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1 adams虚拟样机技术虚拟样机技术 湖南大学机械与运载工程学院湖南大学机械与运载工程学院 杨 华杨 华 目录目录 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 第第3章章 虚拟样机的构件建模虚拟样机的构件建模 第第4章章 虚拟样机的约束建模虚拟样机的约束建模 第第5章章 虚拟样机力的施加虚拟样机力的施加 第第6章章 虚拟样机模型的编辑和虚拟样机模型的编辑和 模型数据库的操作模型数据库的操作 目录目录 第第7章章 虚拟样机的仿真分析虚拟样机的仿真分析 第第8章章 虚拟样机仿真结果的后处理虚拟样机仿真结果的后处理 第第9章章 虚拟样机的参数化建模虚拟样机的参数化建模 第第10章章 虚拟样机的参数化分析虚拟样机的参数化分析 第第11章章 adams实例分析实例分析 第第1章 绪论章 绪论 什么是虚拟样机技术什么是虚拟样机技术 adams虚拟样机技术能做什么虚拟样机技术能做什么 虚拟样机技术在产品开发中起什么作用虚拟样机技术在产品开发中起什么作用 虚拟样机技术怎样产生的虚拟样机技术怎样产生的 虚拟样机技术的核心理论虚拟样机技术的核心理论 adams是什么是什么 用用adams进行虚拟样机分析研究的过程是进行虚拟样机分析研究的过程是 怎样的怎样的 什么是虚拟样机技术什么是虚拟样机技术 虚拟样机技术是指在产品设计开发过程虚拟样机技术是指在产品设计开发过程 中，将分散的零部件设计和分析技术中，将分散的零部件设计和分析技术(零部零部 件的件的cad和和fea技术技术)揉合在一起，在计算揉合在一起，在计算 机机上上建建造出造出产品的产品的整体整体模型，模型，并针对该并针对该产产 品在品在投入投入使用后的使用后的各种各种工工况况进行仿真分进行仿真分 析，析，预测预测产品的产品的整体性整体性能，进能，进而改而改进产品进产品 设计设计、提高、提高产品产品性性能的一能的一种新种新技术技术。 adams虚拟样机技术能做什么虚拟样机技术能做什么 复杂复杂机械机械系统系统(可含控制、液压可含控制、液压)的力学的力学性性能分能分 析，析，包括：包括： 运运动动学学 静静力学力学 动动力学力学 模模态态和和自然频率自然频率 实例实例：平缝：平缝机机、自卸矿车、烟、自卸矿车、烟机机等等 2 虚拟样机技术在产品开发中的作用虚拟样机技术在产品开发中的作用 在产品设计中需要进行设计验证，通常要在产品设计中需要进行设计验证，通常要 制造样机进行试验，需要几个制造样机进行试验，需要几个“设计设计试试 验验”环节。周期长，费用高。环节。周期长，费用高。 虚拟样机技术在计算机上建立机械系统的虚拟样机技术在计算机上建立机械系统的 虚拟样机，使用系统仿真软件对其在各种虚拟样机，使用系统仿真软件对其在各种 工况下的运动和受力情况进行仿真分析，工况下的运动和受力情况进行仿真分析， 在计算机上修改设计缺陷，仿真试验不同在计算机上修改设计缺陷，仿真试验不同 的设计方案，对整个系统进行不断改进，的设计方案，对整个系统进行不断改进， 直至获得最优设计方案。直至获得最优设计方案。 虚拟样机技术怎样产生的虚拟样机技术怎样产生的 工程的工程的需要：需要：机机器人、悬架等系统要求高器人、悬架等系统要求高 速准确速准确的操作，的操作，需要需要研究研究复杂复杂机械机械系统系统的的 运运动、静动、静力力、动、动力力性态。性态。 分析方法分析方法形成：拉形成：拉格朗日格朗日方程方程为代表为代表的分的分 析力学方法析力学方法、以牛顿以牛顿欧欧拉拉方程方程为代表为代表的的 矢量矢量学方法学方法、图图论方法论方法、凯恩凯恩方法和方法和变变分分 方法方法等等，解决解决建建立立多多体动体动力学方程力学方程组问题组问题 及及虚拟样机技术虚拟样机技术所所需需的基的基础础理论理论。 虚拟样机技术怎样产生的虚拟样机技术怎样产生的 算法算法形成：形成：chaee等人等人应应用用吉尔吉尔(gear)的的刚刚 性性积积分算法分算法并并采采用用稀疏矩阵稀疏矩阵技术技术提高提高了了计计 算算效效率率，解决解决求求解解方程方程式式的的问题问题。 图图论的论的应应用用：roberson和和wiuenburg等人等人 创创造性造性地地将将图图论论引引入入多多体系统动体系统动力学，力学，利利 用用图图论的一论的一些些基本基本概念概念和数学工和数学工具描述具描述机机 械械系统各系统各物物体体之间之间的结构的结构特征特征，解决解决机械机械 的计算机的计算机描述及描述及自动自动建建立立方程方程组问题组问题。 虚拟样机技术怎样产生的虚拟样机技术怎样产生的 计算机计算机图图形形技术的技术的成成熟熟：成：成熟熟的的三维三维计算计算 机机图图形形技术和技术和图图形形用用户界面界面户界面界面使使其其能能广广 泛应泛应用用。 虚拟样机技术的核心理论虚拟样机技术的核心理论 是是多多体系统动体系统动力学力学由多刚由多刚体系统动体系统动力力 学与学与多柔多柔体系统动体系统动力学力学组组成成的的。 多刚多刚体系统动体系统动力学的研究力学的研究对对象象是是由任意有由任意有 限限个个刚刚体体组组成成的的系统系统，刚刚体体之间以某之间以某种形种形 式式的约束的约束连接连接，这些这些约束约束可可以以是理是理想完想完整整 约束约束（理理想想：约束约束反反力的力的功为功为0）（完）（完整：整： 约束方程约束方程不含不含导导数数）、非完非完整整约束约束、定定常常 （不含不含时间）或非定时间）或非定常常约束约束。 虚拟样机技术的核心理论虚拟样机技术的核心理论 多柔多柔体系统动体系统动力学力学可可以看以看作是作是多刚多刚体系统体系统 动动力学的力学的自然自然延伸延伸，一，一般以多刚般以多刚体系统动体系统动 力学的研究力学的研究为为基基础础，对系统对系统中中柔柔性体性体进行进行 不同不同的处理，在机械的处理，在机械系统系统中中常常用的处理方用的处理方 法法有离有离散法散法、模模态态分析法分析法、形、形函函数法和数法和有有 限单元限单元法法等。等。 3 虚拟样机技术的核心理论虚拟样机技术的核心理论 动力学方程动力学方程二阶微分方程组；二阶微分方程组； 约束方程约束方程非线性代数方程组；非线性代数方程组； 组成多体系统的动力学方程组。组成多体系统的动力学方程组。 只能采用数值解法只能采用数值解法数值积分算法及非数值积分算法及非 线性代数方程组的迭代求解。线性代数方程组的迭代求解。 虚拟样机技术的核心理论虚拟样机技术的核心理论 了解了解求求解解理论的作用理论的作用：应应用用adams时时，有有 时时会遇到会遇到计算计算不不收敛收敛导导致致求求解解失败失败的的情情 况况，需对需对默认默认的的收敛精度收敛精度和和迭迭代代次次数进行数进行 调调整。整。（不常出不常出现现） adams是什么是什么 msc公司公司的的adams（auomatic dynamic analysis of mechanical systems）机械机械 系统自动系统自动化化动动力学仿真力学仿真软软件件。 含下含下列列模模块块： adams/view（基本基本环环境境）* adams/solver （求求解解器器）* adams/postprocessor（后处理后处理）* 以以上上3个个为为基本模基本模块块。 adams是什么是什么 adams/car（轿轿车车模模块块）、 adams/rail （机机车车模模块块）、 adams/driver（驾驶员驾驶员模模 块块）、 adams/tire（轮胎轮胎模模块块）、 adams/linear （线（线性性模模块块）、adams/flex （柔（柔性性模模块块）、adams/controls（控制控制模模 块块）、adams/fea（有限元（有限元模模块块）、 adams/hydraulics（液压液压模模块块）、 adams/exchange（接（接口口模模块块）、 mechanism/pro （与与pro/engineer 的的接接口口 模模块块）、adams/animation（高速动高速动画画模模块块） 用用adams进行虚拟样机分析研究的进行虚拟样机分析研究的 过程是怎样的过程是怎样的 用用adams进行虚拟样机分析研究的进行虚拟样机分析研究的 过程是怎样的过程是怎样的 4 用用adams进行虚拟样机分析研究的进行虚拟样机分析研究的 过程是怎样的过程是怎样的 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 启启动动adams/view 创创建建新新的样机模型的样机模型 打打开开已已有有的样机模型的样机模型 输输入入文文件件如如将将ug等等生生成成的零件的零件输输入入到到模型模型 中中 存放存放模型的模型的文文件件夹夹不不认汉字认汉字（字母字母数数字字.- 等等） 模型模型名称名称如如（“布料布料车车”）， 不不认汉字认汉字（字字 母母数数字字.- 等等） 重重力力 单单位位 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 adams/view屏幕屏幕： 工作工作屏幕区屏幕区：显示显示样机模型，样机模型，栅栅格格、视视图图方方向向 （如如屏幕屏幕图图形形是是从从z轴轴看看到到的的情况情况）、坐标原坐标原 点点、重重力力图图标标。 命令菜命令菜单单栏栏：包括：包括adamsview程程序序的的全全部部命命 令令。 主主工工具具箱箱（如何显示如何显示、关闭？关闭？）：建模仿真建模仿真常常用用 的的各种各种工工具具，包含几包含几何何建模建模、施加约束施加约束、施加载施加载 荷荷、编辑编辑、设设置置对对象象颜色颜色、视视图图方方向向设设置置、图面图面 设设置置、仿真分析仿真分析、回放回放、绘绘制制曲曲线线、视视图变图变换换等等 状状态态栏栏：显示显示操作过程中的操作过程中的各种各种信息信息和和提提示示。 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 adams/view主主工工具具箱箱 两两部分部分： 1）建模仿真工建模仿真工具具建一建一连连杆杆模型，模型，介绍介绍 除除之之外外的的各各工工具具。 2）视视图图控制控制工工具具建一建一连连杆杆模型，模型，介绍介绍 所有所有视视图图控制控制工工具具。 带带的的图图标标表表示示其其中中含含有多有多种同种同类类的工的工 具具，击右键击右键可可展展开，开，然然后用后用左键选择左键选择。 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 命令命令执执行方法行方法： 1）选择选择菜菜单单命令命令； 2）选择选择工工具具箱命令箱命令； 3）选择右键选择右键菜菜单单命令命令右键右键点点击击对对象象， 可可列列出出与与点点击击对对象有象有关关的操作的操作命令命令； 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 adams/view建模建模环环境境设设置置： 1）单）单位位设设置置。 2）重重力设力设置置。 3）保保存文存文件件位置位置（文文件件夹夹）设设置置。 5 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 adams/view数据库数据库 adams/view数据库的结构数据库的结构继承结继承结 构，图示所有数据库对象保存在一个文件构，图示所有数据库对象保存在一个文件 中。中。 数据库浏览器的使用。（例数据库浏览器的使用。（例stamper） 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 数据库的数据库的继承继承结构结构 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 对对象象的的命名命名：.model_1.ground.block 继承继承结构，结构，只只能能修改最修改最底层底层命名命名。 如何如何建建立、立、保保存存、打打开数据库开数据库文文件件。 第第2章章 adams/view基本使用方法基本使用方法 最最简简单单的仿真分析过程的仿真分析过程示示例例： 自自由由下下落落的的物物体。体。 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 构件构件（part）的的概念概念 adams/view的的part运运动动单元单元，与机，与机 械械原原理中理中“构件构件”的的概念概念相相同。同。 构件建模构件建模最通常最通常的的情况情况就就是是按按实实际际零件的零件的 形形状状尺寸尺寸在在adams/view中做中做出该出该零件零件。 构件建模的目的构件建模的目的：是是输输入入构件构件形形状状、质质量量、 质质心心、转转动动惯惯量量信息信息。 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 adams/view供供三三种种类类型的构件型的构件： rigid bodies（刚（刚体体） -parts in your model that have mass and inertia properties.they cannot deform. flexible bodies（柔（柔性体性体）-parts that have mass and inertia properties and can bend when forces are applied to them. point masses（点点质质量）量） -parts that have only mass. they have no extent and,therefore, no inertia properties. 6 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 通过创建几何体来对刚体和柔体进行建模。通过创建几何体来对刚体和柔体进行建模。 几何建模工具如下：几何建模工具如下： construction geometry 几何构造要素几何构造要素 工具。（点、折线、曲线等）工具。（点、折线、曲线等） solid geometry 几何实体工具。（长方几何实体工具。（长方 体、圆柱体、球体等）体、圆柱体、球体等） 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 创创建建几几何何构构造要造要素素： defining points, defining coordinate system markers, creating lines and polylines, creating arcs and circles, creating splines. 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 用用 途途快捷快捷图图 标标 参参 数数 设设 置置说说 明明 定义点 point l 点加到地基上，还是另一个构件上 l 是否要将附近的对象同点关联 按 鼠 标 右 键 ， 可 以 弹 出 鼠 标 附 近 所 有 对 象 的列表，供选择关 联 定义 标 记 坐标 marker l 标记加到地基上或另一个构件上 l 标记坐标的方向 绘 制 直 线 和多义线 polylin e l 产生新构件还是添加到构件或地基上 l 线 型：直线 、开口多 义线 、封闭多 义 线 l 线段的长度 用 鼠 标 点 击 上 一 步 定 义 的 端 点 ， 可 以 删 除 最后一步绘制的线 段 绘制 圆 弧 和园 arc l 产生新构件还是添加到构件或地基上 l 圆或圆弧的半径 l 选择圆，或圆弧夹角 绘制 光 滑 曲线 spline l 产生新构件还是添加到构件或地基上 l 是开口曲线还是封闭曲线 用 鼠 标 点 击 上 一 步 定 义 的 曲 线 位 置 可 以 后 退一步 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 创创建建几几何何形体：形体： creating a box, creating two- dimensional plane, creating a cylinder, creating a sphere, creating a frustum（锥锥体体）, 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 创创建建几几何何形体：形体： creating a torus, creating a link, creating a plate, creating an extrusion, creating a revolution. 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 刚刚体体的力学的力学特特性：性：材材料料（密密度度）、质质量量、 转转动动惯惯量量。 转转动动惯惯量量的的定定义义（对对惯惯性性主轴坐标主轴坐标系系） 7 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 惯性积惯性积 ixy=（xy）dm， iyz=（xy）dm， izx=（zx）dm， 惯性主轴坐标系惯性主轴坐标系 使使ixy= iyz= izx=0的坐标系的坐标系 刚体的质量对称轴或垂直于质量对称面的刚体的质量对称轴或垂直于质量对称面的 任意轴为惯性主轴。任意轴为惯性主轴。 任何刚体都至少存在一个惯性主轴坐标系。任何刚体都至少存在一个惯性主轴坐标系。 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 创创建建复杂几复杂几何何形体：形体： chaining wire construction geometry, extruding construction geometry, combining geometry,（并并集集，作，作布布尔尔运运 算算） merging geometry,（叠叠加加为为一一体体，不不作作 布布尔尔运算运算） 拆拆分分几几何何形体形体 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 添添加加几几何何体体细细节节结构结构 chamfering and filleting objects, （倒倒 角角和和圆角圆角） adding holes and bosses to objects, （孔孔和和凸台凸台） hollowing out a solid.（空腔壳空腔壳体体） 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 修改几修改几何何体：体： 几几何何体体与构件的与构件的关关系系一一个个构件构件可可由多由多 个几个几何何体体组组成成，几几何何体体的的属属性性为为几几何何形形状状、 大大小小，构件的，构件的属属性性为为密密度度、质质量量、质质心心、 转转动动惯惯量量。（注注意意它们它们在数据库中的在数据库中的层层次次 关关系系） 1）热热点点拖拖动动； 2）利）利用用对对话框话框； 3）编辑编辑位置位置表表。 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 修改、修改、重命名重命名、显示显示性、复制、性、复制、移移动、动、旋旋 转转、删删除除几几何何体 ：体 ： 相相对对屏幕屏幕移移动动 从从一一点到点到另另一一点点移移动动 绕绕某某参参考考轴轴旋转旋转 使使两两平平面面平平行行 直直接接拖拖动：动：先选择先选择，再再ctrlshift拖拖动。动。 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 修改修改构件力学构件力学特特性：性： 质质量量和和转转动动惯惯量；量； 初始初始速速度度开开始始仿真仿真时时的的速速度度； 初始初始位置位置和方和方向向开开始始仿真仿真时时的的位置位置和和 方方向向。 8 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔性体建模：柔性体建模： discrete flexible link 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： discrete flexible link 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： discrete flexible link 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： discrete flexible link 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： discrete flexible link 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： discrete flexible link 9 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔性体建模：柔性体建模：autoflex 示例文件示例文件adams_modleauto_flex.bin 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： autoflex 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： autoflex 第第3章 虚拟样机的构件建模章 虚拟样机的构件建模 柔柔性体性体建模建模： autoflex 施力施力3000n，观察观察柔柔性体性体变变形形 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 约束约束（constraints）的的概念概念： adams/view的的constraints构件构件之间之间 相互相互连接连接和和限限制制构件构件之间之间相相对对运运动动的的定定义义。 （机械机械原原理中的运理中的运动动副就副就是一是一种种约束约束）。 约束建模的目的约束建模的目的：输输入入构件构件所所受受的运的运动动限限 制制信息信息。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 约束的约束的类类型型： idealized joints（运运动动副副） -have a physical counterpart, such as a revolute (hinge) or translational (sliding dovetail) joint.（机械机械原原理中理中 的运的运动动副副，有有对对应物应物理实理实体体） joint primitives（基本约束基本约束） -place a restriction on relative motion, such as the restriction that one part must always move parallel to another part.（没没有有对对应物应物理实理实体体） motions generators（运运动动约束约束） -drive your model. higher- pair constraints（高高副副约束约束） 10 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 1.铰接副 2棱柱副 3圆柱副 约束2个旋转3个移动自由度 约束3个旋转2个移动自由度 约束3个旋转2个移动自由度 4.球形副 5平面副 6恒速副 约束3个移动自由度 约束2个旋转1个移动自由度 约束1个旋转3个移动自由度 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 7螺旋副 8固定副 9万向副 约束1个自由度* 约束3个旋转3个移动自由度 约束1个旋转3个移动自由度 10万向副 11齿轮副 12关联副 约束1个旋转3个移动自由度 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 约束一构件的一约束一构件的一点位点位于于 另另一构件的一一构件的一条条线线上。上。 2 / 0 点点线线约束约束 inline 约束一构件的一约束一构件的一点位点位于于 另另一构件的一一构件的一个个面面上。上。 1 / 0 点点面面约束约束 inplane 约束约束两两构件构件三三轴轴同同向向。0 / 3 方方向向约束约束 orientation 约束约束两两构件构件z轴轴垂垂直。直。0 / 1 垂垂直直约束约束 perpendicular axes 约束约束两两构件构件z轴轴平平行行。0 / 2 平平行约束行约束 parallel axes 约束约束功功能能 限限制自制自由由度度 移移动动 / 转转动动 名称名称 图图 标标 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 简简单单运运动动副副（直直接接联联接接两两构件构件） revolute joints（转转动动副副） translational joints（移移动动副副） cylindrical joints（圆柱副圆柱副） spherical joints（球球形形副副） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 简简单单运运动动副副（直直接接联联接接两两构件构件） planar joints（平平面面副副） fixed joints（固固定定副副） screw joints（螺旋副螺旋副） hooke/universal joint（万万向向铰副铰副） constant- velocity joints （恒恒速速副副） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 简简单单运运动动副副（直直接接联联接接两两构件构件） screw joints（螺旋副螺旋副） 11 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运动副（运动副（idealized joints）建模 ：）建模 ： hooke/universal joint（万向铰副）（万向铰副） constant- velocity joints （恒速副）（恒速副） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： hooke/universal joint（万万向向铰副铰副） 通常通常用用hooke，双击双击为为universal，且注且注意意 两两“方方向向”夹夹角角为为钝角钝角，如如图图的的两两axis。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： constant- velocity joints （恒恒速速副副） 相当于联相当于联轴轴器。器。 i marker与与j marker的的z轴轴应应背背离离其其 location点点。且且要要使使其其i marker与与j marker的的x轴轴或或y轴重轴重合合。方法方法：选择选择j marker，使，使其其move，绕绕其其z轴轴转转动动90至至i、 j marker的的x轴轴或或y轴重轴重合合。如如下下图图： 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： constant- velocity joints （恒恒速速副副） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 复杂复杂运运动动副副（通通过过关关联联点点联联接接两两构件构件） gears（齿齿轮轮副副） 创创建建齿齿轮轮副副的的要要点点： 1）要要有有3个个构件构件； 2）齿齿轮轮上上转转动动副副（移移动动副副）的的first part 必须必须是是齿齿轮轮； 3）等速等速点点marker的的z轴轴方方向向必须必须是是两两齿齿 轮轮啮啮合合点点的的共共同速同速度度方方向向。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 复杂复杂运运动动副副（通通过过关关联联点点联联接接两两构件构件） couplers（关关联副联副） 创创建建关关联副联副的的要要点点： 1）两两joint的的scale符号符号相相反反，则则两两joint 的的first body的的转转向向相相同。同。 2）两两joint的的first body的的转转速速与与scale 值值的的关关系系如如下：下： 12 _1_20scalescale+= 12 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 齿轮副与关联副有什么不同？齿轮副与关联副有什么不同？ 什么场合二者效果一样？什么场合二者效果一样？ 什么场合只能用齿轮副？什么场合只能用齿轮副？ 齿轮副用于具有等速点的齿轮传动。齿轮副用于具有等速点的齿轮传动。 关联副用于两构件具有给定速比的传动。关联副用于两构件具有给定速比的传动。 圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传 动、行星轮系传动用齿轮副还是关联副？动、行星轮系传动用齿轮副还是关联副？ 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： higher- pair constraints （高高副副约束约束） 1）point- curve constraints 2）2d curve- curve constraints 曲曲线线可可以以是是平平面面曲曲线线，也也可可是是空空间间曲曲线；线； 可可以以是是闭闭合合曲曲线线，也也可可是开是开放曲放曲线线。 要要点点：需：需保保证证两两要要素素运运动动中能中能始始终终接接触触。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 运运动动副副（idealized joints）建模建模 ： 例例2d curve- curve constraints 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）建模建模 ： inline约束一构件约束一构件上上的一的一点只点只能在能在另另一构一构 件的一件的一条条直直线（线（z轴轴）上上运运动。动。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）建模建模 ： inplane约束一构件约束一构件上上的一的一点只点只能在能在另另一一 构件的一构件的一个平个平面面上上（xy平平面）面）运运动。动。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）建模建模 ： orientation约束约束两两构件的构件的坐标坐标系系相相对不对不 能能转转动动，其其坐标轴坐标轴必须必须保保持持同同一方一方向向。 13 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束（基本约束（joint primitives）建模 ：）建模 ： parallel axes约束两构件的坐标系的约束两构件的坐标系的z轴轴 保持平行。（两构件只能绕一保持平行。（两构件只能绕一z轴相对转动）轴相对转动） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）建模建模 ： perpendicular axes约束约束两两构件构件坐标坐标系系 的的z轴轴保保持持垂垂直。直。（两两构件能构件能绕绕两两根根z轴轴相相 对对转转动动） 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）建模建模 ： 例例：orientation约束约束两两构件的构件的坐标坐标系系相相 对不对不能能转转动动，其其坐标轴坐标轴必须必须保保持持同同一方一方向向。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 重点重点掌握掌握： 约束的运约束的运动动学学意意义义：限限制制运运动自动自由由度度。 重点重点：掌握掌握运运动动副副对对两两构件构件相相对对运运动自动自由由度度 的约束的约束情况 。情况 。 约束的力学约束的力学意意义义：对：对限限制制的的自自由由度度提提供相供相应应 的约束的约束反反力力。 first part的的意意义义：1）承承受受约束约束反反力的构件力的构件。 2）运运动动约束约束正正向向运运动动 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 基本约束基本约束（joint primitives）的作用的作用 ： 没没有有对对应物应物理实理实体体，有有什么用什么用？ 可可用作建模过程中用作建模过程中调调试试模型的模型的临临时时约束约束。 可可以以避免避免多多余余约束，约束，（例例：后后面面静静力分力分 析析）。 例例：布料布料机机约束建模约束建模问题问题。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 motions generators （运运动动约束约束）使构使构 件件按按给给定定规律规律相相对对运运动。动。 joint motion （运运动动副副运运动动约束约束） 使用运使用运动动副联副联接接的的两两构件构件按按给给定定规律规律相相对对 运运动。动。 函函数编辑数编辑器器的使用的使用。 14 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 point motion（点运动约束）（点运动约束）about point motion there are two types of point motion that you can create: single point motion -prescribes the motion of two parts along or around one axis. general point motion -prescribes the motion of two parts along or around the three axes (six degrees of freedom (dof). 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 imposing point motion on a joint you can impose a motion on any of the axes (dof) of the idealized joint that are free to move. for example, for a translational joint, you can apply translational motion along the z- axis. learn more about point motion. 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 imposing point motion on a joint 注注意意其其坐标轴坐标轴方方向向可可能与能与全全局局坐标坐标不同。不同。 第第4章 虚拟样机的约束建模章 虚拟样机的约束建模 point motion（点点运运动动约束约束）about point motion when you create a point motion, you specify the parts to which the motion is to be applied and the location and orientation of the motion. adams/view creates markers on each part at the location of the motion. the marker that adams/view creates on the first part you select is called the moving point. it moves or rotates relative to the marker on the second part, called the reference point. the z- axis of the reference point defines the positive direction using the right- hand rule. when you create a point motion, adams/view creates a motion at the specified location. for a single point motion, adams/view defines the motion as a constant velocity over time, based on a speed value that you can enter. the speed value can be a numerical value, function expression, or user- written subroutine, as explained in defining the motion magnitude. by default, adams creates the point motion around or along the z- axis. you specify the direction of the z- axis when you create the single point motion. you can change the axis around or along which the motion is applied. for a general point motion, adams/view creates a motion around or along all six coordinates of the markers created on the selected parts. it does not define the magnitude of the motion. youll need to modify the motion to define its magnitude. 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 施加力的目的施加力的目的： 用用于于模拟机械的实模拟机械的实际际受受力力及及构件构件之间之间的的相相 互互作用作用。 adams力的力的类类型型： applied forces（作用力作用力）理论力学中的理论力学中的 “外外力力”。 flexible connectors（柔（柔性性连接连接力力）由由 构件构件之间之间相相对对位位移移决定决定的力，的力，如如“弹簧弹簧力力”。 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 adams力的力的类类型型： special forces（特（特殊殊力力） 重重力和力和轮胎轮胎 力力。（轮胎轮胎力力车车辆辆轮胎轮胎与与路路面之间面之间的的相相 互互作用力作用力） contacts（接（接触触力力）两两构件运构件运动动中中接接触触 时时的的相互相互作用力作用力。 15 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 作用力（作用力（applied forces）建模：）建模： 作用力可有作用力可有1个、个、3个或个或6个分量。个分量。 一个力；一个力； 一个力矩；一个力矩； 三个力分量；三个力分量； 三个力矩分量；三个力矩分量； 三个力分量和三个力矩分量。三个力分量和三个力矩分量。 单分量力单分量力 多分量力多分量力 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 施加施加单单分分量量力力： 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 确确定定力的方力的方向向： space fixed力的方力的方向向相相对对ground固固定定 不不变变。（如如风风力力） 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 确确定定力的方力的方向向： body moving力的方力的方向向相相对对于于受受力构件力构件 固固定定不不变变。（在在静静水水中中转转动动时时的的水阻水阻力力） 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 确确定定力的方力的方向向： two bodies力的方力的方向向沿沿两两构件构件上上作用作用点点 与与反反作用作用点点的的连线连线。（如如磁磁力力） 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 确确定定力的方力的方向向： two bodies力的方力的方向向沿沿两两构件构件上上作用作用点点 与与反反作用作用点点的的连线连线。（如如磁磁力力） 16 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 施加多分量力：施加多分量力： 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 单单分分量量力与力与多多分分量量力的力的区区别别？ 单单分分量量力力不不考考虑虑施力施力体体和和反反作用力，施作用力，施于于 一一个个构件构件上。上。 多多分分量量力施力施于于两两个个构件构件上上，先选择先选择的的为为作作 用用体体，受受作用力作用力；后后选择选择的的为反为反作用作用体体， 受受反反作用力作用力。对。对应应于于力作用力作用点点的的两两个个mk一一 个个为为作用作用mk，另另一一个个为反为反作用作用mk，分，分别别位位 于于作用作用体体和和反反作用作用体上。体上。 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 多多分分量量力的方力的方向向adams使使反反作用作用mk与与 作用作用mk始始终终重重合，合，同同时创时创建第建第三三个个参参考考mk （反（反作用作用体上体上）来来决定决定力的方力的方向向。 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 施加施加多多分分量量力力： 1 location自动自动在在最最靠近靠近选择选择点点的的两两构构 件件上上施加力，施加力，当当不不区区分作用分作用体体与与反反作用作用体体 时时使用使用。 2 bodies -1 location可可选择选择两两受受力构力构 件件及及力作用力作用点点。 2 bodies -2 locations与与上上面面类类似似。 第第5章 虚拟样机力的施加章 虚拟样机力的施加 施加施加多多分分量量力力： 1 location（x分分量为量为5，