況下要借助浮動(dòng)坐標(biāo)系來定義作用與約束。第3章ADAMS基本操作3.1ADAMS軟件包ADAMS/View（基本環(huán)境）ADAMS/Solver（求解器）ADAMS/Postprocessor（后處理器）ADAMS/Car（轎車模塊）、ADAMS/Rail（機(jī)車模塊）、ADAMS/Driver（駕駛員模塊）、ADAMS/Tire（輪胎模塊）、ADAMS/Linear（線性模塊）、ADAMS/Flex（柔性模塊）、ADAMS/Controls（控制模塊）、ADAMS/FEA（有限元模塊）、

ADAMS/Hydraulics（液壓模塊）、ADAMS/Exchange（接口模塊）、Mechanism/Pro（與Pro/Engineer的接口模塊）、ADAMS/Animation（高速動(dòng)畫模塊）

ADAMS主模塊：ADAMS/View：可以像建立物理樣機(jī)一樣建立任何機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。首先建立運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)將他們驅(qū)動(dòng)。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(shí)驗(yàn)研究。用戶在仿真過程進(jìn)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(yùn)動(dòng)。這些就像做實(shí)際的物理試驗(yàn)一樣。ADAMS/Solver:一個(gè)自動(dòng)建立并解算用于機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真方程的，快速、穩(wěn)定的數(shù)值分析工具。提供一種用于解算復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的數(shù)值方法?？梢詫?duì)以機(jī)械部件、控制系統(tǒng)和柔性部件組成的多域問題進(jìn)行分析。支持多種分析類型，其中包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、準(zhǔn)靜力學(xué)、線性或非線性動(dòng)力學(xué)分析。使用穩(wěn)定的建模方法可以對(duì)巨大的模型進(jìn)行分析。

ADAMS/PostProcessor:顯示ADAMS仿真結(jié)果的可視化圖形界面。提供了一個(gè)統(tǒng)一化的界面，以不同的方式回放仿真的結(jié)果。為了能夠反復(fù)使用，頁面設(shè)置以及數(shù)據(jù)曲線格式都能保存起來，這樣既有利于節(jié)省時(shí)間也有利于整理標(biāo)準(zhǔn)化的報(bào)告格式?？梢苑奖愕赝瑫r(shí)顯示多次仿真的結(jié)果以便比較。ok

3.2

ADAMS/View建模仿真步驟:復(fù)雜機(jī)器仿真時(shí)要循序漸進(jìn)完成幾個(gè)零件的約束添加后就進(jìn)行一次仿真

分析技巧：采取漸進(jìn)的，簡(jiǎn)單逐步發(fā)展到復(fù)雜的分析策略不必過分追求構(gòu)件幾何形體的細(xì)節(jié)部分

先從分析線性（阻尼）開始

→非線性（阻尼）整個(gè)系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，先對(duì)子系統(tǒng)仿真分析和試驗(yàn)應(yīng)該盡量減小系統(tǒng)的規(guī)模，僅考慮影響樣機(jī)性能的構(gòu)件

3.3啟動(dòng)ADAMS/View程序產(chǎn)生新的樣機(jī)模型數(shù)據(jù)庫

---Createanewmodel

重力的設(shè)置，單位系統(tǒng)

打開已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)庫

----Openanexistingdatabase

輸入ADAMS文件

-----Importafile

退出ADAMS/View程序

----Exit啟動(dòng)時(shí)的ADAMS/View主窗口：視圖方向主工具箱窗口名稱欄菜單欄歡迎窗口工作屏幕區(qū)狀態(tài)欄快捷工具欄3.4ADAMS/View程序屏幕ADAMS/View主窗口部分功能如下：主工具箱—展示各種常用命令的快捷鍵；命令菜單欄—包括了ADAMS/View程序的全部命令；快捷工具欄—設(shè)置了一些最基本的文件和編輯命令的快捷按鈕；工作屏幕區(qū)—顯示樣機(jī)模型的區(qū)域；工作柵格—在工作區(qū)顯示柵格的目的是利于建模；狀態(tài)欄—顯示操作過程中的各種信息和提示；坐標(biāo)窗口—顯示當(dāng)前光標(biāo)在三維坐標(biāo)中的位置，按F4鍵可以顯示坐標(biāo)窗口；視圖方向—顯示表示當(dāng)前系統(tǒng)的地面坐標(biāo)系方向的三維坐標(biāo)。在View菜單中選擇ToolboxandToolbas項(xiàng)，顯示Toolsettings對(duì)話框，可以設(shè)置打開或關(guān)閉主工具箱、快捷工具欄和狀態(tài)欄。3.5ADAMS/View命令的基本操作選擇和輸入ADAMS/View命令有五種常用的方法1、主工具箱命令集有多個(gè)層次2、菜單欄3、彈出式菜單屏幕上的各種對(duì)象，例如：構(gòu)件、標(biāo)記、約束、運(yùn)動(dòng)、力等輸入對(duì)話框中的文本輸入欄后處理圖標(biāo)中的各種對(duì)象，例如：曲線、標(biāo)題、坐標(biāo)、符號(hào)標(biāo)記等4、快捷工具欄5、命令窗口3.5.1主工具箱

主工具箱上部有12個(gè)圖標(biāo)是建模和仿真工具，下面的其他圖標(biāo)是視圖工具。主工具箱中的命令集有多個(gè)層次，在主工具箱中所見的圖標(biāo)，是下一層次命令集合的默認(rèn)命令，直接單擊主工具箱中的圖標(biāo)，可以選擇該默認(rèn)命令。單擊工具箱的現(xiàn)實(shí)浮動(dòng)命令板工具圖標(biāo)可產(chǎn)生該命令集的浮動(dòng)命令板。ADAMS/View工具列瀏覽：1234567891011121314151612345678910111213141516幾何建模測(cè)量恢復(fù)/重做運(yùn)動(dòng)連接色盤移動(dòng)動(dòng)態(tài)瀏覽建構(gòu)力元素前后視圖動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)上下視圖左右視圖背景顏色視窗布置其他3.5.2命令菜單方式

對(duì)于主工具箱中不包含的命令，可以在命令菜單欄中選擇輸入，有以下幾種輸入菜單命令的方法：用鼠標(biāo)選擇菜單中的有關(guān)命令；在按下Alt的同時(shí)，鍵入菜單標(biāo)題中下劃線的字母，選擇有關(guān)菜單，再用同樣的方法選擇命令；按F10鍵激活File菜單，然后用箭頭鍵來移動(dòng)選擇有關(guān)菜單和命令；使用命令快捷鍵。重要表單：File|OpenDatabase:開啟格式為*.binFile|Import：導(dǎo)入*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,*.gra/req/res,數(shù)據(jù)檔等。File|Export：導(dǎo)出*.cmd,*.adm,*.IGS等CADmodel,FEAloads。File|Print：列印功能，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：可建構(gòu)另一個(gè)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提供各式斷面特性之桿件。Build|Materials：新增材質(zhì)。Build|DesignVariable：建立設(shè)計(jì)變量，供DOE,DS,OPT使用。Build|Measure：建立各種測(cè)量關(guān)系。Build|Function：建構(gòu)各種函數(shù)關(guān)系式。Build|Dataelements：有Spline,matrix,curve,array。Build|Systemelements：有StateVariable,Differential/Transfer/LinearState/GeneralStateEquation。Review|CreateanAVImoviefile。Review|CreateTraceSpline：針對(duì)某一點(diǎn)(marker)繪制出模擬過程間的軌跡線。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(xì)部設(shè)定，如：求解器的種類、公差、精度、除錯(cuò)、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。表3-1ADAMS/View使用的命令快捷鍵：快捷鍵功能說明快捷鍵功能說明F1顯示幫助窗口

Ctrl+e修改對(duì)象F3顯示命令窗口

Ctrl+z放棄最后一步操作F4顯示坐標(biāo)窗口

Ctrl+q退出F5顯示菜單g切換顯示工作柵格F8顯示繪圖窗口r繞XY方向旋轉(zhuǎn)視圖

Ctrl+n產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫t移動(dòng)視圖

Ctrl+o打開一個(gè)已存盤的數(shù)據(jù)庫w定義視圖區(qū)域

Ctrl+s保存當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫c設(shè)置視圖中心

Ctrl+c復(fù)制對(duì)象f顯示整個(gè)樣機(jī)的視圖

Ctrl+v粘貼對(duì)象Del刪除對(duì)象

Ctrl+x剪切對(duì)象Esc放棄操作3.5.3彈出式菜單方式彈出式菜單選擇和輸入命令，是另外一種非常方便的輸入和編輯方式，其中包括：建模過程中屏幕上的各種對(duì)象，例如：構(gòu)件、標(biāo)記、約束等，其中包括編輯、修改、命名、刪除等各種相關(guān)命令；輸入對(duì)話框中的文本輸入框，對(duì)對(duì)象和文件名進(jìn)行選擇、瀏覽復(fù)制等操作；后處理圖標(biāo)中的各種關(guān)系，例如：曲線、標(biāo)題、坐標(biāo)、符號(hào)標(biāo)記等。3.5.4快捷工具欄該欄設(shè)置了一些最基本的文件和編輯命令的快捷按鈕，按住右鍵，可以彈出這個(gè)圖標(biāo)所包括的所有命令的命令集。

選擇將程序設(shè)置為i可以重新選擇對(duì)象的狀態(tài)重設(shè)讀入新的數(shù)據(jù)庫，重新設(shè)置樣機(jī)保存將當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫存盤復(fù)制復(fù)制所選的對(duì)象打印打印屏幕后退放棄最后一次的操作再后退再做一個(gè)后退操作顏色設(shè)置顏色命令集視圖方向視圖方向設(shè)置命令集圖標(biāo)命令說明表3-2快捷工具欄表3.5.5對(duì)話框通過命令菜單欄、彈出式菜單和快捷按鈕等方式均可以進(jìn)入數(shù)據(jù)對(duì)話框，對(duì)話框中可以包含文本框、選擇框、滾動(dòng)條、單選按鈕、復(fù)選按鈕和命令按鈕等數(shù)據(jù)輸入和選擇方式。3.5.6鼠標(biāo)的應(yīng)用鼠標(biāo)左鍵和鼠標(biāo)右鍵左鍵:

選擇樣機(jī)模型中的各種對(duì)象、選擇菜單欄中的命令、快捷工具圖標(biāo)命令和對(duì)話框中的有關(guān)命令。右鍵:

主要應(yīng)用于激發(fā)各種彈出式菜單和工具集顯示各種對(duì)象的彈出式菜單構(gòu)件、標(biāo)記、約束、運(yùn)動(dòng)、力等；輸入對(duì)話框中的參數(shù)文本輸入欄，顯示輸入?yún)?shù)的彈出式菜單；后處理過程中，顯示曲線圖中各種對(duì)象的彈出式菜單，例如：曲線、標(biāo)題、坐標(biāo)、符號(hào)標(biāo)記等等；在主工具箱、快捷工具欄等工具圖標(biāo)集，顯示所選擇的工具圖標(biāo)集所有圖標(biāo)命令；打開彈出式菜單或工具集以后，按住右鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)拖至有關(guān)命令項(xiàng)，可以打開下一層彈出式菜單或選擇命令。3.5.7命令瀏覽器窗口在Tools工具欄，選擇CommandNavigator命令，可以顯示命令瀏覽器窗口，如圖3-1所示。其功能為：顯示所有的ADAMS/View命令，如果需要輸入某個(gè)命令的參數(shù)值，可以用鼠標(biāo)雙擊命令名稱，程序?qū)@示該命令的輸入對(duì)話框，在命令輸入對(duì)話框中輸入有關(guān)參數(shù)后，選擇OK按鈕，即可輸入該命令。

圖3-1命令窗口瀏覽器3.6數(shù)據(jù)庫首次啟動(dòng)ADAMS/View時(shí)，程序會(huì)根據(jù)歡迎對(duì)話框中的選項(xiàng)，自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫或者打開一個(gè)保存的數(shù)據(jù)庫。一個(gè)數(shù)據(jù)庫中可以儲(chǔ)存多個(gè)樣機(jī)模型的所有信息，包括：幾何模型、約束、仿真結(jié)果、分析圖、自定義菜單和對(duì)話框等。保存當(dāng)前數(shù)據(jù)庫：使用保存命令，將數(shù)據(jù)庫保存到一個(gè)二進(jìn)制文件。默認(rèn)條件下，所有文件均存放在C盤的根目錄下

后退一步操作放棄已經(jīng)執(zhí)行的命令操作，向后退一步的功能，放棄最后一次操作，可以在Edit菜單中，選擇Undo命令，或者在快捷工具欄中選擇命令圖標(biāo)，如果要再次放棄操作，可以在Edit菜單中，選擇Redo命令，或者在快捷工具欄中選擇命令圖標(biāo)。取消操作

可以取消在ADAMS/View中進(jìn)行的任何操作，方法有兩種：

a:在對(duì)話框中選擇Cancle按鈕

b:按Esc鍵，或者選擇ADAMS/View窗口狀態(tài)欄中的停止工具。3.7ADAMS/View命名層次和規(guī)則

命名由兩部分組成：對(duì)象的性質(zhì)和序號(hào)，中間用“_”連接對(duì)象的全名以根符號(hào)“/”或“.”開頭，

數(shù)據(jù)庫（/或．）視圖機(jī)構(gòu)圖標(biāo)XY圖用戶界面運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件運(yùn)動(dòng)力分析曲線菜單對(duì)話框標(biāo)記幾何形狀結(jié)果數(shù)據(jù)

結(jié)果數(shù)據(jù)分量

例如：Model_1構(gòu)件JOINT_1運(yùn)動(dòng)副.MODEL.PART_1.PT1\MODEL\PART_1\PT1

ADAMS/View的命名層次3.8視圖窗口設(shè)置3.8.1選擇視圖窗口

----12種不同的視圖窗口布置方式，最多可以同時(shí)顯示6個(gè)視窗。在開機(jī)默認(rèn)的是樣機(jī)的主（前）視圖?？梢酝ㄟ^工具箱中的WindowLayout工具命令集選擇所需的視圖窗口布置方式，如圖所示。在多窗口布置方式下，僅有一個(gè)窗口是活動(dòng)的。可以用鼠標(biāo)左鍵單擊某一窗口內(nèi)的任何地方將其激活，然后編輯和修改視圖。圖3-2WindowsLayout

3.8.2改變窗口中的視圖方向

----7種預(yù)先設(shè)置好的視圖方向，即：前、后、左、右、頂、仰和正投影，如表所示。改變某個(gè)窗口中的視圖方向的方法：

a:首先將該窗口激活，然后利用主工具箱中的視圖方向工具集

b:在View菜單中,選擇Pre-set項(xiàng),再選擇不同的視圖方向。前視圖后視圖左視圖右視圖頂視圖仰視圖正側(cè)視圖圖標(biāo)視圖方向3.8.3正側(cè)投影圖和透視圖設(shè)置透視圖有兩種方法：

a:在主工具箱底部，選擇Depth按鈕；

b:在View菜單下，選擇Projection項(xiàng)，然后選擇Perspective命令。在透視方式下，按以下步驟改變透視程度：在主工具箱的Translate工具集中，選擇TranslateZ工具；將鼠標(biāo)放在視圖窗口內(nèi)，按住鼠標(biāo)左鍵不放；在窗口內(nèi)上下拖動(dòng)鼠標(biāo)，即可增大或減小透視度；當(dāng)透視度調(diào)整到適當(dāng)?shù)某潭群螅砷_鼠標(biāo)左鍵即可。3.8.4移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)視圖

移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)視圖的方法：

a:利用主工具箱的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)命令

b:從View菜單中的Position/Orientation項(xiàng)，獲得移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)命令。移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)命令移動(dòng)命令旋轉(zhuǎn)命令3.8.5設(shè)置視圖中心

設(shè)置視圖中心的作用是將模型中的一個(gè)特殊點(diǎn)移到窗口中心，以便進(jìn)行以后的操作，設(shè)置視圖中心的步驟為：在主工具箱中，選擇Center工具；用鼠標(biāo)左鍵單擊希望成為窗口中心的點(diǎn)，程序自動(dòng)將改點(diǎn)設(shè)置為窗口中心。3.8.6縮放視圖有三種常用的縮放視圖方法：動(dòng)態(tài)改變活動(dòng)窗口。主工具箱中的ZoomIn/Out工具可以實(shí)現(xiàn)無定量放大縮小視圖；如果結(jié)合增量文本欄Increment，可以實(shí)現(xiàn)定量放大縮小視圖；選擇放大區(qū)域。選擇ZoomBox工具，放大指定的視圖區(qū)域；顯示整個(gè)系統(tǒng)。選擇主工具箱中的Fit工具，可以使當(dāng)前活動(dòng)窗口顯示所繪的整個(gè)系統(tǒng)。solidworks模型導(dǎo)入adams中的步驟

1、在solidworks中把零件或組件另存為parasolid格式，版本最好選12.0以下。

2、把.x_t改為.xmt_txt。

3、在adams中的import選擇文件類型，指向文件，如果是組件就選modelname，如果為零件就選partname，在后面的空格里單擊右鍵，選part或model，再選create，可以改名字。如果直接在空格里輸入名字，導(dǎo)入后會(huì)看不見模型，要更改透明度才能看見。

4、在adams中編輯各個(gè)零件的屬性，添加各種約束，分析。ok3.9顯示方式設(shè)置

3.9.1設(shè)置構(gòu)件和模型的顯示方式顯示當(dāng)前樣機(jī)數(shù)據(jù)庫中的某一個(gè)樣機(jī)，或者顯示樣機(jī)中的一個(gè)特定構(gòu)件。選擇樣機(jī)步驟：在View菜單中選擇Model命令；或者在Build菜單中選擇Model，然后選擇Display命令。數(shù)據(jù)庫瀏覽器顯示數(shù)據(jù)庫中的所有樣機(jī)，選擇要顯示的樣機(jī)，然后按OK按鈕。選擇特定構(gòu)件步驟：在View菜單中選擇PartOnly命令，在顯示了當(dāng)前樣機(jī)所有構(gòu)件的數(shù)據(jù)庫瀏覽器中選擇要顯示的構(gòu)件，然后按OK按鈕。3.9.2設(shè)置背景顏色設(shè)置背景顏色有兩種方法：在Setting菜單中選擇ViewBackgroundColor命令，ADAMS/View將顯示一個(gè)背景顏色對(duì)話框，可以選擇其中的一種顏色，也可以通過對(duì)話框提高的調(diào)色條，自定義背景顏色。在主工具箱中，選擇BackgroundColor命令集，從中選擇背景顏色。

3.9.3模型顯示方式設(shè)置ADAMS/View提供了6種樣機(jī)模型顯示方式，即：線框式(Wireframe)、實(shí)體(SolidFill)、有陰影的實(shí)體(Shaded)、精確填充方式(PrecisionFill)、精確的有陰影實(shí)體方式(PrecisionShaded)、光滑的有陰影實(shí)體方式(SmoothShaded?)。設(shè)置模型顯示方式有3種：在View菜單中選擇RenderMode命令；在主工具箱中，選擇Render按鈕；運(yùn)用主窗口中的彈出式菜單。其中后兩者方法只適用于選擇線框式和有陰影的實(shí)體兩種顯示方式。3.9.4設(shè)置工作柵格作用：在工作柵格平面上繪圖，并且，在繪制、移動(dòng)、修改幾何形體時(shí)，幾何形體的實(shí)際尺寸將自動(dòng)圓整到柵格上。4種顯示方式：Dots參數(shù)表示是否顯示柵格的交點(diǎn)，同時(shí)也可以設(shè)置柵格交點(diǎn)的顏色和尺寸；Axes參數(shù)表示是否顯示柵格的軸線，同時(shí)也可以設(shè)置柵格軸線的顏色和粗細(xì)；Lines參數(shù)表示是否顯示柵格線，同時(shí)也可以設(shè)置柵格線的顏色和粗細(xì)；Triad參數(shù)表示是否在工作柵格中心設(shè)置坐標(biāo)圖標(biāo)。設(shè)置工作柵格步驟：在Settings菜單中選擇WorkingGrid命令；或者，在主工具箱中的Move工具集中，選擇WorkingGrid工具，屏幕將顯示工作柵格設(shè)置對(duì)話框；在顯示設(shè)定選擇框，選擇是否要顯示工作柵格；選擇柵格的類型，矩形(Rectangular)或者極坐標(biāo)(Polar)形式；選擇和輸入柵格平面的尺寸(Size)、柵格的間距(Spacing)。選擇顯示對(duì)象，及其顏色(Color)和寬度(Weight)。設(shè)置柵格平面的位置和方向。在笛卡爾坐標(biāo)系下，柵格平面的中心放置在視圖窗口的中心?？梢圆捎枚x幾個(gè)通過柵格平面的點(diǎn)的方法，設(shè)置柵格平面的方向。選擇OK按鈕。在建模過程中，可以通過主工具箱中的Grid按鈕，設(shè)置是否顯示柵格平面。顯示設(shè)定選擇顯示對(duì)象設(shè)置柵格方向設(shè)置柵格位置設(shè)置柵格類型、尺寸、間隔圖3-3工作柵格設(shè)置對(duì)話框3.9.5設(shè)置圖標(biāo)首次啟動(dòng)ADAMS/View時(shí),程序會(huì)顯示所繪樣機(jī)所有對(duì)象的圖標(biāo)，根據(jù)需要可以打開或關(guān)閉：

a:所有的圖標(biāo)；

b:某種類型的圖標(biāo)；

c:某些對(duì)象的圖標(biāo)。在Settings菜單中選擇Icon命令，打開圖標(biāo)設(shè)置對(duì)話框，如圖所示：在建模過程中，可以通過主工具箱中的Icons按鈕，設(shè)置是否顯示圖標(biāo)。圖3-4圖標(biāo)設(shè)置對(duì)話框設(shè)置圖標(biāo)尺寸設(shè)置不同類型對(duì)象的圖標(biāo)3.9.6顯示視圖輔助信息啟動(dòng)ADAMS/View時(shí)，程序根據(jù)默認(rèn)設(shè)置顯示視圖輔助信息，以幫助管理模型的視圖。這些視圖輔助信息包括工作柵格、對(duì)象圖標(biāo)、視圖方向坐標(biāo)和視圖標(biāo)題。根據(jù)需要可以關(guān)閉當(dāng)前某些視圖輔助信息，有兩種方法：使用命令菜單，步驟：選擇希望改變視圖輔助信息的窗口；在View對(duì)話框，選擇ViewAccessories命令，顯示視圖輔助信息選擇對(duì)話框；在工作柵格(WorkingGrid)、對(duì)象圖標(biāo)(ScreenIcons)、視圖方向坐標(biāo)(ViewTriad)、視圖標(biāo)題(ViewTitle)等復(fù)選欄，根據(jù)需要選擇或清除選擇；

b:使用主工具箱的切換工具集。3.9.7坐標(biāo)窗口操作坐標(biāo)窗口顯示當(dāng)前光標(biāo)在地面坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，在幾何建模過程中，顯示坐標(biāo)窗口可以有助于準(zhǔn)確地繪制模型，顯示坐標(biāo)窗口的兩種方法：在View菜單，選擇CoordinateWindow命令，或者按F4鍵；在主工具箱的切換工具集，選擇坐標(biāo)窗口圖標(biāo)命令。

圖3-5坐標(biāo)視窗3.10定義操作環(huán)境3.10.1定義地面坐標(biāo)系默認(rèn):笛卡兒坐標(biāo)系作為地面坐標(biāo)系,313旋轉(zhuǎn)系列,設(shè)置默認(rèn)坐標(biāo)系的方法：在Settings菜單，選擇CoordinateSystem命令?；蛘咴谥鞴ぞ呦涞囊苿?dòng)對(duì)象命令集，選擇坐標(biāo)系工具顯示設(shè)置坐標(biāo)系對(duì)話框，如圖3-6所示。

圖3-6設(shè)置坐標(biāo)系對(duì)話框在LocationCoordinates欄，選擇坐標(biāo)系類型；在RotationSequence欄，選擇坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)系列；選擇方向坐標(biāo)類型，定位于空間的旋轉(zhuǎn)（Space—fixed）或定位于構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)（Body—fixed)；選擇OK按鈕。3.10.2單位設(shè)置ADAMS/View有6個(gè)基本的度量單位：長(zhǎng)度、質(zhì)量、力、時(shí)間、角度、頻率。另外程序中預(yù)設(shè)了4個(gè)度量單位系統(tǒng)，如表3-3所示。表3-3ADAMS/View預(yù)設(shè)的單位系統(tǒng)單位系統(tǒng)長(zhǎng)度質(zhì)量力時(shí)間角度頻率1MMKS毫米公斤牛頓秒度弧度/秒2MKS米公斤牛頓秒度弧度/秒3CGS厘米克達(dá)因秒度弧度/秒4IPS英寸斯磅力秒度弧度/秒開機(jī)時(shí)，程序默認(rèn)的單位系統(tǒng)是MMKS。根據(jù)具體的模型可以修改單位系統(tǒng)，修改單位方法：在Settings菜單中選擇Units命令，打開單位設(shè)置對(duì)話框，如圖3-7所示；在單位設(shè)置對(duì)話框的下方，有4個(gè)命令按鈕，根據(jù)需要選擇相應(yīng)的按鈕；也可以直接在單位選擇欄，選擇使用的單位，定義自己的單位系統(tǒng)。圖3-7單位設(shè)置對(duì)話框3.10.3定義重力

默認(rèn)的重力大小為1G，方向：-Y?？梢躁P(guān)閉或打開所有重力，也可以重新設(shè)置重力加速度，設(shè)置方法：可以在Settings菜單，選擇Gravity命令?；蛘咴诹ぞ呒?，選擇重力的圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中修改所需的重力大小和方向。圖3-8力工具命令集圖3-9重力設(shè)置對(duì)話框3.10.4指定保存文件位置ADAMS/View將所有的文件默認(rèn)保存在C盤的根目錄下，可以通過File菜單下的SelectDirectory命令，選擇所需的存盤目錄。3.11信息管理3.11.1信息管理ADAMS/View通過以下5種方式提供操作過程種的各種報(bào)告信息：ADAMS/View窗口底部的狀態(tài)條；警告窗口；命令信息窗口；數(shù)據(jù)庫信息窗口；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種：顯示或關(guān)閉信息窗口。在View菜單選擇MessageWindow命令，顯示信息窗口，如要關(guān)閉則選擇Close；設(shè)置信息窗口顯示的內(nèi)容。步驟：在信息窗口，如圖3－10所示，選擇Settings按鈕，顯示信息設(shè)置對(duì)話框，如圖3－11所示；圖3-11設(shè)置信息窗口圖3-10信息窗口在Displaymessagesgeneretedvia單選框，選擇顯示信息的來源：OnlyGraphicalUserInterface(GUI)widgets—僅顯示錯(cuò)誤信息和平面輸入命令的有關(guān)信息；TheGUI,thecommandline,andcommandfiles—可以顯示來自任何地方的信息；Don’tdisplaymessages—不顯示任何信息。在Displaymessagesonlyayoraboveseveritylevel單選項(xiàng)，選擇顯示的信息內(nèi)容：Information—顯示在執(zhí)行命令過程中發(fā)生的所有信息；Warning—顯示警告信息；Error—顯示出錯(cuò)信息；Fatal—顯示程序出現(xiàn)致命錯(cuò)誤的信息。清除信息窗口中的內(nèi)容：選擇信息窗口中的Clear按鈕。3.12幫助信息ADAMS/View程序過程中獲得幫助信息的方法：顯示工具標(biāo)簽。在Help菜單中，選擇TipsOn/Off命令，打開或關(guān)閉顯示工具標(biāo)簽；Help菜單中，選擇OtherADAMSGuides命令，顯示ADAMS的其他用戶手冊(cè)；隨機(jī)的ADAMS用戶手冊(cè)：在ADAMS的安裝目錄的pdfdocs子目錄中，包含有ADAMS所有程序模塊的PDF格式用戶手冊(cè)，可以直接到該目錄中打開顯示有關(guān)用戶手冊(cè)；在命令窗口，選擇Help按鈕，獲得所選命令的使用說明。第4章虛擬樣機(jī)幾何建模4.1幾何建模預(yù)備知識(shí)4.1.1幾何體類型ADAMS/View可產(chǎn)生4種類型的幾何體：剛性形體、柔性形體、點(diǎn)質(zhì)量和地基形體。剛性形體—在任何時(shí)候都不發(fā)生變形，有質(zhì)量和慣性矩；柔性形體—會(huì)發(fā)生變形，有質(zhì)量和慣矩；點(diǎn)質(zhì)量—體積為零，僅有質(zhì)量沒有慣矩；地基形體—沒有質(zhì)量和速度，自由度為零，始終保持靜止。4.1.2幾何體坐標(biāo)系每一個(gè)新產(chǎn)生的幾何體都設(shè)有一個(gè)參考坐標(biāo)---構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系。幾何體參考坐標(biāo)在地面坐標(biāo)系中的位置和方向，確定了幾何體所在的位置和方向。4.1.3幾何體的命名產(chǎn)生幾何體時(shí)，

ADAMS/View自動(dòng)地為幾何體取一個(gè)名稱，取名規(guī)則：根據(jù)幾何體的類型和序號(hào)。根據(jù)需要，通過彈出式菜單可以對(duì)構(gòu)件和幾何形體重新命名。4.1.4幾何建模的準(zhǔn)備1）顯示工作柵格平面—有利于繪圖；2）顯示坐標(biāo)窗口—了解點(diǎn)的坐標(biāo)值；3）確認(rèn)當(dāng)前的單位設(shè)置是否符合要求；

4）確定當(dāng)前所繪幾何形體的屬性：新構(gòu)件、向現(xiàn)有構(gòu)件中添加的構(gòu)件，還是添加到地基上的幾何形體。4.1.5幾何建模工具調(diào)用幾何建模工具通常有兩種方法：使用主工具箱上的建模工具集選擇工具圖標(biāo)，或通過菜單選擇幾何建模工具命令。1：使用主工具箱建模方法：

1）在主工具箱中，用鼠標(biāo)右鍵選擇上部的結(jié)合建模按鈕，屏幕彈出如圖4-1所示的幾何建模工具集；

幾何建模工具幾何建模工具集表格編輯器浮動(dòng)對(duì)話框設(shè)置欄幾何建模工具集

基本參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖4-1幾何建模工具集

2）用鼠標(biāo)選擇相應(yīng)的建模工具集的圖標(biāo)；

3）在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，修改參數(shù)值。

4）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，繪制幾何圖形。

2：使用命令菜單幾何建模在Build菜單中，選擇Bodies/Geometry項(xiàng)，顯示浮動(dòng)建模工具對(duì)話框，從中選擇繪制幾何體工具，在選擇輸入建模參數(shù)并繪制模型。

4.3繪制基本幾何形狀基本幾何形狀包括：點(diǎn)、直線、曲線和標(biāo)記坐標(biāo)等，它們沒有質(zhì)量，主要用于定義其他的幾何形狀和形體。標(biāo)記坐標(biāo)具有位置和方向，可用于定義力的作用位置，定義構(gòu)件的幾何形狀和方向、形心的位置，定義構(gòu)件的約束位置和方向，定義運(yùn)動(dòng)的方向等等。繪制基本幾何形體的步驟：

1）在幾何建模工具集中選取有關(guān)基本結(jié)合形體工具圖標(biāo)；

2）選擇有關(guān)繪圖參數(shù)，如表4—1所示；

3）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，繪制幾何圖形。表4-1基本幾何形體工具用途參數(shù)快捷圖標(biāo)設(shè)置說明定義點(diǎn)Point

a:點(diǎn)加到地基上，還是另一個(gè)構(gòu)件上

b:是否要將附近的對(duì)象同點(diǎn)關(guān)聯(lián)按鼠標(biāo)右鍵，可以彈出鼠標(biāo)附近所有對(duì)象的列表，供選擇關(guān)聯(lián)定義標(biāo)記坐標(biāo)Marker

a:標(biāo)記加到地基上或另一個(gè)構(gòu)件上

b:標(biāo)記坐標(biāo)的方向繪制直線和多義線

Polylinea:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:線型：直線、開口多義線、封閉多義線c:線段的長(zhǎng)度

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊上一步定義的端點(diǎn)，可以刪除最后一步繪制的線段繪制圓弧和園Arca:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:圓或圓弧的半徑C:選擇圓，或圓弧夾角繪制光滑曲線

Splinea:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:是開口曲線還是封閉曲線用鼠標(biāo)點(diǎn)擊上一步定義的曲線位置可以后退一步

4.4幾何形體建模簡(jiǎn)單幾何形體建模的一般步驟：

1）在幾何建模工具集中選取所要建的三維實(shí)體建模工具圖標(biāo)；

2）在參數(shù)設(shè)置欄，設(shè)置所建立的幾何體是新構(gòu)件(NewPart)、添加到現(xiàn)有構(gòu)件(AddtoPart)還是添加到地基上(OnGround);3）在參數(shù)設(shè)置欄，選擇輸入有個(gè)尺寸參數(shù)，如表4-2所示的定義；

4）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)確定起始繪圖點(diǎn)；

5）按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)，屏幕出現(xiàn)所繪圖形?？梢栽趨?shù)設(shè)置欄設(shè)置形體的尺寸；

6）釋放鼠標(biāo)，完成簡(jiǎn)單形體建模，繪圖結(jié)束點(diǎn)定義了幾何體的方向和部分形體。

表4－2基本形體圖庫

4.5復(fù)雜形體建模4.5.1連接線段運(yùn)用連接線段功能，把一些簡(jiǎn)單的線段連接起來，形成復(fù)雜形狀的面，利用拔出和回轉(zhuǎn)建模功能形成形狀復(fù)雜的形體。連接線段的方法：

1）根據(jù)需要繪制簡(jiǎn)單的線段，將被連接的線段兩端接觸，而且不是封閉圖形；

2）在幾何建模工具集中選取連接工具圖標(biāo)

3）用鼠標(biāo)左鍵依次選取連接的線段，此時(shí)，被連接的線段將變亮；

4）選取所有線段以后，按鼠標(biāo)右鍵完成連接工作。4.5.2組合形體可以將若干個(gè)基本形體通過一定的方式組合，組合成形狀復(fù)雜的幾何形體，ADAMS/View提供的幾種組合功能如表4－3所示，組合形體的步驟：

1）根據(jù)需要在幾何建模工具集中選取有關(guān)組合形體工具的快捷圖標(biāo)；

2）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)選取實(shí)體1；

3）按照屏幕下方的狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)選取實(shí)體2。實(shí)體1和2組合后生成的形體取實(shí)體1的名稱。

表4－3ADAMS/View組合功能4.5.3添加幾何體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)常見的幾何細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)包括：邊緣倒角、邊緣圓角、開孔、添加凸臺(tái)、挖空或在外圍添加材料等，如表4－4所示。添加幾何體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的步驟如下：

1）根據(jù)需要在幾何建模工具集總選取有關(guān)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)處理工具的快捷圖標(biāo)；

2）在參數(shù)設(shè)置欄，根據(jù)需要設(shè)置有關(guān)參數(shù)；

3）做以下工作之一：對(duì)倒角和圓角，選擇需處理的邊或頂角，然后按鼠標(biāo)右鍵；對(duì)開孔和凸圓，選擇需要處理的幾何體，然后選擇開孔或凸圓的圓心位置；對(duì)挖空或在外圍添加材料，選擇需處理的幾何體，然后選擇開孔或產(chǎn)生凸圓的面，再按鼠標(biāo)右鍵。

表4－4幾何細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)處理

4.6修改幾何圖形修改建立好的幾何形體有3種方法：拖動(dòng)熱點(diǎn)、利用對(duì)話框和編輯位置表。

1）拖動(dòng)熱點(diǎn)。用鼠標(biāo)拖動(dòng)幾何圖形上的熱點(diǎn)（亮點(diǎn)）修改幾何體的形狀。如圖4-2所示：

圖4-2利用熱點(diǎn)修改幾何體形狀

2）利用對(duì)話框。用鼠標(biāo)右鍵激發(fā)對(duì)象的彈出式菜單，選擇需修改的幾何體對(duì)象，在下一層的彈出式菜單中，選擇Modify命令，顯示對(duì)象的修改對(duì)話框。根據(jù)修改對(duì)話框的內(nèi)容和提示，修改和輸入有關(guān)參數(shù)。

圖4-3利用對(duì)話框修改幾何體形狀

3）編輯位置表。通過編輯位置可以方便地修改直線、多義線、拔出形體、回轉(zhuǎn)體的形狀。在彈出式修改對(duì)話框中，選擇More

利用編輯位置表的有關(guān)工具修改關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。圖4-4利用編輯位置表修改幾何體形狀

4.7修改構(gòu)件特性4.7.1構(gòu)件特性修改對(duì)話框兩種進(jìn)入構(gòu)件特性修改對(duì)話框的方法：

1）用鼠標(biāo)右鍵激發(fā)彈出式菜單，選擇需修改的構(gòu)件，再選擇Modify命令。

2）在Edit菜單中選擇Modify命令。修改構(gòu)件特性對(duì)話框見圖4-4所示：注釋移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)測(cè)量設(shè)置初始位置設(shè)置初始速度設(shè)置材料設(shè)置慣性和慣性矩圖4-4構(gòu)件特性修改對(duì)話框第5章約束機(jī)構(gòu)

5.1約束類型建模時(shí)，通過各種約束限制構(gòu)件之間的某些運(yùn)動(dòng)，并以此將不同構(gòu)件連接起來組成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。ADANMS/View可以處理4種類型的約束：

1）運(yùn)動(dòng)副約束，例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副，棱柱副等；

2）指定約束方向：限制某個(gè)運(yùn)動(dòng)方向；

3）接觸約束：定義兩構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生接觸時(shí)，是怎樣相互約束的；

4）約束運(yùn)動(dòng)：規(guī)定一個(gè)構(gòu)件遵循某個(gè)時(shí)間函數(shù)按指定的軌跡規(guī)律運(yùn)動(dòng)。

5.2約束工具啟動(dòng)約束工具有兩種方法：

1）在主工具箱中，選擇連接工具集圖標(biāo)或運(yùn)動(dòng)工具集圖標(biāo)，如圖5-1a，5-1b所示，然后選擇約束工具；

2）在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，可顯示連接對(duì)話框，如圖5-2所示。主工具箱的連接和運(yùn)動(dòng)工具集中包含大部分常用的約束命令，而由Build菜單獲得的連接對(duì)話框中包含所有約束工具命令。連接工具運(yùn)動(dòng)工具圖5-1a連接工具集圖5-2b運(yùn)動(dòng)工具集圖5-2約束對(duì)話框5.3常用運(yùn)動(dòng)副5.3.1常用運(yùn)動(dòng)副ADANMS/View提供了12種常用的運(yùn)動(dòng)副工具。作用：可以將兩個(gè)構(gòu)件連接起來。條件：被連接的構(gòu)件可以是剛體構(gòu)件、柔性構(gòu)件或者是點(diǎn)質(zhì)量。常用運(yùn)動(dòng)副如表5-1所示。表5-1常用的運(yùn)動(dòng)副續(xù)表5-1常用的運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副施加的方法：

1）在連接工具集或者在連接對(duì)話框，選擇連接工具圖標(biāo)。

2）在設(shè)置欄選擇連接構(gòu)件的方法，有以下3種：1個(gè)位置（1location)：選擇一個(gè)連接的位置

，由ADANMS/View確定連接的構(gòu)件。2個(gè)構(gòu)件1個(gè)位置（2Bodies-1Location)：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件和一個(gè)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(duì)構(gòu)件2而運(yùn)動(dòng)。2個(gè)構(gòu)件2個(gè)位置（2Bodies-1Location）：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件，以及這兩個(gè)構(gòu)件的連接點(diǎn)。

3）選擇連接方向，有兩種方法：柵格方向（NormaltoGrid)：當(dāng)顯示工作柵格時(shí)，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(gè)在柵格或屏幕平面內(nèi)的方向矢量確定連接方向。4）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。

5.3.2施加齒輪副齒輪副由兩個(gè)齒輪，一個(gè)連接支架和兩個(gè)連接組成。施加齒輪副的方法：

1）設(shè)置齒輪副的兩個(gè)連接。設(shè)置時(shí)，首先選擇的構(gòu)件為齒輪，其次為連接支架；

2）在幾何建模工具集，選擇標(biāo)記工具圖標(biāo)，設(shè)置速度標(biāo)記。速度標(biāo)記Z軸的方向，應(yīng)該指向齒輪副嚙合點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。

3）在連接工具集選擇齒輪工具圖標(biāo)，顯示齒輪連接對(duì)話框；

4）在GearName欄，輸入或修改齒輪副名稱；

5）在AdamsId欄，輸入齒輪副的整數(shù)標(biāo)號(hào)；

6）在Comments欄，可以輸入有助于管理的任何注釋內(nèi)容；

7）在JointName欄，輸入齒輪副的兩個(gè)連接的名稱；

8）在CommonVelocityMarker欄，輸入齒輪副的速度標(biāo)記名稱。

如果以前沒有產(chǎn)生過齒輪副的速度標(biāo)記，從鼠標(biāo)右鍵彈出的菜單中選擇Create命令創(chuàng)建一個(gè)新的標(biāo)記坐標(biāo)；

9）選擇OK按鈕。

5.3.3施加關(guān)聯(lián)副使用多個(gè)關(guān)聯(lián)副可以將許多運(yùn)動(dòng)副相互聯(lián)系起來，組成一個(gè)復(fù)雜的帶輪系統(tǒng)，如圖5-4所示。圖5-4帶輪系統(tǒng)施加關(guān)聯(lián)副的方法：

1）在連接工具集選擇帶輪工具圖標(biāo)；

2）先選擇主動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，然后選擇從動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，完成第一步設(shè)置；

3）啟動(dòng)修改關(guān)聯(lián)副對(duì)話框，進(jìn)一步完成有關(guān)設(shè)置，關(guān)聯(lián)副修改對(duì)話框如圖5-5所示。圖5-5關(guān)聯(lián)副修改對(duì)話框5.3.4修改運(yùn)動(dòng)副修改運(yùn)動(dòng)副的方法：

1）利用彈出式菜單，選擇有關(guān)運(yùn)動(dòng)副，再選擇Modify命令，顯示修改連接對(duì)話框。

2）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(yùn)動(dòng)副。修改連接對(duì)話框如圖5-6所示。設(shè)置基本參數(shù)定義運(yùn)動(dòng)設(shè)置初始條件圖5-6修改連接對(duì)話框可以修改和設(shè)置已建立的運(yùn)動(dòng)副的有關(guān)參數(shù)包括：

1）運(yùn)動(dòng)副名稱、連接的構(gòu)件1和構(gòu)件2、連接類型、仿真分析時(shí)是否顯示連接力；

2）設(shè)置初始條件：構(gòu)件1的連接點(diǎn)相對(duì)于構(gòu)件2的初始位移和初始速度；

3）指定連接的運(yùn)動(dòng)：強(qiáng)行指定運(yùn)動(dòng)副中可以活動(dòng)的軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

4）對(duì)鉸接副、棱柱副、圓柱副、萬向副和球形副，可以施加動(dòng)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(duì)話框選擇摩擦力圖標(biāo)，顯示連接摩擦力對(duì)話框；根據(jù)要求輸入有關(guān)參數(shù)。5.4指定約束

ADANMS/View提供了5種常用的指定約束，如表5-2所示?？梢詰?yīng)用這些約束工具，組成不同的約束。約束工具用途說明約束自由度數(shù)

點(diǎn)線約束構(gòu)件1的連接點(diǎn)，只能沿構(gòu)件2連接點(diǎn)標(biāo)記的Z軸運(yùn)動(dòng)2個(gè)移動(dòng)點(diǎn)面約束2個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向約束2個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)旋轉(zhuǎn)平行軸約束構(gòu)件1的z軸始終平行于構(gòu)件2的z軸，即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)2個(gè)旋轉(zhuǎn)垂直軸約束構(gòu)件1的z軸始終垂直于構(gòu)件2的z軸，即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)1個(gè)旋轉(zhuǎn)表5-2常用的指定約束工具指定約束的方法：

1）在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，顯示連接對(duì)話框，在選擇有關(guān)約束工具；

2）設(shè)置欄選擇連接構(gòu)件的方法有以下3種：1個(gè)位置（1location)：選擇一個(gè)連接的位置

，由ADANMS/View確定連接的構(gòu)件。2個(gè)構(gòu)件1個(gè)位置（2Bodies-1Location)：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件和一個(gè)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(duì)構(gòu)件2而運(yùn)動(dòng)。2個(gè)構(gòu)件2個(gè)位置（2Bodies-1Location）：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件，以及這兩個(gè)構(gòu)件的連接點(diǎn)。

3）選擇連接方向，有兩種方法：柵格方向（NormaltoGrid)：當(dāng)顯示工作柵格時(shí)，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(gè)在柵格或屏幕平面內(nèi)的方向矢量確定連接方向。。4）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5）確定連接點(diǎn)的位置；6）如果以上選擇了選取連接方向，可以用鼠標(biāo)環(huán)繞對(duì)象移動(dòng)，此時(shí)顯示表示連接方向的箭頭。在合適的位置按鼠標(biāo)左鍵，完成指定約束設(shè)置。5.5凸輪機(jī)構(gòu)ADAMS/View可以處理尖底凸輪和曲底凸輪兩種機(jī)構(gòu)。尖底凸輪機(jī)構(gòu)，如圖5-7所示。

移除兩個(gè)DOF構(gòu)成元件：兩個(gè)物件。第一個(gè)物件—接觸點(diǎn)；

第二個(gè)物件—曲線

一般應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)邊緣接觸或銷對(duì)槽接觸的凸輪設(shè)計(jì)。圖5-7尖底凸輪機(jī)構(gòu)凸底凸輪機(jī)構(gòu)：物體的接觸碰撞固定于曲線之間，因此，碰撞點(diǎn)不會(huì)離開曲線。移除兩個(gè)DOF構(gòu)成元件：

兩個(gè)物件；兩條曲線。一般應(yīng)用于凸輪對(duì)凸輪的系統(tǒng)。如圖5-8所示。圖5-8凸底凸輪機(jī)構(gòu)5.6定義機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)5.6.1運(yùn)動(dòng)的類型和定義值A(chǔ)DAMS/View提供了兩種類型的運(yùn)動(dòng):1）連接運(yùn)動(dòng)：定義鉸接副、棱柱副和圓柱副中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，每一個(gè)連接運(yùn)動(dòng)約束一個(gè)自由度；

2）點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：定義兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)。定義時(shí)需指明運(yùn)動(dòng)的方向；應(yīng)用于任何典型的運(yùn)動(dòng)副；可以構(gòu)造復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)可以是與時(shí)間有關(guān)的位移、速度和加速度。自定義運(yùn)動(dòng)值的有3種方法：

1）輸入移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的速度值；

2）使用函數(shù)表達(dá)式；

3）輸入自編子程序的傳遞函數(shù)。定義運(yùn)動(dòng)的注意事項(xiàng)：

1）對(duì)于任何已經(jīng)定義運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副，不要設(shè)置所定義的運(yùn)動(dòng)方向的初始條件；

2）可以定義運(yùn)動(dòng)值為零，此時(shí)等價(jià)于將兩個(gè)構(gòu)件固定起來；

3）如果定義的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致非零的初始加速度，ADAMS/Solver在動(dòng)力學(xué)仿真的最初2-3步積分分析中，可能會(huì)產(chǎn)生不可靠的速度和加速度，ADAMS/Solver在輸出時(shí)，會(huì)自動(dòng)糾正這些錯(cuò)誤。但是如果用戶設(shè)置了同初始加速度