ADAMS基本介绍课件

机械工程控制基础

ADAMS简介本章主要内容:8.1

软件介绍8.2

基本知识8.3

ADAMS/View仿真步骤8.4

几何建模

8.5

ADAMS/View的约束

8.6

ADAMS/View中的载荷

8.7

仿真分析Part8.1

软件介绍8.1.1ADAMS介绍

ADAMS是英文AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems的缩写，是由美国MDI公司（MechanicalDynamicsInc.）开发的机械系统动力学自动分析软件。在当今动力学分析软件市场上ADAMS独占鳌头，拥有70%的市场份额，ADAMS拥有windows版和unix两个版本，目前最高版本为ADAMS2005。8.1.2虚拟样机技术的起源及发展

虚拟样机技术是一项新生的工程技术。借助于这项技术，工程师们可以在计算机上建立机械系统的模型，伴之以三维可视化处理，模拟在现实环境下系统的运动和动力特性，并根据仿真结果精化和优化系统的设计与过程。虚拟样机技术已经广泛地应用在各个领域里：

1、汽车制造业

2、工程机械

3、航天航空业

4、国防工业

5、通用机械制造业8.1.3虚拟样机技术应用领域国外虚拟样机技术的商品化过程早已完成。目前有二十多家公司在这个日益增长的市场上竞争。比较有影响的产品包括机械动力学公司(MechanicalDynamicsInc.)的ADAMS，CADSI的DADS以及德国航天局的SIMPACK。机械动力学公司占据了市场的70%。8.1.4ADAMS基本模块介绍8.1.5、ADAMS/View可以像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机。首先建立运动部件（或者从CAD软件中导入）、用约束将它们连接、通过装配成为系统、利用外力或运动将他们驱动。ADAMS/View支持参数化建模，以便能很容易地修改模型并用于实验研究。用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后，都可以观察主要的数据变化以及模型的运动。这些就像做实际的物理试验一样。8.1.6ADAMS/Solver一个自动建立并解算用于机械系统运动仿真方程的，快速、稳定的数值分析工具。提供一种用于解算复杂机械系统复杂运动的数值方法。可以对以机械部件、控制系统和柔性部件组成的多域问题进行分析。支持多种分析类型，其中包括运动学、静力学、准静力学、线性或非线性动力学分析。使用稳定的建模方法可以对巨大的模型进行分析。8.1.7ADAMS/PostProcessor显示ADAMS仿真结果的可视化图形界面。提供了一个统一化的界面，以不同的方式回放仿真的结果。为了能够反复使用，页面设置以及数据曲线格式都能保存起来，这样既有利于节省时间也有利于整理标准化的报告格式。可以方便地同时显示多次仿真的结果以便比较。Part8.2基本知识:

8.2.1自由度机械系统的自由度是指机械系统中各零件相对于地面所具有的独立运动的数量。欲使机构具有确定的运动，则其原动件的数目必须等于该机构的自由度。ADAMS中自由度（DOF）计算公式为

DOF=其中－系统的部件数目（包括地面）；

－系统内各约束所限制的自由度数目。8.2.2坐标系

ADAMS/View允许Cartesian（直角）、Cylindrical（圆柱）、Spherical（球）三种坐标系，默认情况下为直角坐标系。Cartesian（直角）Cylindrical（圆柱）Spherical（球）ADAMS在坐标系的运用上总共有三种形式:a．全局坐标系也就是绝对坐标系，固定在地面（GroundPart）上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。b．零件的局部坐标系也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。c．标记可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束。Part8.3ADAMS/View建模仿真步骤ADAMS/View

建模仿真步骤:复杂机器仿真时要循序渐进完成几个零件的约束添加后就进行一次仿真I-DEASUGCATIAPro/ECADDS5SolidworksCoCreateAutoCADMicrostationMSC/NastranANSYSABAQUSI-DEASMATRIXxMATLABEasy5

TaguchiMethodJMP,SAS,SPSSExcel…...VirtualPrototyping

整合系統Part8.4几何模型建构几何建模几何建模是ADAMS/View仿真分析的第一步，在开始的时候，都要先建立好几何模型，然后通过约束和载荷等条件的添加完成虚拟样机模型，以进行仿真分析。8.4.1实体模型ADAMS/View中实体模型的获得有两种方法：一:用ADAMS/VIEW建模工具直接建模二:通过ADAMS/Exchange模块从外部输入模型文件后者一般用于复杂零件系统建模，这里我们主要讲述第一种方法。8.4.2ADAMS/View几何建模基础知识

几何体类型

刚性体（RigidBodies）柔性体（FlexibleBodies）点质量（PointMasses）只有质量没有体积点（Point）标记点（Marker）直线和多义线（Polyline

）光滑曲线（Spline

）圆和圆弧（Arc）Marker和Point都是点但是两者又有不同之处：Marker具有独立的方向性，随零件和运动副的加入而产生，可作为零件或运动副位置的控制变量，格式为：.model_1.Part_1.marker_1。Point不具独立的方向性，常用作进行参数化建模的控制点，或者是空间位置标记点。一般通过TableBuilder进行修改。格式为：.model_1.part_1.point_1实体模型线框模型

8.4.3几何体添加方式

对于新创建的几何体有三种添加方式：1：NewPart：创建新的拥有全自由度的零件。

2：AddtoPart：在已有零件上添加零件，成为已有零件的一部分。

3：OnGround：把零件添加到地面上，成为GroundPart的一部分。当零件在仿真过程中始终保持静止，对仿真没有影响的时候可以选择这种添加方式。名称图标参数设置说明长方体Box长度L，高度H，拉伸深度D缺省值D=2*min(L，H)圆柱体Cylinder柱体长L，横截面半径R缺省值R=0.25L球体Sphere三个方向的半径三个方向的半径默认相等，通过修改可以生成椭球体圆台Frustum长L，顶半径TR，底半径BR圆环Torus8.4.4实体库名称图标参数设置说明连杆Link圆角多边样板Plate拉伸实体Extrusion旋转实体Revolution平面Plane8.4.5对实体的布尔操作通过ADAMS/View的实体库只能创建简单零件，为了创建复杂零件，ADAMS/View提供了五种布尔操作，通过对简单实体的组合来创建复杂零件。名称图标功

能说

明Union合并两个相交的实体把第二个，实体并入第一个实体中，相交部分只计算一次Merge合并两个不相交的实体把第一个实体并入到第二个实体中Intersect取相交形体保留相交部分的实体，所形成的实体特性与第一个实体相同Cut实体切割用第一个实体去切第二个实体，删除第一个实体和相交部分的第二个实体Split实体还原将经过以上布尔操作的实体还原实体的布尔运算8.4.6实体的特征操作在建立基本的实体零件后有时还需要对零件模型进一步的完善，添加倒角、凸台、孔等特征，这时要用到以下特征操作命令：特征操作命令：名称图标参数设置说明Chamfer倒角的宽度选择待倒角的边或顶角Fillet圆角半径末端圆角半径当要倒过渡半径圆角时设定末端半径值Hole孔半径、孔深孔深缺省时为通孔Boss凸台半径、拉伸高度Shell薄壁厚度可以从实体表面分别向内、外形成薄壁，需要指定去除面8.4.7几何体的修改几何体位置的修改在创建几何体的时候系统会自动创建零件局部坐标系，一般为作图起点，通过对话框修改零件局部坐标系在全局坐标系中的位置即可改变零件位置。也可以通过Setting中的TableEditor修改标记点以改变几何体位置。几何体特性的修改几何体特性一般包括：质量、转动惯量、惯性积、初始速度、初始位置和方向等。几何体形状的修改几何体形状的修改有3种方式：直接拖动热点（亮点）、利用对话框和编辑位置表。对于Polyline和Spline产生的几何体可以直接选中，拖动关键点修改形状，也可以打开位置表编辑关键点坐标。对于几何实体，一般情况下用鼠标右键或通过Edit—Modify下拉菜单打开几何形状对话框编辑特征参数.Part8.5ADAMS/View的约束约束是用来限制和定义ADAMS中各零件的位置和运动，模拟机械的实际运行状况，组成完整的机械系统为后续分析作准备。在建立好零件的几何模型后，接下来就要定义约束。ADAMS/View的约束可以分为四类：运动副约束（Joints）基本约束（JointPrimitives）运动约束（MotionGenerators）高副约束（HigherPairConstraints）8.5.1运动副约束（Joints）

ADAMS/View总共有11种运动副，通过运动副来实现约束，运动副在现实中都能找到与其对应的物理模型，如铰接副、移动副等。每施加一个运动副可把两个零件联系起来，被连接的零件可以是刚体、柔性体和点质量，运动副可以放置在模型中的任何位置。这11种运动副中Gear和Coupler又称为复杂运动副，其余为简单运动副，复杂运动副通过对简单运动副的组合间接的把零件连接起来。名

称图标说

明铰接副Revolute允许2个零件相对转动，去除2个旋转和3个移动自由度移动副Translational允许2个零件相对移动，去除3个旋转和2个移动自由度圆柱副Cylindrical允许2个零件相对移动或转动，去除2个旋转和2个移动自由度球副Spherical允许2个零件相对转动，去除3个移动自由度平面副Planar允许2件在一平面内运动，去除2个旋转和3个移动自由度运动副约束名

称图标说

明恒速副ConstantVelocity限定两个旋转运动等速，去除1个旋转和3个移动自由度万向节Hooke/Universal旋转运动在两个零件间传递，去除1个旋转和3个移动自由度螺旋副Screw允许2个零件作相对螺旋运动，去除2个旋转和3个移动自由度齿轮副Gear复杂运动副，把3个零件和2个简单运动副连接起来形成齿轮运动和其它类型的运动关联副Coupler把2个或3个简单运动副连接起来实现运动或能量的传递固定副Fixed把2个零件固连在一起运动副约束8.5.2基本约束（JointPrimitives）ADAMS/View提供了5个基本约束，基本约束对零件的相对运动进行了限定，如限定两个零件必须平行运动，或者是限定它们的运动路线相互垂直等。基本约束在现实中没有物理原型，通过基本约束的组合可以产生定义与运动副约束相同的约束，也可实现运动副约束无法实现的复杂约束。名

称图标说

明平行约束ParallelAxes限定两个零件的零件坐标系Z轴始终平行，去除2个旋转自由度垂直约束Perpendicular限定两个零件的零件坐标系Z轴垂直，去除1个旋转自由度方向约束Orientation限定两个零件的零件坐标系坐标轴同向，不能相对旋转，去除3个旋转自由度点面约束Inplane限定一个零件在另一个零件的某个平面上运动，去除1个移动自由度点线约束Inline限定第一个零件沿第二个零件上的某条直线运动，去除两个移动自由度8.5.3运动约束运动约束通过对模型施加运动来实现对模型的约束，一旦定义好运动后，模型就会按照所定义的运动规律进行运动，而不考虑实现这种运动需要多大的力或力矩。ADAMS/View定义了两种类型的运动约束：运动副运动和点运动。运动副运动是在已有运动副（铰接副、移动副、圆柱副）上进行添加，有移动和转动两种，带动零件作相应的移动和转动，每施加一个运动约束模型去除一个自由度。点运动有单向点运动和一般点运动。前者可定义两个零件沿着一个轴移动或转动，后者可定义两个零件沿三个坐标轴的移动或转动，拥有全自由度。8.5.4、高副约束两个构件通过点或线的接触组成的运动副称为高副，在ADAMS/view中指的是凸轮机构，包括点线凸轮机构和线线凸轮机构。

Part8.6ADAMS/View中的载荷ADAMS/VIEW中的载荷主要指对模型施加力，与前面讲到的运动约束不同，添加力并不一定影响模型的运动，不能从模型中去除自由度。ADAMS/VIEW中的力可以分为四类：一般作用力，柔性连接力，特殊力和接触力。定义力的时候需要设定力的大小和方向，对于力大小的设定有3种方法：直接输入数据、利用函数和输入子程序的传递参数。力的方向可以沿坐标轴定义或者是通过两点之间的连线来确定。8.6.1作用力（AppliedForces）作用力分单作用力和多作用力，可以是纯粹的力或力矩，也可以是力和力矩的组合。名

称图

标说

明Force（SingleComponent）单作用力，在作用点上施加单向作用力Toque（SingleComponent）单作用力矩，在作用点上施加单向力矩ForceVector（3-ComponentForce）力矢量，由三个沿地面坐标方向的分力构成TorqueVector（3-ComponentTorque）力矩矢量，由三个沿地面坐标方向的分力矩构成GeneralForce(6-ComponentForce/Torque)组合力，由六个沿地面坐标方向的力和力矩构成对于单作用力和力矩，其运行方向有3种表示方式1）SpaceFixed/Fixed力的方向全局坐标系中固定，不随零件运动而变化。2）BodyFixed/Moving力的方向在所作用零件的零件坐标系中不变。3）TwoBodies/BetweenTwoBodies力的方向在两个零件上的力作用点连线上。8.6.2接触力通过施加接触力，可以描述自由运动的物体在相互接触的时候的运行情况。线框模型与线框模型之间，实体模型与实体模型之间都可以添加接触力，但是除球体与平面的接触（sphere-to-planecontact）外，线框模型与实体模型之间不能添加接触力。当定义复杂或特殊的受力情况时要用到柔性连接力，具体使用方法这里不作介绍。

8.6.3Characterisitic选项栏Constant:恒力。Custom：用户自定义，施加过程中施加一个函数表达式,用来定义弹性力和阻尼力或创建力表达式，定义力的大小。FunctionBuilderFunctionBuilder是用來建立ADAMS所需的方程式1:RuntimeFunctions2:ComputedMeasureFunctions3:FunctionMeasureF