ADAMS基本介紹課件

機械工程控制基礎

ADAMS簡介本章主要內容:8.1

軟件介紹8.2

基本知識8.3

ADAMS/View仿真步驟8.4

幾何建模

8.5

ADAMS/View的約束

8.6

ADAMS/View中的載荷

8.7

仿真分析Part8.1

軟件介紹8.1.1ADAMS介紹

ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的縮寫，是由美國MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）開發(fā)的機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件。在當今動力學分析軟件市場上ADAMS獨占鰲頭，擁有70%的市場份額，ADAMS擁有windows版和unix兩個版本，目前最高版本為ADAMS2005。8.1.2虛擬樣機技術的起源及發(fā)展

虛擬樣機技術是一項新生的工程技術。借助于這項技術，工程師們可以在計算機上建立機械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現實環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動力特性，并根據仿真結果精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設計與過程。虛擬樣機技術已經廣泛地應用在各個領域里：

1、汽車制造業(yè)

2、工程機械

3、航天航空業(yè)

4、國防工業(yè)

5、通用機械制造業(yè)8.1.3虛擬樣機技術應用領域國外虛擬樣機技術的商品化過程早已完成。目前有二十多家公司在這個日益增長的市場上競爭。比較有影響的產品包括機械動力學公司(MechanicalDynamicsInc.)的ADAMS，CADSI的DADS以及德國航天局的SIMPACK。機械動力學公司占據了市場的70%。8.1.4ADAMS基本模塊介紹8.1.5、ADAMS/View可以像建立物理樣機一樣建立任何機械系統(tǒng)的虛擬樣機。首先建立運動部件（或者從CAD軟件中導入）、用約束將它們連接、通過裝配成為系統(tǒng)、利用外力或運動將他們驅動。ADAMS/View支持參數化建模，以便能很容易地修改模型并用于實驗研究。用戶在仿真過程進行中或者當仿真完成后，都可以觀察主要的數據變化以及模型的運動。這些就像做實際的物理試驗一樣。8.1.6ADAMS/Solver一個自動建立并解算用于機械系統(tǒng)運動仿真方程的，快速、穩(wěn)定的數值分析工具。提供一種用于解算復雜機械系統(tǒng)復雜運動的數值方法?？梢詫σ詸C械部件、控制系統(tǒng)和柔性部件組成的多域問題進行分析。支持多種分析類型，其中包括運動學、靜力學、準靜力學、線性或非線性動力學分析。使用穩(wěn)定的建模方法可以對巨大的模型進行分析。8.1.7ADAMS/PostProcessor顯示ADAMS仿真結果的可視化圖形界面。提供了一個統(tǒng)一化的界面，以不同的方式回放仿真的結果。為了能夠反復使用，頁面設置以及數據曲線格式都能保存起來，這樣既有利于節(jié)省時間也有利于整理標準化的報告格式。可以方便地同時顯示多次仿真的結果以便比較。Part8.2基本知識:

8.2.1自由度機械系統(tǒng)的自由度是指機械系統(tǒng)中各零件相對于地面所具有的獨立運動的數量。欲使機構具有確定的運動，則其原動件的數目必須等于該機構的自由度。ADAMS中自由度（DOF）計算公式為

DOF=其中－系統(tǒng)的部件數目（包括地面）；

－系統(tǒng)內各約束所限制的自由度數目。8.2.2坐標系

ADAMS/View允許Cartesian（直角）、Cylindrical（圓柱）、Spherical（球）三種坐標系，默認情況下為直角坐標系。Cartesian（直角）Cylindrical（圓柱）Spherical（球）ADAMS在坐標系的運用上總共有三種形式:a．全局坐標系也就是絕對坐標系，固定在地面（GroundPart）上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基準坐標系。b．零件的局部坐標系也稱零件坐標系。在建立零件的同時產生，隨零件一起運動，它在全局坐標系中的位置和方向決定了零件在全局坐標系中的位置和方向。c．標記可以把標記分為固定標記和浮動標記兩類。固定標記相對零件靜止，可用于定義零件的形狀、質心位置、作用與約束的位置與方向等。浮動標記相對零件運動，某些情況下要借助浮動坐標系來定義作用與約束。Part8.3ADAMS/View建模仿真步驟ADAMS/View

建模仿真步驟:復雜機器仿真時要循序漸進完成幾個零件的約束添加后就進行一次仿真I-DEASUGCATIAPro/ECADDS5SolidworksCoCreateAutoCADMicrostationMSC/NastranANSYSABAQUSI-DEASMATRIXxMATLABEasy5

TaguchiMethodJMP,SAS,SPSSExcel…...VirtualPrototyping

整合系統(tǒng)Part8.4幾何模型建構幾何建模幾何建模是ADAMS/View仿真分析的第一步，在開始的時候，都要先建立好幾何模型，然后通過約束和載荷等條件的添加完成虛擬樣機模型，以進行仿真分析。8.4.1實體模型ADAMS/View中實體模型的獲得有兩種方法：一:用ADAMS/VIEW建模工具直接建模二:通過ADAMS/Exchange模塊從外部輸入模型文件后者一般用于復雜零件系統(tǒng)建模，這里我們主要講述第一種方法。8.4.2ADAMS/View幾何建?；A知識

幾何體類型

剛性體（RigidBodies）柔性體（FlexibleBodies）點質量（PointMasses）只有質量沒有體積點（Point）標記點（Marker）直線和多義線（Polyline

）光滑曲線（Spline

）圓和圓?。ˋrc）Marker和Point都是點但是兩者又有不同之處：Marker具有獨立的方向性，隨零件和運動副的加入而產生，可作為零件或運動副位置的控制變量，格式為：.model_1.Part_1.marker_1。Point不具獨立的方向性，常用作進行參數化建模的控制點，或者是空間位置標記點。一般通過TableBuilder進行修改。格式為：.model_1.part_1.point_1實體模型線框模型

8.4.3幾何體添加方式

對于新創(chuàng)建的幾何體有三種添加方式：1：NewPart：創(chuàng)建新的擁有全自由度的零件。

2：AddtoPart：在已有零件上添加零件，成為已有零件的一部分。

3：OnGround：把零件添加到地面上，成為GroundPart的一部分。當零件在仿真過程中始終保持靜止，對仿真沒有影響的時候可以選擇這種添加方式。名稱圖標參數設置說明長方體Box長度L，高度H，拉伸深度D缺省值D=2*min(L，H)圓柱體Cylinder柱體長L，橫截面半徑R缺省值R=0.25L球體Sphere三個方向的半徑三個方向的半徑默認相等，通過修改可以生成橢球體圓臺Frustum長L，頂半徑TR，底半徑BR圓環(huán)Torus8.4.4實體庫名稱圖標參數設置說明連桿Link圓角多邊樣板Plate拉伸實體Extrusion旋轉實體Revolution平面Plane8.4.5對實體的布爾操作通過ADAMS/View的實體庫只能創(chuàng)建簡單零件，為了創(chuàng)建復雜零件，ADAMS/View提供了五種布爾操作，通過對簡單實體的組合來創(chuàng)建復雜零件。名稱圖標功

能說

明Union合并兩個相交的實體把第二個，實體并入第一個實體中，相交部分只計算一次Merge合并兩個不相交的實體把第一個實體并入到第二個實體中Intersect取相交形體保留相交部分的實體，所形成的實體特性與第一個實體相同Cut實體切割用第一個實體去切第二個實體，刪除第一個實體和相交部分的第二個實體Split實體還原將經過以上布爾操作的實體還原實體的布爾運算8.4.6實體的特征操作在建立基本的實體零件后有時還需要對零件模型進一步的完善，添加倒角、凸臺、孔等特征，這時要用到以下特征操作命令：特征操作命令：名稱圖標參數設置說明Chamfer倒角的寬度選擇待倒角的邊或頂角Fillet圓角半徑末端圓角半徑當要倒過渡半徑圓角時設定末端半徑值Hole孔半徑、孔深孔深缺省時為通孔Boss凸臺半徑、拉伸高度Shell薄壁厚度可以從實體表面分別向內、外形成薄壁，需要指定去除面8.4.7幾何體的修改幾何體位置的修改在創(chuàng)建幾何體的時候系統(tǒng)會自動創(chuàng)建零件局部坐標系，一般為作圖起點，通過對話框修改零件局部坐標系在全局坐標系中的位置即可改變零件位置。也可以通過Setting中的TableEditor修改標記點以改變幾何體位置。幾何體特性的修改幾何體特性一般包括：質量、轉動慣量、慣性積、初始速度、初始位置和方向等。幾何體形狀的修改幾何體形狀的修改有3種方式：直接拖動熱點（亮點）、利用對話框和編輯位置表。對于Polyline和Spline產生的幾何體可以直接選中，拖動關鍵點修改形狀，也可以打開位置表編輯關鍵點坐標。對于幾何實體，一般情況下用鼠標右鍵或通過Edit—Modify下拉菜單打開幾何形狀對話框編輯特征參數.Part8.5ADAMS/View的約束約束是用來限制和定義ADAMS中各零件的位置和運動，模擬機械的實際運行狀況，組成完整的機械系統(tǒng)為后續(xù)分析作準備。在建立好零件的幾何模型后，接下來就要定義約束。ADAMS/View的約束可以分為四類：運動副約束（Joints）基本約束（JointPrimitives）運動約束（MotionGenerators）高副約束（HigherPairConstraints）8.5.1運動副約束（Joints）

ADAMS/View總共有11種運動副，通過運動副來實現約束，運動副在現實中都能找到與其對應的物理模型，如鉸接副、移動副等。每施加一個運動副可把兩個零件聯(lián)系起來，被連接的零件可以是剛體、柔性體和點質量，運動副可以放置在模型中的任何位置。這11種運動副中Gear和Coupler又稱為復雜運動副，其余為簡單運動副，復雜運動副通過對簡單運動副的組合間接的把零件連接起來。名

稱圖標說

明鉸接副Revolute允許2個零件相對轉動，去除2個旋轉和3個移動自由度移動副Translational允許2個零件相對移動，去除3個旋轉和2個移動自由度圓柱副Cylindrical允許2個零件相對移動或轉動，去除2個旋轉和2個移動自由度球副Spherical允許2個零件相對轉動，去除3個移動自由度平面副Planar允許2件在一平面內運動，去除2個旋轉和3個移動自由度運動副約束名

稱圖標說

明恒速副ConstantVelocity限定兩個旋轉運動等速，去除1個旋轉和3個移動自由度萬向節(jié)Hooke/Universal旋轉運動在兩個零件間傳遞，去除1個旋轉和3個移動自由度螺旋副Screw允許2個零件作相對螺旋運動，去除2個旋轉和3個移動自由度齒輪副Gear復雜運動副，把3個零件和2個簡單運動副連接起來形成齒輪運動和其它類型的運動關聯(lián)副Coupler把2個或3個簡單運動副連接起來實現運動或能量的傳遞固定副Fixed把2個零件固連在一起運動副約束8.5.2基本約束（JointPrimitives）ADAMS/View提供了5個基本約束，基本約束對零件的相對運動進行了限定，如限定兩個零件必須平行運動，或者是限定它們的運動路線相互垂直等。基本約束在現實中沒有物理原型，通過基本約束的組合可以產生定義與運動副約束相同的約束，也可實現運動副約束無法實現的復雜約束。名

稱圖標說

明平行約束ParallelAxes限定兩個零件的零件坐標系Z軸始終平行，去除2個旋轉自由度垂直約束Perpendicular限定兩個零件的零件坐標系Z軸垂直，去除1個旋轉自由度方向約束Orientation限定兩個零件的零件坐標系坐標軸同向，不能相對旋轉，去除3個旋轉自由度點面約束Inplane限定一個零件在另一個零件的某個平面上運動，去除1個移動自由度點線約束Inline限定第一個零件沿第二個零件上的某條直線運動，去除兩個移動自由度8.5.3運動約束運動約束通過對模型施加運動來實現對模型的約束，一旦定義好運動后，模型就會按照所定義的運動規(guī)律進行運動，而不考慮實現這種運動需要多大的力或力矩。ADAMS/View定義了兩種類型的運動約束：運動副運動和點運動。運動副運動是在已有運動副（鉸接副、移動副、圓柱副）上進行添加，有移動和轉動兩種，帶動零件作相應的移動和轉動，每施加一個運動約束模型去除一個自由度。點運動有單向點運動和一般點運動。前者可定義兩個零件沿著一個軸移動或轉動，后者可定義兩個零件沿三個坐標軸的移動或轉動，擁有全自由度。8.5.4、高副約束兩個構件通過點或線的接觸組成的運動副稱為高副，在ADAMS/view中指的是凸輪機構，包括點線凸輪機構和線線凸輪機構。

Part8.6ADAMS/View中的載荷ADAMS/VIEW中的載荷主要指對模型施加力，與前面講到的運動約束不同，添加力并不一定影響模型的運動，不能從模型中去除自由度。ADAMS/VIEW中的力可以分為四類：一般作用力，柔性連接力，特殊力和接觸力。定義力的時候需要設定力的大小和方向，對于力大小的設定有3種方法：直接輸入數據、利用函數和輸入子程序的傳遞參數。力的方向可以沿坐標軸定義或者是通過兩點之間的連線來確定。8.6.1作用力（AppliedForces）作用力分單作用力和多作用力，可以是純粹的力或力矩，也可以是力和力矩的組合。名

稱圖

標說

明Force（SingleComponent）單作用力，在作用點上施加單向作用力Toque（SingleComponent）單作用力矩，在作用點上施加單向力矩ForceVector（3-ComponentForce）力矢量，由三個沿地面坐標方向的分力構成TorqueVector（3-ComponentTorque）力矩矢量，由三個沿地面坐標方向的分力矩構成GeneralForce(6-ComponentForce/Torque)組合力，由六個沿地面坐標方向的力和力矩構成對于單作用力和力矩，其運行方向有3種表示方式1）SpaceFixed/Fixed力的方向全局坐標系中固定，不隨零件運動而變化。2）BodyFixed/Moving力的方向在所作用零件的零件坐標系中不變。3）TwoBodies/BetweenTwoBodies力的方向在兩個零件上的力作用點連線上。8.6.2接觸力通過施加接觸力，可以描述自由運動的物體在相互接觸的時候的運行情況。線框模型與線框模型之間，實體模型與實體模型之間都可以添加接觸力，但是除球體與平面的接觸（sphere-to-planecontact）外，線框模型與實體模型之間不能添加接觸力。當定義復雜或特殊的受力情況時要用到柔性連接力，具體使用方法這里不作介紹。

8.6.3Characterisitic選項欄Constant:恒力。Custom：用戶自定義，施加過程中施加一個函數表達式,用來定義彈性力和阻尼力或創(chuàng)建力表達式，定義力的大小。FunctionBuilderFunctionBuilder是用來建立ADAMS所需的方程式1:RuntimeFunctions2:ComputedMeasureFunctions3:FunctionMeasureF