经典：ADAMS全面教程课件

机械系统的建模和结构分析1主要内容机械系统的组成参考机架坐标系机械系统的自由度速度、加速度和角加速度2机械系统的组成机械系统是机器和机构的总称，由构件和零件组成。机构由两个以上具有相对运动的构件组成，用于传递运动或改变运动形式。机器是由若干机构组成的系统。机构的构件既保持接触，又有一定的相对运动。运动副：两构件既保持接触，又有一定的相对运动的连接。3参考机架参考机架：计算速度、加速度的参考坐标系地面参考机架：为独立的惯性参考坐标系构件参考机架：对每一个刚体都有一个参考机架，刚体上各点相对于该构件参考机架是静止的。4坐标系地面坐标系：固定坐标系。构件机架坐标系：固定在构件上随构件运动，它相对地面坐标系的位置和方向确定构件的位置和方向。标记坐标系：也称标记。

固定标记：固定在构件上，用于确定构件的形状、质心、力的作用点和构件的连接位置。

浮动标记：相对构件运动，有的力和运动要用它定位。5坐标系xz”y”x”z’y’x’zy固定坐标系标记坐标系构件坐标系6确定坐标系的位置和方向欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的坐标，三点法：X-Z点法：7欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0坐标系相对基准坐标系的旋转轴、旋转角度和旋转顺序。常用为3-1-3旋转法则：1、2、3代表x、y、z轴，3-1-3表示先绕基准坐标系的z轴旋转，再绕基准坐标系的x轴旋转，最后再绕基准坐标系的z轴旋转。共有24种组合，代表不同的旋转方式。不能连续对基准坐标系的同一轴旋转。8三点法：不在同一直线上的三点A,B,C在定位坐标系的坐标值；A,B,C，3点在基准坐标系的坐标值；9X-Z点法：定位坐标系原点O在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0定位坐标系x或z轴上一点A的坐标x-z平面上另一点B的坐标,B点与O,A不共线。10机械系统的自由度自由度：机械系统中各构件相对地面构架的独立运动数。n–活动构件数，m–运动副总数Pi-第I个运动副的约束条件数Qj-第I个原动机的驱动约束条件数S-原动机总数Rk–其它约束条件数11系统的自由度例系统自由度F0,且Qj=0，系统蜕化为刚体系统。系统自由度F0,且Qj>0，表明原动机将不能驱动系统，或系统在薄弱环节将损坏。当F=0,且Qj>0，机械系统有确定运动。当F>0,机械系统没有确定的相对运动。12系统自由度的计算复合铰链：m个构件在一处以铰链联接局部自由度：与构件运动无关的自由度虚（重复）约束：轨迹重合转动副轴线重合移动副导轨平行其它重复约束(m-1)虚约束对刚体无影响，对柔性体可增加刚度，但在计算运动将删除虚约束。13速度计算xz’y’xozyo’pr’rpr设地面坐标系o-xyz,构件坐标系o’-x’y’z’,p点固结在构件坐标系o’-x’y’z’，它在地面坐标系o-xyz中的矢量为14机械系统动态仿真

DynamicSimulationofMechanicalSystem美国MSC公司;MDI(MechanicalDynamicsInc.)

ADAMS:AutomaticDynamicAnalysisof MechanicalSystems15MSC.ADAMSAdams是集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件世界上目前使用范围最广、最负盛名的机械系统仿真分析软件产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿真其运动过程，并且可以迅速地分析和比较多种参数方案，直至获得优化的工作性能，08/ylb/yqsb/gccl/2005060716.htm16参考资料ADAMS—虚拟样机技术入门与提高

郑建荣编著

北京机械工业出版社2002ADAMS实例教程

李军,邢俊文,覃文洁等编

北京北京理工大学出版社2002虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践

王国强,张进平,马若丁编

西安西北工业大学出版社2002

软件：ADAMSv11帮助文档17作业上机练习1,2,3上机大作业，参考ADAMS/View使用入门练习

Username:studentPassword:student18虚拟样机VirtualPrototyping真实系统的功能仿真大大减少设计-样机-试验-改进循环所需时间提高产品质量降低成本19 “目标是将开发时间从60个月降为12个月，和把成本从60-70亿降为10亿美元”

Boeing,CommercialAirplaneGroupGettingThereFaster20数字汽车

FullVehicle底盘引擎传动车身SuspensionSteeringBrakesTiresValvetrainCranktrainChain/BeltAcc.DrivesTransmissionClutchDifferentialAxles/CVBody-in-whiteFrameSeatingRestraintsRoadDriverTestRigs21虚拟样机成功案例

Daimler-Chrysler汽车

降低成本$8000万元上市时间提前8个月每辆汽车利润增加$1,500元物理样机从50辆减少为31辆22汽车机械铁路、工程机械航空、航天、国防虚拟样机技术

在各主要工业部门都取得显著成就23飞机着陆时的起落架变形24飞机着陆时的起落架变形25ADAMS/PPT(后处理)26液压+机械仿真

Hydraulic+MechanicalSimulation可运行包含液压回路的整个系统仿真静态、瞬态、动态和线性分析调整液压元件参数使系统优化27获得所有液压仿真分析结果包括压力、流量、阀门位置、,油缸位置等。28空间望远镜展开系统概念设计29高性能越障机器人的性能设计30ADAMS/View,Solver求解器ADAMS/PostProcessor后处理ADAMS/Controls控制ADAMS/Hydraulics液压ADAMS/Flex柔性ADAMS/Animation动画ADAMS/Linear线性ADAMS/Exchange接口ADAMS/Insight优化ADAMS/Car轿车VehicleDesignSuspensionDesignADAMS/Driver驾驶员ADAMS/Engine引擎ADAMS/Pre轿车性能ADAMS/Tire轮胎ADAMS/Rail机车CAT/ADAMSMECHANISM/ProADAMS/SDKCAD嵌入模块ADAMS动态仿真模块31MSC.SoftwareMSC.ADAMS、MSC.Nastran、MSC.Fatigue集成方式

*由MSC.Nastran对部件进行有限元分析，生成含有模态信息的mnf文件；

*将mnf文件导入MSC.ADAMS中，创建刚柔耦合模型；

*由MSC.ADAMS对机构进行动力学分析；

*分析得载荷和位移等边界条件可转入MSC.Nastran进行详细的应力、振动、噪音分析；

*分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC.Fatigue中进行疲劳分析。32数字工程

DigitalEngineeringProductDataManagementSystemTraditionalComponent-focusedCAD/CAE/CAMSystem-focusedVirtualPrototypingDesign-Development-ProductionCADCAECAMVirtual

Mock-upVirtualPrototyping&TestingVirtual

Production33针对系统的解决方案

System-FocusedSolutionsProductDataManagementSystemTraditionalComponent-focusedCAD/CAE/CAMSystem-focusedVirtualPrototypingDesign-Development-ProductionCADCAECAM虚拟模型虚拟样机试验虚拟生产ProductDataManagementSystemTraditionalComponent-focusedCAD/CAE/CAMCADCAECAM设计设计验证数字装配生产建模测试验证优化自动化34产品生命周期

ProductLifeCycleDesignValidateAssemblyService做什么样的?满足要求?能工作吗?可靠吗？能做出来吗?维护方便吗?Concept35INFORMATIONRISKProductDevelopmentProcessforManufacturersDesignValidateAssemblyServiceConceptReducedRiskThroughBetterInformationIMPROVEMENTWithVirtualPrototyping36BuildTestValidateOptimizeAutomateFunctionalVirtualPrototyping37ControlsFlexibilityHydraulicsTestData3DCADBuildSystemModel38优化模型CircuitBreakerExample(courtesyofABB)刚体柔性体39虚拟样机仿真分析步骤40ADAMS运行准备程序安装License管理

设本机为客户机：程序ADAMS11.0LicenseClient在弹出窗口键入本机的机器名或IP地址设定服务器：程序ADAMS11.0LicenseServer

在弹出窗口键入服务器IP地址:24或 C:\ProgramFiles\ADAMS11.0\network 运行程序：程序ADAMS11.0Aview出现欢迎窗口：选择工作类型、工作目录、模型名、单位制等41ADAMS用户界面菜单Menu主工具箱Maintoolbox标准工具箱Standardtoolbox状态栏Statustoolbar弹出菜单Popupmenu命令窗Commandwindow42ADAMS菜单File（文件）Edit（编辑）View（视窗）Build（建模）Simulation（仿真）Review（观察）Settings（设置）Tools（工具）Help（帮助）43主要文件类型.bin包含所有模型信息的二进制文件.adm用ADAMS专有语言描述的模型文件.cmdCommand文件.reqRequest文件（分析输出的时间历程）.resResult文件（仿真分析的信息）.gra图形文件*.*测试数据文件.dxf,.dwg,.stl..stp,.igs,…其它CAD系统文件类型44ADAMS/VIEW

操作之一建立新的数据库打开已有数据库输入其它文件（cmd,….)设定工作目录单次设定永久设定45ADAMS/VIEW

操作之二

基本设置坐标系：Cartesian/Cylindrical/Spherical视图方向：Front/…重力:方向–Y大小-9806.65mm/s2单位制：MMKS网格：Grid范围、间距46几何建模–基本几何形体点：Point标记：Marker直线、多义线：圆弧：Arc样条曲线：Spline47几何建模–简单几何形体长方体：Box圆柱体：Cylinder球体：Sphere圆锥台：Frustrum圆环：Torus连杆：Link拔出：Extrusion多边形板：Plate回转体：Revolution48几何建模–复杂几何形体线段连接：Chain组合形体：合并两个相交的实体Union合并两个不相交的实体Merge截交Intersect切割Cut 分割split添加特征：倒角Chamfer圆角Fillet开孔Hole凸台Boss挖空Hollow49力和力矩

Force&Torque力和力矩不改变系统的自由度，但影响系统的运动力的分类：施加力：Appliedforce，可用常值、函数和子程序定义柔性连接：Flexibleconnectors，如柔性梁、弹簧、轴套（Bushings）特种力：Specialforces，如重力、轮胎力接触力：Contactforce50力的定义大小和方向作用的物体和作用点位置51弹簧阻尼器force=-C(dr/dt)-K(r-LENGTH)+FORCE此处：

r：定义的弹簧阻尼器长度，mm

dr/dt：弹簧阻尼器两端相对速度，Mm/s

C：粘性阻尼系数，可定义非线性特性Ns/mm

K：弹簧刚度系数，可定义非线性特性N/mm

FORCE：弹簧的预载荷(preload)，N

LENGTH：预载引起的位移，mm52约束类型TypesofConstraints

理想化连接（Idealizedjoints）：有实际的约束对象,如铰链(hinge)、滑台(slidingdovetail)。基本连接（Jointprimitives）：给零件相对运动以限制：如一运动必须和另一运动平行或垂直。施加运动（Motionsgenerators）：驱动模型。53约束类型

Joints

连接

JointPrimitives

初等连接

MotionGenerators

运动

Contacts接触54DOFRemovedbyIdealizedJoints55DOFRemovedbyJointPrimitives56DOFRemovedbyMotions57指定约束的物体和位置

1location(BodiesImplicit)–ADAMS自动选择此位置附近的两物体建立约束。如只有一个物体，则与ground相连。2Bodies-1Location–指定两个物体和约束所在位置。约束固定在第一个物体上，相对第二个物体运动。2Bodies-2Locations-指定两个物体和约束所在位置。在零件分离时特别有用。58仿真时连约束物体自动定位连接。2Bodies-2

Locations59RevoluteJoint铰接副约束2个旋转、3个移动自由度60TranslationalandCylindricalJoint

移动副圆柱副约束3个旋转、2个移动自由度约束2个旋转、2个移动自由度61SphericalJoint球铰指定两个物体、一个位置，约束三个相对移动自由度。62PlanarJoint平面副指定两个物体、一个位置，再指定平面的法线方向。约束2个旋转、1个移动自由度63Constant-velocityJoint恒速副约束1个旋转、3个移动自由度64ScrewJoint

螺旋副1.指定两个物体、一个位置，回转轴和移动方向。2.修改螺距。3.1个自由度。（回转与移动保持一定关系）65Fixed

Joint固定副约束3个旋转、3个移动自由度66HookeJoint

胡克铰

定回转轴方向

（单击）UniversalJoint万向节定十字轴方向（双击）67齿轮副Gear铰链Joint1,Joint2必须在齿轮和支架(Carrier)间。创建铰链时(2Loc,1Pos),必须先选齿轮，后选支架。公共速度标记(Commonvelocitymarker)在支架上，标记的Z轴方向是齿轮间作用力的方向。68关联副（Couplerjoint)用于带传动(beltspulleys)、链传动(chains&sprockets)关联副也可建立任意两运动之间的关联运动件间关系为线性或非线性（用子程序定义）传递运动、能量transfermotionandenergy.69关联副可建立任意两运动之间的关联

Couplers由下面的约束方程减少一个自由度：S1q1+S2q2=0

S1,S2–比例因子

q1-主动的运动q2–关联的运动70几何约束JointPrimitives轴平行ParallelAxes轴垂直Perpendicular定向Orientation在平面内Inplane在线上Inline71ParallelAxes平行一般用2Bodies-1Locations两个物体的某一轴保持平行其余两坐标轴和原点不受限制72Perpendicular垂直一般用2Bodies-1Locations两个物体的某一轴保持垂直其余两坐标轴和原点不受限制73Orientation定向一般用2Bodies-1Locations两个物体的坐标系保持固定的相对方位两坐标系原点的相对位置没有限制74Inplane点在平面内一般用2Bodies-1Locations第一个物体的一点保持在第二个物体的一平面上75Inline点在直线内一般用2Bodies-1Locations第一个物体的一点保持在第二个物体的一直线上76施加运动MotionGenerators位移Translation回转Rotation点运动（单轴）Pointmotion点运动（多轴）Pointmotion77点运动（单轴）Pointmotion一次选定一点，给定方向。一个物体上可选多点施加运动，但不能在一条线上两点施加沿此方向不同的运动。因为施加一个运动相当限制了一个自由度，刚体不能变形。同样，不能在两点施加绕同一轴不同的转动。如图所示是可以的。

78移动、回转移动只能施加在移动副或圆柱副上回转只能施加在铰接副或圆柱副上79点运动（多轴）Pointmotion一次选定一点，弹出施加运动的对话框，可给定沿不同方向的移动和转动。同样给定的运动不能矛盾。80接触ContactPin-in-SlotContact(Point-on-Curve)CamContact(Curve-on-Curve)81Pin-in-SlotCams定义点在曲线上的约束。第一件（从动件）的一点保持在第二件（凸轮）的曲线上。曲线可为平面或空间曲线，开或闭合曲线，但尽可能采用闭合曲线。减少了2个移动自由度。82Curve-on-CurveCams定义曲线在曲线上的约束。第一件（从动件）的曲线保持与第二件（凸轮）的曲线接触，接触点可以变动，但任何时候只有一个接触点。两曲线必须在同一平面上，曲线可开可闭合，但尽可能采用闭合曲线。减少了3个自由度。83凸轮廓与凹轮廓84修改约束特性1.用鼠标左键选约束，右键菜单选Modify2.弹出ModifyJoint画面3.修改。85力Forces主动力（Appliedforces）-定义载荷作用点、大小、方向和其它性质。柔性连接（Flexibleconnectors）-抵抗运动的力，只须提供力的系数。如无质量梁（beams）、套筒（bushings）、弹簧-阻尼器（spring-dampers）和扭簧（torsionsprings）。特殊力（Specialforces）-如轮胎力、重力等。接触力（Contacts）-当模型运动物体相接触时，定义其相互的作用。86定义力的大小直接定义力、力矩的模或3个分量。当力的大小与运动量（位移、速度）有线性关系时，定义其比例系数。如弹簧刚度、粘性阻尼系数。用Functionbuilder或子程序定义力与位置、运动更复杂的关系，甚至力与力的关系。接触力可看成只能压缩的弹簧力。87定义力的方向固定于物体(Bodymoving)和固定于空间(Spacefixed)的力。指定沿某标记的一座标轴方向，或多个轴方向，或指定方向。力沿两个标记的连线方向:Twobodies。Normaltogrid：力垂直于网格平面。Pickfeature：用鼠标左键选力的方向。88修改力的特性力的名称力的方向：

ononebodyfixedinspace,movingwithbody,MovingwithAnotherBody,BetweenTwoBodies力的作用和反作用物体：Body决定力方向的物体：Directionbody力的表达式：F(time,…)力的显示：ForcedisplayOn,Off,89力工具箱90Single-componentForce,Torque施加在可动的物体或两个物体之间。91多轴力92多轴力修改93弹簧阻尼器刚度、阻尼系数为线性刚度、阻尼系数为非线性：用样条曲线表示弹簧压缩时力为正弹簧拉伸时力为负94线性弹簧阻尼器之力

LinearSpringLinearDamperForce=-k(q-q0)-c+F0q–弹簧阻尼器长度-q对时间的导数k-弹簧刚度系数(always>0)c–粘性阻尼系数(always>0)F0–弹簧预载荷(preload)q0–预载荷时长度(Referencelength,always>0)t-Time

InADAMS,用户自定义方程为:-k*(DM(I,J)-q0)-c*VR(I,J)+F095线性弹簧力96线性阻尼力97弹簧阻尼器特性修改刚度：给定系数、无、f(deformation)阻尼：给定系数、无、f(velocity)预载：长度：缺省长度(Defaultlength)、预载时长度(Lengthatpreload)98扭簧TorsionSpring

第二个物体(JMarker)作用在第一个物体(IMarker)上的力矩为：torque=-CT*da/dt-KT*(a-ANGLE)+TORQUEtorque:扭簧力矩，TORQUE:预载符号按右手法则。CT:阻尼系数a:转角da/dt:角速度KT:刚度系数ANGLE:预载时的扭转角99无质量梁MasslessBeam连接两个物体的无质量梁可施加力和力矩。假设为等截面的Timoshenko梁。100无质量梁力和力矩的表达式此为作用在第一个物体(IMarher)的力和力矩刚度、阻尼矩阵为对称阵。101力场FieldElement定义最一般力的方法。线性力场定义如下：102非线性力场非线性力场定义如下：103套筒力（Bush）特性

Characteristicsofabushing两个作用点

(actionforceatImarkerandreactionforceatJmarker)矢量：

Threetranslationalandthreerotational方向基于

Jmarker大小：(Fx,Fy,Fz+Tx,Ty,Tz)刚度矩阵

[K],阻尼矩阵[C]预载荷Preload104套筒力（Bush）特点套筒力各分量刚度矩阵变形阻尼矩阵速度预载各量均在Jmarker坐标系中观察。套筒力的刚度、阻尼矩阵是对角阵。反作用力FJ=-Fi

,

TJ=Ti-

δX

Fi105修改套筒力（Bush）特性106接触力ContactForce2维接触：平面几何元素的接触，如圆、平面曲线和点。3维接触：实体之间的接触，如球、圆柱、闭合的壳体（Shell）、拉伸体和回转体等。2维与3维接触：除球与平面的接触以外，其余尚不考虑。107ContactForceAlgorithms基于恢复的接触（Restitution-basedcontact）：根据损失系数(penaltyparameter)和恢复系数(coefficientofrestitution)计算接触力，损失系数限于单向约束，并控制接触时的能量耗散。基于冲击函数的接触（IMPACT-Function-BasedContact）：根据ADAMS函数库中的IMPACT函数计算接触力。基本上是按非线性弹簧-阻尼器建模。在ADAMS12版已取消了这部分。108接触力的标记109STEP函数STEP(q,q1,f1,q2,f2)where:q-Independentvariableq1-Initialvalueforqf1-Initialvalueforfq2-Finalvalueforqf2-FinalvalueforfNote:q1<q2110冲击力IMPACT(q,,q1,k,e,cmax,d)

q-两个物体之间距离(用位移函数定义）

-变量q对时间的导数

q1–决定接触力起作用的触发距离，为实常数

k–刚度系数

e–刚度力指数（Stiffnessforceexponent）

cmax–阻尼系数

d–阻尼上升距离（Dampingramp-updistance）111

ifq>q0

FIMPACT

Offifq<q0FIMPACTOn单边与双边冲击力112单边冲击力FIMPACT=

113单边冲击力114速度、加速度函数VM(I,[J])VR(I,[J])VX,VY,VZ(I,[J],[R],[L])Notes:Velocityfunction,VR,isusedtodefinevelocityalongthelineofsight,whichiscommonlyusedinspring-dampers.Ifthemarkersareseparating:VR>0.Ifthemarkersareapproaching:VR<0.115力Forces主动力（Appliedforces）-定义载荷作用点、大小、方向和其它性质。柔性连接（Flexibleconnectors）-抵抗运动的力，只须提供力的系数。如无质量梁（beams）、套筒（bushings）、弹簧-阻尼器（spring-dampers）和扭簧（torsionsprings）。特殊力（Specialforces）-如轮胎力、重力等。接触力（Contacts）-当模型运动物体相接触时，定义其相互的作用。116定义力的大小直接定义力、力矩的模或3个分量。当力的大小与运动量（位移、速度）有线性关系时，定义其比例系数。如弹簧刚度、粘性阻尼系数。用Functionbuilder或子程序定义力与位置、运动更复杂的关系，甚至力与力的关系。接触力可看成只能压缩的弹簧力。117定义力的方向固定于物体(Bodymoving)和固定于空间(Spacefixed)的力。指定沿某标记的一座标轴方向，或多个轴方向，或指定方向。力沿两个标记的连线方向:Twobodies。Normaltogrid：力垂直于网格平面。Pickfeature：用鼠标左键选力的方向。118修改力的特性力的名称力的方向：

ononebodyfixedinspace,movingwithbody,MovingwithAnotherBody,BetweenTwoBodies力的作用和反作用物体：Body决定力方向的物体：Directionbody力的表达式：F(time,…)力的显示：ForcedisplayOn,Off,119力工具箱120Single-componentForce,Torque施加在可动的物体或两个物体之间。121多轴力122多轴力修改123弹簧阻尼器刚度、阻尼系数为线性刚度、阻尼系数为非线性：用样条曲线表示弹簧压缩时力为正弹簧拉伸时力为负124线性弹簧阻尼器之力

LinearSpringLinearDamperForce=-k(q-q0)-c+F0q–弹簧阻尼器长度-q对时间的导数k-弹簧刚度系数(always>0)c–粘性阻尼系数(always>0)F0–弹簧预载荷(preload)q0–预载荷时长度(Referencelength,always>0)t-Time

InADAMS,用户自定义方程为:-k*(DM(I,J)-q0)-c*VR(I,J)+F0125线性弹簧力126线性阻尼力127弹簧阻尼器特性修改刚度：给定系数、无、f(deformation)阻尼：给定系数、无、f(velocity)预载：长度：缺省长度(Defaultlength)、预载时长度(Lengthatpreload)128扭簧TorsionSpring

第二个物体(JMarker)作用在第一个物体(IMarker)上的力矩为：torque=-CT*da/dt-KT*(a-ANGLE)+TORQUEtorque:扭簧力矩，TORQUE:预载符号按右手法则。CT:阻尼系数a:转角da/dt:角速度KT:刚度系数ANGLE:预载时的扭转角129无质量梁MasslessBeam连接两个物体的无质量梁可施加力和力矩。假设为等截面的Timoshenko梁。130无质量梁力和力矩的表达式此为作用在第一个物体(IMarher)的力和力矩刚度、阻尼矩阵为对称阵。131力场FieldElement定义最一般力的方法。线性力场定义如下：132非线性力场非线性力场定义如下：133套筒力（Bush）特性

Characteristicsofabushing两个作用点(actionforceatImarkerandreactionforceatJmarker)矢量：

Threetranslationalandthreerotational方向基于

Jmarker大小：(Fx,Fy,Fz+Tx,Ty,Tz)刚度矩阵

[K],阻尼矩阵[C]预载荷Preload134套筒力（Bush）特点套筒力各分量刚度矩阵变形阻尼矩阵速度预载各量均在Jmarker坐标系中观察。套筒力的刚度、阻尼矩阵是对角阵。反作用力FJ=-Fi

,

TJ=Ti-

δX

Fi135修改套筒力（Bush）特性136接触力ContactForce2维接触：平面几何元素的接触，如圆、平面曲线和点。3维接触：实体之间的接触，如球、圆柱、闭合的壳体（Shell）、拉伸体和回转体等。2维与3维接触：除球与平面的接触以外，其余尚不考虑。137ContactForceAlgorithms基于恢复的接触（Restitution-basedcontact）：根据损失系数(penaltyparameter)和恢复系数(coefficientofrestitution)计算接触力，损失系数限于单向约束，并控制接触时的能量耗散。基于冲击函数的接触（IMPACT-Function-BasedContact）：根据ADAMS函数库中的IMPACT函数计算接触力。基本上是按非线性弹簧-阻尼器建模。在ADAMS12版已取消了这部分。138接触力的标记139STEP函数STEP(q,q1,f1,q2,f2)where:q-Independentvariableq1-Initialvalueforqf1-Initialvalueforfq2-Finalvalueforqf2-FinalvalueforfNote:q1<q2140冲击力IMPACT(q,,q1,k,e,cmax,d)

q-两个物体之间距离(用位移函数定义）

-变量q对时间的导数

q1–决定接触力起作用的触发距离，为实常数

k–刚度系数

e–刚度力指数（Stiffnessforceexponent）

cmax–阻尼系数

d–阻尼上升距离（Dampingramp-updistance）141

ifq>q0

FIMPACT

Offifq<q0FIMPACTOn单边与双边冲击力142单边冲击力FIMPACT=

143单边冲击力144ADAMS样机仿真分析及调试145仿真的类型Dynamic–动力仿真：系统在外力和激励作用下求解位移、速度、加速度和约束反力。自由度必须大于等于1。ADAMS/Solver解一组非线性微分和代数方程。Kinematic–运动仿真：确定系统的运动范围，并不考虑力的作用。只求解一组缩减的代数方程。自由度必须等于零。Static–静力仿真：确定系统在力作用下的平衡位置。速度和加速度设为零，所以不考虑惯性力。Assemble–装配仿真：检查约束和初始条件是否合理。也称初始条件仿真。Linear–线性仿真：将非线性动力方程在某运行点线性化，以确定固有频率、振型。必须要有ADAMS/Linear模块才能进行。146仿真的步骤模型合理性检查：确定需要的仿真输出：设置仿真的类型和控制参数：仿真、调试：分析结果的管理：147模型合理性检查ToolsModelVerify模型自由度、冗余约束检查ToolsModelTopologyMap零件的联接关系状态栏Information按钮

都会弹出模型信息窗口ToolsTableEditor检查、修改各个对象ToolsDatabaseNavigator148Information149TableEditor150DatabaseNavigator151仿真结果集各种对象的基本信息：如构件质心的位置、速度、加速度、角速度、角加速度，动能、动量矩等。运动副的运动、约束反力。施加的运动、力等。测量Measure：请求Request:152测量的类型Object对象：零件、力、约束的特性。Point点：相对全局坐标系的位置，作用在该点的合力。Point-to-point点对点：点对点的运动特性，如距离、相对速度和相对加速度。Orientation方位：标记坐标系相对另一个标记坐标系的方位，如相继的回转、欧拉参数、方向余弦等。Includedangle角度：由空间的三点确定。Range范围：统计其它测量的特性，如最大值、最小值、平均值等。153创建、修改测量154创建、修改测量例：点-点155测量图形的处理156请求requests通过请求获得仿真的标准输出的信息：位移、速度、加速度、力。也可定义其它量：如压力、功、能量、动量等。要指定度量位移、速度、加速度、力的坐标系标记。创建一组函数表达式定义需要的输出。用户自定义子程序REQSUB可定义非标准输出。ADAMS/Solver在仿真的每一步产生输出结果。跟测量不同，必须在仿真之前创建requests，创建后可用于不同的仿真。157CreatingaRequest

BuildmenuMeasureREQUESTNew.PredefinedDataTypeandMarker

SpecifyingFunctionExpressionsSpecifyingaSubroutine158定义函数表达式在一个请求中最多可定义6个函数，F1,F5ADAMS保留用以存放函数值。例：f1=(blank：存放f1-f3的值)f2=“0.5*17.49*VM(mar15,mar27)**2”f3=“FX(mar18,mar19,mar1)*DX(mar18,mar19,mar1)”f4=“FX(mar18,mar19,mar1)/TIME”f5=(blank:存放f6-f8的值)f6=“AZ(mar7,mar8)”f7=“JOINT(joi26,mar7,fy,mar99)”f8=“MOTION(joi26,mar7,tz,mar99)”159Measure和Request的比较Measures:Requests:测量一个分量.可测量6个分量.预先定义各种不同的类型.只有4种类型：位移、速度、加速度和力.仿真过程中和仿真后都可用.只在仿真后观察.相应于ADAMS/Solver中相应于REQUEST语句.VARIABLE语句、VARVAL函数和REQUEST语句.160设置仿真的类型、方式和控制参数类型：静力、运动、动力学、装配、线性方式：交互式(Interactive)和剧本式(Script)仿真时间和步长：利用传感器Sensor触发预定的事件，控制仿真过程。设置仿真中初始条件、求解方法、精度、显示、调试、结果输出等条件。161仿真工具箱返回、停止、开始仿真按钮仿真类型：动力、静力、运动仿真结束时间、仿真持续时间仿真步数平衡测试重复仿真调试（表格、打印输出）162交互仿真163按剧本仿真164动画控制165仿真设置166AddSensors

可用Sensors触发特殊事件，如：停止仿真：如当一杆件到达指定位置即停止仿真。改变控制求解的参数：如两物体碰撞之前，减少仿真的步长，求解易于收敛和取得碰撞力的值。.改变输入：例如在汽车运动仿真时改变状态，从直线运动改为转弯、掉头。改变模型拓朴结构：例如可创建一传感器监视某约束反力，当它超过给定值后即让两构件脱离。167分析结果的管理保存仿真分析结果：存入数据库，或换名保存。删除仿真结果。168ADAMS/PPTPostProcessor后处理器169后处理Debugging-ADAMS/PostProcessor通过动画、图形帮助你调试模型。

Validating–输入物理样机的数据和曲线图与仿真结果比较，以评价仿真的有效性。

Refining–比较不同的仿真结果，以确定更好的模型。

PresentingResults–生动、形象地演示仿真结果，还可产生动画短片，用于其它演示。170启动PPTStartmenu

ProgramsADAMS11.0

APostProcessorPostProcessor.ADAMS/AVIEW:MainToolboxPPT图标171ADAMS/

PPT输入文件ADAMS/View：command(.cmd)模型文件ADAMS/Solver：Dataset(.adm)–用ADL语言的模型文件Analysis：

Graphics–.gra

Request–.reqResults–-.resNumericdata：ASCII文件Wavefrontobjects,Stereolithography,render,andshell：Polygonalrepresentationofsurfaces.172曲线173动画174ADAMS/PostProcessorWindow175Toolbar主工具箱：曲线编辑工具箱：统计工具箱：176曲线编辑工具箱曲线相加、减、乘，绝对值，比例，负值曲线插值、偏移、对准微分、积分样条、显示数据标记滤波：低通、高通、带通、带阻FFT177统计工具箱实时显示数据点x,y坐标、斜率XYSlope最大值、最小值、平均值、均方根值MinMaxAvgRMS178动画显示、控制和输出动画设置选项：光标、坐标系、标题等设置照相机记录动画从叠显示多个动画179练习用文件将ADAMS11.0\PPT\Example目录中的文件拷贝到你的工作目录：汽车悬架系统仿真的后处理的文件：ppt_gs.gra–包含模型、仿真结果的图形文件。ppt_gs.req–Request文件ppt_gs.cmd–包含模型、仿真结果的命令文件。FileImport：将文件装入后处理。进行各种操作练习。180数据处理FilteringCurveData

PerformingFFTFunctions

ConstructingBodePlots181滤波

Filtering

Butterworthfilter-butter()inMATLAB

Transferfunction-Afilteryoudefinebydirectlyspecifyingthecoefficientsofatransferfunction.182FFTMainmenu->plot->FFT183FFTFFTMAGFFT算法得到的幅值。FFTPHASEFFT算法得到的相位角PSD确定信号频率组成中的能量分布184Bode图Mainmenu->plot->Bode185Bode图转换函数法：TransferFunctionsCoefficientTFSISO(ADAMS格式单输入、单输出传递函数)矩阵法ADAMSLinearStateMatrix：用线性化模型的状态矩阵ADAMS

Matrix

输入输出信号对法：TimeDomainMeasure:用测量定义系统输入、输出TimeDomainResultsetComponents：用仿真输出定义系统186ParameterizeModel&Design参数化建模与设计187参数化模型虚拟样机在建立后，为优化设计需多次修改、仿真、调试，改变样机是很繁琐的事。建立参数化模型就使这些工作变得简单、快捷。参看:ADAMS11.0\pdfdocs\view\view_ref\view_ref.pdf188参数化建模与设计将设计参数设置为变量，在分析过程中改变样机模型的参数值，就能自动更新模型，就可进行一系列的仿真分析。参数化分析类型：设计研究DesignStudy:试验设计

DesignofExperiment:优化

Optimization:189参数化分析工具设计研究Designstudy:研究单个设计变量对样机性能影响的大小。试验设计DesignofExperiment(DOE)：用较少的试验次数，确定各设计变量的合理范围。优化Optimization：最终确定最优的设计变量值。190参数化方法设计点的参数化设计变量的参数化移动工具表达式191表达式Expression表达式是所有参数化的基础。例：设Part_2质量是Part_1质量的2倍，用表达式:(2*.model_1.part_1.mass),使Part_2质量自动随之变化。2也可用变量代替。表达式要用括弧括起来，表达式中可用常数、标准数学运算符、函数，也可引用模型中其它对象的数据。192参数化：用点Point点参数化可方便地改变机构的形态。用点构建机构时，ADAMS自动将构件标记的位置与该点联系起来（LOC_RELATIVE和ORI_ALONG_AXIS）,当点位置发生变动，构件随之变化。

(LOC_RELATIVE_TO({0,0,0},model_1.ground.POINT_1))用TableEditor参数化点的坐标：193点坐标的参数化选择要参数化的点坐标，如-400.0，在输入框中鼠标右键菜单Parameterize194创建或引用已有的设计变量195参数化变量变量名变量类型标准值值的范围下限上限允许优化时不考虑范围允许值列表允许设计研究时不考虑上述列表196参数化：使用f(x)工具f(x)工具将一对象的位置与一点、标记坐标系联系起来，与之保持一定关系。选维持（Maintain），当标记Mar_1与点Point_1关系如下：(LOC_RELATIVE_TO({0,10,0},.model_1.part_1.POINT_1))执行之前执行之后维持Maintain197参数化：使用f(θ)工具f(θ)工具将一对象的方位与一坐标系联系起来，与之保持一定关系。选项：SameAs,AlongAxis,InPlane;Maintain,Collapse选SameAs和维持（Maintain），当设标记Mar_1与标记Mar的方位关系如下：

(ORI_RELATIVE_TO({90d,90d,0},.MODEL_1.PART_1.MAR_2))执行之前执行之后维持Maintain198参数化：使用f(x)工具--Collapse选收缩（Collapse）使对象的标记与参考点、标记重合。实行后位置关系成为：(LOC_RELATIVE_TO({0,0,0},.model_1.part_1.POINT_1))执行前执行后收缩Collapse199参数化：使用f(θ)工具--Collapse选项SameAs和收缩Collapse使对象标记的方位与参考点或标记坐标系方位完全相同。施行后方位关系成为：

(ORI_RELATIVE_TO({0,0,0},.MODEL_1.PART_1.MAR_2))

原方位施行后选项：Collapse200沿轴定向AlongAxis使标记、约束、力的坐标系的一轴矢与两标记的联接矢量同向。对杆件上标记Mar_4设定如下条件时：(ORI_ALONG_AXIS(.MODEL_1.PART_1.MAR_4,.MODEL_1.PART_1.MAR_1,“z”))

当拖动标记Mar_1时，约束杆件的标记Mar_4的Z轴（因而杆件）始终保持与Mar_4Mar_1的联接矢量同向。用选项SameAs或InPlane可使3轴或两轴互相平行。201设计变量DesignVariables创建设计变量：BuildDesignVariableNew在任意对话框的数值输入区（限于标量）弹出右键菜单，选ParameterizeCreateDesignVariable修改设计变量：BuildDesignVariableModify删除设计变量：EditDelete弹出DatabaseNavigator选设计变量OKToolsTableEditor选Variables选要删的设计变量右键菜单Delete202创建设计变量变量名；单位类型:Real,Integer,String,Object标准值及值范围：绝对最大、最小值，±差值；±%最小值、最大值允许优化时不考虑值的范围列出允许值还可自己定点数及其数值：按Generate允许设计研究不考虑此列表203创建设计变量允许值204ADAMS函数FunctionDesign-TimeFunctions模型设计时用于参数化定义的函数，通常在定义时即计算，其值在运行过程中不变，但优化和设计研究除外。ADAMS提供了200多个设计时的函数，用户也可定义自己的函数。Run-TimeFunctions运行（仿真、实验设计、优化)时计算。ADAMS提供了许多运行时的函数，用户也可定义自己的函数。Help:view_fn.pdf205Design-TimeFunctions设计时函数MathFunctions数学函数Location/OrientationFunctions位置/方向ModelingFunctions建模函数Matrix/ArrayFunctions矩阵/向量函数StringFunctions字符串函数DatabaseFunctions数据库函数MiscellaneousFunctions杂类函数206Run-TimeFunctionsDisplacementFunctions位移函数VelocityFunctions速度函数AccelerationFunctions加速度函数ContactFunctions接触函数SplineFunctions样条函数ForceinObjectFunctions对象上的力函数ResultantForceFunctions作用于一点的合力函数MathFunctions数学函数DataElementAccess数据单元访问函数User-WrittenSubroutineInvocation用户子程序函数Constants&Variables常数和变量207Run-TimeFunctions运行时函数产生或修改测量和请求：BuilderMeasureRequestFunctionBuilder在运行时函数的文本框，用鼠标右键选择FunctionBuilder如：ForceModifyF(time..)=FunctionBuilderMotionModifyF(time..)=FunctionBuilder208User-WrittenFunctions用户函数

InterpretedFunctions解释函数

例：functioncreatefunction_name=MID_PT&text_of_expression="LOC_ALONG_LINE(P1,P2,DM(P1,P2)/2)"&argument_names=“P1”,“P2”&type=location_orientation

CompiledFunctions编译函数1.从aview/user_subs拷贝模板文件vc_init_usr.c。2.

修改模板文件，写自己的函数，编译、调试。3.

将函数加到注册的子程序。4.将新的函数和修改的注册子程序与ADAMS/View联接，参看RunningADAMSonWindows.209Design-TimeFunctionBuilder210表达式语法：操作数Operands常数

LiteralConstants符号常数SymbolicConstants函数Functions数据库对象及其分量值

DatabaseObjectsandTheirComponentValues211符号常数TRUEorYESorON 1FALSEorNOorOFF 0PI=3.1415HALF_PI=π/

2=

1.5707THREE_HALVES_PI=(2π)/3=2.4.7122TWO_PI=2π=6.283SIN45=sin(π/4)SQRT2=1.414RTOD=180/π=

57.2974DTOR=π/

180=

0.0174VERSION11.0NONE：算术表达式中为0，字符串表达式中为空字符串10+NONE=10,NONE+“10”=10NONE//2=“2”212数组例子数组例子：

{1,2,3}，{“red”,“green”,“blue”}，{1.2,3.4,5.6}{.model_1,.model_1.part_1,part_3}，{}213数组的正确表示方式214强制转换coercion合并与强制转换{[1,2],[3,4]}//{[1,1],[2,2]}

{[1,2,1,1],[3,4,2,2]}2.03//”3”“2.033”215数据库对象及其分量值全局引用：.some_model.some_part.mass零件的质量，实数.model_1.title模型标题，字符串.model_1.circle_1.sides圆弧的边数，整数.model_1.part_1.location零件位置，数组.model_1.joint_1.i_marker运动副标记i_marker1局部引用：简单，速度慢some_part.masspart_1.namepart_1.location[2]相当part_1.loc[y]marker_1标记，对象coup.joint_name[indx].i_marker_name.location[2]实数216表达式中的单位unit单位敏感：Unit-sensitive设初始质量单位为克，part_1mass=20part_2mass=(part_1.mass+10)为30克如质量单位改为Kg，part_2mass=(part_1.mass+10)为10.2Kg单位不敏感：None-Unit-sensitive要对单位改变不敏感，只要在数字后标出单位。如20g,10Kg,50cm……等。217ADAMS单位及其缩写Time：hourminutesecondmillisecondmshominsmillisms(m)Force：dynekg_forcekilogram_forceknewtonmillinewtonnewtondy(d)kgkilogram_forceknmillin(m)neFrequency：hzradians/second：radians/secLength：centimeterkilometermetermillimetercentimeterkilometercmkmmmmckmAngle：amangular_minutesangular_secondsasdegreeradianamangular_mangular_sasdrMass：gramkgkilogrammegagramgkgkilogrammeg218位移函数DX,DY,DZ,DMDX(ToMarker,FromMarker,AlongMarker)ToMarker(required)FromMarker(optional)AlongMarker(optional)Coordinatesystemmarkeralongwhosex-axisthedistanceismeasured.Note:Ifnotspecified,optionalargumentsdefaulttotheglobalcoordinatesystem.219位移函数DX,DY,DZ,DM220速度函数VX,VY,VZ,VMVX返回两标记相对速度的x分量VX(ToMarker,FromMarker,AlongMarker,ReferenceFrame)ToMarker(required)FromMarker(optional)：如缺省则为全局坐标系。AlongMarker(optional)：确定x方向的标记坐标系，如缺省则为全局坐标系x轴。ReferenceFrame(optional)：确定速度矢量的坐标系，如缺省则为地坐标系。221加速度函数ACCX,ACCY,ACCZ,